JP2018044414A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】慣性モーメント及び操作量に応じて旋回動作用のポンプ吐出流量の増加率を制御し、旋回動作に関してエネルギー効率と操作性を両立させる。
【解決手段】走行体１の上部に設けた旋回体２、これに取り付けた作業機３、旋回モータ１６、油圧ポンプ２２、レギュレータ２４、方向切換弁３１、操作装置３４を備えた作業機械において、旋回操作量Ｐｓに応じてポンプの目標最大流量Ｑｍａｘを演算する目標最大流量演算部５３と、旋回体２及び作業機３の慣性モーメントＮ及び旋回操作量Ｐｓに基づいて油圧ポンプ２２の指令流量の増加率ｄＱを演算する流量増加率演算部５５と、目標最大流量Ｑｍａｘを上限として上記増加率ｄＱに基づいて指令流量Ｑ（ｔ）を演算する指令流量演算部５６と、指令流量Ｑ（ｔ）に応じてレギュレータ２４に指令信号Ｓｆを出力する出力部５７とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関し、特に旋回動作についてポンプ流量制御（容量制御）を行う作業機械に係る。

油圧ショベル等の作業機械においては、走行体等の基部構造体に対して旋回体が旋回するように構成されたものがある。旋回体には、作業機や原動機、油圧ポンプ、各種タンク類、熱交換器類、電気機器類、運転室等の各種設備が搭載される。また、掘削した大量の土砂等の積荷の重量が作業機に掛かる。そのため作業機及びその積荷を含めた旋回体の慣性モーメントは大きく、例えば旋回初動時には油圧ポンプの吐出圧が上昇し、リリーフ弁を介して一部の圧油が作動油タンクに排出されることによる流量損失が発生することがある。それに対し、旋回動作に関してポンプの吐出流量を制御するに当たって、旋回体の慣性モーメントに応じて吐出流量の増加率を制限することで、リリーフ弁を介する作動油の排出流量を低減する技術が開示されている（特許文献１等参照）。

特表２０１３−５３２７８２号公報

しかし、特許文献１の技術では吐出流量の増加率が慣性モーメントのみに依存して制限され、同一慣性モーメントの条件下では操作量によらず増加率が一定になる場合がある。具体的には、同文献では慣性モーメントが所定値より大きければ吐出流量の増加率が下がり、所定値よりも小さければ増加率が上がるようにしている。そのため、例えば旋回体の慣性モーメントが小さい場合、ゆっくりと慎重に旋回させるべく小さくレバー操作をしても、吐出流量が操作量によらず慣性モーメントで決まり、操作者の意図に反して旋回角加速度が大きくなることがある。

本発明は、慣性モーメント及び操作量に応じて旋回動作用のポンプ吐出流量の増加率を制御することで、旋回動作に関してエネルギー効率と操作性を両立させることができる作業機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、基部構造体、前記基部構造体の上部に旋回可能に設けられた旋回体、前記旋回体に取り付けられた作業機、前記旋回体を駆動する旋回モータ、前記旋回モータを駆動する圧油を吐出する可変容量型の油圧ポンプ、前記油圧ポンプの吐出流量を調整するレギュレータ、前記油圧ポンプから前記旋回モータに供給される圧油を制御する方向切換弁、操作に応じた操作信号を生成し前記方向切換弁を駆動する操作装置を備えた作業機械において、前記操作装置の操作量である旋回操作量を検出する操作量センサと、前記旋回体及び前記作業機の慣性モーメントの演算の基礎となる状態量を検出する複数の状態量センサと、前記旋回操作量に応じて前記油圧ポンプの目標最大流量を演算する目標最大流量演算部と、前記複数の状態量センサで検出された状態量に基づき前記慣性モーメントを演算する慣性モーメント演算部と、前記慣性モーメント、前記旋回操作量、及び油圧ポンプに対する指令流量の増加率の三者について予め定めた関係に従い、前記慣性モーメント演算部で演算された慣性モーメント及び前記操作量センサで検出された旋回操作量に基づいて前記増加率を演算する流量増加率演算部と、前記目標最大流量演算部で演算された目標最大流量を上限として、前記流量増加率演算部で演算した増加率に基づいて指令流量を演算する指令流量演算部と、前記指令流量演算部で演算した指令流量に応じて前記レギュレータに指令信号を出力する出力部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、慣性モーメント及び操作量に応じて旋回動作用のポンプ吐出流量の増加率を制御することで、旋回動作に関してエネルギー効率と操作性を両立させることができる。

本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラの模式図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた基準増加率演算部に読み込まれる制御テーブルの一例を表す図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた係数演算部に読み込まれる制御テーブルの一例を表す図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラの模式図である。 本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラの模式図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械に備えられた基準増加率演算部に読み込まれる制御テーブルの一例を表す図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械に備えられた係数演算部に読み込まれる制御テーブルの一例を表す図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械に備えられたポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。 旋回時のポンプ吐出圧の時間変化を示した図である。 本発明の変形例に係る作業機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜第１実施形態＞
（１−１）作業機械
図１は本発明の各実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観構成を表す斜視図である。以下の説明において断り書きのない場合は運転席の前方（同図中では左方向）を機体の前方とする。但し、油圧ショベルの例示は本発明の適用対象を限定するものではなく、基部構造体に対して旋回する旋回体を有する作業機械であれば、クレーン等の他種の作業機械にも本発明は適用され得る。

図示した油圧ショベルは、走行体１、走行体１上に設けた旋回体２、及び旋回体２に取り付けた作業機（フロント作業機）３を備えている。走行体１は作業機械の基部構造体であり、左右の履帯４により走行するクローラ式の走行体である。但し、固定式の作業機械の場合には、地面に固定したポスト等を走行体に代わる基部構造体として備える場合がある。旋回体２は旋回輪６を介して走行体１の上部に設けられ、左側前部に運転室７を備えている。運転室７内には、オペレータが座る座席（不図示）、及びオペレータが操作する操作装置（図２の操作装置３４，３５等）が配置されている。作業機３は、旋回体２の前部に回動可能に取り付けたブーム１１、ブーム１１の先端に回動可能に連結したアーム１２、及びアーム１２の先端に回動可能に連結したバケット１３を備えている。

