JP3929380B2

JP3929380B2 - 作業機の位置エネルギ回収・再生装置

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Publication number: JP3929380B2
Application number: JP2002281708A
Authority: JP
Inventors: 拓巳永原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば昇降、荷役、掘削機械等において上下方向に駆動される作業機の位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する作業機の位置エネルギ回収・再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、起伏可能に設けられる作業機の伏臥操作時にその作業機が持つ位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する作業機の位置エネルギ回収・再生装置（以下、「従来装置」という。）を備える油圧式掘削機が例えば本出願人の先願に係る特許文献１にて開示されている。この油圧式掘削機は、図７に示されるように、上部旋回体のレボフレーム１０１に対して、ブーム１０２、アーム１０３、バケット１０４が順に回動可能に連結されてなる作業機１０５を有し、この作業機１０５は、ブーム１０２を上下方向に回動駆動する２本のブームシリンダ１０６と、このブームシリンダ１０６に隣接して並設され、ブーム１０２の上げ動作を補助するアシストシリンダ１０７を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５８２３１０号公報
【０００４】
前記従来装置に係る作動回路１１０は、図示省略される作業機操作レバーに付設されてその作業機操作レバーの傾動変位に比例したパイロット圧油を出力する減圧弁１１１（以下、「ＰＰＣ弁１１１」という。）と、前記ブームシリンダ１０６の伸縮動作を切り換えるブーム用切換弁１１２を有している。そして、ブーム１０２上げ動作に対応する作業機操作レバーの傾動操作にてＰＰＣ弁１１１から出力されるパイロット圧油がブーム用切換弁１１２の一方の操作部１１２ａに入力されてブーム用切換弁１１２が図においてａ位置に切り換えられると、油圧ポンプ１１３からの圧油がそのブーム用切換弁１１２を介してブームシリンダ１０６のボトム側油室に供給されてブームシリンダ１０６が伸長するようにされている。また、ブーム１０２下げ動作に対応する作業機操作レバーの傾動操作にてＰＰＣ弁１１１から出力されるパイロット圧油がブーム用切換弁１１２の他方の操作部１１２ｂに入力されてブーム用切換弁１１２が図においてｂ位置に切り換えられると、油圧ポンプ１１３からの圧油がそのブーム用切換弁１１２を介してブームシリンダ１０６のヘッド側油室に供給されてブームシリンダ１０６が収縮するようにされている。こうして、ブーム用切換弁１１２の切換操作により、ブームシリンダ１０６が伸縮作動され、これによりブーム１０２（作業機１０５）の起伏動作が行われるようになっている。なお、図中符号１１５，１１６で示されるのは、吸込み機能付き安全弁である。
【０００５】
この作動回路１１０においては、蓄圧手段としてのアキュムレータ１１８が設けられ、このアキュムレータ１１８とアシストシリンダ１０７のボトム側油室とが、パイロット式チェック弁１２９が介挿されてなる管路１２０で接続されている。こうして、ブーム１０２の伏臥動作に伴なうアシストシリンダ１０７の収縮によりそのアシストシリンダ１０７のボトム側油室から送出される圧油がパイロット式チェック弁１２９を経てアキュムレータ１１８に蓄えられるようにされ、作業機１０５が持つ位置エネルギを油圧エネルギに変換して回収するようにされている。また、ブーム１０２上げ動作に対応する作業機操作レバーの傾動操作にてＰＰＣ弁１１１から出力されるパイロット圧油がパイロット式チェック弁１２９に入力されてそのパイロット式チェック弁１２９が開くようにされている。こうして、ブーム１０２の起立動作時にアキュムレータ１１８に蓄えられた圧油をパイロット式チェック弁１２９を経てアシストシリンダ１０７のボトム側油室に供給し、アシストシリンダ１０７を伸長させてブーム１０２（作業機１０５）の起立動作を補助するようにされている。
