(57)【要約】      （修正有）【課題】液体圧シリンダに高い負荷が作用して、液体圧シリンダから圧油エネルギ回収装置の最高使用圧力を上回る圧油が流出しても、不必要な圧油エネルギ回収装置の過回転を防止し、良好な操作性を確保できる作業機械の圧油エネルギ回収装置を提供する。【解決手段】作業機械の圧油エネルギ回収装置において、液体圧シリンダ３ａと油圧モータ２２とを接続する回収管路３４と、回収管路に設けられ、その開口面積を調整可能な回収制御弁１０と、液体圧シリンダの回収管路に接続された側の油室の圧力信号を検出する圧力検出手段１９と、操作手段の操作量を検出する操作量検出手段２１と、圧力検出手段で検出した圧力検出値と，操作量検出手段が検出した操作手段の操作量とを取込み、圧力検出値が油圧モータの最高使用圧力を超過した場合は、回収制御弁の開口面積を制御する指令を出力する制御装置１００とを備えた。【選択図】図２
2016056808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、作業装置を駆動する液体圧シリンダと、前記油圧ポンプからの圧油を前記液体圧シリンダに切換え供給する制御弁と、前記制御弁を切換え制御する操作手段と、前記液体圧シリンダの戻り圧油を回収する油圧モータとを備えた作業機械の圧油エネルギ回収装置において、
前記液体圧シリンダと前記油圧モータとを接続する回収管路と、
前記回収管路に設けられ、その開口面積を調整可能な回収制御弁と、
前記液体圧シリンダの前記回収管路に接続された側の油室の圧力信号を検出する圧力検出手段と、
前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記圧力検出手段で検出した圧力検出値と，前記操作量検出手段が検出した前記操作手段の操作量とを取込み、前記圧力検出値が前記油圧モータの最高使用圧力を超過した場合は、前記回収制御弁の開口面積を制御する指令を出力する制御装置とを備えた
ことを特徴とする作業機械の圧油エネルギ回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の圧油エネルギ回収装置において、
前記制御装置は、前記圧力検出値が前記油圧モータの最高使用圧力以下の場合は、前記回収制御弁に全開指令を出力する
ことを特徴とする作業機械の圧油エネルギ回収装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の作業機械の圧油エネルギ回収装置において、
前記制御装置は、前記油圧モータへ流入する戻り圧油の圧力が、前記油圧モータの最高使用圧力以下となるように、前記回収制御弁の目標開口面積を算出し、前記回収制御弁の開口面積を制御する
ことを特徴とする作業機械の圧油エネルギ回収装置。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械の圧油エネルギ回収装置において、
前記制御装置は、前記操作量検出手段が検出した前記操作手段の操作量に応じて目標流量を算出する手順と、
前記油圧モータの最高使用圧力と前記圧力検出手段が検出した前記液体圧シリンダの圧力信号とから目標差圧を算出する手順と、
前記目標流量と前記目標差圧とを用いて、前記回収制御弁の目標開口面積を算出する手順とを備えた
ことを特徴とする作業機械の圧油エネルギ回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の圧油エネルギ回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械に搭載され、液体圧シリンダの油圧アクチュエータから流出された戻り圧油が流入されることによって駆動される油圧モータと、油圧モータの駆動力が入力されることによって電気エネルギを発生する発電機と、発電機によって発生された電気エネルギを貯蓄するバッテリとを備えた圧油のエネルギ回収装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３６８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術において、例えば、液体圧シリンダを油圧ショベルのブームを駆動するブームシリンダに適用した場合、運転状況により、ブームに作用する負荷が変動するので、ブームシリンダから圧油エネルギ回収装置の油圧モータに最高使用圧力を超える圧力の作動油が流入する場合がある。このことにより、圧油エネルギ回収装置の油圧モータは、過回転状態になると共に、ブームシリンダ内の圧油量が低下するのでブームがオペレータの意図に反して下げ方向に移動するという問題が生じる。