JP5897863B2 - 油圧制御装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧アクチュエータからの戻り油を再生するための油圧制御装置及びこれを備えた作業機械に関するものである。

従来から、支持体と、この支持体に対して旋回可能に支持された旋回体と、この旋回体に対して起伏可能に取り付けられたブームと、前記旋回体を旋回動作させる旋回モータと、前記ブームを起伏動作させるブームシリンダと、旋回モータ及び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、旋回モータ及びブームシリンダに対する作動油の給排を制御する流量制御弁と、旋回モータ及びブームシリンダからのメータアウト油路に設けられた絞り弁とを備えた作業機械が知られている。

この種の作業機械では、油圧ポンプからの作動油の流量調整及び流量制御弁の操作により旋回モータ及びブームシリンダの作動が制御される。例えば、ブームシリンダを倒伏させる場合、倒伏前のブームの高さ位置に応じた位置エネルギーは、ブームの動作を加速する方向に作用する。この位置エネルギーは、前記絞り弁を流通する際に生じる熱エネルギーとして廃棄される。同様に、旋回体の旋回動作を減速させる場合、旋回体の慣性エネルギーは、旋回体の減速を妨げる方向に作用する。この慣性エネルギーも、前記絞り弁を流通する際に生じる熱エネルギーとして廃棄される。

前記ブームシリンダ等の複数の油圧アクチュエータを有するエネルギーを回収するものとして、例えば、特許文献１に示される複数の圧油エネルギー選択回収装置が知られている。特許文献１に記載の圧油エネルギー選択回収装置は、複数の油圧アクチュエータと、各油圧アクチュエータにそれぞれ接続された複数の回収回路と、これら回収回路にそれぞれ設けられた複数の切換弁と、各切換弁を介して前記複数のアクチュエータに接続された可変油圧モータと、前記複数の切換弁を切換操作可能なコントローラとを備えている。前記コントローラには、前記複数の油圧アクチュエータのうち、どの油圧アクチュエータの戻り油を優先して回収するか、その優先順位が記憶されている。そして、特許文献1に記載の複数の圧油エネルギー選択回収装置では、複数の油圧アクチュエータが操作された場合に優先順位の高い油圧アクチュエータが選択され、選択された油圧アクチュエータの戻り油により可変油圧モータを回転させる。つまり、選択されたアクチュエータの戻り油が持つエネルギーが回収される。

特開２００４−３６８７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の複数の圧油エネルギー選択回収装置では、複数の油圧アクチュエータのうち、選択された１つの油圧アクチュエータの戻り油が持つエネルギーのみが回収される。したがって、選択された１つの油圧アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの戻り油が持つエネルギーを有効に回収することができない。

本発明の目的は、複数の油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に回収す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にある。

上記課題を解決するために、本発明は、油圧制御装置であって、エンジンの出力軸が回転することにより駆動する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから作動油が供給されることにより作動するとともに、導出される戻り油が再生の対象となる複数の油圧アクチュエータと、前記エンジンの出力軸が回転することにより回転駆動するとともに、前記油圧アクチュエータからの戻り油の供給に応じて前記エンジンの出力軸を回転させる再生モータと、前記複数の油圧アクチュエータと前記再生モータとを接続するための複数の再生油路と、前記複数の再生油路内の圧力をそれぞれ検出可能な複数の圧力検出部と、前記複数の再生油路にそれぞれ設けられた複数の再生側可変絞りと、前記再生側可変絞りの開度を制御可能な制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の油圧アクチュエータのうち戻り油を優先して再生する優先アクチュエータを選択するとともに、前記複数の圧力検出部による検出結果に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記優先アクチュエータの戻り油よりも高い圧力の戻り油を導出している少なくとも１つの補充アクチュエータが存在するか否かを判定し、前記少なくとも１つの補充アクチュエータが存在しないと判定した場合に、前記優先アクチュエータからの戻り油のみが前記再生モータに供給されるように前記複数の再生側可変絞りの開度を制御する一方、前記少なくとも１つの補充アクチュエータが存在する場合に、前記優先アクチュエータからの戻り油の前記再生側可変絞りの二次側の圧力と前記少なくとも１つの補充アクチュエータからの戻り油の前記再生側可変絞りの二次側の圧力とが同等となるように、前記優先アクチュエータ及び前記少なくとも１つの補充アクチュエータにそれぞれ接続された再生側可変絞りの開度を制御する、油圧制御装置を提供する。

本発明では、優先アクチュエータよりも高圧の戻り油を導出している補充アクチュエータが存在する場合に、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータの二次側の圧力が同等となるように再生側可変絞りの開度が制御される。これにより、優先アクチュエータからの戻り油だけでなく、これよりも高圧の補充アクチュエータからの戻り油を、再生側可変絞りにより減圧された状態で再生モータに供給することができる。したがって、優先アクチュエータからの戻り油のみを再生する場合と比較して、複数の油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に再生（回収）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、前記複数の油圧アクチュエータの戻り油による期待動力をそれぞれ算出するとともに、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記期待動力の最も高いものを前記優先アクチュエータとして選択することが好ましい。

