JP2019002245A - 建設機械におけるブーム制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】ブームを備えた建設機械において、ブームの下げ操作時に、エネルギー効率の向上を図りながら、機体持上げ操作や急操作にも対応できるようにするとともに、部品点数の削減を図る。【解決手段】ブーム下げ操作時のブーム用第一コントロールバルブ１６の作動位置に、再生用弁路１６ｅを開き供給用弁路１６ｆを閉じる第一領域Ｙ１と、再生用弁路１６ｅ及び供給用弁路１６ｆを開く第二領域Ｙ２とを設けるとともに、ブーム下げ操作時に、機体持上げ操作でもなく急操作でもない場合には、ブーム用第一コントロールバルブ１６を第一領域Ｙ１に位置せしめ、機体持上げ操作あるいは急操作の場合には、第二領域Ｙ２に位置せしめる構成にした。【選択図】図４

Description

本発明は、ブームシリンダの伸縮作動に基づいて上下動するブームを備えた建設機械におけるブーム制御システムの技術分野に関するものである。
一般に、建設機械のなかには、例えば油圧ショベルのように、機体に装着されるフロント作業機を、基端部が機体に上下動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるスティック、該スティックの先端部に取付けられるバケット等の作業アタッチメントを用いて構成するとともに、前記ブームの上下動をブームシリンダの伸縮作動に基づいて行うように構成したものがある。このものにおいて、ブームを空中下降させる場合（作業アタッチメントが接地していない状態でブームを下降させる場合）には、ブームにかかっているフロント作業機の重量がそのままブームシリンダを縮小させる力として作用するため、ヘッド側油室からの排出油は高圧となる一方、ロッド側油室に供給される圧油は低圧のもので良いことになる。そこで、従来、ブームの下降時にブームシリンダのヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生油路を設けた技術が広く用いられている。このような再生油路を設けることにより、油圧ポンプからロッド側油室への圧油供給流量を低減あるいは不要とすることができて、エネルギー効率の向上に貢献できる。さらに、ブームの下降時に油圧ポンプからブームシリンダへの圧油供給が不要となれば、ブームシリンダと同じ油圧ポンプを圧油供給源とする他の油圧アクチュエータ（例えば、前記スティックを揺動せしめるためのスティックシリンダ）との連動操作（複合操作）時に、ブームシリンダへの圧油供給が他の油圧アクチュエータの挙動に及ぼす影響を確実になくすことができて、操作性が向上するという利点もある。
しかしながら、ブームが下降操作された場合に、ブームシリンダのロッド側油室に油圧ポンプからの高圧の圧油を供給しなければならない場合もある。例えば、機体持上げ操作（例えば油圧ショベルにおいて、窪みや軟弱地盤から脱出する場合等に、バケットを接地させた状態でブームを下降操作することでブームを機体に対して相対的に下降せしめ、これにより機体の一部を持上げる操作）を行う場合には、機体の重量に抗してブームシリンダを縮小させることになるため、ブームシリンダのロッド側油室に高圧の圧油を供給する必要がある。また、ブームを空中下降させる場合であっても、前述した再生油路を用いたヘッド側油室からロッド側油室への圧油供給だけでは、油圧ポンプからの圧油供給も行う場合と比してブームシリンダの加速度が遅くなるため、オペレータがブーム用操作レバーを急操作した場合の応答性に劣るという問題が生じる。
そこで、従来、ブームの下降操作時において、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力が所定圧以上の場合には、ヘッド側油室からの再生油のみをロッド側油室に供給する一方、ヘッド側油室の圧力が所定圧よりも小さい場合には、油圧ポンプからの吐出油をロッド側油室に供給するメータイン回路を設けた技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。これらのものでは、ブームの空中下降時には再生油のみを用いる一方、機体持上げ時には油圧ポンプからの圧油もロッド側油室に供給される構成になっている。
特開２００５−２２１０２６号公報 特開２０１０−２７５８１８号公報
しかしながら、前記特許文献１のものは、ブームシリンダへの圧油の流れを制御する方向切換弁に加えて、ブームシリンダのロッド側油室に油圧ポンプからの吐出油を供給する場合と供給しない場合とに流路を切換えるための流路変更手段（流量制御弁及びセンタバイパス切替弁）や、該流路変更手段を作動させるためのジャッキアップ切替弁等のバルブが必要であるうえ、回路も複雑なものとなっている。また、特許文献２のものも、機体持上げ時（ジャッキアップ時）のみ油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給するための方向切換弁や、該方向切換弁を切換えるためのジャッキアップ用電磁比例弁等のバルブが必要であって、部品点数が多く、コスト削減や省スペース化の妨げになるという問題がある。さらに、特許文献１、２のものは、何れもオペレータが操作レバーをブーム下げ側に急操作した場合の応答性については検討されておらず、これらに本発明の解決すべき課題がある。
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ブームシリンダの伸縮作動に基づいて上下動するブームを備えてなる建設機械において、ブーム下げ操作時に、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生油路と、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油を油タンクに流す排出油路と、油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する供給油路とを設けるとともに、前記再生油路または排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに、前記供給油路の流量を制御する供給用弁路を設けるにあたり、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力を検出する圧力検出手段と、ブームの操作を検出する操作検出手段と、これら圧力検出手段及び操作検出手段からの入力信号に基づいて前記ブーム用コントロールバルブを制御する制御装置とを設けるとともに、ブーム用コントロールバルブは、ブーム下げ操作時の作動位置に、供給用弁路を閉じる第一領域と、供給用弁路を開く第二領域とが設けられる一方、制御装置は、ブーム下げ操作時にヘッド側油室の圧力に基づいて機体の一部を持上げるための機体持上げ操作であるか否かを判断し、機体持上げ操作でないと判断された場合にはブーム用コントロールバルブを第一領域に位置せしめ、機体持上げ操作であると判断された場合には第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システムである。
請求項２の発明は、ブームシリンダの伸縮作動に基づいて上下動するブームを備えてなる建設機械において、ブーム下げ操作時に、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生油路と、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油を油タンクに流す排出油路と、油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する供給油路とを設けるとともに、前記再生油路及び排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに、前記供給油路の流量を制御する供給用弁路を設けるにあたり、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力を検出する圧力検出手段と、ブームの操作を検出する操作検出手段と、これら圧力検出手段及び操作検出手段からの入力信号に基づいて前記ブーム用コントロールバルブを制御する制御装置とを設けるとともに、ブーム用コントロールバルブは、ブーム下げ操作時の作動位置に、供給用弁路を閉じる第一領域と、供給用弁路を開く第二領域とが設けられる一方、制御装置は、ブーム下げ操作時にヘッド側油室の圧力に基づいて機体の一部を持上げるための機体持上げ操作であるか否かを判断し、機体持上げ操作でないと判断された場合にはブーム用コントロールバルブを第一領域に位置せしめ、機体持上げ操作であると判断された場合には第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、制御装置は、ブーム下げ操作が急操作である場合には、機体持上げ操作であるか否かの判断に関係なくブーム用コントロールバルブを第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システムである。