油圧ショベルはまた、左右の走行モータ１５、旋回モータ１６、ブームシリンダ１７、アームシリンダ１８及びバケットシリンダ１９を油圧アクチュエータとして備えている。左右の走行モータ１５は、走行体１の左右の履帯４をそれぞれ駆動する。旋回モータ１６は旋回輪６を駆動して走行体１に対して旋回体２を旋回駆動させる。ブームシリンダ１７はブーム１１を上下に駆動する。アームシリンダ１８はアーム１２をダンプ側（開く側）及びクラウド側（掻き込む側）に駆動する。バケットシリンダ１９はバケット１３をダンプ側及びクラウド側に駆動する。

（１−２）油圧システム
図２は本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図である。同図に示したように、図１に示した作業機械には、エンジン２１、油圧ポンプ２２，２３、レギュレータ２４，２５、パイロットポンプ２７、タンク２８、方向切換弁３１，３２、シャトル弁３３、操作装置３４，３５等が備わっている。また、作業機械は、操作量センサ４１，４２、角度センサ４３，４４、圧力センサ４５，４６及びポンプコントローラ４７を備えている。

（１−２．１）エンジン
エンジン２１は原動機であってディーゼルエンジン等の内燃機関であり、出力軸が油圧ポンプ２２，２３及びパイロットポンプ２７と同軸に連結されていて、油圧ポンプ２２，２３及びパイロットポンプ２７を駆動する。エンジン２１の回転数はエンジンコントローラダイヤル（不図示）によって設定され、エンジン制御装置（不図示）によって制御される。なお、本実施形態では原動機としてエンジン２１を用いた場合を例示しているが、電動モータ、又は電動モータ及び内燃機関を原動機として用いる場合もある。

（１−２．２）ポンプ
油圧ポンプ２２，２３は可変容量型であり、タンク２８に貯留された作動油を吸い込んで旋回モータ１６やブームシリンダ１７を含む前述した油圧アクチュエータを駆動する圧油として吐出する。特に図示していないが、油圧ポンプ２２，２３の吐出管路にはリリーフ弁が設けられており、これらリリーフ弁によって吐出管路の最大圧が規定されている。パイロットポンプ２７は固定容量型で、油圧パイロット式の操作装置３４，３５等で生成される操作信号（油圧信号）の元圧を出力する。本実施形態ではパイロットポンプ２７はエンジン２１で駆動されるものとするが、別途設けたモータ（不図示）等で駆動される構成とする場合もある。

なお、本実施形態では油圧ポンプ２２が複数の油圧アクチュエータのうち旋回モータ１６のみに圧油を供給する回路構成を例示しているが、油圧ポンプ２２が吐出する圧油が他の油圧アクチュエータにも供給され得る構成であっても良い。但しその場合、旋回操作がされたとき、旋回モータ１６には特定の油圧ポンプから圧油が供給され、旋回モータ１６に圧油を供給している間、その特定の油圧ポンプから他の油圧アクチュエータには圧油が供給されない油圧回路とする。これは、例えば油圧ポンプ２２，２３の吐出管路と各油圧アクチュエータのアクチュエータ管路との接続関係を制御するコントロールバルブ（不図示）を設け、旋回操作信号に基づいてコントロールバルブを制御することで実現できる。

（１−２．３）レギュレータ
レギュレータ２４，２５は、それぞれ油圧ポンプ２２，２３の吐出流量を調整する装置であり、油圧ポンプ２２，２３の可変容量機構に連結されたサーボピストン（不図示）や電磁弁４８を備えている。電磁弁４８は比例電磁弁であり、ポンプコントローラ４７の指令信号で駆動され、旋回用の操作装置３４の操作信号を減圧して生成した流量指令信号をサーボピストン又はこれを制御する制御弁（不図示）に出力し、油圧ポンプ２２の吐出流量を制御する。なお、電磁弁４８が出力する流量指令信号の元圧は操作装置３４の操作信号に限らず、例えばパイロットポンプ２７の吐出圧であっても良い。

（１−２．４）方向切換弁
方向切換弁３１，３２は、油圧ポンプ２２，２３から旋回モータ１６やブームシリンダ１７等の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する制御弁であり、それぞれ油圧ポンプ２２，２３の吐出管路上に設けられている。図２では旋回モータ１６及びブームシリンダ１７に対応する方向切換弁３１，３２のみを図示しているが、アームシリンダ１８等の他の油圧アクチュエータに対応する方向切換弁も存在する。本実施形態の方向切換弁３１，３２はセンタバイパスを有しており、中央の中立位置では油圧ポンプ２２，２３が吐出する圧油は全てタンク２８に戻る。例えば図２で方向切換弁３１，３２のスプールが右側に移動すると、油圧ポンプ２２，２３が吐出される圧油のうちアクチュエータ管路１６ａ，１７ａに供給される圧油の割合が増加し、旋回モータ１６は一方向に回転し、ブームシリンダ１７は伸長する。反対に左側にスプールが移動すると、アクチュエータ管路１６ｂ，１７ｂに供給される圧油の割合が増加し、旋回モータ１６は他方向に回転し、ブームシリンダ１７は収縮する。

（１−２．５）操作装置
操作装置３４，３５は旋回モータ１６、ブームシリンダ１７の動作を指示する操作信号を生成する装置であり、本実施形態では油圧パイロット式のレバー操作装置を用いている。操作装置３４，３５は操作レバーで減圧弁を操作する構成である。図２では旋回用の操作装置３４とブーム用の操作装置３５のみを図示しているが、アームシリンダ１８等の他の油圧アクチュエータの動作をそれぞれ指示する操作装置も別途存在する。旋回用の操作装置３４を例に挙げて説明すると、操作レバーを一方側に傾斜操作すると操作量に応じてパイロットポンプ２７の吐出圧が減圧され、これにより生成された操作信号が信号ライン３４ａに出力される。反対に操作レバーを他方側に傾斜操作すると、操作量に応じた圧力の操作信号が信号ライン３４ｂに出力される。操作装置３４から出力された操作信号は、信号ライン３４ａ又は３４ｂを介して方向切換弁３１の対応するパイロット受圧部に入力され、これにより方向切換弁３１が駆動されて旋回モータ１６が操作に応じて動作する。

