JP2014202025A - 作業機械の油圧モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主油圧モータとは別に副油圧モータを追加する場合に、油圧ポンプの数が増加することを防止し、かつ、油圧ポンプの大型化を抑える。
【解決手段】作業機械の油圧モータ制御装置は、油圧ポンプ１３１と、油圧ポンプ１３１から吐出される圧油により駆動され、作業具１０８を作動させる主油圧モータ１４１と、油圧ポンプ１３１から吐出される圧油の油路上で主油圧モータ１４１に直列に接続され、油圧ポンプ１３１から吐出される圧油により駆動される副油圧モータ１４２と、作業具１０８を操作する操作部材１５７と、作業具１０８の操作の有無を判定する操作判定手段と、操作判定手段により作業具の操作有りと判定されたとき、副油圧モータ１４２の駆動圧を、操作判定手段により作業具１０８の操作無しと判定されたときに比べて低下させる駆動圧制御手段とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械の油圧モータ制御装置に関する。

油圧ショベルは、バケットによる掘削作業の他にも様々な作業に用いられることがある。たとえば、アームの先端にリフティングマグネットを取り付けるとともに、油圧モータで駆動する発電機を搭載した油圧ショベルによって、スクラップ処理作業を行うことがある。リフティングマグネットを備えた油圧ショベルでは、発電機で発生した電力をリフティングマグネットに供給して電磁力を発生させ、リフティングマグネットにスクラップ等の吸着物を吸着させる（特許文献１参照）。特許文献１に記載のリフティングマグネットを備えた油圧ショベルでは、リフティングマグネット用の油圧ポンプを設け、この油圧ポンプからの圧油により油圧モータを駆動し、発電機を発電させて吸着作業を行う。

特開２０００−１４４８１３号公報

ところで、作業現場によっては、冷却性能の向上を図るために、標準で搭載されているオイルクーラ（標準品）とは別に、オイルクーラ（オプション品）を追加したいという要望がある。特許文献１に記載のリフティングマグネットを備えた油圧ショベルにオイルクーラを追加する場合、追加オイルクーラの冷却ファン用の油圧モータと油圧ポンプを設ける必要があり、油圧ポンプの数が多くなってしまう。また、たとえば、油圧ポンプの数を増加させず、リフティングマグネット用の油圧ポンプから吐出される圧油を分流させて、リフティングマグネット用の油圧モータと、追加オイルクーラの冷却ファン用の油圧モータとに個別で圧油を導く構成を採用すると、リフティングマグネット用の油圧ポンプの大型化を招くおそれがある。

請求項１に記載の作業機械の油圧モータ制御装置は、作業腕の先端に取り付けられる作業具を備えた作業機械の油圧モータ制御装置であって、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油により駆動され、作業具を作動させる主油圧モータと、油圧ポンプから吐出される圧油の油路上で主油圧モータに直列に接続され、油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される副油圧モータと、作業具を操作する操作部材と、操作部材による作業具の操作の有無を判定する操作判定手段と、操作判定手段により作業具の操作有りと判定されたとき、副油圧モータの駆動圧を、操作判定手段により作業具の操作無しと判定されたときに比べて低下させる駆動圧制御手段とを備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の作業機械の油圧モータ制御装置は、請求項１に記載の作業機械の油圧モータ制御装置において、油圧ポンプの定格圧力は、主油圧モータの定格圧力と副油圧モータの定格圧力との和よりも小さく、駆動圧制御手段は、操作判定手段により作業具の操作有りと判定されたとき、主油圧モータの駆動圧と副油圧モータの駆動圧との和が、油圧ポンプの最高吐出圧力を超えないように、副油圧モータの駆動圧を、操作判定手段により作業具の操作無しと判定されたときに比べて低下させることを特徴とする。
請求項３に記載の作業機械の油圧モータ制御装置は、請求項１または２に記載の作業機械の油圧モータ制御装置において、主油圧モータの駆動により発電する発電機と、副油圧モータの駆動により回転するファンと、ファンで発生した冷却風が送風される熱交換器とを備え、作業具は、発電機で発電した電力によって発生する磁力により吸着作業を行うリフティングマグネットであることを特徴とする。

本発明によれば、主油圧モータ（たとえば、リフティングマグネット用の油圧モータ）とは別に副油圧モータ（たとえば、オイルクーラ用の油圧モータ）を追加する場合に、油圧ポンプの数が増加することを防止し、かつ、油圧ポンプの大型化を抑えることができる。

本発明による油圧モータ制御装置が適用される油圧ショベルの側面図。 第１の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図。 第１の実施の形態に係る油圧モータ制御装置のコントローラによるファンモータの制御の処理内容を示すフローチャート。 比較例に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図。 第２の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図。 第２の実施の形態に係る油圧モータ制御装置のコントローラによるファンモータの制御の処理内容を示すフローチャート。 第３の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図。 第３の実施の形態に係る油圧モータ制御装置のコントローラによるファンモータの制御の処理内容を示すフローチャート。 第４の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図。 第４の実施の形態に係る油圧モータ制御装置のコントローラによるファンモータの制御の処理内容を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、本発明に係る油圧モータ制御装置が適用される作業機械の一実施の形態について説明する。
―第１の実施の形態―
図１は、本実施の形態の作業機械の一例としての油圧ショベル１００の側面図である。なお、説明の便宜上、図１に示したように前後および上下方向を規定する。

油圧ショベル１００は、走行体１０１と、旋回体１０２と、フロント作業機１０４とを有する。走行体１０１は、左右の走行モータで左右のクローラを駆動することにより走行する。旋回体１０２は、旋回モータ（不図示）により走行体１０１上で旋回する。

