JP2011236751A - 油圧建設機械の原動機回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削状態をより確実に判別することにより、掘削時の操作性向上を図り、更に作業性向上を図ることのできる油圧建設機械の原動機回転数制御装置を提供する
【解決手段】 アームクラウド方向に操作レバー４４がフル操作され、操作レバー４３も併せて操作され、ポンプ圧PDが１３ＭＰａ以上となると、第１判別条件の全てを満たし、掘削状態判別機能６２は掘削状態開始と判別する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０に補正値ΔNを加えて目標回転数NRとし、増速を開始する。掘削中、アームクラウド方向に操作レバー４４がハーフ操作以上操作され、ポンプ圧PDが１３ＭＰａ以上であれば、第２判別条件の全てを満たし、掘削状態継続と判別し、増速を継続する。第２判別条件を満たさないと、掘削状態終了と判別し、増速を終了する。
【選択図】 図４

Description

本発明は油圧建設機械の原動機の制御装置に係わり、特に、原動機としてエンジンを備え、このエンジンにより回転駆動される油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを駆動し、必要な作業を行う油圧ショベル等の油圧建設機械の原動機の回転数制御装置に関する。

油圧ショベル等の油圧建設機械は、一般に、原動機としてエンジンを備え、このエンジンにより少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプを回転駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油により複数の油圧アクチュエータを駆動し、掘削など必要な作業を行っている。油圧ショベルには、エンジンの目標回転数を指令する設定手段が備えられ、この目標回転数に応じて燃料噴射量が制御され、回転数が制御される。

このような回転数制御装置は、通常、回転数が一定となるように制御する。しかし、作業性向上および燃料消費率向上の観点から、負荷に応じて原動機の回転数を増加させる制御をする方が好ましい場合もある。特に、掘削作業は重負荷となりやすく、軽負荷時の回転数より更にエンジン回転数を増加（増速）させることが望ましい。

例えば、特許文献１記載の回転数制御装置は、操作レバーの操作の有無と操作方向と油圧ポンプの圧力とに基づいて原動機回転数の増量が必要な操作状態かを否か判別する操作状態判別手段と、この操作状態判別手段で判別された操作状態に対応して所定値だけ増加させる原動機回転数補正手段とを備える。

操作状態判別手段は、各アクチュエータに対応する操作レバーの操作の有無と操作方向の検出結果に基づいて選択される回転数補正マップA〜Cを有している。掘削作業時には、アームクラウド操作とバケットクラウド操作を検出し、検出結果に基づいて対応するマップCを選択する。マップＣが選択されると、ポンプ圧力に無関係にまずエンジン回転数を１００ｒｐｍ増加させるとともに、ポンプ圧力が２０ＭＰａ（第１閾値）を越えるとエンジン回転数を徐々に５００ｒｐｍだけ増加させ、ポンプ圧力が１７ＭＰａ（第２閾値）以下になるとエンジン回転数の増加分を徐々に１００ｒｐｍにする。

特許２９０５３２４号公報

しかしながら、従来技術は次のような課題がある。

掘削作業時の油圧ポンプ圧は、掘削対象やオペレータの操作方法によって、大きく変動することがある。従来技術において、掘削作業中に油圧ポンプ圧が第１閾値および第２閾値を跨いで変動すると、増速および増速終了を繰り返し、オペレータは操作フィーリングに違和感を覚え、操作性が低下する。操作性低下は、オペレータの集中力を低下させ、増速による作業性向上効果を薄めてしまう。

また、従来技術において、掘削作業と掘削作業以外の作業とを切り分ける観点から、掘削開始に相当する第１閾値および掘削終了に相当する第２閾値が設定されている。第１閾値および第２閾値を根拠もなく下げると、掘削作業以外の作業時に意図しない増速が行われる可能性がある。従って、念のため第１閾値および第２閾値は安全側（高め）に設定される。

しかし、第１閾値および第２閾値が必要以上に高めに設定されると、掘削の途中から増速され（増速制御が入りにくく）、掘削の途中で増速終了となり（抜けやすい）、増速による作業性向上効果が充分に得られない。