請求項１の発明とすることにより、エネルギー効率の向上に貢献でき、しかも、機体持上げ操作をスムーズに行えるとともに、ブームの下げ操作時に油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する場合と供給しない場合との切換えを、ブームの下げ操作時に再生油路または排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに第一と第二との二つの領域を設けることで行えることになって、上記切換えを行うための専用のバルブや該バルブを作動させるための電磁弁等を必要とせず、部品点数の削減に貢献できて、コスト抑制や省スペース化に貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、エネルギー効率の向上に貢献でき、しかも、機体持上げ操作をスムーズに行えるとともに、ブームの下げ操作時に油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する場合と供給しない場合との切換えを、ブームの下げ操作時に再生油路及び排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに第一と第二との二つの領域を設けることで行えることになって、上記切換えを行うための専用のバルブや該バルブを作動させるための電磁弁等を必要とせず、部品点数の削減に貢献できて、コスト抑制や省スペース化に貢献できる。
請求項３の発明とすることにより、ブーム下げ操作を急操作した場合の応答性に優れる。
油圧ショベルの側面図である。 第一の実施の形態におけるブームシリンダの油圧制御回路図である。 第一の実施の形態を示す図であって、（Ａ）はブーム用第一コントロールバルブの下降側作動位置の第一領域、（Ｂ）はブーム用第一コントロールバルブの下降側作動位置の第二領域、（Ｃ）はブーム用第二コントロールバルブの下降側作動位置を説明する図である。 第一の実施の形態を示す図であって、（Ａ）はブーム用第一コントロールバルブの下降側作動位置における第一、第二領域の開口特性を示す図、（Ｂ）はブーム用第二コントロールバルブの下降側作動位置の開口特性を示す図である。 第二の実施の形態におけるブームシリンダの油圧制御回路図である。 第二の実施の形態を示す図であって、（Ａ）はブーム用第一コントロールバルブの下降側作動位置、（Ｂ）はブーム用第二コントロールバルブの下降側作動位置の第一領域、（Ｃ）はブーム用第二コントロールバルブの下降側作動位置の第二領域を説明する図である。 第二の実施の形態を示す図であって、（Ａ）はブーム用第一コントロールバルブの下降側作動位置の開口特性を示す図、（Ｂ）はブーム用第二コントロールバルブの下降側作動位置における第一、第二領域の開口特性を示す図である。 第三の実施の形態におけるブームシリンダの油圧制御回路図である。 第三の実施の形態を示す図であって、（Ａ）はブーム用コントロールバルブの下降側作動位置の第一領域、（Ｂ）はブーム用コントロールバルブの下降側作動位置の第二領域を説明する図である。 第三の実施の形態を示す図であって、ブーム用コントロールバルブの下降側作動位置における第一、第二領域の開口特性を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、本発明の第一の実施の形態について図１〜図４に基づいて説明すると、図１は、本発明の建設機械の一例である油圧ショベル１を示す図であって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２の上方に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３に装着されるフロント作業機４等の各部から構成されており、さらに該フロント作業機４は、基端部が上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に揺動自在に取付けられるバケット７等から構成されているとともに、油圧ショベル１には、前記ブーム５、スティック６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるためのブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０や、下部走行体２を走行せしめるための左右の走行モータ（図示せず）、上部旋回体３を旋回せしめるための旋回モータ（図示せず）等の各種油圧アクチュエータが備えられている。尚、油圧ショベル１の構成は後述する第二、第三の実施の形態においても同様であり、図１は第一〜第三の実施の形態に共用する。
前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａへの圧油供給及びロッド側油室８ｂからの油排出により伸長することでブーム５を上昇せしめる一方、ロッド側油室８ｂへの圧油供給及びヘッド側油室８ａからの油排出により縮小することでブーム５を下降せしめる構成となっているが、該ブームシリンダ８に対する圧油給排制御について、図２に示す油圧制御回路図に基づいて説明すると、図２において、１１，１２はブームシリンダ８の圧油供給源となる第一、第二油圧ポンプ、１３，１４は第一、第二油圧ポンプ１１、１２の吐出油がそれぞれ供給される第一、第二ポンプ油路、１５は油タンク、１６，１７はブームシリンダ８に対する油給排制御を行うブーム用第一、第二コントロールバルブであって、ブーム用第一コントロールバルブ１６は第一ポンプ油路１３に、ブーム用第二コントロールバルブ１７は第二ポンプ油路１４にそれぞれ接続されている。
尚、前記図２において、１８、１９、２０は第一ポンプ油路１３に接続される左走行用コントロールバルブ、バケット用コントロールバルブ、スティック用第一コントロールバルブ、２１、２２、２３は第二ポンプ油路１４に接続される右走行用コントロールバルブ、旋回用コントロールバルブ、スティック用第二コントロールバルブであって、これらコントロールバルブ１８〜２３は、それぞれ対応する操作具操作に応じて中立位置から作動位置に切換わって、対応する油圧アクチュエータ（左右の走行モータ、旋回モータ、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０）への油給排制御を行うが、これらのコントロールバルブ１８〜２３の詳細な説明は省略する。また、２４、２５は第一、第二センタバイパス制御弁であって、第一センタバイパス制御弁２４は、第一ポンプ油路１３に接続される各コントロールバルブ１８、１６，１９、２０に形成のセンタバイパス弁路１８ａ、１６ａ、１９ａ、２０ａを順次通って第一油圧ポンプ１１から油タンク１５に至る第一センタバイバス油路２６の流量制御を行い、また、第二センタバイパス制御弁２５は、第二ポンプ油路１４に接続される各コントロールバルブ２１、２２，１７、２３に形成のセンタバイパス弁路２１ａ、２２ａ、１７ａ、２３ａを順次通って第二油圧ポンプ１２から油タンク１５に至る第二センタバイバス油路２７の流量制御を行うが、これら第一、第二センタバイパス制御弁２４，２５の詳細な説明も省略する。
前記ブーム用第一コントロールバルブ１６は、上昇側、下降側のパイロットポート１６ｂ、１６ｃを備えた四位置切換スプール弁であって、両パイロットポート１６ｂ、１６ｃにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ８への圧油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート１６ｂにパイロット圧が入力されることにより上昇側作動位置Ｘに切換わって、第一油圧ポンプ１１の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給し、かつ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１５に流すように構成されている。また、下降側パイロットポート１６ｃにパイロット圧が入力されることにより下降側作動位置Ｙに切換わるが、該下降側作動位置Ｙには、第一領域Ｙ１と第二領域Ｙ２とが設けられている。この場合に、第二領域Ｙ２は、中立位置Ｎからの変位量が第一領域Ｙ１よりも大きい位置に設定されている。そして、第一領域Ｙ１に位置している状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をチェック弁１６ｄを介してロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路１６ｅを開く一方、第一油圧ポンプ１１の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路１６ｆは閉じている（図３（Ａ）参照）。また、第二領域Ｙ２に位置している状態では、ヘッド側油室８ａからの排出油をチェック弁１６ｄを介してロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路１６ｅ、及び第一油圧ポンプ１１の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路１６ｆを開くように構成されている（図３（Ｂ）参照）。
