JP2016084910A

JP2016084910A - 作業機械

Info

Publication number: JP2016084910A
Application number: JP2014219590A
Authority: JP
Inventors: 良充湯澤; Yoshimitsu Yuzawa; 塚本　浩之; Hiroyuki Tsukamoto; 浩之塚本
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: JP6305902B2; CN105544630A; CN105544630B

Abstract

【課題】グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際にブーム４の動きが鈍化するのを防止する作業機械を提供すること。
【解決手段】本発明の実施例に係る作業機械は、グラップル６を開閉するグラップル開閉シリンダ１０と、ブーム４を駆動するブームシリンダ７と、グラップル開閉シリンダ１０に接続されたメインポンプ１４Ｌと、ブームシリンダ７に接続されたメインポンプ１４Ｒとを有する。また、この作業機械は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際にメインポンプ１４Ｌの吐出量よりもメインポンプ１４Ｒの吐出量を大きくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、グラップルを備えた作業機械に関する。

破砕装置を駆動する破砕シリンダを備えた油圧作業機械の油圧制御回路が知られている（特許文献１参照。）。

この油圧制御回路は、油圧ポンプにパラレルに接続された破砕シリンダとアームシリンダの複合操作時に油圧ポンプの吐出圧が所定値以上になると破砕操作量相当の吐出量を減少させる。そして、破砕シリンダがストロークエンドに達することによるアームの急増速を防止する。

特開２０１０−３１９７８号公報

しかしながら、上述の油圧制御回路は、アームシリンダを駆動するために必要な作動油の圧力（アーム負荷圧）が破砕シリンダに関するラインリリーフ弁のリリーフ圧（破砕シリンダリリーフ圧）より高い場合を考慮していない。そのため、破砕シリンダとアームシリンダの複合操作時にアーム負荷圧が破砕シリンダリリーフ圧より高くなると、アームシリンダに流入させるべき作動油の一部をそのラインリリーフ弁から流出させてしまい、アームシリンダの動きを鈍化させてしまう。

上述に鑑み、グラップルの閉じ操作とアタッチメントを構成する操作体の操作との複合操作の際に操作体の動きが鈍化するのを防止する作業機械を提供することが望ましい。

本発明の実施例に係る作業機械は、グラップルを開閉する第１油圧アクチュエータと、アタッチメントを構成する操作体を駆動する第２油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータに接続された第１ポンプと、前記第２油圧アクチュエータに接続された第２ポンプと、を有し、前記グラップルの閉じ操作と前記操作体の操作との複合操作の際に、前記第１ポンプの吐出量よりも前記第２ポンプの吐出量を大きくする。

上述の手段により、グラップルの閉じ操作とアタッチメントを構成する操作体の操作との複合操作の際に操作体の動きが鈍化するのを防止する作業機械が提供される。

本発明の実施例に係る作業機械の側面図である。図１の作業機械の駆動系の構成例を示すブロック図である。図１の作業機械に搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。吐出量調整処理の一例の流れを示すフローチャートである。吐出圧・吐出量対応テーブルの一例を示す図である。吐出量調整が開始されたときの図３の油圧回路の状態を示す図である。吐出量調整が開始されたときの図３の油圧回路の状態を示す図である。吐出量調整が停止されたときの図３の油圧回路の状態を示す図である。吐出量調整が行われる際の各種物理量の時間的推移を示す図である。

最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る作業機械について説明する。なお、図１は作業機械の側面図である。図１に示す作業機械の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはアタッチメントが取り付けられる。アタッチメントは、作業体としてのブーム４、アーム５、及びグラップル６で構成される。具体的には、上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてグラップル６が取り付けられる。ブーム４はブームシリンダ７で回動され、アーム５はアームシリンダ８で回動される。また、グラップル６はバケットシリンダ（グラップルチルト用シリンダ）９で回動され、且つ、グラップル開閉シリンダ１０で爪６ａが開閉される。なお、バケットシリンダ９は、グラップル６の代わりにバケットが用いられる場合にそのバケットを回動させる一般的な油圧シリンダであり、本実施例ではグラップル６を回動（チルト）させるために用いられる。また、上部旋回体３にはキャビンが設けられ且つエンジン１１等が搭載される。なお、図１は、グラップル６で作業対象を掴む最中のアタッチメントの状態Ａ１と、グラップル６で作業対象を掴んだ後で持ち上げるときのアタッチメントの状態Ａ２とを同時に示す。

