JP7119686B2

JP7119686B2 - 旋回式油圧作業機械

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Publication number: JP7119686B2
Application number: JP2018134812A
Authority: JP
Inventors: 則文白神
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2038-07-18
Also published as: JP2020012288A

Description

本発明は、油圧ショベルなどの旋回式油圧作業機械に関する。

この種の技術として、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の技術は、旋回式油圧作業機械の制御に関するものであって、前提として、ブーム上げ操作では第１油圧ポンプおよび第２油圧ポンプからの作動油を合流させてブームシリンダに供給し、旋回操作では第２油圧ポンプからの作動油を旋回モータに供給する制御構成となっている。

このような制御構成を有する旋回式油圧作業機械では、上部旋回体が水平ではなく傾斜した状態でその旋回駆動が行われる場合、当該上部旋回体の旋回方向によっては当該上部旋回体をこれに作用する重力に逆らって旋回駆動しなければならず、当該旋回駆動に要する作動油の圧力は水平状態での旋回駆動に要する圧力よりも高くなる。この場合に、第２油圧ポンプからの作動油の多くがブームシリンダに分配されると、旋回駆動力が不足し、最悪の場合には旋回の起動ができなくなるおそれがある。

そこで、特許文献１に記載の旋回式油圧作業機械は、上部旋回体の傾斜にかかわらずその旋回駆動を確実に可能とするように、次のような制御構成を備えている。この旋回式油圧作業機械は、上部旋回体の傾斜方向および傾斜角を検出する傾斜センサを備える。そして、コントローラは、上記傾斜センサが検出する傾斜方向に基づき旋回方向が上部旋回体に作用する重力に逆らう登坂方向であるか否かを判定し、登坂方向であると判定した場合、上部旋回体の傾斜角が大きいほどブームシリンダに分配される作動油の流量を制限するようにアクチュエータ制御弁の開度を減少させるように構成されている。

上記構成によると、上部旋回体の傾斜にかかわらずその旋回駆動を確実に可能とするように、旋回モータおよびブームシリンダへの作動油の適正な分配を行うことができる。

特開２０１７－８９１６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の旋回式油圧作業機械には、次のような問題がある。特許文献１に記載の旋回式油圧作業機械では、上部旋回体の傾斜方向および傾斜角を検出する傾斜センサが必要であるので、その分、コストアップとなってしまう。また、上記傾斜センサからの信号に基づいてアクチュエータ制御弁の開度を制御するソフト（制御ロジック）が必要となり制御が複雑化してしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、上部旋回体の傾斜方向および傾斜角を検出することなく、すなわち、傾斜センサを用いることなく、傾斜地であっても旋回モータの起動を確保することが可能な制御構成を備えた旋回式油圧作業機械を提供することである。

本発明に係る旋回式油圧作業機械は、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される第１油圧ポンプ、および第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、前記上部旋回体を旋回させる旋回モータであって、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する旋回モータと、前記油圧アクチュエータの作動を指令するためのアクチュエータ操作が与えられるアクチュエータ操作器と、前記第２油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を前記旋回モータに給排する旋回制御弁と、前記第２油圧ポンプと前記旋回制御弁との間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を、前記旋回モータと前記油圧アクチュエータとに分配する分配弁と、前記分配弁を制御するコントローラと、を備えている。前記コントローラは、前記アクチュエータ操作器の操作量に応じて、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ基本合流流量の作動油を分配供給するように前記分配弁の開度を変化させる通常制御を行う通常制御部と、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の分配供給量を制限するように、前記分配弁の開度を変化させる制限制御を行う制限制御部と、を有している。前記油圧アクチュエータの操作と前記旋回モータの操作との複合操作時に、前記コントローラは、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇していない場合は前記制限制御を行い、そうでない場合は前記通常制御を行う、または、設定された時間、前記制限制御を行い、設定された時間が過ぎれば前記通常制御を行うように構成されている。

この構成によると、上部旋回体の傾斜方向および傾斜角を検出することなく、すなわち、傾斜センサを用いることなく、傾斜地であっても旋回モータの起動を確保することができる。また、旋回モータの起動を確保した後には旋回モータの旋回作動と油圧アクチュエータのそれぞれの作動性を確保することができる。

本発明の好適な実施の形態においては、前記コントローラは、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇しているか否かを判定する制限制御開始判定部を有し、前記コントローラは、前記制限制御開始判定部にて、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇していないと判定された場合は前記制限制御を行い、そうでない場合は前記通常制御を行う。

