JP2010286074A - 作業機械の油圧制御装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の油圧アクチュエータが複合操作されている状態においても、作動油の再生を行なうことにより燃費の向上を図ることができる油圧制御装置及びこれを備えた作業機械を提供すること。
【解決手段】ブームシリンダ９と第一制御弁１７との間の油路ｙ２、ｙ３を接続する再生油路ｙ４と、再生油路ｙ４を流れる作動油の流量を調整可能な再生弁１８と、入力操作を受けて、第一制御弁１７及び再生弁１８を操作するための指令を出力する操作部材と、操作部材の操作量にかかわらず第一制御弁１７から油路ｙ２に流れる作動油の流量を調整可能な制限弁１９と、再生油路ｙ４を介して作動油が再生されているか否かを判定し、再生されていると判定された場合、制限弁１９の開口を絞るとともに、油圧ポンプの流量を減少させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の油圧アクチュエータを有する作業機械の油圧制御装置に関する。

従来から、複数の駆動対象物と、これら駆動対象物に動力を供給するための複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプとを備えた作業機械が知られている。例えば、ブームと、ブームに動力を供給するためのブームシリンダと、ブームシリンダに対して作動油を供給する油圧ポンプとを備えた油圧ショベルが知られている。

油圧ショベルにおいて、ブーム下げ作業を行なう場合、ブームは、その高さ位置に応じた位置エネルギーを有しているため、ブームシリンダから排出される作動油は高圧なものとなる。このように高圧の作動油のエネルギーを回収する手段として、従来、その作動油の一部をブームの供給側の配管に戻す（すなわち、再生する）ことが知られている。

しかし、ブーム下げ作業のなかでも、ブーム下げ動作を妨げる方向の外力がブームに加えられている場合（例えば、直接的又は間接的に接地したブームを下げる場合）には、ブームから導出される作動油が低圧となりその作動油を再生することができない。そこで、ブーム下げ動作を妨げる外力がブームに加えられている場合においても所定の速度でブームを下げるために、作動油の再生が行われるか否かにかかわらず、油圧ポンプの吐出流量を、作動油の再生を行わないときの流量で一定としていた。したがって、作動油の再生を行っても燃費の向上を図ることができなかった。

そこで、特許文献１には、ブームシリンダの駆動回路において、作動油の再生が可能である状況においてのみ油圧ポンプの流量を少なくすることが開示されている。

さらに、この特許文献１では、油圧ポンプの吐出油がブームシリンダ以外のアクチュエータにも供給される場合を考慮し、前記再生可能な状況であっても、他のアクチュエータに前記油圧ポンプからの作動油の供給が必要な状況では、前記他のアクチュエータの作動油の流量が不足しないように油圧ポンプの流量を少なくしないことが開示されている。

図１１は、特許文献１に係る油圧制御回路の概略構成を示す回路図である。

特許文献１に係る油圧制御回路では、操作レバー１０４によりブーム下げ操作が入力されると、ブーム制御バルブ１０５及び再生用開閉弁１０６が図示の切換位置に操作され、油圧ポンプ１０３からの作動油が矢印Ｄ１に示すようにブームシリンダ１０１のロッド側室に供給されるとともに、ブームシリンダ１０１のヘッド側室から導出された作動油が矢印Ｄ３に示すように、ロッド側の油路に戻される。このように再生が行われている場合に、図外のコントローラは、原則として油圧ポンプ１０３の吐出流量を減少する制御を実行する。

つまり、前記コントローラは、前記再生が可能な状況であって、ブームシリンダ１０１と同じ油圧ポンプ１０３から作動油の供給を受けるバケットシリンダ１０２がオープン側（すなわち、高負荷側）に操作されていない場合、油圧ポンプ１０３の吐出流量を減少させる一方、前記再生が可能な状況であってもバケットシリンダ１０２がオープン側に操作されている場合には、当該バケットシリンダへの作動油の供給流量の不足を防止すべく油圧ポンプ１０３の吐出流量を減少させる制御を実行しない。