図２は、図１の作業機械の駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、実線、破線、及び一点鎖線で示す。

作業機械の駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９、及びコントローラ３０を含む。

エンジン１１は作業機械の駆動源である。本実施例では所定の回転数を維持するように動作する内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。

メインポンプ１４は高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施例ではメインポンプ１４は斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３はメインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施例ではレギュレータ１３はコントローラ３０からの制御信号に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５はパイロットラインを介して操作装置２６に作動油を供給する。本実施例ではパイロットポンプ１５は固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は作業機械における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ１７は、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、グラップル開閉シリンダ１０、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対しメインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。なお、以下では、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、グラップル開閉シリンダ１０、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油をコントロールバルブ１７内における制御弁のパイロットポートに供給する。具体的には、操作装置２６は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートにパイロットポンプ１５が吐出する作動油を供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

圧力センサ２９は、操作装置２６の操作内容を検出するための操作内容検出部の一例である。本実施例では、圧力センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、操作装置２６の操作内容は、各種操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。具体的には、圧力センサ２９は、左側走行レバー、右側走行レバー、アーム操作レバー、旋回操作レバー、ブーム操作レバー、グラップルチルト操作レバー、グラップル開閉ペダル等の操作装置２６のそれぞれに取り付けられる。

コントローラ３０は、作業機械を制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

また、コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて操作装置２６のそれぞれの操作内容（例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。）を電気的に検出する。

次に、図３を参照し、図１の作業機械に搭載される油圧回路の構成例について説明する。なお、図３は、図１の作業機械に搭載される油圧回路の構成例を示す図である。また、図３は、図２と同様、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ実線、破線、及び一点鎖線で示す。

メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、エンジン１１によって駆動される可変容量型油圧ポンプであり、図２のメインポンプ１４に対応する。本実施例では、メインポンプ１４Ｌは、コントロールバルブ１７を構成する制御弁１７１Ｌ〜１７５Ｌのそれぞれを通るセンターバイパス油路２１Ｌを通じて作動油タンクＴまで作動油を循環させる。また、メインポンプ１４Ｌは、センターバイパス油路２１Ｌに平行に伸びるパラレル油路２２Ｌを通じて制御弁１７２Ｌ〜１７５Ｌのそれぞれに作動油を供給可能である。同様に、メインポンプ１４Ｒは、コントロールバルブ１７を構成する制御弁１７１Ｒ〜１７５Ｒのそれぞれを通るセンターバイパス油路２１Ｒを通じて作動油タンクＴまで作動油を循環させる。また、メインポンプ１４Ｒは、センターバイパス油路２１Ｒに平行に伸びるパラレル油路２２Ｒを通じて制御弁１７２Ｒ〜１７５Ｒのそれぞれに作動油を供給可能である。なお、以下では、メインポンプ１４Ｌ及びメインポンプ１４Ｒは、集合的に「メインポンプ１４」として参照される場合もある。左右一対で構成される他の構成要素についても同様である。

制御弁１７１Ｌは、左側走行レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７１Ｒは、走行直進弁としてのスプール弁である。本実施例では、走行直進弁１７１Ｒは、４ポート２位置のスプール弁であり、第１弁位置及び第２弁位置を有する。具体的には、第１弁位置は、メインポンプ１４Ｌとパラレル油路２２Ｌとを連通する流路と、メインポンプ１４Ｒと制御弁１７２Ｒとを連通する流路と有する。また、第２弁位置は、メインポンプ１４Ｒとパラレル油路２２Ｌとを連通する流路と、メインポンプ１４Ｌと制御弁１７２Ｒとを連通する流路とを有する。

制御弁１７２Ｌは、グラップル開閉ペダル（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をグラップル開閉シリンダ１０に供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７２Ｒは、右側走行レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｂに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７３Ｌは、旋回操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７３Ｒは、グラップルチルト操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒは、ブーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１７４Ｌは、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でブーム上げ方向に操作された場合に、作動油を追加的にブームシリンダ７に供給する。