この結果、作業機械の操作性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、液体圧シリンダに高い負荷が作用して、液体圧シリンダから圧油エネルギ回収装置の最高使用圧力を上回る圧油が流出しても、圧油エネルギ回収装置の不必要な過回転を防止し、良好な操作性を確保できる作業機械の圧油エネルギ回収装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、作業装置を駆動する液体圧シリンダと、前記油圧ポンプからの圧油を前記液体圧シリンダに切換え供給する制御弁と、前記制御弁を切換え制御する操作手段と、前記液体圧シリンダの戻り圧油を回収する油圧モータとを備えた作業機械の圧油エネルギ回収装置において、前記液体圧シリンダと前記油圧モータとを接続する回収管路と、前記回収管路に設けられ、その開口面積を調整可能な回収制御弁と、前記液体圧シリンダの前記回収管路に接続された側の油室の圧力信号を検出する圧力検出手段と、前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、前記圧力検出手段で検出した圧力検出値と，前記操作量検出手段が検出した前記操作手段の操作量とを取込み、前記圧力検出値が前記油圧モータの最高使用圧力を超過した場合は、前記回収制御弁の開口面積を制御する指令を出力する制御装置とを備えたものとする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記制御装置は、前記圧力検出値が前記油圧モータの最高使用圧力以下の場合は、前記回収制御弁に全開指令を出力することを特徴とする。
【０００８】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記制御装置は、前記油圧モータへ流入する戻り圧油の圧力が、前記油圧モータの最高使用圧力以下となるように、前記回収制御弁の目標開口面積を算出し、前記回収制御弁の開口面積を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記制御装置は、前記操作量検出手段が検出した前記操作手段の操作量に応じて目標流量を算出する手順と、前記油圧モータの最高使用圧力と前記圧力検出手段が検出した前記液体圧シリンダの圧力信号とから目標差圧を算出する手順と、前記目標流量と前記目標差圧とを用いて、前記回収制御弁の目標開口面積を算出する手順とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体圧シリンダに高い負荷が作用して、液体圧シリンダから圧油エネルギ回収装置の最高使用圧力を上回る圧力の圧油が流出しても、圧油エネルギ回収装置の不必要な過回転を防止するので、作業機械の良好な操作性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図である。
【図２】本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を示す制御システムの概略図である。
【図３】本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を構成するコントローラのブロック図である。
【図４】本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を構成するコントローラの回収目標流量の一例を示す特性図である。
【図５】本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態におけるコントローラの処理内容を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図、図２は本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を示す制御システムの概略図である。  
図１において、油圧ショベル１は、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃを有する多関節型の作業装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅを有する車体１Ｂとを備えている。ブーム１ａは、上部旋回体１ｄに回動可能に支持されていて、ブームシリンダ（油圧シリンダ）３ａにより駆動される。上部旋回体１ｄは下部走行体１ｅ上に旋回可能に設けられている。
【００１３】
アーム１ｂは、ブーム１ａに回動可能に支持されていて、アームシリンダ（油圧シリンダ）３ｂにより駆動される。バケット１ｃは、アーム１ｂに回動可能に支持されていて、バケットシリンダ（油圧シリンダ）３ｃにより駆動される。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、及びバケットシリンダ３ｃの駆動は、上部旋回体１ｄの運転室（キャブ）内に設置され油圧信号を出力する操作装置４（図２参照）によって制御されている。
