JP2024095376A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】ショベルの動きの安定性を向上させる。【解決手段】一態様に係るショベルは、当該ショベルを駆動させるための油圧回路と、油圧回路に油を供給する油圧ポンプと、油圧回路に接続される構成から検出部が検出した油の圧力の上昇速度に応じて、油圧ポンプから吐出される油の量を調整するように構成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、ショベルに関する。

従来から、油圧ポンプから供給される作動油によって、ショベルの各構成を動作させる油圧回路を備えるショベルが知られている。

ショベルにおいては、油圧ポンプから、油圧回路に作動油を供給することで、各構成を動作させる。油圧回路を用いて各構成の動作を制御するために様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１においては、パワーコントロールに用いられる作動油の吐出量及びネガティブコントロールを実現するための作動油の吐出量のうちいずれか小さい方の吐出量が出力されるように油圧ポンプの制御を行う技術が提案されている。

特許第４８４３１０５号

特許文献１に記載されたような従来の技術においては、操作者からの操作等に応じて、油圧回路内を流れる作動油に関する制御が行われる。例えば、操作者からの操作によっては油圧回路内の圧力を上昇させる制御が行われる。油圧回路内の圧力の上昇度合いによっては、例えばアタッチメント等の動きに急加速が生じて、不安定な挙動が生じる可能性がある。

本発明の一態様は、油の圧力が上昇する場合に油の吐出量を調整することで、ショベルの動きの安定性を向上させる技術を提供する。

本発明の一態様に係るショベルは、当該ショベルを駆動させるための油圧回路と、油圧回路に油を供給する油圧ポンプと、油圧回路に接続される構成から検出部が検出した油の圧力の上昇速度に応じて、油圧ポンプから吐出される油の量を調整するように構成されている。

本発明の一態様によれば、ショベルの動きの安定性を向上させる。

図１は、実施形態に係るショベルの側面図である。 図２は、実施形態に係るショベルに搭載される駆動システムの構成例を示す図である。 図３は、実施形態に係る吐出量制御機能を実現するコントローラの構成例を示した図である。 図４は、実施形態に係るサージ圧力制御部における指令値を調停するための構成を示した図である。 図５は、実施形態に係るサージ圧力制御部における、アーム開きアシスト押しのけ容積を算出するための構成を例示した図である。 図６は、実施形態に係るサージ圧力制御部における、旋回アシスト押しのけ容積を算出するための構成を例示した図である。 図７は、実施形態に係るサージ圧力制御部における、高圧時押しのけ容積を算出するための構成を例示した図である。 図８は、ブームの下げ及びアームの開き動作が行われた場合のメインポンプに関する従来の制御を説明した図である。 図９は、ブームの下げ及びアームの開き動作が行われた場合における実施形態に係るサージ圧力制御部が行う制御を説明した図である。 図１０は、旋回動作が行われた場合のメインポンプに関する従来の制御を説明した図である。 図１１は、旋回動作が行われた場合に実施形態に係るサージ圧力制御部が行う制御を説明した図である。 図１２は、掘削アーム閉じリリーフが行われた場合のメインポンプに関する従来の制御を説明した図である。 図１３は、掘削アーム閉じリリーフが行われた場合に実施形態に係るサージ圧力制御部が行う制御を説明した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。

（作業機械の概要）
本実施形態では、作業機械の一例としてショベルを用いる例について説明するが、ショベルに制限するものではない。建設機械、標準機、応用器、林業機械、又は油圧ショベルをベースとした搬送機械に適用してもよい。

最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械としての掘削機（ショベル１００）について説明する。図１はショベル１００の側面図である。図１に示すショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３には作業要素としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には作業要素としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端に作業要素及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成している。ブーム４は、ブームシリンダ７により駆動され、アーム５は、アームシリンダ８により駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９により駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９にはバケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂが取り付けられている。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、集合的に「シリンダ圧センサ」（検出部の例）とも称される。

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。

アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。

バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。

シリンダ圧センサは、検知結果を、コントローラ３０（図２参照）に出力する。

図２は、図１のショベル１００に搭載される駆動システムの構成例を示す図である。図２では、機械的動力伝達ラインが二重線で示され、作動油ラインが実線で示され、パイロットラインが破線で示され、且つ、電気制御ラインが一点鎖線で示されている。

ショベル１００の駆動システムは、主に、エンジン１１、ポンプレギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、操作装置２６、吐出圧センサ（検出部の例）２８、操作センサ２９、及びコントローラ３０等を含む。本実施形態に係る駆動システムは、メインポンプ１４から油路を介して各構成に作動油が供給される油圧回路を含んでいる。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源の一例である。駆動源は、電動モータ、燃料電池、又は水素エンジン等であってもよい。本実施形態では、エンジン１１は、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、油圧ポンプの一例であり、作動油をコントロールバルブユニット１７に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプであり、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。

ポンプレギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、ポンプレギュレータ１３は、コントローラ３０からの指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節してメインポンプ１４の吐出量を制御する。ポンプレギュレータ１３は、斜板傾転角に関する情報をコントローラ３０に対して出力してもよい。具体的には、ポンプレギュレータ１３は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する左ポンプレギュレータ１３Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する右ポンプレギュレータ１３Ｒを含む。

パイロットポンプ１５は、操作装置２６を含む各種油圧機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

コントロールバルブユニット１７は、複数の制御弁を動作可能に収容するように構成されている。本実施形態では、コントロールバルブユニット１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。コントロールバルブユニット１７は、それら制御弁を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。複数の制御弁は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクＴ１に流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ２０、及び旋回用油圧モータ２１を含む。走行用油圧モータ２０は、左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒを含む。

旋回用油圧モータ２１は、上部旋回体３を旋回させる油圧モータである。旋回用油圧モータ２１のポートに接続される油路２１Ｐは、リリーフ弁２４及びチェック弁２３を介して油路４４に接続されている。具体的には、油路２１Ｐは、左油路２１ＰＬ及び右油路２１ＰＲを含む。リリーフ弁２４は、左リリーフ弁２４Ｌ及び右リリーフ弁２４Ｒを含む。チェック弁２３は、左チェック弁２３Ｌ及び右チェック弁２３Ｒを含む。

左リリーフ弁２４Ｌは、左油路２１ＰＬにおける作動油の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、左油路２１ＰＬにおける作動油を油路４４に排出する。また、右リリーフ弁２４Ｒは、右油路２１ＰＲにおける作動油の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、右油路２１ＰＲにおける作動油の作動油を油路４４に排出する。

左チェック弁２３Ｌは、左油路２１ＰＬにおける作動油の圧力が油路４４における作動油の圧力より低くなった場合に開き、油路４４から左油路２１ＰＬに作動油を補給する。右チェック弁２３Ｒは、右油路２１ＰＲにおける作動油の圧力が油路４４における作動油の圧力より低くなった場合に開き、油路４４から右油路２１ＰＲに作動油を補給する。この構成により、チェック弁２３は、旋回用油圧モータ２１の制動時に吸い込み側ポートに作動油を補給できる。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施形態では、操作装置２６は、油圧式であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力であるパイロット圧は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する、操作装置２６を構成するレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は電気式であってもよい。