フロント作業機１０４は、作業腕を構成するブーム１０６およびアーム１０７と、リフティングマグネット（以下、リフマグ１０８と記す）とを備える。ブーム１０６は旋回体１０２に回動可能に取り付けられ、アーム１０７はブーム１０６の先端に回動可能に取り付けられている。ブーム１０６は、ブームシリンダ１０９の伸縮により上下方向に回転駆動される。アーム１０７はアームシリンダ１１０の伸縮により上下方向に回転駆動される。

リフマグ１０８は、図示しないバケットに代えて装着された作業具（フロントアタッチメント）であり、アーム１０７の先端において、アーム１０７に対して上下方向に回動可能に取り付けられている。リフマグ１０８は、リンク１０５ａおよびリンク１０５ｂによって構成されるリンク機構を介して、チルトシリンダ１１１の伸縮により上下方向に回転駆動される。なお、図の点線は、吸着作業状態においてリフマグ１０８に吸着されたスクラップ等の吸着物５０を示している。

旋回体１０２の前部には運転室１１２が設けられ、旋回体１０２の後部にはエンジン室１１３が設けられている。エンジン室１１３には、動力源であるエンジンや油圧機器等が収容されている。

図２は、油圧モータ制御装置の概略構成を示す図である。油圧モータ制御装置は、コントローラ１２０と、リフマグ駆動用の油圧回路ＨＣ２とを含んで構成されている。

図２に示す油圧回路には、フロント作業機駆動用の油圧ポンプ１３０ａ，１３０ｂとは別にリフマグ駆動用の油圧ポンプ（以下、リフマグ用ポンプ１３１と記す）が設けられている。なお、図２では、ブームシリンダ１０９やアームシリンダ１１０、チルトシリンダ１１１を駆動するためのフロント作業機駆動用の油圧回路ＨＣ１の図示を省略している。

リフマグ駆動用の油圧回路ＨＣ２は、固定容量型のリフマグ用ポンプ１３１、固定容量型のリフマグ用モータ１４１、固定容量型のファンモータ１４２、オイルクーラ１７２、ならびに、第１リリーフ弁１５１および第２リリーフ弁１５２を備えている。リフマグ用ポンプ１３１は、フロント作業機駆動用の油圧ポンプ１３０ａ，１３０ｂに連結されており、エンジン１９０によって駆動される。

リフマグ用モータ１４１と、ファンモータ１４２とはリフマグ用ポンプ１３１から吐出される圧油の油路上で直列に接続されている。リフマグ用ポンプ１３１から吐出された圧油は、供給油路Ｌ１を介してリフマグ用モータ１４１に供給され、連結油路Ｌ２を介してファンモータ１４２に供給される。ファンモータ１４２に供給された圧油は、戻り油路Ｌ３を介してタンク１９９に回収される。

リフマグ用モータ１４１の出力軸には、発電機１６１が連結されている。リフマグ用ポンプ１３１から吐出された圧油がリフマグ用モータ１４１に供給されると、リフマグ用モータ１４１が回転駆動する。リフマグ用モータ１４１が回転すると、発電機１６１で３相交流電力が発生する。

発電機１６１で発生した３相交流電力は、電力変換装置１６２により直流電力に変換されて、リフマグ１０８に供給される。リフマグ１０８は、電力変換装置１６２からの電流に応じて磁力を発生し、鉄くずなどのスクラップを吸着する。

ファンモータ１４２の出力軸には、ファン１７１が連結されている。リフマグ用ポンプ１３１から吐出された圧油がファンモータ１４２に供給されると、ファンモータ１４２が回転駆動する。ファンモータ１４２が回転すると、ファン１７１で冷却風が発生する。

ファン１７１で発生した冷却風はオイルクーラ１７２に導かれ、冷却風との熱交換により作動油が冷却される。冷却された作動油はタンク１９９に回収され、油圧ポンプ１３０ａ，１３０ｂによってフロント作業機駆動用の油圧回路ＨＣ１に供給される、あるいは、リフマグ用ポンプ１３１によってリフマグ駆動用の油圧回路ＨＣ２に供給される。

リフマグ用ポンプ１３１の選定に際して、この実施形態では、リフマグ用ポンプ１３１の定格圧力Ｐｐがリフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１とファンモータ１４２の定格圧力Ｐｍ２との和よりも小さい（Ｐｐ≦Ｐｍ１＋Ｐｍ２）ものが選定されている。なお、本明細書において、定格圧力とは、有効圧力差ΔＰの定格値のことをいう。

リフマグ用ポンプ１３１とリフマグ用モータ１４１との間には、第１リリーフ弁１５１が設けられている。第１リリーフ弁１５１は、リフマグ用モータ１４１の入口側の油路である供給油路Ｌ１から分岐して、リフマグ用モータ１４１の出口とファンモータ１４２の入口とを連結する連結油路Ｌ２に接続される第１リリーフ油路Ｒ１に設けられている。

第１リリーフ弁１５１は、設定圧固定式のリリーフ弁であって、リリーフ設定圧Ｐｒ１が予め所定の圧力に設定され、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）の最大値を規定する。

リフマグ用モータ１４１とファンモータ１４２との間には、第２リリーフ弁１５２が設けられている。第２リリーフ弁１５２は、連結油路Ｌ２から分岐して、タンク１９９への戻り油路Ｌ３に接続される第２リリーフ油路Ｒ２に設けられている。

第２リリーフ弁１５２は、電磁的に作動する設定圧可変式のリリーフ弁であって、コントローラ１２０からの出力電流値（指示値）に応じて自動でリリーフ設定圧Ｐｒ２が所定の圧力に設定され、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）の最大値を規定する。