【０００６】
さらに、前記アキュムレータ１１８は、ブームシリンダ１０６のボトム側油室とブーム用切換弁１１２とを繋ぐブームシリンダボトム側管路１２１に対して、組立時や整備時における作動油充填（エア抜き）に供するストップ弁１２２が介挿されてなる管路１２３で接続されている。また、この管路１２３には、チェック弁１２４が介挿されてなるバイパス管路１２５がそのストップ弁１２２を迂回するように接続されている。こうして、ブーム１０２の起立動作途中でアシストシリンダ１０７によるアシスト力が低下した場合、すなわちアキュムレータ１１８の作動圧がブームシリンダ１０６のボトム側油室にかかる作動圧より低くなった場合に、ブームシリンダボトム側管路１２１を流通する圧油の一部がバイパス管路１２５に設けられたチェック弁１２４を押し開いてアキュムレータ１１８およびアシストシリンダ１０７のボトム側油室に供給されるようにされ、作業機１０５に対する持上げ力を増大させるようにされている。なお、アキュムレータ１１８の作動圧がブームシリンダ１０６のボトム側油室にかかる作動圧より高いときには、そのボトム側油室にかかる作動圧によってはチェック弁１２４を押し開くことができないので、油圧ポンプ１１３からの圧油はブームシリンダボトム側管路１２１を介してブームシリンダ１０６のボトム側油室のみに流入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記作動回路１１０では、作業機１０５に対する持上げ力を増大させる際に、ブームシリンダボトム側管路１２１に流れる圧油の一部を、アシストシリンダ１０７のボトム側油室とアキュムレータ１１８とに分配供給する構成となっているために、アシストシリンダ１０７の推力増大に必要な作動圧や流量の立ち上がりにタイムラグが生じ、迅速に持上げ力を増大させることができないという問題点がある。また、チェック弁１２４の圧油供給側を基準にイン側とアウト側の圧力の急激な変化により、チェック弁１２４がチャタリングを起こす恐れがあり、持上げ力を安定に増大させることができない場合があるという問題点もある。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、作業機が持つ位置エネルギを回収・再生することができるとともに、迅速かつ安定に持上げ力を増大させることができる、作業機の位置エネルギ回収・再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による作業機の位置エネルギ回収・再生装置は、
油圧発生源からの圧油にて作動される昇降油圧シリンダにより上下方向に駆動される作業機と、この作業機の下方動作により一側の油室から圧油が送出されるように設けられる補助油圧シリンダと、前記一側の油室から送出される圧油をエネルギ回収機器に導くエネルギ回収油路を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置において、
油圧発生源からの圧油を前記補助油圧シリンダの一側の油室に導く補助油圧シリンダ作動油路と、前記油圧発生源からの圧油を前記補助油圧シリンダの一側の油室および前記エネルギ回収機器にそれぞれ導く整備用油路とを設けるとともに、前記補助油圧シリンダ作動油路と前記エネルギ回収油路と前記整備用油路とを選択的に切り換える切換手段を設けることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、切換手段の操作によりエネルギ回収油路または補助油圧シリンダ作動油路または整備用油路のいずれかの油路が選択される。