JP2010014243A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】メインポンプが吐出する圧油を用いることなく、サブポンプが吐出する圧油を用いて、簡易かつ効率的にブーム、アーム、バケット等の腕体を反自重方向に動作させ得る建設機械を提供すること。
【解決手段】建設機械１のメインコントローラ６０は、腕体４を反自重方向に所定速度未満で動作させる操作内容が検出された場合に、第一油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油が腕体４に対応する油圧アクチュエータ７に流入するのを禁止し、第二油圧ポンプ５５が吐出する圧油が腕体４に対応する油圧アクチュエータ６に流入するのを許可することを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、吐出量可変のメインポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながらブーム、アーム、バケット等の腕体を動作させる建設機械に関し、特に、ブーム、アーム、バケット等の腕体を反自重方向に動作させる場合に使用されるサブポンプを有する建設機械に関する。

従来、吐出量可変のメインポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながらブームを動作させ、そのブームの自重によりそのブームを自重方向に降下させる（以下、「自重降下」とする。）際にそのブーム自身が有する位置エネルギーを回生モータによって回生できるようにした流体圧回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この流体圧回路は、メインポンプから切り離した状態でブームシリンダにおける圧油の給排を制御可能なブーム用制御回路を備え、そのブーム用制御回路は、回生モータ、ブームの自重による予期しない降下を防止するための落下防止弁（保持弁）、及び、ブームを自重降下させる際にヘッド側チャンバ（収縮する側のチャンバである。）から流出する圧油の一部をロッド側チャンバ（伸張する側のチャンバである。）に戻す（以下、「再生」とする。）ための再生回路を備える。

この構成により、特許文献１に記載の流体圧回路は、ブームを自重降下させる際にブームシリンダから流出する圧油で回生モータを回転させてブームが有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生し、回生で得た電気エネルギーによりアシストポンプを駆動しながらそのアシストポンプが吐出する圧油で各種油圧アクチュエータを作動させることでその位置エネルギーを有効に利用できるようにする。
特開２００６−３３６８４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の流体圧回路は、アシストポンプの吐出する圧油を、メインポンプが吐出する圧油に合流させながら、ブームシリンダ、スティック（アーム）シリンダ、バケットシリンダ及び走行モータに供給できるように複数の管路及び電磁弁を追加しており、構造が複雑になっている。

また、特許文献１に記載の流体圧回路は、ブーム、スティック（アーム）、バケット及び下部走行体の何れの動作にもアシストポンプが吐出する圧油を利用できるよう、方向制御及び流量制御を行う電磁弁を経た上で、その圧油をブームシリンダ、スティック（アーム）シリンダ、バケットシリンダ及び走行モータのそれぞれに供給するので、それら電磁弁における圧力損失を生じさせてしまう。

上述の点に鑑み、本発明は、メインポンプが吐出する圧油を用いることなく、サブポンプが吐出する圧油を用いて、簡易かつ効率的にブーム、アーム、バケット等の腕体を反自重方向に動作させ得る建設機械を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、第一の発明に係る建設機械は、油圧ポンプが吐出する圧油を複数の腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに供給して該腕体を動作させる建設機械であって、前記腕体の操作内容を検出する操作検出手段と、前記腕体の動作方向を切り換えるために圧油の流れ方向を切り換える切換弁を経て前記腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに圧油を供給する吐出量可変の第一油圧ポンプと、一の腕体を反自重方向に動作させるために前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに圧油を直接供給する吐出量可変の第二油圧ポンプと、前記第一油圧ポンプ又は前記第二油圧ポンプから前記腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を制御する流量制御手段と、を備え、前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度未満で動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプが吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを禁止し、前記第二油圧ポンプが吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを許可することを特徴とする。

また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械であって、前記第二油圧ポンプは、前記一の腕体の自重方向への動作に応じて前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータから流出する圧油によって回転させられ、電気エネルギーを回生することを特徴とする。

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る建設機械であって、前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度未満で単独動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプの吐出量を最小とすることを特徴とする。

また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る建設機械であって、前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度以上で動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプ及び前記第二油圧ポンプの双方が吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを許可することを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、メインポンプが吐出する圧油を用いることなく、サブポンプが吐出する圧油を用いて、簡易かつ効率的にブーム、アーム、バケット等の腕体を反自重方向に動作させ得る建設機械を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る建設機械用油圧ポンプ制御装置が搭載される油圧ショベルの構成例を示す図である。図１において、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。

また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動するアクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。

図２は、本発明に係る建設機械用油圧ポンプ制御装置の油圧回路図であり、ポンプ制御装置１００は、エンジンによって駆動される、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である二つのメインポンプ１０L、１０Rから、切換弁１２L、１６及び１７を連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１、１２R、１３、１４及び１５を連通するセンターバイパス管路３０Rを経て圧油タンク２２まで圧油を循環させる。

切換弁１１は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために一方の油圧ポンプ１０Ｌから左右双方の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１２L、１２Rは、それぞれ、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２L、４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３は、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１４は、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、保持弁４３、４４は、ブーム４の予期せぬ降下を防止すべく、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油の流れを止めるためのバルブである。

また、切換弁１５は、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油をアームシリンダ８（図示せず。）へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

更に、切換弁１６は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油の切換弁１４を経たブームシリンダ７への供給に加え、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をブームシリンダ７へ追加的に供給するためのスプール弁であり、切換弁１７は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油の切換弁１５を経たアームシリンダ８への供給に加え、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油をアームシリンダ８へ追加的に供給するためのスプール弁である。

なお、各種切換弁と各種油圧アクチュエータとの間の接続、及び、各種切換弁のパイロットバルブと各種操作レバー（図示せず。）との間の接続は、図の明瞭化のために省略されているが、従来の油圧制御又は電気制御を適宜採用するものとする。

センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１７、１５と圧油タンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rを制御するための制御圧を発生させる。

破線で示される制御圧管路３２L、３２Rは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生させた制御圧を油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに伝達するための制御圧管路である。

油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rはそれぞれ、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒのポンプ容量を変化させるための斜板（ヨーク）を傾転駆動する圧油の流れを切り換えるためのシリンダとこのシリンダ内を摺動可能に設けられシリンダを二つの室に画成するピストンとからなる駆動機構である。

ピストンにはシリンダ軸線に沿って外部に突出するロッドが設けられ、ピストンの変位がこのロッドを介して油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板を傾転駆動する。シリンダの一方の室にはピストンを常時付勢するスプリングが設けられており、他方の室に導入される制御圧とこのスプリングの付勢力とのバランスによりピストンの位置が決定される。

油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を低減させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。

油圧ショベル１における何れの油圧アクチュエータもが利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至り、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生する制御圧を上昇させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を低減させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を低減させるようにする。

一方、油圧ショベル１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至る量を低減或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生する制御圧を低下させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータで十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、建設機械用ポンプ制御装置１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を低減させながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。
（ブームの単独下げ操作時における処理について）
コントロールポンプ５０は、制御圧管路３５Ｌ、３５Ｒ、３８を流れる制御用圧油を吐出するための油圧ポンプであり、所定の吐出圧（例えば、４ＭＰａである。）で制御用圧油を継続的に吐出する固定容量型の油圧ポンプである。

電磁弁５１Ｌ、５１Ｒ、５３は、それぞれ、制御圧管路３５Ｌ、３５Ｒ、３８上に配置される電磁比例減圧弁であり、メインコントローラ６０から供給される電流の大きさに応じて制御圧管路３６Ｌ、３６Ｒ、３９内に制御用圧油を流出入させながらそれら制御圧管路内の制御圧を調節する。

シャトル弁５２Ｌは、制御圧管路３２Ｌ内の制御用圧油及び制御圧管路３６Ｌ内の制御用圧油のうち圧力が高い方の制御用圧油を油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ内に流入させるバルブであり、シャトル弁５２Ｒは、制御圧管路３２Ｒ内の制御用圧油及び制御圧管路３６Ｒ内の制御用圧油のうち圧力が高い方の制御用圧油を油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒ内に流入させるバルブである。

比例絞り弁５４は、回生ポンプモータ５５と圧油タンク２２とを接続する圧油管路６１内を流れる圧油の流量を調節するためのバルブであり、制御圧管路３９内の制御圧をパイロットポートで受けて絞りを調節しながら圧油管路６１内を流れる圧油の流量を調節する。

回生ポンプモータ５５は、油圧ポンプ又は油圧モータとして機能する装置であり、その回転軸が発電電動機５６の回転軸に連結されている。

回生ポンプモータ５５は、例えば、ブーム４の自重降下の際にブームシリンダ７から流出する圧油によって回転させられ油圧モータとして機能し、同時に、発電電動機５６の回転軸を回転させ発電電動機５６を発電機として機能させながら、発電させた電気エネルギーをインバータ経由で蓄電器（図示せず。）に蓄電させるようにする。

また、回生ポンプモータ５５は、電動機として機能する発電電動機５６の回転によって回転させられることで油圧ポンプとして機能しながら、圧油タンク２２の圧油を汲み上げてブームシリンダ７にその圧油を流入させる。

発電電動機５６は、発電機又は電動機として機能する装置であり、発電した電気エネルギーをインバータ経由で蓄電器に蓄電し、また、蓄電器に蓄電された電気エネルギーを利用して回転する。

また、発電電動機５６は、後述するブーム操作レバーの操作量に応じた降下速度となるようにメインコントローラ６０が出力する制御電流に応じて発電機として機能する際の回転数が制御される。

逆止弁５７は、ブームシリンダ７から圧油管路６２へ圧油が流れるのを防止するためのバルブである。

圧力センサ５８、５９はそれぞれ、ブームシリンダ７のヘッド側又はロッド側のシリンダ圧を測定するためのセンサであり、測定結果をメインコントローラ６０に対して出力する。

メインコントローラ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータを含み、操作検出手段、流量制御手段及び吐出量制御手段のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、各手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

操作検出手段は、圧力センサ５８、５９の出力、及び、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行操作レバー等の各種操作レバー（リモコン弁）の出力を受信しながら、腕体の操作内容を検出するための手段である。

また、流量制御手段は、操作検出手段の検出結果に基づいて、保持弁４３、４４、電磁弁５３、発電電動機５６、及び、各種切換弁に供給する制御電流を制御しながらポンプ制御装置１００の各圧油管路を流れる圧油の流量を制御し、操作検出手段の検出結果に応じた建設機械の動作を実現するための手段である。

また、吐出量制御手段は、操作検出手段の検出結果に基づいて、電磁弁５１Ｌ、５１Ｒに供給する制御電流を制御しながら油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油の流量を制御し、操作検出手段の検出結果に応じた建設機械の動作を実現するための手段である。

なお、図２は、待機モードにおけるポンプ制御装置１００の状態を示し、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で制御圧を発生させ、矢印Ａで示されるように、制御圧管路３２L、３２Rを介してその制御圧で油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに制御用圧油を流入させる。なお、圧油管路における圧油の流れを示す黒色の太線は、その流量が比較的大きいことを表す。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、制御用圧油の流入に応じて自身のピストンを移動させ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板を傾転駆動し、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を最小レベルまで低減させるようにする（油圧ポンプ１０Ｌの吐出量が低減した状態を図３に示す。）。