この態様では、複数の油圧アクチュエータのうち期待動力（つまり、戻り油の圧力×流量）の大きなものが前記優先アクチュエータとして選択される。これにより、最大の動力を持つ油圧アクチュエータの戻り油を優先して再生することができる。したがって、油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に再生することができる。

前記油圧制御装置において、前記制御部は、前記複数の油圧アクチュエータのうちの１つを仮定優先アクチュエータであると仮定した場合における前記仮定優先アクチュエータの戻り油の圧力よりも高い圧力の戻り油を導出している仮定補充アクチュエータが存在するか否かを判定し、前記仮定補充アクチュエータが存在しないと判定された場合には前記仮定優先アクチュエータの戻り油により得られる再生可能動力を算出する一方、前記仮定補充アクチュエータが存在すると判定された場合には前記仮定優先アクチュエータの戻り油及び仮定補充アクチュエータの戻り油により得られる再生可能動力を算出し、前記複数の油圧アクチュエータの全てが前記仮定優先アクチュエータと仮定される全ての場合について算出された前記再生可能動力のうち、前記再生可能動力が最も大きくなる場合における前記仮定優先アクチュエータを前記優先アクチュエータとして選択することが好ましい。

この態様では、期待動力の最も高い油圧アクチュエータを優先アクチュエータとして選択するとともに、優先アクチュエータよりも高圧の戻り油を導出する補充アクチュエータの戻り油を利用する場合（以下、高動力選択の場合と称す）と比較して以下の利点がある。

高動力選択の場合、優先アクチュエータよりも低圧の戻り油を導出している油圧アクチュエータの持つエネルギーは廃棄される。また、補充アクチュエータからの戻り油の圧力を優先アクチュエータからの戻り油の圧力まで降下させるための圧損に相当するエネルギーは、廃棄される。ここで、廃棄されるエネルギーが補充アクチュエータから補充されるエネルギーよりも大きい場合、他の油圧アクチュエータを優先アクチュエータとして選択した方が再生効率が高くなる可能性がある。そこで、前記態様では、全ての油圧アクチュエータを仮定優先アクチュエータと仮定した場合における全ての再生可能動力を予め特定し、これらの再生可能動力の中から最も大きな再生可能動力を得ることができる優先アクチュエータを選択する。これにより、複数の油圧アクチュエータの全てを優先アクチュエータとして選択する全ての組み合わせの中から最も再生効率の高い優先アクチュエータを選択することができる。

前記油圧制御装置において、前記制御部は、前記再生モータに供給可能な最大の流量である再生可能流量と前記優先アクチュエータからの戻り油の最大の流量である優先流量とを特定するとともに、前記再生可能流量が前記優先流量よりも大きいか否かを判定し、前記再生可能流量が前記優先流量よりも大きいと判定された場合に、前記優先アクチュエータに接続された再生側可変絞りの開度を全開にするとともに、前記再生可能流量から前記優先流量を減じた補充流量の戻り油が前記少なくとも１つの補充アクチュエータから前記再生モータに供給されるように、前記少なくとも１つの補充アクチュエータに接続された再生側可変絞りの開度を制御することが好ましい。

この態様では、再生可能流量が優先流量よりも大きい場合に、優先アクチュエータからの戻り油の全てを再生モータに供給するとともに、再生可能流量に不足する補充流量分の戻り油を補充アクチュエータから供給する。これにより、優先アクチュエータからの戻り油の一部と、補充アクチュエータからの戻り油の一部とを合計して再生可能流量とする場合と比較して、各再生側可変絞りの開度の制御を簡素化することができる。

前記油圧制御装置において、前記複数の油圧アクチュエータとタンクとを接続するための複数の回収油路と、前記複数の回収油路にそれぞれ設けられた複数の回収側可変絞りとをさらに備え、前記制御部は、前記少なくとも１つの補充アクチュエータから導出される戻り油のうち、前記補充流量の補充に供される戻り油以外の戻り油が前記タンクに回収されるように、前記少なくとも１つの補充アクチュエータに接続された回収側可変絞りの開度を制御することが好ましい。

この態様では、補充アクチュエータから導出される余剰の戻り油が複数の回収側可変絞りのうち補充アクチュエータに接続されたものを介してタンクに回収される。そのため、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータからの戻り油により再生可能流量の全てを賄いながら、余剰の戻り油をタンクに回収することができる。

また、本発明は、作業機械であって、支持体と、前記支持体に対して旋回可能に取り付けられた旋回体と、前記旋回体に対して起伏可能に取り付けられたブームと、前記支持体に対して前記旋回体を旋回駆動させるための旋回モータと、前記旋回体に対して前記ブームを起伏動作させるためのブームシリンダと、前記油圧制御装置とを備え、導出される戻り油が再生の対象となる複数の油圧アクチュエータには、前記旋回モータと、前記ブームシリンダとが含まれている、作業機械を提供する。

本発明によれば、ブーム下げの動作時におけるブームが持つ位置エネルギー、及び、旋回体の減速時における旋回体の慣性エネルギーを効率的に再生することができる。

本発明によれば、複数の油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に回収することができる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す右側面図である。 図１に示す油圧ショベルに設けられた油圧制御装置を示す回路図である。 図２に示すコントローラ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に示す処理による作用を説明するための表である。 本発明の別の実施形態に係るコントローラにより実行される処理を示すフローチャートである。