この構成によると、油圧アクチュエータの操作と旋回モータの操作との複合操作が開始されたとき、油圧アクチュエータの作動を常に制限することを抑制できる。例えば、平地では、上記複合操作がされたとき、制限制御に入ることも有り得るが、通常制御に入ることで、これまでどおりの速さで油圧アクチュエータが作動するようにすることができ、且つ旋回の操作性も確保される。

本発明の好適な実施の形態においては、前記制限制御開始判定部は、前記旋回制御弁に入力される旋回パイロット圧が大きいほど、前記所定の閾値を大きな値に設定する。

この構成によると、旋回モータの起動をより確実に確保することができる。

本発明の好適な実施の形態においては、前記コントローラは、前記旋回モータが起動後に作動安定状態に入ったか否かを判定する制限制御継続判定部を有し、前記コントローラは、前記制限制御継続判定部にて、前記旋回モータの作動が安定したと判定されない場合、前記制限制御を行い、前記旋回モータの作動が安定したと判定されたら前記通常制御を行う。

この構成によると、旋回モータの起動が確保された後は、通常制御により、旋回モータの旋回作動と油圧アクチュエータのそれぞれの作動性を確保することができる。

本発明の好適な実施の形態においては、前記制限制御継続判定部は、前記旋回モータが起動後に作動安定状態に入ったか否かを、前記第２油圧ポンプの圧力の大きさで判定する。

旋回モータが作動安定状態に入ったか否かは、第２油圧ポンプの圧力に現れる。上記構成によると、旋回モータが作動安定状態に入ったか否かをコントローラにて判定することができる。

本発明の好適な実施の形態においては、前記制限制御継続判定部は、前記第２油圧ポンプの圧力が、前記第１油圧ポンプの圧力の大きさに基づいて設定された設定圧まで降下したら、前記旋回モータの作動が安定したと判定する。

本発明によると、上部旋回体の傾斜方向および傾斜角を検出することなく、すなわち、傾斜センサを用いることなく、傾斜地であっても旋回モータの起動を確保することが可能な制御構成を備えた旋回式油圧作業機械を提供することができる。

旋回式油圧作業機械である油圧ショベルの側面図である。上記油圧ショベルに搭載される第１実施形態の油圧回路を示す図である。第１実施形態の制御動作を示すフローチャートである。制限制御の継続条件を示す一覧表である。ブーム上げ操作と旋回操作との複合操作時の第１油圧ポンプの圧力、および第２油圧ポンプの圧力の時系列変化の一例を示す図である。第２実施形態の油圧回路を示す図である。第２実施形態の制御動作を示すフローチャートである。第３実施形態の油圧回路を示す図である。第３実施形態の制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下に示される油圧ショベルに限らず、上部旋回体を備えかつ油圧を主たる動力として作動する作業機械に広く適用され得るものである。

（油圧ショベルの構成）
図１に示すように、油圧ショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に搭載される上部旋回体２とを備える。上部旋回体２は、運転室であるキャブ３を備え、後側部分にエンジンルーム４が設けられる。上部旋回体２の前側部分には、ブーム５が取り付けられ、ブーム５の先端部にアーム６、アーム６の先端部にバケット７が取り付けられる。ブーム５、アーム６、およびバケット７は、それぞれ、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、およびバケットシリンダ１０で駆動される。ブームシリンダ８、アームシリンダ９、およびバケットシリンダ１０は、いずれも、油圧アクチュエータであり、例えばブームシリンダ８は、その伸長および収縮によりブーム５を上げ方向および下げ方向にそれぞれ駆動する。

（油圧ショベルの制御構成（第１実施形態））
図２は、油圧ショベル１００に搭載される油圧回路のうち上部旋回体２の旋回駆動およびブーム５の起伏駆動に関与する部分を示す。図２に示すように、油圧ショベル１００は、ブームシリンダ８などの他に、エンジン１２、エンジン１２の出力軸に連結される２連の第１油圧ポンプ１３・第２油圧ポンプ１４、パイロットポンプ１５、旋回モータ１１、ブームリモコン弁２１（アクチュエータ操作器）、旋回リモコン弁２２などを備える。なお、第１油圧ポンプ１３、および第２油圧ポンプ１４は、上部旋回体２に搭載される。第１油圧ポンプ１３、および第２油圧ポンプ１４は、それぞれ、レギュレータを備える。旋回モータ１１は、上部旋回体２を旋回駆動するための油圧モータである。

