JP5859322B2 - 油圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧アクチュエータがセンターバイパス管路に配置されたオープンセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、操作装置の操作量に応じて前記方向切換弁の位置が可変される建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置に関する。

従来から、ネガコン制御では、方向切換弁（コントロールバルブ）にブリードオフ通路を設けるとともに、各方向切換弁のブリードオフ通路をセンターバイパス管路によってタンクに接続する構成を前提として、センターバイパス管路の最下流側にネガコン絞りを設け、このネガコン絞りによって発生する油圧(絞りの入口圧＝ネガコン圧)検出し、このネガコン圧に応じてポンプ吐出量を制御する（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３０３８０９号公報

一般的に、ネガコン制御は、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の感性に相性が良いものである。

しかしながら、ネガコン制御では、各方向切換弁のブリードオフ通路によるブリード流量が常に無駄となるので、ネガコン圧が発生している場合には、ブリード流量×ネガコン圧に相当するエネルギが無駄となり、省エネ性に問題がある。

そこで、本発明は、ブリード流量を低減しつつ仮想的にネガコン制御を再現して、省エネ性及び操作性を高めることができる油圧制御装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、油圧アクチュエータがセンターバイパス管路に配置されたオープンセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、操作装置の操作量に応じて前記方向切換弁の位置が可変される建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記センターバイパス管路における前記方向切換弁よりもタンク側にネガコン絞りが設けられておらず、
前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、前記ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出する仮想ネガコン圧算出手段と、
前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する制御指令値算出手段とを備えることを特徴とする、油圧制御装置が提供される。

本発明によれば、ブリード流量を低減しつつ仮想的にネガコン制御を再現して、省エネ性及び操作性を高めることができる油圧制御装置が得られる。

本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。 比較例による油圧ポンプ制御装置１００'を示す回路図である。 本実施例による油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。 方向切換弁の特性の一例を示す図である。 本実施例のメインコントローラ５４により実現される要部処理の一例を示す制御ブロック図である。 ネガコン圧−流量テーブルの一例を示す図である。 メインコントローラ５４により実現されるモードセレクタ９６の切換処理の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。

次に、建設機械１に搭載される油圧ポンプ制御装置について説明する。ここでは、説明の都合上、本発明の一実施例による油圧ポンプ制御装置１００の説明に先立って、比較例による通常の油圧ポンプ制御装置１００'について説明する。

図２は、比較例による油圧ポンプ制御装置１００'を示す回路図である。

油圧ポンプ制御装置１００'は、エンジン又は電動モータによって駆動される二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'を連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'を連通するセンターバイパス管路３０Rを経てタンク２２まで圧油を循環させる。尚、油圧ポンプ１０L、１０Rは、可変容量傾斜板ピストンポンプであり、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である。油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出圧Ｐ１，Ｐ２は、圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出される。圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒの出力信号は、メインコントローラ５４に供給される。

切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'、及び、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'は全てオープンセンター型である。即ち、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'、及び、切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'は、それぞれのブリードオフ通路がセンターバイパス管路３０L、３０Ｒに接続されることにより、常態で油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出側をタンク２２に連通させる。

切換弁１１Ｌ'は、油圧ポンプ１０Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

切換弁１１Ｒ'は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、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又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１２Ｌ'は、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１３Ｌ'、１３Ｒ'はそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒ'は、操作装置２６のブーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ'」とする。）であり、切換弁１３Ｌ'は、ブーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ'」とする。）である。

切換弁１４Ｒ'は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ９内の圧油をタンク２２へ排出するためのスプール弁である。

また、切換弁１５Ｌ'、１５Ｒ'はそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油をタンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｌ'は、操作装置２６のアーム操作レバーが操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１５Ｌ'」とする。）であり、切換弁１５Ｒ'は、アーム操作レバーが所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１５Ｒ'」とする。）である。