図３は、ブーム４を自重降下させる場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出量制御手段により、保持弁４３にブーム操作レバーの操作に応じて生成される開放用の信号圧を供給しないようにし（関連する電力線を灰色で表す。）、一方で、電磁弁５３に圧力センサ５９の検出値に応じた制御電流を供給しつつ、電磁弁５１Ｒに制御電流を供給すると共に保持弁４４にその開放用の信号圧を供給するようにし、かつ、発電電動機５６にブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流を供給することで（関連する電力線を黒色で表す。）、油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させながら、ブーム４が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生できるようにする。

なお、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量は、ネガティブコントロールにより、最小レベルまで低減されており、圧油管路における圧油の流れを示す灰色の点線は、その流量が比較的小さいことを表す。

また、図３〜図６は、簡略化のため、制御圧管路３５Ｌ、３６Ｌ、電磁弁５１Ｌ、シャトル弁５２Ｌ及び関連する電力線を省略することとする。

開放用の信号圧が供給されない保持弁４３は、ブームシリンダ７のヘッド側から切換弁１４に向う圧油の流れを遮断し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

一方、開放用の信号圧が供給されている保持弁４４は、ブームシリンダ７のヘッド側から回生ポンプモータ５５に向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

また、制御電流の供給を受けた電磁弁５１Ｒは、制御圧管路３６Ｒ内の制御圧を所定レベル以上に維持し（図中の矢印Ｂ参照。）、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が最小となるように油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒを制御する。油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させるためである。

また、圧力センサ５９の検出値に応じた制御電流の供給を受けた電磁弁５３は、制御圧管路３９内の制御圧をその制御電流に対応した状態に調節し（図中の矢印Ｃ参照。）、圧油管路６２の圧力がキャビテーションを生じさせない範囲となるように比例絞り弁５４の絞りを制御して、圧油管路６１の圧油を圧油管路６２に分配することによりその圧油をブームシリンダ７のロッド側に再生させる。

また、ブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた発電電動機５６は、その回転数を、ブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節しながら、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油を回生ポンプモータ５５に流入させ、かつ、その流量（ブーム４の降下速度に相当する。）をブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節する。

ブーム操作レバーに応じたブーム４の降下速度を維持するためであり、ブーム４が有する位置エネルギーを最大限電気エネルギーとして回生できるようにするためである。

その結果、ポンプ制御装置１００は、圧油管路６１内の圧油の圧力を適宜調節し、回生ポンプモータ５５から流出した圧油を必要な流量だけブームシリンダ７のロッド側に戻す（再生させる）ので、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を低流量に維持させながらもブーム操作レバーの操作量に応じたブーム４の自重降下を実現でき、油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させながらもブーム４が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生することができる。

このようにして、ポンプ制御装置１００は、回生ポンプモータ５５から流出した圧油の一部と油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油とをブームシリンダ７のロッド側に流入させブーム操作レバーの操作量に応じたブーム４の自重降下を実現させるようにする。

図４は、図３の場合よりも速くブーム４を自重降下させる場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段により、ブーム操作レバーが降下側に大きく操作されたことを検出した場合にも、流量制御手段及び吐出量制御手段により、保持弁４３にブーム操作レバーの操作に応じて生成される開放用の信号圧を供給しないようにし（関連する電力線を灰色で表す。）、一方で、電磁弁５３に圧力センサ５９の検出値に応じた制御電流を供給しつつ、電磁弁５１Ｒに制御電流を供給すると共に保持弁４４にその開放用の信号圧を供給するようにし、かつ、発電電動機５６にブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流を供給することで（関連する電力線を黒色で表す。）、油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させながら、ブーム４が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生できるようにする。

開放用の信号圧が供給されない保持弁４３は、ブームシリンダ７のヘッド側から切換弁１４に向う圧油の流れを遮断し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

一方、開放用の信号圧が供給されている保持弁４４は、ブームシリンダ７のヘッド側から回生ポンプモータ５５に向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

また、制御電流の供給を受けた電磁弁５１Ｒは、制御圧管路３６Ｒ内の制御圧を所定レベル以上に維持し（図中の矢印Ｂ参照。）、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が最小となるように油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒを制御する。油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させるためである。

また、圧力センサ５９の検出値に応じた制御電流の供給を受けた電磁弁５３は、制御圧管路３９内の制御圧をその制御電流に対応した状態に調節し（図中の矢印Ｃ参照。）、圧油管路６２の圧力がキャビテーションを生じさせない範囲となるように比例絞り弁５４の絞りを制御して、圧油管路６１の圧油を圧油管路６２に分配することによりその圧油をブームシリンダ７のロッド側に再生させる。

また、ブーム操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた発電電動機５６は、その回転数をブーム操作レバーの操作量に応じたレベルに調節しながら、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油を、図３の状態より多く回生ポンプモータ５５に流入させ、かつ、その流量（ブーム４の降下速度に相当する。）を図３の状態よりも大きくする。

ブーム操作レバーに応じたブーム４の降下速度を図３の状態より高速にするためであり、ブーム４が有する位置エネルギーを最大限電気エネルギーとして回生できるようにするためである。

その結果、ポンプ制御装置１００は、圧油管路６１内の圧油の圧力を適宜調節し、回生ポンプモータ５５から流出した圧油を必要な流量だけブームシリンダ７のロッド側に戻す（再生させる）ので、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油を低流量に維持しながらもブーム４のより高速な自重降下を実現でき、油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させることができる。

このようにして、ポンプ制御装置１００は、回生ポンプモータ５５から流出した圧油と油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油とをブームシリンダ７のロッド側に流入させブーム操作レバーの操作量に応じたブーム４のより高速な自重降下を実現させるようにする。

