JP2007247731A - 作業機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械の制御装置に関し、操作者の意図した通りの出力制御を実現し操作性及び作業性をより向上させる。
【解決手段】エンジン１，旋回装置１２及び作業装置１６，第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂ，旋回装置１２の旋回操作量Ｌ₁を検出する旋回操作装置３ａ及び作業装置１６の作業操作量Ｌ₂を検出する作業操作装置３ｂを有する作業機械１０において、該旋回装置の単動時に、第１油圧ポンプ２ａへ分配される出力最大量を第１所定最大量Ｗ_1maxに設定する単動旋回制御手段５ａと、旋回装置１２及び作業装置１６の連動時に、第１油圧ポンプ２ａへ分配される出力最大量Ｗ_3maxを第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さく設定し、かつ、旋回操作量Ｌ₁又は作業操作量Ｌ₂に応じて第１油圧ポンプ２ａへ分配される出力と第２油圧ポンプ２ｂへ分配される出力との割合を変更する連動制御手段６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、旋回装置と作業装置とを個別に駆動する油圧ポンプを備えた作業機械の出力を制御する制御装置に関する。

従来より、ブーム装置やアーム装置，スティック装置等、油圧式の作業装置を備えた上部旋回体を下部走行体の上に旋回装置を介して旋回自在に載置した作業機械において、旋回装置を駆動するための油圧回路を作業装置を駆動するための油圧回路とは独立して設けたものがある。このような作業装置では、各油圧回路上にそれぞれ、旋回装置を駆動するための油圧ポンプと作業装置を駆動するための油圧ポンプとが設けられる。各油圧ポンプはともに、単一のエンジンによって駆動されるようになっており、旋回装置及び作業装置の作動状況に応じてエンジンの出力（馬力）が各油圧ポンプへ分配されるようになっている。

ところで、旋回装置の油圧ポンプへ働く作業負荷は、作業内容の変化に対して、作業装置の油圧ポンプへ働く作業負荷ほど大きく変動しない。そのため、一般に旋回装置の油圧ポンプへ分配される出力の最大値は固定されている。しかし、旋回装置と作業装置との連動時には、作業装置の作動慣性と比較して旋回装置の旋回慣性が大きくなるため、出力の最大値が固定された上記のような出力設定では、作業装置の出力が不足気味になる場合がある。

そこで、特許文献１には、旋回装置のみの単動時よりも作業装置との連動時に、旋回装置を駆動する油圧ポンプの出力を小さく設定し、経過時間とともに単動時の出力に向けて徐々に増加させる構成が開示されている。すなわち、旋回装置及び作業装置の連動時には、旋回装置よりも作業装置へ分配される出力を優先することで、旋回開始時の旋回速度を緩慢にして旋回慣性を抑制するとともに作業装置を素早く駆動する。これにより、例えばトラックローディング作業を安定させながら好適なバケット持ち上げ量を確保することができるようになっている。
特開２００３−２０６９０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、連動操作開始からの経過時間に応じて旋回装置の出力の大きさが制御されるため、作業内容に応じた出力制御を行うことができない場合がある。つまり、旋回装置及び作業装置への出力配分のパターンが時間の関数として設定されているため、出力を優先する度合い（どの程度の出力をどちらへ優先的に分配するか）を複数の作業内容に応じて規定することができない。

例えば、特許文献１では、旋回装置及び作業装置の連動操作がなされる作業内容として、トラックローディングが例示されている。これは、旋回動作に伴って持ち上げられるブーム装置の持ち上げ高さが大きい作業であるが、このような作業では、旋回装置へ分配される出力（すなわち旋回馬力）を抑えて、その分の出力をブーム装置の持ち上げに利用することで、作業効率を高めることができる。

しかし一方で、旋回動作に伴ってブームの持ち上げ高さが比較的小さい作業であるレベルローディングの場合、旋回速度が速いほど作業効率が高くなるため、旋回馬力を抑制することによって却って作業効率が低下する場合がある。このように、効率的な出力配分パターンは作業内容によって異なっており、特許文献１に記載の技術では十分に作業効率を向上させることができない場合が考えられる。