エネルギ回収油路が選択された場合には、作業機の下方動作時に補助油圧シリンダの一側の油室から送出される圧油がエネルギ回収油路を介してエネルギ回収機器に導かれ、これにより作業機が持つ位置エネルギが回収される。一方、補助油圧シリンダ作動油路が選択された場合には、油圧発生源からの圧油が補助油圧シリンダの一側の油室に供給され、これにより補助油圧シリンダが作業機を上方駆動するように作動される。また、整備用油路が選択された場合には、油圧発生源からの圧油の一部が補助油圧シリンダの一側の油室に供給されるとともに、同圧油の一部がエネルギ回収機器に供給される。なお、前記エネルギ回収機器としては、例えば蓄圧手段としてのアキュムレータや、蓄電手段と電気的に接続される発電機の駆動入力部に連結される油圧モータなどが挙げられ、作業機が持つ位置エネルギは、油圧エネルギまたは電気エネルギとして再生される。
【００１１】
本発明によれば、エネルギ回収油路と補助油圧シリンダ作動油路と整備用油路とが切換手段よって切り換えられるようにされているので、補助油圧シリンダ作動油路を選択したときには油圧発生源からの圧油をエネルギ回収機器に流通させることなく補助油圧シリンダの推力発生源として直接的に作用させることができ、作業機に対する持上げ力を迅速に増大させることができる。また、従来のものでは、チェック弁７４の圧油供給側を基準にイン側とアウト側の圧力差がイン側圧力＞アウト側圧力のときにそのチェック弁１２４を開放し、アシストシリンダ１０７（補助油圧シリンダに相当）に油圧発生源からの圧油を供給する構成とされているために、圧力の急激な変化によりチェック弁１２４がチャタリングを起こす恐れがあったが、本発明では、切換手段にてエネルギ回収油路から補助油圧シリンダ作動油路へと流路を切り換えることにより、油圧発生源からの圧油を補助油圧シリンダに供給する構成とされるので、チャタリングが発生するといった不具合を未然に防ぐことができ、持上げ力を安定に増大させることができる。
【００１２】
また、本発明においては、整備用油路が付加されているので、例えばエネルギ回収機器がアキュムレータである場合に、アキュムレータおよび補助油圧シリンダに対する作動油充填作業（エア抜き作業）を容易に行なうことができるとともに、従来設けられていたストップ弁が不要となり回路構成の簡素化を図ることができる。
【００１３】
本発明において、前記切換手段は当該切換手段の切換動作を制御するコントローラを有し、このコントローラは、前記昇降油圧シリンダの作動圧が所定の閾値より大きくて、かつ前記補助油圧シリンダの作動圧が前記昇降油圧シリンダの作動圧より小さいときに、前記補助油圧シリンダ作動油路に切り換えるように制御するのが好ましい。こうすれば、省エネ運転と力優先作業とを任意の設定により自動的に切り換えることができるので、作業効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による作業機の位置エネルギ回収・再生装置の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１には、本発明の各実施形態に係る作業機械の作業状態を表す側面図が示されている。
【００１６】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る作業機械１は、例えば港湾荷役作業等に使用されるそれ自体自走により移動可能なものであり、装軌式の下部走行体２と、この下部走行体２における車体２ａのフレーム上面中央部に立設される所要高さのコラム３と、このコラム３の上部に設けられる旋回装置４を介して取着される上部旋回体５を備えて構成されている。
【００１７】
前記上部旋回体５には、その前部に長尺の作業機６や移動式のキャブ７等が設けられ、その後部に駆動用のエンジンや、油圧ユニット、カウンタウエイト、その他の機器等が配設されている。なお、図１において、符号８，１０，１２は踊り場を、８ａ，１２ａは手摺を、９，９'はタラップをそれぞれ表わしている。