本発明の目的は、掘削状態をより確実に判別することにより、掘削時の操作性向上を図り、更に作業性向上を図ることのできる油圧建設機械の原動機回転数制御装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するため、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される少なくとも１つの可変容量油圧ポンプと、この油圧ポンプの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流量と方向をそれぞれ制御する複数の制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータに対応してそれぞれ設けられ、前記制御弁をそれぞれ駆動することにより、各操作方向の操作量に応じて前記複数の油圧アクチュエータの操作を指令する操作指令手段と、この操作指令手段の指令信号を検出する操作指令検出手段と、前記油圧ポンプの圧力を検出するポンプ圧検出手段と、前記原動機の基準目標回転数を設定する基準目標回転数設定手段と、前記操作指令手段による操作状態に応じて所定の補正値を前記基準目標回転数に加え、前記原動機の目標回転数を得る目標回転数補正手段とを備えた油圧建設機械の原動機回転数制御装置において、前記操作方向と操作量とポンプ圧とに基づいて、掘削状態か否かを判別する掘削状態判別手段を更に備え、前記目標回転数補正手段は、前記掘削状態判別手段が掘削状態であると判別すると、所定の補正値を前記基準目標回転数に加えるものとする。

従来技術において、掘削状態判別手段は操作方向と操作の有無とポンプ圧とに基づいて、掘削状態か否かを判別する。本発明においては、掘削状態判別手段は操作方向と操作量とポンプ圧とに基づいて、掘削状態か否かを判別する。これにより、より確実に掘削状態か否かを判別できる。

従来技術において、掘削状態か否かの判別が不確実な場合があり、ポンプ圧の閾値が高め（安全側）に設定されていた。本発明においては、より確実に掘削状態を判別することにより、安全性を確保しつつ、ポンプ圧の閾値を従来技術より低く設定できる。

従来技術において、ポンプ圧の閾値が高めに設定されていたため、ポンプ圧が閾値を跨いで変動すると、増速および非増速を繰り返し、操作性に課題があった。本発明においては、ポンプ圧の閾値を低く設定することにより、常時増速となり、操作性が向上する。

また、従来技術において、ポンプ圧の閾値が高めに設定されていたため、掘削の途中から増速され掘削の途中で増速終了となり、増速範囲が狭く、増速による作業性向上効果が充分に得られないという課題があった。本発明においては、ポンプ圧の閾値を低く設定することにより、掘削の始めから増速され掘削の終わりで増速終了となり、増速範囲が従来に比べて広く、作業性が更に向上する。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記掘削状態判別手段は、前回判別において掘削状態でないと判別したときに、ポンプ圧が所定の第１閾値以上であり、かつアームクラウド操作量がフル操作に相当する値以上であり、かつブーム上げ操作量とバケットクラウド操作量の少なくとも一方が最小操作量以上である第１判別条件を満たすと、掘削状態開始と判別し、前回判別において掘削状態でないと判別したときに、第１判別条件を満たさないと、非掘削状態維持と判別し、前回判別において掘削状態であると判別したときに、ポンプ圧が前記第１閾値より低い第２閾値以上であり、かつアームクラウド操作量がハーフ操作に相当する値以上である第２判別条件を満たすと、掘削状態継続と判別し、前回判別において掘削状態であると判別したときに、第２判別条件を満たさないと、掘削状態終了と判別する。

これにより、本発明の掘削状態判別手段は、より確実に掘削状態か否かを判別できる。

本発明によれば、掘削状態をより確実に判別することにより、掘削時の操作性向上を図り、更に作業性向上を図ることができる。

油圧ショベルの外観を示す図である。 油圧ショベルの油圧システムの概略構成図である。 エンジンおよび油圧システムを制御する制御システムの概念図である。 掘削状態判別機能と目標回転数補正機能および付随する処理機能の機能ブロック図である。 （A）従来技術におけるポンプ圧の変動PDと増速状況の関係を説明する図である。（B）本実施形態におけるポンプ圧の変動PDと増速状況の関係を説明する図である（第１効果）。 （A）従来技術におけるポンプ圧の変動PDと増速状況の関係を説明する図である。（B）本実施形態におけるポンプ圧の変動PDと増速状況の関係を説明する図である（第２効果）。