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１の全体構成を示す右側面図である。

油圧ショベル１は、左右一対のクローラ２ａを有する自走式の下部走行体（支持体）２と、この下部走行体２に対して旋回可能に設けられたアッパフレーム３ａを有する上部旋回体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、図２に示す油圧制御装置５と、エンジン６とを備えている。

作業アタッチメント４は、上部旋回体３のアッパフレーム３ａに対して起伏可能に取り付けられた基端部を有するブーム７と、このブーム７の先端部に対して回動可能に取り付けられた基端部を有するアーム８と、このアーム８の先端部に対して回動可能に取り付けられた基端部を有するバケット９とを備えている。

図１及び図２を参照して、油圧制御装置５は、前記下部走行体２に対してアッパフレーム３ａを旋回させる旋回モータ１０と、アッパフレーム３ａに対してブーム７を起伏させるブームシリンダ１１と、ブーム７に対してアーム８を回動させるアームシリンダ１２と、アーム８に対してバケット９を回動させるバケットシリンダ１３とを含む複数の油圧アクチュエータ（以下、複数のアクチュエータ１０〜１３と称することがある）を備えている。本実施形態では、これら油圧アクチュエータ１０〜１３のうち旋回モータ１０及びブームシリンダ１１からの戻り油が再生の対象となるものとして、説明する。

また、油圧制御装置５は、前記複数の油圧アクチュエータ１０〜１３に作動油を供給する油圧ポンプ１４、１５と、旋回モータ１０及び／又はブームシリンダ１１からの戻り油を再生するための再生モータ１６と、油圧ポンプ１４、１５と旋回モータ１０又はブームシリンダ１１との間にそれぞれ設けられたコントロールバルブ１７、１８と、圧力センサ（圧力検出部）１９〜２１と、可変絞り２２〜２７と、チェック弁２８〜３３と、背圧保持弁３４と、オイルクーラ３５と、クーラ保護弁３６と、コントローラ（制御部）３７とを備えている。

油圧ポンプ１４、１５は、それぞれエンジン６の出力軸６ａが回転することにより駆動する。また、油圧ポンプ１４、１５は、それぞれの容量を調整するためのレギュレータ１４ａ、１５ａを有する可変容量型のポンプである。これら油圧ポンプ１４、１５から吐出された作動油は、コントロールバルブ１７、１８に導かれる。

コントロールバルブ１７は、旋回モータ１０に対する作動油の給排を制御可能である。具体的に、コントロールバルブ１７は、油圧ポンプ１４、１５と旋回モータ１０とを遮断する中立位置Ｐ１と、油圧ポンプ１４、１５と右側油路Ｒ１とを接続するとともに左側油路Ｒ２を遮断する切換位置Ｐ２と、油圧ポンプ１４、１５と左側油路Ｒ２とを接続するとともに右側油路Ｒ１を遮断する切換位置Ｐ３と、の間で切換可能である。なお、コントロールバルブ１７は、図外の操作レバーの操作により生じるパイロット圧を受けて操作される。

コントロールバルブ１８は、ブームシリンダ１１に対する作動油の給排を制御可能である。具体的に、コントロールバルブ１８は、油圧ポンプ１４、１５とブームシリンダ１１とを遮断する中立位置Ｐ１と、油圧ポンプ１４、１５とヘッド側油路Ｒ９とを接続するとともにロッド側油路Ｒ１０とタンクＴとを接続する切換位置Ｐ２と、油圧ポンプ１４、１５とロッド側油路Ｒ１０とを接続するとともにヘッド側油路Ｒ９を遮断する切換位置Ｐ３と、の間で切換可能である。なお、コントロールバルブ１８は、図外の操作レバーの操作により生じるパイロット圧を受けて操作される。

再生モータ１６は、エンジン６の出力軸６ａが回転することにより回転駆動するとともに、作動油の供給に応じてエンジン６の出力軸６ａを回転させる。具体的に、再生モータ１６には、戻り油が供給される再生合流油路Ｒ１４と、タンクＴに作動油を回収するためのタンク油路Ｒ１５とが接続されている。また、再生モータ１６は、その容量を調整するためのレギュレータ１６ａを有する可変容量型のモータである。

圧力センサ１９は、旋回モータ１０に接続された左側油路Ｒ２内の作動油の圧力を検出可能である。具体的に、圧力センサ１９は、左側油路Ｒ２から分岐した左側分岐油路Ｒ４に設けられている。圧力センサ２０は、旋回モータ１０に接続された右側油路Ｒ１内の作動油の圧力を検出可能である。具体的に、圧力センサ２０は、右側油路Ｒ１から分岐した右側分岐油路Ｒ３に設けられている。圧力センサ２１は、ブームシリンダ１１に接続されたヘッド側油路Ｒ９内の圧力を検出可能である。具体的に、圧力センサ２１は、ヘッド側油路Ｒ９から分岐したヘッド側分岐油路Ｒ１１に設けられている。

