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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-04
(45)【発行日】2024-06-12
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/22 20060101AFI20240605BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20240605BHJP
F15B 11/02 20060101ALI20240605BHJP
F15B 11/028 20060101ALI20240605BHJP
F15B 21/14 20060101ALI20240605BHJP
【ＦＩ】
E02F9/22 K
E02F9/20 M
F15B11/02 V
F15B11/028 G
F15B21/14 B
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2023508684
(86)(22)【出願日】2022-01-19
(86)【国際出願番号】 JP2022001835
(87)【国際公開番号】W WO2022201792
(87)【国際公開日】2022-09-29
【審査請求日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】P 2021050506
(32)【優先日】2021-03-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】土方 聖二
(72)【発明者】
【氏名】釣賀 靖貴
(72)【発明者】
【氏名】星野 雅俊
(72)【発明者】
【氏名】八木澤 遼
【審査官】小倉 宏之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１１９９７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３５４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０５６４４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１１－０１７４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１５１０１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０６００５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０５４９７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２２
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｆ１５Ｂ １１／０２
Ｆ１５Ｂ １１／０２８
Ｆ１５Ｂ ２１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンと、前記エンジンにより駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプにより吐出される圧油により動作する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータから排出される圧油を蓄圧する蓄圧装置と、
前記油圧アクチュエータと前記蓄圧装置との間に設けられ、前記油圧アクチュエータの圧力と前記蓄圧装置の圧力との前後差圧を発生させる差圧制御弁と、
前記蓄圧装置の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサの検出結果に基づいて前記差圧制御弁を制御する制御装置と、を備えた作業機械において、
走行体と、
前記走行体に旋回可能に設けられた旋回体と、をさらに備え、
前記油圧アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
前記差圧制御弁は、前記制御装置により出力されソレノイドに供給される制御電流に応じて設定差圧が調整される圧力制御弁であり、前記旋回モータのブレーキ圧と前記蓄圧装置の圧力との差が、前記設定差圧以下では閉弁し、前記設定差圧を超えると開弁し、
前記制御装置は、
前記蓄圧装置の圧力が増加するほど、前記差圧制御弁の前記設定差圧が減少し、前記蓄圧装置の圧力が変化した場合であっても、前記差圧制御弁の上流側の圧力である前記旋回モータのブレーキ圧が一定に保たれるように、予め定められた差圧特性と、
前記差圧制御弁の前記設定差圧が増加するほど制御電流値が増加するように、予め定められた制御電流特性と、を記憶しており、
前記差圧特性を参照し、前記圧力センサにより検出される前記蓄圧装置の圧力に基づいて、前記差圧制御弁の前記設定差圧を演算し、
前記制御電流特性を参照し、演算された前記設定差圧に基づいて、前記差圧制御弁の前記制御電流値を演算し、
演算された前記制御電流値に応じた制御電流を前記差圧制御弁の前記ソレノイドに出力する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アキュムレータを備えた油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
作業装置が有する位置エネルギを、ブームシリンダを介してアキュムレータに蓄えるとともに旋回体が有する運動エネルギを、旋回モータを介してアキュムレータに蓄えて、エンジンパワーのアシストに利用するエンジンパワーアシストシステムを備えた作業機械が知られている（特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１には、旋回モータの駆動回路が逆止弁を介して旋回エネルギ回収用の通路に連通され、旋回エネルギ回収用の通路がシーケンス弁を介してアキュムレータに接続された油圧回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－２０５４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載のシーケンス弁で発生する差圧は、ばね力によって予め設定した値に定まる。このため、旋回モータから排出される圧油をアキュムレータで蓄圧する際に、シーケンス弁のアキュムレータ側の背圧が変化すると、シーケンス弁の入口側の元圧が変化して旋回モータの動作が不安定になるおそれがある。
【0006】