具体的には、操作装置２６は、左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、右走行レバー、左走行ペダル、及び右走行ペダル等を含む。左操作レバーは、アーム操作レバー及び旋回操作レバーとして機能する。右操作レバーは、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーとして機能する。以下では、左走行レバー、右走行レバー、左走行ペダル、及び右走行ペダルの少なくとも一つは「走行操作装置２６Ｄ」と称される場合がある。また、左走行レバー及び右走行レバーは「走行レバー」と称される場合があり、左走行ペダル及び右走行ペダルは「走行ペダル」と称される場合がある。また、左走行レバー及び左走行ペダルの少なくとも一つは「左走行操作装置」と称される場合があり、右走行レバー及び右走行ペダルの少なくとも一つは「右走行操作装置」と称される場合がある。

温度センサ２７は、作動油タンクＴ１における作動油の温度を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出する左吐出圧センサ２８Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧を検出する右吐出圧センサ２８Ｒを含む。

操作センサ２９は、操作装置２６の操作方向及び操作量に応じて変化するパイロット圧を検出し、その検出値をコントローラ３０に対して出力する。本実施形態は、パイロット圧を検出する圧力センサに制限するものではなく、操作角センサ、加速度センサ、角速度センサ、レゾルバ、電圧計、又は電流計等、圧力センサ以外の装置を用いて操作内容を検出してもよい。

操作センサ２９は、例えば、操作者の操作内容として、左操作レバーに対する前後方向への傾きを、アーム５の開き操作又は閉じ操作として検出できる。具体的には、操作センサ２９は、アーム５の開き操作又は閉じ操作に対応する操作量（傾き）として、アーム５の開閉制御を行うためのパイロット圧（以下、アームパイロット圧と称する）を検出する。

また、操作センサ２９は、例えば、操作者の操作内容として、左操作レバーに対する左右方向への傾きを、上部旋回体３の左旋回操作又は右旋回操作として検出できる。具体的には、操作センサ２９は、上部旋回体３を旋回操作に対応する操作量（傾き）として、上部旋回体３を旋回させるためのパイロット圧（以下、旋回パイロット圧と称する）を検出する。

コントローラ３０は、処理回路の一例であり、ショベル１００を制御するための制御装置として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。

センターバイパス油路４０は、コントロールバルブユニット１７内に配置された制御弁を通る作動油ラインであり、左センターバイパス油路４０Ｌ及び右センターバイパス油路４０Ｒを含む。

制御弁１７０は、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁１７０は、下部走行体１の直進性を高めるべくメインポンプ１４から左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。具体的には、走行用油圧モータ２０と他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒの双方に作動油を供給できるように制御弁１７０は切り換えられる。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、左メインポンプ１４Ｌが左走行用油圧モータ２０Ｌに作動油を供給でき、且つ、右メインポンプ１４Ｒが右走行用油圧モータ２０Ｒに作動油を供給できるように、制御弁１７０は切り換えられる。

制御弁１７１は、メインポンプ１４が吐出する作動油を走行用油圧モータ２０へ供給し、且つ、走行用油圧モータ２０が吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７１は、制御弁１７１Ｌ及び制御弁１７１Ｒを含む。制御弁１７１Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２０Ｌへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２０Ｌが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換える。制御弁１７１Ｒは、左メインポンプ１４Ｌ又は右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２０Ｒへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２０Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換える。

制御弁１７２は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。

制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２１へ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２１が吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

制御弁１７５は、メインポンプ１４が吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７５は、制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含む。制御弁１７５Ｌは、ブーム４の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム４の下げ操作が行われた場合には作動しない。

制御弁１７６は、メインポンプ１４が吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７６は、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。

本実施形態では、制御弁１７０～１７６はパイロット式スプール弁であるが、操作装置２６が電気式である場合には、電磁スプール弁であってもよい。

操作装置２６としての操作レバーが電気式である場合、レバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は、上述のように電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式の操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

戻り油路４１は、コントロールバルブユニット１７内に配置された作動油ラインであり、左戻り油路４１Ｌ及び右戻り油路４１Ｒを含む。油圧アクチュエータから流出して制御弁１７１～１７６を通過した作動油は、戻り油路４１を通って作動油タンクＴ１に向かって流れる。

パラレル油路４２は、センターバイパス油路４０に並行する作動油ラインである。本実施形態では、パラレル油路４２は、左センターバイパス油路４０Ｌに並行する左パラレル油路４２Ｌ、及び、右センターバイパス油路４０Ｒに並行する右パラレル油路４２Ｒを含む。左パラレル油路４２Ｌは、制御弁１７１Ｌ、１７２、１７３、又は１７５Ｌによって左センターバイパス油路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル油路４２Ｒは、制御弁１７１Ｒ、１７４、又は１７５Ｒによって右センターバイパス油路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

ここで、図２の油圧システムで採用されるネガティブコントロールについて説明する。センターバイパス油路４０には、最も下流にある制御弁１７６のそれぞれと作動油タンクＴ１との間に絞り１８が配置されている。メインポンプ１４が吐出した作動油の流れは、絞り１８で制限される。そして、絞り１８は、ポンプレギュレータ１３を制御するための制御圧（ネガティブコントロール圧）を発生させる。具体的には、絞り１８は、開口面積が固定である固定絞りであり、左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含む。絞り１８は、開口面積が大きいほど、制御圧の急変に対する安定性を高める傾向を有する。また、絞り１８は、開口面積が小さいほど、制御圧の応答性を高める傾向を有する。左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左ポンプレギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。同様に、右メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油の流れは、右絞り１８Ｒで制限される。そして、右絞り１８Ｒは、右ポンプレギュレータ１３Ｒを制御するための制御圧を発生させる。

制御圧センサ１９は、絞り１８の上流で発生する制御圧（ネガティブコントロール圧）を検出するセンサであり、左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。本実施形態では、制御圧センサ１９は、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。コントローラ３０は、制御圧に応じた指令をポンプレギュレータ１３に対して出力する。ポンプレギュレータ１３は、指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。具体的には、ポンプレギュレータ１３は、制御圧が大きいほどメインポンプ１４の吐出量を減少させ、制御圧が小さいほどメインポンプ１４の吐出量を増加させる。

ネガティブコントロールにより、図２の油圧システムは、油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス油路４０で発生させるポンピングロスを含む。油圧アクチュエータが操作されている場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を操作対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

センターバイパス油路４０及び戻り油路４１は、絞り１８の下流で油路４３の合流点に接続される。油路４３は、コントロールバルブユニット１７の外にある油路４５に接続される。すなわち、センターバイパス油路４０及び戻り油路４１のそれぞれを流れる作動油は油路４３で合流した後で油路４５を通って作動油タンクＴ１に至る。また、油路４３は、旋回用油圧モータ２１の吸い込み側における作動油の不足を補填するための作動油ラインである油路４４を介して旋回用油圧モータ２１に接続されている。

油路４５は、油路４３と作動油タンクＴ１とを接続する作動油ラインである。油路４５は、一端が油路４３に接続され、他端が作動油タンクＴ１に接続されている。油路４５には、（図示しない）チェック弁、及び（図示しない）オイルクーラが配置されてもよい。例えば、チェック弁が配置された場合、油路４３及び油路４４における作動油の圧力を開弁圧より高いレベルに維持でき、旋回用油圧モータ２１の吸い込み側における作動油の不足を確実に補填できる。

