JP2012132180A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】原動機の出力トルクを有効に活用できる作業機械を提供する。
【解決手段】エンジン定格トルクＴの情報と平均吐出圧Ｐｃとに基づいて基準押し除け容積ｑｃを算出する。そして、圧油をより必要としている左右いずれか一方の作業フロント側に圧油を供給する油圧ポンプの押し除け容量が算出した基準押し除け容積ｑｃよりも多くなるように、他方の油圧ポンプの押し除け容量が算出した基準押し除け容積ｑｃをよりも少なくなるように、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積を演算する。これにより、より多くの流量を要求している側の作業フロントの最大流量を優先的に増加させることが可能となり、エンジン出力トルクを有効に活用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、双腕型の作業機械における油圧ポンプの制御技術に関する。

上部旋回体前部の左右両側に上下回動自在な第１作業具を備えた多関節型の第１作業フロントと上下回動自在な第２作業具を備えた多関節型の第２作業フロントとを上下揺動自在に取り付けた双腕型の作業機械が知られている（特許文献１参照）。また、２つの油圧ポンプの制御方法として、２つの油圧ポンプの吐出圧力の平均値（平均吐出圧力）を用いて、２つの油圧ポンプの吐出容量を制御することが知られている（特許文献２参照）。

特開平１１−１８１８１５号公報 特開平４−１４３４７３号公報

上述した双腕型の作業機械においては、第１作業フロントのアクチュエータを第１の油圧ポンプからの圧油で駆動し、第２作業フロントのアクチュエータを第２の油圧ポンプからの圧油で駆動するように構成され、２つの油圧ポンプの吐出容量（押し除け容積ｑｃ）が平均吐出圧力を用いて決定される。このため、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプのポンプ傾転角は同じ値とされる。つまり、第１作業フロントと第２作業フロントの要求流量が異なる場合であっても、２つの油圧ポンプの押し除け容積ｑｃが同じ値に抑えられる。

したがって、たとえば、一方の作業フロントの動作速度が遅く、他方の作業フロントの動作速度が速くなるように操作された場合、一方の作業フロントのアクチュエータを駆動する一方の油圧ポンプで使えるトルクに余裕があるにも関わらず、他方の油圧ポンプの押し除け容積がｑｃで制限されてしまう。そのため、一方の油圧ポンプ側のトルク余裕分を他方の油圧ポンプ側で利用することができず、エンジン出力トルクを有効に活用できない。

（１） 請求項１の発明による作業機械は、作業機本体に対して、回動可能に取り付けられた第１および第２の作業腕と、第１の作業腕を駆動する第１のアクチュエータと、第２の作業腕を駆動する第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第１の油圧ポンプと、第２のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第２の油圧ポンプと、第１の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第１の圧力検出手段と、第２の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第２の圧力検出手段と、第１および第２の油圧ポンプを駆動する原動機と、第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定する吐出容量決定手段と、吐出容量決定手段が決定した第１および第２の油圧ポンプの吐出容量に基づいて、第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を制御する吐出容量制御手段とを備え、吐出容量決定手段は、原動機の定格トルクと、第１および第２の圧力検出手段で検出した第１および第２の油圧ポンプの吐出圧力の平均値とに基づいて第１および第２の油圧ポンプの吐出容量（基準吐出容量）を算出し、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量に応じて基準吐出容量を修正することで第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定することを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の作業機械において、吐出容量決定手段は、基準吐出容量を、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量に応じて修正する際に、第１および第２の油圧ポンプのうち、要求流量が多いアクチュエータに圧油を供給する一方の油圧ポンプの吐出容量を増やし、他方の油圧ポンプの吐出容量を減らすことを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の作業機械において、第１のアクチュエータの操作入力を受け付ける第１の操作入力手段と、第２のアクチュエータの操作入力を受け付ける第２の操作入力手段とをさらに備え、吐出容量決定手段は、第１および第２の操作入力手段の操作量に応じて、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１または請求項２に記載の作業機械において、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのいずれか一方に対して、他方よりも優先的に圧油を供給するか否かの指示入力を受け付ける優先供給指示手段をさらに備え、吐出容量決定手段は、優先供給指示手段が受け付けた指示入力に応じて、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載の作業機械において、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのいずれか一方に対して、他方よりもどの程度優先的に圧油を供給するか否かの設定入力を受け付ける優先供給設定手段をさらに備え、吐出容量決定手段は、優先供給設定手段が受け付けた設定入力に応じて、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、左右の作業腕のそれぞれに要求される油量に応じて左右の作業腕のそれぞれに対応した油圧ポンプの吐出容量を決定したことにより、原動機の出力トルクを有効に活用しながら操作者の意志に沿った左右の作業腕の操作性を得ることができる。

本実施の形態における作業機械の概略側面図である。 本実施の形態における作業機械の概略上面図である。 本実施の形態における操作装置を示す図である。 作業フロントを駆動する油圧回路の概略を示す図である。 操作装置の動作説明図である。 操作装置の操作に対応する作業機械の作業フロントの動作説明図である。 ポンプ制御装置の制御系構成を示すブロック図である。 ポンプ制御装置の制御フローを示すフローチャート図である。 従来の双腕型の作業機械における概略油圧回路図である。 従来の双腕型の作業機械におけるポンプトルク曲線である。 従来の双腕型の作業機械におけるポンプトルク曲線である。 従来の双腕型の作業機械におけるポンプトルク曲線である。 従来の双腕型の作業機械におけるポンプトルク曲線である。 本実施の形態におけるポンプトルク曲線である。