コントローラ１２０は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭおよびＲＡＭ、その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、油圧ショベル１００の各部の制御を行っている。

コントローラ１２０には、上記した第２リリーフ弁１５２と、リフマグ１０８を操作する操作スイッチ１５７と、電力変換装置１６２とが接続されている。操作スイッチ１５７は、リフマグ１０８の吸着／釈放を指令する操作部材であり、オペレータはリフマグ１０８に吸着動作を行わせる際に操作スイッチ１５７をオンし、吸着した吸着物５０を釈放する際、すなわち吸着動作を終了する際に操作スイッチ１５７をオフする。操作スイッチ１５７は、たとえばブーム１０６を操作するための操作レバー（不図示）などに設けられる。

コントローラ１２０は、操作判定部１２１と、リリーフ圧制御部１２２と、インバータ制御部１２９とを機能的に備えている。操作判定部１２１は、操作スイッチ１５７から出力されるオン／オフ信号に応じて、操作スイッチ１５７によるリフマグ１０８の操作の有無、すなわちリフマグ１０８に吸着動作を行わせるための操作（以下、吸着操作と記す）が行われているか否かを判定する。

インバータ制御部１２９は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作有りと判定された場合に、電力変換装置１６２のスイッチング素子を制御する信号を生成し、電力変換装置１６２を駆動する。インバータ制御部１２９により電力変換装置１６２が駆動すると、発電機１６１で発生した３相交流電力が直流電力に変換されてリフマグ１０８に供給される。

リリーフ圧制御部１２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作無しと判定された場合に、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｈに設定する。リリーフ圧制御部１２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作有りと判定された場合に、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｈよりも低いＰｒ２Ｌに設定する。コントローラ１２０の記憶装置には、予め第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｌ（低圧設定値）またはＰｒ２Ｈ（高圧設定値）に設定するための出力電流値が記憶されている。

設定圧固定の第１リリーフ弁１５１のリリーフ設定圧（以下、第１リリーフ圧Ｐｒ１とも記す）、ならびに、設定圧可変の第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧（以下、第２リリーフ圧Ｐｒ２とも記す）は、たとえば以下のようにして決定される。
（ｉ）第１リリーフ圧Ｐｒ１は、リフマグ用モータ１４１の最高駆動圧力以下とされ、たとえば、リフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１に設定される（Ｐｒ１＝Ｐｍ１）。
（ｉｉ）操作スイッチ１５７がオフされている状態、すなわちリフマグ１０８により吸着作業が行われていない状態では、第２リリーフ圧Ｐｒ２はコントローラ１２０からの制御信号に基づいてＰｒ２Ｈ（高圧設定値）に設定される（Ｐｒ２＝Ｐｒ２Ｈ）。Ｐｒ２Ｈはファンモータ１４２の最高駆動圧力以下とされ、たとえば、Ｐｒ２Ｈはファンモータ１４２の定格圧力Ｐｍ２である（Ｐｒ２Ｈ＝Ｐｍ２）。
（ｉｉｉ）操作スイッチ１５７がオンされている状態、すなわちリフマグ１０８により吸着作業が行われている状態では、第２リリーフ圧Ｐｒ２はコントローラ１２０からの制御信号に基づいてＰｒ２Ｌ（低圧設定値）に設定される（Ｐｒ２＝Ｐｒ２Ｌ）。第１リリーフ圧Ｐｒ１と第２リリーフ圧Ｐｒ２Ｌとの和は、リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘと等しい値である（Ｐｒ１＋Ｐｒ２Ｌ＝Ｐｐｍａｘ）。なお、（ｉ）の条件において第１リリーフ圧Ｐｒ１＝リフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１であるから、第２リリーフ圧Ｐｒ２Ｌは、リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘからリフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１を差し引いたものである（Ｐｒ２Ｌ＝Ｐｐｍａｘ−Ｐｍ１）。

たとえば、リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘが１０ＭＰａ、リフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１が８ＭＰａ、ファンモータ１４２の定格圧力Ｐｍ２が１０ＭＰａである場合、第１リリーフ圧Ｐｒ１＝８ＭＰａ，第２リリーフ圧（高圧設定値）Ｐｒ２Ｈ＝１０ＭＰａ，第２リリーフ圧（低圧設定値）Ｐｒ２Ｌ＝２ＭＰａとなる。

図３は、コントローラ１２０によるファンモータ１４２の制御の処理内容を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、たとえば、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、コントローラ１２０は、操作スイッチ１５７による操作情報（オン／オフ信号）を取得し、ステップＳ１１１へ処理を進める。

ステップＳ１１１において、コントローラ１２０は、ステップＳ１０１で取得した操作情報に基づいて、操作スイッチ１５７によるリフマグ１０８の吸着操作の有無、すなわち吸着操作が行われているか否かを判定する。ステップＳ１１１で肯定判定されると、コントローラ１２０はステップＳ１２１へ処理を進め、ステップＳ１１１で否定判定されると、コントローラ１２０はステップＳ１２６へ処理を進める。

ステップＳ１２１において、コントローラ１２０は、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｌ（低圧設定値）に設定して、処理を終了する。ステップＳ１２６において、コントローラ１２０は、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｈ（高圧設定値）に設定して、処理を終了する。

第１の実施の形態の主要な動作をまとめると次のようになる。
吸着作業を行わない場合、オペレータは操作スイッチ１５７をオフする。この状態では、リフマグ用モータ１４１は無負荷状態である。吸着作業が行われていない状態では、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２は、高圧のＰｒ２Ｈ（＝Ｐｍ２）に設定されている（ステップＳ１２６）。