次に、図３を参照し、コントローラ３０がメインポンプ１４の吐出量を制御する機能（以下、「吐出量制御機能」とする。）の一例について説明する。図３は、吐出量制御機能を実現するコントローラ３０の構成例を示した図である。本実施形態では、コントローラ３０は、パワー制御部３０Ａ、省エネルギ制御部３０Ｂ、最小値選択部３０Ｃ、サージ圧力制御部３０Ｄ、最大値設定部３０Ｅ、及び電流指令出力部３０Ｆを有する。

パワー制御部３０Ａは、メインポンプ１４の吐出量を制御する機能の１つであるパワーコントロールを実現する制御部であり、メインポンプ１４の吐出圧Ｐｄに基づいて吐出量Ｑの指令値Ｑｄを導き出すように構成されている。吐出量Ｑは、例えば、メインポンプ１４が一回転する際にメインポンプ１４が吐出する作動油の量である押しのけ容積である。パワーコントロールは、メインポンプ１４の吐出量と吐出圧との積で表される吸収パワーがエンジン１１の出力パワー以下となるようにメインポンプ１４の吐出量を調整する機能である。本実施形態では、パワー制御部３０Ａは、吐出圧センサ２８が出力する吐出圧Ｐｄを取得する。そして、パワー制御部３０Ａは、参照テーブルを参照し、取得した吐出圧Ｐｄに対応する指令値Ｑｄを導き出す。参照テーブルは、メインポンプ１４の許容最大吸収パワー（例えば許容最大吸収馬力）と吐出圧Ｐｄと指令値Ｑｄとの対応関係を参照可能に保持するＰＱ線図に関する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。パワー制御部３０Ａは、例えば、予め設定されているメインポンプ１４の許容最大吸収馬力と吐出圧センサ２８が出力する吐出圧Ｐｄとを検索キーとして参照テーブルを参照することで、吐出量（押しのけ容積）の指令値Ｑｄを一意に決定できる。なお、参照テーブルは、従来から用いられている対応関係でもよく、説明を省略する。

省エネルギ制御部３０Ｂは、メインポンプ１４の吐出量を制御する機能の１つであるネガティブコントロールを実現する制御部であり、制御圧Ｐｎに基づいて吐出量（押しのけ容積）の指令値Ｑｎを導き出すように構成されている。本実施形態では、省エネルギ制御部３０Ｂは、制御圧センサ１９が出力する制御圧Ｐｎを取得する。そして、省エネルギ制御部３０Ｂは、参照テーブルを参照し、取得した制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出す。参照テーブルは、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を参照可能に保持する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。参照テーブルは、従来から用いられている対応関係でもよく、説明を省略する。

最小値選択部３０Ｃは、複数の入力値から最小値を選択して出力するように構成されている。本実施形態では、最小値選択部３０Ｃは、指令値Ｑｄと指令値Ｑｎのうちの小さい方を吐出量（押しのけ容積）の押しのけ容積指令値Ｑｆとして出力するように構成されている。

省エネルギ制御部３０Ｂが導き出す指令値Ｑｎは、典型的には、仕上げ作業、均し作業、又は走行動作等の比較的低負荷の作業が行われる場合に、最小値選択部３０Ｃによって選択される。すなわち、低負荷作業特性が採用される。一方で、パワー制御部３０Ａが導き出す指令値Ｑｄは、典型的には、掘削作業等の比較的高負荷の作業が行われる場合に、最小値選択部３０Ｃによって選択される。すなわち、低負荷作業特性が採用される。このように、最小値選択部３０Ｃによって選択される指令値Ｑｄにより、メインポンプ１４は、低負荷作業特性に基づいて制御されるか高負荷作業特性に基づいて制御されるかが決定される。

サージ圧力制御部３０Ｄは、吐出圧センサ２８及びシリンダ圧センサ（例えば、アームロッド圧センサＳ８Ｒ）のうち少なくとも一つから検出された圧力の上昇速度に応じて、最小値選択部３０Ｃから入力された押しのけ容積指令値Ｑｆで示された吐出量（押しのけ容積）を調整するように構成されている。そして、サージ圧力制御部３０Ｄは、調整した後の吐出量（押しのけ容積）が示された押しのけ容積最終指令値Ｑｇを、電流指令出力部３０Ｆに出力する。

例えば、操作者が、旋回動作又はアーム５の開閉動作を行うために、操作装置２６に対して非操作から急にフル操作（動きの大きい操作）を行う場合に、アームシリンダ８又は旋回用油圧モータ２１に流入する作動油が増加することで、圧力が急峻に上昇する。圧力が急速に上昇すると共にメインポンプ１４から供給される吐出量も上昇する場合には、上部旋回体３の旋回又はアーム５の開閉に急加速が生じるので、ショベル１００の機体がアタッチメントに振られることになり、ショベル１００の動きが不安定になる可能性がある。

そこで、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄは、検出された圧力の上昇速度に応じて、押しのけ容積指令値Ｑｆで示された吐出量を減少させる。これにより、アーム５の開閉動作又は上部旋回体３の旋回動作における急な加速を抑制できる。なお、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄの制御は、圧力の上昇速度に応じて吐出量を減少させる手法に制限するものではない。例えば、吐出量の上昇度合いを少なくするなど、アタッチメント又は上部旋回体３の動きについて急加速が抑止可能な吐出量の調整であればよい。

本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄは、圧力の上昇速度として、例えば、吐出圧センサ２８が検出するメインポンプ１４の吐出圧の上昇速度、及びアームロッド圧センサＳ８Ｒが検出するアームロッド圧の上昇速度のうち、いずれか一つ以上を取得する。なお、取得する圧力の上昇速度は、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度及びアームロッド圧の上昇速度のうちいずれか一つ以上に制限するものではなく、他の圧力の上昇速度を取得してもよい。例えば、サージ圧力制御部３０Ｄは、アームボトム圧の上昇速度など、上述したシリンダ圧センサが検出する圧力の上昇速度であれば取得してよい。そして、サージ圧力制御部３０Ｄは、シリンダ圧センサが検出する圧力の上昇速度を用いて、以下に示す制御を行ってもよい。

圧力の上昇速度は、例えば、吐出圧センサ２８及びシリンダ圧センサにより今回検出された圧力と、吐出圧センサ２８及びシリンダ圧センサにより前回検出された圧力との差を、圧力の検出間隔で除算することで算出される。本実施形態においてはコントローラ３０が、当該圧力の上昇速度を算出する。なお、本実施形態では圧力の上昇速度の算出手法は、上記の手法に制限するものではなく、他の手法を用いて算出してもよい。また、本実施形態は、コントローラ３０が算出する態様に制限するものではなく、例えば、吐出圧センサ２８及びシリンダ圧センサが算出してもよい。