図１〜１４を参照して、本発明による作業機械の一実施の形態を説明する。図１および図２は、本実施の形態における作業機械を示す図である。本実施の形態の作業機械２００は、油圧ショベルをベースとして構成された作業機械である。作業機械２００には、走行体１を備えた下部走行体２に上部旋回体３が旋回可能に取付けられ、その上部旋回体３の左右方向の中心線３ｃ近傍に運転室４が取付けられている。中心線３ｃを境として運転室４から前方に向かって右側には第１作業フロントＡ、左側には第２作業フロントＢがそれぞれ設けられている。

−−−第１作業フロント−−−
第１作業フロントＡは、上部旋回体３の前方に向かって右側に左右方向に揺動自在に取付けられたスイングポスト７ａと、このスイングポスト７ａに上下方向に揺動自在に取付けられたブーム１０ａと、このブーム１０ａに上下方向に揺動自在に取付けられたアーム１２ａと、このアーム１２ａに上下方向に回動自在に取付けられた第１作業具１４ａの一例であるグラップル２０ａとを有している。第１作業フロントＡは、スイングポスト７ａと上部旋回体３とに連結され、スイングポスト７ａを左右揺動させる揺動シリンダ９ａと、スイングポスト７ａとブーム１０ａとに連結され、ブーム１０ａを上下揺動させるブームシリンダ１１ａ（図１，２において不図示）とを有している。第１作業フロントＡは、ブーム１０ａとアーム１２ａとに連結され、アーム１２ａを上下揺動させるアームシリンダ１３ａと、そのアーム１２ａとグラップル２０ａとに連結され、グラップル２０ａを上下回動させる作業具シリンダ１５ａとを有している。ここでグラップル２０ａはその他の作業具のいずれか１つに任意に交換可能である。

−−−第２作業フロント−−−
第２作業フロントＢは、上部旋回体３の前方に向かって左側に設けられている。第２作業フロントＢは、第１作業フロントＡと同様に構成されている。そこで、第２作業フロントＢにおける第１作業フロントＡと同じ部材には符号の添字を「ａ」から「ｂ」に変えて示すこととし、詳細な説明を省略する。

−−−操作装置−−−
図３は、本実施の形態における操作装置を示す図である。運転室４内には運転席４９が設置され、運転席４９の前方に向かって右側に操作装置５０ａ、左側に操作装置５０ｂが設けられている。操作装置５０ａは第１作業フロントＡ用の操作装置であり、操作装置５０ｂは第２作業フロントＢ用の操作装置である。操作装置５０ａは、運転席４９の右側に設けられた操作アームブラケット５１ａと、この操作アームブラケット５１ａに揺動中心軸線７３ａ回りに左右揺動自在に取付けられ、スイングポスト７ａの左右の揺動を指示する操作アーム５２ａと、この操作アーム５２ａの先端部分に上下前後に回動自在に取付けられ、ブーム１０ａおよびアーム１２ａの動作を指示する横置きの操作レバー５４ａと、この操作レバー５４ａの周囲に、操作レバー５４ａの軸心回りに回動自在に取付けられ、作業具１４ａの回動を指示する作業具回動レバー５５ａと、操作レバー５４ａの先端部に取付けられ、作業具１４ａの始動・停止を指示する作業具操作スイッチ５６ａとを備えている。

また、操作装置５０ａは、操作アームブラケット５１ａに設けられ、操作アーム５２ａの揺動変位量を検出して信号を発信する操作アーム用変位検出器５７ａと、操作アーム５２ａに設けられ、操作レバー５４ａの上下方向の変位量を検出して信号を発信する操作レバー用上下方向変位検出器５８１ａと、これと同様に前後方向の変位量を検出して信号を発信する操作レバー用前後方向変位検出器５８２ａとを有している。操作装置５０ａは、操作レバー５４ａに設けられ、作業具回動レバー５５ａの回転変位量を検出して信号を発信する回動レバー用変位検出器５９ａと、作業具回動レバー５５ａに設けられ、作業具操作スイッチ５６ａの変位量を検出して信号を発信する操作スイッチ用変位検出器６０ａとを有している。

操作装置５０ｂは、運転席の左側に操作装置５０ａと同様に構成されている。そこで、操作装置５０ｂにおける操作装置５０ａと同じ部材には符号の添字を「ａ」から「ｂ」に変えて示すこととし、詳細な説明を省略する。

−−−操作姿勢−−−
操作装置５０ａ、５０ｂを操作して第１作業フロントＡ及び第２作業フロントＢを動かすには、操作者は運転席４９に着座し、腕の肘関節を操作アーム５２ａ、５２ｂ上のアームレスト５３ａ、５３ｂの肘関節支持部７７ａ、７７ｂに載せ、掌部で作業具回動レバー５５ａ、５５ｂを把持し、指部を作業具操作スイッチ５６ａ、５６ｂに掛ける。

−−−操作レバーによる動作−−−
この状態で、操作者が掌部で操作レバー５４ａ、５４ｂを上下方向（図５のｙ参照）に変位させると、ブームシリンダ１１ａ、１１ｂが伸縮する。これによりブーム１０ａ、１０ｂが揺動される（図６のＹ参照）。このとき、ブーム１０ａ、１０ｂの揺動速度は、操作レバー５４ａ、５４ｂの変位量と単純増加の関係、たとえば比例関係にあり、操作レバー５４ａ、５４ｂの変位は、ブーム１０ａ、１０ｂの揺動を速度制御する。

同様に、操作者が掌部で操作レバー５４ａ、５４ｂを前後方向（図５のｘ参照）に変位させると、アームシリンダ１３ａ、１３ｂが伸縮する。これによりアーム１２ａ、１２ｂが揺動される（図６のＸ参照）。このとき、アーム１２ａ、１２ｂの揺動速度は、操作レバー５４ａ、５４ｂの変位量と単純増加の関係、たとえば比例関係にあり、操作レバー５４ａ、５４ｂの変位は、アーム１２ａ、１２ｂの揺動を速度制御する。