操作装置２６は、旋回用油圧モータ４４、走行用油圧モータ４２L、４２Ｒ、ブーム４、アーム５、及びバケット６を操作するための操作装置であり、各種のレバーやペダル（アーム操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバー、走行ペダル（右）、走行ペダル（左））を含んでよい。操作装置２６における各種のレバーやペダルの各操作量を表す電気信号は、メインコントローラ５４に供給される。ユーザによる各種のレバーやペダルの操作量の検知方法は、パイロット圧を圧力センサで検知する方法であってもよいし、レバー角度を検知する方法であってもよい。

センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５Ｌ'、１５Ｒ'とタンク２２との間にネガコン絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流において、ネガコンシステムのための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。ネガコン圧は、ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒにより検出される。ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒの出力信号は、メインコントローラ５４に供給される。

センターバイパス管路３０L、３０Rには、それぞれ、リリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒが設けられる。リリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒは、それぞれ、ネガコン絞り２０L、２０Ｒの上流側の油圧が所定のリリーフ圧を越えた場合に、ネガコン絞り２０L、２０Ｒの上流側とタンク２２とを連通させるように機能する。

図２に示す構成では、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流のネガコン圧、及び吐出圧Ｐ１，Ｐ２等を圧力センサ２７Ｌ，２７Ｒ，２８Ｌ，２８Ｒで検出し、検出したネガコン圧、吐出圧Ｐ１，Ｐ２等に基づいてメインコントローラ５４により吐出流量の目標値を求め、その吐出流量の目標値となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ，４１Ｒを制御する。

典型的には、メインコントローラ５４は、検出されるネガコン圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、検出されるネガコン圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。

図２に示すように、建設機械１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガコン絞り２０L、２０Rに至り、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。

この際、メインコントローラ５４は、スプール弁６００Ｌ、６００Ｒを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。

一方、建設機械１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガコン絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガコン絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。

この際、メインコントローラ５４は、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、油圧ポンプ制御装置１００'は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギ消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。

図３は、本実施例による油圧ポンプ制御装置１００の油圧回路図の一例を示す図である。

本実施例による油圧ポンプ制御装置１００は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'に対して、構成上、ネガコン絞り２０L、２０Ｒ、ネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒ及びリリーフ弁２９Ｌ，２９Ｒを備えていない点が主に異なる。また、本実施例による油圧ポンプ制御装置１００は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'に対して、各切換弁（切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌ、並びに、切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒ）のブリード開口面積が小さい点が異なる。また、メインコントローラ５４の機能（制御方法）についても、以下で詳説する如く異なる。その他の構成は、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'と実質的に同一であってよい。

図３に示す構成では、メインコントローラ５４は、以下で詳説する態様で吐出流量の目標値（ポンプ流量指令Ｑｓ）を求め、その吐出流量の目標値となるように電磁比例弁５７Ａ，５５Ａを駆動してスプール弁６００Ｌ，６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ，４１Ｒを制御する。

図４は、方向切換弁の特性の一例を示す図である。特性Ｃ１は、切換弁１１Ｌにおける操作量（スプール変位）と開口面積（ブリード開口面積）との関係を表す曲線である。特性Ｃ１'は、切換弁１１Ｌ'における操作量（スプール変位）と開口面積（ブリード開口面積）との関係を表す曲線である。尚、符合Ｃ"は、特性Ｃ１と特性Ｃ１'の共通部分（重なる部分）を指す。特性Ｃ２は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示し、特性Ｃ３は、方向切換弁におけるメータアウト側の開口特性を示す。切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'は、特性Ｃ２及び特性Ｃ３については共通であってよい。

図４に示すように、切換弁１１Ｌは、特性Ｃ１に示すように、切換弁１１Ｌ'（特性Ｃ１'）よりも操作量に対する開口面積が小さく設定される。従って、切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'は、図４のハッチング領域Tで示すような特性差を有する。尚、この特性差は、後述のポンプ制御により補償される。例えば、切換弁１１Ｌは、ブリード最大流量が１０Ｌ／minの特性としてよく、切換弁１１Ｌ'は、ブリード最大流量が５０Ｌ／minの特性としてよい。また、切換弁１１Ｌの物理的なブリード開口は、圧力変動抑制作用を得るために、最低吐出量を上回る部分においても０より大きく設定される。