可変絞り（再生側可変絞り）２２、２４は、旋回モータ１０からの再生合流油路Ｒ１４までの戻り油の流量を調整可能である。具体的に、可変絞り２２は、前記左側分岐油路Ｒ４に接続された左側再生油路Ｒ７に設けられている。また、可変絞り２２は、その開度を調整可能なレギュレータ２２ａを有する。一方、可変絞り２４は、前記右側分岐油路Ｒ３に接続された右側再生油路Ｒ５に設けられている。また、可変絞り２４は、その開度を調整可能なレギュレータ２４ａを有する。

可変絞り（回収側可変絞り）２３、２５は、旋回モータ１０からタンクＴまでの戻り油の流量を調整可能である。具体的に、可変絞り２３は、前記左側分岐油路Ｒ４に接続された左側回収油路Ｒ８に設けられている。また、可変絞り２３は、その開度を調整可能なレギュレータ２３ａを有する。一方、可変絞り２５は、前記右側分岐油路Ｒ３に接続された右側回収油路Ｒ６に設けられている。また、可変絞り２５は、その開度を調整可能なレギュレータ２５ａを有する。なお、各回収油路Ｒ６、Ｒ８は、それぞれ前記タンク油路Ｒ１５に接続された回収合流油路Ｒ１６に接続されている。

可変絞り（再生側可変絞り）２６は、ブームシリンダ１１のヘッド側室から再生合流油路Ｒ１４までの戻り油の流量を調整可能である。具体的に、可変絞り２６は、前記ヘッド側分岐油路Ｒ１１に接続されたヘッド側再生油路Ｒ１２に設けられている。また、可変絞り２６は、その開度を調整可能なレギュレータ２６ａを有する。

可変絞り（回収側可変絞り）２７は、ブームシリンダ１１からタンクＴまでの戻り油の流量を調整可能である。具体的に、可変絞り２７は、前記ヘッド側分岐油路Ｒ１１に接続されたヘッド側回収油路Ｒ１３に設けられている。また、可変絞り２７は、その開度を調整可能なレギュレータ２７ａを有する。

チェック弁２８〜３３は、旋回モータ１０又はブームシリンダ１１へ向けた作動油の逆流を防止する。具体的に、チェック弁２８〜３１は、旋回モータ１０から再生モータ１６へ向けた作動油の流れを許容する一方、逆向きの流れを規制する。一方、チェック弁３２、３３は、ブームシリンダ１１から再生モータ１６へ向けた作動油の流れを許容する一方、逆向きの流れを規制する。

オイルクーラ３５は、前記タンク油路Ｒ１５に設けられているとともに作動油を冷却する。クーラ保護弁３６は、オイルクーラ３５を保護する。具体的に、クーラ保護弁３６は、前記オイルクーラ３５をバイパスするように前記タンク油路Ｒ１５に接続されたバイパス油路Ｒ１７に設けられている。

コントローラ３７は、前記油圧ポンプ１４、１５及び再生モータ１６の容量を制御可能である。具体的に、コントローラ３７は、容量変更指令Ｚ１〜Ｚ３を出力可能となるようにレギュレータ１４ａ、１５ａ、１６ａに電気的に接続されている。また、コントローラ３７は、前記可変絞り２２〜２７の開度を制御可能である。具体的に、コントローラ３７は、開度制御指令Ｚ４〜Ｚ９を出力可能となるようにレギュレータ２２ａ〜２７ａに電気的に接続されている。また、コントローラ３７は、圧力検出値Ｙ１〜Ｙ３を入力可能となるように、圧力センサ１９〜２１に電気的に接続されている。

また、コントローラ３７は、ブーム７の下げ動作時におけるブームシリンダ１１からの戻り油、及び／又は、上部旋回体３の旋回減速時における旋回モータ１０からの戻り油を再生モータ１６に供給するように、前記可変絞り２２〜２７の開度を制御する。具体的に、コントローラ３７は、旋回モータ１０及びブームシリンダ１１のうち、その戻り油により再生が期待される動力（以下、期待動力と称す）の大きいものを優先アクチュエータとして選択する。前記動力は、戻り油の圧力に戻り油の流量を乗じることにより算出される。ここで、戻り油の圧力は、前記圧力センサ１９〜２１により検出されたものである。また、戻り油の流量は、例えば、操作レバーの操作量に応じた旋回モータ１０及びブームシリンダ１１の目標速度から求めることができる。また、上部旋回体３の旋回速度若しくはブーム７の倒伏速度を検出するための図外のセンサによる検出結果に基づいて、戻り油の流量を算出することもできる。

さらに、コントローラ３７は、圧力センサ１９〜２１の検出結果に基いて、前記優先アクチュエータの戻り油よりも高い圧力の戻り油を導出している他のアクチュエータ（補充アクチュエータ）が存在するか否かを判定する。本実施形態では、再生対象となる油圧アクチュエータは、旋回モータ１０とブームシリンダ１１との２つである。そのため、コントローラ３７は、優先アクチュエータ以外の油圧アクチュエータの戻り油が油圧アクチュエータの戻り油よりも高圧であるか否かを判定する。