−−−回動レバーによる動作−−−
また、操作者が掌で作業具回動レバー５５ａ、５５ｂを回動中心軸線７４ａ、７４ｂ回りに回動させる（図５のｚ参照）と、作業具シリンダ１５ａ、１５ｂが伸縮する。これにより作業具１４ａ、１４ｂが作業具回動レバー５５ａ、５５ｂの回動方向と一致する方向に回動される（図６のＺ参照）。このとき、作業具１４ａ、１４ｂの揺動速度は、回動レバー５５ａ、５５ｂの変位量と単純増加の関係、たとえば比例関係にあり、回動レバー５５ａ、５５ｂの変位は、作業具１４ａ、１４ｂの揺動を速度制御する。

−−−操作スイッチによる制御−−−
また、操作者が指部で作業具操作スイッチ５６ａ、５６ｂを変位させると、作業具１４ａ、１４ｂとして、たとえばグラップル２０ａ，２０ｂを装備していた場合には、グラップルシリンダ１９ａ、１９ｂが伸縮する。これによりグラップル２０ａ、２０ｂが開閉される。この時のグラップル２０ａ、２０ｂの開閉速度は作業具操作スイッチ５６ａ、５６ｂの変位量と単純増加の関係、たとえば比例関係にあり、作業具操作スイッチ５６ａ、５６ｂの変位は作業具の駆動を速度制御する。

−−−操作アームによる動作−−−
また、操作者が操作装置５０ａ、５０ｂの操作アーム５２ａ、５２ｂをそれぞれ軸７３a、７３ｂ周りに前腕部で左右揺動させる（図５のｗ参照）と、スイングポストシリンダ９ａ、９ｂが伸縮する。これによりスイングポスト７ａ、７ｂが操作アーム５２ａ、５２ｂの変位方向と一致する方向に揺動される（図６のＷ参照）。このとき、スイングポスト７ａ、７ｂの揺動速度は、操作アーム５２ａ、５２ｂの変位量と単純増加の関係、たとえば比例関係にあり、操作アーム５２ａ、５２ｂの変位は、スイングポスト７ａ、７ｂの揺動を速度制御する。

−−−油圧回路−−−
図４は、第１作業フロントＡおよび第２作業フロントＢを駆動する油圧回路１５０ａ，１５０ｂの概略を示す図である。１０１ａ，１０１ｂは、図示しないエンジン４０により駆動されるメイン圧用の可変容量型油圧ポンプであり、１０２はパイロット圧用のポンプである。１０３ａ，１０４ａ，１０５ａ，１０６ａ，１０７ａは、それぞれ第１作業フロントＡの揺動用シリンダ９ａ、ブームシリンダ１１ａ、アームシリンダ１３ａ、作業具シリンダ１５ａ、およびグラップルシリンダ１９ａへ圧油を供給するコントロール弁である。各コントロール弁１０３ａ〜１０７ａは、図示しない操作制御装置が生成した出力信号を基に、比例制御弁１１０ａによってそれぞれ制御される。１０８ａは、第１作業フロントＡに係る油圧回路１５０ａの最高圧力を規定するメインリリーフ弁である。

メインポンプ１０１ａから吐出された圧油は、コントロール弁１０３ａ〜１０７ａを介して各油圧シリンダに供給される。操作装置５０ａが操作されると、図示しない操作制御装置の出力信号に応じた電磁比例弁１１０ａの動作により、パイロットポンプ１０２から吐出されるパイロット圧油が対応するコントロール弁１０３ａ〜１０７ａに供給されて、操作装置５０ａの操作量に応じてスプールが駆動される。コントロール弁１０３ａ〜１０７ａは，スプールの駆動量に応じてメインポンプ１０１ａから吐出された圧油を各シリンダ（各アクチュエータ）９ａ、１１ａ，１３ａ，１５ａ，１９ａへ供給してこれを駆動する。

第２作業フロントＢの各シリンダ（各アクチュエータ）９ｂ、１１ｂ，１３ｂ，１５ｂ，１９ｂを駆動する油圧回路１５０ｂも、第１作業フロントＡに係る油圧回路１５０ａと同様の構成であるので、詳細な説明は省略する。これらの油圧回路１５０ａ，１５０ｂでは、メインポンプ１０１ａから吐出される圧油は、第１作業フロントＡの各シリンダ９ａ、１１ａ，１３ａ，１５ａ，１９ａへ供給され、メインポンプ１０１ｂから吐出される圧油は、第２作業フロントＢの各シリンダ９ｂ、１１ｂ，１３ｂ，１５ｂ，１９ｂへ供給される。

−−−ポンプ制御回路−−−
次に本実施の形態における作業機械２００のポンプ制御について説明する。図４に示すように２つの可変容量型油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂはエンジン４０によって駆動され、これら油圧ポンプの斜板１０１１ａ、１０１１ｂがレギュレータ１０１２ａ、１０１２ｂによって駆動制御されることにより傾転角が変化し、それぞれのポンプの押し除け容積（吐出容量）ｑａ、ｑｂが変化し、ポンプの吐出流量Ｑａ、Ｑｂが制御される。ここで、油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂから吐出される吐出圧Ｐａ、Ｐｂはともに圧力センサ１０１３ａ、１０１３ｂで検出され、検出された信号は、図７に示すポンプ制御装置１１１に送られる。

−−−ポンプ制御装置構成−−−
次に図７を用いて、ポンプ制御系の構成について説明する。図７のポンプ制御系は、大きく分類して、ポンプの吐出圧センサ１０１ａ、１０１ｂ、操作装置５０ａ、５０ｂ内の変位検出器からなる入力系５７ａ、５８１ａ、５８２ａ、５９ａ、６０ａ、５７ｂ、５８１ｂ、５８２ｂ、５９ｂ、６０ｂと、この入力系からの入力信号を受けて所定の演算をした後、ポンプレギュレータ駆動信号を生成し、出力するポンプ制御装置１１１と、ポンプ制御装置１１１からの出力信号を受け、ポンプの傾転角を変化させるポンプレギュレータ１０１２ａ、１０１２ｂからなる出力系とから構成される。