また、特許文献１に記載の技術では、旋回装置及び作業装置への出力配分のパターンが時間の関数として設定されているため、操作者の意図した通りの出力制御を行うことができないことがある。つまり、一口にトラックローディング作業といっても、実際のブーム装置の持ち上げ高さは、トラックの荷台の高さや作業機械の足下の高さ，掘削位置等によって異なり、また、旋回装置による旋回量（旋回角度）についても、掘削位置，作業機械及びトラックの相対的な位置関係によって異なる。したがって、特許文献１に記載の技術において、作業装置への出力を旋回装置の出力よりも優先するタイミングの設定によっては、動作が操作者の意図した経験に基づくタイミングに適合しないことがあり、良好な操作が得られない場合がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、操作者の意図した通りの出力制御を実現し操作性及び作業性をより向上させることができる作業機械の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の作業機械の制御装置（請求項１）は、作業機械の駆動源としてのエンジンと、該作業機械に搭載された旋回装置及び作業装置（例えば、ブーム装置がアーム装置，スティック装置等）と、該エンジンの出力を分配されて該旋回装置を駆動する第１油圧ポンプ（旋回ポンプ）と、該エンジンの出力を分配されて該作業装置を駆動する第２油圧ポンプ（メインポンプ）と、該旋回装置の操作に係る旋回操作量を検出する旋回操作装置（旋回用操作レバー）と、該作業装置の操作に係る作業操作量を検出する作業操作装置（ブーム用操作レバー）とが設けられた作業機械において、該旋回装置の単動時に、該第１油圧ポンプへ分配される出力の最大量を予め設定された第１所定最大量（例えば、エンジンの出力に対する百分率で35%）に設定する単動旋回制御手段と、該旋回装置及び該作業装置の連動時に、該第１油圧ポンプへ分配される出力の最大量を該単動旋回制御手段で設定される該第１所定最大量よりも小さく（例えば、エンジンの出力に対する百分率で25%）設定し、かつ、該旋回操作量又は該作業操作量に応じて該第１油圧ポンプへ分配される出力と該第２油圧ポンプへ分配される出力との割合を変更する連動制御手段（マシンコントローラ）とを備えたことを特徴としている。

なお、該作業装置の単動時に、該第２油圧ポンプへ分配される出力の最大量を予め設定された第２所定最大量（例えばエンジンの出力に対する百分率で100%）に設定する単動作業制御装置をさらに備えることが好ましい。
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項２）は、該連動制御手段が、該第１所定最大量よりも小さい所定の出力（例えばエンジンの出力に対する百分率で25%）を該第１油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する旋回最大出力設定手段と、該第１油圧ポンプへ分配される出力を、該旋回最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該旋回操作量が大きいほど大きく設定する旋回出力設定手段と該エンジンの出力から該旋回出力設定手段で設定された該出力を減算したものを該第２油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する作業最大出力設定手段と、該第２油圧ポンプへ分配される出力を、該作業最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該作業操作量が大きいほど大きく設定する作業出力設定手段と、を有することを特徴としている。

また、本発明の作業機械の制御装置（請求項３）は、該連動制御手段が、該エンジンの出力から該第１所定最大量を減算したもの（例えばエンジンの出力に対する百分率で65%）よりも大きい所定の圧力を該第２油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する作業最大出力設定手段と、該第２油圧ポンプへ分配される出力を、該作業最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該作業操作量が大きいほど大きく設定する作業出力設定手段と、該エンジンの出力から該作業出力設定手段で設定された該出力を減算したものを該第１油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する旋回最大出力設定手段と、該第１油圧ポンプへ分配される出力を、該旋回最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該旋回操作量が大きいほど大きく設定する旋回出力設定手段と、を有することを特徴としている。

本発明の作業機械の制御装置（請求項１）によれば、作業装置（例えばブーム装置）及び旋回装置の連動操作時において、操作者（オペレータ）が特別な操作をすることなく、適切な馬力比率に制御することができる。また、旋回操作量及び作業操作量に基づいて出力の比率が変更されるため、運転者の意図した通りに馬力比率をコントロールすることができる。

また、本発明の作業機械の制御装置（請求項２）によれば、作業と旋回とが同時に行われた場合に、旋回にかかる出力が単動時よりも小さい所定の出力値に設定されるため、作業負荷の大きいブーム上げに供される出力を大きくすることができ、作業効率を高めることができる。
また、エンジンの出力から（旋回出力の最大量ではなく）実際の旋回出力を減算したものが、作業にかかる出力の最大量となるため、旋回装置の操作量（例えば、旋回レバー操作量）に関わらず、旋回装置及び作業装置の連動時にエンジンの出力を１００％使う出力分配が可能となる。

なお、作業装置の操作量が小さければ、作業装置の出力に余剰が生じてエンジンの出力が１００％使われない状態となる。したがって、エネルギー効率を考慮すると、作業操作量Ｌ₂が比較的大きい場合に好適である。
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項３）によれば、作業と旋回とが同時に行われた場合に、作業にかかる出力が単動時よりも大きい所定の出力値に設定されるため、作業負荷の大きいブーム上げに供される出力を大きくすることができ、作業効率を高めることができる。

また、エンジンの出力から（作業出力の最大量ではなく）実際の作業出力を減算したものが、旋回にかかる出力の最大量となるため、作業装置の操作量（例えば、ブームレバー操作量）に関わらず、旋回装置及び作業装置の連動時にエンジンの出力を１００％使う出力分配が可能となる。
なお、旋回装置の操作量が小さければ、旋回装置の出力に余剰が生じてエンジンの出力が１００％使われない状態となる。したがって、エネルギー効率を考慮すると、旋回操作量Ｌ₁が比較的大きい場合に好適である。

［第一実施形態］
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５は本発明の第一実施形態にかかる作業機械の制御装置を説明するものであり、図１は本制御装置の全体構成を示す模式的構成図、図２は本制御装置における制御内容を説明するための模式図、図３は本制御装置の制御内容を示すフローチャート、図４は本制御装置による制御作用を説明するためのグラフであり、（ａ）は旋回単独操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフ、（ｂ）は作業単独操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフ、（ｃ）は旋回及び作業の連動時における旋回操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフ、図５は本制御装置が適用された作業装置の全体構成を示す斜視図である。