（１−２．６）シャトル弁
シャトル弁５は、旋回用の操作装置の信号ライン３４ａ，３４ｂ上（厳密には信号ライン３４ａ，３４ｂから分岐した信号ライン）に設けられた例えば高圧選択弁であり、信号ライン１１ｂ，１１ｃの高い方の圧力（操作信号）を選択して電磁弁４８に出力する。従って、操作装置３４の操作レバーがいずれかの方向に操作されれば、そのレバー操作により生成される操作信号がシャトル弁５を介して流量指令信号の元圧として電磁弁４８に出力される。

（１−２．７）センサ
操作量センサ４１，４２は、旋回用の操作装置３４の操作量（旋回操作量）を検出する検出器であり、本実施形態では圧力センサを用いている。操作量センサ４１，４２によって、それぞれ操作装置３４の信号ライン３４ａ，３４ｂの圧力（旋回操作量Ｐｓ）が検出される。なお、操作量センサ４１，４２には、圧力センサの他に操作レバーの角度を検出する角度センサ等、他の方式のセンサを用いることもできる。

角度センサ４３，４４及び圧力センサ４５，４６は、旋回体２、作業機３及び作業機３の積荷からなる回転体（旋回体２及びこれと共に走行体１に対して旋回する要素）の慣性モーメントの演算の基礎となる状態量を検出する複数の状態量センサである。慣性モーメントは回転体の姿勢と重量で変化する。作業機３の姿勢を演算するための情報を検出するのが角度センサ４３，４４、回転体の重量（バケット１３に掬い込まれた土砂等の積荷重量を含む）を演算するための情報を検出するのが圧力センサ４５，４６である。具体的には、角度センサ４３は旋回体２とブーム１１のなす角度θ１を検出する角度センサ、角度センサ４４はブーム１１とアーム１２のなす角度θ２を検出する角度センサである。圧力センサ４５，４６はブームシリンダ１７の負荷圧を検出する圧力センサであり、圧力センサ４５はブームシリンダ１７のボトム圧Ｐ１、圧力センサ４６はブームシリンダ１７のロッド圧Ｐ２を検出する。本実施形態では２つの圧力センサ４５，４６を用いてブームシリンダ１７の前後差圧を検出する構成としているが、代わりに差圧計を用いても良い。また、単一の圧力センサを用いてブーム１１の重量が掛かる方の油室又はアクチュエータ管路（本実施形態ではボトム側油室又はこれに接続するアクチュエータ管路）の圧力を検出する構成としても良い。

操作量センサ４１，４２、角度センサ４３，４４及び圧力センサ４５，４６の検出信号は、ポンプコントローラ４７に出力される。

（１−２．８）ポンプコントローラ
図３は本実施形態に係るポンプコントローラの模式図である。ポンプコントローラ４７は、操作量センサ４１，４２、角度センサ４３，４４及び圧力センサ４５，４６の検出信号を入力し、これらに基づいてレギュレータ２４（電磁弁４８）に指令信号Ｓｆを出力し油圧ポンプ２２の吐出流量を制御する制御装置である。ポンプコントローラ４７は、作業機械全体の動作を制御する機体コントローラ（不図示）に包含される。

ポンプコントローラ４７は、入力部５１、記憶部５２、目標最大流量演算部５３、慣性モーメント演算部５４、流量増加率演算部５５、指令流量演算部５６及び出力部５７を備えている。

・入力部
入力部３２は、操作量センサ４１又は４２の検出信号である旋回操作量Ｐｓ、角度センサ４３，４４の検出信号である角度θ１，θ２、及び圧力センサ４５，４６の検出信号である圧力Ｐ１，Ｐ２を入力する処理部である。

・記憶部
記憶部５２は、電磁弁４８に対する指令信号Ｓｆを演算し出力するために必要な制御テーブル等の情報、プログラム、演算結果等を記憶している。

・目標最大流量演算部
目標最大流量演算部５３は、操作量センサ４１又は４２で検出された旋回操作量Ｐｓに応じて旋回モータ１６の目標最大流量Ｑｍａｘを演算する処理部である。旋回操作量Ｐｓと目標最大流量Ｑｍａｘの間には、例えば旋回操作量Ｐｓの増加に伴って目標最大流量Ｑｍａｘが単調に増加するような関係が予め設定されており、この関係を規定した制御テーブルが記憶部５２に記憶されている。目標最大流量演算部５３は、記憶部５２から該当する制御テーブルを読み込み、制御テーブルに従って旋回操作量Ｐｓに応じた目標最大流量Ｑｍａｘを演算し、指令流量演算部５６に出力する。目標最大流量Ｑｍａｘは、旋回操作量Ｐｓに応じて油圧ポンプ２２に出力させ得る吐出流量の最大値であり、本実施形態では目標最大流量Ｑｍａｘを上限として所定の増加率でポンプ吐出流量が増加してゆく。

・慣性モーメント演算部
慣性モーメント演算部５４は、角度センサ４３，４４及び圧力センサ４５，４６で検出された状態量（角度θ１，θ２、圧力Ｐ１，Ｐ２）に基づき慣性モーメントＮを演算する処理部である。この慣性モーメント演算部５４は、角度センサ４３，４４で検出された角度θ１，θ２から作業機３の姿勢を演算し、圧力センサ４５，４６で検出された圧力Ｐ１，Ｐ２からバケット１３の積荷の重量（又は回転体の重量）を求める。そして、これら作業機３の姿勢とバケット１３の積荷を含めた回転体の重量とに基づいて、慣性モーメント演算部５４によって回転体の慣性モーメントＮが演算される。

・流量増加率演算部
流量増加率演算部５５は、慣性モーメント演算部５４で演算された慣性モーメントＮ及び操作量センサ４１又は４２で検出された旋回操作量Ｐｓに基づいて油圧ポンプ２２の指令流量（油圧ポンプ２２に対する指令流量）の増加率ｄＱを演算する。増加率ｄＱは、油圧ポンプ２２の目標流量Ｑ’（ｔ）の単位時間当たりの増加量である。本実施形態の場合、後述するように所定のサイクルタイム（例えば０．１ｓ）で所定の処理を繰り返し実行して油圧ポンプ２２に対する指令流量Ｑ（ｔ）を更新してゆくので、ｄＱはサイクルタイム当たりの増加量と言える。指令流量Ｑ（ｔ）は、処理サイクル（後述）毎にポンプコントローラ４７が指令する油圧ポンプ２２の吐出流量（指令値）であり、旋回操作量Ｐｓが変わらなくても目標最大流量Ｑｍａｘを超えない範囲でサイクルタイム毎に増加する。また、慣性モーメントＮ、旋回操作量Ｐｓ及び増加率ｄＱの三者の関係は予め定めてあり、その関係を規定した制御テーブルが記憶部５２に記憶されている。流量増加率演算部５５では、記憶部５２から該当する制御テーブルが読み込まれ、制御テーブルに従って慣性モーメントＮ及び旋回操作量Ｐｓに基づいて増加率ｄＱが演算される。