例えば、吐出圧センサ２８が検出するメインポンプ１４の吐出圧、又はアームロッド圧センサＳ８Ｒが検出するアームロッド圧の上昇速度が高い場合、メインポンプ１４からの作動油の吐出量が多いと、作動油で動作する構成に急な加速が生じることで、ショベル１００の機体がアタッチメント等に振られて、不安定な動きを生じさせる可能性がある。

そこで、本実施形態では、メインポンプ１４の吐出圧、及びアームロッド圧センサＳ８Ｒが検出するアームロッド圧の各々の上昇速度に対して、目標値（所定値）を設定した。そして、サージ圧力制御部３０Ｄは、検出された圧力の上昇速度と目標値とを比較して、比較結果に応じて、メインポンプ１４から作動油の吐出量を調整するように制御する。

なお、上述したメインポンプ１４の吐出圧、又はアームロッド圧の上昇速度の変化は、操作者による操作装置２６に対する操作に基づいている。

そこで、本実施形態では、コントローラ３０が、操作センサ２９からの信号に基づいて、操作者が行った操作を判定し、判定結果をサージ圧力制御部３０Ｄに出力する。これにより、サージ圧力制御部３０Ｄは、操作者に行われた操作に従って、作動油の吐出量の調整を行うか否かを切り替えることができる。本実施形態のサージ圧力制御部３０Ｄの具体的な構成については後述する。

最大値設定部３０Ｅは、最大指令値Ｑｍａｘを出力するように構成されている。最大指令値Ｑｍａｘは、メインポンプ１４の最大吐出量に対応する指令値である。本実施形態では、最大値設定部３０Ｅは、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている最大指令値Ｑｍａｘを電流指令出力部３０Ｆに出力するように構成されている。

電流指令出力部３０Ｆは、ポンプレギュレータ１３に対して電流指令を出力するように構成されている。本実施形態では、電流指令出力部３０Ｆは、サージ圧力制御部３０Ｄから入力される押しのけ容積最終指令値Ｑｇと最大値設定部３０Ｅが出力する最大指令値Ｑｍａｘとに基づいて導き出される電流指令Ｉをポンプレギュレータ１３に対して出力する。なお、電流指令出力部３０Ｆは、押しのけ容積最終指令値Ｑｇに基づいて導き出される電流指令Ｉをポンプレギュレータ１３に対して出力してもよい。

このようにして、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。図示例では、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量と右メインポンプ１４Ｒの吐出量とを別々に制御する。具体的には、コントローラ３０は、左吐出圧センサ２８Ｌが検出する左メインポンプ１４Ｌの吐出圧と、左制御圧センサ１９Ｌが検出する左センターバイパス油路４０Ｌにおける作動油の圧力である制御圧とに基づいて左ポンプレギュレータ１３Ｌに対する電流指令を導き出す。そして、コントローラ３０は、左ポンプレギュレータ１３Ｌに対して電流指令を出力することによって左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。また、コントローラ３０は、右吐出圧センサ２８Ｒが検出する右メインポンプ１４Ｒの吐出圧と、右制御圧センサ１９Ｒが検出する右センターバイパス油路４０Ｒにおける作動油の圧力である制御圧とに基づいて右ポンプレギュレータ１３Ｒに対する電流指令を導き出す。そして、コントローラ３０は、右ポンプレギュレータ１３Ｒに対して電流指令を出力することによって右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する。

図４は、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄにおける指令値を調停するための構成を示した図である。図４に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄは、調整を行うための構成として、ＭＩＮ演算器４２１と、出力調停部４２２と、第１スイッチ回路４２３と、加算器４２４と、調整判定部４２５と、を備える。

図４に示される構成は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する場合について説明する。つまり、左メインポンプ１４Ｌがアーム開閉動作及び旋回動作を行うための作動油を供給するので、左メインポンプ１４Ｌが制御対象となっている場合について説明する。なお、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を調整する場合の構成も図４と同様の制御を行うものとして説明を省略する。右メインポンプ１４Ｒの吐出量の調整は、例えばブーム４の上下動作を行う場合に用いられる。

図４に示される構成には、押しのけ容積指令値Ｑｆと、アーム開き出力調整値４０１、旋回出力調整値４０２と、高圧時出力調整値４０３と、が入力される。

押しのけ容積指令値Ｑｆは、最小値選択部３０Ｃからサージ圧力制御部３０Ｄに入力された指令値とする。

アーム開き出力調整値４０１は、アーム５の開き動作における圧力の上昇速度に対応する、メインポンプ１４の吐出量の調整値を示している。本実施形態に係る吐出量の調整値は、予め定められた目標値を基準として、圧力の上昇速度が目標値より大きいか否かに基づいて算出される。具体的なアーム開き出力調整値４０１の算出手法は後述する。

旋回出力調整値４０２は、上部旋回体３の旋回動作における圧力の上昇速度に対応する、メインポンプ１４の吐出量の調整値を示している。本実施形態に係る吐出量の調整値は、目標値を基準として、圧力の上昇速度が目標値より大きいか否かに基づいて算出される。目標値はショベル１００の状況に応じて変化してもよい。具体的な旋回出力調整値４０２の算出手法は後述する。

アーム開き出力調整値４０１、及び旋回出力調整値４０２は、非操作からフル操作（動きが大きい操作の例）を急に行う場合に調整される吐出量を示している。しかしながら、本実施形態は、吐出量の調整は、非操作からフル操作（動きが大きい操作の例）を行う場合に制限するものではなく、リリーフ動作、及び操作レバーの戻し操作に対応して行ってもよい。なお、本実施形態は、吐出量の調整を未操作からフル操作が行われた場合に制限するものではなく、未操作から、ショベル１００の動きが大きい（圧力が大きくなるような）操作が行われた場合に適用できる。本実施形態に係るリリーフ動作は、掘削アーム閉じリリーフ動作を行う場合として、例えば、掘削を行うためにアーム５を閉じる動作を行う際に、左油路２１ＰＬにおける作動油の圧力が所定のリリーフ圧に達して、左リリーフ弁２４Ｌを油圧リリーフ状態にする動作をいう。なお、本実施形態は、リリーフ動作の一例を示したものであり、油圧リリーフ状態にする他の動作でもよい。

高圧時出力調整値４０３は、リリーフ動作によってメインポンプ１４が高圧になった場合に対応する、メインポンプ１４の吐出量の調整値を示している。本実施形態に係る吐出量の調整値は、目標値を基準として算出される。本実施形態に係る目標値は、メインポンプ１４の吐出圧に応じて変化するが、ショベル１００の状況に応じて変化してもよい。具体的な高圧時出力調整値４０３の算出手法は、後述する。

そして、図４に示される構成は、図４に示される構成による演算結果として、押しのけ容積最終指令値Ｑｇを出力する。

出力調停部４２２は、アーム開き出力調整値４０１、旋回出力調整値４０２、及び高圧時出力調整値４０３のうちいずれか一つの出力調整値を選択し、選択された出力調整値を出力する。本実施形態に係る出力調停部４２２は、例えば、入力された複数の出力調整値のうち、調整される吐出量が最も小さい出力調整値を選択し、出力する。調整される吐出量が最も小さい出力調整値の選択とは、例えば、複数の出力調整値のうち、吐出量を減少させる量が最も小さい出力調整値を選択することが考えられる。