ポンプ制御装置１１１は、ＣＰＵおよびメモリなどの周辺機器を備えている。ポンプ制御装置１１１は、機能的には、基準押し除け容積演算部１１１Ａと、目標押し除け容積演算部１１１Ｂと、出力信号生成部１１１Ｃとを備えている。基準押し除け容積演算部１１１Ａは、２つの油圧ポンプ１０１ａ，１０１ｂのそれぞれの吐出圧Ｐａ，Ｐｂからポンプ吐出圧平均値を算出し、制御装置の内部のメモリに格納されているエンジンの定格トルク特性カーブのデータと、算出したポンプ吐出圧平均値とを用いて、油圧ポンプ１０１ａ，１０１ｂの基準押し除け容積（基準吐出容量）を算出する。目標押し除け容積演算部１１１Ｂは、ポンプ制御装置１１１は、操作装置５０ａ、５０ｂの変位検出器から出力される信号と，ポンプ吐出圧Ｐａ，Ｐｂと、基準押し除け容積ｑｃとを用いて、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの各目標押し除け容積を算出する。出力信号生成部１１１Ｃは、目標押し除け容積演算部１１１ｂで算出された目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”を用いてポンプレギュレータ駆動信号を生成する。ポンプ制御装置１１１の各演算部については、後に詳述する。

−−−従来のポンプ制御について−−−
双腕型の作業機械は先に述べたように油圧ショベルをベースとして構成されており、ポンプ制御に関しても、油圧ショベルのポンプ制御を利用している。油圧ショベルの一般的なポンプ制御については、たとえば、特開平４−１４３４７２号公報の従来例に記載されている。以下の説明では、当該公報に記載のポンプ制御を双腕型の作業機械に適用した、従来のポンプ制御について説明する。

従来の双腕型の作業機械では、図９に示すように２つの可変容量型油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂはエンジン４０によって駆動され、これら油圧ポンプの斜板１０１１ａ、１０１１ｂがレギュレータ１０１２ａ、１０１２ｂによって駆動制御されることにより傾転角が変化し、それぞれのポンプの押し除け容積ｑａ、ｑｂが変化し、ポンプの吐出流量Ｑａ、Ｑｂが制御される。

ポンプ吐出流量Ｑａ、Ｑｂの制御は、操作指令に比例してポンプ吐出流量Ｑａ、Ｑｂを増加させるポジティブコントロール制御と、ポンプ吸収トルクがエンジン馬力を超えないようにする馬力制御とに、大別される。ポンプの吸収トルクがエンジン馬力を超えない範囲では、操作指令によるポジティブコントロールが有効であり、ポンプの吸収トルクがエンジン馬力に近づくと、馬力制御が有効となる。

ここで、従来のポンプ制御における、馬力制御時のポンプ吐出流用決定方法について説明する。油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂの吐出圧Ｐａ、Ｐｂはともに圧力センサ１０１３ａ、１０１３ｂで検出され、検出された信号はポンプ制御装置に送られる。ポンプ制御装置の内部のメモリにはエンジンの定格トルク特性カーブのデータが格納されており、検出されたポンプ吐出圧Ｐａ、Ｐｂから、ポンプ制御装置のＣＰＵはポンプ吸収トルクがエンジンの定格トルクと同等となるように目標ポンプ押し除け容積ｑａ’、ｑｂ’を算出する。さらに、ポンプ制御装置１１１のＣＰＵは押し除け容積から傾転角を算出し、新しいポンプ傾転角となるように、レギュレータ１０１２ａ、１０１２ｂに信号を出力する。

ここで、ポンプ制御装置１１１における演算内容を説明する。ポンプ制御装置１１１のＣＰＵは、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの平均吐出圧力Ｐｃ＝（Ｐａ＋Ｐｂ）／２を用いて、ポンプの目標押し除け容積ｑａ’、ｑｂ’を算出する。その理由は次のとおりである。仮に、２つポンプがそれぞれエンジン定格トルクＴの１／２、つまりＴ／２のトルク特性カーブに沿って目標押し除け容積が算出されるとすると、油圧ポンプ１０１ａにおける吸収トルクＴａは、トルク効率等を含む変換定数をＫとして、次の式（１）で表される。
Ｔａ＝Ｋ×Ｐａ×ｑａ ・・・（１）

一方、油圧ポンプ１０１ｂにおけるトルクＴｂも、トルク効率等を含む変換定数をＫとして、次の式（２）で表される。
Ｔｂ＝Ｋ×Ｐｂ×ｑｂ ・・・（２）

式（１）（２）においては、常にＴａ＝Ｔｂ＝Ｔ／２の関係が維持されていることから、たとえば、第１作業フロントだけが駆動されていた場合でも、第１作業フロントに対応した油圧ポンプ１０１ａで利用可能なエンジン出力トルクはＴａ＝Ｔ／２に制限され、効率が悪い。

そこで、一般的には両ポンプ１０１ａ、１０１ｂの平均吐出圧力Ｐｃ＝（Ｐａ＋Ｐｂ）／２を用いて、ポンプの制御を行い、高効率化を図っている。

図１０、１１に示すように、油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂにおいて、平均吐出圧力Ｐｃを用いてＴ／２のトルク特性カーブから算出される押し除け容積をｑｃとし、これを各ポンプの目標押し除け容積としている（ｑｃ＝ｑａ’＝ｑｂ’）。この時の合計ポンプ吸収トルクＴは、平均圧によるポンプ吸収トルクをＴａ’、Ｔｂ’とすると、式（３）で表される。
Ｔ＝Ｔａ’＋Ｔｂ’
＝Ｋ×Ｐａ×ｑａ’＋Ｋ×Ｐｂ×ｑｂ’ ・・・（３）