本発明は、油圧アクチュエータから排出される圧油を蓄圧装置に蓄圧する際に、安定して油圧アクチュエータを動作させることのできる作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様による作業機械は、エンジンと、前記エンジンにより駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプにより吐出される圧油により動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから排出される圧油を蓄圧する蓄圧装置と、前記油圧アクチュエータと前記蓄圧装置との間に設けられ、前記油圧アクチュエータの圧力と前記蓄圧装置の圧力との前後差圧を発生させる差圧制御弁と、前記蓄圧装置の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサの検出結果に基づいて前記差圧制御弁を制御する制御装置と、を備える。作業機械は、走行体と、前記走行体に旋回可能に設けられた旋回体と、をさらに備える。前記油圧アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記差圧制御弁は、前記制御装置により出力されソレノイドに供給される制御電流に応じて設定差圧が調整される圧力制御弁であり、前記旋回モータのブレーキ圧と前記蓄圧装置の圧力との差が、前記設定差圧以下では閉弁し、前記設定差圧を超えると開弁する。前記制御装置は、前記蓄圧装置の圧力が増加するほど、前記差圧制御弁の前記設定差圧が減少し、前記蓄圧装置の圧力が変化した場合であっても、前記差圧制御弁の上流側の圧力である前記旋回モータのブレーキ圧が一定に保たれるように、予め定められた差圧特性と、前記差圧制御弁の前記設定差圧が増加するほど制御電流値が増加するように、予め定められた制御電流特性と、を記憶しており、前記差圧特性を参照し、前記圧力センサにより検出される前記蓄圧装置の圧力に基づいて、前記差圧制御弁の前記設定差圧を演算し、前記制御電流特性を参照し、演算された前記設定差圧に基づいて、前記差圧制御弁の前記制御電流値を演算し、演算された前記制御電流値に応じた制御電流を前記差圧制御弁の前記ソレノイドに出力する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、油圧アクチュエータから排出される圧油を蓄圧装置に蓄圧する際に、安定して油圧アクチュエータを動作させることのできる作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。本実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベルである例について説明する。作業機械は、作業現場において、土木作業、建設作業、解体作業、浚渫作業等の作業を行う。
【0011】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る油圧ショベル１００の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１００は、機体１０５と、機体１０５に取り付けられた作業装置１０４と、を備える。機体１０５は、クローラ式の走行体１０２と、走行体１０２上に旋回可能に設けられた旋回体１０３と、を有する。走行体１０２は、左右一対のクローラを走行モータ１０２Ａによって駆動することにより走行する。旋回体１０３は、旋回モータ１０３Ａを有する旋回装置を介して走行体１０２に連結され、旋回モータ１０３Ａによって駆動されて走行体１０２に対して旋回する。
図１は、第１実施形態に係る油圧ショベル１００の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１００は、機体１０５と、機体１０５に取り付けられた作業装置１０４と、を備える。機体１０５は、クローラ式の走行体１０２と、走行体１０２上に旋回可能に設けられた旋回体１０３と、を有する。走行体１０２は、左右一対のクローラを走行モータ１０２Ａによって駆動することにより走行する。旋回体１０３は、旋回モータ１０３Ａを有する旋回装置を介して走行体１０２に連結され、旋回モータ１０３Ａによって駆動されて走行体１０２に対して旋回する。
【0012】
旋回体１０３は、オペレータが搭乗する運転室１１８と、原動機であるエンジン３２及びエンジン３２により駆動される油圧ポンプ等の油圧機器が収容されるエンジン室１１９と、を備える。
【0013】
運転室１１８内には、作業装置１０４、旋回体１０３及び走行体１０２の油圧アクチュエータ（１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１０３Ａ，１０２Ａ）を操作するための電気式の操作装置が設けられている。また、運転室１１８内には、油圧ショベル１００の各部の動作を制御する制御装置１２０が設けられている。
【0014】
作業装置１０４は、旋回体１０３に取り付けられる多関節型の作業装置であって、複数の油圧アクチュエータ、及び複数の油圧アクチュエータにより駆動される複数の駆動対象部材を有する。作業装置１０４は、３つの駆動対象部材（ブーム１１１、アーム１１２及びバケット１１３）が直列的に連結された構成である。ブーム１１１は、その基端部が旋回体１０３の前部に、ブームピンを介して回動可能に連結される。アーム１１２は、その基端部がブーム１１１の先端部に、アームピンを介して回動可能に連結される。バケット１１３は、アーム１１２の先端部に、バケットピンを介して回動可能に連結される。
【0015】
ブーム１１１は、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるブームシリンダ１１１Ａの伸縮動作によって回転駆動される。アーム１１２は、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるアームシリンダ１１２Ａの伸縮動作によって回転駆動される。バケット１１３は、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）であるバケットシリンダ１１３Ａの伸縮動作によって回転駆動される。油圧ショベル１００は、作業装置１０４を動作させることにより、土砂の掘削作業、均し作業、地面を締め固める転圧作業等を行うことができる。
【0016】
図２は、第１実施形態に係る油圧ショベル１００が備える油圧システム１０６について示す図である。なお、図２では、油圧アクチュエータである旋回モータ１０３Ａ及びブームシリンダ１１１Ａを駆動するための構成について図示し、その他の油圧アクチュエータを駆動するための構成については、図示を省略している。
【0017】
油圧システム１０６は、第１油圧ポンプ１３、第２油圧ポンプ２７及び第３油圧ポンプ２９と、第１油圧ポンプ１３から供給される作動流体としての作動油によって駆動される油圧モータである旋回モータ１０３Ａと、低圧アキュムレータ４または高圧アキュムレータ２１から供給される作動油によって伸長駆動されるブームシリンダ１１１Ａと、ブームシリンダ１１１Ａから排出される圧油を蓄圧する低圧アキュムレータ４と、旋回モータ１０３Ａから排出される圧油を蓄圧する高圧アキュムレータ２１と、を備える。
【0018】
また、油圧システム１０６は、第１油圧ポンプ１３から旋回モータ１０３Ａに供給される作動油の流れを制御する制御弁である方向制御弁１４と、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａの圧力が低い状態のときに低圧アキュムレータ４からブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａに供給される作動油の流量を制御する制御弁である第１ブーム制御弁２と、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａの圧力が高い状態のときに高圧アキュムレータ２１からブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａに供給される作動油の流量を制御する制御弁である第２ブーム制御弁１９と、を備える。
【0019】