【００１４】
図２に示す実施の形態においては、ブーム１ａを操作するブームシリンダ３ａに関する制御システムのみを示している。この制御システムは、制御弁２と、操作装置４と、パイロットチェック弁８と、回収制御弁１０と、ボトム側油室側管路切換弁１１と、電磁比例弁１５と、電磁切換弁１６と、インバータ２４と、チョッパ２５と、蓄電装置２６と、圧力センサ１９，２１とを備えており、制御装置としてコントローラ１００を備えている。
【００１５】
油圧源装置としては、油圧ポンプ６とパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプ７とタンク６Ａとを備えている。油圧ポンプ６とパイロット油圧ポンプ７とは駆動軸で連結されたエンジン５０によって駆動される。
【００１６】
油圧ポンプ６からの圧油をブームシリンダ３ａへ供給する管路３０には、管路内の圧油の方向と流量を制御する４ポート３位置型の制御弁２が設けられている。制御弁２は、そのパイロット受圧部２ａ，２ｂへのパイロット圧油の供給により、スプールの位置を切り換えて、油圧ポンプ６からの圧油をブームシリンダ３ａに供給して、ブーム１ａを駆動している。
【００１７】
油圧ポンプ６からの圧油が供給される制御弁２の入口ポートは、管路３０により油圧ポンプ６と接続されている。制御弁２の出口ポートは、戻り管路３３によりタンク６Ａと接続されている。
【００１８】
制御弁２の一方の接続ポートには、ロッド側油室管路３１の一端側が接続されていて、ロッド側油室管路３１の他端側はブームシリンダ３ａのロッド側油室３ａｙに接続されている。また、制御弁２の他方の接続ポートには、ボトム側油室管路３２の一端側が接続されていて、ボトム側油室管路３２の他端側はブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘに接続されている。
【００１９】
ボトム側油室側管路３２には、制御弁２側から順に、２ポート２位置の切換弁である管路切換弁１１と、回収分岐部３２ａ１と、パイロットチェック弁８と、圧力センサ１９とが設けられている。回収分岐部３２ａ１には回収管路３４が接続されている。
【００２０】
管路切換弁１１は、一端側にばね１１ｂを、他端側にパイロット受圧部１１ａを有し、そのパイロット受圧部１１ａへのパイロット圧油の供給の有無により、スプール位置を切り換えて、制御弁２とブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘとの間における圧油の連通／遮断を制御している。パイロット受圧部１１ａには、パイロット油圧ポンプ７から後述する電磁切換弁１６を介してパイロット圧油が供給される。
【００２１】
圧力センサ１９（圧力検出手段）は、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧油の圧力を検出してその圧力に対応する電気信号に変換する信号変換手段として機能するもので、変換した電気信号をコントローラ１００に出力可能に構成されている。
【００２２】
制御弁２のスプールの位置は、操作装置４の操作レバー等の操作によって切換え操作される。操作装置４には、パイロット弁５が設けられていて、パイロット弁５は、パイロット油圧ポンプ７からの図示しないパイロット１次側油路を介して供給されるパイロット１次圧油から、操作レバー等の図上ａ方向の傾動操作（ブーム上げ方向操作）の操作量に応じたパイロット圧Ｐｕのパイロット２次圧油を発生させる。このパイロット２次圧油は、パイロット２次側油路４０ａを介して制御弁２のパイロット受圧部２ａに供給され、制御弁２はパイロット圧Ｐｕに応じて切換／制御される。
【００２３】
同様に、パイロット弁５は、操作レバー等の図上ｂ方向の傾動操作（ブーム下げ方向操作）の操作量に応じたパイロット圧Ｐｄのパイロット２次圧油を発生させる。このパイロット２次圧油は、パイロット２次側油路４０ｂを介して制御弁２のパイロット受圧部２ｂに供給され、制御弁２はパイロット圧Ｐｄに応じて切換／制御される。
【００２４】
したがって、制御弁２のスプールは、これら２つのパイロット受圧部２ａ，２ｂに入力されるパイロット圧Ｐｕ、Ｐｄに応じて移動し、油圧ポンプ６からブームシリンダ３ａに供給される圧油の方向及び流量を切り換える。
【００２５】
パイロット圧Ｐｄのパイロット２次圧油は、パイロット２次側油路４０ｃを介してパイロットチェック弁８にも供給される。パイロットチェック弁８は、パイロット圧Ｐｄが加圧されることにより、開動作する。このことにより、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧油が、ボトム側油室管路３２に導かれる。パイロットチェック弁８は、ブームシリンダ３ａからボトム側油室管路３２への不用意な圧油流入（ブーム落下）を防止するためのものであって、通常は、回路を遮断していて、パイロット圧油の加圧により回路を開くものである。