ｑａ’＝ｑｂ’＝ｑｃより、式（３）は、式（４）、式（５）のように表される。
Ｔ＝Ｋ×（Ｐａ＋Ｐｂ）×ｑｃ ・・・（４）
＝２Ｋ×Ｐｃ×ｑｃ ・・・（５）
したがって、ｑａ’＝ｑｂ’＝ｑｃを用いた場合にも、エンジン出力トルクとポンプ吸収トルクの等式は成立する。

式（５）より、押し除け容積ｑｃは、式（６）で表される。
ｑｃ＝Ｔ／（２Ｋ×Ｐｃ） ・・・（６）
ここで、ポンプ１０１ａ単体の吸収トルクは、式（７）で表される。
Ｔａ’＝Ｋ×Ｐａ×ｑａ’ ・・・（７）
ｑａ’＝ｑｃより
Ｔａ’＝Ｋ×Ｐａ×ｑｃ＝（Ｐａ／２Ｐｃ）×Ｔ ・・・（８）
Ｐｃ＝（Ｐａ＋Ｐｂ）／２より
Ｔａ’＝Ｐａ／（Ｐａ＋Ｐｂ）×Ｔ ・・・（９）
同様に、
Ｔｂ’＝Ｐｂ／（Ｐａ＋Ｐｂ）×Ｔ ・・・（１０）

式（９）より、たとえば、第１作業フロントだけが駆動されていた場合には、Ｐａ＞＞Ｐｂとなり、その結果、図１２に示すように、油圧ポンプ１０１ａ側でエンジン出力トルクの大半を消費し、エンジン出力トルクを有効に利用することが可能となる。

−−−従来のポンプ制御の問題点−−−
上述したように、従来のポンプ制御では平均圧Ｐｃを用いて押し除け容量ｑｃを決定しているため、油圧ポンプ１０１ａと、油圧ポンプ１０１ｂとでは、ポンプ傾転角がｑｃ＝ｑａ’＝ｑｂ’で同じとしている。つまり、左右の作業フロントの要求流量（要求油量）に関わらず、最大押し除け容積は左右のポンプ共に同じ値ｑｃに抑えられる。

したがって、たとえば、一方の作業フロントＡの動作速度が遅く、もう一方の作業フロントＢの動作速度が速くなるように操作された場合、図１３に示すように油圧ポンプ１０１ａの吐出圧力がＰａ、押し除け容積がｑａで運転されている場合、ポンプ１０１ａ側で使えるトルクには余裕（余裕トルク＝（ｑａ’−ｑａ）×Ｐａ）があるにも関わらず、ポンプ１０１ｂ側の押し除け容積はｑｃで制限されてしまう。そのため、ポンプ１０１ａ側のトルク余裕分をポンプ１０１ｂ側で利用することができず、エンジン出力トルクを有効に活用できない。そこで本実施の形態では、以下に述べるように、油圧ポンプ１０１ａ、１０１ｂを制御する。

−−−本実施の形態のポンプ制御について−−−
ポンプ制御装置１１１の各演算部について説明する。

−−−基準押し除け容積演算部−−−
基準押し除け容積演算部１１１Ａでは、まず、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの吐出圧から平均吐出圧力Ｐｃ＝（Ｐａ＋Ｐｂ）／２を算出する。次に、ポンプ制御装置１１１の内部のメモリに格納されたエンジンの定格トルク特性カーブのデータに基づいてエンジン定格トルクＴの１／２、つまりＴ／２に相当する特性カーブと、平均吐出圧Ｐｃを用いて基準押し除け容積ｑｃを算出する。そして、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの基準押し除け容積ｑａ’、ｑｂ’を、ｑａ’＝ｑｂ’＝ｑｃと設定する。ここでポンプ平均圧を用いる理由は、上述のとおりである。

−−−目標押し除け容積演算部−−−
目標押し除け容積演算部１１１Ｂでは、操作装置５０ａ、５０ｂの操作信号の大きさに応じてポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積を演算する。そして、ポンプ１０１ａ、１０１ｂに対応した流量係数α、βを設定し、再配分後のポンプ押し除け容積（目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”）を以下の式（１１）、式（１２）のように定める。
ｑａ”＝（１＋α）ｑａ’ ・・・（１１）
ｑｂ”＝（１＋β）ｑｂ’ ・・・（１２）

この時のポンプ１０１ａ、１０１ｂの吸収トルクＴａ”、Ｔｂ”は、式（１３）、式（１４）で表すとおりである。
Ｔａ”＝Ｋ×Ｐａ×ｑａ” ・・・（１３）
Ｔｂ”＝Ｋ×Ｐｂ×ｑｂ” ・・・（１４）

合計トルクＴは、式（１５）で表すとおりである。
Ｔ＝Ｔａ”＋Ｔｂ”＝Ｋ×Ｐａ×ｑａ”＋Ｋ×Ｐｂ×ｑｂ”
＝Ｋ×Ｐａ×（１＋α）ｑｃ＋Ｋ×Ｐｂ×（１＋β）ｑｃ
＝Ｋ×（Ｐａ＋Ｐｂ）×ｑｃ＋Ｋ（αＰａ＋βＰｂ）×ｑｃ
・・・（１５）

ここで２つのポンプ１０１ａ、１０１ｂの合計吸収トルクは一定であることから、式（４）と（１５）で示される合計トルクは同等である。したがって式（１５）より
Ｋ（αＰａ＋βＰｂ）×ｑｃ＝０ ・・・（１６）
となる必要があり、式（１６）より
αＰａ＝−βＰｂ ・・・（１７）
が導かれる。