さらに、油圧システム１０６は、第２油圧ポンプ２７から低圧アキュムレータ４に供給される作動油の流れを制御する制御弁である第１蓄圧制御弁２６と、第３油圧ポンプ２９から高圧アキュムレータ２１に供給される作動油の流れを制御する制御弁である第２蓄圧制御弁２８と、旋回モータ１０３Ａと高圧アキュムレータ２１との間に設けられ、旋回モータ１０３Ａ側の圧力と高圧アキュムレータ２１側の圧力との差である前後差圧を発生させる制御弁である差圧制御弁１３０と、作動油を貯留するタンク１０７と、を備える。
【0020】
第１油圧ポンプ１３、第２油圧ポンプ２７及び第３油圧ポンプ２９は、エンジン３２に接続されている。第１～第３油圧ポンプ１３，２７，２９は、エンジン３２によって駆動され、タンク１０７から作動油を吸い上げ、圧油として吐出する。第１～第３油圧ポンプ１３，２７，２９は、それぞれ可変容量型の油圧ポンプである。エンジン３２は、油圧ショベル１００の動力源であり、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。
【0021】
低圧アキュムレータ４は、ブームシリンダ１１１Ａの収縮時に、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａから排出され第１ブーム制御弁２を通じて導かれる作動油を蓄圧する蓄圧装置である。つまり、低圧アキュムレータ４は、ブームシリンダ１１１Ａから排出される圧油（以下、戻り油とも記載する）を蓄圧する。低圧アキュムレータ４は、ブームシリンダ１１１Ａの伸長時に、第１ブーム制御弁２を通じて、蓄えられている圧油をブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａに供給する。
【0022】
高圧アキュムレータ２１は、旋回モータ１０３Ａの左旋回ブレーキ時または右旋回ブレーキ時に、旋回モータ１０３Ａから排出され差圧制御弁１３０を通じて導かれる旋回ブレーキ圧を超える圧力の作動油を蓄圧する蓄圧装置である。つまり、高圧アキュムレータ２１は、旋回モータ１０３Ａから排出される圧油（以下、戻り油とも記載する）を蓄圧する。高圧アキュムレータ２１は、ブームシリンダ１１１Ａの伸長時に、第２ブーム制御弁１９を通じて、蓄えられている圧油をブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａに供給する。
【0023】
高圧アキュムレータ２１の設定圧力（上限圧力）は、低圧アキュムレータ４の設定圧力（上限圧力）よりも高い。この理由は、旋回モータ１０３Ａの旋回ブレーキ圧が、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａの圧力よりも高いためである。油圧アクチュエータの戻り油をアキュムレータで回収する際、戻り油の圧力に近い設定圧力のアキュムレータで回収する方が、アキュムレータと油圧アクチュエータとの間の圧力損失が小さくなるため好ましい。本実施形態では、旋回モータ１０３Ａの戻り油を高圧アキュムレータ２１で回収し、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａからの戻り油を低圧アキュムレータ４で回収することにより、油圧アクチュエータとアキュムレータとの間の圧力損失を低く抑えることができ、効率的にエネルギを回収することができる。
【0024】
ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａに接続されるボトム側管路と、ブームシリンダ１１１Ａのロッド側油室１１０ｂに接続されるロッド側管路とは、連通路１６１で連通されている。連通路１６１には、ブーム下げ動作時にブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａとロッド側油室１１０ｂとを連通させることにより、ボトム側油室１１０ａ及びロッド側油室１１０ｂを昇圧する連通制御弁７が設けられている。
【0025】
ブームシリンダ１１１Ａのロッド側油室１１０ｂの作動油をタンク１０７へ導く排出通路には、ブームシリンダ１１１Ａのロッド側油室１１０ｂからタンク１０７へ排出される作動油の流れを制御する制御弁である排出制御弁３が設けられている。
【0026】
旋回モータ１０３Ａに接続される第１旋回通路１３１及び第２旋回通路１３２には、それぞれ第１分岐通路１３３ａ及び第２分岐通路１３３ｂが接続される。第１分岐通路１３３ａ及び第２分岐通路１３３ｂは合流して、旋回モータ１０３Ａからの作動油を高圧アキュムレータ２１に導くための回収通路１３５に接続される。第１分岐通路１３３ａには、第１旋回通路１３１から回収通路１３５への作動油の流れのみを許容するチェック弁２３が設けられる。第２分岐通路１３３ｂには、第２旋回通路１３２から回収通路１３５への作動油の流れのみを許容するチェック弁２４が設けられる。チェック弁２３，２４は、第１旋回通路１３１及び第２旋回通路１３２のうち高圧側の通路の作動油を差圧制御弁１３０に送る。
【0027】
高圧アキュムレータ２１に接続される回収通路１３５には、旋回ブレーキ圧を保持するための保持弁として機能する差圧制御弁１３０が設けられている。差圧制御弁１３０、方向制御弁１４、第１蓄圧制御弁２６、第２蓄圧制御弁２８、第１ブーム制御弁２、第２ブーム制御弁１９、連通制御弁７、及び、排出制御弁３は、制御装置１２０から出力される制御信号（制御電流）により制御される。
【0028】
図３は、制御装置１２０のハードウェア構成図である。図３に示すように、制御装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ１５１、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ１５２、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ１５３、入力インタフェース１５４、出力インタフェース１５５、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、制御装置１２０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。
【0029】
不揮発性メモリ１５３には、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ１５３は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ１５１は、不揮発性メモリ１５３に記憶されたプログラムを揮発性メモリ１５２に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１５４、揮発性メモリ１５２及び不揮発性メモリ１５３から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
【0030】
入力インタフェース１５４は、各センサ（５ｂ，９，１８ｂ，３０，３１）等から入力された信号をプロセッサ１５１で演算可能なデータに変換する。また、出力インタフェース１５５は、プロセッサ１５１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各制御弁（２，３，７，１４，１９，２６，２８，１３０）、エンジン３２等に出力する。
【0031】