【００１８】
前記作業機６は、上部旋回体５上に固設された作業機支持フレーム（図示省略）に基端を枢着されるブーム１３と、このブーム１３の先端に基端部を枢着されるアーム１４と、このアーム１４の先端にて吊下げられる油圧操作式のクラムシェルバケット１５を有し、ブーム１３およびアーム１４がそれぞれ２本のブームシリンダ（昇降油圧シリンダ）１６，１６およびアームシリンダ１７の作動により回動操作され、この回動操作による当該作業機６の屈曲起伏動作にてクラムシェルバケット１５を広範囲に移動させて荷役作業を行うことができるように構成されている。
【００１９】
前記２本のブームシリンダ１６，１６の正面より見てその中間位置には、ブーム上げ動作を補助するアシストシリンダ（補助油圧シリンダ）１８が配設されている。このアシストシリンダ１８は、その基部および先端部がそれぞれ作業機支持フレームおよびブーム１３に枢着され、ブーム１３の起伏動作に伴ない伸縮されるようになっている。このアシストシリンダ１８には、蓄圧手段としてのアキュムレータ４５（エネルギ回収機器）が付設されており（図２〜図５参照）、ブーム１３の伏臥動作時には、アシストシリンダ１８のボトム側油室から送出される圧油をアキュムレータ４５に蓄えるようにされるとともに、ブーム１３の起立動作時には、アキュムレータ４５に蓄えられた圧油をアシストシリンダ１８のボトム側油室に供給するようにされている。こうして、作業機６が持つ位置エネルギを油圧エネルギに変換して回収するとともに、この回収したエネルギを利用してブーム１３の起立動作を補助するようにされている。
【００２０】
前記キャブ７は、運転室を構成するものであり、ダブル平行リンク機構２０を介して上部旋回体５に取り付けられている。ここで、ダブル平行リンク機構２０は、詳細図示による説明は省略するが、第１平行リンクと第２平行リンクとが中継ブラケットによってシリーズに連結されてなるものである。そして、各平行リンクを回動操作することにより、キャブ７を広い範囲で上下・前後とその複合で移動させることができるようにされている。なお、キャブ７は、従来周知の構造のものが用いられ、キャブ支持フレームの上面に、従来の作業機械におけるキャブと同様の緩衝機構（例えば、ゴムマウント、ビスカスマウント等：図示省略）を介して定着されている。
【００２１】
このように構成される作業機械１において、オペレータは、キャブ７内の作業機操作レバー（図示せず）を操作することにより、図１に示されるようにブーム１３およびアーム１４を作動させて作業機６の屈曲起伏動作を行い、またクラムシェルバケット１５を作動させて貨物船Ｓにおける船倉Ｓ'内の積荷を掴み上げ、また上部旋回体５による旋回運動にて当該作業機械１の側方位置にある図示されないホッパまで積荷を搬出して投入するといった陸揚作業を実施する。また、オペレータは、船倉Ｓ'内部を見渡すために、キャブ７を適宜移動させる。
【００２２】
以上に述べた作業機械１は、作業機６の伏臥操作時にその作業機６が持つ位置エネルギを回収するとともに、この回収した位置エネルギを再生する装置を備えている。この位置エネルギ回収・再生装置について、図２の作動回路図を用いて以下に詳述する。
【００２３】
本実施形態における作業機の位置エネルギ回収・再生装置に係る作動回路２５（以下、「装置作動回路２５」という。）は、ブームシリンダ１６，１６を伸縮作動させるブームシリンダ作動回路３１と、アシストシリンダ１８のボトム側油室から送出される圧油をアキュムレータ４５に導くエネルギ回収油路３２と、アシストシリンダ１８のボトム側油室に圧油を供給しアシストシリンダ１８を伸長作動させるアシストシリンダ作動油路３３と、アシストシリンダ１８のボトム側油室およびアキュムレータ４５に圧油を供給し両機器内に作動油を充填する整備用油路３４と、前記エネルギ回収油路３２、アシストシリンダ作動油路３３および整備用油路３４の三油路を切り換える切換手段３５を備えて構成されている。
【００２４】