式（１６）の意味は次のように理解できる。今仮に、α＝０．２とすると式（１１）よりｑａ”＝１．２ｑａ’となり再配分後のポンプ１０１ａ流量は２０％増加したことになる。この時当然、ポンプ１０１ｂ側の流量を落とす必要があり、式（１７）から導かれるβがポンプ１０１ｂ側の減少量を示す。式（１７）より
β＝−αＰａ／Ｐｂ ・・・（１８）
となる。つまりβの決定には流量係数αだけでなく、ポンプ吐出圧Ｐａ、Ｐｂが関係していることがわかる。これらの関係をより具体的に説明する。

１）Ｐａ＝Ｐｂの場合
β＝−αとなり、ポンプ１０１ａの流量が増加した分、ポンプ１０１ｂ側の流量を減少させる必要がある。
２）Ｐａ＞Ｐｂ（Ｐａ／Ｐｂ＞１）の場合
式（１８）より、ポンプ１０１ａの流量増加分に対し、ポンプ１０１ｂは吐出圧比Ｐａ／Ｐｂだけ大きい流量を減少させる必要がある。
３）Ｐａ＜Ｐｂ（Ｐａ／Ｐｂ＜１）の場合
式（１８）より、ポンプ１０１ａの流量増加分に対し、ポンプ１０１ｂは吐出圧比Ｐａ／Ｐｂだけ小さい流量を減少させればよい。

したがって、Ｐａ＞Ｐｂの時にポンプ１０１ａ側の増減値αを先に決定してしまうと、ポンプ１０１ｂについてαよりもＰａ／Ｐｂだけ大きいβ分だけポンプ流量を増減させる必要があり、場合によっては、ポンプ１０１ｂが実現不可能な目標流量となる恐れがある。そこで、後述する図８のフローチャートで示すように、目標押し除け容積演算部では、はじめにポンプ吐出圧ＰａとＰｂを比較し、流量係数α、βのどちらを先に算出するかを決定する。

−−−α、βの演算方法−−−
以降、図８を参照して流量係数α、βの演算について詳しく説明する。図８は、目標押し除け容積演算部１１１Ｂにおける目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”の算出処理を示すフローチャートである。作業機械２００の不図示のイグニッションスイッチがオンされると、この処理を行うプログラムが周期的に起動されて、ポンプ制御装置１１１のＣＰＵで実行される。

まず、ポンプ１０１ａ、１０１ｂのポンプ吐出圧センサ１０１３ａ、１０１３ｂの値から、ポンプ吐出圧Ｐａ、Ｐｂを算出する（ステップＳ１）。次に、第１作業フロント操作装置５０ａの各変位検出器の中で最も大きい信号を算出し、操作信号最大値Ｓａとする（ステップＳ２）。同様に、第２作業フロントの操作装置５０ｂ各変位検出器の中で最も大きい信号を算出し、操作信号最大値Ｓｂとする（ステップＳ２）。そして、吐出圧Ｐａ、Ｐｂを比較し（ステップＳ３）、ポンプ吐出圧の低い側の流量配分係数を先に決定する。以下の説明では仮にＰｂ＞Ｐａとし、以降ポンプ１０１ａの流量係数αを先に決定する場合について説明する。

ここで、流量係数αに対し、αの最大値および最小値であるαｍａｘ、αｍｉｎを設定する。

操作信号最大値Ｓａ、Ｓｂは、操作者が作業機に対して要求している流量と考えることができる。また、言い換えると、操作信号最大値Ｓａ、Ｓｂは、作業フロントの各アクチュエータの要求流量であると考えることができる。そこで、流量係数による増減後の押し除け容積（１＋α）ｑｃと全体押し除け容積２ｑｃ、操作信号最大値Ｓａと操作信号最大値の和（Ｓａ＋Ｓｂ）が同等であるとし、次の式（１９）、式（２０）から、流量係数αを決定する（ステップＳ５）。
（１＋α）ｑｃ／２ｑｃ＝Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ） ・・・（１９）
α＝｛２Ｓａ／（Ｓａ＋Ｓｂ）｝−１ ・・・（２０）
また、ここで、算出された流量係数αを、αの最大最小値αｍａｘ、αｍｉｎと比較し、αがαｍａｘより大きい場合にはαｍａｘと、αｍｉｎより小さい場合にはαｍｉｎと置き換える（ステップＳ７）。

次にポンプ制御装置１１１では、式（１８）より、ポンプ１０１ａの流量係数αと、ポンプ吐出圧Ｐａ，Ｐｂを用いて、ポンプ１０１ｂの流量係数βを算出する（ステップＳ９）。最後に目標押し除け容積演算部１１１ｂでは、算出された流量係数α、βを基に、式（１１）（１２）より、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”を算出する（ステップＳ１１）。Ｐａ≧Ｐｂの場合も図８に示すとおり、同様にｑａ”、ｑｂ”を算出できる（ステップＳ１５〜ステップＳ１９、ステップＳ１１）。

すなわち、目標押し除け容積演算部１１１Ｂでは、作業フロントの各アクチュエータの要求流量であると考えられる操作信号最大値Ｓａ、Ｓｂに基づいて流量係数α、βを算出し、算出した流量係数α、βに基づいて基準押し除け容積ｑａ’、ｑｂ’を修正して目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”を決定している。

−−−出力信号生成部−−−
出力信号生成部１１１Ｃでは、目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”から、目標傾転角Ａａ”、Ａｂ”を算出し、この目標傾転角Ａａ”、Ａｂ”に対応した出力信号をポンプレギュレータ１０１２ａ、１０１２ｂに出力する。

