CN108779627A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

根据惯性矩及操作量来控制回转动作用的泵排出流量的增加率，在回转动作上同时实现能量效率和操作性。为此，在具备设于行驶体(1)的上部的回转体(2)、安装于回转体(2)的作业机(3)、回转马达(16)、液压泵(22)、调节器(24)、方向切换阀(31)、操作装置(34)的作业机械中，包括：根据回转操作量(Ps)来运算泵的目标最大流量(Qmax)的目标最大流量运算部(53)；基于回转体(2)及作业机(3)的惯性矩(N)及回转操作量(Ps)来运算液压泵(22)的指令流量的增加率(dQ)的流量增加率运算部(55)；将目标最大流量(Qmax)作为上限并基于上述增加率(dQ)来运算指令流量(Q(t))的指令流量运算部(56)；根据指令流量(Q(t))而向调节器(24)输出指令信号(Sf)的输出部(57)。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及液压挖掘机等作业机械，尤其涉及关于回转动作进行泵流量控制(容量控制)的作业机械。

背景技术

在液压挖掘机等作业机械中，有构成为回转体相对于行驶体等基部构造体而回转的构成。在回转体搭载作业机、原动机、液压泵、各种罐类、换热器类、电气仪器类、驾驶室等各种设备。此外，所挖掘大量砂土等载货的重量施加于作业机。因此，包含了作业机及其载货的回转体的惯性矩变大，例如在开始回转时液压泵的排出压力上升，存在一部分液压油经由溢流阀而排出到工作油罐，由此导致发生流量损失的情况。对此，公开了如下技术：在对于回转动作控制泵的排出流量时，根据回转体的惯性矩来限制排出流量的增加率，由此降低经由溢流阀的作动油的排出流量(参照专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特表2013－532782号公报

发明内容

发明欲解决的问题

但是，在专利文献1的技术中，排出流量的增加率仅依赖于惯性矩而受到限制，有时在同一惯性矩的条件下，增加率与操作量无关地成为恒定。具体而言，在同一文献中，惯性矩越大于规定值则排出流量的增加率越降低，越小于规定值则增加率提高。因此，例如回转体的惯性矩较小时，即使为了缓慢且慎重地回转而进行了小幅度的杆操作，但排出流量取决于惯性矩而与操作量无关，有时出现违反操作者的意图而回转角加速度变大的情况。

本发明的目的在于提供一种作业机械，通过根据惯性矩及操作量来控制回转动作用的泵排出流量的增加率，由此能够在回转动作方面同时实现能量效率和操作性。

用于解决问题的技术方案

为了达到上述目的，本发明提供一种作业机械，具备：基部构造体；以能够回转的方式设于所述基部构造体的上部的回转体；安装于所述回转体的作业机；驱动所述回转体的回转马达；排出用于驱动所述回转马达的液压油的可变容量型的液压泵；调整所述液压泵的排出流量的调节器；对从所述液压泵向所述回转马达供给的液压油进行控制的方向切换阀；生成与操作相应的操作信号、并驱动所述方向切换阀的操作装置，所述作业机械的特征在于，具备：操作量传感器，其对作为所述操作装置的操作量的回转操作量进行检测；多个状态量传感器，其对所述回转体及所述作业机的作为惯性矩的运算基础的状态量进行检测；目标最大流量运算部，其根据所述回转操作量来运算所述液压泵的目标最大流量；惯性矩运算部，其基于由所述多个状态量传感器检测到的状态量，运算所述惯性矩；流量增加率运算部，其按照关于所述惯性矩、所述回转操作量及针对所述液压泵的指令流量的增加率这三者而预先设定的关系，基于由所述惯性矩运算部运算出的惯性矩及由所述操作量传感器检测到的回转操作量来运算所述增加率；指令流量运算部，其将由所述目标最大流量运算部运算出的目标最大流量作为上限，基于由所述流量增加率运算部运算出的增加率来运算所述指令流量；以及输出部，其根据由所述指令流量运算部运算的指令流量而向所述调节器输出指令信号。

发明的效果

根据本发明，通过根据惯性矩及操作量来控制回转动作用的泵排出流量的增加率，由此能够在回转动作方面同时实现能量效率和操作性。

附图说明

图1是表示作为本发明涉及的作业机械的一例的液压挖掘机的外观构成的立体图。

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的液压***的要部的回路图。

图3是表示本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器的示意图。

图4是表示本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的基准增加率运算部所读取的控制表的一例的图。

图5是表示本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的系数运算部所读取的控制表的一例的图。

图6是表示由本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。

图7是本发明的第2实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器的示意图。

图8是表示由本发明的第2实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。

图9是本发明的第3实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器的示意图。

图10是表示本发明的第3实施方式涉及的作业机械所具有的基准增加率运算部所读取的控制表的一例的图。

图11是表示本发明的第3实施方式涉及的作业机械所具有的系数运算部所读取的控制表的一例的图。

图12是表示由本发明的第3实施方式涉及的作业机械所具有的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。

图13是表示回转时的泵排出压力的时间变化的图。

图14是表示本发明的变形例涉及的作业机械所具有的液压***的要部的回路图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式。

＜第1实施方式＞

(1－1)作业机械

图1是表示作为本发明的各实施方式涉及的作业机械的一例的液压挖掘机的外观构成的立体图。在以下的说明中，只要没有明确说明，以驾驶席的前方(图1中的左方)为机体的前方。但是，液压挖掘机的例示并非用于限定本发明的适用对象，只要是具有相对于基部构造体而回转的回转体的作业机械即可，对于起重机等其他种类的作业机械也能适用本发明。

图示的液压挖掘机包括：行驶体1、设于行驶体1上的回转体2以及安装于回转体2的作业机(前作业机)3。行驶体1是作业机械的基部构造体，是利用左右的履带4而行进的履带牵引式的行驶体。但是，在针对固定式作业机械的情况下，有时具有固定于地面的柱子等来作为替代行驶体的基部构造体。回转体2隔着回转轮6而设于行驶体1的上部，在左侧前部具有驾驶室7。在驾驶室7内配置有供操作员就坐的座席(未图示)及供操作员操作的操作装置(图2的操作装置34、35等)。作业机3包括以能转动的方式安装于回转体2的前部的动臂11、以能转动的方式连结于动臂11的前端的斗杆12，以及以能转动的方式连结于斗杆12的前端的铲斗13。