［構成］
（１）全体構成
本制御装置は、図５に示す油圧ショベル１０に適用されている。この油圧ショベル１０は、上部旋回体１３及び下部走行体１１を備えて構成される。上部旋回体１３は、ブーム装置１６やアーム装置１７，スティック装置１８等の油圧式の作業装置１５を備え、下部走行体１１の上に旋回装置１２を介して旋回自在に載置されている。上部旋回体１３の前方には操作者が搭乗するキャブ１４が設けられ、キャブ１４の後方のエンジンルーム内にはエンジン１が搭載されている。

また、上部旋回体１３とブーム装置１６との間には、ブーム装置１６を上下へ旋回駆動するための２本のブームシリンダ１６ａが設けられるとともに、ブーム装置１６とアーム装置１７との間には、アーム装置１７を駆動するためのアームシリンダ１７ａが設けられ、アーム装置１７とバケット装置１８との間には、バケットシリンダ１８ａが設けられている。本制御装置は、上記の各作業装置１５及び旋回装置１２を駆動する油圧回路に適用されている。

（２）油圧回路の構成
図１に示すように、本油圧回路上には、エンジン１の動力で駆動する旋回ポンプ（第１油圧ポンプ）２ａ及びメインポンプ（第２油圧ポンプ）２ｂが設けられており、これらの油圧ポンプ２ａ，２ｂはそれぞれ、独立した油圧回路へ作動油を供給するようになっている。

まず、旋回ポンプ２ａは、旋回装置１２を駆動する旋回モータ８へ作動油を供給する油圧回路上に設けられており、旋回ポンプ２ａと旋回モータ８との間には、旋回コントロール弁９ａが介装されている。また、メインポンプ２ｂはブームシリンダ１６ａ，アームシリンダ１７ａ及びバケットシリンダ１８ａへ作動油を供給する油圧回路上に設けられており、メインポンプ２ｂと各油圧シリンダ１６ａ，１７ａ，１８ａとの間には、メインコントロール弁９ｂが介装されている。旋回コントロール弁９ａ及びメインコントロール弁９ｂは、キャブ１４内に設置された操作レバーの操作量に応じて、作動油の流量及び流通方向を制御するようになっている。なお、ここでは、旋回コントロール弁９ａの制御に係る旋回用操作レバー（旋回操作装置）３ａと、メインコントロール弁９ｂにおけるブームシリンダ１６ａへの作動油流量，方向制御に係るブーム用操作レバー（作業操作装置）３ｂが図示されている。

旋回用操作レバー３ａは、旋回装置１２の旋回操作に係る旋回操作量Ｌ₁を検出し、ブーム用操作レバー３ｂは、ブーム装置１６の上げ操作に係る作業操作量Ｌ₂を検出するようになっている。ここで検出された各旋回操作量Ｌ₁，作業操作量Ｌ₂は、後述するマシンコントローラ４へ入力される。
旋回ポンプ２ａ及びメインポンプ２ｂのそれぞれには、斜板の傾斜角を変更することによってポンプの出力（馬力）を制御するためのパイロット回路が設けられている。各パイロット回路上には、パイロットポンプ１９から供給されるパイロット圧を制御する電磁比例弁７ａ，７ｂが介装されている。電磁比例弁７ａ，７ｂの弁開度は、マシンコントローラ４によって制御される。なお以下、旋回ポンプ２ａの出力を制御する電磁比例弁７ａを第１制御弁と呼び、メインポンプ２ｂの出力を制御する電磁比例弁７ｂを第２制御弁と呼ぶ。

（３）マシンコントローラ４の構成
マシンコントローラ４は、旋回ポンプ２ａ，メインポンプ２ｂの出力を制御するための電子制御装置である。このマシンコントローラ４の内部には、機能部として単動制御部５と連動制御部６とが設けられている。
単動制御部５は、旋回装置１２又は作業装置１５の単動作動時における各油圧ポンプ２ａ，２ｂの出力を制御する制御部であり、単動旋回制御部（単動旋回制御手段）５ａと単動作業制御部（単動作業制御手段）５ｂとを備えて構成される。

単動旋回制御部５ａは、旋回装置１２の単動時に、旋回ポンプ２ａへ分配される出力の最大量を予め設定された第１所定最大量Ｗ_1maxに設定する。また、旋回用操作レバー３ａの最大操作量をＬ_1maxとして、実際の操作量がＬ₁であるとき、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁を以下の式１に従って設定する。なお、ここで設定される第１所定最大量Ｗ_1max及び出力Ｗ₁は、エンジン１の出力Ｗ_eに対する割合（百分率[%]）として設定されるようになっている。