また、図２に示す油圧回路は、ブーム制御弁１６（アクチュエータ制御弁）、旋回制御弁１７、分配弁１８、およびパイロット圧操作弁１９を備える。これら弁のうち、ブーム制御弁１６、旋回制御弁１７、および分配弁１８は、油圧パイロット切換弁であり、パイロットポンプ１５からのパイロット圧の供給を受けることにより、そのパイロット圧の大きさに応じたストローク分、作動する。一方、パイロット圧操作弁１９は、電磁比例弁であり、コントローラ２０により開度が制御されることで、パイロットポンプ１５から分配弁１８のパイロットポート１８Ａへ供給されるパイロット圧を操作する。

ブーム制御弁１６は、第１油圧ポンプ１３により吐出される作動油をブームシリンダ８に給排するセンターバイパス型の方向切換弁であって、第１油圧ポンプ１３とブームシリンダ８との間に介在する。このブーム制御弁１６は、３位置の油圧パイロット切換弁であり、一対のパイロットポート１６Ａ、１６Ｂを有する。ブーム制御弁１６は、パイロットポート１６Ａに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストローク分、中立位置１６ｎからブーム上げ位置１６ａにシフトし、第１油圧ポンプ１３からの作動油が上記ストロークに対応した流量でブームシリンダ８のヘッド側室８Ｈに供給される。これにより、ブームシリンダ８は、上記ストロークに対応する速度でブーム上げ方向に作動する。逆に、ブーム制御弁１６は、パイロットポート１６Ｂに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストローク分、中立位置１６ｎからブーム下げ位置１６ｂにシフトし、第１油圧ポンプ１３からの作動油がブームシリンダ８のロッド側室８Ｒに供給される。これにより、ブームシリンダ８は、ブーム下げ方向に作動する。

旋回制御弁１７は、第２油圧ポンプ１４により吐出される作動油を旋回モータ１１に給排するセンターバイパス型の方向切換弁であって、第２油圧ポンプ１４と旋回モータ１１との間に介在する。この旋回制御弁１７は、３位置の油圧パイロット切換弁であり、一対のパイロットポート１７Ａ、１７Ｂを有する。旋回制御弁１７は、パイロットポート１７Ａに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストローク分、中立位置１７ｎから左旋回位置１７ａにシフトし、第２油圧ポンプ１４からの作動油が上記ストロークに対応した流量で旋回モータ１１の第１ポート１１ａに供給される。これにより、旋回モータ１１は、上記ストロークに対応する速度で左旋回方向に作動する。逆に、旋回制御弁１７は、パイロットポート１７Ｂに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストローク分、中立位置１７ｎから右旋回位置１７ｂにシフトし、第２油圧ポンプ１４からの作動油が上記ストロークに対応した流量で旋回モータ１１の第２ポート１１ｂに供給される。これにより、旋回モータ１１は、上記ストロークに対応する速度で右旋回方向に作動する。

分配弁１８は、第２油圧ポンプ１４により吐出される作動油を旋回モータ１１とブームシリンダ８とに分配する弁であって、第２油圧ポンプ１４と旋回制御弁１７との間に介在する。この分配弁１８は、２位置の油圧パイロット切換弁であり、単一のパイロットポート１８Ａを有する。分配弁１８は、パイロットポート１８Ａに一定以上のパイロット圧が供給されるとそのパイロット圧の大きさに対応したストローク分、中立位置１８ｎからブーム合流位置１８ａにシフトし、第２油圧ポンプ１４からの作動油が上記ストロークに対応した流量でブームシリンダ８のヘッド側室８Ｈに供給される。これにより、ブームシリンダ８の上げ方向の駆動は、上記ストロークに対応する度合いで増速する。

ブームリモコン弁２１は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ８の作動を指令するためのアクチュエータ操作がオペレータによって与えられるアクチュエータ操作器であって、ブーム操作レバー２１ａと、ブーム操作レバー２１ａの動きとリンクして開弁作動する弁本体２１ｂとを有する。ブーム制御弁１６は、ブーム操作レバー２１ａに与えられた操作の方向に対応した方向に当該操作の量に対応したストローク分、作動する。

旋回リモコン弁２２は、旋回モータ１１の作動を指令するための操作がオペレータによって与えられる旋回操作器であって、旋回操作レバー２２ａと、旋回操作レバー２２ａの動きとリンクして開弁作動する弁本体２２ｂとを有する。旋回制御弁１７は、旋回操作レバー２２ａに与えられた操作の方向に対応した方向に当該操作の量に対応したストローク分、作動する。