一方、前記ブーム用第二コントロールバルブ１７は、上昇側、下降側のパイロットポート１７ｂ、１７ｃを備えた三位置切換スプール弁であって、両パイロットポート１７ｂ、１７ｃにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ８への圧油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート１７ｂにパイロット圧が入力されることにより上昇側作動位置Ｘに切換わって、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給するように構成されている。また、下降側パイロットポート１７ｃにパイロット圧が入力されることにより下降側作動位置Ｙに切換わるが、該下降側作動位置Ｙに位置している状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路１７ｄを開くように構成されている（図３（Ｃ）参照）。
尚、第一の実施の形態では、前記ブーム用第一コントロールバルブ１６が本発明のブーム用コントロールバルブに相当し、ブーム用第二コントロールバルブは本発明のブーム用コントロールバルブには相当しない。また、前記図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）では、ブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７のセンタバイパス弁路１６ａ、１７ａに接続される油路については省略してある。
ここで、前記ブーム用第一コントロールハルブ１６の下降側作動位置Ｙの第一領域Ｙ１及び第二領域Ｙ２における再生用弁路１６ｅ、供給用弁路１６ｆの開口特性を図４（Ａ）に示すが、該図４（Ａ）に示されるように、第一領域Ｙ１では、再生用弁路１６ｅのみが開口するとともに該開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、第一領域Ｙ１からさらにスプールが変位して第二領域Ｙ２になると、再生用弁路１６ｅの開口面積がさらに大きくなるとともに供給用弁路１６ｆが開口するが、該供給用弁路１６ｆの開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。そして、これらスプール変位に伴う再生用弁路１６ｅ、供給用弁路１６ｆの開口面積の増減に応じて、ヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂへの再生流量、第一油圧ポンプ１１からロッド側油室８ｂへの供給流量が増減制御されるようになっている。
また、前記ブーム用第二コントロールハルブ１７の下降側作動位置Ｙにおける排出用弁路１７ｄの開口特性を図４（Ｂ）に示すと、該排出用弁路１７ｄの開口面積は、スプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。そして、該排出用弁路１７ｄの開口面積の増減に応じて、ヘッド側油室８ａから油タンク１５への排出流量が増減制御されるようになっている。
一方、前記図２において、２８は前記ブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７の上昇側パイロットポート１６ｂ、１７ｂにパイロット圧を出力するための上昇側電磁弁、２９は下降側パイロットポート１６ｃ、１７ｃにパイロット圧を出力するための下降側電磁弁であって、これら上昇側、下降側電磁弁２８、２９は、後述する制御装置３０からの制御信号に基づいて、該制御信号に応じた圧力のパイロット圧を出力するべく作動する。そして、これら上昇側、下降側電磁弁２８、２９から上昇側、下降側パイロットポート１６ｂ、１７ｂ、１６ｃ、１７ｃに出力されるパイロット圧によりブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７のスプールが変位して、前述した上昇側作動位置Ｘ、下降側作動位置Ｙに切換わるが、この場合に、スプールの変位量はパイロット圧の増減に応じて増減制御されるようになっているとともに、ブーム用第一コントロールバルブ１６は、下降側電磁弁２９から出力されるパイロット圧が所定パイロット圧Ｐｐ未満ならば第一領域Ｙ１に位置し、所定パイロット圧Ｐｐ以上ならば第二領域Ｙ２に位置するように設定されている。
また、３１はブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力を検出する圧力センサ（本発明の圧力検出手段に相当する）、３２はブーム用操作レバー（図示せず）の操作を検出する操作検出手段であって、これら圧力センサ３１、操作検出手段３２の検出信号は制御装置３０に入力されるようになっている。そして、制御装置３０は、これら入力信号に基づいて前記上昇側、下降側電磁弁２８、２９に制御信号を出力し、これにより前述したブーム用第一、第二コントロールハルブ１６、１７の切換作動を制御するようになっている。
尚、制御装置３０には、ブームシリンダ８以外の油圧アクチュエータ（左右の走行モータ、旋回モータ、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０）の操作具操作をそれぞれ検出する操作検出手段や、これら操作検出手段の検出信号に基づいて制御装置３０から出力される制御信号により各油圧アクチュエータ用コントロールバルブ（左走行用、バケット用、スティック用第一、右走行用、旋回用、スティック用第二の各コントロールバルブ１８〜２３）にパイロット圧を出力する電磁弁等も接続されているが、これらについては図示しないとともに説明を省略する。
次いで、前記制御装置３０の行うブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７の制御について説明すると、制御装置３０は、操作検出手段３２からブーム上げ操作の信号が入力された場合には、上昇側電磁弁２８にパイロット圧出力の制御信号を出力する。この場合に、制御装置３０は、ブーム用操作レバーの操作量の増減に応じてパイロットが増減するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７の上昇側パイロットポート１６ｂ、１７ｂにパイロット圧が入力されて、ブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７は共に上昇側作動位置Ｘに切換わる。そして、前述したように、上昇側作動位置Ｘのブーム用第一コントロールバルブ１６は、第一油圧ポンプ１１の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給し、かつ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１５に流す。また、上昇側作動位置Ｘのブーム用第二コントロールバルブ１７は、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給する。
而して、ブーム上げ操作がなされた場合には、上昇側作動位置Ｘのブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７を経由して第一、第二油圧ポンプ１１、１２の吐出油がブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給される。つまり、ブーム上昇時には、第一、第二の両方の油圧ポンプ１１，１２の吐出油がヘッド側油室８ａに供給されることになって、フロント作業機４の重量がかかっているブーム５の上昇作動であっても素早く行うことができる。