図２に示すように、制御装置１２０には、ブーム操作装置５及び旋回操作装置１８が接続される。ブーム操作装置５は、オペレータによる操作に応じて、ブーム１１１の上げ動作及び下げ動作を指示する操作装置である。ブーム操作装置５は、傾動操作可能な操作レバー（操作部材）５ａと、操作レバー５ａの操作量（操作角）に応じた操作信号を制御装置１２０に出力する操作センサ５ｂと、を有する。旋回操作装置１８は、オペレータによる操作に応じて、旋回体１０３の左旋回動作及び右旋回動作を指示する操作装置である。旋回操作装置１８は、傾動操作可能な操作レバー（操作部材）１８ａと、操作レバー１８ａの操作量（操作角）に応じた操作信号を制御装置１２０に出力する操作センサ１８ｂと、を有する。
【0032】
制御装置１２０には、ボトム圧センサ９、第１圧力センサ３０及び第２圧力センサ３１が接続される。ボトム圧センサ９は、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａ内の作動油の圧力を検出し、その検出結果を制御装置１２０に出力する圧力センサである。第１圧力センサ３０は、低圧アキュムレータ４内の作動油の圧力を検出し、その検出結果を制御装置１２０に出力する圧力センサである。第２圧力センサ３１は、高圧アキュムレータ２１内の作動油の圧力を検出し、その検出結果を制御装置１２０に出力する圧力センサである。
【0033】
制御装置１２０は、第１圧力センサ３０により検出される圧力が低圧下限側閾値未満であるか否かを判定する。制御装置１２０は、第１圧力センサ３０により検出された圧力が低圧下限側閾値未満であると判定した場合、第１蓄圧制御弁２６によって第２油圧ポンプ２７と低圧アキュムレータ４とを連通し、第２油圧ポンプ２７から吐出される作動油を低圧アキュムレータ４に蓄圧する。制御装置１２０は、第１圧力センサ３０により検出された圧力が低圧上限側閾値以上であると判定した場合、第１蓄圧制御弁２６によって第２油圧ポンプ２７と低圧アキュムレータ４との連通を遮断する。なお、低圧上限側閾値は、低圧下限側閾値以上の値が予め設定される。低圧上限側閾値及び低圧下限側閾値は、不揮発性メモリ１５３に記憶されている。
【0034】
制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出される圧力が高圧下限側閾値未満であるか否かを判定する。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出された圧力が高圧下限側閾値未満であると判定した場合、第２蓄圧制御弁２８によって第３油圧ポンプ２９と高圧アキュムレータ２１とを連通し、第３油圧ポンプ２９から吐出される作動油を高圧アキュムレータ２１に蓄圧する。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出された圧力が高圧上限側閾値以上であると判定した場合、第２蓄圧制御弁２８によって第３油圧ポンプ２９と高圧アキュムレータ２１との連通を遮断する。なお、高圧上限側閾値は、高圧下限側閾値以上の値が予め設定される。高圧上限側閾値及び高圧下限側閾値は、不揮発性メモリ１５３に記憶されている。
【0035】
制御装置１２０は、ブーム操作装置５の操作センサ５ｂからの操作信号及びボトム圧センサ９の検出結果に基づいて、制御弁（２，３，７，１９）を制御することで、ブーム１１１を動作させる。
【0036】
以下、制御装置１２０が、ブーム１１１を下げ動作させるための制御内容について説明する。ブーム操作装置５の操作レバー５ａが下げ方向に操作されると、操作センサ５ｂからブーム下げ操作信号が制御装置１２０に出力される。制御装置１２０は、連通制御弁７を開き、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａとロッド側油室１１０ｂとを連通し、ボトム側油室１１０ａ及びロッド側油室１１０ｂを昇圧させる。
【0037】
連通制御弁７の開弁後のボトム側油室１１０ａの圧力Ｐｂｃは、ボトム側油室１１０ａの受圧面積をＡｂ、ロッド側油室１１０ｂの受圧面積をＡｒ、連通制御弁７の開弁前のボトム側油室１１０ａの圧力をＰｂとすると、次式で表される。
Ｐｂｃ＝Ａｂ／（Ａｂ－Ａｒ）×Ｐｂ
したがって、例えば、ボトム側油室１１０ａの受圧面積Ａｂがロッド側油室１１０ｂの受圧面積Ａｒの２倍であれば、連通制御弁７が開いた後のボトム側油室１１０ａの圧力は、連通制御弁７が開く前のボトム側油室１１０ａの圧力の２倍まで上昇する。なお、制御装置１２０は、連通制御弁７の開度を調整することにより、ボトム側油室１１０ａの昇圧の度合いを調整することができる。
Ｐｂｃ＝Ａｂ／（Ａｂ－Ａｒ）×Ｐｂ
したがって、例えば、ボトム側油室１１０ａの受圧面積Ａｂがロッド側油室１１０ｂの受圧面積Ａｒの２倍であれば、連通制御弁７が開いた後のボトム側油室１１０ａの圧力は、連通制御弁７が開く前のボトム側油室１１０ａの圧力の２倍まで上昇する。なお、制御装置１２０は、連通制御弁７の開度を調整することにより、ボトム側油室１１０ａの昇圧の度合いを調整することができる。
【0038】
また、制御装置１２０は、ブーム下げ操作信号が入力されると、第１ブーム制御弁２を開いて、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａからの戻り油を低圧アキュムレータ４に蓄圧する。ボトム側油室１１０ａの作動油は、連通制御弁７を通じてロッド側油室１１０ｂに導かれるとともに、第１ブーム制御弁２を通じて低圧アキュムレータ４に導かれる。これにより、ブームシリンダ１１１Ａが収縮し、ブーム１１１が下方向に回動する。なお、上述したように連通制御弁７により、ボトム側油室１１０ａとロッド側油室１１０ｂとが連通し、ボトム側油室１１０ａが昇圧される。このため、低圧アキュムレータ４によるエネルギの回収効率が向上する。
【0039】
以下、制御装置１２０が、ブーム１１１を上げ動作させるための制御内容について説明する。ブーム操作装置５の操作レバー５ａが上げ方向に操作されると、操作センサ５ｂからブーム上げ操作信号が制御装置１２０に出力される。制御装置１２０は、ボトム圧センサ９により検出された圧力が、圧力閾値未満であるか否かを判定する。圧力閾値は、予め定められた定数でもよいし、第１圧力センサ３０により検出された圧力が大きいほど、大きくなる変数としてもよい。
【0040】
制御装置１２０は、ボトム圧センサ９により検出された圧力が圧力閾値未満であると判定した場合、すなわちボトム側油室１１０ａが低圧状態である場合には、第１ブーム制御弁２及び排出制御弁３を開く。これにより、低圧アキュムレータ４から吐出される圧油がボトム側油室１１０ａに供給されるとともにロッド側油室１１０ｂからタンク１０７に作動油が排出される。その結果、ブームシリンダ１１１Ａが伸長し、ブーム１１１が上方向に回動する。
【0041】
制御装置１２０は、ボトム圧センサ９により検出された圧力が圧力閾値以上であると判定した場合、すなわちボトム側油室１１０ａが高圧状態である場合には、第２ブーム制御弁１９及び排出制御弁３を開く。これにより、高圧アキュムレータ２１から吐出される圧油がボトム側油室１１０ａに供給されるとともにロッド側油室１１０ｂからタンク１０７に作動油が排出される。その結果、ブームシリンダ１１１Ａが伸長し、ブーム１１１が上方向に回動する。
【0042】
このように、制御装置１２０は、ボトム側油室１１０ａが低圧状態である場合には低圧アキュムレータ４によってブームシリンダ１１１Ａを駆動し、ボトム側油室１１０ａが高圧状態である場合には高圧アキュムレータ２１によってブームシリンダ１１１Ａを駆動する。これにより、ブームシリンダ１１１Ａと、ブームシリンダ１１１Ａを駆動するアキュムレータとの間の圧力損失を低減することができる。このため、本実施形態によれば、ブームシリンダ１１１Ａを効率よく駆動することができる。