目標流量の増加率ｄＱを演算するための一構成例を説明する。本実施形態においては、流量増加率演算部５５は、基準増加率演算部６１、係数演算部６２及び乗算部６３を備えている。

基準増加率演算部６１は、既定の関係（図４参照）を定めた制御テーブルに従って、操作量センサ４１又は４２で検出された旋回操作量Ｐｓに基づいて増加率ｄＱの基準値ｙを演算する処理部である。図４では旋回操作量Ｐｓの増加に伴って増加率ｄＱの基準値ｙが大きくなる関係を例示しており、旋回操作量Ｐｓが０から大きくなるにつれて基準値ｙも０から単調に増加するようにしてある。図４では基準値ｙを曲線で定義しているが、折れ線を含む直線で定義することもできる。

係数演算部６２は、既定の関係（図５参照）を定めた制御テーブルに従って、慣性モーメント演算部５４で演算された慣性モーメントＮに基づいて係数αを演算する処理部である。図５では慣性モーメントＮの増加に伴って係数αの値が小さくなる関係を例示しており、係数αは最小の慣性モーメントＮｍｉｎの時が最大（＝１）で、慣性モーメントＮが大きくなるにつれて単調に減少するようにしてある。図５では係数αを曲線で定義しているが、折れ線を含む直線で定義することもできる。なお、最小の慣性モーメントＮｍｉｎは、空荷状態（バケット１３に土砂等が全く入っていない状態）で作業機３が抱え込み姿勢（作業機３の旋回半径が最小となる姿勢）の場合の値である。

乗算部６３は、基準増加率演算部６１で演算された基準値ｙに係数演算部６２で演算された係数αを乗じて増加率ｄＱを演算する処理部である。つまり、流量増加率演算部５５では、旋回操作量Ｐｓに応じた基準値ｙに慣性モーメントＮに応じた係数αを乗じて目標流量Ｑ’（ｔ）の増加率ｄＱが演算される。演算される増加率ｄＱは、旋回操作量Ｐｓが大きい程大きくなる一方で、慣性モーメントＮが大きい程小さくなる。

・指令流量演算部
指令流量演算部５６は、目標最大流量演算部５３で演算された目標最大流量Ｑｍａｘを上限（目標）として、流量増加率演算部５５で演算した増加率ｄＱに基づいて指令流量Ｑ（ｔ）を演算する処理部である。指令流量演算部５６は、目標流量演算部６４及び最小値選択部６５の２つの処理部を含む。

目標流量演算部６４は、油圧ポンプ２２のスタンバイ流量（待機流量）を初期値として、旋回操作開始から旋回操作の継続時間分の増加率ｄＱを積算して目標流量Ｑ’（ｔ）を演算する。つまり、目標流量Ｑ’（ｔ）は、旋回操作開始時の吐出流量（スタンバイ流量）に、毎処理サイクルで演算される増加率ｄＱがサイクルタイム毎に加算されて増加してゆく。スタンバイ流量とは、無操作時の油圧ポンプ２２の吐出流量であり、レギュレータ２４によってポンプ容量が最小（又は設定容量）に調整された状態の吐出流量である。

最小値選択部６５は、目標流量演算部６４で演算された目標流量Ｑ’（ｔ）と目標最大流量演算部５３で演算された目標最大流量Ｑｍａｘの小さい方の値を選択して指令流量Ｑ（ｔ）として出力する。指令流量Ｑ（ｔ）は、操作装置３４の操作量が一定の条件では、目標最大流量Ｑｍａｘに到達するまではサイクルタイム毎に増加率ｄＱずつ増加してゆき（Ｑ（ｔ）＝Ｑ’（ｔ））、目標最大流量Ｑｍａｘに到達した後は一定となる（Ｑ（ｔ）＝Ｑｍａｘ）。

・出力部
出力部５７は、指令流量演算部５６で演算した指令流量Ｑ（ｔ）に応じて指令信号Ｓｆ（電流信号）を生成し、レギュレータ２４（電磁弁４８）に指令信号Ｓｆを出力する。これにより電磁弁４８のソレノイドが指令信号Ｓｆで励磁され、レギュレータ２４が作動して油圧ポンプ２２の吐出流量が指令流量Ｑ（ｔ）に制御される。

（１−３）動作
図６は本実施形態に係るポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。図６に示した一連の処理は、旋回操作量Ｐｓが入力されている間、ポンプコントローラ４７によって所定のサイクルタイム（例えば０．１ｓ）で繰り返し実行される。

・ＳＴＡＲＴ，ステップＳ１０１
操作装置３４の操作レバーが操作されて旋回操作量Ｐｓが入力部５１に入力されると、これがトリガとなってポンプコントローラ４７により図６に示した処理が開始される。まず、ステップ１０１で、ポンプコントローラ４７は、操作量センサ４１又は４２で検出された旋回操作量Ｐｓ、角度センサ４３，４４で検出された角度θ１，θ２、及び圧力センサ４５，４６で検出された圧力Ｐ１，Ｐ２を入力部５１を介して入力する。更には、一つ前の処理サイクルの指令流量Ｑ（ｔ−１）を記憶部５２から入力部５１を介して読み込む。ｔ＝１の場合（最初の処理サイクル）のＱ（ｔ−１）は油圧ポンプ２２のスタンバイ流量とする。

・ステップＳ１０２，Ｓ１０３
続くステップＳ１０２では、ポンプコントローラ４７は目標最大流量演算部５３により、記憶部５２から読み込んだ制御テーブルに従って旋回操作量Ｐｓに応じた目標最大流量Ｑｍａｘを決定する。また、ポンプコントローラ４７は慣性モーメント演算部５４により、角度θ１，θ２及び圧力Ｐ１，Ｐ２から回転体の慣性モーメントＮを演算する。ステップＳ１０２，Ｓ１０３の処理は順序が逆であっても良いし、並行して実行されても良い。