例えば、第１所定最大量Ｗ_1maxがＷ_1max＝0.35（35%）である場合に、旋回用操作レバー３ａがハーフレバー操作（100%のフルレバー操作の半分である50%の操作）されたときには、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁がＷ₁＝0.175（エンジン１の出力Ｗ_eに対して17.5%）に設定される。
また、単動作業制御部５ｂは、作業装置１５の単動時にメインポンプ２ｂへ分配される出力の最大量Ｗ_2maxを、エンジン１の出力Ｗ_eに対する割合（百分率）として予め設定された第２所定最大量Ｗ_2max[%]に設定する。なお、ここでいう作業装置１５の単動時とは、ブーム装置１６，アーム装置１７及びスティック装置１８の少なくとも何れかが作動し、かつ、旋回装置１２が作動していない時のことをいう。また、ブーム用操作レバー３ａの最大操作量をＬ_2maxとして、実際の操作量がＬ₂であるとき、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂を以下の式２に従って設定する。

例えば、第２所定最大量Ｗ_2maxがＷ_2max＝1.00（100%）である場合、ブーム用操作レバー３ｂがハーフレバー操作（100%のフルレバー操作の半分である50%の操作）されたときには、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂がＷ₂＝0.5（エンジン１の出力Ｗ_eに対して50.0%）に設定される。
一方、連動制御部６は、旋回装置１２の旋回操作及びブーム装置１６のブーム上げ操作の連動時における各油圧ポンプ２ａ，２ｂの出力の割合を変更するための制御部であり、旋回最大出力設定部（旋回最大出力設定手段）６ａ，旋回出力設定部（旋回出力設定手段）６ｂ，作業最大出力設定部（作業最大出力設定手段）６ｃ及び作業出力設定部（作業出力設定手段）６ｄを備えて構成される。

旋回最大出力設定部６ａは、連動時の旋回ポンプ２ａの出力の最大量Ｗ_3maxを第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さい所定値として設定する。つまりここでは、連動時における旋回装置１２の出力を単動時よりも小さく設定する。例えば、第１所定最大量Ｗ_1maxがＷ_1max＝0.35（35%）である場合、連動時最大量Ｗ_3maxをＷ_3max＝0.25（25%）に設定する。
なお、単動旋回制御部５ａ及び旋回最大出力設定部６ａ内での制御内容を説明する模式図を図２に示す。旋回ポンプ２ａの出力の最大量は、作業操作量Ｌ₂に応じて、選択器２０の内部において二種類の設定値のうちの何れかが選択されるようになっている。例えば、選択器２０は、ブーム用操作レバー３ｂにおいて作業操作量Ｌ₂が検出された場合には、最大量の設定として「Ｗ_3max＝0.25（25%）」を選択し、一方、作業操作量Ｌ₂が検出されない場合には、最大量の設定として「Ｗ_1max＝0.35（35%）」を選択する。

旋回出力設定部６ｂは、旋回用操作レバー３ａの旋回操作量Ｌ₁に応じて旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁を設定する。ここでは、以下の式３に従って設定するようになっている。

例えば、連動時最大量Ｗ_3maxがＷ_3max＝0.25（25%）である場合、旋回用操作レバー３ａがハーフレバー操作（100%のフルレバー操作の半分である50%の操作）されたときには、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁がＷ₁＝0.125（エンジン１の出力Ｗ_eに対して12.5%）に設定される。上記の式３に示すとおり、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁の大きさは、旋回操作量Ｌ₁が大きいほど連動時最大量Ｗ_3max以下の範囲において大きく設定される。

作業最大出力設定部６ｃは、エンジン１の全出力から旋回出力設定部６ｂで設定された旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁を減算したものを、メインポンプ２ｂの出力の最大値Ｗ_4maxとして設定する。例えば、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁がＷ₁＝0.125（12.5%）である場合、連動時最大量Ｗ_4maxがＷ_4max＝0.875（87.5%）に設定される。
作業出力設定部６ｄは、ブーム用操作レバー３ｂの操作量Ｌ₂に応じてメインポンプ２ｂ出力Ｗ₂を設定する。ここでは、以下の式４に従って設定する。

例えば、連動時最大量Ｗ_4maxがＷ_4max＝0.875（87.5%）である場合に、ブーム用操作レバー３ｂがハーフレバー操作（100%のフルレバー操作の半分である50%の操作）されたときには、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂がエンジン１の出力Ｗ_eに対して43.75[%]に設定される。上記の式４に示すとおり、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂の大きさは、作業操作量Ｌ₂が大きいほど連動時最大量Ｗ_4max以下の範囲において大きく設定される。

［フローチャート］
図３を用いて本制御装置の制御内容を説明する。本フローチャートは、マシンコントローラ４内において所定周期で繰り返し実行されている。なお、このフローチャートでは、旋回装置１２の旋回操作及びブーム装置１６のブーム上げ操作の単動時，連動時の制御内容を示しており、その他の操作（例えば、アーム装置やスティック装置の操作）に関する制御内容を省略している。