特開２００６−９８８８号公報

特許文献１の油圧制御回路では、上記のようにブームシリンダ１０１の駆動回路において再生が可能な状況であっても、バケットシリンダ１０２が高負荷側に操作されている状況下においては、油圧ポンプ１０３の吐出流量を減らすことができず、燃費の向上を図ることができなかった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の油圧アクチュエータが複合操作されている状態においても、作動油の再生を有効に利用して燃費の向上を図ることができる油圧制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、作業機械の油圧制御装置であって、複数の駆動対象物と、前記複数の駆動対象物のうちの第一駆動対象物を、その自重が作用する方向の成分を含む第一方向、及び前記第一駆動対象物の自重に逆らう方向の成分を含む第二方向に駆動可能な第一アクチュエータと、前記複数の駆動対象物のうちの第二駆動対象物を、その自重が作用する方向の成分を含む第一方向、及び前記第二駆動対象物の自重に逆らう方向の成分を含む第二方向に駆動可能な第二アクチュエータと、前記第一アクチュエータ及び第二アクチュエータの双方に作動油を供給可能な可変容量型の油圧ポンプと、前記第一アクチュエータに接続され、前記第一駆動対象物を第一方向に動作させるために前記第一アクチュエータに供給する作動油を流し、前記第一駆動対象物を第二方向に動作させるために前記第一アクチュエータから導出される作動油を流す第一油路と、前記第一アクチュエータに接続され、前記第一駆動対象物を第一方向に動作させるために前記第一アクチュエータから導出される作動油を流し、前記第一駆動対象物を第二方向に動作させるために前記第一アクチュエータに供給する作動油を流す第二油路と、前記第一油路と第二油路とを接続する再生油路と、前記第一油路及び第二油路と前記油圧ポンプとの間に設けられ、前記油圧ポンプから第一油路を介して第一アクチュエータに作動油を供給し、かつ、前記第一アクチュエータから第二油路を介して作動油をタンクに回収する第一位置と、前記油圧ポンプから第二油路を介して第一アクチュエータに作動油を供給し、かつ、前記第一アクチュエータから第一の油路を介して作動油をタンクに回収する第二位置との間で切換可能な給排切換弁と、前記再生油路に設けられ、前記再生油路を介した作動油の流通を禁止する禁止位置と、前記再生油路を介して前記第二油路から第一油路への作動油の流通を許容する許容位置との間で切換可能な再生弁と、前記給排切換弁と前記油圧ポンプとの間の油路から分岐して、前記第二駆動対象物を前記第二方向に駆動させるために前記第二アクチュエータに作動油を供給するための分岐油路と、入力操作を受けることにより、前記給排切換弁を第一位置とし、かつ、前記再生弁を許容位置とするための指令、及び前記給排切換弁を第二位置とし、かつ、前記再生弁を禁止位置とする指令を出力可能な操作部材と、前記操作部材による指令の有無にかかわらず、前記給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を制限可能な制限部材と、前記第二油路から第一油路に作動油が再生されているか否かを判定し、再生されていると判定された場合に前記油圧ポンプの流量を減少させるとともに、再生されていると判定され、かつ、前記分岐油路を通じて第二アクチュエータに作動油が供給されている場合に、前記給排制御弁から第一油路への作動油の流量を前記制限部材により制限する制御部とを備えていることを特徴とする作業機械の油圧制御装置を提供する。

本発明によれば、第一駆動対象物の自重が作用する第一方向への第一アクチュエータの駆動時、すなわち、第一油路から第一アクチュエータに作動油を供給し、第一アクチュエータからの作動油を第二油路を通じてタンクに回収する場合に、当該第二油路内の高圧の作動油を再生油路を通じて第一油路に再生することができる。

そして、本発明では、上記のように第一油路から第二油路に作動油が再生され、かつ、第二駆動対象物を第二方向に動作させるための作動油が第二アクチュエータに供給されている場合であっても、給排制御弁から第一油路への作動油の流量を制限することにより、第二アクチュエータに対する作動油の流量を保ちながら、油圧ポンプの流量を減少させることができる。

このように油圧ポンプから第一アクチュエータへの作動油の流量を制限しても、上述のように第二油路内の高圧の作動油が第一油路に再生されるため、この高圧の作動油の供給に伴い第一アクチュエータの作動は保証される。

したがって、本発明によれば、再生が行われている第一アクチュエータに対する作動油の供給を制限することにより、当該第一アクチュエータの作動の継続、及び第二アクチュエータへの作動油の供給量の維持を両立することができるので、前記制限の分だけ油圧ポンプの流量を減少させることができ、燃費の向上を図ることができる。

前記油圧制御装置において、前記制限部材は、前記第一油路に設けられ、前記給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を調整可能な制限弁からなることが好ましい。

この構成によれば、制限弁の開度を調整することにより、給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を調整することができる。

前記油圧制御装置において、前記制御部は、再生が行われていると判定された場合に、前記油圧ポンプの流量から再生流量に対応する流量を減ずるとともに、再生が行われていると判定され、かつ、前記分岐油路を通じて第二アクチュエータに作動油が供給されている場合に、前記制限弁を閉鎖することが好ましい。