一方、制御装置３０は、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力された場合には、圧力センサ３１から入力されるブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力に基づいて、機体持上げ操作（バケット７を接地させた状態でブーム５を下げ操作することでブーム５を機体に対して相対的に下降せしめ、これにより機体の一部を持上げる操作）であるか否かを判断する。さらに、操作検出手段３２から入力される操作信号に基づいて、ブーム用操作レバーの操作速度が、急操作として予め設定される設定速度以上であるか否かを判断する。
ここで、前記機体持上げ操作であるか否かの判断は、圧力センサ３１から入力されるブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力値に基づいて行う。つまり、ブーム５を空中下降（バケット７が接地していない状態でのブーム５の下降）させる場合には、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧油にフロント作業機４の総重量がかかっているため、ヘッド側油室８ａの圧力は高圧になっている。一方、バケット７が接地する等してブーム５の下降に抗する力が作用している状態でブーム５を下降させると、ブームシリンダ８に引張力が働いてヘッド側油室８ａの圧力が空中下降させる場合よりも低下するが、機体持上げ操作時には、機体の重量に抗してブーム５を下降させることになるためブームシリンダ８に強い引張力が働き、ヘッド側油室８ａの圧力がさらに低下する。そこで、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力が予め設定される設定圧Ｐｓ未満まで低下した場合には機体持上げ操作であると判断し、また、設定圧Ｐｓ以上の場合には機体持上げ操作でないと判断する。
そして、制御装置３０は、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力された場合には、下降側電磁弁２９に対してパイロット圧出力の制御信号を出力し、これによりブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７の下降側パイロットポート１６ｃ、１７ｃにパイロット圧が入力されて下降側作動位置Ｙに切換わるが、この場合、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力が設定圧Ｐｓ以上で（機体持上げ操作ではない）、かつ、ブーム用操作レバーの操作速度が設定速度未満である（急操作ではない）と判断された場合には、下降側電磁弁２９に対し、前記所定パイロット圧Ｐｐ未満のパイロット圧、つまり、ブーム用第一コントロールバルブ１６を第一領域Ｙ１に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第一領域Ｙ１となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。この場合に、制御装置３０は、所定パイロット圧Ｐｐ未満の範囲内（ブーム用第一コントロールバルブ１６が第一領域Ｙ１に位置する範囲内）において、ブーム用操作レバーの操作量の増減に応じてスプール変位量が増減するように、下降側電磁弁２９からの出力パイロット圧を制御する。これにより、ブーム用第一コントロールバルブ１６が第一領域Ｙ１に位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路１６ｅを開く。また、ブーム用第二コントロールバルブ１７は下降側作動位置Ｙに切換わることにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路１７ｄを開く。
これに対し、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力されたときに、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力が設定圧Ｐｓ未満である（機体持上げ操作である）、あるいは、ブーム用操作レバーの操作速度が設定速度以上である（急操作である）と判断された場合には、制御装置３０は、下降側電磁弁２９に対し、前記所定パイロット圧Ｐｐ以上のパイロット圧、つまり、ブーム用第一コントロールバルブ１６を第二領域Ｙ２に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第二領域Ｙ２となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。この場合に、制御装置３０は、所定パイロット圧Ｐｐ以上の範囲内（ブーム用第一コントロールバルブ１６が第二領域Ｙ２に位置する範囲内）において、ブーム用操作レバーの操作量の増減に応じてスプール変位量が増減するように、下降側電磁弁２９からの出力パイロット圧を制御する。これにより、ブーム用第一コントロールバルブ１６が第二領域Ｙ２に位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路１６ｅを、第一領域Ｙ１のときよりも大きく開くとともに、第一油圧ポンプ１１の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路１６ｆを開く。また、ブーム用第二コントロールバルブ１７は、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路１７ｄを開くが、該排出用弁路１７ｄの開口面積は、下降側電磁弁２９からの出力パイロット圧が所定パイロット圧Ｐｐ未満のときよりも大きくなる。
而して、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作ではなく（ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力が設定圧Ｐｓ以上）、かつ、ブーム用操作レバーが急操作されていない場合には、下降側作動位置Ｙの第一領域Ｙ１のブーム用第一コントロールバルブ１６を経由して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が再生油としてロッド側油室８ｂに供給されるとともに、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分は、下降側作動位置Ｙのブーム用第二コントロールバルブ１７を経由して油タンク１５に排出される。これにより、第一、第二油圧ポンプ１１、１２の吐出油を用いることなく、ヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂへの再生油のみでブーム５の下降を行えることになり、エネルギー効率の向上に貢献できる。尚、縮小時（ブーム下降時）のブームシリンダ８は、ピストンに作用する受圧面積の関係からヘッド側油室８ａからの排出量がロッド側油室８ｂへの供給量に対して略二倍となるため、ヘッド側油室８ａからの排出量のみでロッド側油室８ｂへの供給量を賄って余剰分が生じることになる。
一方、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作（ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａの圧力が設定圧Ｐｓ未満）の場合、あるいはブーム用操作レバーが急操作された場合には、下降側作動位置Ｙの第二領域Ｙ２のブーム用第一コントロールバルブ１６を経由して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油がロッド側油室８ｂに供給される（ヘッド側油室８ａの圧力がロッド側油室８ｂの圧力よりも高圧のとき）とともに、第一油圧ポンプ１１からの吐出油がロッド側油室８ｂに供給される。また、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分は、下降側作動位置Ｙのブーム用第二コントロールバルブ１７を経由して油タンク１５に排出される。これにより、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに第一油圧ポンプ１１からの吐出油が供給されることになって、機体の重量に抗してブーム５を下降させる機体持上げ操作をスムーズに行うことができる。また、ブーム用操作レバーが急操作されても、応答遅れすることなく素早くブーム５を下降させることができる。