液压挖掘机还包括左右的行驶马达15、回转马达16、动臂油缸17、斗杆油缸18及铲斗油缸19而作为液压执行机构。左右的行驶马达15分别驱动行驶体1的左右的履带4。回转马达16驱动回转轮6而相对于行驶体1使回转体2回转驱动。动臂油缸17将动臂11上下驱动。斗杆油缸18将斗杆12向翻卸侧(打开侧)及收回侧(抓取侧)驱动。铲斗油缸19将铲斗13向翻卸侧及收回侧驱动。

(1－2)液压***

图2是表示本发明的第1实施方式涉及的作业机械所具有的液压***的要部的回路图。如该图所示，在图1所示的作业机械中具有：发动机21、液压泵22、23、调节器24、25、先导泵27、罐28、方向切换阀31、32、梭阀33、操作装置34、35等。此外，作业机械还包括操作量传感器41、42、角度传感器43、44、压力传感器45、46及泵控制器47。

(1－2.1)发动机

发动机21是原动机且是柴油发动机等内燃机，输出轴与液压泵22、23及先导泵27同轴连结，对液压泵22、23及先导泵27进行驱动。发动机21的转速根据发动机控制器转盘(未图示)来设定，由发动机控制装置(未图示)控制。需要说明的是，在本实施方式例示了使用发动机21作为原动机的情况，但也可以是将电动马达或电动马达及内燃机用作原动机。

(1－2.2)泵

液压泵22、23为可变容量型的泵，吸入储存于罐28的作动油来作为驱动所述液压执行机构的液压油并排出，所述液压执行机构包括回转马达16、动臂油缸17。虽然未特别图示，在液压泵22、23的排出管路设有溢流阀，利用所述溢流阀来限定排出管路的最大压力。先导泵27为固定容量型的泵，输出在液压先导式的操作装置34、35等中生成的操作信号(液压信号)的源压(source pressure)。在本实施方式中，先导泵27为由发动机21驱动的结构，但也可以做成被另外设置的马达(未图示)等驱动的结构。

需要说明的是，本实施方式中例示了液压泵22向多个液压执行机构中的仅回转马达16供给液压油的回路构成，但也可以是液压泵22排出的液压油也能向其他液压执行机构供给的构成。但是在该情况下形成如下的液压回路：在进行了回转操作时，从特定的液压泵向回转马达16供给液压油，在向回转马达16供给液压油的期间，从其特定的液压泵不向其他液压执行机构供给液压油。这通过如下而能实现：例如设置对液压泵22、23的排出管路与各液压执行机构的执行机构管路的连接关系进行控制的控制阀(未图示)，基于回转操作信号对控制阀进行控制，由此实现上述液压回路。

(1－2.3)调节器

调节器24、25分别是调整液压泵22、23的排出流量的装置，具备与液压泵22、23的可变容量机构连结的伺服活塞(未图示)和/或电磁阀48。电磁阀48为比例电磁阀，按泵控制器47的指令信号被驱动，将对回转用的操作装置34的操作信号进行减压而生成的流量指令信号向伺服活塞或控制该伺服活塞的控制阀(未图示)输出，来控制液压泵22的排出流量。需要说明的是，电磁阀48所输出的流量指令信号的源压不限于操作装置34的操作信号，可以是例如先导泵27的排出压力。

(1－2.4)方向切换阀

方向切换阀31、32是对从液压泵22、23向回转马达16和/或动臂油缸17等液压执行机构供给的液压油的方向及流量进行控制的控制阀，分别设于各个液压泵22、23的排出管路上。在图2中，仅图示了与回转马达16及动臂油缸17对应的方向切换阀31、32，也存在与斗杆油缸18等其他液压执行机构对应的方向切换阀。本实施方式的方向切换阀31、32具有中央旁路(center bypass)，在中央的中立位置，液压泵22、23排出的液压油全部返回罐28。例如在图2中，方向切换阀31、32的阀塞向右侧移动时，液压泵22、23排出的液压油中的供给到执行机构管路16a、17a的液压油的比例增加，回转马达16向一个方向旋转，动臂油缸17伸长。相反若阀塞向左侧移动，则供给到执行机构管路16b、17b的液压油的比例增加，回转马达16向另一方向旋转，动臂油缸17收缩。

(1－2.5)操作装置

操作装置34、35是生成对回转马达16、动臂油缸17的动作进行指示的操作信号的装置，在本实施方式中使用液压先导式的杆操作装置。操作装置34、35是利用操作杆操作减压阀的构成。在图2中仅图示了回转用的操作装置34和动臂用的操作装置35，但另外也存在对斗杆油缸18等其他液压执行机构的动作分别进行指示的操作装置。举出回转用的操作装置34为例进行说明，若将操作杆向一方侧倾斜操作，则相应于操作量而先导泵27的排出压力被减压，由此生成的操作信号被输出到信号线34a。相反若将操作杆向另一方侧倾斜操作，则与操作量相应的压力的操作信号被输出到信号线34b。从操作装置34输出的操作信号经由信号线34a或34b而输入到方向切换阀31的对应的先导受压部，由此方向切换阀31受驱动而回转马达16相应于操作而动作。

(1－2.6)梭阀

梭阀33是设置于回转用的操作装置的信号线34a、34b上(严格来说是从信号线34a、34b分支的信号线)的例如高压选择阀，选择信号线11b、11c中的较高一方的压力(操作信号)并向电磁阀48输出。因而，若操作装置34的操作杆被向某一方向操作，则由于该杆操作而生成的操作信号经由梭阀33输出到电磁阀48，作为流量指令信号的源压。