この構成によれば、再生が行われている状態において、油圧ポンプから第一油路に流れる作動油を止めることにより、油圧ポンプの流量から再生流量に対応する流量を減じることができるので、より有効に省エネを図ることができる。

前記油圧制御装置において、前記給排制御弁は、その開度を調整することにより前記油圧ポンプから第一アクチュエータに対する作動油の供給量及び第一アクチュエータからタンクへの作動油の排出量を調整可能に構成され、前記制限部材は、前記操作部材からの指令の有無にかかわらず、前記給排制御弁の開度を絞ることが可能な強制部材と、前記第二油路を通ってタンクに回収される作動油の流量を調整可能なメータアウト弁とを備え、前記制御部は、再生されていると判定した場合に、前記強制部材により給排制御弁の開度を絞るとともに、前記メータアウト弁によりタンクに回収される作動油の流量を増やすことが好ましい。

この構成によれば、給排制御弁を強制的に操作することにより給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を低減しつつ、この操作に伴い減少する第一アクチュエータからタンクへの回収流量をメータアウト弁で補うことができるので、第一アクチュエータの作動速度を落とすことなく、給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を調整することができる。

具体的に、前記制御部は、以下１〜４の何れか１つの判定を行うことにより、作動油が再生されているか否かを判定することができる。
１．前記第一油路内の圧力、又は第二油路内の圧力が所定値を超えているか否か。
２．前記第一油路内の圧力と第二油路内の圧力との差圧が所定値を超えているか否か。
３．前記再生油路内の作動油の流量が所定値を超えているか否か。
４．前記第一駆動対象物の動作方向が前記第一方向であるか否か。

また、本発明は、前記油圧制御装置を備え、前記第一駆動対象物としてのブームと、前記第一アクチュエータとしてのブームシリンダとを備えていることを特徴とする作業機械を提供する。

本発明によれば、複数の油圧アクチュエータが複合操作されている状態においても、作動油の再生を行うことにより燃費の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。 図１の油圧ショベルの油圧系統を示す回路図である。 図２の油圧回路を電気的に制御する制御部を示すブロック図である。 図３の制御部により実行される処理を示すフローチャートである。 図３の制御部に記憶されたテーブルであり、操作レバーの操作量と第一油圧ポンプの吐出量との関係を示すものである。 図３の制御部に記憶されたテーブルであり、操作レバーの操作量と再生流量との関係を示すものである。 ブームシリンダの縮小を妨げる方向に負荷が生じている状態を示す側面図である。 図２の油圧回路の動作を示す回路図であり、再生が行われていないと判定された場合を示すものである。 図２の油圧回路の動作を示す回路図であり、再生が行われていると判定された場合を示すものである。 本発明の他の実施形態に係る油圧系統の一部を示す回路図である。 特許文献１に係る油圧制御回路の概略構成を示す回路図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る油圧ショベルを示す側面図である。

図１を参照して、作業機械の一例としての油圧ショベル１は、クローラ２ａを有する下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、この上部旋回体３上に起伏可能に設けられた作業アタッチメント４とを備えている。

作業アタッチメント４は、ブーム６と、このブーム６の先端部に連結されるアーム７と、このアーム７の先端部に揺動可能に取り付けられたバケット８とを備えている。ブーム６は、ブームシリンダ９の伸縮動作によって上部旋回体３に対して起伏する。アーム７は、アームシリンダ１０の伸縮動作によってブーム６に対して揺動する。バケット８は、バケットシリンダ１１の伸縮動作によってアーム７に対して揺動する。

下部走行体２には、図外の旋回モータが設けられ、この旋回モータの回転駆動に応じて下部走行体２に対し上部旋回体３の旋回フレーム３ａが垂直軸回りに旋回するようになっている。

そして、本実施形態では、ブーム６、アーム７、バケット８及び旋回フレーム３ａが駆動対象物を構成し、これら駆動対象物のうちのブーム６を第一駆動対象物の一例として、アーム７を第二駆動対象物の一例として以下説明する。これに伴い、本実施形態では、ブームシリンダ９が第一アクチュエータの一例を構成し、アームシリンダ１０が第二アクチュエータの一例を構成する。