制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒは、アーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、メインポンプ１４が吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１７５Ｒは、アーム操作レバーが所定のレバー操作量以上で操作された場合に、作動油を追加的にアームシリンダ８に供給する。

なお、左側走行用油圧モータ１Ａ、グラップル開閉シリンダ１０、旋回用油圧モータ２Ａ、アームシリンダ８のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路２３Ｌを通じて作動油タンクＴに排出される。同様に、右側走行用油圧モータ１Ｂ、バケットシリンダ９、ブームシリンダ７のそれぞれから流出する作動油は、戻り油路２３Ｒを通じて作動油タンクＴに排出される。また、アームシリンダ８から流出する作動油の一部は戻り油路２３Ｒを通じて作動油タンクＴに排出される場合もある。

センターバイパス油路２１Ｌ、２１Ｒはそれぞれ、最も下流にある制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒと作動油タンクＴとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒを備える。なお、以下では、ネガティブコントロールを「ネガコン」と略称する。ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れを制限してネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流でネガコン圧を発生させる。コントローラ３０は、このネガコン圧を利用してネガコン制御を実行する。具体的には、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒで発生させたネガコン圧が低いほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させる。また、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒで発生させたネガコン圧が所定圧力を上回った場合にメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を所定の下限値まで低減させる。

リリーフ弁５０は、グラップル開閉シリンダ１０のボトム側油室の圧力を所定の閉じリリーフ圧以下に制御する弁である。

ロードチェック弁５１は、グラップル開閉シリンダ１０における作動油がパラレル油路２２Ｌに逆流するのを防止する弁である。

圧力センサＳ１Ｌ、Ｓ１Ｒは、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生したネガコン圧を検出し、検出した値を電気的なネガコン圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ２Ｌ、Ｓ２Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧を検出し、検出した値を電気的な吐出圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ３は、グラップル開閉シリンダ１０のボトム側油室の圧力（以下、「グラップルボトム圧」とする。）を検出し、検出した値を電気的なグラップルボトム圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ４は、圧力センサ２９の１つであり、制御弁１７２Ｌの右側（グラップル閉じ側）パイロットポートに作用するパイロット圧（以下、「グラップル閉じパイロット圧」とする。）を検出し、検出した値を電気的なグラップル閉じパイロット圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

圧力センサＳ５は、圧力センサ２９の１つであり、制御弁１７４Ｌの左側（ブーム上げ側）パイロットポート、及び、制御弁１７４Ｒの右側（ブーム上げ側）パイロットポートに作用するパイロット圧（以下、「ブーム上げパイロット圧」とする。）を検出し、検出した値を電気的なブーム上げパイロット圧信号としてコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、圧力センサ２９、Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒ、Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｒ、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５等の出力を受け、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒのそれぞれの吐出量を調整するプログラムをＣＰＵに実行させる。

また、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌに関連する油圧アクチュエータ（例えばグラップル開閉シリンダ１０）とメインポンプ１４Ｒに関連する油圧アクチュエータ（例えばブームシリンダ７）とが何れもフルレバー／フルペダル（例えば、レバー／ペダルの中立状態を０％とし、最大操作状態を１００％とした場合の８０％以上の操作量）で継続的に操作されている場合、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１とメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２とを同じにする。以下では、この方式を「吐出量同調方式」とする。

次に、図４を参照し、グラップル６の閉じ操作と操作体の操作との複合操作の際にコントローラ３０がメインポンプ１４の吐出量を調整する処理（以下、「吐出量調整処理」とする。）の一例について説明する。なお、図４は吐出量調整処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの吐出量調整処理を実行する。

最初に、コントローラ３０は、吐出量調整中であるかを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ３０は、ＲＡＭ等に記憶された調整中フラグの値を参照し、メインポンプ１４の吐出量を調整中であるか否かを判定する。調整中フラグは「非調整中」を意味する初期値「０」を有し、「調整中」を意味する値「１」に切り替え可能である。