図５は、掘削アタッチメントを地面に接触させブーム４を降下させながら掘削を行う場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出して図３で説明する制御を行った後、圧力センサ５８が出力するブームシリンダ７のヘッド側の圧力の値が所定レベル未満となり、地面に掘削アタッチメントを接触させながらブーム４を降下させようとしている状態を検知した場合、流量制御手段及び吐出量制御手段により、電磁弁５１Ｒ、５３に制御電流を供給しないようにすると共に発電電動機５６を無負荷状態(フリーラン状態)にし（関連する電力線を灰色で表す。）、一方で、保持弁４３及び保持弁４４に開放用の信号圧を供給することで（関連する電力線を黒色で表す。）、ブーム４の降下を妨げない（降下に対して負荷抵抗にならない）ようにする。

開放用の信号圧が供給されている保持弁４３は、ブームシリンダ７のヘッド側から切換弁１４に向う圧油の流れを基本的には妨げない状態となる。

制御電流の供給を受けない電磁弁５１Ｒは、制御圧管路３６Ｒ内の制御圧を所定レベル未満（例えば、タンク圧であり、最小レベルとなっている。）に維持し、これにより制御圧管路３２Ｒ内の制御用圧油が制御圧管路３６Ｒ内の制御用圧油よりも圧力が高くなるので、シャトル弁５２Ｒにより制御圧管路３２Ｒ内の制御用圧油が油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒに流入することになり、この制御圧管路３２Ｒ内の制御用圧油に応じて油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が調整される。

また、制御電流の供給を受けない電磁弁５３は、制御圧管路３９内の制御圧を所定レベル未満に維持し、比例絞り弁５４の絞りを最大（最も流れやすい状態である。）のまま維持させる。

また、開放用の信号圧が供給されている保持弁４４は、ブームシリンダ７のヘッド側から回生ポンプモータに向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が無負荷状態（フリーラン状態）となっている回生ポンプモータ５５経由で圧油タンク２２に排出されるようにする。

このようにして、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７のロッド側に流入させブーム４による掘削を実現させるようにする。

なお、メインコントローラ６０は、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作されたことを検出して図３で説明する制御を行った後、圧力センサ５９が出力するブームシリンダ７のロッド側の圧力の値が所定レベル以上で維持される場合に、地面に掘削アタッチメントを接触させながらブーム４を降下させようとしている状態（ブーム４を自重降下させることができない状態）を検知するようにしてもよく、ブームシリンダ７のロッドの変位を変位センサで検出しながらブーム４を自重降下させることができない状態を検知するようにしてもよい。

以上の構成により、ポンプ制御装置１００を搭載した建設機械は、ブーム４が自重降下する際にブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油で再生を行う前に回生ポンプモータ５５を回転させるので、ブーム４が有する位置エネルギー（ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油の運動エネルギー）をより効率的に電気エネルギーとして回生することができる。

また、ポンプ制御装置１００を搭載した建設機械は、界磁電流や電機子電流の大きさを調節しながら発電電動機５６の回転数を制御し、ブーム操作レバーの操作量に応じた速度となるようにブーム４を自重降下させる際にブームシリンダ７から流出する圧油の流量とその発電電動機５６の発電量とを制御するので、ブーム４が有する位置エネルギーをより効率的に回生することができる。

また、ポンプ制御装置１００を搭載した建設機械は、回生ポンプモータ５５と圧油タンク２２との間の圧油管路６１における流量を比例絞り弁５４で制限することで、回生ポンプモータ５５とブームシリンダ７との間の圧油管路６２における流量を調節するので、ブーム４を何れの速度で自重降下させる場合にも必要十分な圧油をブームシリンダ７のロッド側に戻す（再生させる）ことができ、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を低く維持しながら油圧ポンプ１０Ｒのポンピングロスを低減させることができる。
（ブーム下げ操作とバケット開閉操作との複合操作時における処理について）
図６は、ブーム４を降下させながら同時にバケット６を閉じる（抱き込む）場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段によりブーム操作レバーが降下側に操作され、かつ、バケット操作レバーが閉じ側に操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出量制御手段により、保持弁４３に開放用の信号圧を供給せず、かつ、電磁弁５３に制御電流を供給しないようにしながら（関連する電力線を灰色で表す。）、保持弁４４に開放用の信号圧を供給し、かつ、電磁弁５１Ｒと発電電動機５６とにブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に応じた制御電流を供給することで（関連する電力線を黒色で表す。）、ブーム４及びバケット６の複合操作を実現させるようにする。

具体的には、ブーム４を降下させながら同時にバケット６を抱き込む場合であって、油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油をブームシリンダ７のロッド側に流入させるときの抵抗（以下、「ブームシリンダ流入抵抗」とする。）が、油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油をバケットシリンダ９のロッド側に流入させるときの抵抗（以下、「バケットシリンダ流入抵抗」とする。）より小さくなるとき、メインコントローラ６０は、流量制御手段により、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油の流量を調整し、それによってブームシリンダ流入抵抗を増大させる。

油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油のほとんどがブームシリンダ７のロッド側に流入してしまい、バケットシリンダ９のロッド側にその圧油を流入させることができず、バケット６を円滑に抱き込む（動作させる）ことができなくなってしまうからである。

この場合、開放用の信号圧が供給されている保持弁４４は、ブームシリンダ７のヘッド側から回生ポンプモータ５５に向う圧油の流れを開放し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

なお、電磁弁５１Ｒの制御電流は、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量がブーム４及びバケット６を同時に動作させるために必要十分な量となるよう設定される。

一方、開放用の信号圧が供給されない保持弁４３は、ブームシリンダ７のヘッド側から切換弁１４に向う圧油の流れを遮断し、ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油が回生ポンプモータ５５に向かうようにする。