このため、たとえば、ブーム１０６やアーム１０７などを駆動させるためにオペレータがアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作して、エンジン回転数が最高回転数となっている場合に、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）が第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２＝Ｐｒ２Ｈ、すなわち定格圧力Ｐｍ２となり、ファンモータ１４２は定格出力トルクを発生する。

吸着作業を行う場合、オペレータはアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作し、あるいは、エンジン操作ダイアル（不図示）を操作してエンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、操作スイッチ１５７をオンする。操作スイッチ１５７がオンされると、発電負荷の上昇により、リフマグ用モータ１４１に作用する負荷が上昇し、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）が第１リリーフ弁１５１のリリーフ設定圧Ｐｒ１、すなわち定格圧力Ｐｍ１となり、リフマグ用モータ１４１は定格出力トルクを発生する。

吸着作業が行われている状態では、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２は、Ｐｒ２Ｈよりも低いＰｒ２Ｌに設定されている（ステップＳ１２１）。このため、吸着作業が行われている状態では、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）が第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２＝Ｐｒ２Ｌとなり、ファンモータ１４２の出力トルクが定格出力トルクに比べて低下する。

このように、エンジン１９０が最高回転数に維持された状態で、吸着作業が行われると、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）は第１リリーフ圧Ｐｒ１（＝Ｐｍ１）に規定され、かつ、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）は第２リリーフ圧（低圧設定値）Ｐｒ２Ｌに規定される。上記したように、第１リリーフ圧Ｐｒ１と第２リリーフ圧（低圧設定値）Ｐｒ２Ｌは、Ｐｒ１＋Ｐｒ２Ｌ＝リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘを満たすように設定されているため、リフマグ用ポンプ１３１の吐出側圧力は、最高吐出圧力Ｐｐｍａｘを超えた状態で連続的に運転されることが防止される。さらに、吸着作業時にはリフマグ用モータ１４１を定格圧力Ｐｍ１で駆動することができ、吸着非作業時にはファンモータ１４２を定格圧力Ｐｍ２で駆動することができる。

なお、ファンモータ１４２の駆動圧は、吸着作業中だけ制限がかけられることになり、冷却性能の低下を必要最小限度に抑制することができる。図４に示す比較例と、本実施の形態とを比較して説明する。図４に示す比較例の油圧回路では、ファンモータ１４２の出入口差圧を規定する第２リリーフ弁９５２に設定圧固定式のリリーフ弁が採用されている。

比較例では、吸着作業操作の有無に応じて、第２リリーフ弁９５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２が自動で変更されない。このため、比較例では吸着作業が行われたときに、リフマグ用ポンプ１３１の吐出圧力が最高吐出圧力Ｐｐｍａｘを超えないように、第２リリーフ弁９５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２が予めＰｒ２Ｌに設定される（Ｐｒ２Ｌ＝Ｐｐｍａｘ−Ｐｍ１）。その結果、吸着作業が行われていない状態でもファンモータ１４２の駆動圧が制限され、十分な冷却性能を発揮することができない。

このように、第１の実施の形態に係る油圧モータ制御装置は、リフマグ用ポンプ１３１と、リフマグ用ポンプ１３１から吐出される圧油の油路上で直列に接続されるリフマグ用モータ１４１およびファンモータ１４２と、リフマグ１０８を操作する操作スイッチ１５７と、コントローラ１２０とを備えている。操作スイッチ１５７がオンされると、リフマグ用モータ１４１の回転により発電する発電機１６１により、リフマグ１０８が作動し、鉄くずなどのスクラップを吸着する。コントローラ１２０は、リフマグ１０８の吸着操作有りと判定されたとき、第２リリーフ弁１５２の動作を制御して、ファンモータ１４２の駆動圧を、リフマグ１０８の吸着操作無しと判定されたときに比べて低下させる。

以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）リフマグ用モータ１４１とファンモータ１４２とを油路上で直列に接続した。このため、オイルクーラ１７２やファン１７１、ファンモータ１４２を追加する場合に、ファンモータ１４２を駆動させる専用の油圧ポンプを設ける場合に比べて、本実施の形態では油圧ポンプの数を低減できる。

（２）さらに、リフマグ用ポンプ１３１からの圧油を分流させてリフマグ用モータ１４１とファンモータ１４２のそれぞれに導く場合に比べて、本実施の形態ではリフマグ用ポンプ１３１を小型にできる。

（３）本実施の形態では、ファンモータ１４２の駆動圧の制限は、吸着作業中のみである。このため、常にファンモータ１４２の駆動圧を制限する図４の比較例に比べて、本実施の形態では冷却性能の低下を最小限に抑えることができる。

（４）コントローラ１２０は、リフマグ１０８の吸着操作有りと判定されたとき、リフマグ用モータ１４１の駆動圧とファンモータ１４２の駆動圧との和がリフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘを超えないように、第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２をＰｒ２Ｌ（低圧設定値）に設定し、ファンモータ１４２の駆動圧を、リフマグ１０８の吸着操作無しと判定されたときに比べて低下させる。このため、第１リリーフ弁１５１および第２リリーフ弁１５２によってリフマグ用ポンプ１３１を保護することができる。

―第２の実施の形態―
図５および図６を参照して第２の実施の形態に係る作業機械の油圧モータ制御装置について説明する。図中、第１の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図５は、図２と同様の図であり、本発明の第２の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図である。

第１の実施の形態では、ファンモータ１４２が固定容量型の油圧モータであった。これに対して、第２の実施の形態では、ファンモータ２４２が可変容量型の油圧モータとされている。