上述したように、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積ｑａ”、ｑｂ”を算出することにより、たとえば、一方の作業フロントＡの動作速度が遅く、もう一方の作業フロントＢの動作速度が速くなるように操作された場合、ポンプ１０１ａの操作装置５０ａ、５０ｂの操作信号最大値Ｓａ，ＳｂがＳｂ＞Ｓａとなり、式（２０）より流量係数αが負となることから、ポンプ１０１ａの最大流量を下げ、ポンプ１０１ｂの最大流量を上げるようにポンプ制御装置１１１は演算する。したがって、図１４に示すように、ポンプ１０１ａのトルク余裕分を１０１ｂに振り分けることが可能となり、エンジン出力トルクをより有効に使うことが可能となる。なお、Ｐａ＞Ｐｂであって、Ｓａ＞Ｓｂの場合には、流量係数αが正となり、油圧ポンプ１０１ａ側の容量が増え、油圧ポンプ１０１ｂ側の容量が減少することになる。

上述した作業機械２００では、次の作用効果を奏する。
（１） エンジン定格トルクＴの１／２の値についての情報と、平均吐出圧Ｐｃとに基づいて基準押し除け容積ｑｃを算出するように構成した。そして、作業フロントＡ側および作業フロントＢ側とで、圧油をより必要としている作業フロント側に圧油を供給する油圧ポンプの押し除け容量が算出した基準押し除け容積ｑｃよりも多くなるように、他方の油圧ポンプの押し除け容量が算出した基準押し除け容積ｑｃをよりも少なくなるように、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積を演算するように構成した。これにより、より多くの流量を要求している側の作業フロントの最大流量を優先的に増加させることが可能となり、エンジン出力トルクを有効に活用できる。

（２） 操作装置５０ａ、５０ｂの操作信号の最大値に応じて基準押し除け容積ｑｃを修正することで、ポンプ１０１ａ、１０１ｂの目標押し除け容積を演算するように構成した。これにより、基準押し除け容積ｑｃからの修正量を操作装置５０ａ、５０ｂの操作信号の最大値に応じて設定できるので、エンジン出力トルクを左右の作業フロントの駆動に適切に案分でき、作業効率が向上する。また、特にセンサなどを新たに追加することなく、どちらの作業フロントでより多くの流量を要求しているのかを容易に判断できるので、コスト増を抑制できる。

−−−変形例−−−
（１） 上述の説明では、左右の操作信号最大値を用いて流量の再配分を実施しているが、本発明はこれに限定されず、たとえば、左右の操作装置５０ａ、５０ｂの各変位検出器信号の合計値に応じて基準押し除け容積ｑｃを修正するようにしてもよい。

（２） 上述の説明では、左右の操作信号最大値を用いて流量の再配分を実施しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、運転室４内に設けた図示しない設定装置を用いて、流量係数α、βを設定するように構成してもよい。たとえば、当該設定装置に流量係数α、βを設定するための設定ダイヤルを設けるものとする。当該設定ダイヤルから出力される信号Ｓｃは、ポンプ制御装置１１１に出力される。ここで、上述した実施の形態と同様に、仮にＰａ＜Ｐｂとし、以降ポンプ１０１ａの流量係数αを先に決定する場合について説明する。

ここで、設定ダイヤルから出力される信号Ｓｃは、操作者が作業機械２００に対して要求している流量と考えることができるので、変換係数をＫ２とし、流量変換係数αをα＝Ｋ２×Ｓｃから算出する。信号Ｓｃの値は設定ダイヤルの中立位置において０とし、たとえば右に回すとプラス、たとえば左に回すとマイナスの値となるように当該設定装置が構成されているものとする。つまり、ダイヤルを中心から右側に回すとα＞０となり、第１作業フロントＡの流量が増大し、第２作業フロントＢの流量が減少するものとする。逆にダイヤルを中心から左側に回すとα＜０となり、第１作業フロントＡの流量が減少し、第２作業フロントＢの流量が増大するものとする。なお、その他の演算内容については上述した実施の形態と同様とすればよい。

このように構成することにより、左右のどちらの作業フロントを優先的に駆動させたいのかという操作者の意思を反映できるので、作業効率が向上する。

なお、上記設定装置から出力される信号Ｓｃの値が設定ダイヤルの設定位置によって、連続的に変化するように構成されていてもよく、離散的に変化するように構成されていてもよい。

（３） 上述の説明では、左右の操作信号最大値を用いて流量の再配分を実施しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、運転室４内に設けられているしない操作レバー５４ａに第１のスイッチを設け、操作レバー５４ｂに第２のスイッチを設け、当該第１および第２のスイッチの操作状態に応じて流量係数α、βを設定するように構成してもよい。ここで、第１および第２のスイッチから出力される操作信号は、ポンプ制御装置１１１に出力される。操作レバー５４ａ上の第１の操作スイッチがオンされると、第１作業フロントを駆動するポンプ１０１ａの流量係数αを予め定められた正の値に設定するように構成してもよい。これにより、第１作業フロントＡの流量が増大し、第２作業フロントＢの流量が減少する。また、第２作業フロントＢ側の操作レバー上の操作スイッチ１２１ｂがＯＮにした場合、第１作業フロントＡを駆動するポンプ１０１ａの流量係数αを予め定められた負の値に設定するように構成してもよい。これにより、第１作業フロントＡの流量が減少し、第２作業フロントＢの流量が増大する。なお、その他の演算内容については上述した実施の形態と同様とすればよい。