尚、第一の実施の形態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用第一コントロールバルブ１６の再生用弁路１６ｅを通ってロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の再生油路となり、また、第一油圧ポンプ１１からブーム用第一コントロールバルブ１６の供給用弁路１６ｆを通ってブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の供給油路となり、また、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用第二コントロールバルブ１７の排出用弁路１７ｄを通って油タンク１５に至る油路が本発明の排出油路となる。また、第一の実施の形態では、第一油圧ポンプ１１が本発明の油圧ポンプに相当する。
叙述の如く構成された第一の実施の形態において、ブーム５の上下動はブームシリンダ８の伸縮作動に基づいて行われるとともに、該ブームシリンダ８の油圧回路には、ブーム下げ操作時に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生油路と、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出油路と、第一油圧ポンプ１１の吐出油をロッド側油室７ｂに供給する供給油路とが設けられるが、このものにおいて、前記再生油路の流量を制御するブーム用第一コントロールバルブ１６に、前記供給油路の流量を制御する供給用弁路１６ｆを設けるにあたり、ヘッド側油室８ａの圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）３１と、ブーム５の操作を検出する操作検出手段３２と、これら圧力センサ３１及び操作検出手段３２からの入力信号に基づいて前記ブーム用第一コントロールバルブ１６を制御する制御装置３０とを設けるとともに、ブーム用第一コントロールバルブ１６は、ブーム５が下げ操作されたときの下降側作動位置Ｙに、供給用弁路１６ｆを閉じる第一領域Ｙ１と、供給用弁路１６ｆを開く第二領域Ｙ２とが設けられている。そして、制御装置３０は、ブーム５の下げ操作時にヘッド側油室８ａの圧力に基づいて機体の一部を持上げるための機体持上げ操作であるか否かを判断し、機体持上げ操作でないと判断された場合にはブーム用第一コントロールバルブ１６を第一領域Ｙ１に位置せしめ、機体持上げ操作であると判断された場合には第二領域Ｙ２に位置せしめることになる。
この結果、ブーム５の下げ操作時に機体持上げ操作でない場合には、ブーム用第一コントロールバルブ１６は第一領域Ｙ１に位置していて、供給用弁路弁路１６ｆを閉じている。これにより、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂへの圧油供給は、第一油圧ポンプ１１の吐出油を用いることなく、ヘッド側油室８ａからの再生油のみが用いられることになって、エネルギー効率の向上に貢献できるとともに、ブームシリンダ８と圧油供給源を同じくする他の油圧アクチュエータ（例えばスティックシリンダ９やバケットシリンダ１０）との連動操作性が良好となる。一方、ブーム５の下げ操作が機体持上げ操作の場合には、ブーム用第一コントロールバルブ１６は第二領域Ｙ２に位置して、供給用弁路１６ｆを開くことになる。これにより、ブームシリンダ８のロッド側油室８ａには、第一油圧ポンプ１１の吐出油が供給されることになって、機体の重量に抗する機体持上げ操作をスムーズに行えることになる。
しかもこのものでは、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに第一油圧ポンプ１１の吐出油を供給する場合と供給しない場合とを切換えるにあたり、ブーム下げ操作時に再生油路の流量を制御するブーム用第一コントロールバルブ１６の下降側作動位置Ｙに第一領域Ｙ１と第二領域Ｙ２とを設け、第一領域Ｙ１では供給用弁路１６ｆを閉じ、第二領域Ｙ２では供給用弁路１６ｆを開く構成になっている。而して、ブーム５の下降時に再生流量の制御を行うために必要なブーム用第一コントロールバルブ１６を利用して、第一油圧ポンプ１１の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する場合と供給しない場合との切換えを行えることになって、該切換えを行うための専用のバルブや該バルブを作動させるための電磁弁等を必要とせず、部品点数の削減に貢献できて、コスト抑制や省スペース化に貢献できる。
さらにこのものにおいて、前記制御装置３０は、ブーム下げ操作が急操作である場合には、機体持上げ操作であるか否かに関係なく、ブーム用第一コントロールバルブ１６を第二領域Ｙ２に位置せしめて、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに第一油圧ポンプ１１の吐出油を供給する構成になっているから、急操作した場合の応答性にも優れることになる。
尚、第一の実施の形態では、前述したように、ブームシリンダ８の圧油供給源として第一、第二の２つの油圧ポンプ１１、１２が設けられているとともに、前記ブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７は、ブーム上げ操作された場合には共に上昇側位置Ｘに切換わって、それぞれ第一、第二油圧ポンプ１１、１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給することになる。
次に、本発明の第二の実施の形態について、図５〜図７に基づいて説明する。まず、図５に第二の実施の形態のブームシリンダ８の油圧制御回路図を示すが、第二の実施の形態のものは、ブーム用第一、第二コントロールバルブ３４，３５以外のものは第一の実施の形態と同様であるため、これらについては同一の符号を付すとともに説明を省略する。
前記第二の実施の形態のブーム用第一コントロールバルブ３４は、上昇側、下降側のパイロットポート３４ｂ、３４ｃを備えた三位置切換スプール弁であって、両パイロットポート３４ｂ、３４ｃにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ８への圧油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート３４ｂにパイロット圧が入力されることにより上昇側作動位置Ｘに切換わって、第一油圧ポンプ１１の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給し、かつ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１５に流すように構成されている。また、下降側パイロットポート３４ｃにパイロット圧が入力されることにより下降側作動位置Ｙに切換わるが、該下降側作動位置Ｙに位置している状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をチェック弁３４ｄを介してロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３４ｅを開くように構成されている（図６（Ａ）参照）。
また、第二の実施の形態のブーム用第二コントロールバルブ３５は、上昇側、下降側のパイロットポート３５ｂ、３５ｃを備えた四位置切換スプール弁であって、両パイロットポート３５ｂ、３５ｃにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ８への圧油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート３５ｂにパイロット圧が入力されることにより上昇側作動位置Ｘに切換わって、第二油圧ポンプ１２の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給するように構成されている。また、下降側パイロットポート３５ｃにパイロット圧が入力されることにより下降側作動位置Ｙに切換わるが、該下降側作動位置Ｙには、第一領域Ｙ１と第二領域Ｙ２とが設けられている。この場合に、第二領域Ｙ２は、中立位置Ｎからの変位量が第一領域Ｙ１よりも大きい位置に設定されている。そして、第一領域Ｙ１に位置している状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３５ｄを開く一方、第二油圧ポンプ１２の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３５ｅは閉じている（図６（Ｂ）参照）。また、第二領域Ｙ２に位置している状態では、ヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３５ｄ、及び第二油圧ポンプ１２の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３５ｅを開くように構成されている（図６（Ｃ）参照）。
