JP2015148237A - 建設機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】油圧アクチュエータからの圧油エネルギを回収するエネルギ回収装置を備え、原動機の動力を変更した場合でも良好な操作性を実現できる建設機械を提供する。【解決手段】エンジン１と、油圧ポンプ２と、複数の油圧アクチュエータ３１〜３４と、複数のコントロールバルブ４１〜４４と、複数の操作装置７１〜７４と、エネルギ回収装置８０と、作業モード切換スイッチ７６と、エンジン回転数ダイヤル７７と、圧力センサ７５と、作業モード切換スイッチ７６、エンジン回転数ダイヤル７７及び圧力センサ７５からの入力信号に基づいてエネルギ回収装置８０により回収される圧油流量を制御するコントローラ９０Ａとを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧アクチュエータを備えた建設機械に係り、特に油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収するエネルギ回収装置を備えた建設機械に関する。
油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収するエネルギ回収装置として、例えば特許文献１記載のものがある。
特許文献１には、油圧アクチュエータからの戻り圧油で駆動される回生油圧モータと、この回生油圧モータに直結された電動機と、この電動機で発電した電力を蓄電する蓄電装置とを備えたエネルギ回収装置が開示されている。
特開２０００−１３６８０６号公報
建設機械で作業を行う際、一般的にオペレータは、エンジン回転数を最大回転数に設定した状態で作業機を操作する。しかし、微操作時など作業機を緩やかに動作させたい場合やエンジンの動力を抑えて燃費を向上させたい場合など、エンジン回転数ダイヤルを低位置に調節することにより、あるいは作業モード切換スイッチを例えばスピード優先モードから燃費優先モードに切り換えることにより、エンジン回転数を低めに設定した状態で操作する場合がある。
一般的な建設機械では、エンジン回転数を下げると油圧ポンプの吐出流量が減少し、作業機を駆動する複数の油圧アクチュエータの速度もそれぞれ同等の割合で低下するため、エンジン回転数を低めに設定した状態で最大回転数設定時と同様の複合レバー操作を行った場合、作業機は、動作速度が低下する点を除けば、最大回転数設定時と同様に動作する（複合操作性は悪化しない）。
これに対し、複数の油圧アクチュエータのうち特定の油圧アクチュエータに特許文献１記載のエネルギ回収装置を設けた建設機械では、この特定の油圧アクチュエータの回生方向の速度は、油圧ポンプの吐出流量ではなく回収油圧モータの回収流量で決まるため、エンジン回転数を低めに設定しても最大回転数設定時と変わらない。そのため、エンジン回転数を低めに設定した状態で最大回転数設定時と同様の複合レバー操作を行った場合、他の油圧アクチュエータの速度が低下する一方、エネルギ回収装置を設けた特定の油圧アクチュエータの回生方向の速度は低下しないため、作業機は最大回転数設定時とは異なる動作をする（複合操作性が悪化する）。
例えば、エネルギ回収装置をブームシリンダのボトム側に設けた油圧ショベルにおいて、エンジン回転数を低めに設定した状態で、バケットを水平前方に押し出す水平押し動作（ブーム下げ動作とアームダンプ動作の複合動作）を最大回転数設定時と同様の複合レバー操作で行おうとすると、アームダンプ速度に対してブーム下げ速度が速すぎるため、バケットを水平前方に押し出す前にバケットが地面に接触してしまう恐れがある。
本発明は、油圧アクチュエータからの戻り圧油を回収するエネルギ回収装置を備え、原動機の動力を変更した場合でも良好な複合操作性を実現できる建設機械を提供することを目的とする。
（１）上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数のコントロールバルブと、前記複数のコントロールバルブを操作する複数の操作装置と、前記複数の油圧アクチュエータのうち特定の油圧アクチュエータからの戻り圧油により駆動される回生油圧モータを有するエネルギ回収装置とを備えた建設機械において、前記原動機の動力をオペレータにより指示される値に調整する動力調整装置と、前記複数の操作装置のうち前記特定の油圧アクチュエータに対応した特定の操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、前記動力調整装置および前記操作量検出装置からの入力信号に基づいて前記回生油圧モータにより回収される圧油流量を制御する制御装置とを備えるものとする。