図２に示す油圧回路には、複数のセンサ２３、２４、２５、２６Ａ、および２６Ｂが配置されている。これら複数のセンサ２３、２４、２５、２６Ａ、および２６Ｂは、第１油圧ポンプ圧センサ２３と、第２油圧ポンプ圧センサ２４と、ブーム上げパイロット圧センサ２５と、一対の旋回パイロット圧センサ２６Ａ、２６Ｂとである。

第１油圧ポンプ圧センサ２３は、第１油圧ポンプ１３の吐出圧を検出する圧力センサであり、第２油圧ポンプ圧センサ２４は、第２油圧ポンプ１４の吐出圧を検出する圧力センサである。ブーム上げパイロット圧センサ２５は、ブーム制御弁１６のパイロットポート１６Ａに供給されるパイロット圧を検出するセンサである。また、旋回パイロット圧センサ２６Ａ、２６Ｂは、旋回制御弁１７のパイロットポート１７Ａ、１７Ｂに供給されるパイロット圧（旋回パイロット圧）を検出するセンサである。

センサ２３、２４、２５、２６Ａ、および２６Ｂの検出信号は電気信号としてコントローラ２０に入力される。

上記分配弁１８は、コントローラ２０により制御される。コントローラ２０は、パイロット圧操作弁１９を介して分配弁１８を制御する。パイロット圧操作弁１９は、コントローラ２０からソレノイド１９Ａに供給される励磁電流に比例した開度で開弁し、これにより、分配弁１８のパイロットポート１８Ａに供給されるパイロット圧が変化する。

コントローラ２０は、通常制御部５３、制限制御部５４、制限制御開始判定部５１、および制限制御継続判定部５２を有する。

＜通常制御＞
通常制御部５３は、アクチュエータ操作器であるブームリモコン弁２１のブーム操作レバー２１ａのブーム上げ方向の操作量に応じて、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８へ基本合流流量の作動油を分配供給するように、パイロット圧操作弁１９のソレノイド１９Ａへの通電を行わない通常制御を行う制御部を構成する。なお、ブーム操作レバー２１ａのブーム上げ方向の操作量は、ブーム上げパイロット圧センサ２５により検出される。

＜制限制御＞
制限制御部５４は、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８への作動油の分配供給量を制限するように、パイロット圧操作弁１９のソレノイド１９Ａへ通電を行い分配弁１８の開度を変化させる制限制御を行う制御部を構成する。なお、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８への作動油の分配供給量を制限するとは、上記通常制御の場合の対応する基本合流流量よりも少ない量の作動油を、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８へ分配供給する、または、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８への作動油の供給をゼロにする、ということである。

制限制御開始判定部５１は、第２油圧ポンプ１４の圧力（吐出圧）が、所定の閾値まで上昇しているか否かを判定するように制御構成されている。

また、詳しくは後述するが、制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１が起動後に作動安定状態に入ったか否かを判定するように制御構成されている。

（制御フロー）
コントローラ２０が行う具体的な制御について、図３に示すフローチャートなどを参照しつつ説明する。

コントローラ２０は、各フラグの初期値設定として、制限開始フラグ、および制限継続フラグを「ＯＦＦ」にする（ステップＳ１）。コントローラ２０は、各センサ２３、２４、２５、２６Ａ、２６Ｂからの信号などを取り込む（ステップＳ２）。コントローラ２０は、ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の有無を判断する（ステップＳ３）。ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の有無の判断は、コントローラ２０に取り込まれたブーム上げパイロット圧センサ２５、および旋回パイロット圧センサ２６Ａ（または２６Ｂ）からの信号を用いてなされる。ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号のうちのいずれか一方でも信号が無ければ（ステップＳ３でＮＯ）、コントローラ２０の通常制御部５３は、前記通常制御を行う（ステップＳ４）。

一方、ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の両方の信号が有れば（ステップＳ３でＹＥＳ）、コントローラ２０は、制限開始フラグが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ５）。制限開始フラグが「ＯＦＦ」である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、コントローラ２０の制限制御開始判定部５１は、旋回パイロット圧センサ２６Ａ（または２６Ｂ）からの信号の大きさ（旋回パイロット圧の大きさ）に応じた制限制御開始の閾値Ｐｘを設定する（ステップＳ６）。具体的には、制限制御開始判定部５１は、旋回制御弁１７に入力される旋回パイロット圧が大きいほど、上記閾値Ｐｘを大きな値に設定する。なお、制限制御開始の閾値Ｐｘは、旋回パイロット圧の大きさに関係なく予め決まられた（予めコントローラ２０に入力された）任意の値であってもよい。