第１の実施の形態では、第２リリーフ油路Ｒ２に、コントローラ１２０からの制御信号によって自動でリリーフ設定圧が変更される設定圧可変式の第２リリーフ弁１５２が設けられていた。これに対して第２の実施の形態では、設定圧固定式の第２リリーフ弁２５２が第２リリーフ油路Ｒ２に設けられている。

第２リリーフ弁２５２は、予め所定の圧力に設定され、ファンモータ２４２の出入口差圧（駆動圧）の最大値を規定する。第２リリーフ弁２５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２は、ファンモータ２４２の最高駆動圧力以下とされ、たとえば、ファンモータ２４２の定格圧力Ｐｍ２に設定される（Ｐｒ２＝Ｐｍ２）。

第１の実施の形態に係るコントローラ１２０は、リリーフ圧制御部１２２を機能的に備えていた（図２参照）。第２の実施の形態に係るコントローラ２２０は、リリーフ圧制御部１２２に代えて、ファンモータ２４２のモータ傾転を制御する傾転制御部２２２を機能的に備えている。

傾転制御部２２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作無しと判定された場合に、ファンモータ２４２の押しのけ容積（モータ傾転角）ｑを最小値ｑｍｉｎに制御する信号をレギュレータ２４２ａに出力する。傾転制御部２２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作有りと判定された場合に、ファンモータ２４２の押しのけ容積（モータ傾転角）ｑを最大値ｑｍａｘに制御する信号をレギュレータ２４２ａに出力する。

モータ傾転角ｑの最小値ｑｍｉｎおよび最大値ｑｍａｘは、次の（ｉ），（ｉｉ）の条件を満たすようにして決められている。
（ｉ）モータ傾転角ｑが最小値ｑｍｉｎに制御されたときに、ファンモータ１４２の出入口差圧ΔＰｆが定格圧力Ｐｍ２となる（ΔＰｆ＝Ｐｍ２）。
（ｉｉ）モータ傾転角ｑが最大値ｑｍａｘに制御されたときに、ファンモータ１４２の出入口差圧ΔＰｆがリフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘからリフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１を差し引いた値となる（ΔＰｆ＝Ｐｐｍａｘ−Ｐｍ１）。
なお、ファンモータ１４２に作用する負荷は、ほぼ一定であるので、上記（ｉ）の条件のときの出入口差圧ΔＰｆをΔＰｆ１、上記（ｉｉ）の条件のときの出入口差圧ΔＰｆをΔＰｆ２とすると、両者の大小関係は、ΔＰｆ１＞ΔＰｆ２となる。

図６は、図３と同様の図であって、コントローラ２２０によるファンモータ２４２の制御の処理内容を示すフローチャートであり、図３のフローチャートのステップＳ１２１，Ｓ１２６に代えて、ステップＳ２２１，Ｓ２２６の処理を実行する。なお、図３の処理と同じ処理には同じ符号を付し、図３の処理と異なる部分を主に説明する。このフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１１１で肯定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作有りと判定されると、コントローラ２２０はステップＳ２２１へ処理を進める。ステップＳ１１１で否定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作無しと判定されると、コントローラ２２０はステップＳ２２６へ処理を進める。

ステップＳ２２１において、コントローラ２２０は、ファンモータ２４２のモータ傾転角ｑを最大値ｑｍａｘにする制御信号をレギュレータ２４２ａに出力して、処理を終了する。ステップＳ２２６において、コントローラ２２０は、ファンモータ２４２のモータ傾転角ｑを最小値ｑｍｉｎにする制御信号をレギュレータ２４２ａに出力して、処理を終了する。

第２の実施の形態の主要な動作をまとめると次のようになる。
吸着作業を行わない場合、オペレータは操作スイッチ１５７をオフする。この状態では、リフマグ用モータ１４１は無負荷状態である。吸着作業が行われていない状態では、ファンモータ２４２のモータ傾転角ｑは最小値ｑｍｉｎに制御されている（ステップＳ２２６）。

このため、たとえば、ブーム１０６やアーム１０７などを駆動させるためにオペレータがアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作して、エンジン回転数が最高回転数となっている場合に、ファンモータ２４２の出入口差圧（駆動圧）が第２リリーフ弁２５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２、すなわち定格圧力Ｐｍ２となって、ファンモータ２４２は定格出力トルクを発生する。

吸着作業を行う場合、オペレータはアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作し、あるいは、エンジン操作ダイアル（不図示）を操作してエンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、操作スイッチ１５７をオンする。操作スイッチ１５７がオンされると、発電負荷の上昇により、リフマグ用モータ１４１に作用する負荷が上昇し、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）が第１リリーフ弁１５１のリリーフ設定圧Ｐｒ１、すなわち定格圧力Ｐｍ１となり、リフマグ用モータ１４１は定格出力トルクを発生する。

吸着作業が行われている状態では、ファンモータ２４２のモータ傾転角ｑは最大値ｑｍａｘに制御されている（ステップＳ２２１）。なお、ファンモータ２４２の負荷は、ほぼ一定であるためモータ傾転角ｑが増加すると、ファンモータ２４２の出入口差圧ΔＰｆが定格圧力Ｐｍ２に比べて低下する。これにより、リフマグ用モータ１４１の背圧の上昇が抑制され、リフマグ用モータ１４１の出力が低下することが防止される。