前記ブームシリンダ作動回路３１は、エンジン４１により駆動される可変容量型の油圧ポンプ（油圧発生源）４２と、ブームシリンダ１６，１６の伸縮動作を切り換えるブーム用切換弁４３と、図示省略される作業機操作レバーに付設されてその作業機操作レバーの傾動変位に比例したパイロット圧油を出力する減圧弁（図示省略：以下、「ＰＰＣ弁」という。）を備えている。
【００２５】
前記ＰＰＣ弁における所定のパイロット圧油出力ポートと前記ブーム用切換弁４３における各操作部４３ａ，４３ｂとはパイロット圧管路で接続されており、ブーム１３上げ動作に対応する作業機操作レバーの傾動操作にてＰＰＣ弁から出力されるパイロット圧油が一方の操作部４３ａに入力されたときには、ブーム用切換弁４３が図においてａ位置に切り換えられるようにされるとともに、同パイロット圧油が他方の操作部４３ｂに入力されたときには、ブーム用切換弁４３が図においてｂ位置に切り換えられるようにされている。
【００２６】
また、前記ブーム用切換弁４３は、管路５１，５１ａ，５１ｂを介してブームシリンダ１６，１６のボトム側油室に接続されるとともに、管路５２，５２ａ，５２ｂを介してブームシリンダ１６，１６のヘッド側油室に接続されている。そして、ブーム用切換弁４３がａ位置に切り換えられたときに、油圧ポンプ４２からの圧油がブーム用切換弁４３および管路５１，５１ａ，５１ｂを介してブームシリンダ１６，１６のボトム側油室に供給されるとともに、ブームシリンダ１６，１６のヘッド側油室からの戻り油が管路５２ａ，５２ｂ，５２およびブーム用切換弁４３を介してタンク４４に還流され、これによりブームシリンダ１６，１６が伸長するようにされている。また、ブーム用切換弁４３がｂ位置に切り換えられたときに、油圧ポンプ４２からの圧油がブーム用切換弁４３および管路５２，５２ａ，５２ｂを介してブームシリンダ１６，１６のヘッド側油室に供給されるとともに、ブームシリンダ１６，１６のボトム側油室からの戻り油が管路５１ａ，５１ｂ，５１およびブーム用切換弁４３を介してタンク４４に還流され、これによりブームシリンダ１６，１６が収縮するようにされている。こうして、ブーム用切換弁４３の切換操作により、ブームシリンダ１６，１６が伸縮作動され、これによりブーム１３（作業機６）の起伏動作が行われるようになっている。
【００２７】
前記切換手段３５は、手動式のロータリ弁５０を有してなり、このロータリ弁５０は、アシストシリンダ１８のボトム側油室、管路５１およびアキュムレータ４５に対して、それぞれ管路５３、管路５４および管路５５を介して接続されている。本実施形態においては、このロータリ弁５０が管路５３と管路５５とを接続する状態位置（図においてＡ−Ｃ−Ｄ点接続位置）とされたときに、アシストシリンダ１８のボトム側油室から送出される圧油を管路５３、当該ロータリ弁５０および管路５５を介してアキュムレータ４５に導くエネルギ回収油路３２が形成されるようになっている。また、ロータリ弁５０が管路５３と管路５４とを接続する状態位置（図においてＡ−Ｂ−Ｃ点接続位置）とされたときに、管路５１を流通する油圧ポンプ４２からの圧油の一部を、管路５４、当該ロータリ弁５０および管路５３を介してアシストシリンダ１８のボトム側油室に導くアシストシリンダ作動油路３３が形成されるようになっている。また、ロータリ弁５０が管路５３と管路５４と管路５５とを接続する状態位置（図においてＢ−Ｃ−Ｄ点接続位置）とされたときに、管路５１を流通する油圧ポンプ４２からの圧油の一部を管路５４、当該ロータリ弁５０および管路５３介してアシストシリンダ１８のボトム側油室に導くとともに、同圧油の一部を管路５４、当該ロータリ弁５０および管路５５を介してアキュムレータ４５に導く整備用油路３４が形成されるようになっている。なお、図中符号４６で示されるのは、アシストシリンダ１８およびアキュムレータ４５の作動圧（保持圧）の最高値を規定し、かつアシストシリンダ１８のボトム側油室内が負圧にならないようにするための吸い込み機能付き安全弁である。
【００２８】