そして、制限制御開始判定部５１は、第２油圧ポンプ圧センサ２４にて検出された第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が上記閾値Ｐｘまで上昇しているか否かを判定する（ステップＳ７）。Ｐ２＜Ｐｘの場合、すなわち第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が上記閾値Ｐｘまで上昇していない場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、制限制御開始判定部５１は、制限開始フラグを「ＯＮ」にする（ステップＳ８）。なお、Ｐ２＜Ｐｘを満たさない場合（ステップＳ７でＮＯ）、すなわち、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が十分に高い場合は、コントローラ２０の通常制御部５３は、前記通常制御を行う（ステップＳ４）。

コントローラ２０は、ステップ５でＮＯの場合（＝制限開始フラグが「ＯＮ」の場合）、およびステップ８を実施した後、制限継続フラグが「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（ステップＳ９）。制限継続フラグが「ＯＦＦ」である場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、コントローラ２０は、制限継続フラグを「ＯＮ」にし（ステップＳ１０）、コントローラ２０の制限制御部５４は、前記制限制御を行う（ステップＳ１１）。

一方、制限継続フラグが「ＯＮ」の場合（ステップＳ９でＮＯ）、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１が起動後に作動安定状態に入ったか否か、すなわち、制限制御の継続条件を満たしているか否かの判断をする（ステップＳ１２）。制限制御の継続条件を満たしているか否かの判断方法（判定方法）を、一覧表にして図４に示している。図４は、図３に示すステップＳ１２の様々な判定方法を示す一覧表である。図４に示すように、制限制御の継続条件を満たしているか否かの判定方法は、複数ある。以下、図４に記載の判定方法を説明する。

図４に示すＮｏ．１～３の判定方法は、旋回モータ１１が起動後に作動安定状態に入ったか否かを、第２油圧ポンプ１４の圧力の大きさで判定する方法である。

Ｎｏ．１の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１の大きさに基づいて設定された設定圧Ｐ２ｓまで降下したら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定する。

具体的には、Ｐ２≦Ｐ２ｓである場合、制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し（ステップＳ１２でＮＯ）、コントローラ２０は、制限開始フラグ、および制限継続フラグを「ＯＦＦ」にする（ステップＳ１３、１４）。そしてコントローラ２０の通常制御部５３は、前記通常制御を行う（ステップＳ４）。Ｐ２＞Ｐ２ｓの場合は、制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定し（ステップＳ１２でＹＥＳ）、コントローラ２０の制限制御部５４は、前記制限制御を行う（ステップＳ１１）。

ここで、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１の大きさに基づいて設定された設定圧Ｐ２ｓ（第２油圧ポンプ１４の設定圧）というのは、図５に示すように、例えば、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１＋１０ＭＰａと設定される。一方で、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１は、図５に示すように上昇することがあるので、圧力Ｐ１が上昇すると、上記設定圧Ｐ２ｓも上昇する。なお、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１が上昇するときというのは、バケット７に多くの土砂が入っているときなどである。なお、制限制御を継続するか否かの判断に、第１油圧ポンプ１３の圧力Ｐ１の大きさに基づいて設定された設定圧Ｐ２ｓ（第２油圧ポンプ１４の設定圧）を用いることで、旋回モータ１１の起動をより確実に確保することができる。

Ｎｏ．２の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、任意に設定された固定の設定圧Ｐ２ｓまで降下したら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定する。

例えば、Ｐ２≦Ｐ２ｓ（例えば、２０ＭＰａといった固定の設定圧）である場合、制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定する。Ｐ２＞Ｐ２ｓの場合は、制限制御継続判定部５２は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。

Ｎｏ．３の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、降下し始めたら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、上昇している、または一定で推移している場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。なお、圧力Ｐ２の上昇、一定、降下の一連の変化については、図５を参照されたい。

図４に示すＮｏ．４～９の判定方法についても順に説明する。

Ｎｏ．４の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が一定になってから所定時間経過したら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、一定になっていない（＝圧力Ｐ２が上昇中）、または一定になってから所定時間経過していない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。

Ｎｏ．５の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、複合操作（＝ブーム上げ操作＋旋回操作）の開始から所定時間経過したら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、そうでない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。