【0043】
なお、低圧アキュムレータ４の圧力は、第２油圧ポンプ２７から作動油が供給されることにより一定に保たれ、高圧アキュムレータ２１の圧力は、第３油圧ポンプ２９から作動油が供給されることにより一定に保たれる。このため、任意のタイミングで第１ブーム制御弁２または第２ブーム制御弁１９を開くことにより、ブームシリンダ１１１Ａを伸長駆動させることができる。
【0044】
制御装置１２０は、旋回操作装置１８の操作センサ１８ｂからの操作信号に基づいて、方向制御弁１４を制御することで、旋回体１０３を動作させる。
【0045】
以下、制御装置１２０が、旋回体１０３を旋回動作させるための制御内容について説明する。旋回操作装置１８の操作レバー１８ａが操作されると、操作センサ１８ｂから旋回操作信号が制御装置１２０に出力される。制御装置１２０は、旋回操作信号に基づき、操作レバー１８ａが左旋回操作されたか、右旋回操作されたかを判定する。
【0046】
制御装置１２０は、操作レバー１８ａが左旋回操作されたと判定した場合、操作レバー１８ａの操作量に応じた制御電流を方向制御弁１４の第１ソレノイドに出力し、方向制御弁１４のスプールを第１方向Ｄ１に駆動する。これにより、第１油圧ポンプ１３から吐出された作動油が、方向制御弁１４及び第１旋回通路１３１を通じて旋回モータ１０３Ａに供給され、旋回モータ１０３Ａが正方向に回転する。旋回モータ１０３Ａからの戻り油は、第２旋回通路１３２及び方向制御弁１４を通じてタンク１０７に排出される。これにより、旋回体１０３が左方向に旋回する。
【0047】
制御装置１２０は、操作レバー１８ａが右旋回操作されたと判定した場合、操作レバー１８ａの操作量に応じた制御電流を方向制御弁１４の第２ソレノイドに出力し、方向制御弁１４のスプールを第１方向Ｄ１とは逆の第２方向Ｄ２に駆動する。これにより、第１油圧ポンプ１３から吐出された作動油が、方向制御弁１４及び第２旋回通路１３２を通じて旋回モータ１０３Ａに供給され、旋回モータ１０３Ａが正方向とは反対の方向に回転する。旋回モータ１０３Ａからの戻り油は、第２旋回通路１３２及び方向制御弁１４を通じてタンク１０７に排出される。これにより、旋回体１０３が右方向に旋回する。
【0048】
旋回体１０３が旋回しているときに、操作レバー１８ａが中立位置に戻されると、方向制御弁１４のスプールが中立位置に戻る。方向制御弁１４のスプールが中立位置に戻ると、方向制御弁１４のアクチュエータポートが閉じられる。つまり、方向制御弁１４を通じた旋回モータ１０３Ａへの作動油の供給、及び旋回モータ１０３Ａからの方向制御弁１４を通じた作動油の排出が遮断される。
【0049】
これにより、第１旋回通路１３１及び第２旋回通路１３２のうち、旋回モータ１０３Ａから作動油が排出される通路（以下、高圧側通路とも記す）の圧力が上昇する。旋回モータ１０３Ａの背圧、すなわち高圧側通路の圧力が上昇することにより、旋回体１０３の旋回速度を減少させるブレーキ力が旋回モータ１０３Ａに作用する。つまり、高圧側通路の圧力が、ブレーキ圧として旋回モータ１０３Ａに作用する。高圧側通路の圧力が差圧制御弁１３０の設定差圧を超えると、高圧側通路から差圧制御弁１３０を通じて高圧アキュムレータ２１に作動油が導かれ、高圧アキュムレータ２１が蓄圧される。したがって、本実施形態の油圧システム１０６では、必要なブレーキ力を確保しながら、旋回モータ１０３Ａの戻り油を高圧アキュムレータ２１に送り、エネルギの回収を行うことができる。
【0050】
差圧制御弁１３０は、自身の上流側の圧力である旋回モータ１０３Ａの背圧と、自身の下流側の圧力である高圧アキュムレータ２１の圧力との差（すなわち前後差圧）が、設定差圧以下では閉弁し、設定差圧を超えると開弁する。差圧制御弁１３０は、制御装置１２０により出力されソレノイド１３０ａに供給される制御電流に応じて設定差圧の変更が可能な電磁比例式の圧力制御弁である。差圧制御弁１３０の設定差圧は、制御装置１２０から出力される制御電流に応じて調整される。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１の検出結果に基づいて差圧制御弁１３０を制御する。
【0051】
差圧制御弁１３０は、周知の電磁比例リリーフ弁と同様の構成を有しており、例えば、弁体であるポペットと、ソレノイド１３０ａの可動鉄心に固定されるロッドと、ロッドとポペットとの間に設けられるばねと、を有している。ばねは、ポペットを弁座に押し付ける向きにポペットを付勢する。ソレノイド１３０ａに流れる制御電流が増加すると、可動鉄心とともにロッドが移動し、ポペットとロッドとの間のばねが圧縮され、設定差圧が増加する。ポペットには、ばねの付勢力とソレノイド１３０ａ推力と下流側の圧力が、ポペットを弁座に押し付ける向きに作用する。
【0052】
図４を参照して、制御装置１２０による差圧制御弁１３０の設定差圧の調整方法について詳しく説明する。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁１３０の設定差圧を低減する。つまり、制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁１３０の前後差圧が低減するように、差圧制御弁１３０を制御する。図４は、第１実施形態に係る制御装置１２０による差圧制御弁１３０の制御について示すブロック図である。図４に示すように、制御装置１２０は、不揮発性メモリ１５３に記憶されているプログラムが実行されることにより、差圧演算部１２１及び出力変換部１２２として機能する。
【0053】
差圧演算部１２１は、不揮発性メモリ１５３に予め記憶されている差圧特性Ｃｐを参照し、第２圧力センサ３１により検出された高圧アキュムレータ２１の圧力に基づいて、差圧制御弁１３０の設定差圧ΔＰを演算する。差圧特性Ｃｐは、高圧アキュムレータ２１の圧力が増加するほど、差圧制御弁１３０の設定差圧ΔＰが減少する特性であり、例えば、テーブル形式で不揮発性メモリ１５３に記憶されている。
【0054】
差圧特性Ｃｐは、高圧アキュムレータ２１の圧力が変化した場合であっても、差圧制御弁１３０の上流側の圧力である旋回モータ１０３Ａのブレーキ圧が一定に保たれるように、予め定められる。例えば、旋回モータ１０３Ａのブレーキ圧を３０ＭＰａに設定する場合、高圧アキュムレータ２１の圧力が２０ＭＰａならば、差圧は１０ＭＰａとなる。高圧アキュムレータ２１の圧力が２１ＭＰａならば、差圧は９ＭＰａとなる。
【0055】
出力変換部１２２は、不揮発性メモリ１５３に予め記憶されている制御電流特性Ｃｉを参照し、差圧演算部１２１で演算された設定差圧ΔＰに基づいて、差圧制御弁１３０のソレノイド１３０ａに供給する制御電流値Ｉｃを演算する。出力変換部１２２は、演算結果に応じた制御電流を差圧制御弁１３０のソレノイド１３０ａに出力する。制御電流特性Ｃｉは、設定差圧ΔＰが増加するほど制御電流値Ｉｃが増加する特性である。
【0056】