また、制御電流の供給を受けない電磁弁５３は、制御圧管路３９内の制御圧を所定レベル未満に維持し、比例絞り弁５４の絞りを最大（最も流れやすい状態である。）のまま維持させる。

また、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に応じた制御電流の供給を受けた発電電動機５６は、発電電動機５６の回転数を、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量に応じたレベルに調節する。

ブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油の流量（ブーム４の降下速度に相当する。）を回生ポンプモータ５５の回転数によって制御することで、バケット駆動圧をそのままブームシリンダ７に流入させつつブームシリンダ流入抵抗を増大させ、油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を円滑にバケットシリンダ９に流入させるためである。

このとき、メインコントローラ６０は、ブームシリンダ７のヘッド側の圧力の値を測定する圧力センサ５８の出力と、ブームシリンダ７のロッド側の圧力の値を測定する圧力センサ５９の出力とに基づいて、ブームシリンダ７のロッドが円滑に収縮するよう（ブームシリンダ７のロッド側に流入する圧油の量とブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油の量が等しくなるよう）、発電電動機５６に対して供給する制御電流の大きさを決定するようにしてもよい。

発電電動機５６を速度制御することにより、ブームシリンダ流入抵抗は、バケット駆動圧に応じた値となる。

その結果、ポンプ制御装置１００は、切換弁１４における絞りによってブームシリンダ流入抵抗を増大させる必要が無く（切換弁１４で無駄な圧力損失を発生させることなく）、また、その絞りの代わりとして機能する発電電動機５６の回転負荷を電気エネルギーとして回生することができる。

また、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油の流量とブームシリンダ７のロッド側に流入する圧油の流量（ブーム４の降下速度に相当する。）との間の差を、バケットシリンダ９に流入する圧油の流量（バケット６の動作速度に相当する。）とすることができ、ブームシリンダ７のロッド側に流入する圧油の流量を調節することで、バケットシリンダ９に流入する圧油の流量を調節することができる。

このようにして、ポンプ制御装置１００は、切換弁１４でポンピングロスを発生させる代わりに、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油の運動エネルギーを回生ポンプモータ５５により電気エネルギーとして回生しながら、ブームシリンダ流入抵抗とバケットシリンダ流入抵抗とをバランスさせ、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９のそれぞれに必要十分な圧油を供給し、ブーム４及びバケット６の複合操作を円滑に実行させるようにする。

また、ポンプ制御装置１００は、ブーム４を降下させながら同時にアーム５を動作させる場合や、アーム５を降下させながら同時にバケット６を動作させる場合に上述の処理を適用するようにしてもよい。
（ブームの上げ操作時における処理について）
次に、図７〜図１１を参照しながら、ブーム４を起こす（上昇させる）場合におけるポンプ制御装置１００の状態について説明する。

図７は、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換える切換弁１４の拡大断面図である。

そのうち、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、従来型の切換弁１４を示す図であり、図７（Ｄ）及び図７（Ｅ）は、回生ポンプモータ５５が吐出する圧油のみを用いてブーム４をゆっくりと上昇させる態様で使用される切換弁１４Ｍを示す図である。

スプール７０は、切換弁１４、１４Ｍ内を図中左右に摺動する円筒形のスプールであり、ブーム操作レバーにおける操作入力に応じて生成される制御圧をパイロットポートで受けながら切換弁１４、１４Ｍ内を摺動することで、ポート７１〜７７の連通状態を切り換えるようにする。

ポート７１及び７７は、圧油タンク２２に接続される圧油管路の一部であり、ポート７２は、ブームシリンダ７のヘッド側に接続されるポートであり、ポート７３は、油圧ポンプ１０Ｒに接続されるポートである。

また、ポート７４は、切換弁１４、１４Ｍを貫通するセンターバイパス管路３０Ｒの一部であり、ポート７５は、油圧ポンプ１０Ｒに接続されるポートであり、ポート７６は、ブームシリンダ７のロッド側に接続されるポートである。

図７（Ａ）は、ブーム４を操作しないときの切換弁１４の状態を示し、矢印Ｆ１は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｒの一部であるポート７４を通過する際のその圧油の流れを示す。

図７（Ｂ）は、ブーム４を倒す（下降させる）操作が行われたときの切換弁１４の状態を示し、スプール７０が図中左方向に摺動させられた状態を示す。

矢印Ｆ２は、ブームシリンダ７内の圧油がブームシリンダ７のヘッド側から圧油タンク２２に排出される際のその圧油の流れを示し、矢印Ｆ３は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油がブームシリンダ７のロッド側からブームシリンダ７内に供給される際のその圧油の流れを示す。

なお、スプール７０は、ランド部によってポート７４を遮断し、センターバイパス管路３０Ｒにおける圧油の流れを止めるようにする。

図７（Ｃ）は、ブーム４を起こす（上昇させる）操作が行われたときの切換弁１４の状態を示し、スプール７０が図中右方向に摺動させられた状態を示す。

矢印Ｆ４は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油がブームシリンダ７のヘッド側からブームシリンダ７内に供給される際のその圧油の流れを示し、矢印Ｆ５は、ブームシリンダ７内の圧油がブームシリンダ７のロッド側から圧油タンク２２に排出される際のその圧油の流れを示す。

なお、スプール７０は、図７（Ｂ）のときと同様、ランド部によってポート７４を遮断し、センターバイパス管路３０Ｒにおける圧油の流れを止めるようにする。

図７（Ｄ）は、ブーム４を起こす（上昇させる）操作が行われたときの切換弁１４Ｍの状態を示し、図７（Ｃ）のスプール７０と同じだけ、スプール７０Ｍが図中右方向に摺動させられた状態を示す。