尚、図４では、一例として切換弁１１Ｌ及び切換弁１１Ｌ'の関係を示したが、他の切換弁（切換弁１２Ｌ及び切換弁１２Ｌ'の関係、切換弁１３Ｌ及び切換弁１３Ｌ'の関係等）についても同様であってよい。

図５は、本実施例のメインコントローラ５４により実現される要部処理の一例を示す制御ブロック図である。図５は、油圧ポンプ１０L側の構成に関する。

図５のブロック９０は、ブリード開口面積の大きい切換弁（例えば５０Ｌ／min）を持つネガコンシステムを仮想した制御ブロックである。即ち、図２に示した油圧ポンプ制御装置１００'を仮想した制御ブロックである。

ブロック９０には、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌに関連する操作装置２６の各操作量、即ち走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４を表す信号が入力される。また、ブロック９０には、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧ｐ_ｄ（以下、単に「ポンプ吐出圧ｐ_ｄ」という）を表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐ_ｄは、油圧センサ２８Ｌの検出値である。

ブリード開口データテーブル９０−１は、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁のブリード開口データテーブルを備える。ここでは、油圧ポンプ制御装置１００'を仮想しているので、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'のブリード開口データテーブルを備える。ブリード開口データテーブル９０−１は、例えば図４に示すような特性図の特性Ｃ１'に基づいて設定されてもよい。特性Ｃ１'を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'のそれぞれに対して用意される。

走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図４参照）９０−１にて、開口面積Ａ_ｂｖに変換され、ブロック９０−２にて、対応する流量係数ｃ_ｂｖが乗算され、ブロック９０−５に入力される。ブロック９０−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａ_ｅｖを以下の式で表すことができることに基づいて、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'の全体としてのパラメータｃ_ｅｖＡ_ｅｖを算出する。

ここで、Ａ_ｉｖは、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'のブリード開口面積である。この考えに流量係数を加えると、以下の通りとなる。

ここで、ｃ_ｉｖは、各切換弁１１Ｌ'、１２Ｌ'、１３Ｌ'及び１５Ｌ'の流量係数である。尚、ｉは、方向切換弁の数に対応し、例えば切換弁が１つしか存在しない構成では、シグマを取らない計算式となる（即ち、単に１つの切換弁に係る流量係数ｃ及び開口面積Ａの積が算出されることになる）。

このようにして得られたｃ_ｅｖＡ_ｅｖは、ブロック９０−６に入力される。ブロック９０−６には、その他、Ａ_ｎｃ_ｎ及びポンプ吐出圧ｐ_ｄが入力される。Ａ_ｎｃ_ｎは、ネガコン絞り２０Lにおける開口面積Ａ_ｎにネガコン絞り２０Lにおける流量係数ｃ_ｎを乗じたものであり、ブロック９０−３及び９０−４から入力される。ブロック９０−６では、以下の式に基づいて、仮想ネガコン圧ｐ_ｎが算出される。

このようにして算出された仮想ネガコン圧ｐ_ｎは、ブロック９０−８に入力される。ブロック９０−８では、所与のネガコン圧−流量テーブル（図６参照）に基づいて、算出された仮想ネガコン圧ｐ_ｎから油圧ポンプ１０Ｌの吐出流量の目標値が算出される。尚、図６に示すネガコン圧−流量テーブルは、仮想ネガコン圧ｐ_ｎが高いときは、吐出流量の目標値が小さくなり、ネガコン圧が低下すると、吐出流量の目標値が大きくなる関係を有する。

尚、数３の式は、以下の数４と数５の式に基づく。

ｐ_ｔは、タンク圧であり、ここではゼロとする。仮想ネガコン圧ｐ_ｎに対しては、所定の上限値ｐ_ｎｍａｘが設定される。上限値ｐ_ｎｍａｘは、リリーフ弁の設定圧に対応してよい。