(1－2.7)传感器

操作量传感器41、42是检测回转用的操作装置34的操作量(回转操作量)的检测器，在本实施方式中使用压力传感器。通过操作量传感器41、42来分别检测操作装置34的信号线34a、34b的压力(回转操作量Ps)。需要说明的是，操作量传感器41、42除了压力传感器之外，可以使用检测操作杆的角度的角度传感器等其他方式的传感器。

角度传感器43、44及压力传感器45、46是对由回转体2、作业机3及作业机3的载货构成的旋转体(回转体2及与其一同相对于行驶体1回转的要素)的作为惯性矩的运算基础的状态量进行检测的多个状态量传感器。惯性矩根据旋转体的姿势和重量而变化。对用于运算作业机3的姿势的信息进行检测的是角度传感器43、44，对用于运算旋转体的重量(包括铲斗13所挖起的砂土等载货重量)的信息进行检测的是压力传感器45、46。具体而言，角度传感器43是对回转体2与动臂11所成的角度θ1进行检测的角度传感器，角度传感器44是对动臂11与斗杆12所成的角度θ2进行检测的角度传感器。压力传感器45、46是检测动臂油缸17的负载压力的压力传感器，压力传感器45检测动臂油缸17的缸底压力P1，压力传感器46检测动臂油缸17的杆压力P2。在本实施方式中做成使用2个压力传感器45、46来检测动臂油缸17的前后压差的构成，也可以取而代之使用压差计。此外，也可以构成为使用单一的压力传感器来检测动臂11的重量所施加的一方的油室或执行机构管路(在本实施方式中为缸底侧油室或与其连接的执行机构管路)的压力。

操作量传感器41、42、角度传感器43、44及压力传感器45、46的检测信号被输出到泵控制器47。

(1－2.8)泵控制器

图3是本实施方式涉及的泵控制器的示意图。泵控制器47是输入操作量传感器41、42、角度传感器43、44及压力传感器45、46的检测信号，并基于这些检测信号向调节器24(电磁阀48)输出指令信号Sf、控制液压泵22的排出流量的控制装置。泵控制器47包含于对作业机械全体动作进行控制的机体控制器(未图示)。

泵控制器47包括输入部51、存储部52、目标最大流量运算部53、惯性矩运算部54、流量增加率运算部55、指令流量运算部56及输出部57。

·输入部

输入部51是输入作为操作量传感器41或42的检测信号的回转操作量Ps、作为角度传感器43、44的检测信号的角度θ1、θ2，及作为压力传感器45、46的检测信号的压力P1、P2的处理部。

·存储部

存储部52存储对针对电磁阀48的指令信号Sf运算并输出所必须的控制表等信息、程序、运算结果等。

·目标最大流量运算部

目标最大流量运算部53是根据由操作量传感器41或42检测的回转操作量Ps来运算回转马达16的目标最大流量Qmax的处理部。回转操作量Ps与目标最大流量Qmax之间预先设定了例如随着回转操作量Ps的增加而目标最大流量Qmax单调增加这样的关系，规定了该关系的控制表存储于存储部52。目标最大流量运算部53从存储部52读取所需的控制表，按照控制表运算与回转操作量Ps相应的目标最大流量Qmax，并输出给指令流量运算部56。目标最大流量Qmax是根据回转操作量Ps而可使液压泵22输出的排出流量的最大值，在本实施方式中以目标最大流量Qmax为上限，按规定的增加率使泵排出流量逐渐增加。

·惯性矩运算部

惯性矩运算部54是基于由角度传感器43、44及压力传感器45、46检测的状态量(角度θ1、θ2、压力P1、P2)来运算惯性矩N的处理部。该惯性矩运算部54根据由角度传感器43、44检测的角度θ1、θ2运算作业机3的姿势，根据由压力传感器45、46检测的压力P1、P2求出铲斗13的载货的重量(或旋转体的重量)。然后，基于上述的作业机3的姿势和包含铲斗13的载货在内的旋转体的重量，由惯性矩运算部54运算旋转体的惯性矩N。

·流量增加率运算部

流量增加率运算部55基于由惯性矩运算部54运算出的惯性矩N及由操作量传感器41或42检测到的回转操作量Ps来运算液压泵22的指令流量(针对液压泵22的指令流量)的增加率dQ。增加率dQ是液压泵22的目标流量Q’(t)的每单位时间的增加量。在本实施方式中，如后所述，按规定的循环时间(例如0.1s)重复执行规定的处理来逐渐更新针对液压泵22的指令流量Q(t)，因此dQ可以认为是每循环时间的增加量。指令流量Q(t)是在每次处理循环(后述)、泵控制器47指令的液压泵22的排出流量(指令值)，即使回转操作量Ps不变化，也会在不超过目标最大流量Qmax的范围按循环时间而增加。此外，惯性矩N、回转操作量Ps及增加率dQ这三者的关系预先确定，规定了它们关系的控制表存储于存储部52。在流量增加率运算部55，从存储部52读取所需的控制表，按照控制表而基于惯性矩N及回转操作量Ps运算增加率dQ。

对用于运算目标流量的增加率dQ的一构成例进行说明。在本实施方式中，流量增加率运算部55具有基准增加率运算部6、系数运算部62及乘法部63。

基准增加率运算部61是按照设定了既定关系(参照图4)的控制表，基于由操作量传感器41或42检测到的回转操作量Ps来运算增加率dQ的基准值y的处理部。在图4中，例示了随着回转操作量Ps的增加而增加率dQ的基准值y变大的关系，随着回转操作量Ps从0开始变大，基准值y也从0开始单调增加。在图4中以曲线定义了基准值y，但也可以用包括折线的直线来定义。

系数运算部62是按照设定了既定关系(参照图5)的控制表，基于由惯性矩运算部54运算出的惯性矩N来运算系数α的处理部。在图5中，例示了随着惯性矩N的增加而系数α的值变小的关系，关于系数α，在最小的惯性矩Nmin时为最大(＝1)，随着惯性矩N变大而单调减少。在图5中以曲线定义了系数α，但也可以用包括折线的直线来定义。需要说明的是，最小的惯性矩Nmin是在空载状态(铲斗13中完全没有砂土等的状态)下作业机3为抱起姿势(作业机3的回转半径为最小的姿势)的情况下的值。