【００２６】
パイロット２次側油路４０ｂには、圧力センサ２１（操作量検出手段）が取り付けられている。この圧力センサ２１は、操作装置４のパイロット弁５の下げ側パイロット圧Ｐｄを検出してその圧力に対応する電気信号に変換する信号変換手段として機能するもので、変換した電気信号をコントローラ１００に出力可能に構成されている。
【００２７】
次に、圧油エネルギ回収装置７０について説明する。圧油エネルギ回収装置７０は、図２に示すように、回収管路３４と、電磁比例弁１５と、電磁切換弁１６と、油圧モータ２２と、発電機２３と、インバータ２４と、チョッパ２５と、蓄電装置２６と、コントローラ１００とを備えている。
【００２８】
回収管路３４は、回収制御弁１０と、この回収制御弁１０の下流側に設置され発電機２３が機械的に接続された油圧モータ２２とを備えており、当該油圧モータ２２を介してブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘからの戻り圧油をタンク６Ａに導いている。ブーム下げ時における戻り圧油を回収管路３４に導入して油圧モータ２２を回転させると、発電機２３が回転して発電し、その電気エネルギはインバータ２４、昇圧をするためのチョッパ２５を介して蓄電装置２６に蓄電される。
【００２９】
回収制御弁１０は、一端側にばね１０ｂを、他端側にパイロット受圧部１０ａを有している。パイロット受圧部１０ａには、パイロット油圧ポンプ７から電磁比例弁１５を介して出力されるパイロット圧油が入力されている。回収制御弁１０のスプールは、パイロット受圧部１０ａに入力されるパイロット圧油の圧力に応じて移動するので、圧油が通過する開口面積が制御される。このことにより、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘから油圧モータ２２へ流入する戻り圧油の流量を制御できる。
【００３０】
また、ブーム下げ操作時における油圧モータ２２及び発電機２３の回転数はインバータ２４によって制御されている。このように油圧モータ２２の回転数をインバータ２４で制御すると油圧モータ２２を通過する圧油の流量を調整できるので、ボトム側油室３ａｘから回収管路３４に流れこむ戻り圧油の流量を調整することができる。すなわち、本実施の形態におけるインバータ２４は、回収管路３４の圧油の流量を制御する流量制御手段として機能している。
【００３１】
本実施の形態における電磁比例弁１５の入力ポートには、パイロット油圧ポンプ７から出力される圧油が入力されている。一方、電磁比例弁１５の操作部には、コントローラ１００から出力される指令信号御が入力されている。この指令信号に応じて電磁比例弁１５のスプール位置が調整され、これにより、パイロット油圧ポンプ７から回収制御弁１０のパイロット受圧部１０ａに供給されるパイロット圧油の圧力が適宜調整されている。
【００３２】
電磁切換弁１６は、コントローラ１００からの指令信号に応じて、パイロット油圧ポンプ７から供給されたパイロット圧油の管路切換弁１１のパイロット操作部１１ａへの供給／遮断を制御するものである。
【００３３】
コントローラ１００は、圧力センサ１９からブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力を、圧力センサ２１から操作装置４のパイロット弁５の下げ側パイロット圧Ｐｄをそれぞれ入力し、これらの入力値に応じた演算を行い、電磁比例弁１５、電磁切換弁１６、及びインバータ２４へ制御指令を出力する。
【００３４】
次に、上述した本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態の動作を説明する。  
まず、図２に示す操作装置４の操作レバーをａ方向（ブーム上げ方向）に傾動操作すると、パイロット弁５から生成されるパイロット圧Ｐｕが制御弁２のパイロット受圧部２ａにかかり、制御弁２が切換操作される。これにより、油圧ポンプ６からの圧油が管路切換弁１１を介してボトム側油室側管路３２に導かれ、パイロットチェック弁８を介してブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘに流入する。この結果、ブームシリンダ３ａは伸長動作する。
【００３５】
これに伴い、ブームシリンダ３ａのロッド側油室３ａｙから排出される戻り圧油は、ロッド側油室管路３１と制御弁２とを通ってタンク６Ａに導かれる。
【００３６】
次に、軽負荷が作用しているときのブーム下げ操作について説明する。  
操作装置４の操作レバーをｂ方向（ブーム下げ方向）に傾動操作すると、パイロット弁５から生成されるパイロット圧Ｐｄが圧力センサ２１で検出されコントローラ１００に入力される。また、コントローラ１００は、圧力センサ１９で検出されたブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力を基に、ブーム１ａに作用する負荷が、軽負荷か高負荷かを判断する。