・ステップＳ１０４
続くステップ１０４では、ポンプコントローラ４７は流量増加率演算部５５により、旋回操作量Ｐｓ及び慣性モーメントＮの値から指令流量の増加率ｄＱを演算する。この場合、まずステップＳ１０１で入力した旋回操作量Ｐｓの値から指令流量増加率の基準値ｙが基準増加率演算部６１で演算される（ｙ＝ｆ（Ｐｓ）、図４参照）。また、ステップＳ１０３で求めた慣性モーメントＮの値から指令流量増加率の係数αが係数演算部６２で演算される（α＝ｇ（Ｎ）、図５参照）。そして、基準増加率演算部６１で演算された基準値ｙに係数演算部６２で演算された係数αを乗じることで、乗算部６３により指令流量の増加率ｄＱが演算される（ｄＱ＝α×ｙ）。

・ステップＳ１０５−Ｓ１０８
ステップＳ１０５に手順を移すと、ポンプコントローラ４７は目標流量演算部６４により、ステップＳ１０１で読み込んだ前サイクルの指令流量Ｑ（ｔ−１）にステップＳ１０４で演算した増加率ｄＱを加算することで、目標流量Ｑ’（ｔ）を演算する。続くステップ１０６−Ｓ１０８で、ポンプコントローラ４７は最小値選択部６５により、ステップＳ１０２で演算した目標最大流量ＱｍａｘとステップＳ１０５で演算した目標流量Ｑ’（ｔ）を比較して、値の小さい方を選択して指令流量Ｑ（ｔ）として出力する。従って、本実施形態では、目標最大流量Ｑｍａｘを超えない範囲で目標流量Ｑ’（ｔ）が指令流量Ｑ（ｔ）となり、目標流量Ｑ’（ｔ）が目標最大流量Ｑｍａｘに到達して以降は目標最大流量Ｑｍａｘが指令流量Ｑ（ｔ）となる。

・ステップＳ１０９−ＥＮＤ
続くステップＳ１０９では、ポンプコントローラ４７は出力部５７により、指令流量演算部５６で演算された指令流量Ｑ（ｔ）に応じて指令信号Ｓｆを生成し、電磁弁４８に指令信号Ｓｆを出力する。これにより指令流量Ｑ（ｔ）が吐出されるように油圧ポンプ２２の吐出流量が制御される。最後にステップＳ１１０で、ポンプコントローラ４７は、ステップＳ１０７又はＳ１０８で演算した指令流量Ｑ（ｔ）を次のサイクルのステップＳ１０１で読み込む指令流量Ｑ（ｔ−１）として記憶部５２に記憶させ、図６の一連の処理（１サイクル分）を終える。ステップＳ１０９，Ｓ１１０の処理は順序が逆になっても良いし、並行して実行されても良い。

旋回操作量Ｐｓが入力されている間、以上の一連の処理が繰り返し実行されることで、旋回操作量Ｐｓ及び慣性モーメントＮに応じた増加率ｄＱで油圧ポンプ２２から旋回モータ１６に供給される圧油の流量が目標最大流量Ｑｍａｘを上限として増加してゆく。

（１−４）効果
・エネルギー効率と操作性の両立
回転体の慣性モーメントＮが大きいほど目標流量の増加率ｄＱが小さくなるので、例えば回転体の慣性モーメントが大きい場合における旋回初動時等、旋回モータ１６の要求流量に対する油圧ポンプ２２の吐出流量の過度な上昇を抑制できる。従って、油圧ポンプ２２の吐出管路の圧力の上昇を抑え、リリーフ弁を介する圧油の排出を抑えることができるので、流量損失の抑制によりエネルギー効率（燃費）を向上させることができる。

また、慣性モーメントＮのみに依存せず、旋回操作量Ｐｓによっても目標流量の増加率ｄＱが変化する。具体的には、旋回操作量Ｐｓが大きいほど増加率ｄＱが大きくなる。仮に慣性モーメントＮのみで増加率ｄＱを決定すると、例えば旋回体の慣性モーメントが小さい場合にゆっくり慎重に旋回作業を行うべく小さくレバー操作をしたとき、操作量によらず吐出流量が増加してゆくため操作者の意図に反して旋回角加速度が大きくなる。それに対し、本実施形態では旋回操作量Ｐｓが小さければ応じて基準値ｙも減少するので、慣性モーメントＮによって係数αは増減するものの旋回操作量Ｐｓに応じて増加量ｄＱは減少する。このように吐出流量の増加率ｄＱが旋回操作量Ｐｓに応じるので、良好な操作性の確保することができる。

以上、本実施形態によれば、慣性モーメントＮ及び旋回操作量Ｐｓに応じて旋回動作用のポンプ吐出流量の増加率ｄＱを制御することで、旋回動作に関してエネルギー効率と操作性を両立させることができる。

・エネルギー効率の更なる向上
前述した通り方向切換弁３１等はセンタバイパス通路を備えたオープンセンタ方式のものである。この種の方向切換弁を用いた場合、クローズドセンタ方式の方向切換弁を用いた場合とは異なる操作性が得られる利点がある。旋回モータに対してオープンセンタ方式の方向切換弁を用いた場合、旋回操作量に対する旋回角加速度はセンタバイパス通路の開口面積で決まる。ただ、センタバイパス通路を通る流量は損失となる。この流量損失を低減させるためにセンタバイパス通路を狭めると、同じ旋回操作量でも旋回モータに供給される流量の増加により旋回角加速度が上昇し、旋回速度の上昇が旋回操作量に対して大きくなって旋回操作について柔軟性が低下する場合がある。

本実施形態によれば慣性モーメントＮと旋回操作量Ｐｓに応じて吐出流量の増加率ｄＱが電子計算によって適切に決定される。これにより、方向切換弁３１のセンタバイパス通路を狭めても、旋回操作量Ｐｓに対する吐出流量、ひいては旋回角加速度の過度な上昇を抑えることができる。従って、柔軟な旋回操作性を確保しつつ、センタバイパス通路を狭めることによるエネルギー効率の向上の効果を享受することができる。

＜第２実施形態＞
（２−１）構成
図７は本発明の第２実施形態に係るポンプコントローラの模式図である。図７において第１実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付してある。本実施形態のポンプコントローラ４７Ａの指令流量演算部５６Ａは、第１実施形態のポンプコントローラ４７の指令流量演算部５６と相違している。本実施形態の第１実施形態との構成的相違点はこの点のみであるため、他の構成については説明を省略し、指令流量演算部５６Ａについて以下に説明する。