乘法部63是在由基准增加率运算部61运算出的基准值y乘以由系数运算部62运算出的系数α来运算增加率dQ的处理部。也就是说，在流量增加率运算部55，对与回转操作量Ps相应的基准值y乘以与惯性矩N相应的系数α来运算目标流量Q’(t)的增加率dQ。所运算的增加率dQ，随着回转操作量Ps越大而变大，随着惯性矩N越大而变小。

·指令流量运算部

指令流量运算部56是将由目标最大流量运算部53运算出的目标最大流量Qmax作为上限(目标)、基于由流量增加率运算部55运算出的增加率dQ来运算指令流量Q(t)的处理部。指令流量运算部56包括目标流量运算部64及最小值选择部65这两个处理部。

目标流量运算部64将液压泵22的待机流量(standby flow rate)作为初始值，累加计算从开始回转操作起、与回转操作的持续时间相应的增加率dQ，来运算目标流量Q’(t)。也就是说，目标流量Q’(t)在回转操作开始时的排出流量(待机流量)，按每次循环时间而逐渐增加计算在毎次处理循环中运算的增加率dQ。待机流量是指无操作时的液压泵22的排出流量，是通过调节器24将泵容量调整为最小(或设定容量)的状态的排出流量。

最小值选择部65选择由目标流量运算部64运算出的目标流量Q’(t)与由目标最大流量运算部53运算出的目标最大流量Qmax中的较小一方的值，并作为指令流量Q(t)而输出。指令流量Q(t)在操作装置34的操作量为一定的条件下，按每循环时间每次增加增加率dQ地逐渐增加(Q(t)＝Q’(t))，直到达到目标最大流量Qmax，在达到了目标最大流量Qmax之后为恒定(Q(t)＝Qmax)。

·输出部

输出部57根据由指令流量运算部56运算的指令流量Q(t)而生成指令信号Sf(电流信号)，并向调节器24(电磁阀48)输出指令信号Sf。由此，电磁阀48的螺线管在指令信号Sf下被励磁，调节器24进行工作而将液压泵22的排出流量控制为指令流量Q(t)。

(1－3)动作

图6是表示由本实施方式涉及的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。图6所示的一系列处理，在回转操作量Ps被输入的期间，由泵控制器47按规定的循环时间(例如0.1s)重复执行。

·开始，步骤S101

当操作装置34的操作杆***作而回转操作量Ps被输入于输入部51时，该情况作为触发，由泵控制器47开始图6所示的处理。首先，在步骤101，泵控制器47经由输入部51输入由操作量传感器41或42检测到的回转操作量Ps、由角度传感器43、44检测到的角度θ1、θ2及由压力传感器45、46检测到的压力P1、P2。进而，从存储部52经由输入部51读取前一个处理循环的指令流量Q(t－1)。在t＝1时(最初的处理循环)的Q(t－1)作为液压泵22的待机流量。

·步骤S102，S103

在接着的步骤S102，泵控制器47利用目标最大流量运算部53按照从存储部52读取的控制表，确定与回转操作量Ps相应的目标最大流量Qmax。此外，泵控制器47利用惯性矩运算部54从角度θ1、θ2及压力P1、P2运算旋转体的惯性矩N。步骤S102、S103的处理的顺序可以相反，也可以并行执行。

·步骤S104

在接着的步骤104，泵控制器47利用流量增加率运算部55而根据回转操作量Ps及惯性矩N的值运算指令流量的增加率dQ。在该情况下，首先，在基准增加率运算部61根据在步骤S101输入的回转操作量Ps的值运算指令流量增加率的基准值y(y＝f(Ps)，参照图4)。此外，在系数运算部62根据在步骤S103求出的惯性矩N的值运算指令流量增加率的系数α(α＝g(N)，参照图5)。并且，在由基准增加率运算部61运算出的基准值y乘以由系数运算部62运算出的系数α，通过乘法部63运算指令流量的增加率dQ(dQ＝α×y)。

·步骤S105－S108

将顺序移至步骤S105，泵控制器47利用目标流量运算部64，对在步骤S101读取的前一循环的指令流量Q(t－1)增加计算在步骤S104运算的增加率dQ，由此运算目标流量Q’(t)。在接着的步骤106－S108中，泵控制器47利用最小值选择部65对在步骤S102运算的目标最大流量Qmax和在步骤S105运算的目标流量Q’(t)进行比较，选择值较小的一方并作为指令流量Q(t)输出。因为，在本实施方式中，在不超过目标最大流量Qmax的范围，目标流量Q’(t)成为指令流量Q(t)，在目标流量Q’(t)达到目标最大流量Qmax以后，目标最大流量Qmax成为指令流量Q(t)。

·步骤S109－结束

在接着的步骤S109，泵控制器47利用输出部57，根据在指令流量运算部56运算的指令流量Q(t)而生成指令信号Sf，并向电磁阀48输出指令信号Sf。由此以排出指令流量Q(t)的方式控制液压泵22的排出流量。最后在步骤S110，泵控制器47将在步骤S107或S108运算的指令流量Q(t)作为在下一循环的步骤S101读取的指令流量Q(t－1)而存储于存储部52，结束图6的一系列处理(1个循环的部分)。步骤S109、S110的处理顺序可以相反，也可以并行执行。

在回转操作量Ps被输入的期间，重复执行以上的一系列处理，由此以与回转操作量Ps及惯性矩N相应的增加率dQ、使从液压泵22向回转马达16供给的液压油的流量以目标最大流量Qmax为上限地逐渐增加。

(1－4)效果

·能量效率与操作性的并立

由于旋转体的惯性矩N越大则目标流量的增加率dQ变小，因此例如在旋转体的惯性矩较大的情况下的回转初动时等，能够抑制液压泵22的排出流量相对于回转马达16的要求流量而言过度上升。因此，能够抑制液压泵22的排出管路的压力上升，抑制液压油经由溢流阀的排出，因此能够通过抑制流量损失而提高能量效率(燃料利用率)。