第１実施形態に係る油圧ショベル１００の主な動作について説明する。例えば、オペレータが、図２に示す旋回操作装置１８の操作レバー１８ａを左旋回方向に操作し、旋回体１０３を左旋回させる。その後、オペレータが、旋回操作装置１８の操作レバー１８ａを中立位置に戻すと、方向制御弁１４のスプールが中立位置に戻る。これにより、方向制御弁１４及び第１旋回通路１３１を通じた旋回モータ１０３Ａへの作動油の供給が遮断されるとともに、第２旋回通路１３２及び方向制御弁１４を通じた作動油の排出が遮断される。その結果、第２旋回通路１３２の圧力が上昇する。第２旋回通路１３２の圧力が上昇し、差圧制御弁１３０の前後差圧が設定差圧ΔＰを超えると、差圧制御弁１３０が開く。差圧制御弁１３０が開くと、第２旋回通路１３２の作動油は、第２分岐通路１３３ｂのチェック弁２４及び回収通路１３５の差圧制御弁１３０を通り、高圧アキュムレータ２１に導かれる。差圧制御弁１３０は、その前後差圧が設定差圧ΔＰで保持されるように動作する。
【0057】
ここで、本実施形態の比較例として、差圧制御弁１３０に代えて、設定差圧がばね力によって一定値に定まる制御弁が設けられている場合について説明する。この制御弁は、ソレノイド１３０ａを有していない。この比較例では、高圧アキュムレータ２１の圧力が上昇すると、旋回モータ１０３Ａ側の圧力も上昇することになる。比較例では、高圧アキュムレータ２１の圧力に応じてブレーキ力が変化するため、旋回モータ１０３Ａの動作が不安定になるおそれがある。その結果、比較例では、オペレータの望む操作性を実現できないおそれがある。
【0058】
これに対して、本実施形態に係る差圧制御弁１３０は、ばね力と制御電流に応じて発生するソレノイド推力によって設定差圧ΔＰが定まる。上述したように、差圧制御弁１３０の設定差圧ΔＰは、高圧アキュムレータ２１の圧力が増加するほど小さくなる。これにより、旋回モータ１０３Ａの背圧、すなわちブレーキ圧の変化を小さくすることができる。つまり、本実施形態によれば、高圧アキュムレータ２１の圧力が変化した場合でも旋回モータ１０３Ａのブレーキ力を安定して発生させることができるので、旋回体１０３の減速動作が安定する。その結果、本実施形態では、オペレータの望む操作性を実現できる。
【0059】
なお、アキュムレータは、容量が小さいほど圧力変動が大きくなる。このため、本実施形態の比較例において、高圧アキュムレータ２１を小型化した場合、高圧アキュムレータ２１の圧力変動が大きくなることにより、安定したブレーキ圧力を発生させることがより難しくなる。これに対して、本実施形態によれば、高圧アキュムレータ２１を小型化した場合であっても、高圧アキュムレータ２１の圧力変動に応じて差圧制御弁１３０の設定差圧が変化するので、安定したブレーキ圧力を発生させることができる。つまり、本実施形態によれば、高圧アキュムレータ２１の小型化によるコストの低減、及び高圧アキュムレータ２１の小型化による搭載性の向上を図ることもできる。
【0060】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0061】
（１）油圧ショベル（作業機械）１００は、エンジン３２と、エンジン３２により駆動され圧油を吐出する第１油圧ポンプ（油圧ポンプ）１３と、第１油圧ポンプ１３により吐出される圧油により動作する旋回モータ（油圧アクチュエータ）１０３Ａと、旋回モータ１０３Ａから排出される圧油を蓄圧する高圧アキュムレータ（蓄圧装置）２１と、旋回モータ１０３Ａと高圧アキュムレータ２１との間に設けられ、旋回モータ１０３Ａの圧力と高圧アキュムレータ２１の圧力との前後差圧を発生させる差圧制御弁１３０と、高圧アキュムレータ２１の圧力を検出する第２圧力センサ（圧力センサ）３１と、第２圧力センサ３１の検出結果に基づいて差圧制御弁１３０を制御する制御装置１２０と、を備える。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて上記前後差圧が低減するように、差圧制御弁１３０を制御する。
【0062】
上記構成によれば、高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁１３０の前後差圧が低減するため、旋回モータ１０３Ａの下流側の圧力であるブレーキ圧の変化が抑えられる。つまり、上記構成では、安定したブレーキ力を発生させることができる。したがって、本実施形態によれば、旋回モータ１０３Ａから排出される圧油を高圧アキュムレータ２１に蓄圧する際に、安定して旋回モータ１０３Ａを動作させることのできる油圧ショベル１００を提供することができる。
【0063】
（２）差圧制御弁１３０は、制御装置１２０により出力される制御電流に応じて設定差圧ΔＰが調整される電磁比例弁により構成される。差圧制御弁１３０は、設定差圧ΔＰ以下では閉弁し、設定差圧ΔＰを超えると開弁する。制御装置１２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁１３０の設定差圧ΔＰを低減する。この構成では、高圧アキュムレータ２１の圧力と旋回モータ１０３Ａの下流側の圧力であるブレーキ圧との差が、設定差圧ΔＰを超えると、差圧制御弁１３０が開弁し、ブレーキ圧の上昇が抑えられる。
【0064】
＜第２実施形態＞
図５及び図６を参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル２００について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。
図５及び図６を参照して、第２実施形態に係る油圧ショベル２００について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。
【0065】
第２実施形態に係る油圧ショベル２００の旋回体１０３には、旋回体１０３の旋回の角速度を検出するジャイロスコープ等の角速度センサ３３が取り付けられている。角速度センサ３３は制御装置２２０に接続され、検出結果を制御装置２２０に出力する。第２実施形態に係る制御装置２２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁２３０の開口面積が大きくなるように、差圧制御弁２３０を制御する。また、制御装置２２０は、角速度センサ３３により検出される旋回の角速度が大きいほど差圧制御弁２３０の開口面積が大きくなるように、差圧制御弁２３０を制御する。
【0066】
図５は、図２と同様の図であり、第２実施形態に係る油圧ショベル２００が備える油圧システム２０６について示す図である。第２実施形態に係る油圧システム２０６では、第１実施形態で説明した差圧制御弁１３０に代えて、スプール式の電磁比例弁である差圧制御弁２３０が設けられている。
【0067】
差圧制御弁２３０は、弁体であるスプール２３０ｂと、スプール２３０ｂを保持する保持部材であるスリーブ２３０ｃとを有する。差圧制御弁２３０は、制御装置２２０により出力されソレノイド２３０ａに供給される制御電流に応じてスプール２３０ｂがスリーブ２３０ｃ内を摺動することにより、回収通路１３５の開口を構成する差圧制御弁２３０の開口の面積（以下、差圧制御弁２３０の開口面積とも記す）の変更が可能な制御弁である。制御装置２２０は、差圧制御弁２３０のソレノイド２３０ａに供給する制御電流を調整することにより、差圧制御弁２３０の開口面積、すなわち、旋回モータ１０３Ａから高圧アキュムレータ２１に向かって流れる作動油の流路の断面積を調整する。制御装置２２０は、差圧制御弁２３０の開口をオリフィスとして機能させ、その開口面積を調整することにより、差圧制御弁２３０の前後差圧を調整する。
【0068】
制御装置２２０は、旋回モータ１０３Ａから排出される作動油の流量と高圧アキュムレータ２１の圧力からオリフィスの式に基づいて、差圧制御弁２３０の開口面積を制御することにより、所望のブレーキ圧力を発生させる。
【0069】