このように構成した本発明においては、油圧アクチュエータからの圧油エネルギを回収するエネルギ回生装置を備えた建設機械において、原動機の動力を変更した場合でも良好な操作性を実現できる。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記原動機はエンジンであり、前記動力調整装置は、前記エンジンの回転数を設定するためのエンジン回転数設定手段である。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記原動機はエンジンであり、前記動力調整装置は、選択された作業モードに応じて前記エンジンの回転数を設定するための作業モード選択手段である。
（４）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記エネルギ回収装置は、前記回生油圧モータに機械的に連結された発電・電動機を更に有し、前記制御装置は、前記操作量検出装置および前記動力調整装置からの入力信号に基づいて前記戻り圧油の目標流量を演算し、前記回生油圧モータにより回収される圧油流量が前記目標流量となるように前記発電・電動機の回転数を制御する。
（５）上記（１）〜（３）のいずれかにおいて、好ましくは、前記回生油圧モータは、可変容量型油圧モータであり、前記制御装置は、前記操作量検出装置および前記動力調整装置からの入力信号に基づいて前記戻り圧油の目標流量を演算し、前記可変容量型油圧モータにより回収される圧油流量が前記目標流量となるように前記可変容量型油圧モータの押しのけ容積を制御する。
本発明によれば、油圧アクチュエータからの圧油エネルギを回収するエネルギ回生装置を備えた建設機械において、原動機の動力を変更した場合でも良好な操作性を実現できる。
本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの外観を示す図である。 第１の実施の形態に係る油圧制御システムの全体構成を示す図である。 第１の実施の形態に係るコントローラの制御ブロック図を示す図である。 エンジン回転数ダイヤル位置と目標エンジン回転数との関係を示す図である。 ブーム下げ側パイロット圧と目標ボトム流量との関係を示す図である。 目標エンジン回転数と目標ボトム流量の調整係数との関係を示す図である。 第２の実施の形態に係る油圧制御システムの全体構成を示す図である。 第２の実施の形態に係るコントローラの制御ブロック図を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜第１の実施の形態＞
〜構成〜
本発明の第１の実施の形態について図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る建設機械の一例としての油圧ショベルの外観を示す図である。図１において、油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体２００とショベル機構３００とを備えている。
下部走行体１００は、一対のクローラ１０１およびクローラフレーム１０２、各クローラを独立に駆動する一対の走行油圧モータ３５（全て片側のみ図示）とを備えている。
上部旋回体２００は、旋回フレーム２０１を有し、旋回フレーム２０１上には、原動機としてのエンジン１、エンジン１により駆動される油圧ポンプ２、下部走行体１００に対して上部旋回体２００（旋回フレーム２０１）を旋回駆動する旋回油圧モータ３４、コントロールバルブ４等が搭載されている。
ショベル機構３００は、上部旋回体２００に上下方向に回動可能に取り付けられている。ショベル機構３００は、ブーム３０１とアーム３０２とバケット３０３とを有し、ブーム３０１はブームシリンダ３１の伸縮により上下方向に回動し、アーム３０２はアームシリンダ３２の伸縮により上下・前後方向に回動し、バケット３０３はバケットシリンダ３３の伸縮により上下・前後方向に回動する。
図２は、第１の実施の形態に係る建設機械の一例としての油圧ショベルに搭載される油圧制御システムの全体構成を示す図である。図２に示す油圧制御システムは、エンジン１（原動機）と、油圧ポンプ２と、ブームシリンダ３１と、アームシリンダ３２と、バケットシリンダ３３と、旋回油圧モータ３４と、コントロールバルブ４（図１に示す）内に設けられたスプールバルブ４１〜４４と、パイロット油圧ポンプ６と、操作装置７１〜７４と、エネルギ回収装置８０と、制御装置としてのコントローラ９０とを備えている。なお、図２において、上記以外の油圧アクチュエータ（走行油圧モータ等）の駆動を制御する油圧回路部分については図示を省略している。