図２は、図１の油圧ショベル１の油圧系統を示す回路図である。図３は、図２の油圧回路を電気的に制御する制御部を示すブロック図である。

本実施形態に係る油圧ショベル１は、図２に示す油圧系統１２と、この油圧系統１２を電気的に制御する制御部１４（図３参照）とを備えている。

まず、図２を参照して油圧系統１２について説明する。

油圧系統１２は、ブームシリンダ９及びアームシリンダ１０の双方に作動油を供給可能な可変容量型の第一油圧ポンプ１５と、第二油圧ポンプ１６と、第一油圧ポンプ１５及び第二油圧ポンプ１６を駆動するためのエンジン５とを備えている。

第一油圧ポンプ１５は、レギュレータＲ１から出力される電気信号に応じて、その吐出流量を調整可能とされている。同様に、第二油圧ポンプ１６は、レギュレータＲ２から出力される電気信号に応じて、その吐出流量を調整可能とされている。

まず、油圧系統１２のうちの第一油圧ポンプ１５に接続された主な構成について説明する。

油圧系統１２は、第一油圧ポンプ１５と油路ｙ１を介して接続された第一制御弁１７と、この第一制御弁１７とブームシリンダ９とを接続する油路ｙ２及び油路ｙ３と、これら油路ｙ２、ｙ３を接続する再生油路ｙ４と、この再生油路ｙ４に設けられた再生弁１８と、前記油路ｙ２に設けられた制限弁１９と、操作レバー２０ａを有するとともに操作レバー２０ａを操作することにより第一制御弁１７にパイロット圧を与えることが可能なリモコン弁２０と、前記油路ｙ１から分岐して後述する油路ｙ７に接続する分岐油路ｙ５と、この分岐油路ｙ５に設けられた合流弁２１とを備えている。

油路ｙ１には、第一油圧ポンプ１５の吐出圧を検出するための圧力センサＰ１が設けられている。

第一制御弁１７は、油路ｙ２を介してブームシリンダ９のロッド側室に接続されているとともに、ブームシリンダ９のヘッド側室に対して油路ｙ３を介して接続された３位置切換弁である。つまり、第一制御弁１７は、第一油圧ポンプ１５及びタンクＴとブームシリンダ９とを遮断する中立位置（図示の位置）と、油路ｙ１と油路ｙ２とを接続し、かつ、油路ｙ３とタンクＴとを接続する位置（図２の右位置）と、油路ｙ１と油路ｙ３とを接続し、かつ、油路ｙ２とタンクＴとを接続する位置（図２の左位置）との間で切換可能とされている。

このように構成された第一制御弁１７は、操作レバー２０ａの操作に応じてリモコン弁２０から発生するパイロット圧により切換操作される。このパイロット圧は、操作レバー２０ａの各操作方向（ブーム上げ、ブーム下げ）について圧力センサＰ２、Ｐ３により検出される。

再生弁１８は、油路ｙ３から油路ｙ２へ作動油を供給可能とする許容位置（図２の下位置）と、再生油路ｙ４を遮断する遮断位置（図２の上位置）との間で切換可能とされている。再生弁１８は、通常遮断位置とされており、前記リモコン弁２０からのパイロット圧、具体的には、ブーム下げ方向に第一制御弁１７を操作するためのパイロット圧によって許容位置側に切り換えられるようになっている。また、再生弁１８は、操作レバー２０ａの操作量（パイロット圧）に応じた開度で開くようになっている。

制限弁１９は、第一制御弁１７から油路ｙ２への作動油の流れを許容する許容位置（図２の左位置）と、油路ｙ２を遮断する遮断位置（図２の右位置）との間で切換可能とされている。制限弁１９は、通常遮断位置とされており、電磁比例弁ｂ１からのパイロット圧に応じて許容位置側に作動する。電磁比例弁ｂ１は、アンプａ１からの電気信号に応じて作動する。つまり、制限弁１９は、アンプａ１からの電気信号に応じた所定の開度に操作可能に構成されている。

油路ｙ２及び油路ｙ３には、当該各油路ｙ２、ｙ３内の作動油の圧力を検出可能な圧力センサＰ４及び圧力センサＰ５が設けられている。

次に、油圧系統１２のうちの第二油圧ポンプ１６に接続された構成について説明する。

油圧系統１２は、第二油圧ポンプ１６と油路ｙ６を介して接続された第二制御弁２２と、この第二制御弁２２とアームシリンダ１０とを接続する油路ｙ７及び油路ｙ８と、第二制御弁２２にパイロット圧を与えることが可能なリモコン弁２３とを備えている。