（１）作動状態の判定
ステップＡ１０では、旋回用操作レバー３ｂで旋回操作量Ｌ₁が検出されたか否かが判定される。ここで、旋回操作量Ｌ₁が検出された場合にはステップＡ２０へ進み、検出されない場合にはステップＡ３０へ進む。
ステップＡ２０では、ブーム用操作レバー３ｂでブーム上げ操作の作業操作量Ｌ₂が検出されたか否かが判定される。ここで、作業操作量Ｌ₂が検出されない場合には旋回操作のみが行われていると判断し、ステップＢ１０〜Ｂ３０のフローへ進んで「旋回装置の単動制御」を実施する。一方、作業操作量Ｌ₂が検出された場合には旋回操作とブーム上げ操作との両方が行われていると判断し、ステップＤ１０〜Ｄ６０のフローへ進んで「連動制御」を実施する。

また、ステップＡ３０においても、ブーム用操作レバー３ｂでブーム上げ操作の作業操作量Ｌ₂が検出されたか否かが判定される。ここで、作業操作量Ｌ₂が検出されない場合にはブーム上げ操作及び旋回操作が行われていないと判断し、そのままこのフローを終了する。一方、作業操作量Ｌ₂が検出された場合にはブーム上げ操作のみが行われていると判断し、ステップＣ１０〜Ｃ３０のフローへ進んで「作業装置の単動制御」を実施する。
つまり、ここまでのステップでは、旋回装置１２及びブーム装置１６の作動状態が判定されている。

（２）旋回装置の単動制御
ステップＢ１０では、単動旋回制御部５ａにおいて、旋回ポンプ２ａへ分配される出力の最大量が第１所定最大量Ｗ_1maxに設定される。続くステップＢ２０では、ステップＡ１０で検出された旋回操作量Ｌ₁，前ステップで設定された第１所定最大量Ｗ_1maxに基づき、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁が上記の式１に従って設定される。そして、ステップＢ３０では、旋回ポンプ２ａから出力Ｗ₁が得られるように第１制御弁７ａの弁開度が制御されて、このフローを終了する。

（３）作業装置の単動制御
また、ステップＣ１０では、単動作業制御部５ｂにおいて、メインポンプ２ｂへ分配される出力の最大量が第２所定最大量Ｗ_2maxに設定される。続くステップＣ２０では、ステップＣ３０で検出された作業操作量Ｌ₂，前ステップで設定された第２所定最大量Ｗ_2maxに基づき、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂が上記の式２に従って設定される。そして、ステップＣ３０では、メインポンプ２ｂから出力Ｗ₂が得られるように第２制御弁７ｂの弁開度が制御されて、このフローを終了する。

（４）連動制御
ステップＤ１０では、旋回最大出力設定部６ａにおいて、旋回ポンプ２ａの出力の最大量が第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さい所定値としてＷ_3maxに設定される。続くステップＤ２０では、旋回出力設定部６ｂにおいて、ステップＡ１０で検出された旋回操作量Ｌ₁及び前ステップで設定された第１所定最大量Ｗ_1maxに基づき、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁が上記の式３に従って設定され、ステップＤ３０へ進む。

ステップＤ３０では、作業最大出力設定部６ｃにおいて、メインポンプ２ｂへ分配される出力の最大量Ｗ_4maxが、エンジン１の全出力から旋回出力設定部６ｂで設定された旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁を減算したものとして設定され、続くステップＤ４０では、作業出力設定部６ｄにおいてステップＡ２０で検出された作業操作量Ｌ₂及び前ステップで設定された第２所定最大量Ｗ_2maxに基づき、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂が上記の式４に従って設定される。

そして、ステップＤ５０において、旋回ポンプ２ａから出力Ｗ₁が得られるように第１制御弁７ａの弁開度が制御されるとともに、続くステップＤ６０において、メインポンプ２ｂから出力Ｗ₂が得られるように第２制御弁７ｂの弁開度が制御されて、このフローを終了する。

［作用・効果］
本発明の第一実施形態にかかる作業機械の制御装置は上述のように構成されて、以下のような作用，効果を奏する。
まず、旋回装置１２の単動時には、単動旋回制御部５ａにおいて、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁が上記の式１に従って設定されるため、旋回用操作レバー３ａにおける旋回操作量Ｌ₁と旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁との関係をグラフ化すると、図４（ａ）に示すようになる。すなわち、旋回操作量Ｌ₁が大きいほど旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁も大きくなり、旋回用操作レバー３ａがフルレバー（100%）操作されたときに出力Ｗ₁が第１所定最大量Ｗ_1maxとなる。

また、ブーム装置１６の単動時には、単動作業制御部５ｂにおいて、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂が上記の式２に従って設定されるため、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂とメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂との関係をグラフ化すると、図４（ｂ）に示すようになる。すなわち、作業操作量Ｌ₂が大きいほどメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂も大きくなり、ブーム用操作レバー３ｂがフルレバー（100%）操作されたときに出力Ｗ₂が第２所定最大値Ｗ_2maxとなる。

一方、旋回装置１２の旋回動作及びブーム装置１６のブーム上げ動作の連動時には、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁及びメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂が上記の式３，式４に従って設定される。旋回用操作レバー３ａの旋回操作量Ｌ₁と旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁との関係は、、図４（ｃ）に実線で示すグラフとなり、実線よりも上の破線までの領域Ｒ₁がメインポンプ２ｂの出力の最大量Ｗ_4maxを示す範囲となる。