【００３７】
具体的には、コントローラ１００が、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxと圧力センサ１９で検出されたブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力Ｐ０とを比較し、Ｐ０＞Ｐmax  のときに高負荷と判断し、それ以外を低負荷と判断する。ここで、最大使用圧力Ｐmaxは、油圧モータ２２及び発電機２３の仕様によって予め決められている値である。
【００３８】
コントローラがブーム１ａに作用する負荷を低負荷と判断した場合には、パイロット弁５から生成されるパイロット圧Ｐｄが制御弁２のパイロット受圧部２ｂとパイロットチェック弁８に作用する。これにより、制御弁２が切換操作され、パイロットチェック弁８が開動作する。
【００３９】
また、コントローラ１００は、電磁比例弁１５へ制御指令を、電磁切換弁１６へ切換指令をそれぞれ出力する。このことにより、管路切換弁１１が切換り、ボトム側油室側管路３２におけるボトム側油室３ａｘと制御弁２とが遮断され、回収制御弁１０が開動作して回収管路３４において油圧モータ２２とボトム側油室３ａｘとが連通する。これにより、油圧ポンプ６からの圧油が管路切換弁１１を介してロッド側油室管路３１に導かれ、ブームシリンダ３ａのロッド側油室３ａｙに流入する。この結果、ブームシリンダ３ａのピストンロッドは縮小動作する。これに伴い、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘから排出される戻り圧油は、パイロットチェック弁８、ボトム側油室管路３２、回収管路３４、回収制御弁１０を通って油圧モータ２２を回転させる。油圧モータ２２は発電機２３を回転させて発電し、その電気エネルギはインバータ２４、チョッパ２５を介して蓄電装置２６に蓄電される。
【００４０】
コントローラ１００は、回収制御弁１０が最大開口面積となるように、電磁比例弁１５へ制御指令を出力する（開口全開制御）。このことにより、回収管路３４において、不必要な圧損が発生しないので、エネルギ回収効率を高めることができる。
【００４１】
一方、ブーム１ａに作用する負荷を高負荷と判断した場合には、コントローラ１００は、回収制御弁１０の目標開口面積を算出し、電磁比例弁１５に制御指令を出力する（開口面積調整制御）。この結果、回収制御弁１０のパイロット受圧部１０ａにパイロット圧が加わり、回収制御弁１０の開口面積が制御される。これにより、回収制御弁１０の開口面積が目標開口面積に制御される。この結果、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超えた圧力ΔＰの分だけ、回収制御弁１０において圧損を発生させることができる。このことにより、油圧モータ２２の過回転が防止できるので、ブーム１ａの不意の落下等の発生を防止できる。この結果、作業機械の良好な操作性を確保できる。
【００４２】
次に、コントローラ１００の制御の概要について図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を構成するコントローラのブロック図、図４は本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態を構成するコントローラの回収目標流量の一例を示す特性図である。図３及び図４において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図３に示すコントローラ１００は、回収目標流量演算部１０１と、発電機指令値演算部１０２と、回収制御弁開口面積演算部１０３と、電磁比例弁出力値演算部１０４と、切換弁シーケンス制御演算部１０５とを備えている。
【００４４】
回収目標流量演算部１０１は、図３に示すように、圧力センサ２１で検出した操作装置４のパイロット弁５の下げ側パイロット圧Ｐｄを入力し、まず、操作装置４の操作量Ｌｓを算出する。次に、当該算出した操作量Ｌｓに対応する回収目標流量Ｑ０を、予め記憶部（図示せず）に記憶したメータリング線図に基づいて算出する。図４にメータリング線図の一例を示す。回収目標流量演算部１０１は、算出した回収目標流量Ｑ０を発電機指令値演算部１０２と回収制御弁開口面積演算部１０３とへ出力する。
【００４５】
発電機指令値演算部１０２は、回収目標流量演算部１０１で演算された回収目標流量Ｑ０を回収管路３４の油圧モータ２２で吸い込むために必要な油圧モータ２２の回転数を演算し、油圧モータ２２を当該演算した回転数で回転させるための回転数指令値をインバータ２４に出力する部分である。発電機指令値演算部１０２で演算された回転数指令値を入力したインバータ２４は当該回転数指令値に基づいて油圧モータ２２及び発電機２３を回転させ、これにより回収管路３４には回収目標流量演算部１０１で演算された流量の戻り油が流れる。発電機指令値演算部１０２は、演算した目標回転数になるように、インバータ２４に速度指令を出力する。