此外，目标流量的增加率dQ不是仅依赖于惯性矩N，也会根据回转操作量Ps而变化。具体而言，回转操作量Ps越大则增加率dQ变大。假若仅由惯性矩N决定增加率dQ，在例如回转体的惯性矩较小的情况下为了缓慢且慎重地进行回转作业而实施了小幅度杆操作时，排出流量会逐渐增加而与操作量无关，则回转角加速度违反操作者的意图而变大。与此相对，在本实施方式中，若回转操作量Ps变小则随之基准值y也减少，因此尽管系数α根据惯性矩N而增加，但增加量dQ会相应于回转操作量Ps而减少。如此，排出流量的增加率dQ与回转操作量Ps相应，因此能够确保良好的操作性。

以上，根据本实施方式，通过根据惯性矩N及回转操作量Ps来控制回转动作用的泵排出流量的增加率dQ，由此能够在回转动作方面同时实现能量效率和操作性。

·能量效率的进一步提高

如前所述，方向切换阀31等是具有中央旁路通路的中心开口方式(open centertype)的阀。在使用这种方向切换阀的情况下，具有可获得与使用闭中心方式(closedcenter type)的方向切换阀时不同的操作性这一优点。在对回转马达使用中心开口方式的方向切换阀的情况下，相对于回转操作量的回转角加速度取决于中央旁路通路的开口面积。但是，穿过中央旁路通路的流量会成为损失。为了降低该流量损失而缩窄中央旁路通路时，有时即使在同样的回转操作量下，随着供给到回转马达的流量的增加而回转角加速度上升，回转速度的上升相对于回转操作量变大，关于回转操作的灵活性降低。

根据本实施方式，根据惯性矩N和回转操作量Ps而通过电子计算适当地确定排出流量的增加率dQ。由此，即使将方向切换阀31的中央旁路通路缩窄，也能抑制相对于回转操作量Ps的排出流量的过度上升、进而抑制回转角加速度的过度上升。因此，能够在确保灵活的回转操作性的同时，享受由缩窄中央旁路通路带来的能量效率的提高的效果。

＜第2实施方式＞

(2－1)构成

图7是本发明的第2实施方式涉及的泵控制器的示意图。在图7中，对于与第1实施方式同样的要素标注与现有附图相同的附图标记。本实施方式的泵控制器47A的指令流量运算部56A与第1实施方式的泵控制器47的指令流量运算部56不同。本实施方式与第1实施方式的构成的不同点仅在于此，因此对于其他构成省略说明，以下说明指令流量运算部56A。

·指令流量运算部

本实施方式中的指令流量运算部56A具备：操作时间运算部66、延迟时间运算部67、目标流量运算部68及最小值选择部65。

操作时间运算部66是运算回转操作的持续时间t的处理部。操作时间运算部66例如是计时器或计数器，在被输入一定以上的大小的回转操作量Ps的值后开始计数，在持续性地输入一定以上的大小的回转操作量Ps的值的期间，持续时间测量。

延迟时间运算部67是基于由惯性矩运算部54运算出的惯性矩N而运算使指令流量Q(t)(目标流量Q’(t))增加的定时延迟的延迟时间t0的处理部。在本实施方式中，规定了惯性矩N与延迟时间t0的关系的控制表存储于存储部52。从存储部52将所需的控制表读取到延迟时间运算部67，按照控制表来运算与惯性矩N相应的延迟时间t0。

目标流量运算部68将液压泵22的待机流量作为初始值，在由操作时间运算部66运算出的回转操作的持续时间t达到了在延迟时间运算部67运算出的延迟时间t0后，对指令流量的增加率dQ进行累加计算而运算目标流量Q’(t)。除了在达到延迟时间t0之前不对增加率dQ进行累加计算(在经过延迟时间t0之前无视所运算的增加率dQ)这一点，目标流量运算部68起到与第1实施方式的目标流量运算部64同样的功能。

最小值选择部65的功能与第1实施方式实质上相同，选择由目标流量运算部68运算出的目标流量Q’(t)与由目标最大流量运算部53运算出的目标最大流量Qmax中的较小一方的值并作为指令流量Q(t)输出。

(2－2)动作

图8是表示由本实施方式涉及的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。与第1实施方式相同，在回转操作量Ps被输入的期间，通过泵控制器47A以规定的循环时间(例如0.1s)重复执行图8所示的一系列处理。

·开始－步骤S208

关于开始、步骤S201的处理，与在图6说明的开始及步骤S101的处理相同。接着，泵控制器47A利用操作时间运算部66判断回转操作量Ps是否大于预先设定的阈值P0(步骤S202)，运算回转操作的持续时间t。若回转操作量Ps大于阈值P0，则操作时间运算部66对回转操作的持续时间t增加循环时间(Δt)(步骤S203)，若回转操作量Ps为阈值P0以下，则操作时间运算部66维持该时刻的持续时间t(步骤S204)。阈值P0是用于判定是否是意图性回转操作的值。持续时间t的初始值为0。接着的步骤S205－S207的处理与在图6说明的步骤S102－S104的处理相同。

·步骤S208－结束

接着，泵控制器47A利用延迟时间运算部67按照从存储部52读取的控制表来确定与惯性矩N相应的延迟时间t0(步骤S208)。泵控制器47A利用目标流量运算部68比较回转操作的持续时间t和延迟时间，判定在回转操作开始后是否经过了延迟时间t0(步骤S209)。若在回转操作开始后经过了延迟时间t0(t≧t0)，则目标流量运算部68将在步骤S207运算出的增加率dQ增加到前一循环的指令流量Q(t－1)，使目标流量Q’(t)增加并输出(步骤S210)。相反，若处于回转操作开始后、经过延迟时间t0之前(t＜t0)，则目标流量运算部68不将在步骤S207运算出的增加率dQ增加计算，而是将前一循环的指令流量Q(t－1)原样作为目标流量Q’(t)输出(步骤S211)。以后的步骤S212－结束的处理与在图6说明的步骤S106以后的处理相同。

在输入回转操作量Ps的期间，重复执行以上的处理，由此，在经过了延迟时间t0之后，以与回转操作量Ps等相应的增加率dQ而将目标最大流量Qmax作为上限地使液压泵22的排出流量逐渐增加。