・指令流量演算部
本実施形態における指令流量演算部５６Ａは、操作時間演算部６６、遅延時間演算部６７、目標流量演算部６８及び最小値選択部６５を備えている。

操作時間演算部６６は、旋回操作の継続時間ｔを演算する処理部である。操作時間演算部６６は例えばタイマやカウンタであり、一定以上の大きさの旋回操作量Ｐｓの値が入力されてからカウントを開始し、継続的に一定以上の大きさの旋回操作量Ｐｓの値が入力されている間、時間計測を継続する。

遅延時間演算部６７は、慣性モーメント演算部５４で演算された慣性モーメントＮに基づいて指令流量Ｑ（ｔ）（目標流量Ｑ’（ｔ））を増加させるタイミングを遅らせる遅延時間ｔ０を演算する処理部である。本実施形態では、慣性モーメントＮと遅延時間ｔ０との関係を規定した制御テーブルが記憶部５２に記憶されている。記憶部５２から該当する制御テーブルが遅延時間演算部６７に読み込まれ、制御テーブルに従って慣性モーメントＮに応じた遅延時間ｔ０が演算される。

目標流量演算部６８は、油圧ポンプ２２のスタンバイ流量を初期値として、操作時間演算部６６で演算された旋回操作の継続時間ｔが遅延時間演算部６７で演算された遅延時間ｔ０に到達してから、指令流量の増加率ｄＱを積算して目標流量Ｑ’（ｔ）を演算する。遅延時間ｔ０に到達するまで増加率ｄＱを積算しない（遅延時間ｔ０経過前に演算された増加率ｄＱは無視される）点を除き、目標流量演算部６８は第１実施形態の目標流量演算部６４と同様の機能を果たす。

最小値選択部６５の機能は第１実施形態と実質同様であり、目標流量演算部６８で演算された目標流量Ｑ’（ｔ）と目標最大流量演算部５３で演算された目標最大流量Ｑｍａｘの小さい方の値を選択して指令流量Ｑ（ｔ）として出力する。

（２−２）動作
図８は本実施形態に係るポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。第１実施形態と同じく、図８に示した一連の処理は、旋回操作量Ｐｓが入力されている間、ポンプコントローラ４７Ａによって所定のサイクルタイム（例えば０．１ｓ）で繰り返し実行される。

・ＳＴＡＲＴ−ステップＳ２０８
ＳＴＡＲＴ、ステップＳ２０１の処理については、図６で説明したＳＴＡＲＴ及びステップＳ１０１の処理と同様である。続いてポンプコントローラ４７Ａは操作時間演算部６６により、旋回操作量Ｐｓが予め設定した閾値Ｐ０より大きいかどうかを判断し（ステップＳ２０２）、旋回操作の継続時間ｔを演算する。操作時間演算部６６は、旋回操作量Ｐｓが閾値Ｐ０より大きければ旋回操作の継続時間ｔにサイクルタイム（Δｔ）を加算し（ステップＳ２０３）、旋回操作量Ｐｓが閾値Ｐ０以下であればその時点の継続時間ｔを維持する（ステップＳ２０４）。閾値Ｐ０は意図的な旋回操作であることを判定するための値である。継続時間ｔの初期値は０である。続くステップＳ２０５−Ｓ２０７の処理は、図６で説明したステップＳ１０２−Ｓ１０４の処理と同様である。

・ステップＳ２０８−ＥＮＤ
続いてポンプコントローラ４７Ａは、遅延時間演算部６７により、記憶部５２から読み込んだ制御テーブルに従って慣性モーメントＮに応じた遅延時間ｔ０を決定する（ステップＳ２０８）。ポンプコントローラ４７Ａは、目標流量演算部６８によって旋回操作の継続時間ｔと遅延時間とを比較し、旋回操作を始めてから遅延時間ｔ０が経過したかどうかを判定する（ステップＳ２０９）。目標流量演算部６８は、旋回操作開始後遅延時間ｔ０が経過していれば（ｔ≧ｔ０）、ステップＳ２０７で演算した増加率ｄＱを前サイクルの指令流量Ｑ（ｔ−１）に加算して目標流量Ｑ’（ｔ）を増加させて出力する（ステップＳ２１０）。反対に、旋回操作開始後遅延時間ｔ０の経過前であれば（ｔ＜ｔ０）、目標流量演算部６８は、ステップＳ２０７で演算した増加率ｄＱを加算することなく、前サイクルの指令流量Ｑ（ｔ−１）をそのまま目標流量Ｑ’（ｔ）として出力する（ステップＳ２１１）。以降のステップＳ２１２−ＥＮＤの処理は、図６で説明したステップＳ１０６以降の処理と同様である。

旋回操作量Ｐｓが入力されている間、以上の処理が繰り返し実行されることで、遅延時間ｔ０の経過後、旋回操作量Ｐｓ等に応じた増加率ｄＱで目標最大流量Ｑｍａｘを上限として油圧ポンプ２２の吐出流量が増加してゆく。

（２−３）効果
本実施形態においても旋回操作量Ｐｓと慣性モーメントＮに応じて決まる増加率ｄＱで油圧ポンプ２２の吐出流量が増加してゆくので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、エンジン２１の稼働中は操作装置３４が操作されていない状態でも油圧ポンプ２２は一定流量（スタンバイ流量）を吐出しており、これが油圧回路の漏れ流量の担保や吐出流量制御の応答性の確保に寄与している。しかし、旋回操作の開始に伴って旋回モータ１６の要求流量に合わせて油圧ポンプ２２の吐出流量を徐々に上げてゆきたいところ、当初から油圧ポンプ２２からスタンバイ流量が吐出されている。そのため、旋回操作開始時には旋回モータ１６の要求流量に対して油圧ポンプ２２の吐出流量が大きくなる傾向にあり、旋回操作開始直後から油圧ポンプ２２の吐出流量を増加させてゆくとその差が拡大し、操作に対して旋回角加速度が大きくなる可能性がある。そこで、本実施形態では旋回操作開始から遅延時間ｔ０だけ待って油圧ポンプ２２の吐出流量を増加させることで、旋回モータ１６の要求流量と油圧ポンプ２２の吐出流量との差を抑制し、旋回角加速度制御の妥当性を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
（３−１）構成
図９は本発明の第３実施形態に係るポンプコントローラの模式図である。図９において第１又は第２実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付してある。本実施形態は、ポンプコントローラ４７Ｂの流量増加率演算部５５Ｂ及び指令流量演算部５６Ｂが、第１実施形態のポンプコントローラ４７の流量増加率演算部５５及び指令流量演算部５６と相違している。本実施形態の第１実施形態との構成的相違点はこの点のみであるため、他の構成については説明を省略し、流量増加率演算部５５Ｂ及び指令流量演算部５６Ｂについて以下に説明する。