〜構成〜
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を油圧ショベルに適用した場合のものである。

図１は油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と、上部旋回体１０１と、フロント作業機１０２とを有している。下部走行体１００には左右の走行モータ１５，１６が配置され、この走行モータ１５，１６によりクローラ１０６が回転駆動され、前方又は後方に走行する。上部旋回体１０１には旋回モータ１１が搭載され、この旋回モータ１１により上部旋回体１０１が下部走行体１００に対して右方向又は左方向に旋回される。フロント作業機１０２はブーム１０３、アーム１０４、バケット１０５からなり、ブーム１０３はブームシリンダ１３により上下動され、アーム１０４はアームシリンダ１２によりダンプ側（開く側）又はクラウド側（掻き込む側）に操作され、バケット１０５はバケットシリンダ１４によりダンプ側又はクラウド側に操作される。

図２は油圧ショベルの油圧システムの概略構成図である。油圧システムは、エンジン１と、エンジン１によって駆動される可変容量油圧ポンプ２，３と、パイロットポンプ４と、油圧ポンプ２，３の圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータ１１〜１６と、油圧ポンプ２，３から複数の油圧アクチュエータ１１〜１６への圧油の流量と方向をそれぞれ制御する複数の制御弁２１〜２８と、複数の油圧アクチュエータ１１〜１６に対応してそれぞれ設けられ、パイロットポンプ４の圧油により制御弁２１〜２８をそれぞれ駆動することにより、各操作方向の操作量に応じて油圧アクチュエータ１１〜１６の操作を指令する操作指令装置４１〜４４とを備えている。

アクチュエータ１１は旋回用の油圧モータ（旋回モータ）、アクチュエータ１２はアーム用の油圧シリンダ（アームシリンダ）、アクチュエータ１３はブーム用の油圧シリンダ（ブームシリンダ）、アクチュエータ１４はバケット用の油圧シリンダ（バケットシリンダ）、アクチュエータ１５は走行左用の油圧モータ（左走行モータ）、アクチュエータ１６は走行右用の油圧モータ（右走行モータ）である。

制御弁２１〜２４は、油圧ポンプ２につながるセンタバイパスライン上に位置し、制御弁２１は旋回モータ１１用、制御弁２２はアームシリンダ１２用、制御弁２３はブームシリンダ１３用、制御弁２４は左走行モータ１５用である。制御弁２５〜２８は、油圧ポンプ３につながるセンタバイパスライン上に位置し、制御弁２５はアームシリンダ１２用、制御弁２６はブームシリンダ１３用、制御弁２７はバケットシリンダ１４用、制御弁２８は右走行モータ１６用である。

アームシリンダ１２に対して２つの制御弁２２，２５が設けられ、ブームシリンダ１３に対して２つの制御弁２３，２６が設けられ、２つの油圧ポンプ２，３からの圧油が合流して供給可能になっている。

操作指令装置４１は左走行用の操作ペダルであり、操作ペダル４１の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧TR1，TR2を生成し、制御弁２４を切り換える。操作指令装置４２は右走行用の操作ペダルであり、操作ペダル４２の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧TR３，TR４を生成し、制御弁２８を切り換える。操作指令装置４３はブーム用およびバケット用共通の操作レバーであり、操作レバー４３の一方向の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧BOD，BOUを生成し、制御弁２３，２６を切り換え、操作レバー４３の他方向の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧BKD，BKCを生成し、制御弁２７を切り換える。操作指令装置４４はアーム用および旋回用共通の操作レバーであり、操作レバー４４の一方向の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧ARD，ARCを生成し、制御弁２２，２５を切り換え、操作レバー４４の他方向の操作方向と操作量に基づいて操作パイロット圧SW1，SW2を生成し、制御弁２１を切り換える。