このように構成される装置作動回路２５において、通常時には切換手段３５（ロータリ弁５０）の操作にてエネルギ回収油路３２を選択し、装置作動回路２５の回路形式をエネルギ回収モードとする。このエネルギ回収モードのときには、ブーム１３の下方動作時にアシストシリンダ１８のボトム側油室から送出される圧油が管路５３、ロータリ弁５０および管路５５を通じてアキュムレータ４５に蓄えられるとともに、ブーム１３の起立動作時にそのアキュムレータ４５に蓄えられた圧油によってアシストシリンダ１８が伸長作動されてブーム１３の上げ動作がそのアシストシリンダ１８により助勢されるので、消費されるエネルギの節約を図ることができる。
【００２９】
また、エネルギの節約よりも力優先の作業を行ないたい場合には、切換手段３５（ロータリ弁５０）の操作にてアシストシリンダ作動油路３３を選択し、装置作動回路２５の回路形式をパワーアップモードとする。このパワーアップモードのときには、ブーム１３の上げ動作時に管路５１に流通される油圧ポンプ４２からの圧油の一部が管路５４、ロータリ弁５０および管路５３を通じてアシストシリンダ１８のボトム側油室に供給されてアシストシリンダ１８が伸長作動される。したがって、ブーム１３の上方駆動が、２本のブームシリンダ１６にアシストシリンダ１８を加えた計３本の油圧シリンダにより行なわれるので、高負荷作業に対応させることができる。しかも、管路５１に流通される油圧ポンプ４２からの圧油の一部を、油路切換にて管路５４、ロータリ弁５０および管路５３を介してアシストシリンダ１８にのみ直接的に作用させるようにされているため、推力上昇にタイムラグが生じたり、チャタリングが発生したりするといった不具合を未然に防ぐことができ、迅速かつ安定に持上げ力を増大させることができる。
【００３０】
また、組立・整備作業時には、切換手段３５（ロータリ弁５０）の操作にて整備用油路３４を選択し、装置作動回路２５の回路形式を整備モードとする。そして、ブームシリンダ１６を伸長させるようにブームシリンダ作動回路３１を作動させると、管路５１に流通される油圧ポンプ４２からの圧油の一部が管路５４、ロータリ弁５０および管路５３を通じてアシストシリンダ１８のボトム側油室に供給されるとともに、同圧油の一部が管路５４、ロータリ弁５０および管路５５通じてアキュムレータ４５に供給されるので、組立・整備作業に伴なう作動油充填作業（エア抜き作業）を容易に行なうことができる。
【００３１】
続いて、本発明のその他実施形態として第２，第３，第４の実施形態を順次説明する。第２〜第４の各実施形態は、第１の実施形態における切換手段３５の構成が異なる以外は、その基本構成は第１の実施形態と同様である。したがって、以下、各実施形態に特有の部分のみについて説明することとし、第１の実施形態と共通する部分、並びに第２〜第４の各実施形態においても先のものと共通する部分については図に同一符号を付してその詳細な説明を省略することとする。
【００３２】
（第２の実施形態：図３参照）
本実施形態における切換手段３６は、前記ロータリ弁５０に代えて設けられる電磁式切換弁６６と、この電磁式切換弁６６を操作する操作スイッチ４７を備え、操作スイッチ４７がＯＦＦのときには電磁式切換弁６６は中立に保たれ、操作スイッチ４７が図においてａ側にＯＮされたときには電磁式切換弁６６の一方の操作部６６ａに電気信号が入力されて電磁式切換弁６６が図においてａ位置に切り換えられ、操作スイッチ４７が図においてｂ側にＯＮされたときには電磁式切換弁６６の他方の操作部６６ｂに電気信号が入力されて電磁操作弁６６が図においてｂ位置に切り換えられるように構成されている。本実施形態においては、電磁式切換弁６６が中立のときにエネルギ回収油路３２Ａが選択されてエネルギ回収モードとなるように、また電磁式切換弁６６がａ位置のときにアシストシリンダ作動油路３３Ａが選択されてパワーアップモードとなるように、また電磁式切換弁６６がｂ位置のときに整備用油路３４Ａが選択されて整備モードとなるようにされている。また、前記操作スイッチ４７は、運転室内に配されてオペレータにより操作可能に設置されている。