【００４６】
回収制御弁開口面積演算部１０３は、図３に示すように、圧力センサ１９で検出したブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力と、回収目標流量演算部１０１で算出した回収目標流量Ｑ０とを入力し、後述する回収制御弁１０の制御態様を切換える第１演算と、管路切換弁１１の切換信号を生成する第２演算とを行う。
【００４７】
第１演算は、回収制御弁１０の開口面積調整制御に係るものである。最大使用圧力Ｐmaxと、圧力センサ１９で検出されたブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力Ｐ０との差ΔＰを算出する。圧力Ｐ０が最大使用圧力Ｐmax以下のときには、開口面積調整制御を行うための指令を電磁比例弁出力値演算部１０４へ出力する。一方、圧力Ｐ０が最大使用圧力Ｐmax超過のときには、開口面積調整制御を行うための指令を電磁比例弁出力値演算部１０４へ出力する。
【００４８】
ここで、開口面積調整制御を行うための指令信号である回収制御弁１０の目標開口面積Ａ０は以下の式（１）で算出される。  
Ａ０＝Ｑ０／Ｃ√（ΔＰ）・・・・（１）
ここで、Ｃは作動油の流量係数である。
【００４９】
このように、ブーム１ａに高負荷が作用している場合には、回収制御弁１０の開口面積が目標開口面積Ａ０となるように電磁比例弁１５が制御される。この結果、回収制御弁１０が最大開口面積から閉方向に制御され、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超えた圧力ΔＰの分だけ、回収制御弁１０において圧損を発生させることができる。このことにより、油圧モータ２２の過回転が防止できるので、ブーム１ａの不意の落下等の発生を防止できる。この結果、作業機械の良好な操作性を確保できる。
【００５０】
第２演算は、管路切換弁１１の切換制御に係るものである。上述した第１演算からブーム下げ動作が判断されて、圧油エネルギ回収を行うために切換弁１６を制御する。具体的には、切換弁シーケンス制御演算部１０５へ切換指令を出力する。
【００５１】
電磁比例弁出力値演算部１０４は、回収制御弁開口面積演算部１０３で演算された回収制御弁１０の開口面積Ａ０を実現するために必要な電磁比例弁１５の出力値を演算し、その指令値を電磁比例弁１５に出力する部分である。電磁比例弁出力値演算部１０４で演算された出力値を入力した電磁比例弁１５は当該出力値に基づいて操作信号を回収制御弁１０に出力し、これにより回収管路３４の回収制御弁１０において圧損を発生させる。
【００５２】
切換弁シーケンス制御演算部１０５は、回収制御弁開口面積演算部１０３から出力された指令に基づいて、電磁切換弁１６の制御指令を演算する部分である。  
回収制御弁開口面積演算部１０３から切換指令を入力すると、管路切換弁１１を閉止状態に切換える指令を電磁切換弁１６に出力する。これにより、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘからの戻り圧油の制御弁２側への流出は遮断されて、全量が回収管路３４へ流入する。
【００５３】
次に、本実施の形態におけるコントローラ１００の処理内容の手順を図５を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態におけるコントローラの処理内容を示すフローチャート図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
まず、コントローラ１００は、ブーム下げ操作中か否かを判断する（ステップＳ１）。具体的には、圧力センサ２１で検出されたパイロット圧Ｐｄが予め定めた設定圧より高いか否かの判断を行う。パイロット圧Ｐｄが設定圧より高い場合は、ブーム下げ操作中と判断し、（ステップＳ２）に進み、それ以外の場合は、（ステップＳ１）に戻る。
【００５５】
コントローラ１００は、回収動作制御を行う（ステップＳ２）。具体的には、コントローラ１００が、管路切換弁１１を閉止状態に切換える指令を電磁切換弁１６へ出力する。これにより、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘからの戻り圧油は、制御弁２側に流出せず、回収管路３４に流入開始する。
【００５６】