油圧システムは各圧力を検出する圧力センサを備えている。説明の便宜の為、油圧ポンプ２の吐出圧PD１を検出する圧力センサ４５と、油圧ポンプ３と吐出圧PD２を検出する圧力センサ４６と、アームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCを検出する圧力センサ４７と、ブーム上げ操作量に相当する操作パイロット圧BOUを検出する圧力センサ４８と、バケットクラウド操作量に相当する操作パイロット圧BKCを検出する圧力センサ４９について図示する。

図３は、エンジンおよび油圧システムを制御する制御システムの概念図である。制御システムは、車体コントローラ５１とエンジンコントローラ５２とを有している。

車体コントローラ５１は油圧ショベルの油圧システムを電子制御するものであり、例えば、圧力センサ４７〜４９を介して操作指令装置４１〜４４の操作量を検出し、その操作量に応じた流量を吐出するように油圧ポンプ２，３を傾転制御する。また、車体コントローラ５１は、エンジンコントロールダイアル５３からの指示信号等に基づいてエンジン１の目標回転数NRを演算し、エンジンコントローラ５２に出力する。

エンジンコントローラ５２は、エンジン1に備えられエンジン１の実回転数NEを検出する回転数検出センサ５４から実回転数NEを入力し、実回転数NEが目標回転数NRに維持されるように、エンジン1に備えられる電子ガバナ５５に燃料噴射指令を出力する。

本実施形態に係る原動機回転数制御装置の特徴的構成である掘削状態判別機能６２と目標回転数補正機能６４は、車体コントローラ５１の処理機能の一部である。

〜制御〜
車体コントローラ５１は、基準目標回転数設定機能６１、掘削状態判別機能６２、補正値設定機能６３、目標回転数補正機能６４、ポンプ圧フィルタ６５の処理機能を有する。

図４は、掘削状態判別機能６２と目標回転数補正機能６４および付随する処理機能の機能ブロック図である。

基準目標回転数設定機能６１は、エンジンコントロールダイアル５３からの指示信号に基づいてエンジン１の基準目標回転数NR０を演算する。とエンジン１の基準目標回転数NR０との関係は、エンジンコントロールダイアル５３からの指示信号が増大するにしたがって基準目標回転数NR０が増大するように設定されている。

掘削状態判別機能６２は、操作指令装置４１〜４４の操作方向と操作量と油圧ポンプ２，３のポンプ圧とに基づいて、掘削状態か否かを判別し、掘削状態であると判別すると係数１．０を出力し、掘削状態でないと判別すると係数０．０を出力する。また、判別結果を掘削状態判別機能６２自身に出力する。掘削状態判別の詳細については後述する。

補正値設定機能６３は、予め補正値ΔNを設定する。説明の便宜のため、本実施形態において、ΔNは一定とするが、油圧ポンプ２，３のポンプ圧に応じて変動してもよい。

目標回転数補正機能６４は、掘削状態判別機能６２による係数を補正値設定機能６３による補正値ΔNに乗じ、基準目標回転数設定機能６１による基準目標回転数NR０に加えて、目標回転数NRとし、エンジンコントローラ５２に出力する。

掘削状態判別機能６２による掘削状態判別の詳細について説明する。

掘削状態判別機能６２は、前回判別結果を掘削状態判別機能６２自身から入力する。また、圧力センサ４５から油圧ポンプ２の吐出圧PD１を、圧力センサ４６から油圧ポンプ３の吐出圧PD２を入力し、吐出圧PD１と吐出圧PD２の平均値をポンプ圧PDとする。ポンプ圧PDにはフィルタ６５が掛けられ、起動時に生じるポンプサージ圧の影響をキャンセルし、これにより不必要なエンジン回転数の増加を回避できる。掘削状態判別機能６２は、圧力センサ４７からアームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCを、圧力センサ４８からブーム上げ操作量に相当する操作パイロット圧BOUを、圧力センサ４９からバケットクラウド操作量に相当する操作パイロット圧BKCを入力する。