吐出量調整中でないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、吐出量調整の開始条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。本実施例では、コントローラ３０は、グラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ１より高く、且つ、グラップル閉じパイロット圧が所定圧力ＴＨ２より高いことを開始条件とする。なお、コントローラ３０は、制御弁１７３Ｌのパイロットポートに作用するパイロット圧（以下、「旋回パイロット圧」とする。）が所定圧力ＴＨ３未満であること、すなわち、旋回操作が行われていないことを開始条件に加えてもよい。また、コントローラ３０は、制御弁１７５Ｌの左側（アーム閉じ側）パイロットポートに作用するパイロット圧（以下、「アーム閉じパイロット圧」とする。）が所定圧力ＴＨ４未満であること、すなわち、アーム閉じ操作が行われていないことを開始条件に加えてもよい。なお、所定圧力ＴＨ１〜ＴＨ４はＲＯＭ等に予め記憶されている。また、所定圧力ＴＨ１は、閉じリリーフ圧よりも僅かに低い圧力に設定される。

開始条件が満たされていないと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、コントローラ３０は吐出量調整を開始することなく今回の吐出量調整処理を終了させる。

開始条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、コントローラ３０は、吐出量調整を開始する（ステップＳＴ３）。本実施例では、コントローラ３０は、調整中フラグを値「１」に切り替える。その上で、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２に応じてメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を調整する。具体的には、コントローラ３０は、ＲＯＭ等に予め記憶される吐出圧・吐出量対応テーブルを参照し、吐出圧Ｐ２に対応する吐出量Ｌ１を導き出す。

図５は吐出圧・吐出量対応テーブルの一例を示す図であり、横軸がメインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２に対応し、縦軸がメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１に対応する。また、図５は、吐出圧Ｐ２が値Ｐ２Ｌ以下の場合に吐出量Ｌ１の許容最大値が上限値Ｌｍａｘとなり、吐出圧Ｐ２が値Ｐ２Ｌより高く値Ｐ２Ｈより低い場合に吐出圧Ｐ２が上昇するにつれて吐出量Ｌ１の許容最大値が減少し、吐出圧Ｐ２が値Ｐ２Ｈ以上の場合に吐出量Ｌ１の許容最大値が下限値Ｌｍｉｎとなる関係を示す。

また、コントローラ３０は、全馬力制御によりメインポンプ１４の合計吸収馬力（又は合計吸収トルク）がエンジン１１の出力馬力を上回ることがないようにする。なお、メインポンプ１４の合計吸収馬力は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧Ｐ１と吐出量Ｌ１の積で表されるメインポンプ１４Ｌの吸収馬力（又は吸収トルク）と、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２と吐出量Ｌ２の積で表されるメインポンプ１４Ｒの吸収馬力（又は吸収トルク）との合計である。したがって、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１が決まれば、メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２の許容最大値を一意に決定できる。具体的には、吐出量Ｌ１の許容最大値を小さくするほど吐出量Ｌ２の許容最大値を大きくできる。

図６及び図７は吐出量調整が開始されたときの図３の油圧回路の状態を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表し、太実線が太いほど作動油の流量が大きいことを表す。

具体的には、図６はアタッチメントが図１の状態Ａ１の場合にグラップル６の閉じ操作が単独で行われてグラップル６が作業対象を掴んだ後（爪６ａの閉じ方向への動きが止まった後）の油圧回路の状態を示す。この場合、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス油路２１Ｒを通って作動油タンクＴに排出されるため、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２は値Ｐ２Ｌ（図５参照。）よりも低い状態にある。そのため、コントローラ３０は、図５の吐出圧・吐出量対応テーブルを参照してメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１の許容最大値を上限値Ｌｍａｘに設定する。その結果、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、グラップル開閉シリンダ１０のボトム側に接続された油路内及びパラレル油路２２Ｌ内の作動油（図６の太点線部分参照。）の圧力を閉じリリーフ圧以上としながら、リリーフ弁５０を通じて作動油タンクＴに排出される。なお、グラップル６が作業対象を掴むまでは、すなわち爪６ａの閉じ方向への動きが止まるまでは、グラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ１に達することはない。爪６ａが閉じ方向に動く際にグラップル開閉シリンダ１０のボトム側油室が大きくなり、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を受け入れるためである。また、グラップルボトム圧は、グラップル６が作業対象を圧縮するにつれて、すなわち爪６ａの閉じ方向への動きが遅くなるにつれて増大する。そして、グラップルボトム圧が閉じ所定圧力ＴＨ１に達するとボトム側油室への作動油の流入が止まり、爪６ａの閉じ方向への動きが停止する。したがって、グラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ１より高い状態は、グラップル６が作業対象を掴み終わった後の状態を表す。