コントローラ１００は、ブームに作用する負荷が高負荷か否かを決定するために、圧力センサ１９で検出されたブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力Ｐ０が、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超過するか否かの判断を行う（ステップＳ３）。ボトム側油室３ａｘの圧力Ｐ０が油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超過する場合は、高負荷と判断して開口面積調整制御のために（ステップＳ４）に進み、それ以外の場合は、低負荷と判断して開口全開制御のために（ステップＳ６）に進む。
【００５７】
コントローラ１００は、回収制御弁１０の目標開口面積Ａ０を算出する（ステップＳ４）。具体的には、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超えた圧力ΔＰの分だけ、回収制御弁１０において圧損を発生させるために、操作装置４の下げ側操作量から求められる目標回収流量Ｑ０、ボトム側油室３ａｘの油圧に基づいて回収制御弁１０の目標開口面積Ａ０を算出する。
【００５８】
コントローラ１００は、回収制御弁１０の開口面積調整制御を行う（ステップＳ５）。具体的には、（ステップＳ４）で算出した目標開口面積Ａ０となるように、電磁比例弁１５に指令信号を出力する。電磁比例弁１５によって生成されたパイロット圧により、回収制御弁１０の開口面積が制御され、このことにより、油圧モータ２２の過回転が防止できるので、ブーム１ａの不意の落下等の発生を防止でき、良好な操作性の確保が可能になる。本ステップを実行後、リターンする。
【００５９】
（ステップＳ３）において、ボトム側油室３ａｘの圧力Ｐ０が油圧モータ２２の最大使用圧力Ｐmaxを超過しないと判断された場合、コントローラ１００は、回収制御弁１０の開口全開制御を行う（ステップＳ６）。具体的には、回収制御弁１０が最大開口面積となるように、電磁比例弁１５に指令信号を出力する。電磁比例弁１５によって生成されたパイロット圧により、回収制御弁１０が開口全開に制御される。このことにより、回収管路３４において、不必要な圧損が発生しないので、エネルギ回収効率を高めることができる。本ステップを実行後、リターンする。
【００６０】
上述した本発明の作業機械の圧油エネルギ回収装置の一実施の形態によれば、液体圧シリンダであるブームシリンダ３ａに高い負荷が作用して、ブームシリンダ３ａから圧油エネルギ回収装置７０の最高使用圧力Ｐmaxを上回る圧力Ｐ０の圧油が流出しても、圧油エネルギ回収装置７０の油圧モータ２２の不必要な過回転を防止するので、作業機械の良好な操作性を確保することができる。
【００６１】
なお、本発明の実施の形態においては、液体圧シリンダとしてブームシリンダ３ａに適用した場合を例に説明したが、これに限るものではない。作業機械に配設された液体圧シリンダであれば、どのシリンダにでも適用できる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、ブーム１ａに作用する負荷を判断するために、ブームシリンダ３ａのボトム側油室３ａｘの圧力を用いたが、これに限るものではない。回収管路３４と接続される側の液体圧シリンダの油室の圧力を用いれば良い。
【符号の説明】
【００６３】
１          油圧ショベル
１ａ        ブーム
２          制御弁
２ａ        パイロット受圧部
２ｂ        パイロット受圧部
３ａ        ブームシリンダ
３ａｘ      ボトム側油室
３ａｙ      ロッド側油室
４          操作装置
５          コントロールバルブ
６          油圧ポンプ
６Ａ        タンク
７          パイロット油圧ポンプ
８          パイロットチェック弁
１０          回収制御弁
１１          管路切換弁
１５          電磁比例弁
１６          電磁切換弁
１９          圧力センサ（圧力検出手段）
２１          圧力センサ（操作量検出手段）
２２          油圧モータ
２３          発電機
２４          インバータ
２５          チョッパ
２６          蓄電装置
３０          管路
３１          ロッド側油室管路
３２          ボトム側油室管路
３３          戻り管路
３４          回収管路
４０ａ        パイロット２次側油路
４０ｂ        パイロット２次側油路
４０ｃ        パイロット２次側油路
５０          エンジン
１００        コントローラ（制御装置）
【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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