前記補充アクチュエータが存在する場合、コントローラ３７は、優先アクチュエータからの戻り油の全部を再生モータ１６に供給するとともに、補充アクチュエータからの戻り油を可能な範囲で再生モータ１６に供給する。具体的に、優先アクチュエータからの戻り油の最大の流量である優先流量が再生モータ１６における再生可能流量より小さい場合には、再生可能流量から優先流量を減じた補充流量の戻り油を補充アクチュエータから補充する。ここで、再生可能流量Ｑm-maxは次の式（１）により算出される。

Ｑm-max＝ｑm-max×Ｎ×６０÷２π÷１０００（l/min）・・・（１）
ここで、Ｎは、エンジン６の回転数（min^-1）である。また、ｑm-maxは、現時点における再生モータ１６の消費動力に対応する容量ｑ１、及び、再生モータ１６に規定された最大容量ｑmaxのうちの低位選択されたものである。前記容量ｑ１は、次の式（２）により算出される。

ｑ１＝（Ｗ１＋Ｗ２）÷Ｎ÷Ｐm×６０・・・（２）
Ｗ１、Ｗ２：油圧ポンプの消費動力（W）
Ｐm：再生モータの圧力（MPa）
また、コントローラ３７は、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータから戻り油を再生モータ１６に供給した場合に、再生モータ１６の容量をｑmに設定する。ｑmは、次の式（３）により算出される。

ｑm＝（Ｑ１＋Ｑ２m）×１０００÷Ｎ・・・（３）
Ｑ１：優先アクチュエータからの戻り油の流量
Ｑ２m：補充アクチュエータからの戻り油の流量
なお、Ｑ２mは、次の式（４）又は（５）により算出される。

Ｑ２m＝Ｑm-max―Ｑ１ （Ｑm-max＜Ｑ１＋Ｑ２の場合）・・・（４）
Ｑ２m＝Ｑ２ （Ｑm-max≧Ｑ１＋Ｑ２の場合）・・・（５）
さらに、コントローラ３７は、補充アクチュエータからの戻り油を再生モータ１６に供給する場合に、可変絞り（再生側可変絞り）２２、２４、２６の開度を調整する。具体的に、コントローラ３７は、補充アクチュエータからの戻り油の圧力が優先アクチュエータからの戻り油の圧力と同等となるように、可変絞り２２、２４、２６のうち、補充アクチュエータに接続された１つの開度を制御する。具体的に、コントローラ３７は、可変絞り２２、２４、２６の開度を次式（６）の開度Ａ２に設定する。

Ａ２＝Ｑ２m÷（Ｃ０×√［ΔＰ］）・・・（６）
ここで、Ｃ０は、流量係数である。また、ΔＰは、補充アクチュエータからの戻り油の圧力から優先アクチュエータからの戻り油の圧力を減じたものである。

また、コントローラ３７は、補充アクチュエータから導出される戻り油のうち、前記補充流量（Ｑ２m）の補充に供される戻り油以外の戻り油がタンクＴに回収されるように、可変絞り（回収側可変絞り）２３、２５、２７の開度を制御する。具体的に、コントローラ３７は、可変絞り２３、２５、２７の開度を次式（７）の開度Ａ３に設定する。

Ａ３＝（Ｑ２−Ｑ２m）÷（Ｃ０√Ｐ３）・・・（７）
ここで、Ｐ３は、補充アクチュエータからの戻り油の圧力である。

以下、前記コントローラ３７により実行される処理を図３を参照して説明する。

コントローラ３７による制御が実行されると、まず、図外の操作レバーにより回生対象となる操作（ブーム下げ及び／又は旋回減速）のための信号が入力されるのを待機する（ステップＳ１）。ここで、回生対象操作がされたと判定されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、再生可能流量Ｑm-maxを算出する（ステップＳ２）。

次いで、再生対象となる油圧アクチュエータが複数であるか否か、つまり、ブーム下げと旋回減速の複合操作がなされたか否かが判定する（ステップＳ３）。ここで、再生対象となる油圧アクチュエータが１つであると判定されると（ステップＳ３でＮｏ）、当該油圧アクチュエータからの戻り油を再生モータ１６に供給するための制御を行う（ステップＳ４）。具体的に、ステップＳ４では、可変絞り２２、２４、２６のうち再生対象となる油圧アクチュエータに接続されたものが、当該油圧アクチュエータから戻り油の流量に見合った開度に調整されるとともに、再生モータ１６の容量が前記戻り油の流量に見合った容量に調整される。

一方、再生対象となる油圧アクチュエータが複数であると判定されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、各油圧アクチュエータからの戻り油による期待動力を算出する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ５で算出された期待動力の最も大きいものを導出している油圧アクチュエータを優先アクチュエータとして選択する（ステップＳ６）。