(2－3)效果

在本实施方式中也是以根据回转操作量Ps和惯性矩N而确定的增加率dQ来使液压泵22的排出流量逐渐增加，因此可获得与第1实施方式同样的效果。

此外，在发动机21的运转中，即使是操作装置34未***作的状态下，液压泵22也排出一定流量(待机流量)，这有助于保证液压回路的泄露流量、确保排出流量控制的响应性。但是，在伴随回转操作的开始而与回转马达16的要求流量相应地欲使液压泵22的排出流量逐渐上升时，从初始起，自液压泵22排出待机流量。因此，在回转操作开始时有相对于回转马达16的要求流量而言、液压泵22的排出流量变大的趋势，若在回转操作刚开始后逐渐增加液压泵22的排出流量，则其差扩大，存在相对于操作而言回转角加速度变大的可能性。因此，在本实施方式中，从回转操作开始等待延迟时间t0后再使液压泵22的排出流量增加，由此能够抑制回转马达16的要求流量与液压泵22的排出流量之差，提高回转角加速度控制的妥当性。

＜第3实施方式＞

(3－1)构成

图9是本发明的第3实施方式涉及的泵控制器的示意图。在图9中，对于与第1或第2实施方式同样的要素标注与现有附图相同的附图标记。本实施方式中，泵控制器47B的流量增加率运算部55B及指令流量运算部56B与第1实施方式的泵控制器47的流量增加率运算部55及指令流量运算部56不同。本实施方式与第1实施方式的构成的不同点仅在于此，因此对于其他构成省略说明，以下说明流量增加率运算部55B及指令流量运算部56B。

·流量增加率运算部

本实施方式中的流量增加率运算部55B运算第1增加率dQ1和第2增加率dQ2这2个增加率，在这一点与第1实施方式的流量增加率运算部55不同。第1增加率dQ1及第2增加率dQ2相对于惯性矩N及回转操作量Ps的关系，以第1增加率dQ1的值小于第2增加率dQ2的值的方式预先确定，规定了该关系的控制表存储于存储部52。例如，流量增加率运算部55B具备基准增加率运算部61B、系数运算部62B及乘法部63B。

基准增加率运算部61B是按照设定了既定关系(参照图10)的控制表，基于由操作量传感器41或42检测到的回转操作量Ps来运算第1增加率dQ1的基准值y1及第2增加率dQ2的基准值y2的处理部。在图10例示了随着回转操作量Ps从0增加而基准值y1、y2也均从0增加的关系，但同样关于回转操作量Ps，设定为y1＜y2。基准值y2可以等同于例如图4所示的基准值y。在图10中，用曲线定义了基准值y1、y2，但也可以使用包含折线的直线来定义。

系数运算部62B是按照设定了既定关系(参照图11)的控制表，基于由惯性矩运算部54运算出的惯性矩N来运算第1系数α1及第2系数α2的处理部。图11中例示了随着惯性矩N的增加而系数α1、α2的值均变小的关系。在本实施方式中，设最小的惯性矩Nmin的时的系数α1、α2为最大(＝1)，设定为随着惯性矩N变大，系数α1、α2单调减少。但是，同样关于惯性矩N，设定为α1＜α2。在图11中，用曲线定义了系数α1、α2，但也可以使用包含折线的直线来定义。

乘法部63B是对基准值y1乘以系数α1来运算第1增加率dQ1，对基准值y2乘以系数α2来运算第2增加率dQ2的处理部。第1增加率dQ1以小于第2增加率dQ21的方式运算。需要说明的是，y1＜y2、α1＜α2的条件并不一定是都需要的。例如可以设为如y1＜y2、α1＝α2这样、仅在基准值产生差的条件，也可以设为如y1＝y2、α1＜α2这样、仅在系数产生差的条件。

·指令流量运算部

指令流量运算部56B是将由目标最大流量运算部53运算出的目标最大流量Qmax作为目标(上限)，以由流量增加率运算部55B运算出的第1增加率dQ1或第2增加率dQ2来使指令流量Q(t)增加的处理部。指令流量运算部56B包括第1流量运算部64B、操作时间运算部66，延迟时间运算部67、第2流量运算部68B、最大值选择部69及最小值选择部65。其中，关于操作时间运算部66及延迟时间运算部67，与在第2实施方式说明的相同。

第1流量运算部64B是将液压泵22的待机流量作为初始值、从回转操作开始时将第1增加率dQ1累加计算来运算第1流量Q1(t)的处理部。除了累加计算的增加率为第1增加率dQ1这一点，第1流量运算部64B的功能与第1实施方式的目标流量运算部64相同。

第2流量运算部68B是将液压泵22的待机流量作为初始值、在回转操作的持续时间t到达延迟时间t0后将第2增加率dQ2累加计算来运算第2流量Q2(t)的处理部。除了累加计算的增加率为第2增加率dQ2这一点，第2流量运算部68B的功能与第2实施方式的目标流量运算部68相同。

最大值选择部69使选择第1流量Q1(t)和第2流量Q2(t)中的较大一方的值并作为目标流量Q’(t)输出的处理部。第2流量Q2(t)在达到延迟时间t0之前保持初始值，因此在回转操作开始后暂时是第1流量Q1(t)大于第2流量Q2(t)。但是，由于第1增加率dQ1小于第2增加率dQ2，因此若回转操作持续，则其后第2流量Q2(t)变得大于第1流量Q1(t)。因而，在回转操作开始后暂时将第1流量Q1(t)作为目标流量Q’(t)输出，其后将第2流量Q2(t)作为目标流量Q’(t)输出。

最小值选择部65的功能与第1及第2实施方式同样，选择从最大值选择部69输出的目标流量Q’(t)与由目标最大流量运算部53运算出的目标最大流量Qmax中的较小一方的值并作为指令流量Q(t)而输出。