前回判別において掘削状態でないと判別したときに、ポンプ圧PDが所定の第１閾値（１３ＭＰａ）以上であり、かつアームクラウド操作量ARCがフル（２．５ＭＰａ）以上であり、ブーム上げ操作量BOUとバケットクラウド操作量BKCの少なくとも一方が操作された状態に相当する値（操作された状態とは、操作レバーの操作によってブーム上げ動作およバケットクラウド動作を開始する最小操作量に相当する値、例えば０．７ＭＰａ）以上である第１判別条件を満たすと、掘削状態である（掘削状態開始）と判別する。

前回判別において掘削状態でないと判別したときに、第１判別条件で示した、ポンプ圧PDが所定の第１閾値（１３ＭＰａ）以上、アームクラウド操作量ARCがフル操作に相当する値（２．５ＭＰａ）以上、ブーム上げ操作量BOUとバケットクラウド操作量BKCの少なくとも一方が最小操作量（０．７ＭＰａ）以上の条件のうち何れか１つでも満たさないと、掘削状態でない（非掘削状態維持）と判別する。

前回判別において掘削状態であると判別したときに、ポンプ圧PDが第２閾値（１０ＭＰａ）以上であり、かつアームクラウド操作量ARCがハーフ操作に相当する値（１．５ＭＰａ）以上である第２判別条件を満たすと、掘削状態である（掘削状態継続）と判別する。

前回判別において掘削状態であると判別したときに、第２判別条件で示した、ポンプ圧PDが第２閾値（１０ＭＰａ）以上であり、かつアームクラウド操作量ARCがハーフ操作に相当する値（１．５ＭＰａ）以上の条件のうち何れか１つでも満たさないと、掘削状態でない（掘削状態終了）と判別する。

〜請求項との対応関係〜
以上において、操作ペダル４１，４２、操作レバー４３，４４は、複数の油圧アクチュエータ１１〜１６に対応してそれぞれ設けられ、制御弁２１〜２８をそれぞれ駆動することにより、各操作方向の操作量に応じて複数の油圧アクチュエータ１１〜１６の操作を指令する操作指令手段を構成し、圧力センサ４７〜４８は、操作レバー４３，４４の指令信号を検出する操作指令検出手段を構成し、圧力センサ４５，４６は、油圧ポンプ２，３の圧力を検出するポンプ圧検出手段を構成する。

エンジンコントロールダイアル５３および基準目標回転数設定機能６１は、エンジン１の基準目標回転数NR０を設定する基準目標回転数設定手段を構成し、掘削状態判別機能６２は、アームクラウド操作量ARC，ブーム上げ操作量BOU，バケットクラウド操作量BKCとポンプ圧PDとに基づいて、掘削状態か否かを判別する掘削状態判別手段を構成し、補正値設定機能６３および目標回転数補正機能６４は、掘削状態判別機能６２が掘削状態であると判別すると、補正値ΔNを基準目標回転数NR０に加え、エンジン１の目標回転数NRを得る目標回転数補正手段を構成する。

〜動作〜
本実施形態に係る原動機回転数制御装置の掘削時の動作について説明する。

掘削作業開始前は、操作レバー４３，４４は操作されず、また、ポンプ圧PDは最低であり、第１判別条件の全てを満たさず、掘削状態判別機能６２は掘削状態でないと判別し、係数０．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０を目標回転数NRとする。当然、原動機回転数制御装置は増速を行わない。

オペレータが掘削作業を意図して操作レバー４４をアームクラウド方向に操作すると、アームシリンダ１２が伸長して、アーム１０４はアームクラウド方向に回動する（図１参照）。このとき操作レバー４４はフル操作され、アームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCは、２．５ＭＰａ以上となる。また、掘削開始操作はアームクラウドとブーム上げの複合操作あるいはアームクラウドとバケットクラウドの複合操作であり（図１参照）、操作レバー４３も併せて操作され、ブーム上げ操作量BOUまたはバケットクラウド操作量BKCの一方が０．７ＭＰａ以上となる。