また、図７はグラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作の複合操作が行われた場合の油圧回路の状態を示す。具体的には、アタッチメントが図１の状態Ａ２のときの油圧回路の状態を示す。この場合、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油はブームシリンダ７のボトム側油室に流入するため、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２は値Ｐ２Ｌ（図５参照。）よりも高い状態にある。そのため、コントローラ３０は、図５の吐出圧・吐出量対応テーブルを参照してメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１の許容最大値を上限値Ｌｍａｘ未満に設定する。この場合、グラップル６の単独閉じ操作のときに比べて吐出量Ｌ１は低減されるものの、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、グラップル６の単独閉じ操作のときと同様、グラップル開閉シリンダ１０のボトム側に接続された油路内及びパラレル油路２２Ｌ内の作動油（図７の点線部分参照。）の圧力を閉じリリーフ圧以上としながら、リリーフ弁５０を通じて作動油タンクＴに排出される。なお、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２はメインポンプ１４Ｌの吐出圧Ｐ１よりも高いが、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油がパラレル油路２２Ｌ内に流入することはない。ロードチェック弁５２によってパラレル油路２２Ｌに向かう流れが遮断されるためである。

このように、コントローラ３０は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作とがフルレバー／フルペダルで継続的に行われた場合であっても、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１とメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２とを別々に制御する。具体的には、メインポンプ１４の合計吸収馬力がエンジン１１の出力馬力未満となるようにしながら、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２が高いほどメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させる。その結果、コントローラ３０は、吐出量Ｌ１と吐出量Ｌ２を同じにする場合に比べ、吐出量Ｌ２を増大させることができ、ブーム４の上昇速度を増大させることができる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させるため、リリーフ弁５０から排出される作動油の量を低減させることができる。

一方、ステップＳＴ１において吐出量調整中であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は、吐出量調整の停止条件が満たされたか否かを判定する（ステップＳＴ４）。本実施例では、コントローラ３０は、吐出圧Ｐ１又はグラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ５（＜ＴＨ１）より低いこと、或いは、グラップル閉じパイロット圧が所定圧力ＴＨ６（＜ＴＨ２）より低いことを停止条件とする。なお、コントローラ３０は、旋回パイロット圧が所定圧力ＴＨ７（＞ＴＨ３）より高いこと、すなわち、旋回操作が行われていることを停止条件に加えてもよい。また、コントローラ３０は、アーム閉じパイロット圧が所定圧力ＴＨ８（＞ＴＨ４）より高いこと、すなわち、アーム閉じ操作が行われていることを停止条件に加えてもよい。なお、所定圧力ＴＨ５〜ＴＨ８はＲＯＭ等に予め記憶されている。また、所定圧力ＴＨ５、ＴＨ６はそれぞれ所定圧力ＴＨ１、ＴＨ２より小さい値に設定され、所定圧力ＴＨ７、ＴＨ８はそれぞれ所定圧力ＴＨ３、ＴＨ４より大きい値に設定される。開始条件と停止条件とが交互に満たされて吐出量調整の開始と停止が頻繁に繰り返されるのを防止するためである。

停止条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、コントローラ３０は、吐出量調整を停止させる（ステップＳＴ５）。本実施例では、コントローラ３０は、調整中フラグを値「０」に切り替える。その上で、コントローラ３０は、従来のネガコン制御及び全馬力制御に基づいてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。