オリフィスの式は一般的に絞りの前後差圧と流量、絞りの開口面積の関係を表したもので、単位換算を省略すると以下の式（１）のように表すことができる。
【0070】
【数1】
【0071】
ここで、Ｑは絞りに流れる流量、Ａは絞りの開口面積、Ｐ１はオリフィスの上流側圧力、Ｐ２はオリフィスの下流側圧力、Ｃは流量係数であり一般的には０．７が使われている。
【0072】
式（１）を開口面積Ａについて解くと、以下の式（２）が導かれる。
【0073】
【数2】
【0074】
本実施形態の場合、Ｑは旋回モータ１０３Ａから排出される作動油の流量、Ａは差圧制御弁２３０の開口面積、Ｐ１は差圧制御弁２３０の上流側圧力、Ｐ２は差圧制御弁２３０の下流側圧力となる。なお、旋回モータ１０３Ａから排出される作動油の流量Ｑは、旋回体１０３の角速度と比例関係にある。したがって、流量Ｑは、旋回体１０３の角速度に比例定数（後述するゲインＫ１）を乗じることにより算出できる。
【0075】
図６を参照して、制御装置２２０による差圧制御弁２３０の制御内容について詳しく説明する。図６は、第２実施形態に係る制御装置２２０による差圧制御弁２３０の制御について示すブロック図である。図６に示すように、制御装置２２０は、不揮発性メモリ１５３に記憶されているプログラムが実行されることにより、第１ゲイン乗算部２２３、減算部２２５、開平部２２６、第２ゲイン乗算部２２７、除算部２２８及び出力変換部２２９として機能する。
【0076】
第１ゲイン乗算部２２３は、角速度センサ３３により検出された旋回体１０３の角速度ωに予め定められたゲインＫ１を乗算することにより、旋回モータ１０３Ａから排出される作動油の流量Ｑを演算する（Ｑ＝ω・Ｋ１）。
【0077】
減算部２２５は、例えば、予め定められ不揮発性メモリ１５３に記憶されている目標旋回ブレーキ圧力（すなわち差圧制御弁２３０の上流側圧力Ｐ１の目標値）から第２圧力センサ３１により検出された高圧アキュムレータ２１の圧力（すなわち差圧制御弁２３０の下流側圧力Ｐ２の実測値）を減算し、目標前後差圧（Ｐ１－Ｐ２）を演算する。
【0078】
開平部２２６は、減算部２２５で演算された目標前後差圧（Ｐ１－Ｐ２）の平方根を演算する。第２ゲイン乗算部２２７は、開平部２２６の演算結果に予め定められたゲインＫ２を乗算する。ゲインＫ２は、式（２）における流量係数Ｃに相当する。
【0079】
除算部２２８は、第１ゲイン乗算部２２３の演算結果を第２ゲイン乗算部２２７の演算結果で除することにより、差圧制御弁２３０の目標とする開口面積（目標開口面積とも記す）Ａを演算する。
【0080】
出力変換部２２９は、不揮発性メモリ１５３に予め記憶されている制御電流特性Ｃｉ２を参照し、除算部２２８で演算された目標開口面積Ａに基づいて、差圧制御弁２３０のソレノイド２３０ａに供給する制御電流値Ｉｃを演算する。出力変換部２２９は、演算結果に応じた制御電流を差圧制御弁２３０のソレノイド２３０ａに出力する。制御電流特性Ｃｉ２は、目標開口面積Ａが増加するほど制御電流値Ｉｃが増加する特性である。
【0081】
このように、本第２実施形態では、差圧制御弁２３０が、制御装置２２０により出力される制御電流に応じて開口面積が調整される電磁比例弁により構成される。制御装置２２０は、第２圧力センサ３１により検出される高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁２３０の開口面積が大きくなるように、差圧制御弁２３０を制御する。また、制御装置２２０は、角速度センサ３３により検出される旋回体１０３の旋回の角速度が大きいほど差圧制御弁２３０の開口面積が大きくなるように、差圧制御弁２３０を制御する。この構成では、高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に応じて差圧制御弁２３０の開口面積が大きくなるため、高圧アキュムレータ２１の圧力の上昇に起因するブレーキ圧の上昇が抑えられる。また、旋回モータ１０３Ａの流量の変化に起因するブレーキ圧の変化も抑えられる。したがって、本第２実施形態によれば、旋回モータ１０３Ａから排出される圧油を高圧アキュムレータ２１に蓄圧する際に、安定して旋回モータ１０３Ａを動作させることができる。
【0082】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【0083】
＜変形例１＞
上記実施形態では、制御装置１２０，２２０が、旋回体１０３を旋回させる旋回モータ１０３Ａの戻り油を蓄圧する高圧アキュムレータ２１と、旋回モータ１０３Ａとの間に設けられた差圧制御弁１３０，２３０の前後差圧を調整する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。制御装置１２０，２２０は、ブームシリンダ１１１Ａの戻り油を蓄圧する低圧アキュムレータ４と、ブームシリンダ１１１Ａとの間に設けられた第１ブーム制御弁２の開口面積を制御して、第１ブーム制御弁２の前後差圧を調整するようにしてもよい。
上記実施形態では、制御装置１２０，２２０が、旋回体１０３を旋回させる旋回モータ１０３Ａの戻り油を蓄圧する高圧アキュムレータ２１と、旋回モータ１０３Ａとの間に設けられた差圧制御弁１３０，２３０の前後差圧を調整する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。制御装置１２０，２２０は、ブームシリンダ１１１Ａの戻り油を蓄圧する低圧アキュムレータ４と、ブームシリンダ１１１Ａとの間に設けられた第１ブーム制御弁２の開口面積を制御して、第１ブーム制御弁２の前後差圧を調整するようにしてもよい。
【0084】
以下、図７及び図８を参照して、本変形例１に係る油圧ショベル３００について説明する。なお、第２実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照符号を付し、相違点を主に説明する。図７は、図２と同様の図であり、変形例１に係る油圧ショベル３００が備える油圧システム３０６について示す図である。
【0085】
図７に示すように、本変形例１に係る油圧ショベル３００のブームシリンダ１１１Ａには、ブームシリンダ１１１Ａのストロークを検出するストロークセンサ３４が設けられている。制御装置３２０は、ストロークセンサ３４の検出結果に基づいてブームシリンダ１１１Ａの伸縮速度（以下、シリンダ速度とも記す）を演算する。第１ブーム制御弁２は、第２実施形態で説明した差圧制御弁２３０と同様、制御装置３２０により出力されソレノイド２ａに供給される制御電流に応じて開口面積の変更が可能なスプール式の電磁比例弁である。
【0086】
制御装置３２０は、ブーム下げ操作信号が入力されると、第１ブーム制御弁２を開いて、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａからの戻り油を低圧アキュムレータ４に蓄圧する。このとき、制御装置３２０は、第１ブーム制御弁２のソレノイド２ａに供給する制御電流を調整することにより、第１ブーム制御弁２の開口面積、すなわち、ブームシリンダ１１１Ａから低圧アキュムレータ４に向かって流れる作動油の流路の断面積を調整する。制御装置３２０は、第１ブーム制御弁２の開口をオリフィスとして機能させ、その開口面積を調整することにより、第１ブーム制御弁２の前後差圧を調整する。
【0087】