次いで、ステップＳ２で算出された再生可能流量が優先アクチュエータの戻り油の流量よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ７）。ここで、再生可能流量が優先アクチュエータの戻り油の流量よりも大きいと判定されると（ステップＳ７でＹＥＳ）、優先アクチュエータの戻り油の圧力よりも高い圧力の戻り油を導出している補充アクチュエータが存在するか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、補充アクチュエータが存在していると判定されると（ステップＳ８でＹＥＳ）、優先アクチュエータからの戻り油及び補充アクチュエータからの戻り油を再生するための処理が実行される（ステップＳ９）。具体的に、ステップＳ９では、可変絞り２２、２４、２６のうちの優先アクチュエータに接続されたものの開度を全開に調整する。また、可変絞り２２、２４、２６のうち補充アクチュエータに接続されたものの開度を前記Ａ２（式（６）参照）に調整するとともに、可変絞り２３、２５、２７のうち補充アクチュエータに接続されたものの開度を前記Ａ３（式（７）参照）に調整する。さらに、ステップＳ９では、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータから供給される戻り油の流量に見合うように再生モータ１６の容量をｑm（式（３）参照）に調整する。これらの処理によって、再生モータ１６には、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータからの戻り油が供給される。

一方、前記ステップＳ７又はステップＳ８でＮｏと判定された場合、優先アクチュエータからの戻り油のみが再生モータ１６に供給される。この処理は、前記ステップＳ４と同様であるため、説明を省略する。

次に、上述のように油圧アクチュエータの期待動力の最も高いものを優先アクチュエータとして選択する（以下、高動力選択と称する）本実施形態の作用を図４を参照して説明する。なお、図４では、再生対象となる３つの油圧アクチュエータ＃１〜＃３が存在する場合（例えば、旋回モータ１０及びブームシリンダ１１に加えてアームシリンダ１２が存在する場合）を例に挙げる。

まず、サンプル１の場合において、本実施形態に係る高動力選択を行う場合、最も期待動力の高い油圧アクチュエータ＃３が優先アクチュエータとして選択される。また、油圧アクチュエータ＃１、＃２の戻り油の圧力は、優先アクチュエータ＃３よりも高い。そのため、油圧アクチュエータ＃１、＃２は、補充アクチュエータとして選択される。したがって、サンプル１の場合では、再生モータ１６の再生可能流量に収まる範囲において、油圧アクチュエータ＃１〜＃３からの戻り油の全てを再生モータ１６に供給可能である。

一方、サンプル２の場合、最も期待動力の高い油圧アクチュエータ＃２が優先アクチュエータとして選択される。また、優先アクチュエータ＃２からの戻り油の圧力は、油圧アクチュエータ＃１よりも小さく、かつ、油圧アクチュエータ＃３よりも大きい。そのため、油圧アクチュエータ＃１が補充アクチュエータとして選択されるとともに、油圧アクチュエータ＃３からの戻り油は、廃棄される。したがって、サンプル２の場合では、再生モータ１６の再生可能流量に収まる範囲において、油圧アクチュエータ＃１、＃２からの戻り油を再生モータ１６に供給可能である。

以上説明したように、前記実施形態では、優先アクチュエータよりも高圧の戻り油を導出している補充アクチュエータが存在する場合に、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータの二次側の圧力が同等となるように可変絞り２２、２４、２６の開度が制御される。これにより、優先アクチュエータからの戻り油だけでなく、これよりも高圧の補充アクチュエータからの戻り油を、可変絞り２２、２４、２６により減圧された状態で再生モータに供給することができる。したがって、優先アクチュエータからの戻り油のみを再生する場合と比較して、複数の油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に再生（回収）することができる。

前記実施形態では、複数の油圧アクチュエータのうち期待動力（つまり、戻り油の圧力×流量）の大きなものが優先アクチュエータとして選択される。これにより、最大の動力を持つ油圧アクチュエータの戻り油を優先して再生することができる。したがって、油圧アクチュエータの持つエネルギーを効率的に再生することができる。

前記実施形態では、再生可能流量が優先流量よりも大きい場合に、優先アクチュエータからの戻り油の全てを再生モータ１６に供給するとともに、再生可能流量に不足する。これにより、優先アクチュエータからの戻り油の一部と、補充アクチュエータからの戻り油の一部とを合計して再生可能流量とする場合と比較して、各可変絞り２２、２４、２６の開度の制御を簡素化することができる。

前記実施形態では、補充アクチュエータから導出される余剰の戻り油が可変絞り２３、２５、２７のうち補充アクチュエータに接続されたものを介してタンクＴに回収される。そのため、優先アクチュエータ及び補充アクチュエータからの戻り油により再生可能流量の全て賄いながら、余剰の戻り油をタンクＴに回収することができる。

なお、前記実施形態では、複数の油圧アクチュエータのうち期待動力の最も高いものを優先アクチュエータとして選択したが、優先アクチュエータの選択方法は、これに限定されない。例えば、図５に示す実施形態のように、予め全ての油圧アクチュエータを仮定優先アクチュエータと仮定した場合における全ての再生可能動力を予め特定し、これらの再生可能動力の中から最も大きなものを得ることができる仮定優先アクチュエータを優先アクチュエータとして選択することができる。

具体的に、本実施形態では、前記実施形態と同じステップＳ３までの処理を実行する。このステップＳ３で再生対象となる油圧アクチュエータが複数であると判定されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、これらの油圧アクチュエータを仮定優先アクチュエータと仮定した場合における再生可能動力をそれぞれ算出する（ステップＳ５１）。