一方アーム１０４が空中を回動するだけでは、重負荷は生じず、ポンプ圧PDは１３ＭＰａ以上とならない。したがって、第１判別条件を満たさず、掘削状態判別機能６２は非掘削状態継続と判別し、係数０．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０を目標回転数NRとする。原動機回転数制御装置は増速を行わない。

アーム１０４が回動し、バケット１０５が掘削対象に食い込むと、負荷が生じポンプ圧PDが上昇する。ポンプ圧PDは１３ＭＰａ以上となると、第１判別条件の全てを満たし、掘削状態判別機能６２は掘削状態開始と判別し、係数１．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０に補正値ΔNを加えて目標回転数NRとする。すなわち、原動機回転数制御装置は増速を開始する。

更に、掘削作業を継続すると、負荷は継続し、ポンプ圧PDは１０ＭＰａ未満となることは少ない。またほとんどの場合、操作レバー４４はハーフ操作以上の操作がおこなわれ、アームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCは、１．５ＭＰａ以上となる。したがって、第２判別条件の全てを満たし、掘削状態判別機能６２は掘削状態継続と判別し、係数１．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０に補正値ΔNを加えて目標回転数NRとする。すなわち、原動機回転数制御装置は増速を継続する。

なお、掘削継続中の操作は、必ずしも常にアームクラウドとブーム上げの複合操作あるいはアームクラウドとバケットクラウドの複合操作であるとは限らない。したがって、第２判別条件は、ブーム上げ操作量BOUまたはバケットクラウド操作量BKCを要件としていない。

掘削対象が掘削されて負荷が軽減し、ポンプ圧PDが１０ＭＰａ未満となると、第２判別条件を満たさず、掘削状態判別機能６２は掘削状態終了と判別し、係数０．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０を目標回転数NRとする。原動機回転数制御装置は増速を終了する。

また、掘削途中において、オペレータが掘削休止を意図し、操作レバー４４がハーフ操作未満となると、アームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCが１．５ＭＰａ未満となり、第２判別条件を満たさず、掘削状態判別機能６２は掘削状態終了と判別し、係数０．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０を目標回転数NRとする。原動機回転数制御装置は増速を終了する。

このように、掘削開始により原動機回転数制御装置は増速を開始し、掘削終了により原動機回転数制御装置は増速を終了する。

本実施形態に係る原動機回転数制御装置の掘削時以外の動作について説明する。

掘削作業と同様、空中作業（吊下ろし）や均し作業の操作もアームクラウドとブーム上げの複合操作あるいはアームクラウドとバケットクラウドの複合操作の場合もある。操作レバー４４がフル操作されると、アームクラウド操作量に相当する操作パイロット圧ARCは、２．５ＭＰａ以上となり、操作レバー４３も併せて操作されると、ブーム上げ操作量BOUまたはバケットクラウド操作量BKCが０．７ＭＰａ以上となる。

一方、空中作業（吊下ろし）や均し作業では、重負荷は生じず、ポンプ圧PDは１３ＭＰａ以上とならない。したがって、第１判別条件を満たさず、掘削状態判別機能６２は非掘削状態継続と判別し、係数０．０を出力する。目標回転数補正機能６４は、基準目標回転数NR０を目標回転数NRとする。原動機回転数制御装置は増速を行わない。

〜効果〜
本実施形態の効果を従来技術と比較しながら説明する。

従来技術に係る回転数制御装置は、操作レバーの操作の有無と操作方向と油圧ポンプの圧力とに基づいて原動機回転数の増量が必要な操作状態かを否か判別する操作状態判別手段と、この操作状態判別手段で判別された操作状態に対応して所定値だけ増加させる原動機回転数補正手段とを備える。この操作状態判別手段は、各アクチュエータに対応する操作レバーの操作の有無と操作方向の検出結果に基づいて選択される回転数補正マップを有している。掘削作業時に、アームクラウド操作有とバケットクラウド操作有が検出され、検出結果に基づいて対応するマップが選択され、このマップに基づいて、ポンプ圧が第１閾値（２０ＭＰａ）以上になると原動機回転数制御装置は増速を開始し、ポンプ圧が第２閾値（１７ＭＰａ）未満になると増速を終了する。なお、掘削作業と掘削作業以外の作業とを切り分ける観点から、第１閾値および第２閾値は設定されている。第１閾値および第２閾値を根拠もなく下げると、掘削作業以外の作業時に意図しない増速が行われる可能性がある。従って、念のため第１閾値および第２閾値は安全側（高め）に設定される。