図８は吐出量調整が停止されたときの図３の油圧回路の状態の一例を示す図であり、図中の太実線矢印は作動油の流れ方向を表す。また、図８はグラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作の複合操作が行われた場合の油圧回路の状態を示す。具体的には、アタッチメントが図１の状態Ａ２のときの油圧回路の状態を示す。この場合、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油はブームシリンダ７のボトム側油室に流入するため、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２は値Ｐ２Ｌ（図５参照。）よりも高い状態にある。一方で、アタッチメントの旋回半径は状態Ａ１（図１参照。）のときに比べて小さいため、吐出圧Ｐ２も状態Ａ１（図１参照。）のとき、すなわち図７に示す油圧回路の状態のときに比べて小さく、吐出圧Ｐ１及び閉じリリーフ圧よりも小さい状態にある。そのため、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、パラレル油路２２Ｌ及び制御弁１７４Ｌを通ってメインポンプ１４Ｒが吐出する作動油に合流してブームシリンダ７のボトム側油室に流入する。その結果、吐出圧Ｐ１は吐出圧Ｐ２と等しくなる。また、グラップル開閉シリンダ１０及びブームシリンダ７が何れもフルレバー／フルペダルで継続的に操作されているため、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１とメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２とは同値となるように制御される。また、この場合においても、グラップル開閉シリンダ１０のボトム側に接続された油路内の作動油（図８の点線部分参照。）の圧力は閉じリリーフ圧付近で維持される。ロードチェック弁５１によってパラレル油路２２Ｌに向かう流れが遮断されるためである。

このように、コントローラ３０は、吐出量調整中において停止条件が満たされた場合には吐出量調整を停止させる。例えば、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２が所定圧力ＴＨ５を下回り、その結果、メインポンプ１４Ｌの吐出圧Ｐ１が所定圧力ＴＨ５を下回った場合に吐出量調整を停止させる。そのため、メインポンプ１４Ｌからの作動油がメインポンプ１４Ｒからの作動油に合流してブームシリンダ７に流入する場合に吐出量Ｌ１が過度に制限されてブーム４の上昇速度が鈍化してしまうのを防止できる。すなわち、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が閉じリリーフ圧よりも低い場合には、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を増大させた上でメインポンプ１４Ｌからの作動油をメインポンプ１４Ｒからの作動油に合流させてブームシリンダ７に流入させることができる。

また、コントローラ３０は、グラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ５を下回った場合に吐出量調整を停止させる。そのため、グラップル６が掴んでいる作業対象に荷崩れが生じたときであってもグラップル開閉シリンダ１０のボトム側油室に十分な作動油を迅速に供給することでグラップル６の増し掴みを速やかに実現できる。

次に、図９を参照し、吐出量調整が行われる際の各種物理量の時間的推移について説明する。なお、図９は吐出量調整が行われる際の各種物理量の時間的推移を示す図である。具体的には、図９は、グラップル閉じ操作のＯＮ／ＯＦＦ状態、ブーム上げ操作のＯＮ／ＯＦＦ状態、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１、メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２、及び、ブーム流量の時間的推移を示す。また、グラップル閉じ操作のＯＮ状態はグラップル開閉シリンダ１０をフルペダルで操作する状態を意味し、ブーム上げ操作のＯＮ状態はブームシリンダ７をフルレバーで操作する状態を意味する。また、ブーム流量はブームシリンダ７のボトム側油室に流入する作動油の流量を意味する。なお、図９の実線は吐出量調整が実行されるときの時間的推移を示し、破線は吐出量調整が実行されないときの時間的推移を比較対象として示す。

図９に示すように、時刻ｔ１においてグラップル閉じ操作がＯＮ状態になると、コントローラ３０は吐出量調整を開始する。具体的には、コントローラ３０は、圧力センサＳ３の出力であるグラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ１より高く、且つ、圧力センサＳ４の出力であるグラップル閉じパイロット圧が所定圧力ＴＨ２より高いことを検出すると、開始条件が満たされたと判定して吐出量調整を開始する。

その結果、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１は、関連する油圧アクチュエータが何れも操作されていないときに採用される下限値Ｌｍｉｎから上限値Ｌｍａｘに増大される。具体的には、コントローラ３０は、図５に示すような吐出圧・吐出量対応テーブルを参照し、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２から上限値Ｌｍａｘを導き出し、吐出量Ｌ１を上限値Ｌｍａｘまで増大させる。この場合、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２は値Ｐ２Ｌ未満である。