ＭＩＮ演算器４２１は、押しのけ容積指令値Ｑｆ、及び第１スイッチ回路４２３から出力された押しのけ容積最終指令値Ｑｇの前回値のうち、小さい値を出力する。図４で示される吐出量の調整が行われる際、押しのけ容積指令値Ｑｆが急峻に増加した場合、ＭＩＮ演算器４２１から出力された、押しのけ容積最終指令値Ｑｇの前回値が調整の対象となる。これにより吐出量の急峻な増加を抑制できる。

加算器４２４は、ＭＩＮ演算器４２１により選択された小さい値（押しのけ容積指令値Ｑｆ、又は押しのけ容積最終指令値Ｑｇの前回値）に対して、出力調停部４２２から入力された出力調整値を加算する。例えば、調整判定部４２５により吐出量の調整が必要な操作が行われたと判定された場合、加算器４２４は、ＭＩＮ演算器４２１により選択された小さい値（押しのけ容積指令値Ｑｆ、又は押しのけ容積最終指令値Ｑｇの前回値）に対して、出力調停部４２２により選択された出力調整値を加算する。加算器４２４による加算が、圧力の上昇速度に対応する吐出量の調整となる。つまり、加算器４２４は、圧力に応じて調整された押しのけ容積を出力する。

第１スイッチ回路４２３は、調整判定部４２５の判定結果に応じて、出力する値を切り替える。第１スイッチ回路４２３は、調整判定部４２５により吐出量の調整が必要となる操作が行われたと判定された場合に、加算器４２４により加算された（吐出量が調整された）押しのけ容積を、押しのけ容積最終指令値Ｑｇとして出力する。

第１スイッチ回路４２３は、調整判定部４２５により吐出量の調整が必要な操作が行われていないと判定された場合に、押しのけ容積指令値Ｑｆを、押しのけ容積最終指令値Ｑｇとして出力する。

調整判定部４２５は、コントローラ３０による吐出量の調整が必要な操作が行われたか否かを判定している。調整判定部４２５は、吐出量の調整が必要な複数の操作のうち少なくとも一つが行われた場合に、吐出量の調整が必要な操作が行われたと判定する。そして、調整判定部４２５による判定結果に応じて、接続されている第１スイッチ回路４２３のオン／オフを切り替える制御が行われる。

例えば、調整判定部４２５は、コントローラ３０による、アーム５の急な開き操作が行われたか否かを判定している。アーム５の急な開き操作であるか否かの判定基準としては、アーム５の開きを示すアームパイロット圧（以下、アーム開きパイロット圧と称する）が所定の基準より大きくなったか否かを含んでよい。

また、調整判定部４２５は、コントローラ３０による、上部旋回体３の急な旋回操作が行われたか否かを判定している。上部旋回体３の急な旋回操作であるか否かの判定基準としては、旋回を示すパイロット圧（以下、旋回パイロット圧と称する）が所定の基準より大きくなったか否かを含んでよい。

また、調整判定部４２５は、コントローラ３０による、リリーフ動作が行われたか否かを判定している。リリーフ動作であるか否かの判定は、アーム５の閉じを示すアームパイロット圧（以下、アーム閉じパイロット圧と称する）に基づいてもよい。

調整判定部４２５による操作の判定は、一例を示したものであって、他の操作について判定を行ってもよい。例えば、調整判定部４２５は、レバー戻し操作が行われたか否かを判定してもよい。

つまり、調整判定部４２５による判定結果に基づいて、アーム５の急な開き操作が行われた場合、上部旋回体３の急な旋回操作が行われた場合、又は、リリーフ動作が行われた場合に、調整判定部４２５に接続された第１スイッチ回路４２３をオンにする制御が行われる。したがって、サージ圧力制御部３０Ｄは、非操作からフル操作が急に行われた場合、又はリリーフ動作が行われた場合等に、吐出量を調整する制御を行うことができる。

図４に示される例では、調整判定部４２５により吐出量の調整が必要な操作が行われたと判定された場合に、左メインポンプ１４Ｌの吐出量の調整制御が行われる。例えば、アーム５の急な開き操作が行われた場合、上部旋回体３の急な旋回操作が行われた場合、又は、リリーフ動作が行われた場合に、吐出量の調整が行われる。例えば、非操作状態から動きが大きい操作が開始された場合、又はリリーフ動作によって左メインポンプ１４Ｌの圧力が上昇した場合等で、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整できるので、ショベル１００の動きの安定性を向上させることができる。

次に、図４に示される構成に入力される出力調整値について説明する。

図５は、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄにおける、アーム開き出力調整値４０１を算出するための構成を例示した図である。算出されたアーム開き出力調整値４０１は、上述した図４で示した構成に入力される。

図５に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄは、アーム開き出力調整値４０１を算出するための構成として、出力値算出部５１１を備える。

目標値５０１は、アームロッド圧の上昇速度５０２の目標となる所定値である。

図５に示される例では、アームロッド圧の上昇速度５０２と、アームロッド圧の上昇加速度５０３と、が入力される。アームロッド圧の上昇速度５０２及びアームロッド圧の上昇加速度５０３は、アームロッド圧センサＳ８Ｒから入力されるアームロッド圧に基づいて、コントローラ３０が算出する。算出手法は従来と同様の手法を用いればよい。

ゲインＡは、予め定められたゲインとする。ゲインＡの数値は、例えば正の数であって、実施態様に応じて定められる。

ゲインＢは、予め定められたゲインとする。ゲインＢの数値は、例えば正の数であって、実施態様に応じて定められる。

出力値算出部５１１は、入力された値に基づいて、アーム開き出力調整値４０１を算出する。本実施形態では、出力値算出部５１１は、以下に示す式（１）を用いて算出する。

アーム開き出力調整値４０１＝－（（上昇速度５０２－目標値５０１）×ゲインＡ＋上昇加速度５０３×ゲインＢ）……（１）

図５に示されるように、サージ圧力制御部３０Ｄは、アームロッド圧の上昇速度５０２が、目標値５０１（所定値の例）より大きいか否かに基づいて、メインポンプ１４から吐出される油の量を調整するためのアーム開き出力調整値４０１を算出する。

例えば、"上昇速度５０２－目標値５０１"が正で、上昇加速度が'０'の場合、式（１）からアーム開き出力調整値４０１が負の値として算出される。そして、アーム開き出力調整値４０１が、図４に示す構成に入力された場合、前回値又は押しのけ容積指令値Ｑｆを減少させる処理が行われる。これにより、アームロッド圧の上昇速度が急に大きくなっている場合（目標値５０１を上回る程度に大きくなっている場合）にはメインポンプ１４の吐出量を減少させる制御が行われる。

他の例としては、"上昇速度５０２－目標値５０１"が負で、上昇加速度が'０'の場合、式（１）からアーム開き出力調整値４０１が正の値として算出される。そして、がアーム開き出力調整値４０１が、図４に示す構成に入力された場合、前回値又は押しのけ容積指令値Ｑｆのうち小さい方を増加させる処理が行われる。これにより、上昇速度が目標値を下回る場合には、吐出量は緩やかに増加してもよい。