油圧ポンプ２は、スプールバルブ４１〜４４及びアクチュエータ油路５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを介して油圧アクチュエータ３１〜３４に接続されている。スプールバルブ４１〜４４が図示中立位置から左右いずれかの方向に操作されると、油圧ポンプ２から吐出された圧油がスプールバルブ４１〜４４の左右位置に形成されたメータイン油路を介して油圧アクチュエータ３１〜３４に供給される。ブームシリンダ３１を除く油圧アクチュエータ３２〜３４から排出される戻り圧油は、それぞれスプールバルブ４２〜４４の左右位置に形成されたメータアウト油路を介してタンクに戻される。ブーム上げ動作時にブームシリンダ３１のロッド側室から排出される戻り圧油は、スプールバルブ４１の左位置Ａ１に形成されたメータアウト油路を介してタンクに戻される。スプールバルブ４１の右位置Ｂ１にはメータアウト油路は形成されておらず、ブーム下げ動作時にブームシリンダ３１のボトム側室から排出される戻り圧油（以下、ボトム流量）は、回生油路５６及びエネルギ回収装置８０を介してタンクに戻される。
スプールバルブ４１〜４４の左右パイロット受圧部４１ａ，４１ｂ，・・・，４４ａ，４４ｂは、左右パイロット油路７１ａ，７１ｂ，・・・，７４ａ，７４ｂを介してそれぞれ操作装置７１〜７４の出力ポートに接続されている。操作装置７１〜７４の入力ポートは、パイロット油路６１を介してパイロット油圧ポンプ６に接続されている。操作装置７１〜７４は、パイロット油圧ポンプ６の吐出圧（以下、パイロット一次圧）を元圧として、それぞれに設けられた操作レバー７１ｃ〜７４ｃの操作量に応じたパイロット圧を生成し、パイロット油路７１ａ，７１ｂ，・・・，７４ａ，７４ｂに出力する。スプールバルブ４１〜４４は、パイロット油路７１ａ，７１ｂ，・・・，７４ａ，７４ｂを介して左右パイロット受圧部４１ａ，４１ｂ，・・・，４４ａ，４４ｂに導かれたパイロット圧に応じて、図示中立位置から左右いずれかの方向に操作される。
ブームシリンダ３１のボトム側室とスプールバルブ４１とを接続するアクチュエータ油路５１ｂ（以下、ボトム側油路）には、ボトム側室に圧油を供給する方向（ブーム上げ方向）の流れを許容し、ボトム側室から圧油を排出する方向（ブーム下げ方向）の流れを防止するパイロットチェック弁５５が設けられている。パイロットチェック弁５５は、ブームシリンダ３１のボトム側室からの不用意な圧油排出（ブーム落下）を防止するためのものである。パイロットチェック弁５５には、ブーム下げ側パイロット油路７１ｂを介してブーム下げ側パイロット圧Ｐ２が導かれる。ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２が所定の圧力Ｐ２ｍｉｎ（後述）を超えると、パイロットチェック弁５５は開放状態となり、ブーム下げ方向の流れが許容される。
ブーム下げ側パイロット油路７１ｂには圧力センサ７５が設けられており、圧力センサ７５は、操作レバー７１ｃをブーム下げ側に操作したときに操作装置７１から出力されるブーム下げ側パイロット圧Ｐ２を電気信号に変換し、コントローラ９０に出力する。圧力センサ７５は、操作レバー７１ｃ（操作装置７１）のブーム下げ側の操作量を検出する操作量検出装置を構成している。
エネルギ回収装置８０は、回生油路５６を介してボトム側油路５１ｂに接続されている。回生油路５６には、図示閉位置（Ｅ位置）と開位置（Ｆ位置）との間で切換可能なパイロット切換弁５７が設けられており、パイロット切換弁５７のパイロット受圧部５７ａは、パイロット油路６２を介してパイロット油路６１に接続されている。パイロット油路６２には、図示閉位置（Ｃ位置）と開位置（Ｄ位置）との間で切換可能な電磁切換弁５８が設けられている。電磁切換弁５８のソレノイド部５８ａは、コントローラ９０に接続されている。コントローラ９０からの制御信号ＣＳ５８により電磁切換弁５８が図示閉位置（Ｃ位置）から開位置（Ｄ位置）に切換操作されると、パイロット切換弁５７のパイロット受圧部５７ａに、パイロット圧油路６２を介してパイロット一次圧が導かれる。これにより、パイロット切換弁５７が図示閉位置（Ｅ位置）から開位置（Ｆ位置）に切り換わり、ボトム側油路５１ｂとエネルギ回収装置８０とを接続する回生油路５６が連通する。
エネルギ回収装置８０は、回生油路５６に接続された定容量型の回生油圧モータ８１と、回生油圧モータ８１に機械的に連結された電動機８２と、インバータ８３と、チョッパ８４と、蓄電装置８５とを備えている。回生油路５６を介して供給されるブームシリンダ３１のボトム流量により回生油圧モータ８１が駆動され、電動機８２が発電する。電動機８２により発電された電力は、インバータ８３及びチョッパ８４により電圧制御され、蓄電装置８５に蓄電される。蓄電装置８５に蓄電された電力は、例えばエンジン１の駆動をアシストするアシスト電動機（図示せず）等の駆動に利用される。インバータ８３は、コントローラ９０に接続されており、コントローラ９０からの制御信号ＣＳ８３に応じて電動機８２の回転数を制御する。電動機８２の回転数を制御することにより、回生油圧モータ８１の回生流量（ブームシリンダ３１のボトム流量）が制御される。