(3－2)动作

图12是表示由本实施方式涉及的泵控制器进行的泵排出流量的控制顺序的流程图。与第1及第2实施方式同样，在回转操作量Ps被输入的期间，通过泵控制器47B以规定的循环时间(例如0.1s)重复执行图12所示的一系列处理。

·开始－S307

关于开始－步骤S306的处理，与在图8中说明的开始－步骤S206的处理相同。但是，在步骤S301，并不是读取前一循环的指令流量Q(t－1)，而是读取前一循环的第1流量Q1(t－1)及第2流量Q2(t－1)。将顺序移至步骤S307，泵控制器47B利用流量增加率运算部55B如前所述那样运算第1增加率dQ1及第2增加率dQ2。

·步骤S308

在接着的步骤S308，泵控制器47B利用第1流量运算部64B，对在步骤S301中读取的前一循环的第1流量Q1(t－1)相加在步骤S307运算出的第1增加率dQ1，由此运算第1流量Q1(t)。是与图6的步骤S105相同要领的处理。

·步骤S309－S312

接着，泵控制器47B确定延迟时间t0(步骤S309)，判定自开始回转操作后是否经过了延迟时间t0(步骤S310)。若在回转操作开始后经过了延迟时间t0(t≧t0)，则将在步骤S307运算出的第2增加率dQ2与前一循环的第2流量Q2(t－1)相加而使第2流量Q2(t)增加并输出(步骤S311)。相反，若处于回转操作开始后、且经过延迟时间t0之前(t＜t0)，则不相加第2增加率dQ2，而是将前一循环的第2流量Q2(t－1)原样作为第2流量Q2(t)输出(步骤S312)。步骤S309－S312的处理是与图8的步骤S208－S211相同要领的处理。

·步骤S313－S315

在接着的步骤S313，泵控制器47B利用最大值选择部69，比较在步骤S308运算出的第1流量Q1(t)与在步骤S311或S312运算出的第2流量Q2(t)。并且，选择值较大的一方作为目标流量Q’(t)输出(步骤S314，S315)。

·步骤S316－结束

接着，泵控制器47B利用最小值选择部65比较在步骤S305运算的目标最大流量Qmax与在步骤S314或S315运算的目标流量Q’(t)(步骤S316)。由此，在最小值选择部65，选择值较小的一方作为指令流量Q(t)输出(步骤S317，S318)。因为，在本实施方式中，在不超过目标最大流量Qmax的范围，目标流量Q’(t)成为指令流量Q(t)。步骤319以后的处理与在图8说明的步骤S215以后的处理相同。但是，在步骤S320，在步骤S308运算出的第1流量Q1(t)作为在下一循环读取的Q1(t－1)、在步骤S311或S312运算出的第2流量Q2(t)作为Q2(t－1)而存储于存储部52。

在输入回转操作量Ps的期间，重复执行以上的处理，由此能够与回转操作量Ps及惯性矩N相应地、以目标最大流量Qmax为上限地逐渐增加液压泵22的排出流量。

(3－3)效果

在本实施方式中，也是以根据回转操作量Ps和惯性矩N而确定的增加率dQ1或dQ2来使指令流量Q(t)逐渐增加，因此可获得与第1实施方式同样的效果。

图13是表示回转时的泵排出压力的时间变化的图。当开始向回转马达供给液压油时，通常如图13所示，泵排出压力上升直到峰值，其后收敛于某一定值。此时，在控制泵排出流量的增加率的情况下，有时根据情况而使目标流量Q’(t)不是单调增加、而是振荡性增加。在该情况下，相对于不控制增加率的情况而言，排出流量的上升变慢，因此回转角速度的上升可能发生延迟。在第2实施方式中是为了抑制回转加速度的过度上升而使增加排出流量的定时延迟，但若保持待机流量则有时泵排出压力不足，根据条件不同也可考虑相对于回转操作而使回转角加速度的上升变慢。在本实施方式中，作为本来的目标流量的第2流量Q2(t)在达到延迟时间t0之前不增加，但在该期间，第1流量Q1(t)先行以低增加率增加。因此，指令流量Q(t)在经过延迟时间t0之前也是以低增加率增加，由此从液压泵22排出了能够保证泵排出压力的流量，能够抑制回转马达16的回转角速度的上升延迟。

＜变形例＞

·状态量传感器的变化

图14是表示本发明的变形例涉及的作业机械所具有的液压***的要部的回路图。在图14中，对于与第1－第3实施方式同样的要素标注与现有附图相同的附图标记。作为获取作业机3的姿势运算的基础信息的状态量传感器，在以上的各实施方式中例示了角度传感器43、44。但是，获取作业机3的姿势运算的基础信息的状态量传感器不限于角度传感器43、44。如图14所示，可以替代角度传感器43、44而使用例如检测动臂油缸17的伸长量的动臂行程传感器71、检测斗杆油缸18的伸长量的斗杆行程传感器72。关于本变形例的其他方面，与第1实施方式、第2实施方式或第3实施方式相同。根据动臂油缸17及斗杆油缸18的行程量也能进行作业机3的姿势运算，可以执行与第1实施方式、第2实施方式或第3实施方式同样的处理。

·其他

举出使用了液压先导式的操作装置34的情况为例进行说明，但作为操作装置34可以使用电气杆。在该情况下，操作量传感器可以使用电位计。关于输入于方向切换阀31的液压信号，只要是将先导泵27的排出压力作为源压而利用比例电磁阀减压来生成的构成即可。也就是说，是利用电气杆的操作信号或与其相应地从控制器输出的指令信号来驱动比例电磁阀，驱动方向切换阀31的构成。对于这种构成也可适用本发明。