図５で示される例では、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄは、アーム開き動作（アタッチメントの駆動の一例）を行うために油圧回路に作動油が供給している場合に、アームロッド圧の上昇速度と共に、アームロッド圧の上昇加速度に応じて、メインポンプ１４の吐出量を調整する制御を行う。なお、図５で示される例では、アタッチメントを駆動させる場合に、当該アタッチメントのシリンダ圧の上昇速度及び上昇加速度に基づいて吐出量を調整する例について説明する。しかしながら、上昇速度及び上昇加速度に基づいた吐出量の調整は、アタッチメントを駆動させる場合に制限するものではなく、例えば旋回動作の場合に行ってもよい。本実施形態では、上昇加速度を考慮した吐出量の調整を行うことで、アーム開き動作の安定性を向上させることができる。

図６は、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄにおける、旋回出力調整値４０２を算出するための構成を例示した図である。算出された旋回出力調整値４０２は、上述した図４で示した構成に入力される。

図６に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄは、旋回出力調整値４０２を算出するための構成として、出力値算出部６１１を備える。

目標値６０１は、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度６０２の目標となる所定値である。

図６に示される例では、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度６０２が入力される。メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度６０２は、吐出圧センサ２８から入力される吐出圧に基づいて、コントローラ３０が算出する。算出手法は従来と同様の手法を用いればよい。

ゲインＣは、予め定められたゲインとする。ゲインＣは、例えば正の数であって、実施態様に応じて定められる。

出力値算出部６１１は、入力された値に基づいて、旋回出力調整値４０２を算出する。本実施形態では、出力値算出部６１１は、以下に示す式（２）を用いて算出する。

旋回出力調整値４０２＝－（上昇速度６０２－目標値６０１）×ゲインＣ……（２）

図６に示されるように、サージ圧力制御部３０Ｄは、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度６０２が目標値（所定値の例）より大きいか否かに基づいて、メインポンプ１４から吐出される油の量を調整するための旋回出力調整値４０２を算出する。なお、目標値は、アーム開きパイロット圧に応じて定められる。

例えば、"上昇速度６０２－目標値６０１"が正の場合、式（２）から旋回出力調整値４０２が負の値として算出される。そして、旋回出力調整値４０２が、図４に示す構成に入力された場合、押しのけ容積指令値Ｑｆを減少させる処理が行われる。これにより、吐出圧の上昇速度が急に大きくなっている場合（目標値を上回る程度に大きくなっている場合）にはメインポンプ１４の吐出量を減少させる制御が行われる。

図７は、本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄにおける、高圧時出力調整値４０３を算出するための構成を例示した図である。算出された高圧時出力調整値４０３は、上述した図４で示した構成に入力される。

図７に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄは、高圧時出力調整値４０３を算出するための構成として、目標値出力部７１１と、出力値算出部７１２と、を備える。

図７に示される例では、メインポンプ１４の吐出圧７０１と、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度７０２と、が入力される。メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度７０２は、吐出圧センサ２８から入力される吐出圧に基づいて、コントローラ３０が算出する。算出手法は従来と同様の手法を用いればよい。

ゲインＤは、予め定められたゲインとする。ゲインＤは、例えば正の数であって、実施態様に応じて定められる。

リリーフ動作が行われた際に、状況に応じてゲインを切り替えてもよい。例えば、出力値算出部７１２に出力されるゲインとして、ゲインＤの他に、ゲインＥが存在してもよい。メインポンプ１４の吐出圧が、所定の閾値より大きいか否かに応じて、ゲインＤを用いるか、ゲインＥを用いるかを切り替えてもよい。このように、検出された圧力（例えば、メインポンプ１４の吐出圧）に応じてゲインを変更してもよい。

目標値出力部７１１は、メインポンプ１４の吐出圧７０１と目標値との対応関係を保持している。つまり、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度６０２の目標となる所定値が、メインポンプ１４の吐出圧７０１と対応付けて設定されている。当該対応関係は、例えば、メインポンプ１４の吐出圧７０１が高くなるにしたがって、目標値が小さくなるように対応付けられている。そして、目標値出力部７１１は、入力されたメインポンプ１４の吐出圧７０１に対応する目標値を出力する。

出力値算出部７１２は、入力された値に基づいて、高圧時出力調整値４０３を算出する。本実施形態では、出力値算出部７１２は、以下に示す式（３）を用いて算出する。

高圧時出力調整値４０３＝－（上昇速度７０２－目標値）×ゲインＤ……（３）

図７に示されるように、サージ圧力制御部３０Ｄは、目標値（所定値の例）を基準として、メインポンプ１４の吐出圧の上昇速度７０２に基づいて、メインポンプ１４から吐出される油の量を調整するための高圧時出力調整値４０３を算出する。

例えば、"上昇速度７０２－目標値"が正の場合、式（３）から高圧時出力調整値４０３が負の値として算出される。そして、高圧時出力調整値４０３が、図４に示す構成に入力された場合、押しのけ容積指令値Ｑｆを減少させる処理が行われる。これにより、サージ圧力制御部３０Ｄは、高圧時に、圧力の上昇速度がある程度生じている場合には、メインポンプ１４の吐出量を減少させる制御を行う。

また、"上昇速度７０２－目標値"は、目標値出力部７１１が保持する対応関係からメインポンプ１４の吐出圧が高いほど大きい値となる。このため、メインポンプ１４の吐出圧が高いほど、出力値算出部７１２で算出される高圧時出力調整値４０３の絶対値が大きくなる。つまり、サージ圧力制御部３０Ｄは、メインポンプ１４の吐出圧が高いほど、メインポンプ１４の吐出量を減少させる制御を行う。

次に、本実施形態に係る上述した制御を行った場合の効果について説明する。

図８は、ブームの下げ及びアームの開き動作が行われた場合のメインポンプに関する従来の制御を説明した図である。なお、図８に示されるショベルの構成は、本実施形態に係るショベル１００と同様の構成を備えている。

図８に示される例では、アーム開きパイロット圧を示す線１８０２を示す。線１８０２に示される例では、時刻ｔ１からアームの未操作からフル操作が行われた例とする。当該操作に従って、時刻ｔ１から時刻ｔ３までアームパイロット圧が上昇している。

線１８０１が、アームロッド圧とする。線１８０２で示されるアームパイロット圧の上昇に伴って、線１８０１で示されるアームロッド圧も時刻ｔ１から上昇する。線１８０１に示されるように、時刻ｔ２に、アームロッド圧Ｐm11に到達する。

線１８０３が、左メインポンプの吐出量とする。線１８０３に示される例では、時刻ｔ１から吐出量が上昇し、時刻ｔ２に吐出量（押しのけ容積）Ｑ１１まで上昇した後、吐出量が降下（減少）していく。

線１８０４が、左メインポンプによるポンプトルクとする。線１８０５がトルクの上限値とする。線１８０４に示されるように、左メインポンプの吐出量及びアームロッド圧の上昇に従って、時刻ｔ２までに急峻に上昇した後、上昇と降下とが繰り返される。

図８に示される例では、アームロッド圧の上昇と共に、吐出量も上昇している。これにより、ポンプトルクも急峻に上昇する。このように、従来のショベルでは、アーム開きに急な加速が生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態に係るコントローラ３０は、アームロッド圧の上昇速度に応じて、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する。