尚、第二の実施の形態では、前記ブーム用第二コントロールバルブ１６が本発明のブーム用コントロールバルブに相当し、ブーム用第一コントロールバルブは本発明のブーム用コントロールバルブには相当しない。また、前記図５、図６において、３４ａ、３５ａはブーム用第一、第二コントロールバルブ３４、３５にそれぞれ形成されるセンタバイパス弁路である。また、図６では、これらセンタバイパス弁路３４ａ、３５ａに接続される油路については省略してある。
ここで、前記ブーム用第一コントロールハルブ３４の下降側作動位置Ｙにおける再生用弁路３４ｅの開口特性を図７（Ａ）に示すと、該再生用弁路３４ｅの開口面積は、スプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。そして、該再生用弁路３４ｅの開口面積の増減に応じて、ヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂへの再生流量が増減制御されるようになっている。
また、前記ブーム用第二コントロールハルブ３５の下降側作動位置Ｙの第一領域Ｙ１及び第二領域Ｙ２における排出用弁路３５ｄ、供給用弁路３５ｅの開口特性を図７（Ｂ）に示すが、該図７（Ｂ）に示されるように、第一領域Ｙ１では、排出用弁路３５ｄのみが開口するとともに該開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、第一領域Ｙ１からさらにスプールが変位して第二領域Ｙ２になると、排出用弁路３５ｄの開口面積がさらに大きくなるとともに供給用弁路３５ｅが開口するが、該供給用弁路３５ｅの開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。そして、これらスプール変位に伴う排出用弁路３５ｄ、供給用弁路３５ｅの開口面積の増減に応じて、ヘッド側油室８ａから油タンク１５への排出流量、第二油圧ポンプ１２からロッド側油室８ｂへの供給流量が増減制御されるようになっている。
そして、前記ブーム用第一、第二コントロールバルブ３４、３５は、第一の実施の形態と同様に、制御装置３０から出力される制御信号に基づいて制御されることになるが、制御装置３０は、操作検出手段３２からブーム上げ操作の信号が入力された場合には、上昇側電磁弁２８に対してパイロット圧出力の制御信号を出力する。これにより、ブーム用第一、第二コントロールバルブ３４、３５は共に上昇側作動位置Ｘに切換わって、第一の実施の形態と同様に、第一、第二の両方の油圧ポンプ１１，１２の吐出油がヘッド側油室８ａに供給される。
一方、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力された場合、制御装置３０は、第一の実施の形態と同様に、機体持上げ操作であるか否かの判断と、ブーム下げ操作が急操作である否かを判断する。そして、機体持上げ操作ではなく、かつ、急操作でもないと判断された場合には、下降側電磁弁２９に対し、所定パイロット圧Ｐｐ未満のパイロット圧、つまり、ブーム用第二コントロールバルブ３５を第一領域Ｙ１に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第一領域Ｙ１となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用第二コントロールバルブ３５は第一領域Ｙ１に位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３５ｄを開く。また、ブーム用第一コントロールバルブ３４は下降側作動位置Ｙに位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３４ｅを開く。
これに対し、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力されたときに、機体持上げ操作である、あるいは、急操作であると判断された場合には、制御装置３０は、下降側電磁弁２９に対し、所定パイロット圧Ｐｐ以上のパイロット圧、つまり、ブーム用第二コントロールバルブ３５を第二領域Ｙ２に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第二領域Ｙ２となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用第二コントロールバルブ３５が第二領域Ｙ２に位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３５ｄを、第一領域Ｙ１のときよりも大きく開くとともに、第二油圧ポンプ１２の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３５ｅを開く。また、ブーム用第一コントロールバルブ３４は下降側作動位置Ｙに位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３４ｅを開くが、該再生用弁路３４ｅの開口面積は、下降側電磁弁２９からの出力パイロット圧が所定パイロット圧Ｐｐ未満のときよりも大きくなる。
而して、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作ではなく、かつ、ブーム用操作レバーが急操作されていない場合には、下降側作動位置Ｙのブーム用第一コントロールバルブ３４を経由して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が再生油としてロッド側油室８ｂに供給されるとともに、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分は、下降側作動位置Ｙの第一領域のブーム用第二コントロールバルブ３５を経由して油タンク１５に排出される。一方、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作、あるいは急操作の場合には、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が下降側作動位置Ｙのブーム用第一コントロールバルブ３４を経由してロッド側油室８ｂに供給されるとともに、第二油圧ポンプ１２からの吐出油が下降側作動位置Ｙの第二領域Ｙ２のブーム用第二コントロールバルブ３５を経由してロッド側油室８ｂに供給される。また、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分は、下降側作動位置Ｙの第二領域Ｙ２のブーム用第二コントロールバルブ３５を経由して油タンク１５に排出される。
尚、第二の実施の形態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用第一コントロールバルブ３４の再生用弁路３４ｅを通ってロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の再生油路となり、また、第二油圧ポンプ１２からブーム用第二コントロールバルブ３５の供給用弁路３５ｅを通ってブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の供給油路となり、また、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用第二コントロールバルブ３５の排出用弁路３５ｄを通って油タンク１５に至る油路が本発明の排出油路となる。また、第二の実施の形態では、第二油圧ポンプ１２が本発明の油圧ポンプに相当する。
そして、叙述の如く構成された第二の実施の形態のものにおいても、前述した第一の実施の形態と同様に、ブーム５の下げ操作が機体持上げ操作でなく、かつ、急操作でない場合には、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂへの圧油供給にヘッド側油室８ａからの再生油のみが用いられる一方、機体持上げ操作あるいは急操作の場合には、ヘッド側油室８ａからの再生油に加えて第二油圧ポンプ１２の吐出油がロッド側油室８ｂに供給されることになり、而して、第一の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第二の実施の形態のものでは、ブーム５の下降時に排出油路の流量を制御するブーム用第二コントロールバルブ３５の下降側作動位置Ｙに、第一と第二との２つの領域Ｙ１，Ｙ２を設けることで、第二油圧ポンプ１２の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する場合と供給しない場合との切換えを行う構成になっている。よって、第二の実施の形態のものにおいても、上記切換えを行うための専用のバルブや該バルブを作動させるための電磁弁等を必要とせず、部品点数の削減に貢献できて、コスト抑制や省スペース化に貢献できることになる。