このように、第２の実施の形態では、リフマグ１０８の吸着操作無しと判定されたとき、コントローラ２２０がファンモータ２４２のモータ傾転角ｑを小さくしてファンモータ２４２の駆動圧を増加させ、リフマグ１０８の吸着操作有りと判定されたとき、コントローラ２２０がファンモータ２４２のモータ傾転角ｑを大きくしてファンモータ２４２の駆動圧を低下させる。このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

―第３の実施の形態―
図７および図８を参照して第３の実施の形態に係る作業機械の油圧モータ制御装置について説明する。図中、第２の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図７は、図５と同様の図であり、本発明の第２の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図である。

第２の実施の形態では、ファンモータ２４２が可変容量型の油圧モータであった。これに対して、第３の実施の形態では、ファンモータ１４２が固定容量型の油圧モータとされている。

第３の実施の形態では、連結油路Ｌ２上にバイパス弁３５５が設けられている。バイパス弁３５５は、コントローラ３２０からソレノイド３５５ａに出力される制御信号（励磁電流）によって切り換えられる電磁切換弁である。

バイパス弁３５５は、リフマグ用モータ１４１側から供給される圧油をそのままファンモータ１４２に導く位置（ａ）と、リフマグ用モータ１４１側から供給される圧油をファンモータ１４２をバイパスさせて戻り油路Ｌ３に導く位置（ｂ）とを有する。

コントローラ３２０からソレノイド３５５ａにオフ信号が出力されると、バイパス弁３５５は位置（ａ）に切り換えられ、コントローラ３２０からソレノイド３５５ａにオン信号が出力されると、バイパス弁３５５は位置（ｂ）に切り換えられる。

第２の実施の形態に係るコントローラ２２０は、傾転制御部２２２を機能的に備えていた（図５参照）。第３の実施の形態に係るコントローラ３２０は、傾転制御部２２２に代えて、バイパス弁３５５を制御する弁制御部３２２を機能的に備えている。

弁制御部３２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作無しと判定された場合に、バイパス弁３５５にオフ信号を出力してバイパス弁３５５を位置（ａ）に切り換える。弁制御部３２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作有りと判定された場合に、バイパス弁３５５にオン信号を出力してバイパス弁３５５を位置（ｂ）に切り換える。

図８は、図６と同様の図であって、コントローラ３２０によるファンモータ１４２の制御の処理内容を示すフローチャートであり、図６のフローチャートのステップＳ２２１，Ｓ２２６に代えて、ステップＳ３２１，Ｓ３２６の処理を実行する。なお、図６の処理と同じ処理には同じ符号を付し、図６の処理と異なる部分を主に説明する。このフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１１１で肯定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作有りと判定されると、コントローラ３２０は、ステップＳ３２１へ処理を進める。ステップＳ１１１で否定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作無しと判定されると、コントローラ３２０は、ステップＳ３２６へ処理を進める。

ステップＳ３２１において、コントローラ３２０は、バイパス弁３５５のソレノイド３５５ａにオン信号を出力し、バイパス弁３５５を位置（ｂ）に切り換えて、処理を終了する。ステップＳ３２６において、コントローラ３２０は、バイパス弁３５５のソレノイド３５５ａにオフ信号を出力し、バイパス弁３５５を位置（ａ）に切り換えて、処理を終了する。

第３の実施の形態の主要な動作をまとめると次のようになる。
吸着作業を行わない場合、オペレータは操作スイッチ１５７をオフする。この状態では、リフマグ用モータ１４１は無負荷状態である。吸着作業が行われていない状態では、バイパス弁３５５は位置（ａ）に切り換えられている（ステップＳ３２６）。

このため、たとえば、ブーム１０６やアーム１０７などを駆動させるためにオペレータがアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作して、エンジン回転数が最高回転数となっている場合に、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）が第２リリーフ弁２５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２、すなわち定格圧力Ｐｍ２となって、ファンモータ１４２は定格出力トルクを発生する。

吸着作業を行う場合、オペレータはアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作し、あるいは、エンジン操作ダイアル（不図示）を操作してエンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、操作スイッチ１５７をオンする。操作スイッチ１５７がオンされると、発電負荷の上昇により、リフマグ用モータ１４１に作用する負荷が上昇し、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）が第１リリーフ弁１５１のリリーフ設定圧Ｐｒ１、すなわち定格圧力Ｐｍ１となり、リフマグ用モータ１４１は定格出力トルクを発生する。

吸着作業が行われている状態では、バイパス弁３５５が位置（ｂ）に切り換えられ（ステップＳ３２１）、リフマグ用モータ１４１を通過した圧油はファンモータ１４２をバイパスしてオイルクーラ１７２に導かれている。このため、リフマグ用モータ１４１の背圧を低くすることができ、リフマグ用モータ１４１を定格圧力Ｐｍ１で駆動させることができる。

このように、第３の実施の形態では、リフマグ１０８の吸着操作無しと判定されたとき、コントローラ３２０はバイパス弁３５５を位置（ａ）に切り換えて、ファンモータ１４２を駆動させる、すなわちファンモータ１４２の駆動圧を増加させる。また、リフマグ１０８の吸着操作有りと判定されたとき、コントローラ３２０はバイパス弁３５５を位置（ｂ）に切り換えて、ファンモータ１４２を停止させる、すなわちファンモータ１４２の駆動圧を低下させる。このような第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

―第４の実施の形態―
図９および図１０を参照して第４の実施の形態に係る作業機械の油圧モータ制御装置について説明する。図中、第２の実施の形態と同一または相当部分には同一符号を付し、相違点について主に説明する。図９は、図５と同様の図であり、本発明の第２の実施の形態に係る油圧モータ制御装置の概略構成を示す図である。