図９は、ブーム４の下げ及びアーム５の開き動作が行われた場合における本実施形態に係るサージ圧力制御部３０Ｄが行う制御を説明した図である。図９に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄが、アーム開き出力調整値４０１を算出し、アーム開き出力調整値４０１を用いた吐出量の調整が行われた例を示している。

図９に示される例では、アーム５開きのアームパイロット圧を示す線１９０２を示す。線１９０２で示すアームパイロット圧は、図８の線１８０２で示すアームパイロット圧と同様とする。

線１９０１が、アームロッド圧とする。線１９０２で示されるアームパイロット圧の上昇に伴って、線１９０１で示されるアームロッド圧も時刻ｔ１から上昇する。

線１９０３が、左メインポンプ１４Ｌの吐出量とする。線１９０３に示される例では、時刻ｔ１から吐出量が上昇する。本実施形態では、未操作からフル操作が行われた場合に、アームロッド圧の上昇速度に応じて、サージ圧力制御部３０Ｄが、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する制御を行う（図５参照）。これにより時刻ｔ２で、左メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｑ１２となる。吐出量Ｑ１２は、図８の吐出量Ｑ１１と比べて低いことが確認できる。

線１９０３で示されるように、左メインポンプ１４Ｌの吐出量が抑制されるので、線１９０１で示されるアームロッド圧の上昇も、図８の線１８０１で示されるアームロッド圧の上昇と比べて緩やかになる。

線１９０１に示されるように、時刻ｔ２に、アームロッド圧Ｐm12に到達する。アームロッド圧Ｐm12は、図８のアームロッド圧Ｐm11と比べて低いことが確認できる。

線１９０４が、左メインポンプ１４Ｌによるポンプトルクとする。線１９０５がトルクの上限値とする。

本実施形態は、従来と比べて、左メインポンプ１４Ｌの吐出量が調整され且つアームロッド圧の上昇が緩やかになる。このため、線１９０４に示されるポンプトルクは、図８の線１８０４で示されるポンプトルクと比べて上昇速度が緩やかになる。したがって、本実施形態ではアーム５開きの急加速を抑制できるので、ショベル１００の動きの安定性を向上させることができる。さらには、ポンプトルクの上昇速度が緩やかになるため従来と比べて省エネルギ化を実現できる。

図１０は、旋回動作が行われた場合のメインポンプ１４に関する従来の制御を説明した図である。なお、図１０に示されるショベルの構成は、本実施形態に係るショベル１００と同様の構成を備えている。

図１０に示される例では、旋回パイロット圧を示す線２００２を示す。線２００２に示される例では、時刻ｔ１１から旋回の未操作からフル操作が行われた例とする。当該操作に従って、時刻ｔ１１から徐々に旋回パイロット圧が上昇していく。

線２００１が、左メインポンプの吐出圧とする。線２００２で示される旋回パイロット圧の上昇に伴って、線２００１で示される左メインポンプの吐出圧も時刻ｔ１１から上昇する。線２００１に示されるように、時刻ｔ１２に、左メインポンプの吐出圧Ｐm21に到達した後、当該吐出圧Ｐm21が維持される。

線２００３が、左メインポンプの吐出量とする。線２００３に示される例では、時刻ｔ１１から吐出量が上昇し、時刻ｔ１２に吐出量Ｑ２１まで上昇した後、一度吐出量が降下（減少）する。その後、再び吐出量が上昇していく。

線２００４が、左メインポンプによるポンプトルクとする。線２００５がトルクの上限値とする。線２００４に示されるように、左メインポンプの吐出量及び吐出圧の上昇に従って、時刻ｔ１２までに急峻に上昇した後、当該ポンプトルクが維持される。

図１０に示される例では、左メインポンプの吐出圧の上昇と共に、吐出量も上昇している。これにより、ポンプトルクも急峻に上昇する。さらには、従来のショベルでは、アーム開きに急な加速が生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態に係るコントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の上昇速度に応じて、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する。

図１１は、旋回動作が行われた場合のサージ圧力制御部３０Ｄが行う制御を説明した図である。図１１に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄが、旋回出力調整値４０２を算出し、旋回出力調整値４０２を用いた吐出量の調整が行われた例を示している。

図１１に示される例では、旋回パイロット圧を示す線２１０２を示す。線２１０２で示す旋回パイロット圧は、図１０の線２００２で示す旋回パイロット圧と同様とする。

線２１０１が、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧とする。線２１０２で示される旋回パイロット圧の上昇に伴って、線２１０１で示される左メインポンプ１４Ｌの吐出圧も時刻ｔ１から上昇する。

線２１０３が、左メインポンプ１４Ｌの吐出量とする。線２１０３に示される例では、時刻ｔ１から吐出量が上昇する。本実施形態では、未操作からフル操作が行われた場合に、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の上昇速度に応じて、サージ圧力制御部３０Ｄが、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する制御を行う（図６参照）。これにより左メインポンプ１４Ｌの吐出量は、図１０の線２００３で示される吐出量と比べて緩やかに上昇していくことが確認できる。

線２１０３で示されるように、左メインポンプ１４Ｌの吐出量の上昇が緩やかになるため、線２１０１で示される左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の上昇速度も、図１０の線２００１で示される吐出圧の上昇速度と比べて緩やかになる。

線２１０４が、左メインポンプ１４Ｌによるポンプトルクとする。線２１０５がトルクの上限値とする。

本実施形態は、従来と比べて、左メインポンプ１４Ｌの吐出量が調整され且つ吐出圧の上昇が緩やかになる。このため、線２１０４に示されるポンプトルクは、図１０の線２００４で示されるポンプトルクと比べて上昇速度が緩やかになる。したがって、本実施形態では旋回の急加速を抑制できるので、ショベル１００の動きの安定性を向上させることができる。さらには、ポンプトルクの上昇速度が緩やかになるため従来と比べて省エネルギ化を実現できる。

上述した実施形態では、アーム開き動作及び旋回動作を行う場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、メインポンプ１４の作動油の吐出量の調整の対象となる動作の一例を示したものであって、上述した動作以外にも適用できる。例えば、ブーム上げ動作等を行う場合に、上述したメインポンプ１４の作動油の調整を行ってもよい。

さらには、動作開始時に吐出量の調整を行う手法に制限するものではなく、リリーフ動作を行う場合に吐出量の調整を行ってもよい。

図１２は、掘削アーム閉じリリーフ動作が行われた場合のメインポンプに関する従来の制御を説明した図である。なお、図１２に示されるショベルの構成は、本実施形態に係るショベル１００と同様の構成を備えている。

図１２に示される例では、アーム閉じを示すアームパイロット圧（アーム閉じパイロット圧と称する）を示す線２２０２を示す。線２２０２に示される例では、アーム閉じによって掘削するためのリリーフ動作が行われる例とする。当該操作に従って、アーム閉じパイロット圧が上昇していく。

線２２０１が、左メインポンプの吐出圧とする。線２２０２で示されるアーム閉じパイロット圧の上昇に伴って、線２２０１で示される左メインポンプの吐出圧も上昇する。線２２０１に示されるように、時刻ｔ２１に、左メインポンプの吐出圧Ｐm31に到達した後、当該吐出圧Ｐm31が維持される。つまり、吐出圧Ｐm31の高圧状態が維持される。