ここで、再生対象となる３つの油圧アクチュエータＡ〜Ｃを有する場合を例に挙げてステップＳ５１の処理の内容を説明する。ステップＳ５１では、各油圧アクチュエータの戻り油の圧力の大小関係（ここでは、ＰA＞ＰB＞ＰCとする）を特定するとともに、次の（８）〜（１０）の再生可能動力ＷA〜ＷCを算出する。

ＷA＝ＰA×ＱA・・・（８）
ＷB＝ＰB×（ＱA×ＱB）・・・（９）
ＷC＝ＰC×（ＱA×ＱB×ＱC）・・・（１０）
ここで、ＰAは、油圧アクチュエータＡからの戻り油の圧力であり、ＰBは、油圧アクチュエータＢからの戻り油の圧力であり、ＰCは、油圧アクチュエータＣからの戻り油の圧力である。また、ＱAは、油圧アクチュエータＡからの戻り油の流量であり、ＱBは、油圧アクチュエータＢからの戻り油の流量であり、ＱCは、油圧アクチュエータＣからの戻り油の流量である。

次いで、前記再生可能動力ＷA〜ＷCのうち、最大のものを特定し（ステップＳ５２）、この最大の再生可能動力に対応する油圧アクチュエータを優先アクチュエータとして選択する（ステップＳ６１）。つまり、ステップＳ６１では、前記最大の再生可能動力が算出された場合における仮定優先アクチュエータが優先アクチュエータとして選択される。

次に、上述のように再生可能動力ＷA〜ＷCのうちの最大のものに基づいて優先アクチュエータを選択する（以下、低損失選択と称する）本実施形態の作用を図４を参照して説明する。なお、図４では、再生対象となる３つの油圧アクチュエータ＃１〜＃３が存在する場合を例に挙げる。

まず、サンプル１の場合、油圧アクチュエータ＃１又は＃２が優先アクチュエータとして選択されると、油圧アクチュエータ＃３の高い動力が廃棄される。一方、油圧アクチュエータ＃３が優先アクチュエータとして選択されると、全ての油圧アクチュエータ＃１〜＃３からの戻り油を再生モータ１６に供給可能である。そのため、油圧アクチュエータ＃３を仮定優先アクチュエータとして選択された場合の再生可能動力が最大となる。したがって、サンプル１の場合、前記実施形態に係る高動力選択と同様に、油圧アクチュエータ＃３が優先アクチュエータとして選択される。

同様に、サンプル２の場合、油圧アクチュエータ＃１又は＃２が優先アクチュエータとして選択されると、油圧アクチュエータ＃３の動力が廃棄される。一方、油圧アクチュエータ＃３が優先アクチュエータとして選択されると、全ての油圧アクチュエータ＃１〜＃３からの戻り油を再生モータ１６に供給可能である。そのため、油圧アクチュエータ＃３を仮定優先アクチュエータとして選択された場合の再生可能動力が最大となる。したがって、サンプル２の場合、前記実施形態に係る高動力選択の場合と異なり、油圧アクチュエータ＃３が優先アクチュエータとして選択される。

前記実施形態では、前記実施形態に係る高動力選択を行った場合と比較して以下の利点がある。

前記実施形態に係る高動力選択の場合、優先アクチュエータよりも低圧の戻り油を導出している油圧アクチュエータの持つエネルギーは廃棄される。また、補充アクチュエータからの戻り油の圧力を優先アクチュエータからの戻り油の圧力まで降下させるための圧損に相当するエネルギーは、廃棄される。ここで、廃棄されるエネルギーが補充アクチュエータから補充されるエネルギーよりも大きい場合、他の油圧アクチュエータを優先アクチュエータとして選択した方が再生効率が高くなる可能性がある。そこで、前記実施形態では、全ての油圧アクチュエータを仮定優先アクチュエータと仮定した場合における全ての再生可能動力ＷA〜ＷCを予め特定し、これらの再生可能動力ＷA〜ＷCの中から最も大きな再生可能動力を得ることができる優先アクチュエータを選択する。これにより、複数の油圧アクチュエータの全てを優先アクチュエータとして選択する全ての組み合わせの中から最も再生効率の高い優先アクチュエータを選択することができる。

なお、前記各実施形態では、優先アクチュエータからの戻り油を全量使い切った上で、補充アクチュエータからの戻り油を補充するように、絞り２２、２４、２６の開度を制御しているが（図３のステップＳ９参照）、これに限定されない。例えば、優先アクチュエータからの戻り油を全量使い切らずに、優先アクチュエータからの戻り油の一部と、補充アクチュエータからの戻り油の一部とを再生モータ１６に供給することもできる。

Ｒ５ 右側再生油路（再生油路の一部）
Ｒ６ 右側回収油路（回収油路の一部）
Ｒ７ 左側再生油路（再生油路の一部）
Ｒ８ 左側回収油路（回収油路の一部）
Ｒ１２ ヘッド側再生油路（再生油路の一部）
Ｒ１３ ヘッド側回収油路（回収油路の一部）
Ｒ１４ 再生合流油路（再生油路の一部）
Ｒ１６ 回収合流油路（回収油路の一部）
Ｔ タンク
１ 油圧ショベル（作業機械の一例）
２ 下部走行体（支持体の一例）
３ 上部旋回体
５ 油圧制御装置
６ エンジン
６ａ 出力軸
７ ブーム
１０ 旋回モータ（油圧アクチュエータの一例）
１１ ブームシリンダ（油圧アクチュエータの一例）
１４、１５ 油圧ポンプ
１６ 再生モータ
１９〜２１ 圧力センサ（圧力検出部の一例）
２２、２４、２６ 可変絞り（再生側可変絞りの一例）
２３、２５、２７ 可変絞り（回収側可変絞りの一例）
３７ コントローラ（制御部の一例）