油路ｙ６には、第二油圧ポンプ１６の吐出圧を検出可能な圧力センサＰ６が設けられている。

第二制御弁２２は、第二油圧ポンプ１６とタンクＴとアームシリンダ１０とを遮断する中立位置（図示の位置）と、油路ｙ６と油路ｙ７とを接続し、かつ、油路ｙ８を遮断する位置（図２の右位置）と、油路ｙ６と油路ｙ８とを接続し、かつ、油路ｙ７とタンクＴとを接続する位置（図２の左位置）との間で切換可能な３位置切換弁である。

この第二制御弁２２は、リモコン弁２３からのパイロット圧に応じて前記３位置の切換操作が可能とされている。リモコン弁２３からのパイロット圧は、圧力センサＰ７及び圧力センサＰ８によって検出される。

そして、前記合流弁２１は、アームシリンダ１０を縮小方向（つまり、アーム７引きの方向）に第二制御弁２２を操作するためのパイロット圧に応じて開放するようになっている。つまり、アームシリンダ１０を縮小方向に操作する場合には、合流弁が開放されることにより、第二油圧ポンプ１６からの作動油だけでなく第一油圧ポンプ１５からの作動油も分岐油路ｙ５を介してアームシリンダ１０に供給される一方、アームシリンダ１０を伸張方向に操作する場合には、合流弁２１を閉鎖して第二油圧ポンプ１６からのみ作動油がアームシリンダ１０に供給される。

なお、図２中、再生油路ｙ４に設けられたチェックバルブ２４は、油路ｙ３から油路ｙ２に向けた作動油の流れを許容する一方、反対向きの流れを禁止するためのものである。また、合流油路ｙ５に設けられたチェックバルブ２５は、油路ｙ１から油路ｙ７へ向けた作動油の流れを許容する一方、反対向きの流れを禁止するためのものである。

また、油路ｙ２と油路ｙ３との間にはリリーフ弁２６が設けられ、油路ｙ７と油路ｙ８との間にはリリーフ弁２７が設けられている。これらリリーフ弁２６、２７は、油路ｙ２、ｙ３、ｙ７、ｙ８内の作動油圧が所定値以上とならないように当該所定圧以上で開放する弁である。

次に、図２及び図３を参照して制御部１４について説明する。

制御部１４は、前記ブームシリンダ９のヘッド側室からロッド側室への再生が行われているか否かを判定する判定部２８と、再生が行われている場合に減ずるべき第一油圧ポンプ１５の流量を算出する演算部２９と、制限弁１９の開度及び各油圧ポンプ１５、１６の流量を調整するための信号を出力する出力部３０とを備えている。

判定部２８は、再生油路ｙ４を通じた作動油の再生が行われているか否かを判定する。具体的に、判定部２８は、油路ｙ２に設けられた圧力センサＰ４により検出された圧力と、油路ｙ３に設けられた圧力センサＰ５により検出された圧力とを比較して、ブームシリンダ９のヘッド側の圧力がロッド側の圧力よりも大きい場合に再生が行われていると判定する。

つまり、図１に示すように、作業アタッチメント４が他の物に当たることなく空中に浮いた状態においてブーム６の下げ操作を行なう場合、ブームシリンダ９には、ロッドを縮小させる方向にブーム６の自重が付加されるため、ブームシリンダ９のヘッド側室の圧力がロッド側室の圧力よりも大きくなる。したがって、この状態では、ブームシリンダ９のヘッド側室から導出された作動油は、ブームシリンダ９のロッド側室に導かれて再生される。一方、図７に示すように、作業アタッチメント４（図７ではバケット８）が接地した状態においてブーム６の下げ操作を行なうと、地面から受ける反力がブームシリンダ９の縮小を妨げる方向に作用するため、ブームシリンダ９のロッド側室の圧力がヘッド側室の圧力よりも大きくなる。したがって、この状態では、ブームシリンダ９のヘッド側室から導出された作動油は、チェックバルブ２４により油路ｙ２側への流れが規制され、タンクＴに回収される。

なお、再生が行われているか否かの判断は、以下のような方法によっても行うことができる。
（１）油路ｙ３に設けられた圧力センサＰ５により検出された圧力が所定の設定圧以上のときに再生されていると判定する一方、設定圧を下回るときに再生されていないと判定する。
（２）油路ｙ２に設けられた圧力センサＰ４により検出された圧力が所定の設定圧を下回るときに再生されていると判定する一方、設定圧以上のときに再生されていないと判定する。
（３）再生油路ｙ４に流量計を設け、この流量計により検出された流量が所定の所定流量以上であるときに再生されていると判定する一方、所定流量を下回るときに再生されていないと判定する。
（４）ブームシリンダ９に生じる負荷を検出可能な検出部材（例えば、ロードセル）を設け、検出部材によりブームシリンダ９を縮める方向に負荷が生じているときに再生されていると判定する一方、ブームシリンダ９を伸ばす方向に負荷が生じているときに再生されていないと判定する。