第２の実施の形態では、ファンモータ２４２が可変容量型の油圧モータであった。これに対して、第４の実施の形態では、ファンモータ１４２が固定容量型の油圧モータとされている。

第４の実施の形態では、ファンモータ１４２からファン１７１へのトルクの伝達を遮断する電動クラッチ４５６が設けられている。電動クラッチ４５６は、コントローラ４２０から出力される制御信号（接続信号または解放信号）によって、接続または切り離される。電動クラッチ４５６が接続されると、ファンモータ１４２からファン１７１へ、トルクが伝達される。電動クラッチ４５６が切り離されると、ファンモータ１４２からファン１７１へのトルクの伝達が遮断される。

第２の実施の形態に係るコントローラ２２０は、傾転制御部２２２を機能的に備えていた（図５参照）。第４の実施の形態に係るコントローラ４２０は、傾転制御部２２２に代えて、電動クラッチ４５６を制御するクラッチ制御部４２２を機能的に備えている。

クラッチ制御部４２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作無しと判定された場合に、電動クラッチ４５６に接続信号を出力して電動クラッチ４５６を接続する。クラッチ制御部４２２は、操作判定部１２１によりリフマグ１０８の吸着操作有りと判定された場合に、電動クラッチ４５６に解放信号を出力して電動クラッチ４５６を切り離す。

図１０は、図６と同様の図であって、コントローラ４２０によるファンモータ１４２の制御の処理内容を示すフローチャートであり、図６のフローチャートのステップＳ２２１，Ｓ２２６に代えて、ステップＳ４２１，Ｓ４２６の処理を実行する。なお、図６の処理と同じ処理には同じ符号を付し、図６の処理と異なる部分を主に説明する。このフローチャートに示す処理は、図示しないイグニッションスイッチのオンにより開始され、図示しない初期設定を行った後、所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。

ステップＳ１１１で肯定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作有りと判定されると、コントローラ４２０は、ステップＳ４２１へ処理を進める。ステップＳ１１１で否定判定されると、すなわちリフマグ１０８の吸着操作無しと判定されると、コントローラ４２０は、ステップＳ４２６へ処理を進める。

ステップＳ４２１において、コントローラ４２０は、電動クラッチ４５６に解放信号を出力し、電動クラッチ４５６を切り離して、処理を終了する。ステップＳ４２６において、コントローラ４２０は、電動クラッチ４５６に接続信号を出力し、電動クラッチ４５６を接続して、処理を終了する。

第４の実施の形態の主要な動作をまとめると次のようになる。
吸着作業を行わない場合、オペレータは操作スイッチ１５７をオフする。この状態では、リフマグ用モータ１４１は無負荷状態である。吸着作業が行われていない状態では、電動クラッチ４５６が接続される（ステップＳ４２６）。

このため、たとえば、ブーム１０６やアーム１０７などを駆動させるためにオペレータがアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作して、エンジン回転数が最高回転数となっている場合に、ファンモータ１４２の出入口差圧（駆動圧）が第２リリーフ弁２５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２、すなわち定格圧力Ｐｍ２となって、ファンモータ１４２は定格出力トルクを発生する。

吸着作業を行う場合、オペレータはアクセルペダル（不図示）を最大に踏み込み操作し、あるいは、エンジン操作ダイアル（不図示）を操作してエンジン回転数を最高回転数まで上昇させ、操作スイッチ１５７をオンする。操作スイッチ１５７がオンされると、発電負荷の上昇により、リフマグ用モータ１４１に作用する負荷が上昇し、リフマグ用モータ１４１の出入口差圧（駆動圧）が第１リリーフ弁１５１のリリーフ設定圧Ｐｒ１、すなわち定格圧力Ｐｍ１となり、リフマグ用モータ１４１は定格出力トルクを発生する。

吸着作業が行われている状態では、電動クラッチ４５６によりファンモータ１４２がファン１７１から切り離されているため（ステップＳ４２１）、ファンモータ１４２に作用する負荷が低減され、ファンモータ１４２の出入口差圧が定格圧力Ｐｍ２よりも低下する。このため、リフマグ用モータ１４１の背圧を低くすることができ、リフマグ用モータ１４１を定格圧力Ｐｍ１で駆動させることができる。

このように、第４の実施の形態では、リフマグ１０８の吸着操作無しと判定されたとき、コントローラ４２０は電動クラッチ４５６によりファンモータ１４２とファン１７１とを接続する。ファンモータ１４２とファン１７１とが接続されることにより、ファンモータ１４２に負荷がかかり、ファンモータ１４２の駆動圧が増加する。また、リフマグ１０８の吸着操作有りと判定されたとき、コントローラ４２０は電動クラッチ４５６によりファンモータ１４２とファン１７１とを切り離す。ファンモータ１４２とファン１７１とが切り離されると、ファンモータ１４２は無負荷状態となり、ファンモータ１４２の駆動圧が低下する。このような第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏する。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）上記した実施の形態の第１リリーフ圧Ｐｒ１、第２リリーフ圧（高圧設定値）Ｐｒ２Ｈ、第２リリーフ圧（低圧設定値）Ｐｒ２Ｌ、リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘ、リフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１、ファンモータ１４２，２４２の定格圧力Ｐｍ２の数値は一例であり、上記した実施の形態で説明した数値とは異なる数値とすることもできる。

（２）上記した実施の形態では、リフティングマグネット１０８がアーム１０７に装着された作業機械の油圧モータ制御装置を例に説明したが、フォークグラップルなどの種々のフロントアタッチメントがアーム１０７に装着された作業機械の油圧モータ制御装置にも本発明を適用できる。