Claims (6)

1. 油圧制御装置であって、
   エンジンの出力軸が回転することにより駆動する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから作動油が供給されることにより作動するとともに、導出される戻り油が再生の対象となる複数の油圧アクチュエータと、
   前記エンジンの出力軸が回転することにより回転駆動するとともに、前記油圧アクチュエータからの戻り油の供給に応じて前記エンジンの出力軸を回転させる再生モータと、
   前記複数の油圧アクチュエータと前記再生モータとを接続するための複数の再生油路と、
   前記複数の再生油路内の圧力をそれぞれ検出可能な複数の圧力検出部と、
   前記複数の再生油路にそれぞれ設けられた複数の再生側可変絞りと、
   前記再生側可変絞りの開度を制御可能な制御部とを備え、
   前記制御部は、前記複数の油圧アクチュエータのうち戻り油を優先して再生する優先アクチュエータを選択するとともに、前記複数の圧力検出部による検出結果に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記優先アクチュエータの戻り油よりも高い圧力の戻り油を導出している少なくとも１つの補充アクチュエータが存在するか否かを判定し、前記少なくとも１つの補充アクチュエータが存在しないと判定した場合に、前記優先アクチュエータからの戻り油のみが前記再生モータに供給されるように前記複数の再生側可変絞りの開度を制御する一方、前記少なくとも１つの補充アクチュエータが存在する場合に、前記優先アクチュエータからの戻り油の前記再生側可変絞りの二次側の圧力と前記少なくとも１つの補充アクチュエータからの戻り油の前記再生側可変絞りの二次側の圧力とが同等となるように、前記優先アクチュエータ及び前記少なくとも１つの補充アクチュエータにそれぞれ接続された再生側可変絞りの開度を制御する、油圧制御装置。
2. 前記制御部は、前記複数の油圧アクチュエータの戻り油による期待動力をそれぞれ算出するとともに、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記期待動力の最も高いものを前記優先アクチュエータとして選択する、請求項１に記載の油圧制御装置。
3. 前記制御部は、
   前記複数の油圧アクチュエータのうちの１つを仮定優先アクチュエータであると仮定した場合における前記仮定優先アクチュエータの戻り油の圧力よりも高い圧力の戻り油を導出している仮定補充アクチュエータが存在するか否かを判定し、
   前記仮定補充アクチュエータが存在しないと判定された場合には前記仮定優先アクチュエータの戻り油により得られる再生可能動力を算出する一方、前記仮定補充アクチュエータが存在すると判定された場合には前記仮定優先アクチュエータの戻り油及び仮定補充アクチュエータの戻り油により得られる再生可能動力を算出し、
   前記複数の油圧アクチュエータの全てが前記仮定優先アクチュエータと仮定される全ての場合について算出された前記再生可能動力のうち、前記再生可能動力が最も大きくなる場合における前記仮定優先アクチュエータを前記優先アクチュエータとして選択する、請求項１に記載の油圧制御装置。
4. 前記制御部は、前記再生モータに供給可能な最大の流量である再生可能流量と前記優先アクチュエータからの戻り油の最大の流量である優先流量とを特定するとともに、前記再生可能流量が前記優先流量よりも大きいか否かを判定し、前記再生可能流量が前記優先流量よりも大きいと判定された場合に、前記優先アクチュエータに接続された再生側可変絞りの開度を全開にするとともに、前記再生可能流量から前記優先流量を減じた補充流量の戻り油が前記少なくとも１つの補充アクチュエータから前記再生モータに供給されるように、前記少なくとも１つの補充アクチュエータに接続された再生側可変絞りの開度を制御する、請求項２又は３に記載の油圧制御装置。
5. 前記複数の油圧アクチュエータとタンクとを接続するための複数の回収油路と、
   前記複数の回収油路にそれぞれ設けられた複数の回収側可変絞りとをさらに備え、
   前記制御部は、前記少なくとも１つの補充アクチュエータから導出される戻り油のうち、前記補充流量の補充に供される戻り油以外の戻り油が前記タンクに回収されるように、前記少なくとも１つの補充アクチュエータに接続された回収側可変絞りの開度を制御する、請求項４に記載の油圧制御装置。
6. 作業機械であって、
   支持体と、
   前記支持体に対して旋回可能に取り付けられた旋回体と、
   前記旋回体に対して起伏可能に取り付けられたブームと、
   前記支持体に対して前記旋回体を旋回駆動させるための旋回モータと、
   前記旋回体に対して前記ブームを起伏動作させるためのブームシリンダと、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の油圧制御装置とを備え、
   導出される戻り油が再生の対象となる複数の油圧アクチュエータには、前記旋回モータと、前記ブームシリンダとが含まれている、作業機械。

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