演算部２９は、再生が行われているときに減ずるべき第一油圧ポンプ１５の流量Ｑp2を以下の式（１）に基づいて算出する。

Ｑp2＝Ｑp−Ｑrc・・・（１）
ここで、Ｑpは、再生流量にかかわらず操作レバー２０ａの操作量に応じて決定される第一油圧ポンプ１５の流量、いわゆる、ポジコン制御を行ったときに特定される流量である。このＱpは、レバー操作量とＱp値との関係として制御部１４に予め記憶されたテーブル（図５参照）と、現時点における操作レバー２０ａの操作量とに基づいて算出される。また、Ｑrcは、再生流量であり、レバー操作量とＱrc値との関係として制御部１４に予め記憶されたテーブル（図６）と、現時点における操作レバー２０ａの操作量とに基づいて算出される。

なお、前記再生流量Ｑrcは、再生油路に流量計を設け、この流量計により検出された流量を採用することもできる。また、再生流量Ｑrcは、以下の式（２）に基づいて算出することもできる。

Ｑrc＝Ｃv×Ａrc×√（Ｐh−Ｐr）・・・（２）
ここで、Ａrcは、再生弁１８の開口面積である。Ｃvは、再生弁１８の容量係数である。Ｐhは、ブームシリンダ９のヘッド側室の圧力である。Ｐrは、ブームシリンダ９のロッド側室の圧力である。つまり、前記式（２）は、ブームシリンダ９のヘッド側室内の圧力とロッド側室内の圧力との差を用いてＱrcを算出するものである。

以下、制御部１４により実行される処理を図４を参照して説明する。図４は、図３の制御部１４により実行される処理を示すフローチャートである。

制御部１４による処理が開始すると、まず、再生が行われているか否かを判定し（ステップＳ１）、例えば、図７に示すようにブームシリンダ９に縮小を妨げる方向の外力が付加されていることにより、再生が行われていないと判定されると（ステップＳ１でＮＯ）、再生が行われていないときの設定が選択される（ステップＳ２）。具体的に、このステップＳ２では、図８に示すように、制限弁１９を開放した状態で保持することにより、第一油圧ポンプ１５からの作動油が矢印Ｄ１に示すように制限弁１９を介してブームシリンダ９のロッド側室に導かれるとともに、ブームシリンダ９のヘッド側室から導出された作動油は、タンクＴに回収される。また、アーム引き操作が複合して行われている場合には、第一油圧ポンプ１５からの作動油は、矢印Ｄ２に示すように合流弁２１を介して油路ｙ７にも導かれる。

前記ステップＳ１において、例えば、図１に示すようにブーム６の自重がブームシリンダ９の縮小方向に寄与して、再生が行われていると判定されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、制限弁１９を全閉とする（ステップＳ３）とともに、第一油圧ポンプ１５の吐出流量を前記再生流量Ｑrcだけ減ずる（ステップＳ４）。

つまり、図９に示すように、制限弁１９が全閉とされる（ステップＳ３）ことにより、第一制御弁１７からブームシリンダ９への作動油の流れが停止する。この状態では、ブームシリンダ９のヘッド側室から導出された作動油が矢印Ｄ３のように再生油路ｙ４を介してブームシリンダ９のロッド側室に導かれるため、ブーム６の下げ操作は継続する。そして、この状態で、第一油圧ポンプ１５の吐出流量を前記再生流量Ｑrcだけ減ずる（ステップＳ４）ため、当該再生流量Ｑrcの分だけ第一油圧ポンプ１５に対する動力を低減することができる。そして、このように再生が行われている状況下で、アーム引き操作が複合して行われている場合であっても、前記のように制限弁１９が全閉とされているため、矢印Ｄ２に示すように、アームシリンダ１０に必要な流量の作動油が継続して油路ｙ７に導かれる。

したがって、前記実施形態によれば、ブーム６の自重が作用する方向（ブーム下げ方向）へのブームシリンダ９の駆動時、すなわち、油路ｙ２からブームシリンダ９に作動油を供給し、ブームシリンダ９から作動油を油路ｙ３を通じてタンクＴに回収する場合に、当該油路ｙ３内の高圧の作動油を再生油路を通じて油路ｙ２に再生することができる。