すなわち、旋回操作量Ｌ₁が大きいほど旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁も大きくなり、旋回用操作レバー３ａがフルレバー（100%）操作されたときに出力Ｗ₁が第３所定最大量Ｗ_3maxとなるが、この第３所定最大量Ｗ_3maxは第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さい値であるため、旋回動作に供される出力が小さくなり、その分だけブーム上げ動作に供される出力が大きくなる。したがって、作業負荷の大きいブーム上げの馬力を高めて作業効率を向上させることができる。

また、メインポンプ２ｂの出力の最大量Ｗ_4maxが、旋回出力の最大量Ｗ_3maxではなく、実際の旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁をエンジン１の出力から減算して設定されるため、旋回用操作レバー３ａの旋回操作量Ｌ₁に関わらず、ブーム用操作レバー３ｂをフルレバー操作すれば、エンジンの出力を１００％使う出力分配が可能となる。
また、メインポンプ２ｂの実際の出力Ｗ₂は、分配されたメインポンプ２ｂの出力の最大量Ｗ_4maxに対してブーム用操作レバー３ｂの操作量に応じて設定されるため、例えばブーム装置１６を素早く動かしたい場合には作業操作量Ｌ₂を大きくし、逆にブーム装置１６をゆっくり動かしたい場合には作業操作量Ｌ₂を小さくすればよい。つまり、操作者が特別な操作をしなくても、旋回装置１２とブーム装置１６との出力比率を運転者の意図した通りにコントロールすることができる。

例えば、トラックローディングを行う場合には、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂を大きくすることで、旋回ポンプ２ａの出力を通常時よりも抑制しながら、抑制した分の出力をブーム装置１６の持ち上げに利用することができ、作業効率を高めることができる。一方、レベルローディングの場合には、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂を小さくすることで、ブーム上げ動作に係る出力を抑制することができ、操作者の意図した経験に基づくタイミングに適合した、良好な操作性を獲得することができる。

なお、旋回操作量Ｌ₁と作業操作量Ｌ₂との組合せと、そのときの旋回ポンプ２ａ及びメインポンプ２ｂの出力Ｗ₁，Ｗ₂との対応例を次の表１に示す。

表１に示すように、作業操作量Ｌ₂が1.0（100%）である場合には、エンジンの出力を１００％使う出力分配となる。なお、作業操作量Ｌ₂が0.5（50%）である場合には、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂がメインポンプ２ｂの出力の最大量Ｗ_4maxの半分となる。そして、作業操作量Ｌ₂が小さいほど、メインポンプ２ｂの出力に余剰が生じてエンジン１の出力のうち使われない出力が増加する。したがって、エネルギー効率を考慮すると、本制御は作業操作量Ｌ₂が比較的大きい場合に好適である。

このように、本制御装置によれば、操作者が特別な操作をすることなく、通常のレバー操作だけで、旋回装置１２とブーム装置１６との連動時における出力比率を適切に制御することができる。また、レバー操作量に応じて出力の大きさが変更されるため、操作者の意図通りの出力比率を実現することができる。

［第二実施形態］
［構成］
図６は本発明の第二実施形態にかかる作業機械の制御装置の制御内容を示すフローチャートである。この第二実施形態では、上記の第一実施形態におけるマシンコントローラ４の機能構成が異なっている。なお、同一の構成要素については同一の符号を用いて説明を省略する。

本制御装置のマシンコントローラ４は、単動制御部５及び連動制御部６０を備えており、連動制御部６０は、旋回基準出力設定部（旋回基準出力設定手段）６１，作業最大出力設定部（作業最大出力設定手段）６２，作業出力設定部（作業出力設定手段）６３，旋回最大出力設定部（旋回最大出力設定手段）６４及び旋回出力設定部（旋回出力設定手段）６５を備えて構成される。なお、単動制御部５については、第一実施形態と同一の構成を備えている。

まず、旋回基準出力設定部６１は、単動旋回制御部５ａで設定された第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さい所定の出力を旋回ポンプ２ａへ分配される出力の連動時基準量Ｗ_rとして設定する。例えば、第１所定最大量Ｗ_1maxがＷ_1max＝0.35（35%）であるときには、連動時基準量Ｗ_rがＷ_r＝0.25（25%）に設定される。
また、作業最大出力設定部６２は、エンジン１の出力から連動時基準量Ｗ_rを減算したものを、メインポンプ２ｂへ分配される出力の連動時最大量Ｗ_4maxとして設定する。例えば、連動時基準量Ｗ_rがＷ_r＝0.25（25%）であるときには、連動時最大量Ｗ_4maxがＷ_4max＝0.75（75%）に設定される。メインポンプ２ｂの出力は、エンジン１の出力にこの値を乗算した大きさ以下の範囲で制御される。