図５Aは、従来技術におけるポンプ圧PDの変動と増速状況の関係を説明する図である。横軸は時間経過を示し、縦軸はポンプ圧PDを示す。掘削作業時のポンプ圧PDは、掘削対象やオペレータの操作方法によって、大きく変動することがある。掘削作業中にポンプ圧PDが第１閾値および第２閾値を跨いで変動すると、増速開始および増速終了を繰り返す。例えば、図示のようにポンプ圧PDが変動した場合の増速状況を説明する。ポンプ圧PDが２０ＭＰａ未満であれば、非増速である。ポンプ圧PDが２０ＭＰａ以上になると増速開始となり、１７ＭＰａ未満になると増速終了となる。しばらく、非増速が続いた後、再び、増速開始となり、増速終了となる。

このような増速状況において、オペレータは操作フィーリングに違和感を覚え、操作性が低下する。操作性低下は、オペレータの集中力を低下させ、増速による作業性向上効果を薄めてしまう。

図５Bは、本実施形態におけるポンプ圧PDの変動と増速状況の関係を説明する図である。ところで、本実施形態の掘削状態判別機能６２は、操作レバー４３，４４の操作方向と操作量（ARC、BOU、BKC）と油圧ポンプ２，３のポンプ圧PDとに基づいて、掘削状態か否かを判別する。従来技術が操作の有無のみを検出するのに対し、本実施形態は操作量まで検出する点で相違する。掘削開始時にはアームクラウド操作量ARCはフル操作でありかつアームクラウドとブーム上げの複合操作あるいはアームクラウドとバケットクラウドの複合操作となり、掘削継続時にはアームクラウド操作量ARCはハーフ操作以上となる。操作量を検出することにより、より確実に掘削状態か否かを判別できる。

従来技術より確実に掘削作業と掘削作業以外の作業とを切り分けることができることで、第１閾値および第２閾値を従来技術より低く設定しても、トレードオフの関係により、従来技術と同等の安全性を確保できる。言い換えると、安全性を確保しつつ、第１閾値および第２閾値を従来技術より低く設定できる。例えば、従来技術において第１閾値は２０ＭＰａに設定されていたのに対し、本実施形態では１３ＭＰａに設定される。従来技術において第２閾値は１７ＭＰａに設定されていたのに対し、本実施形態では１０ＭＰａに設定される。

本実施形態の第１効果について説明する。

図５Bに示すにポンプ圧PDの変動は図５Aに示すにポンプ圧PDの変動と同じである。ポンプ圧PDが１３ＭＰａ未満であれば、非増速である。ポンプ圧PDが１３ＭＰａ以上になると増速開始となり、しばらく増速を継続し、１０ＭＰａ未満になると増速終了となる。このように、本実施形態に係る原動機回転数制御装置は、掘削作業中は常時増速を行うため、操作性が向上する。操作性向上は、オペレータの集中力を高め、増速による作業性向上効果を更に高める。

本実施形態の第２効果について説明する。

図６Aは、従来技術におけるポンプ圧PDの変動と増速状況の関係を説明する図である。図６Aに示すにポンプ圧PDの変動は図５Aに示すにポンプ圧PDの変動に比べて安定している。このような場合、操作性に係る課題は顕在化しにくい。

しかし、第１閾値および第２閾値が高めに設定されているため、掘削の途中から増速され（増速制御入りにくく）、掘削の途中で増速終了となり（抜けやすい）、増速による作業性向上効果が充分に得られない。