その他、本実施の形態に係る油圧制御システムは、作業モード切換スイッチ７６とエンジン回転数ダイヤル７７とを備えている。作業モード切換スイッチ７６は、油圧ショベルの作業モードを選択するためのものである。本実施の形態に係る油圧ショベルでは、高速モード（作業スピード優先モード），中速モード，低速モード（燃費優先モード）のうちいずれかの作動モードを選択可能であり、選択された作業モードに応じてエンジン１の回転数が設定される。エンジン回転数ダイヤル７７は、エンジン１の回転数を最小回転数Ｎｍｉｎから最大回転数Ｎｍａｘの間で設定するためのものである。作業モード切換スイッチ７６及びエンジン回転数ダイヤル７７のそれぞれは、エンジン１（原動機）の動力を調整する動力調整装置を構成している。
コントローラ９０は、圧力センサ７５、作業モード切換スイッチ７６、及びエンジン回転数ダイヤル７７からの入力信号ＩＳ７５，ＩＳ７６，ＩＳ７７を演算処理することにより、エンジン１、電磁切換弁５８、及びインバータ８３をそれぞれ制御するための制御信号ＣＳ１，ＣＳ５８，ＣＳ８３を生成し、各々に出力する。これにより、エンジン１の回転数および回生油圧モータ８１の回生流量（ブームシリンダ３１のボトム流量）が制御される。
〜制御〜
図３は、コントローラ９０の制御ブロックを示す図である。コントローラ９０の制御ブロックは、エンジン制御ブロック９１（図示下側）と回生制御ブロック９２（図示上側）とで構成されている。
まず、エンジン制御ブロック９１について説明する。エンジン制御ブロック９１は、作業モード切換スイッチ７６（図２に示す）から入力される作業モード切換信号ＩＳ７６とエンジン回転数ダイヤル７７（図２に示す）から入力されるエンジン回転数ダイヤル位置信号ＩＳ７７とに応じてエンジン１（図２に示す）の回転数を制御するものであり、目標エンジン回転数決定部９１１と出力変換部９１３とで構成されている。目標エンジン回転数決定部９１１は、設定テーブル９１２を参照し、作業モード切換信号ＩＳ７６とエンジン回転数ダイヤル位置信号ＩＳ７７とに応じて目標エンジン回転数ＴＥＮを決定し、出力変換部９１３および回生制御ブロック９２に出力する。
図４は、図３に示した設定テーブル９１２の詳細を示す図である。設定テーブル９１２は、３つの作動モード（高速モードａ，中速モードｂ，低速モードｃ）毎にエンジン回転数ダイヤル位置と目標エンジン回転数とを対応づけるものであり、予めコントローラ９０（図２に示す）内のメモリ等に記憶されている。図４において、エンジン回転数ダイヤル位置が最小位置Ｄｍｉｎよりも低い位置にあるときは、全ての作動モードａ〜ｂで目標エンジン回転数は最少回転数Ｎｍｉｎとなり、最小位置Ｄｍｉｎを超えるとダイヤル位置に応じて増加し、作業モードａ〜ｂ毎に設定されている上限回転数Ｎｈｉ，Ｎｍｉｄ，Ｎｌｏｗまで増加する。ここで、高速モードａにおける上限回転数Ｎｈｉとして、エンジン１の最大回転数Ｎｍａｘが設定されている。
図３に戻り、出力変換部９１３は、目標エンジン回転数決定部９１１から入力された目標エンジン回転数ＴＥＮを、エンジン回転数を制御するためのエンジン制御信号ＣＳ１に変換し、エンジン１に出力する。これにより、エンジン回転数は、作業モード切換スイッチ７６およびエンジン回転数ダイヤル７７に応じて決定された目標エンジン回転数ＴＥＮと一致するよう制御される。
次に、回生制御ブロック９２について説明する。回生制御ブロック９２は、圧力センサ７５から入力されるブーム下げ側パイロット圧信号ＩＳ７５とエンジン制御ブロック９１から入力される目標エンジン回転数ＴＥＮとに応じて回生油圧モータ８１の回生流量（ブームシリンダ３１のボトム流量）を制御するものであり、目標ボトム流量決定部９２１と、乗算部９２３と、調整係数決定部９２４と出力変換部９２６，９２７とで構成されている。ブーム下げ側パイロット信号ＩＳ７５は、目標ボトム流量決定部９２１と出力変換部９２７とに入力され、目標エンジン回転数ＴＥＮは調整係数決定部９２４に入力される。
目標ボトム流量決定部９２１は、設定テーブル９２２を参照し、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２に対応する目標ボトム流量を決定し、乗算部９２３に出力する。