スプール７０Ｍは、スプール７０と比較すると、ランド部Ｌ１の軸方向の長さがＤ１だけ図中左側に伸張されており、かつ、ランド部Ｌ２の円周方向の幅が図中左側から右側に向かって徐々に縮小されている。

なお、ランド部Ｌ２は、円周方向の幅を徐々に縮小させることなく、その右端を図中左側に後退させ、その軸方向の長さを短縮させた態様であってもよい。

図８は、ブーム４を起こす（上昇させる）際のスプールストローク（摺動距離）と各種開口面積との間の関係を示すグラフであり、スプール７０とスプール７０Ｍとの間の違いを示している。

なお、Ｐ−Ｃ開口は、油圧ポンプ１０Ｒとブームシリンダ７のヘッド側とを連通させるポート７２とポート７３との間の開口を意味し、Ｐ−Ｔ開口は、油圧ポンプ１０Ｒと圧油タンク２２とを連通させるポート７４（センターバイパス管路３０Ｒ）の開口を意味し、Ｃ−Ｔ開口は、ブームシリンダ７のロッド側と圧油タンク２２とを連通させるポート７６とポート７７との間の開口を意味する。

また、「従来型」は、スプール７０を意味し、「改良型」は、スプール７０Ｍを意味する。

図８に示すように、スプール７０におけるＰ−Ｔ開口の開口面積は、スプールストロークが約２ミリメートルになると、１０平方ミリメートル未満にまで減少するが、スプール７０ＭにおけるＰ−Ｔ開口の開口面積は、スプールストロークが約５ミリメートルになるまで、１０平方ミリメートル以上を維持している。

これは、ブーム操作レバーで発生する制御圧が所定制御圧未満の場合（ブーム４を僅かに起こす場合）、スプール７０Ｍが、センターバイパス管路３０Ｒを流れる圧油を止めないようにし、ネガティブコントロールにより油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を最小設定(許容最小吐出量)のまま維持することを意味する。

また、図８に示すように、スプール７０におけるＰ−Ｃ開口の開口面積は、スプールストロークが約２ミリメートルに達してから徐々に増大するが、スプール７０ＭにおけるＰ−Ｃ開口の開口面積は、スプールストロークが約５ミリメートルに達するまでその増大を開始させない。

これは、ブーム操作レバーで発生する制御圧が所定制御圧未満の場合（ブーム４を僅かに起こす場合）、スプール７０Ｍが、油圧ポンプ１０Ｒからブームシリンダ７のヘッド側に圧油を流入させないようにし、回生ポンプモータ５５が吐出する圧油のみをブームシリンダ７のヘッド側に流入させるようにすることを意味する。

なお、図８に示すように、スプール７０におけるＣ−Ｔ開口の開口面積の推移とスプール７０ＭにおけるＣ−Ｔ開口の開口面積の推移とは共通する。

これは、ブーム操作レバーで発生する制御圧が所定制御圧未満であり、回生ポンプモータ５５が吐出する圧油のみでブーム４をゆっくりと起こす場合であっても、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油でブーム４を起こす場合と同様に、ブームシリンダ７のロッド側から圧油タンク２２へ圧油を排出する必要があるからである。

再度、図７（Ｄ）を参照すると、矢印Ｆ６は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｒの一部であるポート７４を通過する際のその圧油の流れを示し、矢印Ｆ７は、ブームシリンダ７内の圧油がブームシリンダ７のロッド側から圧油タンク２２に排出される際のその圧油の流れを示す。

このようにして、スプール７０Ｍは、ブーム操作レバーで発生する制御圧が所定制御圧未満の場合には、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油であってセンターバイパス管路３０Ｒを流れる圧油の流れを止めないようにして、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を最小設定(許容最小吐出量)で維持させるようにする。

図７（Ｅ）は、ブーム４を起こす（上昇させる）操作が行われたときの切換弁１４Ｍの状態を示し、スプール７０Ｍが図７（Ｄ）のときよりも更に図中右方向に摺動させられた状態を示す。

矢印Ｆ８は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油がブームシリンダ７のヘッド側からブームシリンダ７内に供給される際のその圧油の流れを示し、矢印Ｆ９は、ブームシリンダ７内の圧油がブームシリンダ７のロッド側から圧油タンク２２に排出される際のその圧油の流れを示す。

このとき、スプール７０Ｍは、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）のときと同様、ランド部Ｌ２によってポート７４を遮断し、センターバイパス管路３０Ｒにおける圧油の流れを止めるようにする。

このようにして、スプール７０Ｍは、ブーム操作レバーで発生する制御圧が所定制御圧以上の場合には、従来通り、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油であってセンターバイパス管路３０Ｒを流れる圧油の流れを止め、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を最大設定(許容最大吐出量)としながら、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７のヘッド側に流入させ、かつ、ブームシリンダ７内の圧油をブームシリンダ７のロッド側から圧油タンク２２に流出させるようにする。

図９は、ブーム４をゆっくりと起こす（上昇させる）場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段により圧力センサ６３の出力に基づいてブーム操作レバー９０が上げ側（ブーム４を起こす側である。）に所定制御圧未満の制御圧を発生させながら操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出量制御手段により、電磁弁５１Ｌ、５１Ｒ及び電磁弁に制御電流を供給しないようにしながら（関連する電力線を灰色で表す。）、発電電動機５６にブーム操作レバー９０の操作量に応じた制御電流を供給する（関連する電力線を黒色で表す。）。