図５のブロック９２は、馬力制御ブロックである。ブロック９２−１では、エンジン回転数と設定トルクとポンプ吐出圧ｐ_ｄから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出される。

モードセレクタ９４は、ブロック９０で算出された吐出流量の目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方を選択して出力する。

図４のブロック９３は、ブリード流量差分算出ブロックである。

ブロック９３には、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌに関連する操作装置２６の各操作量、即ち走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４を表す信号が入力される。また、ブロック９３には、油圧ポンプ１０Ｌのポンプ吐出圧ｐ_ｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐ_ｄは、油圧センサ２８Ｌの検出値である。

ブリード開口データテーブル９３−１は、センターバイパス管路３０Lに配置された各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌのブリード開口データテーブルを備える。ブリード開口データテーブル９３−１は、例えば図４に示すような特性図の特性Ｃ１に基づいて設定されてもよい。特性Ｃ１を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌのそれぞれに対して用意される。

走行ペダル（左）操作量ＬＳ１，旋回レバー操作量ＬＳ２、ブームレバー操作量ＬＳ３及びアームレバー操作量ＬＳ４は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図４参照）９３−１にて、開口面積Ａ_ｂｒに変換され、ブロック９３−２にて、対応する流量係数ｃ_ｂｒが乗算され、ブロック９３−５に入力される。ここで、特性Ｃ１と特性Ｃ１'（図４参照）の相違に起因して、ブリード開口データテーブル９３−１にて算出される各開口面積Ａ_ｂｒは、ブリード開口データテーブル９０−１にて算出される各開口面積Ａ_ｂｖよりも小さくなる。

ブロック９３−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａ_ｅｒを以下の式で表すことができることに基づいて、各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌの全体としてのパラメータｃ_ｅｒＡ_ｅｒを算出する。

ここで、Ａ_ｉｒは、各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌのブリード開口面積である。この考えに流量係数を加えると、以下の通りとなる。

ここで、ｃ_ｉｒは、各切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌの流量係数である。尚、ｉは、方向切換弁の数に対応し、例えば切換弁が１つしか存在しない構成では、シグマを取らない計算式となる（即ち、単に１つの切換弁に係る流量係数ｃ及び開口面積Ａの積が算出されることになる）。このようにして得られたｃ_ｅｒＡ_ｅｒは、ブロック９３−６に入力される。

ブロック９３−６では、ブロック９３−６からの出力とポンプ吐出圧ｐ_ｄと用いて、以下の式に基づいて、実ブリード流量Q_ｂｒが算出される。

ブロック９３−７では、ブロック９０−５からの出力とポンプ吐出圧ｐ_ｄと仮想ネガコン圧ｐ_ｎとを用いて、以下の式に基づいて、仮想ブリード流量Q_ｂｖが算出される。

仮想ブリード流量Q_ｂｖは、上述の如くブロック９０で油圧ポンプ制御装置１００'を仮想しているので、かかる仮想システムにおけるブリード流量に対応する。差分ブリード量は、この仮想ブリード流量Q_ｂｖから実ブリード流量Q_ｂｒを減算して算出され（９３−８）、減算部９５に入力される。減算部９５では、ブロック９０又は９２からの出力から差分ブリード量が差し引かれる。

モードセレクタ９６は、建設機械１の作業状況に応じて、差分ブリード量が差し引かれた吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）又は差分ブリード量が差し引かれない吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）を選択して出力する。このようにして、ポンプ流量指令Ｑｓが生成される。

モードセレクタ９６の切り替え動作は、メインコントローラ５４により実現されてよい。メインコントローラ５４は、建設機械１の作業状況を検出（又は推定）し、作業状況に応じた適切な動作モードを実現すべく、モードセレクタ９６の切り替えを行う。或いは、メインコントローラ５４は、ユーザからの指令（例えばスイッチによる入力）に応じてードセレクタ９６の切り替えを行ってもよい。