此外，方向切换阀31等可以不具有中央旁路通路，可以具有闭中心阀的结构。在该情况下也可适用本发明。

此外，例示了将发动机21(内燃机)作为原动机来驱动液压泵22等的构成，但对于采用电动马达作为原动机的作业机械也可适用本发明。

附图标记的说明

1…行驶体(基部构造体)，2…回转体，3…作业机，11…动臂，12…斗杆，16…回转马达，17…动臂油缸，18…斗杆油缸，22、23…液压泵，24、25…调节器，31、32…方向切换阀，34、35…操作装置，41、42…操作量传感器，43…角度传感器(动臂角度传感器，状态量传感器)，44…角度传感器(斗杆角度传感器，状态量传感器)，45，46…压力传感器(状态量传感器)，53…目标最大流量运算部，54…惯性矩运算部，55，55B…流量增加率运算部，56，56A，56B…指令流量运算部，57…输出部，61，61B…基准增加率运算部，62，62B…系数运算部，63，63B…乘法部，64…目标流量运算部，64B…第1流量运算部，65…最小值选择部，66…操作时间运算部，67…延迟时间运算部，68…目标流量运算部，68B…第2流量运算部，69…最大值选择部，71…动臂行程传感器(状态量传感器)，72，斗杆行程传感器(状态量传感器)，dQ…增加率，P1、P2…压力，Ps…回转操作量，Qreq…要求流量，Q(t)…指令流量，Q’(t)…累加计算流量，Sf…指令信号，t…回转操作的持续时间，t0…延迟时间，y…基准值，α…系数，θ1、θ2…角度。

Claims (7)

1.一种作业机械，具备：基部构造体；以能够回转的方式设于所述基部构造体的上部的回转体；安装于所述回转体的作业机；驱动所述回转体的回转马达；排出用于驱动所述回转马达的液压油的可变容量型的液压泵；调整所述液压泵的排出流量的调节器；对从所述液压泵向所述回转马达供给的液压油进行控制的方向切换阀；生成与操作相应的操作信号、并驱动所述方向切换阀的操作装置，

所述作业机械的特征在于，具备：

操作量传感器，其对作为所述操作装置的操作量的回转操作量进行检测；

多个状态量传感器，其对所述回转体及所述作业机的作为惯性矩的运算基础的状态量进行检测；

目标最大流量运算部，其根据所述回转操作量来运算所述液压泵的目标最大流量；

惯性矩运算部，其基于由所述多个状态量传感器检测到的状态量，运算所述惯性矩；

流量增加率运算部，其按照关于所述惯性矩、所述回转操作量及针对所述液压泵的指令流量的增加率这三者而预先设定的关系，基于由所述惯性矩运算部运算出的惯性矩及由所述操作量传感器检测到的回转操作量来运算所述增加率；

指令流量运算部，其将由所述目标最大流量运算部运算出的目标最大流量作为上限，基于由所述流量增加率运算部运算出的增加率来运算所述指令流量；以及

输出部，其根据由所述指令流量运算部运算出的指令流量而向所述调节器输出指令信号。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述流量增加率运算部具备：

基准增加率运算部，其按照随着所述回转操作量的增加而值变大的既定关系，基于由所述操作量传感器检测到的回转操作量，运算所述增加率的基准值；

系数运算部，其按照随着所述惯性矩的增加而值变小的既定关系，基于由所述惯性矩运算部运算出的惯性矩，运算系数；以及

乘法部，其对由所述基准增加率运算部运算出的基准值乘以由所述系数运算部运算出的系数，运算所述增加率。

3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述指令流量运算部具备：

目标流量运算部，其将所述液压泵的待机流量作为初始值，从回转操作开始起、将所述增加率累加计算来运算目标流量；

最小值选择部，其选择由所述目标流量运算部运算出的目标流量与由所述目标最大流量运算部运算出的目标最大流量中的较小一方的值，并作为所述指令流量输出。

4.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述指令流量运算部具备：

操作时间运算部，其运算回转操作的持续时间；

延迟时间运算部，其基于由所述惯性矩运算部运算出的惯性矩，运算使增加所述指令流量的定时延迟的延迟时间；

目标流量运算部，其将所述液压泵的待机流量作为初始值，在所述回转操作的持续时间达到所述延迟时间后、将所述增加率累加计算来运算目标流量；

最小值选择部，其选择由所述目标流量运算部运算出的目标流量与由所述目标最大流量运算部运算出的目标最大流量中的较小一方的值，并作为所述指令流量输出。

5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述流量增加率运算部运算第1增加率及第2增加率，所述第2增加率的值大于所述第1增加率的值，

所述指令流量运算部具备：

第1流量运算部，其将所述液压泵的待机流量作为初始值，从回转操作开始时起、将所述第1增加率进行累加计算来运算第1流量；

操作时间运算部，其运算回转操作的持续时间；

延迟时间运算部，其基于由所述惯性矩运算部运算出的惯性矩，运算使增加所述指令流量的定时延迟的延迟时间；

第2流量运算部，其将所述液压泵的待机流量作为初始值，在所述回转操作的持续时间达到所述延迟时间后、将所述第2增加率进行累加计算来运算第2流量；

最大值选择部，其选择所述第1流量与所述第2流量中的较大一方的值，并作为目标流量输出；

最小值选择部，其选择从所述最大值选择部输出的目标流量与由所述目标最大流量运算部运算出的目标最大流量中的较小一方的值，并作为所述指令流量输出。

6.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机具备：动臂；连结于所述动臂的斗杆；驱动所述动臂的动臂油缸；以及驱动所述斗杆的斗杆油缸，

所述多个状态量传感器包括：检测所述回转体与所述动臂所成角度的动臂角度传感器、检测所述动臂与所述斗杆所成角度的斗杆角度传感器、检测所述动臂油缸的负载压力的至少一个压力传感器，

所述惯性矩运算部基于从所述动臂角度传感器及所述斗杆角度传感器的值求出的所述作业机的姿势、和从所述压力传感器的值求出的载货的重量，运算所述惯性矩。

7.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述作业机具备：动臂；连结于所述动臂的斗杆；驱动所述动臂的动臂油缸；以及驱动所述斗杆的斗杆油缸，

所述多个状态量传感器包括：检测所述动臂油缸的伸长量的动臂行程传感器、检测所述斗杆油缸的伸长量的斗杆行程传感器、检测所述动臂油缸的前后压差的至少一个压力传感器，

所述惯性矩运算部基于从所述动臂行程传感器及所述斗杆行程传感器的值求出的所述作业机的姿势、和从所述压力传感器的值求出的载货的重量，运算所述惯性矩。