【００３３】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏するのは勿論のこと、運転室にて各モードの切り換えを行なうことができるので、例えば、エネルギ回収モードにて荷役作業を行なっているときにアシストシリンダの助勢力だけでは不足する場合（アキュムレータの容量にもよるが、一般にシリンダ伸びエンド付近では作動圧がかなり低下する）に、パワーアップモードに切り換えてここ一番持上げ力を増大させるなど、作業負荷に応じたモード切り換えを容易かつ迅速に行なうことができる。
【００３４】
（第３の実施形態：図４参照）
本実施形態は、大流量の回路に適用して好適な切換手段３７を採用した例であり、基本的には第２の実施形態と同様の作用効果を奏するものである。すなわち、本実施形態の切換手段３７は、前記ロータリ弁５０に代えて設けられるパイロット式切換弁４８と、このパイロット式切換弁４８の各操作部４８ａ，４８ｂに入力されるパイロット圧油の流路を切り換える電磁操作弁４９と、この電磁操作弁４９を操作する操作スイッチ４７を備え、操作スイッチ４７がＯＦＦのときには電磁操作弁４９が中立に保たれて電磁操作弁４９からパイロット式切換弁４８のいずれの操作部にもパイロット圧油が入力されずにパイロット式切換弁４８も中立に保たれ、操作スイッチ４７が図においてａ側にＯＮされたときには電磁操作弁４９の一方の操作部４９ａに電気信号が入力されて電磁操作弁４９が図においてａ位置に切り換えられ、これによりパイロット式切換弁４８の一方の操作部４８ａにパイロット圧油が入力されてパイロット式切換弁４８が図においてａ位置に切換えられ、操作スイッチ４７が図においてｂ側にＯＮされたときには電磁操作弁４９の他方の操作部４９ｂに電気信号が入力されて電磁操作弁４９が図においてｂ位置に切り換えられ、これによりパイロット式切換弁４８の他方の操作部４８ｂにパイロット圧油が入力されてパイロット式切換弁４８が図においてｂ位置に切換えられるように構成されている。そして、パイロット式切換弁４８が中立のときにエネルギ回収油路３２Ｂが選択されてエネルギ回収モードとなるように、またパイロット式切換弁４８がａ位置のときにアシストシリンダ作動油路３３Ｂが選択されてパワーアップモードとなるように、またパイロット式切換弁４８がｂ位置のときに整備用油路３４Ｂが選択されて整備モードとなるようにされている。このように、パイロット式切換弁４８と電磁操作弁４９とが組み合わされて当該切換手段３７が構成されるので、大流量回路でも安定かつ確実に各モード切り換えを行なうことができるとともに、電磁操作弁４９のソレノイド容量は小さくてすむため、経済的であるという利点がある。
【００３５】
（第４の実施形態：図５参照）
本実施形態は、第３の実施形態における、管路５１ａにブームシリンダ１６の伸長時の作動圧Ｐ_Ｂを検出するための圧力センサ６１を、管路５３Ｂにアシストシリンダ１８の伸長時の作動圧Ｐ_Ａを検出するための圧力センサ６２をそれぞれ付加するとともに、操作スイッチ４７に代えて整備モード選択スイッチ６４を備えるコントローラ６３とした例である。本実施形態においては、各圧力センサ６１，６２からの圧力検出信号および整備モード選択スイッチ６４からのＯＮ信号がそれぞれコントローラ６３に入力されるとともに、コントローラ６３から電磁操作弁４９の各操作部４９ａ，４９ｂに対して所定の操作信号が送信されるようになっている。
【００３６】
そして、コントローラ６３による制御プロセスのスタートにて、図６のフローチャートに示されるように、まず整備モード選択スイッチ６４からのＯＮ信号の入力の有無が判断される（Ｓ１）。ステップＳ１にて整備モード選択スイッチ６４からのＯＮ信号の入力が無いと判断された場合には、ブームシリンダ１６，１６の作動圧Ｐ_Ｂと予めコントローラ６４に入力されている閾値とアシストシリンダ１８の作動圧Ｐ_Ａとを比較する（Ｓ２）。ここで、前記閾値は、ブームシリンダ１６，１６のリリーフ圧Ｐ_ＲＢと所定の係数Ｃ（例えばＣ＝０．８）との積Ｐ_ＲＢ×Ｃで定められている。そして、Ｐ_Ｂ＞Ｐ_ＲＢ×Ｃで、かつＰ_Ａ＜Ｐ_Ｂである場合には、コントローラ６４から電磁操作弁４９の一方の操作部４９ａに対して所定の操作信号が出力される（Ｓ３）。その結果、電磁操作弁４９がａ位置とされ、これに伴ないパイロット式切換弁４８がａ位置とされてパワーアップモードとされる。