これにより、ポンプ制御装置１００は、発電電動機５６を電動機として機能させ、回生ポンプモータ５５を油圧ポンプとして機能させながら圧油管路６１を介して圧油タンク２２から圧油を汲み上げてブームシリンダ７のヘッド側にその圧油を流入させ、一方で、切換弁１４Ｍを図７（Ｄ）に示す状態とし、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を最小設定としながらブームシリンダ７内の圧油をブームシリンダ７のロッド側から切換弁１４Ｍを経て圧油タンク２２に排出させ、ブーム４をゆっくりと起こすようにする。

図１０は、ブーム４を速やかに起こす（上昇させる）場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段により圧力センサ６３の出力に基づいてブーム操作レバー９０が上げ側（ブーム４を起こす側である。）に所定制御圧以上の制御圧を発生させながら操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出量制御手段により、電磁弁５１Ｌ及び電磁弁５３に制御電流を供給しないようにしながら（関連する電力線を灰色で表す。）、電磁弁５１Ｒ及び発電電動機５６にブーム操作レバー９０の操作量に応じた制御電流を供給する（関連する電力線を黒色で表す。）。

これにより、ポンプ制御装置１００は、切換弁１４Ｍを図７（Ｅ）に示す状態とし、かつ、発電電動機５６を電動機として機能させ、油圧ポンプとして機能する回生ポンプモータ５５が圧油管路６１を介して圧油タンク２２から汲み上げた圧油と、油圧ポンプ１０Ｒが最大設定で吐出する圧油とをブームシリンダ７のヘッド側に流入させ、一方で、ブームシリンダ７内の圧油をブームシリンダ７のロッド側から切換弁１４Ｍを経て圧油タンク２２に排出させ、ブーム４を速やかに起こすようにする。

なお、ポンプ制御装置１００は、発電電動機５６に制御電流を供給しないようにして回生ポンプモータ５５を停止させ、或いは、発電電動機５６に供給する制御電流を減少させ回生ポンプモータ５５の回転速度を低下させた上で、油圧ポンプ１０Ｒが最大設定で吐出する圧油をブームシリンダ７のヘッド側に流入させ、ブーム４を速やかに起こすようにしてもよい。

図１１は、ブーム４をゆっくりと起こしながらバケット６を抱き込む掘削作業の場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ６０は、例えば、操作検出手段により圧力センサ６３の出力に基づいてブーム操作レバー９０が上げ側（ブーム４を起こす側である。）に所定制御圧未満の制御圧を発生させながら操作され、かつ、圧力センサ６４の出力に基づいてバケット操作レバー９２が下げ側（バケット６を抱き込む側である。）に操作されたことを検出した場合に、流量制御手段及び吐出量制御手段により、電磁弁５１Ｌ及び電磁弁５３に制御電流を供給しないようにしながら（関連する電力線を灰色で表す。）、一方で、電磁弁５１Ｒにバケット操作レバー９２の操作量に応じた制御電流を供給する（関連する電力線を黒色で表す。）。

なお、図２〜図６に示すように、ブームシリンダ７に対応する切換弁１４とバケットシリンダ９に対応する切換弁１３とは共に、センターバイパス管路３０Ｒ上に配置され、バケットシリンダ９に対応する切換弁１３は、ブームシリンダ７に対応する切換弁１４の上流に配置されているものとする。

これにより、ポンプ制御装置１００は、切換弁１４Ｍを図７（Ｄ）に示す状態とし、かつ、発電電動機５６を電動機として機能させ、油圧ポンプとして機能する回生ポンプモータ５５が圧油管路６１を介して圧油タンク２２から汲み上げた圧油をブームシリンダ７のヘッド側に流入させ、一方で、ブームシリンダ７内の圧油をブームシリンダ７のロッド側から切換弁１４Ｍを経て圧油タンク２２に排出させ、ブーム４をゆっくりと起こすようにする。

同時に、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｒがバケット操作レバー９２の操作量に応じた吐出量で吐出する圧油をバケットシリンダ９のヘッド側に流入させ、一方で、バケットシリンダ９内の圧油をバケットシリンダ９のロッド側から切換弁１３を経て圧油タンク２２に排出させ、バケット６を抱き込むようにする。

以上の構成により、ポンプ制御装置１００は、ブーム４をゆっくりと起こす（上昇させる）場合に、回生ポンプモータ５５が圧油タンク２２から汲み上げる圧油をブームシリンダ７のヘッド側に直接供給するので、圧力損失を発生させながら切換弁１４を経て油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７のヘッド側に供給する必要が無く、簡易かつ効率的にブームを起こすことができる。

また、ポンプ制御装置１００は、ブーム４をゆっくりと起こしながらバケット６を抱き込む場合に、回生ポンプモータ５５が圧油タンク２２から汲み上げる圧油をブームシリンダ７のヘッド側に直接供給し、一方で、切換弁１３を介して油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９に供給するので、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９に供給するために、ブームシリンダ７に対応する切換弁１４に絞りを設ける必要もなく（油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の双方に供給する場合であって、ブームシリンダ７の負荷がバケットシリンダ９の負荷よりも低いときには、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油のほとんどがブームシリンダ７に流入してしまうため、従来のポンプ制御装置は、ブームシリンダ７に対応する切換弁１４の絞りのところでバケットシリンダ９との間に圧力差を発生させることで、バケットシリンダ９に圧油を流入させている。）、簡易かつ効率的に複合操作を実現することができる。

また、ポンプ制御装置１００は、ブーム４を動作させる設定として、回生ポンプモータ５５のみを利用する第一速設定、油圧ポンプ１０Ｒ及び切換弁１４を利用する第二速設定、回生ポンプモータ５５と油圧ポンプ１０Ｒ及び切換弁１４とを利用する第三速設定、油圧ポンプ１０Ｒ及び切換弁１４と油圧ポンプ１０Ｌ及び切換弁１６とを利用する第四速設定、並びに、回生ポンプモータ５５と油圧ポンプ１０Ｒ及び切換弁１４と油圧ポンプ１０Ｌ及び切換弁１６とを利用する第五速設定を設定可能であるが、油圧ポンプ１０Ｌ及び切換弁１６を利用する設定を省略してブーム４の動作速度を複数段階で設定するようにしてもよい。