次に、本発明の第三の実施の形態について図８、図９に基づいて説明する。まず、図８に第三の実施の形態のブームシリンダ８の油圧制御回路図を示すが、第三の実施の形態のものは、ブームシリンダ８の油圧供給源となる油圧ポンプ３６は一つであって、該油圧ポンプ３６の吐出油が供給されるポンプ油路３７に、ブームシリンダ８に対する油給排制御を行うブーム用コントロールバルブ３８が接続されている。
尚、図８において、３９〜４３は左右の走行モータ、旋回モータ、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０に対する油給排制御をそれぞれ行う左走行用、右走行用、旋回用、スティック用、バケット用のコントロールバルブ、４４はセンタバイパス油路４５の流量制御を行うセンタバイパス制御弁であるが、これらの説明は省略する。また、第三の実施の形態において、前記第一の実施の形態と同様のものは、同一の符号を付すとともに説明を省略する。
前記第三の実施の形態のブーム用コントロールバルブ３８は、上昇側、下降側のパイロットポート３８ｂ、３８ｃを備えた四位置切換スプール弁であって、両パイロットポート３８ｂ、３８ｃにパイロット圧が入力されていない状態では、ブームシリンダ８への圧油給排を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート３８ｂにパイロット圧が入力されることにより上昇側作動位置Ｘに切換わって、油圧ポンプ３６の吐出油をブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給し、かつ、ロッド側油室８ｂからの排出油を油タンク１５に流すように構成されている。また、下降側パイロットポート３８ｃにパイロット圧が入力されることにより下降側作動位置Ｙに切換わるが、該下降側作動位置Ｙには、第一領域Ｙ１と第二領域Ｙ２とが設けられている。この場合に、第二領域Ｙ２は、中立位置Ｎからの変位量が第一領域Ｙ１よりも大きい位置に設定されている。そして、第一領域Ｙ１に位置している状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をチェック弁３８ｄを介してロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３８ｅを開き、かつ、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分を油タンク１５に流す排出用弁路３８ｆを開く一方、油圧ポンプ３６の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３８ｇは閉じている（図９（Ａ）参照）。また、第二領域Ｙ２に位置している状態では、ヘッド側油室８ａからの排出油をチェツク弁３８ｄを介してロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３８ｅ、及びヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分を油タンク１５に流す排出用弁路３８ｆを開き、かつ、油圧ポンプ３６からの吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３８ｇを開くように構成されている（図９（Ｂ）参照）。
尚、前記図８、図９において、３８ａはブーム用コントロールバルブ３８に形成されるセンタバイパス弁路である。また、図９では、該センタバイパス弁路３８ａに接続される油路については省略してある。
ここで、前記ブーム用コントロールハルブ３８の下降側作動位置Ｙの第一領域Ｙ１及び第二領域Ｙ２における再生用弁路３８ｅ、排出用弁路３８ｆ、供給用弁路３８ｇの開口特性を図９に示すが、該図９に示されるように、第一領域Ｙ１では、再生用弁路３８ｅ及び排出用弁路３８ｆが開口するとともに、該開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。また、第一領域Ｙ１さらにスプールが変位して第二領域Ｙ２になると、再生用弁路３８ｅ及び排出用弁路３８ｆの開口面積がさらに大きくなるとともに供給用弁路３８ｇが開口するが、該供給用弁路３８ｇの開口面積はスプール変位量が大きくなるほど大きくなるように設定されている。そして、これらスプール変位に伴う再生用弁路３８ｅ、排出用弁路３８ｆ、供給用弁路３８ｇの開口面積の増減に応じて、ヘッド側油室８ａからロッド側油室８ｂへの再生流量、ヘッド側油室８ａから油タンク１５への排出流量、油圧ポンプ３６からロッド側油室８ｂへの供給流量が増減制御されるようになっている。
そして、前記ブーム用コントロールバルブ３８は、第一、第二の実施の形態と同様に、制御装置３０から出力される制御信号に基づいて制御されることになるが、制御装置３０は、操作検出手段３２からブーム上げ操作の信号が入力された場合には、上昇側電磁弁２８にパイロット圧出力の制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ３８は上昇側作動位置Ｘに切換わって、油圧ポンプ３６の吐出油がヘッド側油室８ａに供給される。
一方、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力された場合には、制御装置３０は、第一、第二の実施の形態と同様に、機体持上げ操作であるか否かの判断と、ブーム下げ操作が急操作である否かを判断する。そして、機体持上げ操作ではなく、かつ、急操作でもないと判断された場合には、下降側電磁弁２９に対し、所定パイロット圧Ｐｐ未満のパイロット圧、つまり、ブーム用コントロールバルブ３８を第一領域Ｙ１に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第一領域Ｙ１となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ３８は第一領域Ｙに位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３８ｅ、及びヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３８ｆｄを開く。
これに対し、操作検出手段３２からブーム下げ操作の信号が入力されたときに、機体持上げ操作である、あるいは、急操作であると判断された場合には、制御装置３０は、下降側電磁弁２９に対し、所定パイロット圧Ｐｐ以上のパイロット圧、つまり、ブーム用コントロールバルブ３８を第二領域Ｙ２に位置せしめるための圧力のパイロット圧（スプール変位量が第二領域Ｙ２となるパイロット圧）を出力するように制御信号を出力する。これにより、ブーム用コントロールバルブ３８が第二領域Ｙ２に位置して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油をロッド側油室８ｂに供給する再生用弁路３８ｅ、及びヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク１５に流す排出用弁路３８ｆｄを、第一領域Ｙ１のときよりも大きく開くとともに、油圧ポンプ３６の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する供給用弁路３８ｇを開く。
而して、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作ではなく、かつ、ブーム用操作レバーが急操作されていない場合には、下降側作動位置Ｙの第一領域Ｙ１のブーム用コントロールバルブ３８を経由して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が再生油としてロッド側油室８ｂに供給されるとともに、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分が油タンク１５に排出される。一方、ブーム下げ操作がなされた場合に、機体持上げ操作、あるいは急操作の場合には、下降側作動位置Ｙの第二領域Ｙ２のブーム用コントロールバルブ３８を経由して、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油がロッド側油室８ｂに供給され、さらに油圧ポンプ３６からの吐出油がロッド側油室８ｂに供給されるとともに、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分が油タンク１５に排出される。