作業出力設定部６３は、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂に応じて、上記の式４に従いメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂を設定する。例えば、連動時最大量Ｗ_4maxがＷ_4max＝0.75である場合に、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量が0.9（90%）のときには、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂がエンジン１の出力Ｗ_eに対して67.5[%]に設定される。上記の式４に示すとおり、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂の大きさは、作業操作量Ｌ₂が大きいほど連動時最大量Ｗ_4max以下の範囲において大きく設定される。なお、本実施形態では、メインポンプ２ｂの出力が小さくなり過ぎないように、出力の下限値が定められている。例えば、連動時最大量Ｗ_4maxがＷ_4max＝0.75である場合に、この下限値は0.65程度に設定される。

また、旋回最大出力設定部６４は、エンジン１の全出力から作業出力設定部６３で設定されたメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂を減算したものを、旋回ポンプ２ａの出力の最大値Ｗ_3maxとして設定する。例えば、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂がＷ₂＝0.675（67.5%）である場合、旋回ポンプ２ａの出力の最大値Ｗ_3maxはＷ_3max＝0.325（32.5%）に設定される。
旋回出力設定部６ｂは、旋回用操作レバー３ａの旋回操作量Ｌ₁に応じて旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁を設定する。ここでは、上記の式３に従って設定するようになっている。旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁の大きさは、旋回操作量Ｌ₁が大きいほど連動時最大量Ｗ_3max以下の範囲において大きく設定される。

［フローチャート］
図６を用いて本制御装置の制御内容を説明する。本フローチャートは、図３に示した第一実施形態におけるフローチャートのうち、連動制御にかかるＤ１０〜Ｄ６０の部分に対応するフローであり、これ以外のフローについては第一実施形態と同一である。
まずステップＥ１０では、旋回基準出力設定部６１において、連動時基準量Ｗ_rが第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さい所定の出力として設定される。次に、ステップＥ２０では、作業最大出力設定部６２において、メインポンプ２ｂへ分配される出力の最大量Ｗ_4maxが、エンジン１の全出力から旋回基準出力設定部６１で設定された連動時基準量Ｗ_rを減算したものとして設定される。続くステップＥ３０では、作業出力設定部６３においてステップＡ２０で検出された作業操作量Ｌ₂及び前ステップで設定された第２所定最大量Ｗ_2maxに基づき、メインポンプ２ｂの出力Ｗ₂が上記の式４に従って設定される。

また、ステップＥ４０では、旋回最大出力設定部６４において、旋回ポンプ２ａへ分配される出力の最大値Ｗ_3maxが、エンジン１の全出力から作業出力設定部６３で設定されたメインポンプ２ｂの出力Ｗ₂を減算したものとして設定され、続くステップＥ５０では、作業出力設定部６５において、ステップＡ１０で検出された作業操作量Ｌ₁及び前ステップで設定された第１所定最大量Ｗ_1maxに基づき、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁が上記の式３に従って設定される。

そして、ステップＥ６０において、旋回ポンプ２ａから出力Ｗ₁が得られるように第１制御弁７ａの弁開度が制御されるとともに、続くステップＥ７０において、メインポンプ２ｂから出力Ｗ₂が得られるように第２制御弁７ｂの弁開度が制御されて、このフローを終了する。

［作用・効果］
本発明の第二実施形態にかかる作業機械の制御装置は上述のように構成されており、旋回操作量Ｌ₁と作業操作量Ｌ₂との組合せと、そのときの旋回ポンプ２ａ及びメインポンプ２ｂの出力Ｗ₁，Ｗ₂との対応例を次の表２に示す。

表２に示すように、本第二実施形態では、旋回操作量Ｌ₁が1.0（100%）である場合にエンジンの出力を１００％使う出力分配となる。なお、旋回操作量Ｌ₁が0.5（50%）である場合には、旋回ポンプ２ａの出力Ｗ₁が旋回ポンプ２ａの出力の最大値Ｗ_3maxの半分となる。そして、旋回操作量Ｌ₁が小さいほど、旋回ポンプ２ａの出力に余剰が生じてエンジン１の出力のうち使われない出力が増加する。したがって、エネルギー効率を考慮すると、本制御は旋回操作量Ｌ₁が比較的大きい場合に好適である。

なお、例えばトラックローディングを行う場合には、第一実施形態に係る制御装置と同様に、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂を大きくすることで、作業効率を高めることができる。一方、レベルローディングの場合には、ブーム用操作レバー３ｂの作業操作量Ｌ₂を小さくすることで、ブーム上げ動作に係る出力を抑制することができるだけでなく、抑制された出力を旋回ポンプ２ａへ分配することができ、旋回速度をより素早くすることができる。したがって、作業性，操作性をより向上させることができる。

［その他］
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、作業装置１５のうちブーム装置１６のブーム上げ操作と旋回操作とが同時に行われる連動時について詳述したが、作業装置１５の他の操作と旋回操作との連動時の制御において、同様の制御を行う構成としてもよい。なお、作業機械１０からトラックへの積み込み作業を想定した場合、ブーム装置１６のブーム下げ操作やスティック操作，バケット操作と旋回操作との連動時には、旋回ポンプ２ａの出力の最大量Ｗ_3maxを第１所定最大量Ｗ_1maxよりも小さくせず、旋回ポンプ２ａの出力を単動時と同じ大きさ（第１所定最大量Ｗ_1max）に設定することが好ましい。