図５は、図３に示した設定テーブル９２２の詳細を示す図である。設定テーブル９２２は、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２と目標ボトム流量とを対応づけるものであり、予めコントローラ９０（図２に示す）内のメモリ等に記憶されている。図５に示すブーム下げ側パイロット圧Ｐ２とボトム流量との関係は、エンジン回転数を最大回転数Ｎｍａｘに設定した状態でブームシリンダ３１のボトム流量を通常のスプールバルブのメータアウト油路を介して制御した場合の関係と同等である。目標ボトム流量は、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２が圧力Ｐ２ｍｉｎより低いときはゼロであり、所定の圧力Ｐ２ｍｉｎを超えるとブーム下げ側パイロット圧Ｐ２に応じて増加する。ここで、所定の圧力Ｐ２ｍｉｎは、スプールバルブ４１（図２に示す）に設けられたバネの付勢力によって設定されている。
図３に戻り、出力変換部９２７は、ブーム下げ側パイロット圧信号ＩＳ７５を電磁切換弁５８の制御信号ＣＳ５８に変換し、電磁切換弁５８のソレノイド部５８ａ（図２に示す）に出力する。具体的には、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２が所定の圧力Ｐ２ｍｉｎより低いときは電磁切換弁５８を閉位置に切り換えるＯＦＦ信号を出力する、所定の圧力Ｐ２ｍｉｎを超えたときは開位置に切り換えるＯＮ信号を出力する。これにより、操作装置７１の操作レバー７１ｃがブーム下げ側に操作され、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２が所定の圧力Ｐ２ｍｉｎを超えると、電磁切換弁５８が開位置に切り換わると共にパイロット切換弁５７が開位置に切り換わり、ボトム側油路５１ｂとエネルギ回収装置８０とが連通する。
調整係数決定部９２４は、設定テーブル９２５を参照し、エンジン制御ブロック９１から入力された目標エンジン回転数ＴＥＮに応じて調整係数を決定し、乗算部９２３に出力する。
図６は、図３に示した設定テーブル９２５の詳細を示す図である。設定テーブル９２５は、目標エンジン回転数ＴＥＮと目標ボトム流量の調整係数とを対応づけるものであり、予めコントローラ９０（図２に示す）内のメモリ等に記憶されている。図６において、目標エンジン回転数ＴＥＮが最大回転数Ｎｍａｘのときに１（最大）となり、目標エンジン回転数ＴＥＮが低下するに従って調整係数は減少する。
図３に戻り、乗算部９２３は、目標ボトム流量決定部９２１から入力された目標ボトム流量と調整係数決定部９２４から入力された調整係数（０〜１）とを乗算し、出力変換部９２６に出力する。出力変換部９２６は、乗算部９２３から出力された調整後目標ボトム流量をインバータ制御信号ＣＳ８３に変換し、インバータ８３に出力する。これにより、電動機８２の回転数は、回生油圧モータ８１の回生流量が調整後目標ボトム流量と一致するよう制御される。
〜動作〜
上記のように構成された油圧ショベルにおいて、作業モード切換スイッチ７６を高速モードａに設定すると共にエンジン回転数ダイヤル７７を最大位置Ｄｍａｘに設定した状態で、水平押し動作（ブーム下げ動作＋アームダンプ動作の複合動作）を行った場合の油圧制御システムの動作について説明する。
作業モード切換スイッチ７６が高速モードａに設定されると共にエンジン回転数ダイヤル７７が最大位置Ｄｍａｘに設定されているため、目標エンジン回転数決定部９１１（図３に示す）は、目標エンジン回転数ＴＥＮとして最大回転数Ｎｍａｘを出力する。これによりエンジン回転数は、最大回転数Ｎｍａｘとなるよう制御される。
水平押し動作を行う際、オペレータは、バケット３０３（図１に示す）が水平前方に押し出されるように、操作レバー７１ｃ，７２ｃ（図２に示す）を、それぞれブーム下げ方向Ｄ２とアームダンプ方向Ｄ４に、かつそれぞれの操作量の比率を適切に保ちながら操作する。この時の操作レバー７１ｃ，７２ｃの操作量をそれぞれＬ２ｈ，Ｌ４ｈとし、操作装置７１，７２からパイロット油路７１ｂ，７２ｂに出力されるブーム下げ側パイロット圧Ｐ２及びアームダンプ側パイロット圧Ｐ４をそれぞれＰ２ｈ，Ｐ４ｈとする。
スプールバルブ４２がアームダンプ側パイロット圧Ｐ４ｈに応じて図示右位置（Ｂ２位置）に操作されると、メータイン油路の開口面積に応じてアームシリンダ３２のロッド側室に圧油が供給されると共にメータアウト油路の開口面積に応じてアームシリンダ３２のボトム側室から圧油が排出され、アームシリンダ３２は縮小動作する。この時のアームシリンダ３２の縮小速度をＶ２ｈとする。