その後、時刻ｔ２においてブーム上げ操作がＯＮ状態になると、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１は下限値Ｌｍｉｎまで低減される。具体的には、コントローラ３０は、図５に示すような吐出圧・吐出量対応テーブルを参照し、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２から下限値Ｌｍｉｎを導き出し、吐出量Ｌ１を下限値Ｌｍｉｎまで低減させる。この場合、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２は値Ｐ２Ｈ以上である。

一方、メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２は、関連する油圧アクチュエータが何れも操作されていないときに採用される下限値Ｌｍｉｎから流量Ｌｍに増大される。具体的には、コントローラ３０は、全馬力制御の下、メインポンプ１４の合計吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように吐出量Ｌｍを導き出し、吐出量Ｌ２を流量Ｌｍまで増大させる。その結果、ブーム流量は流量Ｌｍまで増大される。なお、合計吸収馬力Ｔは、Ｔ＝ｋ（係数）×（Ｐ１×Ｌ１＋Ｐ２×Ｌ２）で表される。合計吸収馬力Ｔを一定に維持する場合、吐出量Ｌ２（流量Ｌｍ）は吐出量Ｌ１が小さいほど大きくなる。

このようにして、コントローラ３０は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際に、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１よりもメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２を大きくする。そのため、ブーム４の上昇動作が鈍化するのを防止できる。

なお、時刻ｔ２において吐出量調整が実行されない場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量Ｌ１、Ｌ２は何れも全馬力制御の下で流量Ｌｐに設定される。具体的には、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１は下限値Ｌｍｉｎより大きい流量Ｌｐまで低減され、メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２は流量Ｌｍより小さい流量Ｌｐまで増大される。そのため、ブーム流量は吐出量調整が実行される場合の流量Ｌｍよりも小さい流量Ｌｐに制限される。その結果、ブーム４の上昇速度は吐出量調整が実行される場合に比べて遅くなる。

具体的には、吐出量同調方式、すなわち、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作とがフルレバー／フルペダルで継続的に行われた場合に吐出量Ｌ１と吐出量Ｌ２とを別々に制御できない方式では、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が閉じリリーフ圧よりも高い場合にメインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を制御弁１７４Ｌ経由でブームシリンダ７のボトム側油室に流入させることができない。そのほとんどがリリーフ弁５０を通じて作動油タンクＴに排出されてしまうためである。この場合、吐出量Ｌ２を増大させることは、吐出量Ｌ１を増大させること、すなわち、リリーフ弁５０を通じて無駄に排出される作動油の流量を増大させることを意味する。また、吐出量Ｌ１を増大させることでメインポンプ１４Ｌの吸収馬力も無駄に増大してしまうため、全馬力制御の下でのメインポンプ１４Ｒの吸収馬力の増大幅すなわち吐出量Ｌ２の増大幅も制限されてしまう。

これに対し、吐出量調整を実行するコントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が閉じリリーフ圧よりも高い場合には、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油のみでブームシリンダ７を駆動させる。すなわち、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を無理に合流させないようにすることでメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させ、ひいては全馬力制御の下でメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２を大幅に増大できるようにする。その結果、ブーム４の上昇動作が鈍化するのを防止できる。

また、コントローラ３０は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際に、グラップル６の単独閉じ操作の際に比べてメインポンプ１４Ｌの吐出量を低減させる。そのため、メインポンプ１４Ｌの吸収馬力を低減させた分だけメインポンプ１４Ｒが消費可能な吸収馬力を増大させることができ、メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２をさらに増大させることができる。

また、コントローラ３０は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際に、閉じリリーフ圧とグラップルボトム圧との差に応じてメインポンプ１４Ｌの吐出量を変化させる。具体的には、吐出量調整中にその差が大きくなった場合、すなわちグラップルボトム圧が所定圧力ＴＨ５を下回った場合に吐出量調整を停止させ、従来のネガコン制御及び全馬力制御に基づいてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。そのため、グラップル６が掴んでいる作業対象に荷崩れが生じたときであってもグラップル開閉シリンダ１０のボトム側油室に十分な作動油を迅速に供給することでグラップル６の増し掴みを速やかに実現できる。