図６Bは、本実施形態におけるポンプ圧PDの変動と増速状況の関係を説明する図である。図６Bに示すにポンプ圧PDの変動は図６Aに示すにポンプ圧PDの変動と同じである。

本実施形態では、第１閾値および第２閾値を従来技術より低く設定できることより、掘削の始めから増速され（入りやすく）、掘削の終わりで増速終了となり（抜けにくい）、従来技術にくらべて増速時間が長い。

増速時間の概念を増速範囲の概念に置き換えて、図１に追記する。点線円弧は従来技術の増速範囲を示し、実線円弧は本実施形態の増速範囲を示す。従来技術においては、掘削の途中から増速され掘削の途中で増速終了となり、増速範囲が狭く、増速による作業性向上効果が充分に得られない。本実施形態においては、掘削の始めから増速され掘削の終わりで増速終了となり、増速範囲が従来に比べて広く、増速による作業性向上効果が充分に得られる。すなわち更なる作業性向上を図ることができる。

１ エンジン
２，３ 油圧ポンプ
４ パイロットポンプ
１１ 旋回モータ
１２ アームシリンダ
１３ ブームシリンダ
１４ バケットシリンダ
１５ 左走行モータ
１６ 右走行モータ
２１〜２８ 制御弁
４１〜４４ 操作指令装置
４５，４６ 圧力センサ（ポンプ圧）
４７〜４９ 圧力センサ（操作パイロット圧）
５１ 車体コントローラ
５２ エンジンコントローラ
５３ エンジンコントロールダイアル
５４ 回転数検出センサ
５５ 電子ガバナ
６１ 基準目標回転数設定機能
６２ 掘削状態判別機能
６３ 補正値設定機能
６４ 目標回転数補正機能
６５ フィルタ
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ ブーム
１０４ アーム
１０５ バケット
１０６ クローラ

Claims (2)

1. 原動機と、
   この原動機によって駆動される少なくとも１つの可変容量油圧ポンプと、
   この油圧ポンプの圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの圧油の流量と方向をそれぞれ制御する複数の制御弁と、
   前記複数の油圧アクチュエータに対応してそれぞれ設けられ、前記制御弁をそれぞれ駆動することにより、各操作方向の操作量に応じて前記複数の油圧アクチュエータの操作を指令する操作指令手段と、
   この操作指令手段の指令信号を検出する操作指令検出手段と、
   前記油圧ポンプの圧力を検出するポンプ圧検出手段と、
   前記原動機の基準目標回転数を設定する基準目標回転数設定手段と、
   前記操作指令手段による操作状態に応じて所定の補正値を前記基準目標回転数に加え、前記原動機の目標回転数を得る目標回転数補正手段と
   を備えた油圧建設機械の原動機回転数制御装置において、
   前記操作方向と操作量とポンプ圧とに基づいて、掘削状態か否かを判別する掘削状態判別手段を更に備え、
   前記目標回転数補正手段は、前記掘削状態判別手段が掘削状態であると判別すると、所定の補正値を前記基準目標回転数に加える
   ことを特徴とする油圧建設機械の原動機回転数制御装置。
2. 請求項１記載の油圧建設機械の原動機回転数制御装置において、
   前記掘削状態判別手段は、
   前回判別において掘削状態でないと判別したときに、ポンプ圧が所定の第１閾値以上であり、かつアームクラウド操作量がフル操作に相当する値以上であり、かつブーム上げ操作量とバケットクラウド操作量の少なくとも一方が最小操作量以上である第１判別条件を満たすと、掘削状態開始と判別し、
   前回判別において掘削状態でないと判別したときに、第１判別条件を満たさないと、非掘削状態維持と判別し、
   前回判別において掘削状態であると判別したときに、ポンプ圧が前記第１閾値より低い第２閾値以上であり、かつアームクラウド操作量がハーフ操作に相当する値以上である第２判別条件を満たすと、掘削状態継続と判別し、
   前回判別において掘削状態であると判別したときに、第２判別条件を満たさないと、掘削状態終了と判別する
   ことを特徴とする油圧建設機械の原動機回転数制御装置。

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