スプールバルブ４１がブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈに応じて図示右位置（Ｂ１位置）に操作されると、メータイン油路の開口面積に応じた流量がブームシリンダ３１のヘッド側室に圧油が供給される。ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈがパイロットチェック弁５５に導かれることにより、パイロットチェック弁５５は開放状態となる。コントローラ９０からの制御信号ＣＳ５８により、電磁切換弁５８が開位置（Ｄ位置）に切換操作される。パイロット受圧部５７ａにパイロット油路６２を介してパイロット一次圧が導かれることにより、パイロット切換弁５７は開位置（Ｆ位置）に切換操作される。回生油路５６が連通することにより、ブームシリンダ３１のボトム流量がエネルギ回収装置８０により回収される。
この時、目標ボトム流量決定部９２１（図３に示す）は、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈ（操作レバー７１ｃの操作量Ｌ２ｈ）に応じた目標ボトム流量を出力する。目標エンジン回転数決定部９１１は、作業モードとして高速モードａが選択され、エンジン回転数ダイヤル位置が最大位置Ｄｍａｘに設定されているため、目標エンジン回転数ＴＥＮとして最大回転数Ｎｍａｘを出力する。調整係数決定部９２４は、設定テーブル９２５を参照し、目標エンジン回転数ＴＥＮ（最大回転数Ｎｍａｘ）に対応する調整係数として１を出力する。乗算部９２３は、目標ボトム流量と調整係数１とを乗算した結果（目標ボトム流量）を出力する。これにより、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈ（操作レバー７１ｃの操作量Ｌ２ｈ）に応じたボトム流量がエネルギ回収装置８０により回収され、ブームシリンダ３１は縮小動作する。この時のブームシリンダ３１の縮小速度をＶ１ｈとする。
次に、作業モード切換スイッチ７６を低速モードｃに設定すると共にエンジン回転数ダイヤル７７を最大位置Ｄｍａｘに設定した状態で、操作レバー７１ｃ，７２ｃを最大回転数Ｎｍａｘ設定時と同様に操作した場合の動作について説明する。なお、パイロット一次圧はエンジン回転数によらず一定に保たれており、操作レバー７１ｃ〜７４ｃの操作量が等しければ、操作装置７１〜７４から出力されるパイロット圧は等しくなるものとして以下説明する。
作業モード切換スイッチ７６が低速モードｃに設定されると共にエンジン回転数ダイヤル７７が最大位置Ｄｍａｘに設定されているため、目標エンジン回転数決定部９１１（図３に示す）からは目標エンジン回転数ＴＥＮとして低速モードｃの上限回転数Ｎｌｏｗ（図４に示す）が出力される。これによりエンジン回転数は、低速モードｃの上限回転数Ｎｌｏｗとなるよう制御される。
スプールバルブ４２がアームダンプ側パイロット圧Ｐ４ｈに応じて図示右側（Ｂ２位置）に操作されると、メータイン油路の開口面積に応じた流量がアームシリンダ３２のロッド側油室に供給され、アームシリンダ３２が縮小動作する。この時、エンジン１の回転数が最大回転数Ｎｍａｘよりも低いＮｌｏｗに設定されているため、油圧ポンプ２の吐出流量も低下する。この時の油圧ポンプ２の吐出流量が、例えば最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度に低下したとすると、ロッド側室に供給される流量も６０％程度に低下するため、アームシリンダ３２の縮小速度は最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度（０．６＊Ｖ２ｈ）に低下する。
スプールバルブ４１がブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈに応じて図示右側（Ｂ１位置）に操作されると、メータイン油路の開口面積に応じた流量がブームシリンダ３１のヘッド側室に供給される。ブームシリンダ３１のヘッド側室に供給される流量は、上述したアームシリンダ３２の場合と同様、最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度に低下する。
一方、ブームシリンダ３１のボトム流量は、最大回転数Ｎｍａｘ設定時と同様、エネルギ回収装置８０により回収される。この時、目標ボトム流量決定部９２１（図３に示す）は、最大回転数Ｎｍａｘ設定時と同様、ブーム下げ側パイロット圧Ｐ２ｈ（操作レバー７１ｃの操作量Ｌ２ｈ）に応じた目標ボトム流量を出力する。調整係数決定部９２４は、設定テーブル９２５を参照し、目標エンジン回転数ＴＥＮ（低速モードｃの上限回転数Ｎｌｏｗ）に対応する調整係数として０．６を出力する。乗算部９２３は、目標ボトム流量と調整係数０．６とを乗算した結果として調整後目標ボトム流量（＝０．６＊目標ボトム流量）を出力する。これにより、エネルギ回収装置８０により回収されるボトム流量は、最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度に低下し、ブームシリンダ３１の縮小速度は、最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度（０．６＊Ｖ１ｈ）に低下する。このように、アームシリンダ３２の縮小速度とブームシリンダの縮小速度が共に最大回転数Ｎｍａｘ設定時の６０％程度（０．６＊Ｖ２ｈ及び０．６＊Ｖ１ｈ）に低下するため、最大回転数Ｎｍａｘ設定時と同様のレバー操作により水平押し動作が実現される。以上、水平押し動作の場合について説明したが、ブーム下げ動作を伴う他の複合動作についても同様である。