また、上述の実施例は、ブーム４をゆっくりと起こしながら同時にバケット６を抱き込む複合操作について説明するが、ブーム４をゆっくりと起こしながら同時に上部旋回体３を旋回させる複合操作、又は、ブーム４をゆっくりと起こしながら同時にアーム５を抱き込む複合操作等についても、同様の説明が適用され得る。

なお、ポンプ制御装置１００は、ブーム操作レバー９０を上げ側に操作した場合に圧力センサ６３が検出する制御圧に基づいてブーム４の操作内容を検出するが、各種センサが検出するブーム操作レバー９０の傾斜角度やブーム操作レバー９０に加えられた荷重の大きさに基づいてブーム４の操作内容を検出するようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、メインコントローラ６０から保持弁４３に供給する制御電流を制御することで、ブーム４を降下させる場合にブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油を、切換弁１４を経て圧油タンク２２に排出させるが、切換弁１４の左室における、圧油タンク２２へ通じる管路及び保持弁４３を省略し、ブーム４を降下させる場合にブームシリンダ７のヘッド側から流出する圧油を、常に回生ポンプモータ５５に流入させるようにしてもよい。

切換弁１４の構成を単純化するためであり、また、ブーム４が有する位置エネルギーを無駄なく回生できるようにするためである。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、ブーム４を自重降下させる際に回生ポンプモータ５５を用いてブーム４が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生するが、上部旋回体３を自重旋回させる際に、上部旋回体３が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生するようにしてもよく、或いは、アーム５やバケット６を自重降下させる際に、同様の回生ポンプモータを用いてアーム５、バケット６が有する位置エネルギーを電気エネルギーとして回生するようにしてもよい。

この場合、ポンプ制御装置１００は、アーム５やバケット６をゆっくりと起こす（上昇させる）場合に、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油を用いることなく、それぞれに対応する回生ポンプモータが吐出する圧油を用いるようにしてもよい。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、ブーム４を単独で自重降下させる際に油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにするが、上部旋回体３を単独で自重旋回させる際、或いは、アーム５やバケット６を単独で自重降下させる際に油圧ポンプ１０Ｒの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにしてもよく、複数の腕体を同時に自重降下させる際に油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を低減させそのポンピングロスを低減させるようにしてもよい。

油圧ショベルの構成例を示す図である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図である。 ブームを自重降下させる場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 ブームを自重降下させる場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図(その２)である。 掘削アタッチメントを地面に接触させながらブームを降下させる場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。 ブームを降下させながら同時にバケットを抱き込む場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。 ブーム操作用切換弁の拡大断面図である。 ブームを起こす際のスプールストロークと各種開口面積との間の関係を示すグラフである。 ブームをゆっくりと起こす場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。 ブームを速やかに起こす場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。 ブームをゆっくりと起こしながらバケットを抱き込む場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。

符号の説明

１・・・油圧ショベル ２・・・下部走行体 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０L、１０R・・・油圧ポンプ １１・・・走行直進弁 １２Ｌ、１２Ｒ、１３、１４、１５、１６、１７・・・切換弁 ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２２・・・圧油タンク ３０Ｌ、３０Ｒ・・・センターバイパス管路 ３２Ｌ、３２Ｒ、３６Ｌ、３６Ｒ、３８、３９・・・制御圧管路 ４０Ｌ、４０Ｒ・・・油圧ポンプ用レギュレータ ４２Ｌ、４２Ｒ・・・走行用油圧モータ ４３、４４・・・保持弁 ５０・・・コントロールポンプ ５１Ｌ、５１Ｒ、５３・・・電磁比例減圧弁 ５２Ｌ、５２Ｒ・・・シャトル弁 ５４・・・比例絞り弁 ５５・・・回生ポンプモータ ５６・・・発電機 ５７・・・逆止弁 ５８、５９、６３、６４・・・圧力センサ ６０・・・メインコントローラ ６１、６２・・・圧油管路 ７０・・・スプール ７１〜７７・・・ポート ９０・・・ブーム操作レバー ９１・・・アーム操作レバー ９２・・・バケット操作レバー ９３・・・発電電動機 １００・・・ポンプ制御装置

Claims (4)

1. 油圧ポンプが吐出する圧油を複数の腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに供給して該腕体を動作させる建設機械であって、
   前記腕体の操作内容を検出する操作検出手段と、
   前記腕体の動作方向を切り換えるために圧油の流れ方向を切り換える切換弁を経て前記腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに圧油を供給する吐出量可変の第一油圧ポンプと、
   一の腕体を反自重方向に動作させるために前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに圧油を直接供給する吐出量可変の第二油圧ポンプと、
   前記第一油圧ポンプ又は前記第二油圧ポンプから前記腕体のそれぞれに対応する油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を制御する流量制御手段と、を備え、
   前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度未満で動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプが吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを禁止し、前記第二油圧ポンプが吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを許可する、
   ことを特徴とする建設機械。
2. 前記第二油圧ポンプは、前記一の腕体の自重方向への動作に応じて前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータから流出する圧油によって回転させられ、電気エネルギーを回生する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度未満で単独動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプの吐出量を最小とする、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
4. 前記流量制御手段は、前記一の腕体を反自重方向に所定速度以上で動作させる操作内容が検出された場合に、前記第一油圧ポンプ及び前記第二油圧ポンプの双方が吐出する圧油が前記一の腕体に対応する油圧アクチュエータに流入するのを許可する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の建設機械。