（３）上記した実施の形態では、リフマグ１０８の吸着作業時に、作動油を冷却するオイルクーラ１７２に冷却風を送風するファンモータ１４２の駆動圧を低減させる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エアコン用のコンデンサなど、他の熱交換器に冷却風を送風するファンモータの駆動圧を低減させるようにしてもよい。なお、熱交換器に冷却風を送風するファンモータの駆動圧を低減させる場合に限定されることもない。

（４）上記した実施の形態では、主油圧モータであるリフマグ用モータ１４１の下流側に副油圧モータであるファンモータ１４２，２４２を設けたが、本発明はこれに限定されない。リフマグ用モータ１４１とファンモータ１４２，２４２とは油路上で直列に接続されていればよく、リフマグ用モータ１４１の上流側にファンモータ１４２，２４２を設けてもよい。

（５）第３の実施の形態では、リフマグ１０８による吸着作業が行われている場合に、リフマグ用ポンプ１３１から吐出された圧油の全てをファンモータ１４２をバイパスさせる例について説明したが、本発明はこれに限定されない。リフマグ用ポンプ１３１から吐出された圧油の一部をバイパスさせ、残りをファンモータ１４２に供給するようにしてもよい。この場合、吸着作業時におけるファンモータ１４２の出入口差圧が、リフマグ用ポンプ１３１の最高吐出圧力Ｐｐｍａｘからリフマグ用モータ１４１の定格圧力Ｐｍ１を差し引いた圧力となるように、バイパス弁３５５の開口面積を設定する。

（６）第１の実施の形態では第２リリーフ弁１５２のリリーフ設定圧Ｐｒ２を変更することで、ファンモータ１４２の駆動圧を制御した。第２の実施の形態ではファンモータ２４２のモータ傾転角ｑを変更することで、ファンモータ２４２の駆動圧を制御した。第３の実施の形態ではバイパス弁３５５を切り換えることで、ファンモータ１４２の駆動圧を制御した。第４の実施の形態では電動クラッチ４５６を動作させることで、ファンモータ１４２の駆動圧を制御した。ファンモータ１４２の駆動圧を制御する駆動圧制御手段は、上記した実施の形態の構成に限定されることなく、種々の構成を採用することができる。

（７）上記した実施の形態では、クローラ式の油圧ショベル１００を例に説明したが、ホイール式の油圧ショベルに本発明を適用してもよい。また、本発明は、油圧ショベルに限定されることもなく、クレーンやホイールローダなど、種々の作業機械に本発明を適用することができる。なお、クレーンにおいては、ジブが本発明の作業腕に相当する。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

５０ 吸着物、１００ 油圧ショベル、１０１ 走行体、１０２ 旋回体、１０４ フロント作業機、１０５ａ，１０５ｂ リンク、１０６ ブーム、１０７ アーム、１０８ リフティングマグネット（リフマグ）、１０９ ブームシリンダ、１１０ アームシリンダ、１１１ チルトシリンダ、１１２ 運転室、１１３ エンジン室、１２０ コントローラ、１２１ 操作判定部、１２２ リリーフ圧制御部、１２９ インバータ制御部、１３０ａ，１３０ｂ 油圧ポンプ、１３１ リフマグ用ポンプ、１４１ リフマグ用モータ、１４２ ファンモータ、１５１ 第１リリーフ弁、１５２ 第２リリーフ弁、１５７ 操作スイッチ、１６１ 発電機、１６２ 電力変換装置、１７１ ファン、１７２ オイルクーラ、１９０ エンジン、１９９ タンク、２２０ コントローラ、２２２ 傾転制御部、２４２ ファンモータ、２４２ａ レギュレータ、２５２ 第２リリーフ弁、３２０ コントローラ、３２２ 弁制御部、３５５ バイパス弁、３５５ａ ソレノイド、４２０ コントローラ、４２２ クラッチ制御部、４５６ 電動クラッチ、９５２ 第２リリーフ弁

Claims (3)

1. 作業腕の先端に取り付けられる作業具を備えた作業機械の油圧モータ制御装置であって、
   エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動され、前記作業具を作動させる主油圧モータと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油の油路上で前記主油圧モータに直列に接続され、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される副油圧モータと、
   前記作業具を操作する操作部材と、
   前記操作部材による前記作業具の操作の有無を判定する操作判定手段と、
   前記操作判定手段により前記作業具の操作有りと判定されたとき、前記副油圧モータの駆動圧を、前記操作判定手段により前記作業具の操作無しと判定されたときに比べて低下させる駆動圧制御手段とを備えていることを特徴とする作業機械の油圧モータ制御装置。
2. 請求項１に記載の作業機械の油圧モータ制御装置において、
   前記油圧ポンプの定格圧力は、前記主油圧モータの定格圧力と前記副油圧モータの定格圧力との和よりも小さく、
   前記駆動圧制御手段は、前記操作判定手段により前記作業具の操作有りと判定されたとき、前記主油圧モータの駆動圧と前記副油圧モータの駆動圧との和が、前記油圧ポンプの最高吐出圧力を超えないように、前記副油圧モータの駆動圧を、前記操作判定手段により前記作業具の操作無しと判定されたときに比べて低下させることを特徴とする作業機械の油圧モータ制御装置。
3. 請求項１または２に記載の作業機械の油圧モータ制御装置において、
   前記主油圧モータの駆動により発電する発電機と、
   前記副油圧モータの駆動により回転するファンと、
   前記ファンで発生した冷却風が送風される熱交換器とを備え、
   前記作業具は、前記発電機で発電した電力によって発生する磁力により吸着作業を行うリフティングマグネットであることを特徴とする作業機械の油圧モータ制御装置。

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