ここで、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される場合には、上述の如く、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。従って、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される場合には、油圧ポンプ制御装置１００'の場合よりも実際のブリード流量（実ブリード流量Q_ｂｒ）を低減して省エネを図りつつ、油圧ポンプ制御装置１００'と同様のネガコン特性（例えば、５０Ｌ／minのようなブリード開口の大きい切換弁を用いたネガコン特性）を実現することができる。また、ブリード開口は小さいながらも確保されているため、油圧回路の圧力変動を抑えることができる。

他方、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される場合には、上述の如く、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される。そのため、油圧アクチュエータへの供給油量が増加することになる。従って、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される場合には、油圧ポンプ制御装置１００'の場合よりも実際のブリード流量（実ブリード流量Q_ｂｒ）を低減しつつ、油圧アクチュエータへの供給油量を増大させることができる。

尚、図５は、油圧ポンプ１０Ｌ側の構成に関するものであるが、油圧ポンプ１０Ｒ側についても同様であってよい。即ち、油圧ポンプ１０Ｒ側の場合は、ブロック９０には、センターバイパス管路３０Ｒに配置された各切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒに関連する操作装置２６の各操作量が入力される。また、ブロック９０には、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧ｐ_ｄ（ポンプ吐出圧ｐ_ｄ）を表す信号が入力される。そして、ブリード開口データテーブル９０−１は、各切換弁１１Ｒ'、１２R'、１３Ｒ'、１４Ｒ'及び１５Ｒ'のブリード開口データテーブル（図４参照）を備え、ブリード開口データテーブル９３−１は、センターバイパス管路３０Ｒに配置された各切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４Ｒ及び１５Ｒのブリード開口データテーブル（図４参照）を備えることになる。

図７は、メインコントローラ５４により実現されるモードセレクタ９６の切換処理の一例を示す図である。

ステップ７００では、操作装置２６の各操作量や各種センサ（例えば油圧センサ２８Ｌ、２８Ｒ等）の出力値や各種スイッチのオン／オフ状態に基づいて、建設機械１の作業状況を検出（又は推定）する。

ステップ７０２では、建設機械１の作業状況が荷吊り作業（又はジャッキアップ作業、以下同じ）であるか否かが判定される。建設機械１の作業状況が荷吊り作業であるか否かは、例えば荷吊り作業用の操作スイッチのオン／オフ状態に基づいて判断されてもよい。建設機械１の作業状況が荷吊り作業である場合は、ステップ７０４に進み、それ以外の場合は、ステップ７０６に進む。

ステップ７０４では、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続される。この場合、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される。これにより、荷吊り作業時の制御に必要な流量（例えばレバー操作速度に応じたアタッチメントの動きを実現するために必要な流量）が供給されるので、荷吊り作業の操作性が向上する。

ステップ７０６では、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続される。この場合、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。

このように図7に示す処理によれば、荷吊り作業である場合には、モードセレクタ９６が図５のＭ１の位置に接続され、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれずにポンプ流量指令Ｑｓが生成される一方、それ以外の作業である場合には、モードセレクタ９６が図５のＭ２の位置に接続され、吐出流量の目標値（又は馬力制御目標値）から差分ブリード量が差し引かれてポンプ流量指令Ｑｓが生成される。これにより、実際のブリード流量（実ブリード流量Q_ｂｒ）を低減しつつ、荷吊り作業とそれ以外の作業とでそれぞれ最適な流量を供給することができる。

以上説明した本実施例の油圧ポンプ制御装置１００によれば、とりわけ、以下のような優れた効果が奏される。

上述の如く、ネガコン絞り２０L、２０Ｒが無いためネガコン圧が発生せず、ブリード流量も少ないので、省エネとなる。他方、ソフトウェア的にネガコンシステムを再現するので、操作性及び省エネ性を確保することができる。尚、一般的に知られるように、ネガコン制御は、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の感性に相性が良いものである。