【００３７】
一方、ステップＳ１にて整備モード選択スイッチ６４のＯＮ信号の入力が有りと判断された場合には、コントローラ６３から電磁操作弁４９の他方の操作部４９ｂに対して所定の操作信号が出力される（Ｓ４）。その結果、電磁操作弁４９がｂ位置とされ、これに伴ないパイロット式切換弁４８がｂ位置とされて整備モードとされる。また、ステップＳ２において、Ｐ_Ｂ＞Ｐ_ＲＢ×Ｃで、かつＰ_Ａ＜Ｐ_Ｂでない場合には、当該制御プロセスは終了する。
【００３８】
本実施形態によれば、エネルギ回収モードによる省エネ運転と、パワーアップモードによる力優先作業とを任意の設定により自動的に切り換えることができるので、より作業効率を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の各実施形態に係る作業機械の作業状態を表わす側面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る作業機の位置エネルギ回収・再生装置の作動回路図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る作業機の位置エネルギ回収・再生装置の作動回路図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係る作業機の位置エネルギ回収・再生装置の作動回路図である。
【図５】図５は、第４の実施形態に係る作業機の位置エネルギ回収・再生装置の作動回路図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係る切換手段の作動を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、従来技術に係る作業機の位置エネルギ回収・再生装置の作動回路図である。
【符号の説明】
１作業機械
６作業機
１６ブームシリンダ
１８アシストシリンダ
２５，２６，２７，２８装置作動回路
３１ブームシリンダ作動回路
３２，３２Ａ，３２Ｂエネルギ回収油路
３３，３３Ａ，３３Ｂアシストシリンダ作動油路
３４，３４Ａ，３４Ｂ整備用油路
３５，３６，３７，３８切換手段
４２油圧ポンプ
４３ブーム用切換弁
４５アキュムレータ
４７操作スイッチ
４８パイロット式切換弁
４９電磁操作弁
５０ロータリ弁
６１，６２圧力センサ
６３コントローラ
６４整備モード選択スイッチ
６６電磁式切換弁

Claims

油圧発生源からの圧油にて作動される昇降油圧シリンダにより上下方向に駆動される作業機と、この作業機の下方動作により一側の油室から圧油が送出されるように設けられる補助油圧シリンダと、前記一側の油室から送出される圧油をエネルギ回収機器に導くエネルギ回収油路を備える作業機の位置エネルギ回収・再生装置において、
油圧発生源からの圧油を前記補助油圧シリンダの一側の油室に導く補助油圧シリンダ作動油路と、前記油圧発生源からの圧油を前記補助油圧シリンダの一側の油室および前記エネルギ回収機器にそれぞれ導く整備用油路とを設けるとともに、前記補助油圧シリンダ作動油路と前記エネルギ回収油路と前記整備用油路とを選択的に切り換える切換手段を設けることを特徴とする作業機の位置エネルギ回収・再生装置。
前記切換手段は当該切換手段の切換動作を制御するコントローラを有し、このコントローラは、前記昇降油圧シリンダの作動圧が所定の閾値より大きくて、かつ前記補助油圧シリンダの作動圧が前記昇降油圧シリンダの作動圧より小さいときに、前記補助油圧シリンダ作動油路に切り換えるように制御する請求項１に記載の作業機の位置エネルギ回収・再生装置。