図８を参照して、制御装置３２０による第１ブーム制御弁２の制御内容について詳しく説明する。図８は、第３実施形態に係る制御装置３２０による第１ブーム制御弁２の制御について示すブロック図である。図８に示すように、制御装置３２０は、不揮発性メモリ１５３に記憶されているプログラムが実行されることにより、速度演算部３２２、第１ゲイン乗算部３２３、減算部３２５、開平部３２６、第２ゲイン乗算部３２７、除算部３２８及び出力変換部３２９として機能する。
【0088】
速度演算部３２２は、ストロークセンサ３４により検出されたブームシリンダ１１１Ａのストロークの時間変化に基づいてシリンダ速度Ｖｓを演算する。第１ゲイン乗算部３２３は、速度演算部３２２で演算されたシリンダ速度Ｖｓに予め定められたゲインＫａを乗算することにより、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａから排出される作動油の流量Ｑを演算する（Ｑ＝Ｖｓ・Ｋａ）。
【0089】
減算部３２５は、例えば、予め定められ不揮発性メモリ１５３に記憶されている目標ボトム圧（すなわち第１ブーム制御弁２の上流側圧力Ｐ１の目標値）から第１圧力センサ３０により検出された低圧アキュムレータ４の圧力（すなわち第１ブーム制御弁２の下流側圧力Ｐ２の実測値）を減算し、目標前後差圧（Ｐ１－Ｐ２）を演算する。
【0090】
開平部３２６は、減算部３２５で演算された目標前後差圧（Ｐ１－Ｐ２）の平方根を演算する。第２ゲイン乗算部３２７は、開平部３２６の演算結果に予め定められたゲインＫｂを乗算する。ゲインＫｂは、式（２）における流量係数Ｃに相当する。
【0091】
除算部３２８は、第１ゲイン乗算部３２３の演算結果を第２ゲイン乗算部３２７の演算結果で除することにより、第１ブーム制御弁２の目標とする開口面積（目標開口面積とも記す）Ａ２を演算する。
【0092】
出力変換部３２９は、不揮発性メモリ１５３に予め記憶されている制御電流特性Ｃｉ３を参照し、除算部３２８で演算された目標開口面積Ａ２に基づいて、第１ブーム制御弁２のソレノイド２ａに供給する制御電流値Ｉｃを演算する。出力変換部３２９は、演算結果に応じた制御電流を第１ブーム制御弁２のソレノイド２ａに出力する。制御電流特性Ｃｉ３は、目標開口面積Ａ２が増加するほど制御電流値Ｉｃが増加する特性である。
【0093】
このように、本変形例では、第１ブーム制御弁２が、ブームシリンダ１１１Ａの下げ動作時に、前後差圧を発生させる差圧制御弁として機能する。第１ブーム制御弁２は、ソレノイド２ａに供給される制御電流に応じて開口面積の変更が可能な制御弁である。制御装置３２０は、ストロークセンサ３４により検出されるブームシリンダ１１１Ａのストロークに基づいてシリンダ速度を演算する。制御装置３２０は、第１圧力センサ３０により検出される低圧アキュムレータ４の圧力の上昇に応じて第１ブーム制御弁２の開口面積が大きくなるように、第１ブーム制御弁２を制御する。また、制御装置３２０は、シリンダ速度が大きいほど第１ブーム制御弁２の開口面積が大きくなるように、第１ブーム制御弁２を制御する。この構成では、低圧アキュムレータ４の圧力の上昇に応じて第１ブーム制御弁２の開口面積が大きくなるため、低圧アキュムレータ４の圧力の上昇に起因するブームシリンダ１１１Ａのボトム圧の上昇が抑えられる。その結果、安定してブームシリンダ１１１Ａを動作させることができる。
【0094】
油圧ショベル３００は、バケット１１３の背部に設けられたフックにワイヤーを掛けて吊り荷を吊り上げるクレーン作業を行うことがある。クレーン作業では、ブーム１１１の上げ動作及び下げ動作により、吊り荷の上下方向の移動を行う。
【0095】
オペレータが、ブーム操作装置５の操作レバー５ａをブーム下げ側に操作すると、ブームシリンダ１１１Ａが収縮し、ブーム１１１が下方向に回動する。ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａからの戻り油は、第１ブーム制御弁２を通じて低圧アキュムレータ４に導かれる。これにより、低圧アキュムレータ４が蓄圧される。本変形例１では、制御装置３２０は、第１圧力センサ（圧力センサ）３０により検出される低圧アキュムレータ（蓄圧装置）４の圧力の上昇に応じて第１ブーム制御弁（差圧制御弁）２の開口面積が大きくなるように、第１ブーム制御弁２を制御する。これにより、低圧アキュムレータ４の圧力の上昇に応じて第１ブーム制御弁２の前後差圧が低減する。したがって、低圧アキュムレータ４の圧力が上昇している間、ブームシリンダ１１１Ａのボトム側油室１１０ａの圧力が一定に保たれ、ブームシリンダ１１１Ａの速度変化が抑えられる。ブームシリンダ１１１Ａが安定して動作することになるため、クレーン作業において吊り荷が揺れることを防止できる。したがって、本変形例１によれば、クレーン作業の効率を向上することができる。
【0096】
＜変形例２＞
上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベル１００，２００，３００である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。ホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等の種々の作業機械に本発明を適用することができる。
上記実施形態では、作業機械がクローラ式の油圧ショベル１００，２００，３００である場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。ホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等の種々の作業機械に本発明を適用することができる。
【0097】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0098】
２…第１ブーム制御弁（差圧制御弁）、２ａ…ソレノイド、４…低圧アキュムレータ（蓄圧装置）、５…ブーム操作装置、１３…第１油圧ポンプ（油圧ポンプ）、１８…旋回操作装置、２１…高圧アキュムレータ（蓄圧装置）、２７…第２油圧ポンプ（油圧ポンプ）、２９…第３油圧ポンプ（油圧ポンプ）、３０…第１圧力センサ（圧力センサ）、３１…第２圧力センサ（圧力センサ）、３２…エンジン、３３…角速度センサ、３４…ストロークセンサ、１００…油圧ショベル（作業機械）、１０２…走行体、１０３…旋回体、１０３Ａ…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、１０４…作業装置、１０５…機体、１０６…油圧システム、１１０ａ…ボトム側油室、１１０ｂ…ロッド側油室、１１１…ブーム、１１１Ａ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１２０…制御装置、１２１…差圧演算部、１２２…出力変換部、１３０…差圧制御弁、１３０ａ…ソレノイド、１５１…プロセッサ、１５２…揮発性メモリ、１５３…不揮発性メモリ、２００…油圧ショベル（作業機械）、２０６…油圧システム、２２０…制御装置、２２３…第１ゲイン乗算部、２２５…減算部、２２６…開平部、２２７…第２ゲイン乗算部、２２８…除算部、２２９…出力変換部、２３０…差圧制御弁、２３０ａ…ソレノイド、２３０ｂ…スプール、２３０ｃ…スリーブ、３００…油圧ショベル（作業機械）、３０６…油圧システム、３２０…制御装置、３２２…速度演算部、３２３…第１ゲイン乗算部、３２５…減算部、３２６…開平部、３２７…第２ゲイン乗算部、３２８…除算部、３２９…出力変換部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】