また、上述の実施形態の各設定値の値（例えば、Ｗ_1max＝0.35，Ｗ_2max＝1.00，Ｗ_3max＝0.25等）は例示であって、任意に設定することが可能である。
また、上述の実施形態では、例えば式１〜式４に示すように、出力の最大量に対してレバー操作量をフルストロークに対する操作量の割合を乗算して、実際の出力を大きさを算定しているが、操作量が大きくなるほど出力の大きさが最大量以下の範囲において大きく設定されていれば、実際の出力の大きさの算定方法はこれに限定されない。

本発明の一実施形態にかかる作業機械の制御装置の全体構成を示す模式的構成図である。 本制御装置における制御内容を説明するための模式図である。 本制御装置の制御内容を示すフローチャートである。 本制御装置による制御作用を説明するためのグラフであり、（ａ）は旋回単独操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフ、（ｂ）は作業単独操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフ、（ｃ）は旋回及び作業の連動時における旋回操作量と出力分配率との対応関係を示すグラフである。 本制御装置が適用された作業装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の変形例としての作業機械の制御装置における制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ａ 旋回ポンプ（第１油圧ポンプ）
２ｂ メインポンプ（第２油圧ポンプ）
３ａ 旋回用操作レバー（旋回操作装置）
３ｂ ブーム用操作レバー（作業操作装置）
４ マシンコントローラ（制御装置）
５ 単動制御部
５ａ 単動旋回制御部（単動旋回制御手段）
５ｂ 単動作業制御部（単動作業制御手段）
６ 連動制御部（連動制御手段）
６ａ 旋回最大出力設定部（旋回最大出力設定手段）
６ｂ 旋回出力設定部（旋回出力設定手段）
６ｃ 作業最大出力設定部（作業最大出力設定手段）
６ｄ 作業出力設定部（作業出力設定手段）
７ａ，７ｂ 電磁比例弁
８ 旋回モータ
９ａ 旋回コントロール弁
９ｂ メインコントロール弁
１０ 作業機械
１１ 下部走行体
１２ 旋回装置
１３ 上部旋回体
１４ キャブ
１５ 作業装置
１６ ブーム装置
１６ａ ブームシリンダ
１７ アーム装置
１７ａ アームシリンダ
１８ スティック装置
１８ａ スティックシリンダ
６１ 旋回基準出力設定部（旋回基準出力設定手段）
６２ 作業最大出力設定部（作業最大出力設定手段）
６３ 作業出力設定部（作業出力設定手段）
６４ 旋回最大出力設定部（旋回最大出力設定手段）
６５ 旋回出力設定部（旋回出力設定手段）

Claims (3)

1. 作業機械の駆動源としてのエンジンと、
   該作業機械に搭載された旋回装置及び作業装置と、
   該エンジンの出力を分配されて該旋回装置を駆動する第１油圧ポンプと、
   該エンジンの出力を分配されて該作業装置を駆動する第２油圧ポンプと、
   該旋回装置の操作に係る旋回操作量を検出する旋回操作装置と、
   該作業装置の操作に係る作業操作量を検出する作業操作装置とが設けられた作業機械において、
   該旋回装置の単動時に、該第１油圧ポンプへ分配される出力の最大量を予め設定された第１所定最大量に設定する単動旋回制御手段と、
   該旋回装置及び該作業装置の連動時に、該第１油圧ポンプへ分配される出力の最大量を該単動旋回制御手段で設定される該第１所定最大量よりも小さく設定し、かつ、該旋回操作量又は該作業操作量に応じて該第１油圧ポンプへ分配される出力と該第２油圧ポンプへ分配される出力との割合を変更する連動制御手段と
   を備えたことを特徴とする、作業機械の制御装置。
2. 該連動制御手段が、
   該第１所定最大量よりも小さい所定の出力を該第１油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する旋回最大出力設定手段と、
   該第１油圧ポンプへ分配される出力を、該旋回最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該旋回操作量が大きいほど大きく設定する旋回出力設定手段と、
   該エンジンの出力から該旋回出力設定手段で設定された該出力を減算したものを該第２油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する作業最大出力設定手段と、
   該第２油圧ポンプへ分配される出力を、該作業最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該作業操作量が大きいほど大きく設定する作業出力設定手段と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の制御装置。
3. 該連動制御手段が、
   該第１所定最大量よりも小さい所定の出力を該第１油圧ポンプへ分配される出力の連動時基準量として設定する旋回基準出力設定手段と、
   該エンジンの出力から該連動時基準量を減算したものを該第２油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する作業最大出力設定手段と、
   該第２油圧ポンプへ分配される出力を、該作業最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該作業操作量が大きいほど大きく設定する作業出力設定手段と、
   該エンジンの出力から該作業出力設定手段で設定された該出力を減算したものを該第１油圧ポンプへ分配される出力の連動時最大量として設定する旋回最大出力設定手段と、
   該第１油圧ポンプへ分配される出力を、該旋回最大出力設定手段で設定された該連動時最大量以下の範囲において、該旋回操作量が大きいほど大きく設定する旋回出力設定手段と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の制御装置。
   
   

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