また、コントローラ３０は、グラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作の際に、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１をメインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２に応じて変化させる。例えば、メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐ２が高いほどメインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させる。その結果、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が閉じリリーフ圧よりも高い場合には、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させることで、全馬力制御の下でメインポンプ１４Ｒの吐出量Ｌ２を増大できるようにする。

また、図３の油圧回路は、ブーム４の上げ操作の際にメインポンプ１４Ｌが吐出する作動油とメインポンプ１４Ｒが吐出する作動油とを合流させる合流路５４を有する。そして、その合流路５４にはメインポンプ１４Ｒからメインポンプ１４Ｌへの流れを遮断するロードチェック弁５２が配置される。そのため、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力が閉じリリーフ圧よりも高い場合には、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油のみでブームシリンダ７を駆動させながら、メインポンプ１４Ｌの吐出量Ｌ１を低減させた状態でグラップル６の閉じ操作を継続させることができる。

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しに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、上述の実施例では、吐出量調整はグラップル６の閉じ操作とブーム４の上げ操作との複合操作が行われる場合に実行される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、吐出量調整は、グラップル６の閉じ操作とアーム５の開き操作との複合操作等、グラップル６の閉じ操作を含む別の複合操作が行われる場合に実行されてもよい。

また、上述の実施例では、吐出量調整は、グラップル開閉シリンダ１０を有する作業機械で実行される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、吐出量調整は、作動油をリリーフさせながら駆動する他の油圧アクチュエータを有する作業機械で実行されてもよい。

１・・・下部走行体１Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ２・・・旋回機構２Ａ・・・旋回用油圧モータ３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・グラップル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１０・・・グラップル開閉シリンダ１１・・・エンジン１３、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ１４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・メインポンプ１５・・・パイロットポンプ１７・・・コントロールバルブ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り２１Ｌ、２１Ｒ・・・センターバイパス油路２２Ｌ、２２Ｒ・・・パラレル油路２３Ｌ、２３Ｒ・・・戻り油路２６・・・操作装置２９・・・圧力センサ３０・・・コントローラ５０・・・リリーフ弁５１、５２・・・ロードチェック弁５４・・・合流路１７１Ｌ〜１７５Ｌ、１７１Ｒ〜１７５Ｒ・・・制御弁Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒ、Ｓ２Ｌ、Ｓ２Ｒ、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５・・・圧力センサＴ・・・作動油タンク

Claims

グラップルを開閉する第１油圧アクチュエータと、
アタッチメントを構成する操作体を駆動する第２油圧アクチュエータと、
前記第１油圧アクチュエータに接続された第１ポンプと、
前記第２油圧アクチュエータに接続された第２ポンプと、を有し、
前記グラップルの閉じ操作と前記操作体の操作との複合操作の際に前記第１ポンプの吐出量よりも前記第２ポンプの吐出量を大きくする、
作業機械。
前記グラップルの閉じ操作と前記操作体の操作との複合操作の際に、前記グラップルの単独閉じ操作の際に比べて前記第１ポンプの吐出量を低減させる、
請求項１に記載の作業機械。
前記グラップルの閉じ操作の際に前記第１油圧アクチュエータに向かう作動油の少なくとも一部を流出させるリリーフ弁を有し、
前記グラップルの閉じ操作と前記操作体の操作との複合操作の際に、前記リリーフ弁のリリーフ圧と前記リリーフ圧以下である前記第１油圧アクチュエータに流入する作動油の圧力との差に応じて前記第１ポンプの吐出量を変化させる、
請求項１又は２に記載の作業機械。
前記グラップルの閉じ操作と前記操作体の操作との複合操作の際に、前記第１ポンプの吐出量を前記第２ポンプの吐出圧に応じて変化させる、
請求項１又は２に記載の作業機械。
前記操作体の操作の際に前記第１ポンプが吐出する第１作動油と前記第２ポンプが吐出する第２作動油とを合流させる合流路を有し、
前記合流路には前記第２ポンプから前記第１ポンプへの流れを遮断するチェック弁が配置される、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の作業機械。