Ｎｏ．６の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、上部旋回体２の旋回速度が、旋回リモコン弁２２の旋回操作レバー２２ａに与えられた操作量に応じた速度に達したら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、そうでない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。この判定方法の場合、油圧ショベル１００は、上部旋回体２の旋回速度を検出する旋回速度センサを有し、旋回速度センサは、例えば下部走行体１に取り付けられる。また、旋回速度センサの検出信号は電気信号としてコントローラ２０に入力される。旋回速度センサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。

Ｎｏ．７の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、上部旋回体２の旋回の移動量、すなわち旋回移動量が、規定値以上となったら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、そうでない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。この判定方法の場合、油圧ショベル１００は、上部旋回体２の旋回移動量を検出する旋回移動量センサを有し、旋回移動量センサは、例えば下部走行体１に取り付けられる。また、旋回移動量センサの検出信号は電気信号としてコントローラ２０に入力される。旋回移動量センサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。

Ｎｏ．８の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２が、ステップＳ６で設定した制限制御開始の閾値Ｐｘまで降下していれば、すなわち、Ｐ２≦Ｐｘであれば、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、そうでない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。

Ｎｏ．９の判定方法では、コントローラ２０の制限制御継続判定部５２は、油圧ポンプの流量が増加に転じたら、旋回モータ１１の作動が安定した、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていないと判定し、そうでない場合は、旋回モータ１１の作動が安定していない、すなわち、制限制御の継続条件を満たしていると判定する。この場合、第１油圧ポンプ１３、第２油圧ポンプ１４のトルクが当配の場合は、第１油圧ポンプ１３の流量、第２油圧ポンプ１４の流量、または、第１油圧ポンプ１３の流量と第２油圧ポンプ１４の流量とを合計した流量が判定に用いられる。第１油圧ポンプ１３、第２油圧ポンプ１４のトルクが不当配の場合は、第２油圧ポンプ１４の流量が判定に用いられる。また、この判定方法の場合、油圧ポンプ１３、１４の流量を検出する流量計が設置される。

なお、図４に示すＮｏ．１～４、８の判定方法において、第２油圧ポンプ１４の圧力Ｐ２の代わりに、旋回モータ１１に作用する圧力を用いてもよい。この場合、旋回モータ１１に作用する圧力を検出する圧力センサが必要となる。

（第２実施形態）
図６は、油圧ショベル１００に搭載される第２実施形態の油圧回路を示す図である。図７は、第２実施形態の制御動作を示すフローチャートである。以下、第２実施形態に関し、第１実施形態との相違点について主に説明する。

第２実施形態の油圧回路には、図６に示すように、旋回速度センサ３１が配置される。旋回速度センサ３１は、上部旋回体２の旋回速度を検出するセンサであり、例えば下部走行体１に取り付けられる。旋回速度センサ３１の検出信号は電気信号としてコントローラ２０に入力される。旋回速度センサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。

コントローラ２０が行う具体的な制御については、図７に示している。第１実施形態と第２実施形態との違いは、ステップＳ６、Ｓ７である。第１実施形態では、旋回パイロット圧に応じた制限制御開始の閾値として、第２油圧ポンプの圧力に対して設定された圧力（Ｐｘ）が用いられる。これに対して、第２実施形態では、旋回パイロット圧に応じた制限制御開始の閾値として、上部旋回体２の旋回速度に対して設定された旋回速度であるＶｘが用いられる。第１実施形態の場合と同様、制限制御開始判定部５１は、旋回制御弁１７に入力される旋回パイロット圧が大きいほど、上記閾値Ｖｘを大きな値に設定する。なお、制限制御開始の閾値Ｖｘは、旋回パイロット圧の大きさに関係なく予め決まられた（予めコントローラ２０に入力された）任意の値であってもよい。

制限制御開始判定部５１は、旋回速度センサ３１にて検出され上部旋回体２の旋回速度Ｖが上記閾値Ｖｘまで上昇しているか否かを判定する（ステップＳ７）。Ｖ＜Ｖｘの場合、すなわち上部旋回体２の旋回速度Ｖが上記閾値Ｖｘまで上昇していない場合（ステップＳ７でＹＥＳ）、制限制御開始判定部５１は、制限開始フラグを「ＯＮ」にする（ステップ８）。なお、Ｖ＜Ｖｘを満たさない場合（ステップＳ７でＮＯ）、すなわち、上部旋回体２の旋回速度Ｖが十分に速い場合は、コントローラ２０の通常制御部５３は、前記通常制御を行う（ステップＳ４）。