線２２０３が、左メインポンプの吐出量とする。線２２０３に示される例では、時刻ｔ２１に吐出量Ｑ３１まで上昇した後、一度吐出量が降下（減少）する。その後、吐出量Ｑ３２より大きくなった後、再び吐出量が上昇していく。

線２２０４が、左メインポンプによるポンプトルクとする。線２２０５がトルクの上限値とする。線２２０４に示されるように、左メインポンプの吐出量及び吐出圧の上昇に従って、時刻ｔ２１までに急峻に上昇した後、当該ポンプトルクが一度下降（減少）した後、再び上昇し、線２２０５で示される上限値の最大値となる値近傍で維持される。

図１２に示される例では、ポンプトルクが上限値の最大値となる値近傍で維持されるのでエネルギの消費度合いが大きくなる。

これに対して、本実施形態に係るコントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧が高圧の場合に、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を調整する。

図１３は、掘削アーム閉じリリーフ動作が行われた場合のサージ圧力制御部３０Ｄが行う制御を説明した図である。図１３に示される例では、サージ圧力制御部３０Ｄが、高圧時出力調整値４０３を算出し、高圧時出力調整値４０３を用いた吐出量の調整が行われた例を示している。

図１３に示される例では、アーム閉じパイロット圧を示した線２３０２が表されている。線２３０２で示すアーム閉じパイロット圧は、図１２の線２２０２で示すアーム閉じパイロット圧と同様とする。

線２３０１が、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧とする。線２３０２で示される旋回パイロット圧の上昇に伴って、線２３０１で示される左メインポンプ１４Ｌの吐出圧も時刻ｔ１から上昇する。

線２３０１が、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧とする。線２３０２で示されるアーム閉じパイロット圧の上昇に伴って、線２３０１で示される左メインポンプ１４Ｌの吐出圧も上昇する。線２３０１に示されるように、時刻ｔ２１に、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧Ｐm31に到達した後、当該吐出圧Ｐm31が維持される。つまり、吐出圧Ｐm31の高圧状態が維持される。このため、目標値出力部７１１から出力される、当該高圧状態に対応する目標値に基づいて、高圧時出力調整値４０３が算出される。そのうえで、当該高圧時出力調整値４０３を用いた吐出量の調整が行われる。

線２３０３が、左メインポンプ１４Ｌの吐出量とする。線２３０３に示される例では、時刻ｔ２１に吐出量Ｑ３１まで上昇した後、一度吐出量が降下（減少）する。その後、高圧時出力調整値４０３を用いた調整によって吐出量Ｑ３２近傍で維持される。このように、左メインポンプ１４Ｌの吐出量は、図１２の線２２０３で示される吐出量と比べて低い状態が維持される。

線２３０４が、左メインポンプ１４Ｌによるポンプトルクとする。線２３０５がトルクの上限値とする。

本実施形態は、従来と比べて、左メインポンプ１４Ｌの吐出量が調整されたので、線２３０４に示されるポンプトルクは、図１２の線２２０４で示されるポンプトルクと比べて時刻ｔ２１の後において上昇速度が緩やかになる。したがって、従来と比べて省エネルギ化を実現できる。

図１３に示されるように、本実施形態においては、非操作からフル操作を行う場合のみならず、リリーフする場合も吐出量の制御を行うことで省エネルギ化を実現できる。

上述した実施形態で示した吐出量の調整の一例を示したものである。例えば、旋回動作及びアーム５開き動作のために、未操作からフル操作が行われる場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、吐出量の調整するための動作を、旋回動作及びアーム５開き動作に制限するものではなく、他の動作に適用してもよい。

また、上述した実施形態では、未操作から動きが大きくなる操作（例えばフル操作）、及びリリーフ動作等が行われる場合に、吐出量を調整する例について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、吐出量の調整が必要な操作を制限するものではなく、他の操作に適用してもよい。

本実施形態においてショベル１００が油圧ショベルの場合について説明した。しかしながら、本実施形態は、油圧ショベルに制限するものではなく、油圧ポンプを搭載したショベルであればよい。例えばエンジンの代わりにモータが油圧ポンプを動作させる電動式ショベル又はハイブリッドショベルに適用してもよい。

上述した実施形態においては、コントローラ３０が、シリンダ圧センサ又は吐出圧センサが検出した圧力の上昇速度に応じて、メインポンプ１４から吐出される油の量を調整するように構成されている。したがって、ショベル１００のアタッチメント等の急加速を抑制できる。したがって、ショベル１００の動きの安定性を向上させることができる。これによりショベル１００の安全性を向上させることができる。さらには、ポンプトルクの出力を抑制できるので、省エネルギ化を実現できる。

以上、本発明に係るショベルを含む作業機械の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（作業具）
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１４Ｒ、１４Ｌ メインポンプ
２１ 旋回用油圧モータ
２６ 操作装置
２８ 吐出圧センサ
２９ 操作センサ
３０ コントローラ
３０Ａ パワー制御部
３０Ｂ 省エネルギ制御部
３０Ｃ 最小値選択部
３０Ｄ サージ圧力制御部
３０Ｅ 最大値設定部
３０Ｆ 電流指令出力部
Ｓ７Ｒ ブームロッド圧センサ
Ｓ７Ｂ ブームボトム圧センサ
Ｓ８Ｒ アームロッド圧センサ
Ｓ８Ｂ アームボトム圧センサ
Ｓ９Ｒ バケットロッド圧センサ
Ｓ９Ｂ バケットボトム圧センサ

Claims (8)

1. 当該ショベルを駆動させるための油圧回路と、
   前記油圧回路に油を供給する油圧ポンプと、
   前記油圧回路に接続される構成から検出部が検出した圧力の上昇速度に応じて、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するように構成されている、
   ショベル。
2. 前記上昇速度が増加している場合に、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を減少させるように構成されている、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記上昇速度と共に、前記検出部が検出した圧力の上昇加速度に応じて、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するように構成されている、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. アタッチメントをさらに、備え、
   前記アタッチメントを駆動させるために前記油圧回路が前記油を供給している場合に、前記上昇速度と共に、前記上昇加速度に応じて、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するように構成されている、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記上昇速度と所定値との比較結果に応じて、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するように構成されている、
   請求項１に記載のショベル。
6. 前記ショベルのアタッチメントの動作に応じて、前記油圧回路に設けられているリリーフ弁のリリーフ状態が生じた場合に、前記検出部が検出した圧力に応じて、前記所定値を調整する、又は、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するためのゲインを変更する、
   請求項５に記載のショベル。
7. さらに、操作状態に応じて、前記油圧ポンプから吐出される前記油の量を調整するか否かを切り替えるように構成されている、
   請求項１に記載のショベル。
8. 前記油圧回路の絞りによって生じる制御圧に基づいたネガティブコントロールに用いる前記油の量、及び、前記ショベルのエンジンの出力に基づいたパワーコントロールに用いる前記油の量のうちいずれか小さい方として選択された前記油の量に対して、前記上昇速度に応じて調整するように構成されている、
   請求項１に記載のショベル。

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