そして、前記実施形態では、図９の矢印Ｄ３に示すように再生が行われ、かつ、矢印Ｄ２に示すようにアームシリンダ１０に対する作動油の供給が行われる場合であっても、制限弁１９を全閉とすることにより、アームシリンダ１０への作動油の流量を保ちながら、第一油圧ポンプ１５の吐出流量を減ずることができる。そのため、図１１に示すように、作動油の再生（矢印Ｄ３）、油圧ポンプからブームシリンダ１０１への作動油の供給（矢印Ｄ１）、及びバケットシリンダ１０２への作動油の供給（矢印Ｄ２）の全てを行う従来技術と異なり、再生流量Ｑrcの分だけ第一油圧ポンプ１５の動力を低減することができる。

上記のように油圧ポンプ１５からブームシリンダ９への作動油の流量を制限しても、上述のように油路ｙ３内の高圧の作動油が油路ｙ２に再生されるため、この高圧の作動油の供給に伴いブームシリンダ９の動作は保証される。

なお、前記図４のステップＳ３では、制限弁１９を全閉にすることとしているが、完全に閉じることに限定されることはなく、制限弁１９の開度を絞るようにしてもよい。つまり、油路ｙ５を通じてアームシリンダ１０に供給することを要する作動油の流量を確保できる範囲内であれば、制限弁１９の開度の絞り量及び第一油圧ポンプ１５の流量の下げ量を適宜調整することが可能である。

以下、本発明の他の実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係る油圧系統の一部を示す回路図である。図１０において、図２と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る油圧系統１２は、第一制御弁１７のパイロット回路に設けられた電磁比例弁３１と、ブームシリンダ９のヘッド側の油路ｙ３に設けられたメータアウト弁３２とを備え、前記実施形態における制限弁１９を備えていない点で前記実施形態とは異なる。

電磁比例弁３１は、通常パイロット回路をタンクに開放しており、電気信号が入力されることに応じてパイロット回路を閉じるようになっている。具体的に、電磁比例弁３１は、前記制御部１４（図３参照）の出力部３０から出力された電気信号に応じて作動する。

メータアウト弁３２は、ブームシリンダ９のヘッド側室から導出され、タンクＴへ排出される作動油の流量を調整可能に構成されている。このメータアウト弁３２は、通常閉じており、電磁比例弁ｂ２からのパイロット圧により作動して開く。電磁比例弁ｂ２は、アンプａ２からの電気信号に応じて作動する。アンプａ２は、制御部１４の出力部３０から出力された信号を増幅させて電磁比例弁ｂ２に出力する。

本実施形態において、ブームシリンダ９のヘッド側室からロッド側室への作動油の再生が行われていると判定されると、電磁比例弁３１によりパイロット回路がタンクに開放されることによって、第一制御弁１７が中立位置となる。第一制御弁１７が中立位置となると、第一油圧ポンプ１５から油路ｙ２へ導かれる作動油が遮断される。

この第一制御弁１７の操作に伴い、メータアウト弁３２の開度が所定の開度に調整される。つまり、第一制御弁１７が中立位置とされることにより、ブームシリンダ９のヘッド側から導出され、再生油路ｙ４に流れることのできない作動油をタンクＴに導くことができる開度となるように、メータアウト弁３２が作動する。これにより、ブームシリンダ９の動作速度を操作レバー２０ａの操作量に応じた速度にすることができる。

この実施形態においても、第一制御弁１７により第一油圧ポンプ１５から油路ｙ２への作動油の流通を遮断することができるので、アームシリンダ１０へ作動油を供給する場合であっても、第一油圧ポンプ１５の吐出流量を減ずることができるので、省エネを図ることができる。

１ 油圧ショベル（作業機械）
４ 作業アタッチメント
６ ブーム（駆動対象物）
７ アーム（駆動対象物）
８ バケット（駆動対象物）
９ ブームシリンダ（第一アクチュエータの一例）
１０ アームシリンダ（第二アクチュエータの一例）
１１ バケットシリンダ
１４ 制御部
１５ 第一油圧ポンプ
１７ 第一制御弁（給排制御弁）
１８ 再生弁
１９ 制限弁
２０ａ 操作レバー（操作部材）
２８ 判定部
２９ 演算部
３０ 出力部
３１ 電磁比例弁（制限部材）
３２ メータアウト弁（制限部材）

Claims (6)