・流量増加率演算部
本実施形態における流量増加率演算部５５Ｂは、第１増加率ｄＱ１と第２増加率ｄＱ２の２つの増加率を演算する点で、第１実施形態の流量増加率演算部５５と異なる。慣性モーメントＮ及び旋回操作量Ｐｓに対する第１増加率ｄＱ１及び第２増加率ｄＱ２の関係は、第１増加率ｄＱ１が第２増加率ｄＱ２よりも値が小さくなるように予め定めてあり、その関係を規定した制御テーブルが記憶部５２に記憶されている。例えば、流量増加率演算部５５Ｂは、基準増加率演算部６１Ｂ、係数演算部６２Ｂ及び乗算部６３Ｂを備えている。

基準増加率演算部６１Ｂは、既定の関係（図１０参照）を定めた制御テーブルに従って、操作量センサ４１又は４２で検出された旋回操作量Ｐｓに基づいて第１増加率ｄＱ１の基準値ｙ１及び第２増加率ｄＱ２の基準値ｙ２を演算する処理部である。図１０には旋回操作量Ｐｓが０から増加するにつれて基準値ｙ１，ｙ２とも０から増加する関係を例示しているが、同じ旋回操作量Ｐｓについてはｙ１＜ｙ２となるように設定されている。基準値ｙ２は例えば図４に示した基準値ｙに等しくすることができる。図１０では基準値ｙ１，ｙ２を曲線で定義しているが、折れ線を含む直線で定義することもできる。

係数演算部６２Ｂは、既定の関係（図１１参照）を定めた制御テーブルに従って、慣性モーメント演算部５４で演算された慣性モーメントＮに基づいて第１係数α１及び第２係数α２を演算する処理部である。図１１には慣性モーメントＮの増加に伴って係数α１，α２とも値が小さくなる関係を例示している。本実施形態では最小の慣性モーメントＮｍｉｎの時の係数α１，α２を最大（＝１）として、慣性モーメントＮが大きくなるにつれて係数α１，α２が単調に減少するように設定されている。但し、同じ慣性モーメントＮについてはα１＜α２となるように設定されている。図１１では係数α１，α２を曲線で定義しているが、折れ線を含む直線で定義することもできる。

乗算部６３は、基準値ｙ１に係数α１を乗じて第１増加率ｄＱ１を演算し、基準値ｙ２に係数α２を乗じて第２増加率ｄＱ２を演算する処理部である。第１増加率ｄＱ１は第２増加率ｄＱ２１よりも小さく演算される。なお、ｙ１＜ｙ２、α１＜α２の条件は必ずしも双方が必要なわけではない。例えばｙ１＜ｙ２、α１＝α２というように基準値のみに差が生じる条件とすることも考えられるし、ｙ１＝ｙ２、α１＜α２というように係数のみに差が生じる条件とすることもできる。

・指令流量演算部
指令流量演算部５６Ｂは、目標最大流量演算部５３で演算された目標最大流量Ｑｍａｘを目標（上限）として、流量増加率演算部５５Ｂで演算した第１増加率ｄＱ１又は第２増加率ｄＱ２で指令流量Ｑ（ｔ）を増加させる処理部である。指令流量演算部５６は、第１流量演算部６４Ｂ、操作時間演算部６６、遅延時間演算部６７、第２流量演算部６８Ｂ、最大値選択部６９及び最小値選択部６５を含んでいる。このうち操作時間演算部６６及び遅延時間演算部６７については第２実施形態で説明したものと同様である。

第１流量演算部６４Ｂは、油圧ポンプ２２のスタンバイ流量を初期値として、旋回操作開始時から第１増加率ｄＱ１を積算して第１流量Ｑ１（ｔ）を演算する処理部である。積算する増加率が第１増加率ｄＱ１であることを除き、第１流量演算部６４Ｂの機能は第１実施形態の目標流量演算部６４と同様である。

第２流量演算部６８Ｂは、油圧ポンプ２２のスタンバイ流量を初期値として、旋回操作の継続時間ｔが遅延時間ｔ０に到達してから第２増加率ｄＱ２を積算して第２流量Ｑ２（ｔ）を演算する処理部である。積算する増加率が第２増加率ｄＱ２であることを除き、第２流量演算部６８Ｂの機能は第２実施形態の目標流量演算部６８と同様である。

最大値選択部６９は、第１流量Ｑ１（ｔ）と第２流量Ｑ２（ｔ）の大きい方の値を選択し目標流量Ｑ’（ｔ）として出力する処理部である。第２流量Ｑ２（ｔ）は遅延時間ｔ０が到来するまで初期値のままなので、旋回操作開始後暫くは第２流量Ｑ２（ｔ）よりも第１流量Ｑ１（ｔ）の方が大きい。しかし、第１増加率ｄＱ１が第２増加率ｄＱ２よりも小さいので、旋回操作が継続されれば、その後第１流量Ｑ１（ｔ）よりも第２流量Ｑ２（ｔ）が大きくなる。従って、旋回操作開始後暫くは第１流量Ｑ１（ｔ）が、その後は第２流量Ｑ２（ｔ）が目標流量Ｑ’（ｔ）として出力される。

最小値選択部６５の機能は第１及び第２実施形態と同様であり、最大値選択部６９から出力された目標流量Ｑ’（ｔ）と目標最大流量演算部５３で演算された目標最大流量Ｑｍａｘの小さい方の値を選択して指令流量Ｑ（ｔ）として出力する。

（３−２）動作
図１２は本実施形態に係るポンプコントローラによるポンプ吐出流量の制御手順を表すフローチャートである。第１及び第２実施形態と同様、図１２に示した一連の処理は、旋回操作量Ｐｓが入力されている間、ポンプコントローラ４７Ｂによって所定のサイクルタイム（例えば０．１ｓ）で繰り返し実行される。