なお、制限制御開始の閾値として、上部旋回体２の旋回速度に代えて、上部旋回体２の旋回移動量が用いられてもよい。この場合、上部旋回体２の旋回移動量を検出する旋回移動量センサが必要となる。なお、ジャイロセンサは、旋回速度センサとして用いることもできるし、旋回移動量センサとして用いることもできる。

上部旋回体２の旋回速度、および上部旋回体２の旋回移動量は、第２油圧ポンプの圧力よりも、旋回モータ１１の動きをより直接的に反映するパラメータである。そのため、制限制御開始の閾値として、上部旋回体２の旋回速度に対して設定された旋回速度や、上部旋回体２の旋回移動量に対して設定された旋回移動量の値を用いることで、旋回モータの起動をより確実に確保することができる、きめ細かな制御が可能となる。

（第３実施形態）
図８は、油圧ショベル１００に搭載される第３実施形態の油圧回路を示す図である。図９は、第３実施形態の制御動作を示すフローチャートである。以下、第３実施形態に関し、第１実施形態との相違点について主に説明する。

第３実施形態の油圧回路には、第１油圧ポンプ圧センサ２３、第２油圧ポンプ圧センサ２４（図２参照）が配置されない。すなわち、第３実施形態では、第１油圧ポンプ圧センサ２３、第２油圧ポンプ圧センサ２４は不要である。また、第３実施形態のコントローラ２０は、制限制御開始判定部５１、および制限制御継続判定部５２を有さない。

コントローラ２０が行う具体的な制御について、図９に示すフローチャートを参照しつつ説明する。

コントローラ２０は、各センサ２５、２６Ａ、２６Ｂからの信号などを取り込む（ステップＳ１）。コントローラ２０は、ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の有無を判断する（ステップＳ２）。ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の有無の判断は、コントローラ２０に取り込まれたブーム上げパイロット圧センサ２５、および旋回パイロット圧センサ２６Ａ（または２６Ｂ）からの信号を用いてなされる。ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号のうちのいずれか一方でも信号が無ければ（ステップＳ２でＮＯ）、コントローラ２０の通常制御部５３は、前記通常制御を行う（ステップＳ３）。

一方、ブーム上げ操作信号、および旋回操作信号の両方の信号が有れば（ステップＳ２でＹＥＳ）、コントローラ２０は、制限制御を行う指示電流値Ｉと、制限制御を行う時間Ｔを設定する（ステップＳ４）。上記指示電流値Ｉは、第２油圧ポンプ１４からブームシリンダ８への作動油の分配供給量を制限する、通常制御の場合よりも小さい電流値であって、コントローラ２０からソレノイド１９Ａに供給される励磁電流の指示電流値のことである。上記指示電流値Ｉは、傾斜地であっても旋回モータ１１の起動を確保することができる電流値に設定される。また、上記指示電流値Ｉは、旋回制御弁１７に入力される旋回パイロット圧が大きいほど、小さな値に設定されることが好ましい。旋回モータ１１への作動油の供給をより優先させるためである。また、上記指示電流値Ｉは、ブーム上げパイロット圧と旋回パイロット圧との関係において、第２油圧ポンプ１４の圧力が３０ＭＰａ以上になるように設定されることが好ましい。

コントローラ２０の制限制御部５４は、ステップＳ４で設定された時間Ｔの間、ステップＳ４で設定された指示電流値Ｉでパイロット圧操作弁１９を駆動して前記制限制御を行う（ステップＳ５、Ｓ６）。ステップＳ４で設定された時間Ｔが過ぎれば、コントローラ２０の通常制御部５３が、前記通常制御を行う（ステップＳ３）。この第３実施形態によると、必要なセンサが少なくてすむというメリットがある。

以上、本発明の実施形態ついて説明したが、その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことができる。

第１油圧ポンプ１３により吐出される作動油の供給を受けて作動するとともに、第２油圧ポンプ１４により吐出される作動油が分配供給される油圧アクチュエータは、ブームシリンダ８に限定されない。上記油圧アクチュエータは、例えば、アームシリンダ９、またはバケットシリンダ１０であってもよい。さらには、共通の油圧ポンプに旋回モータ１１とそれ以外の油圧アクチュエータとが接続されていて、当該油圧アクチュエータに供給される作動油の流量が、当該旋回モータ１１に供給される作動油の流量に影響を与えるものについて広く適用することができる。