1. 作業機械の油圧制御装置であって、
   複数の駆動対象物と、
   前記複数の駆動対象物のうちの第一駆動対象物を、その自重が作用する方向の成分を含む第一方向、及び前記第一駆動対象物の自重に逆らう方向の成分を含む第二方向に駆動可能な第一アクチュエータと、
   前記複数の駆動対象物のうちの第二駆動対象物を、その自重が作用する方向の成分を含む第一方向、及び前記第二駆動対象物の自重に逆らう方向の成分を含む第二方向に駆動可能な第二アクチュエータと、
   前記第一アクチュエータ及び第二アクチュエータの双方に作動油を供給可能な可変容量型の油圧ポンプと、
   前記第一アクチュエータに接続され、前記第一駆動対象物を第一方向に動作させるために前記第一アクチュエータに供給する作動油を流し、前記第一駆動対象物を第二方向に動作させるために前記第一アクチュエータから導出される作動油を流す第一油路と、
   前記第一アクチュエータに接続され、前記第一駆動対象物を第一方向に動作させるために前記第一アクチュエータから導出される作動油を流し、前記第一駆動対象物を第二方向に動作させるために前記第一アクチュエータに供給する作動油を流す第二油路と、
   前記第一油路と第二油路とを接続する再生油路と、
   前記第一油路及び第二油路と前記油圧ポンプとの間に設けられ、前記油圧ポンプから第一油路を介して第一アクチュエータに作動油を供給し、かつ、前記第一アクチュエータから第二油路を介して作動油をタンクに回収する第一位置と、前記油圧ポンプから第二油路を介して第一アクチュエータに作動油を供給し、かつ、前記第一アクチュエータから第一の油路を介して作動油をタンクに回収する第二位置との間で切換可能な給排切換弁と、
   前記再生油路に設けられ、前記再生油路を介した作動油の流通を禁止する禁止位置と、前記再生油路を介して前記第二油路から第一油路への作動油の流通を許容する許容位置との間で切換可能な再生弁と、
   前記給排切換弁と前記油圧ポンプとの間の油路から分岐して、前記第二駆動対象物を前記第二方向に駆動させるために前記第二アクチュエータに作動油を供給するための分岐油路と、
   入力操作を受けることにより、前記給排切換弁を第一位置とし、かつ、前記再生弁を許容位置とするための指令、及び前記給排切換弁を第二位置とし、かつ、前記再生弁を禁止位置とする指令を出力可能な操作部材と、
   前記操作部材による指令の有無にかかわらず、前記給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を制限可能な制限部材と、
   前記第二油路から第一油路に作動油が再生されているか否かを判定し、再生されていると判定された場合に前記油圧ポンプの流量を減少させるとともに、再生されていると判定され、かつ、前記分岐油路を通じて第二アクチュエータに作動油が供給されている場合に、前記給排制御弁から第一油路への作動油の流量を前記制限部材により制限する制御部とを備えていることを特徴とする作業機械の油圧制御装置。
2. 前記制限部材は、前記第一油路に設けられ、前記給排制御弁から第一油路へ流れる作動油の流量を調整可能な制限弁からなることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の油圧制御装置。
3. 前記制御部は、再生が行われていると判定された場合に、前記油圧ポンプの流量から再生流量に対応する流量を減ずるとともに、再生が行われていると判定され、かつ、前記分岐油路を通じて第二アクチュエータに作動油が供給されている場合に、前記制限弁を閉鎖することを特徴とする請求項２に記載の作業機械の油圧制御装置。
4. 前記給排制御弁は、その開度を調整することにより前記油圧ポンプから第一アクチュエータに対する作動油の供給量及び第一アクチュエータからタンクへの作動油の排出量を調整可能に構成され、
   前記制限部材は、前記操作部材からの指令の有無にかかわらず、前記給排制御弁の開度を絞ることが可能な強制部材と、前記第二油路を通ってタンクに回収される作動油の流量を調整可能なメータアウト弁とを備え、
   前記制御部は、再生されていると判定した場合に、前記強制部材により給排制御弁の開度を絞るとともに、前記メータアウト弁によりタンクに回収される作動油の流量を増やすことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の油圧制御装置。
5. 前記制御部は、以下１〜４の何れか１つの判定を行うことにより、作動油が再生されているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の作業機械の油圧制御装置。
   １．前記第一油路内の圧力、又は第二油路内の圧力が所定値を超えているか否か。
   ２．前記第一油路内の圧力と第二油路内の圧力との差圧が所定値を超えているか否か。
   ３．前記再生油路内の作動油の流量が所定値を超えているか否か。
   ４．前記第一駆動対象物の動作方向が前記第一方向であるか否か。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の油圧制御装置を備え、
   前記第一駆動対象物としてのブームと、
   前記第一アクチュエータとしてのブームシリンダとを備えていることを特徴とする作業機械。

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