〜効果〜
上記のように構成した第１の実施の形態に係る油圧ショベルでは、エンジン回転数を最大回転数より低く設定した状態で複合動作を行った場合でも、エネルギ回収装置８０を設けた油圧アクチュエータ（ブームシリンダ３１）の回生時（ブーム下げ時）の速度と他の油圧アクチュエータ３２〜３４の速度とが同等の割合で低下するため、良好な操作性を実現できる。
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態について図７および図８を用いて説明する。
図７は、第２の実施の形態に係る油圧制御システムの全体構成を示す図である。図７において、第２の実施の形態に係る油圧制御システムの第１の実施の形態に係る油圧制御システム（図２に示す）との相違点は、定容量型の回生油圧モータ８１（図２に示す）に代えて、傾転角レギュレータ８６ａを有する可変容量型回生油圧モータ８６を備え、傾転角レギュレータ８６ａを、コントローラ９０（図２に示す）に代えて備えたコントローラ９０Ａから出力される制御信号ＣＳ８６により制御する構成とした点である。
図８は、本実施の形態に係るコントローラ９０Ａの制御ブロックを示す図である。図８において、第２の実施の形態に係る制御ブロックの第１の実施の形態に係る制御ブロック（図３に示す）との相違点は、回生制御ブロック９２（図３に示す）に代えて回生制御ブロック９２Ａを備えている点である。第２の実施の形態に係る回生制御ブロック９２Ａの第１の回生制御ブロック９２（図３に示す）との相違点は、出力変換部９２６（図３に示す）に代えて出力変換部９２６Ａを備え、除算部９２８と出力変換部９２９とを更に備えている点である。
出力変換部９２６Ａは、予め設定されている電動機８２の目標回転数（以下、目標電動機回転数ＴＭＮ）をインバータ制御信号ＣＳ８３Ａに変換し、インバータ８３に出力する。これにより、電動機８２の回転数は、目標電動機回転数ＴＭＮと一致するよう制御される。 除算部９２８は、乗算部９２３から入力された目標ボトム流量を目標電動機回転数ＴＭＮで除算し、可変容量型回生油圧モータ８６の１回転当たりの目標押しのけ容積（＝調整後目標ボトム流量／目標電動機回転数ＴＭＮ）を出力変換部９２９に出力する。出力変換部９２９は、目標押しのけ容積を傾転角レギュレータ８６ａを制御するための傾転制御信号ＣＳ８６に変換し、傾転角レギュレータ８６ａに出力する。これにより、可変容量型回生油圧モータ８６の押しのけ容積は目標押しのけ容積と一致するように制御される。
このように構成した本実施の形態に係る油圧制御システムでは、電動機８２の回転数が目標電動機回転数ＴＭＮと一致するよう制御され、かつ可変容量型回生油圧モータ８６の押しのけ容積が目標押しのけ容積（＝調整後目標ボトム流量／目標電動機回転数ＴＭＮ）と一致するよう制御されることにより、第１の実施の形態と同様、ブームシリンダ３１のボトム流量が調整後目標ボトム流量と一致するよう制御される。従って、本実施の形態に係る油圧ショベルにおいても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
＜変形例＞
なお、本発明は、上述の第１及び第２の実施の形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変形例が可能である。
１．本発明は、エンジン及びアシスト電動機を原動機として備えたハイブリッド型油圧ショベルや、電動モータを原動機として備えた電動油圧ショベル等にも適用可能である。
２．回生油圧モータ８１，８１Ａによりエンジン１の駆動を直接にアシストする構成としても良い。
３．回生油圧モータ８１，８２Ａにより、エンジン１又は旋回油圧モータ３４の駆動をアシストするアシスト電動機を駆動する構成としても良い。
４．回生油圧モータ８１，８１Ａにより油圧ポンプを駆動し、その圧油エネルギを油圧アクチュエータの駆動に直接利用し、あるいはアキュムレータに一旦蓄圧した上で利用する構成としても良い。
１ エンジン（原動機）
２ 油圧ポンプ
４ コントロールバルブ