１：下部走行体
２：上部旋回体
５：ブーム
８：ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
１１：旋回モータ
１３：第１油圧ポンプ
１４：第２油圧ポンプ
１７：旋回制御弁
１８：分配弁
２０：コントローラ
２１：ブームリモコン弁（アクチュエータ操作器）
５１：制限制御開始判定部
５２：制限制御継続判定部
５３：通常制御部
５４：制限制御部
１００：油圧ショベル（旋回式油圧作業機械）

Claims

下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される第１油圧ポンプ、および第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、
前記上部旋回体を旋回させる旋回モータであって、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する旋回モータと、
前記油圧アクチュエータの作動を指令するためのアクチュエータ操作が与えられるアクチュエータ操作器と、
前記第２油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を前記旋回モータに給排する旋回制御弁と、
前記第２油圧ポンプと前記旋回制御弁との間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を、前記旋回モータと前記油圧アクチュエータとに分配する分配弁と、
前記分配弁を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記アクチュエータ操作器の操作量に応じて、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ基本合流流量の作動油を分配供給するように前記分配弁の開度を変化させる通常制御を行う通常制御部と、
前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の分配供給量を前記基本合流流量よりも少ない量にする、またはゼロにするように、前記分配弁の開度を変化させる制限制御を行う制限制御部と、を有しており、
前記油圧アクチュエータの操作と前記旋回モータの操作との複合操作時に、前記コントローラは、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇していない場合は前記制限制御を行い、そうでない場合は前記通常制御を行う、
旋回式油圧作業機械。
請求項１に記載の旋回式油圧作業機械において、
前記コントローラは、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇しているか否かを判定する制限制御開始判定部を有し、
前記コントローラは、前記制限制御開始判定部にて、前記第２油圧ポンプの圧力、前記上部旋回体の旋回移動量、もしくは前記上部旋回体の旋回速度が、所定の閾値まで上昇していないと判定された場合は前記制限制御を行い、そうでない場合は前記通常制御を行う、
旋回式油圧作業機械。
請求項２に記載の旋回式油圧作業機械において、
前記制限制御開始判定部は、前記旋回制御弁に入力される旋回パイロット圧が大きいほど、前記所定の閾値を大きな値に設定する、
旋回式油圧作業機械。
請求項２または３に記載の旋回式油圧作業機械において、
前記コントローラは、前記旋回モータが起動後に作動安定状態に入ったか否かを判定する制限制御継続判定部を有し、
前記コントローラは、前記制限制御継続判定部にて、前記旋回モータの作動が安定した
と判定されない場合、前記制限制御を行い、前記旋回モータの作動が安定したと判定されたら前記通常制御を行う、
旋回式油圧作業機械。
請求項４に記載の旋回式油圧作業機械において、
前記制限制御継続判定部は、前記旋回モータが起動後に作動安定状態に入ったか否かを、前記第２油圧ポンプの圧力の大きさで判定する、
旋回式油圧作業機械。
請求項５に記載の旋回式油圧作業機械において、
前記制限制御継続判定部は、前記第２油圧ポンプの圧力が、前記第１油圧ポンプの圧力の大きさに基づいて設定された設定圧まで降下したら、前記旋回モータの作動が安定したと判定する、
旋回式油圧作業機械。
下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される第１油圧ポンプ、および第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、
前記上部旋回体を旋回させる旋回モータであって、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油の供給を受けて作動する旋回モータと、
前記油圧アクチュエータの作動を指令するためのアクチュエータ操作が与えられるアクチュエータ操作器と、
前記第２油圧ポンプと前記旋回モータとの間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を前記旋回モータに給排する旋回制御弁と、
前記第２油圧ポンプと前記旋回制御弁との間に介在し、前記第２油圧ポンプにより吐出される作動油を、前記旋回モータと前記油圧アクチュエータとに分配する分配弁と、
前記分配弁を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記アクチュエータ操作器の操作量に応じて、前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ基本合流流量の作動油を分配供給するように前記分配弁の開度を変化させる通常制御を行う通常制御部と、
前記第２油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の分配供給量を前記基本合流流量よりも少ない量にする、またはゼロにするように、前記分配弁の開度を変化させる制限制御を行う制限制御部と、を有しており、
前記油圧アクチュエータの操作と前記旋回モータの操作との複合操作時に、前記コントローラは、設定された時間、前記制限制御を行い、設定された時間が過ぎれば前記通常制御を行う、
旋回式油圧作業機械。