尚、第三の実施の形態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用コントロールバルブ３８の再生用弁路３８ｅを通ってロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の再生油路となり、また、油圧ポンプ３６からブーム用コントロールバルブ３８の供給用弁路３８ｇを通ってブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに至る油路が本発明の供給油路となり、また、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからブーム用コントロールバルブ３８の排出用弁路３８ｆを通って油タンク１５に至る油路が本発明の排出油路となる。
そして、叙述の如く構成された第三の実施の形態のものにおいても、前述した第一、第二の実施の形態と同様に、ブーム５の下げ操作が機体持上げ操作でなく、かつ、急操作でない場合には、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂへの圧油供給にヘッド側油室８ａからの再生油のみが用いられる一方、機体持上げ操作あるいは急操作の場合には、ヘッド側油室８ａからの再生油に加えて油圧ポンプ３６の吐出油がロッド側油室８ｂに供給されることになり、而して、第一、第二の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、第三の実施の形態のものでは、ブーム５の下降時に再生油路及び供給油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブ３８の下降側作動位置Ｙに、第一と第二との２つの領域Ｙ１，Ｙ２を設けることで、油圧ポンプ３６の吐出油をロッド側油室８ｂに供給する場合と供給しない場合との切換えを行う構成になっている。よって、第三の実施の形態のものにおいても、上記切換えを行うための専用のバルブや該バルブを作動させるための電磁弁等を必要とせず、部品点数の削減に貢献できて、コスト抑制や省スペース化に貢献できることになる。
尚、本発明は上記第一〜第三の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、第一〜第三の実施の形態に設けられるブーム用第一コントロールバルブ１６、ブーム用第二コントロールバルブ１７、ブーム用第一コントロールバルブ３４、ブーム用第二コントロールバルブ３５、ブーム用コントロールバルブ３８は、何れもパイロット圧により切換わるパイロット作動式のスプール弁であるが、これらコントロールバルブを、制御装置からの制御信号が直接入力される電磁比例式のスプール弁を用いて構成することもできる。
また、上記第一、第二の実施の形態では、ブームシリンダ８に対する油給排制御を行うコントロールバルブとしてブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７（または３４、３５）が設けられているとともに、これらブーム用第一、第二コントロールバルブ１６、１７（または３４、３５）の上昇側、下降側パイロットポート１６ｂ、１６ｃ、１７ｂ、１７ｃ（または３４ｂ、３４ｃ、３５ｂ、３５ｃ）には共通の上昇側、下降側電磁弁２８，２９からパイロット圧が出力される構成になっているが、このように複数のブーム用コントロールバルブが設けられている場合に、各コントロールバルブ毎に個別に上昇側、下降側電磁弁を設ける構成にしても良い。
また、ブーム下げ操作時にヘッド側油室の圧力に基づいて機体持上げ操作であるか否かを判断するにあたり、前記第一〜第三の実施の形態では、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力値のみで判断する構成になっているが、ヘッド側油室だけでなくロッド側油室の圧力も検出して、両油室の差圧に基づいて機体持上げ操作であるか否かを判断する構成にしてもよい。
さらに、本発明は、油圧ショベルだけでなく、ブームを備えた各種建設機械に実施できることは勿論である。
本発明は、ブームを備えた油圧ショベル等の建設機械のブーム制御システムに利用することができる。
５ ブーム
８ ブームシリンダ
８ａ ヘッド側油室
８ｂ ロッド側油室
１１ 第一油圧ポンプ
１２ 第二油圧ポンプ
１５ 油タンク
１６ ブーム用第一コントロールバルブ
１６ｅ 再生用弁路
１６ｆ 供給用弁路
３０ 制御装置
３１ 圧力センサ
３２ 操作検出手段
３５ ブーム用第二コントロールバルブ
３５ｄ 排出用弁路
３５ｅ 供給用弁路
３６ 油圧ポンプ
３８ ブーム用コントロールバルブ
３８ｅ 再生用弁路
３８ｆ 排出用弁路
３８ｇ 供給用弁路
Ｙ１ 第一領域
Ｙ２ 第二領域

Claims (3)

  1. ブームシリンダの伸縮作動に基づいて上下動するブームを備えてなる建設機械において、ブーム下げ操作時に、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生油路と、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油を油タンクに流す排出油路と、油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する供給油路とを設けるとともに、前記再生油路または排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに、前記供給油路の流量を制御する供給用弁路を設けるにあたり、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力を検出する圧力検出手段と、ブームの操作を検出する操作検出手段と、これら圧力検出手段及び操作検出手段からの入力信号に基づいて前記ブーム用コントロールバルブを制御する制御装置とを設けるとともに、ブーム用コントロールバルブは、ブーム下げ操作時の作動位置に、供給用弁路を閉じる第一領域と、供給用弁路を開く第二領域とが設けられる一方、制御装置は、ブーム下げ操作時にヘッド側油室の圧力に基づいて機体の一部を持上げるための機体持上げ操作であるか否かを判断し、機体持上げ操作でないと判断された場合にはブーム用コントロールバルブを第一領域に位置せしめ、機体持上げ操作であると判断された場合には第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システム。
  2. ブームシリンダの伸縮作動に基づいて上下動するブームを備えてなる建設機械において、ブーム下げ操作時に、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油をロッド側油室に供給する再生油路と、ブームシリンダのヘッド側油室からの排出油を油タンクに流す排出油路と、油圧ポンプの吐出油をロッド側油室に供給する供給油路とを設けるとともに、前記再生油路及び排出油路の流量を制御するブーム用コントロールバルブに、前記供給油路の流量を制御する供給用弁路を設けるにあたり、ブームシリンダのヘッド側油室の圧力を検出する圧力検出手段と、ブームの操作を検出する操作検出手段と、これら圧力検出手段及び操作検出手段からの入力信号に基づいて前記ブーム用コントロールバルブを制御する制御装置とを設けるとともに、ブーム用コントロールバルブは、ブーム下げ操作時の作動位置に、供給用弁路を閉じる第一領域と、供給用弁路を開く第二領域とが設けられる一方、制御装置は、ブーム下げ操作時にヘッド側油室の圧力に基づいて機体の一部を持上げるための機体持上げ操作であるか否かを判断し、機体持上げ操作でないと判断された場合にはブーム用コントロールバルブを第一領域に位置せしめ、機体持上げ操作であると判断された場合には第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システム。
  3. 請求項１または２において、制御装置は、ブーム下げ操作が急操作である場合には、機体持上げ操作であるか否かの判断に関係なくブーム用コントロールバルブを第二領域に位置せしめることを特徴とする建設機械におけるブーム制御システム。
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