また、本実施例では、ブリード流量が少ないため、特定作業（荷吊り作業等）の操作性が向上する。また、ハードウェア的には通常交換する部分の改良であるため、簡素に実現することができる。また、ネガコン絞り２０L、２０Ｒやネガコン圧センサ２７Ｌ，２７Ｒ等を廃止した分だけコストダウンを図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施例では、図２等に示す特定の構成の油圧回路が用いられているが、油圧回路の構成は多種多様である。例えば、油圧アクチュエータの一部は、電動モータにより駆動される油圧ポンプにより実現されてもよい。

また、上述した実施例では、図３等示すように、特定の算出方法により仮想ネガコン圧を算出しているが、ネガコン圧の算出方法は変更・修正されてもよい。例えば、油の経年劣化により油の粘度が変化することや、機器の経年劣化によって油圧ポンプ１０Ｌ，１０Ｒの漏れ損失が増加すること（これにより、指令値を実現できない場合があること）が考慮され、吐出圧調整ゲインが乗算されたポンプ吐出圧が使用されてもよい。

１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
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
１０Ｌ、１０Ｒ 油圧ポンプ
１１Ｌ、１１Ｒ 切換弁
１２Ｌ、１２Ｒ 切換弁
１３Ｌ、１３Ｒ 切換弁
１４Ｒ 切換弁
１５Ｌ、１５Ｒ 切換弁
２０Ｌ、２０Ｒ ネガコン絞り
２２ タンク
２６ 操作装置
２７Ｌ、２７Ｒ ネガコン圧センサ
２８Ｌ、２８Ｒ 圧力センサ
３０Ｌ、３０Ｒ センターバイパス管路
４１Ｌ、４１Ｒ 傾転アクチュエータ
４２Ｌ、４２Ｒ 走行用油圧モータ
４４ 旋回用油圧モータ
５４ メインコントローラ
５５Ａ，５７Ａ 電磁比例弁
１００ 油圧ポンプ制御装置
１００' 比較例による油圧ポンプ制御装置

Claims (6)

1. 油圧アクチュエータがセンターバイパス管路に配置されたオープンセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、操作装置の操作量に応じて前記方向切換弁の位置が可変される建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
   前記センターバイパス管路における前記方向切換弁よりもタンク側にネガコン絞りが設けられておらず、
   前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、前記ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出する仮想ネガコン圧算出手段と、
   前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する制御指令値算出手段とを備えることを特徴とする、油圧制御装置。
2. 前記仮想ネガコン圧算出手段は、前記操作装置の操作量に基づいて、仮想ブリード開口面積特性から仮想ブリード開口面積を算出し、算出した仮想ブリード開口面積と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、前記仮想ネガコン圧を算出する、請求項１に記載の油圧制御装置。
3. 前記方向切換弁は、前記操作装置の同操作量に対して、仮想ブリード開口面積特性に基づき算出される仮想ブリード開口面積よりも小さいブリード開口面積となる特性を有する、請求項２に記載の油圧制御装置。
4. 前記方向切換弁のブリード開口面積特性から算出される実ブリード流量と、前記ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ブリード流量との差分を算出するブリード流量差分算出手段を更に備え、
   前記制御指令値算出手段は、前記仮想ネガコン圧算出手段により算出される仮想ネガコン圧と、前記ブリード流量差分算出手段により算出される差分とに基づいて、前記制御指令値を算出する、請求項３に記載の油圧制御装置。
5. 前記制御指令値算出手段は、前記仮想ネガコン圧算出手段により算出される仮想ネガコン圧に基づいて、前記制御指令値を算出する第１モードと、前記仮想ネガコン圧算出手段により算出される仮想ネガコン圧と、前記ブリード流量差分算出手段により算出される差分とに基づいて、前記制御指令値を算出する第２モードとを備える、請求項４に記載の油圧制御装置。
6. 前記制御指令値算出手段は、前記建設機械において実行されている作業が所定の第１作業の場合に、前記第１モードで動作し、前記建設機械において実行されている作業が前記第１作業以外の場合に、前記第２モードで動作する、請求項５に記載の油圧制御装置。

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