このように構成することにより、左右のどちらの作業フロントを優先的に駆動させたいのかという操作者の意志を反映できるので、作業効率が向上する。

（４） 上述の説明では、エンジン定格トルクＴの１／２、つまりＴ／２に相当する特性カーブと、平均吐出圧Ｐｃを用いて基準押し除け容積ｑｃを算出するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、エンジン定格トルクの範囲内の任意のトルクを表す仮想的なトルクカーブと、ポンプ１０１ａおよびポンプ１０１ｂの吐出圧力の平均値とに基づいて基準押し除け容積ｑｃを算出するようにしてもよい。また、たとえば、第１作業フロントＡが第２作業フロントＢよりも強度が高く、第１作業フロントＡ各シリンダ９ａ、１１ａ，１３ａ，１５ａ，１９ａの容量が第２作業フロントＢの各シリンダ９ｂ、１１ｂ，１３ｂ，１５ｂ，１９ｂの容量よりも大きい場合には、ポンプ１０１ａの基準押し除け容積ｑａ’をポンプ１０１ｂの基準押し除け容積ｑｂ’よりも大きい値に設定してもよい。
（５） 上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、作業機本体に対して、回動可能に取り付けられた第１および第２の作業腕と、第１の作業腕を駆動する第１のアクチュエータと、第２の作業腕を駆動する第２のアクチュエータと、第１のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第１の油圧ポンプと、第２のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第２の油圧ポンプと、第１の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第１の圧力検出手段と、第２の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第２の圧力検出手段と、第１および第２の油圧ポンプを駆動する原動機と、第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定する吐出容量決定手段と、吐出容量決定手段が決定した第１および第２の油圧ポンプの吐出容量に基づいて、第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を制御する吐出容量制御手段とを備え、吐出容量決定手段は、原動機の定格トルクと、第１および第２の圧力検出手段で検出した第１および第２の油圧ポンプの吐出圧力の平均値とに基づいて第１および第２の油圧ポンプの吐出容量（基準吐出容量）を算出し、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの要求流量に応じて基準吐出容量を修正することで第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定することを特徴とする各種構造の作業機械を含むものである。

２００：双腕作業機 Ａ：第１作業フロント
Ｂ：第２作業フロント １：走行体
２：下部走行体 ３：上部旋回体
４：運転室 ８：カウンタウエイト
１０ａ、１０ｂ：ブーム １１ａ、１１ｂ：ブームシリンダ
１２ａ、１２ｂ：アーム １３ａ、１３ｂ：アームシリンダ
１４ａ、１４ｂ：作業具 １５ａ、１５ｂ：作業具シリンダ
２０ａ、２０ｂ：グラップル ４０：エンジン
５０ａ、５０ｂ：操作装置 １０１ａ、１０１ｂ：可変容量油圧ポンプ
１０１１ａ、１０１１ｂ：斜板 １０１２ａ、１０１２ｂ：レギュレータ
１０１３ａ、１０１３ｂ：ポンプ吐出圧センサ
１０２：パイロットポンプ
１０３ａ、１０３ｂ：コントロール弁（揺動用シリンダ）
１０４ａ、１０４ｂ：コントロール弁（ブームシリンダ）
１０５ａ、１０５ｂ：コントロール弁（アームシリンダ）
１０６ａ、１０６ｂ：コントロール弁（作業具シリンダ）
１０７ａ、１０７ｂ：コントロール弁（グラップルシリンダ）
１０８ａ、１０８ｂ：メインリリーフ弁 １１０ａ、１１０ｂ：比例制御弁
１１１：ポンプ制御装置 １１１Ａ：基準押し除け容積演算部
１１１Ｂ：目標押し除け容積演算部 １１１Ｃ：出力信号生成部
１５０ａ、１５０ｂ：油圧回路

Claims (5)

1. 作業機本体に対して、回動可能に取り付けられた第１および第２の作業腕と、
   前記第１の作業腕を駆動する第１のアクチュエータと、
   前記第２の作業腕を駆動する第２のアクチュエータと、
   前記第１のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第１の油圧ポンプと、
   前記第２のアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の第２の油圧ポンプと、
   前記第１の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第１の圧力検出手段と、
   前記第２の油圧ポンプの吐出圧力を検出する第２の圧力検出手段と、
   前記第１および第２の油圧ポンプを駆動する原動機と、
   前記第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定する吐出容量決定手段と、
   前記吐出容量決定手段が決定した前記第１および第２の油圧ポンプの吐出容量に基づいて、前記第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を制御する吐出容量制御手段とを備え、
   前記吐出容量決定手段は、前記原動機の定格トルクと、前記第１および第２の圧力検出手段で検出した前記第１および第２の油圧ポンプの吐出圧力の平均値とに基づいて前記第１および第２の油圧ポンプの基準吐出容量を算出し、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの要求流量に応じて前記基準吐出容量を修正することで前記第１および第２の油圧ポンプの吐出容量を決定することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記吐出容量決定手段は、前記基準吐出容量を、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの要求流量に応じて修正する際に、前記第１および第２の油圧ポンプのうち、要求流量が多いアクチュエータに圧油を供給する一方の油圧ポンプの吐出容量を増やし、他方の油圧ポンプの吐出容量を減らすことを特徴とする作業機械。
3. 請求項１または請求項２に記載の作業機械において、
   前記第１のアクチュエータの操作入力を受け付ける第１の操作入力手段と、
   前記第２のアクチュエータの操作入力を受け付ける第２の操作入力手段とをさらに備え、
   前記吐出容量決定手段は、前記第１および第２の操作入力手段の操作量に応じて、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする作業機械。
4. 請求項１または請求項２に記載の作業機械において、
   前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのいずれか一方に対して、他方よりも優先的に圧油を供給するか否かの指示入力を受け付ける優先供給指示手段をさらに備え、
   前記吐出容量決定手段は、前記優先供給指示手段が受け付けた指示入力に応じて、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１または請求項２に記載の作業機械において、
   前記第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータのいずれか一方に対して、他方よりもどの程度優先的に圧油を供給するか否かの設定入力を受け付ける優先供給設定手段をさらに備え、
   前記吐出容量決定手段は、前記優先供給設定手段が受け付けた設定入力に応じて、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの要求流量を決定することを特徴とする作業機械。

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