６ パイロット油圧ポンプ
３１ ブームシリンダ
３２ アームシリンダ
３３ バケットシリンダ
３４ 旋回油圧モータ
３５ 走行油圧モータ
４１，４２，４３，４４ スプールバルブ
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ パイロット受圧部
５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ アクチュエータ油路
５５ パイロットチェック弁
５６ 回生油路
５７ パイロット切換弁
５７ａ パイロット受圧部
５８ 電磁切換弁
５８ａ ソレノイド部
６１，６２ パイロット油路
７１，７２，７３，７４ 操作装置
７１ｃ，７２ｃ，７３ｃ，７４ｃ 操作レバー
７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７４ａ，７４ｂ パイロット油路
７５ 圧力センサ（操作量検出装置）
７６ 作業モード切換スイッチ（動力調整装置）
７７ エンジン回転数ダイヤル（動力調整装置）
８０ エネルギ回収装置
８１ 回生油圧モータ
８２ 電動機
８３ インバータ
８４ チョッパ
８５ 蓄電装置
８６ 可変容量型回生油圧モータ
８６ａ 傾転角レギュレータ
９０，９０Ａ コントローラ（制御装置）
９１ エンジン制御ブロック
１００ 下部走行体
１０１ クローラ
１０２ クローラフレーム
２００ 上部旋回体
２０１ 旋回フレーム
３００ ショベル機構
３０１ ブーム
３０２ アーム
３０３ バケット
９１１ 目標エンジン回転数決定部
９１２ 設定テーブル
９１３ 出力変換部
９２，９２Ａ 回生制御ブロック
９２１ 目標ボトム流量決定部
９２２ 設定テーブル
９２３ 乗算部
９２４ 調整係数決定部
９２５ 設定テーブル
９２６，９２６Ａ 出力変換部
９２７ 出力変換部
９２８ 除算部
９２９ 出力変換部

Claims (5)

  1. 原動機と、
    前記原動機により駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから供給される圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
    前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数のコントロールバルブと、
    前記複数のコントロールバルブを操作する複数の操作装置と、
    前記複数の油圧アクチュエータのうち特定の油圧アクチュエータからの戻り圧油により駆動される回生油圧モータを有するエネルギ回収装置とを備えた建設機械において、
    前記原動機の動力をオペレータにより指示される値に調整する動力調整装置と、
    前記複数の操作装置のうち前記特定の油圧アクチュエータに対応した特定の操作装置の操作量を検出する操作量検出装置と、
    前記動力調整装置および前記操作量検出装置からの入力信号に基づいて前記回生油圧モータにより回収される圧油流量を制御する制御装置と
    を備えることを特徴とする建設機械。
  2. 請求項１記載の建設機械において、
    前記原動機はエンジンであり、
    前記動力調整装置は、前記エンジンの回転数を設定するためのエンジン回転数設定手段であることを特徴とする建設機械。
  3. 請求項１記載の建設機械において、
    前記原動機はエンジンであり、
    前記動力調整装置は、選択された作業モードに応じて前記エンジンの回転数を設定するための作業モード選択手段であることを特徴とする建設機械。
  4. 請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械において、
    前記エネルギ回収装置は、前記回生油圧モータに機械的に連結された発電・電動機を更に有し、
    前記制御装置は、前記操作量検出装置および前記動力調整装置からの入力信号に基づいて前記戻り圧油の目標流量を演算し、前記回生油圧モータにより回収される圧油流量が前記目標流量となるように前記発電・電動機の回転数を制御することを特徴とする建設機械。
  5. 請求項１〜３のいずれかに記載の建設機械において、
    前記回生油圧モータは、可変容量型油圧モータであり、
    前記制御装置は、前記操作量検出装置および前記動力調整装置からの入力信号に基づいて前記戻り圧油の目標流量を演算し、前記可変容量型油圧モータにより回収される圧油流量が前記目標流量となるように前記可変容量型油圧モータの押しのけ容積を制御することを特徴とする建設機械。
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