・ＳＴＡＲＴ−Ｓ３０７
ＳＴＡＲＴ−ステップＳ３０６の処理については、図８で説明したＳＴＡＲＴ−ステップＳ２０６の処理と同様である。但し、ステップＳ３０１では、前サイクルの指令流量Ｑ（ｔ−１）ではなく、前サイクルの第１流量Ｑ１（ｔ−１）及び第２流量Ｑ２（ｔ−１）が読み込まれる。ステップＳ３０７に手順を移すと、ポンプコントローラ４７Ｂは流量増加率演算部５５Ｂにより、前述した通り第１増加率ｄＱ１及び第２増加率ｄＱ２を演算する。

・ステップＳ３０８
続くステップＳ３０８では、ポンプコントローラ４７Ｂは第１流量演算部６４Ｂにより、ステップＳ３０１で読み込んだ前サイクルの第１流量Ｑ１（ｔ−１）にステップＳ３０７で演算した第１増加率ｄＱ１を加算することで、第１流量Ｑ１（ｔ）を演算する。図６のステップＳ１０５と同じ要領の処理である。

・ステップＳ３０９−Ｓ３１２
続いて、ポンプコントローラ４７Ｂは、遅延時間ｔ０を決定し（ステップＳ３０９）、旋回操作を始めてから遅延時間ｔ０が経過したかどうかを判定する（ステップＳ３１０）。旋回操作開始後遅延時間ｔ０が経過していれば（ｔ≧ｔ０）、ステップＳ３０７で演算した第２増加率ｄＱ２を前サイクルの第２流量Ｑ２（ｔ−１）に加算して第２流量Ｑ２（ｔ）を増加させて出力する（ステップＳ３１１）。反対に、旋回操作開始後遅延時間ｔ０の経過前であれば（ｔ＜ｔ０）、第２増加率ｄＱ２を加算することなく、前サイクルの第２流量Ｑ２（ｔ−１）をそのまま第２流量Ｑ２（ｔ）として出力する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３０９−Ｓ３１２の処理は、図８のステップＳ２０８−Ｓ２１１と同じ要領の処理である。

・ステップＳ３１３−Ｓ３１５
続くステップＳ３１３では、ポンプコントローラ４７Ｂは最大値選択部６９により、ステップＳ３０８で演算した第１流量Ｑ１（ｔ）とステップＳ３１１又はＳ３１２で演算した第２流量Ｑ２（ｔ）を比較する。そして、値の大きい方が選択されて目標流量Ｑ’（ｔ）として出力される（ステップＳ３１４，Ｓ３１５）。

・ステップＳ３１６−ＥＮＤ
続いてポンプコントローラ４７Ｂは、最小値選択部６５により、ステップＳ３０５で演算した目標最大流量ＱｍａｘとステップＳ３１４又はＳ３１５で演算した目標流量Ｑ’（ｔ）を比較する（ステップＳ３１６）。これにより、最小値選択部６５では、値の小さい方が選択されて指令流量Ｑ（ｔ）として出力される（ステップＳ３１７，Ｓ３１８）。従って、本実施形態では、目標最大流量Ｑｍａｘを超えない範囲で目標流量Ｑ’（ｔ）が指令流量Ｑ（ｔ）となる。ステップ３１９以降の処理は、図８で説明したステップＳ２１５以降の処理と同様である。但し、ステップＳ３２０では、ステップＳ３０８で演算した第１流量Ｑ１（ｔ）が次のサイクルで読み込まれるＱ１（ｔ−１）として、ステップＳ３１１又はＳ３１２で演算した第２流量Ｑ２（ｔ）がＱ２（ｔ−１）として記憶部５２に記憶される。

旋回操作量Ｐｓが入力されている間、以上の処理が繰り返し実行されることで、旋回操作量Ｐｓ及び慣性モーメントＮに応じて油圧ポンプ２２の吐出流量が目標最大流量Ｑｍａｘを上限として増加してゆく。

（３−３）効果
本実施形態においても旋回操作量Ｐｓと慣性モーメントＮに応じて決まる増加率ｄＱ１又はｄＱ２で指令流量Ｑ（ｔ）が増加してゆくので、第１実施形態と同様の効果が得られる。

図１３は旋回時のポンプ吐出圧の時間変化を示した図である。旋回モータへの圧油の供給を開始すると、一般に図１３に示したようにポンプ吐出圧はピーク値まで立ち上がり、その後ある定常値に収束する。このとき、ポンプ吐出流量の増加率を制御する場合、状況によっては目標流量Ｑ’（ｔ）が単調に増加せず、振動的に増加することがある。この場合、増加率を制御しない場合に相対して吐出流量の上昇が遅いため旋回角速度の立ち上がりに遅れが発生し得る。第２実施形態では過度な旋回加速度の上昇を抑えるために吐出流量を増加させるタイミングを遅らせたが、スタンバイ流量のままではポンプ吐出圧が不足することがあり、条件によっては旋回操作に対して旋回角加速度の上昇が遅れることも考えられる。本実施形態では、本来的な目標流量である第２流量Ｑ２（ｔ）は遅延時間ｔ０が到来するまで増加しないが、その間、第１流量Ｑ１（ｔ）が先行して低い増加率で増加する。そのため、指令流量Ｑ（ｔ）は遅延時間ｔ０の経過前でも低い増加率で増加し、これによってポンプ吐出圧を担保できるだけの流量が油圧ポンプ２２から吐出され、旋回モータ１６の旋回角速度の上昇の遅れを抑制できる。

＜変形例＞
・状態量センサのバリエーション
図１４は本発明の変形例に係る作業機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図である。図１７において第１−第３実施形態と同様の要素には既出図面と同符号を付してある。作業機３の姿勢演算の基礎情報を取得する状態量センサとして、以上の各実施形態では角度センサ４３，４４を例示した。しかし、作業機３の姿勢演算の基礎情報を取得する状態量センサは、角度センサ４３，４４には限られない。図１４に示したように、例えばブームシリンダ１７の伸長量を検出するブームストロークセンサ７１、アームシリンダ１８の伸長量を検出するアームストロークセンサ７２を角度センサ４３，４４の代わりに用いることができる。本変形例のその他の点については、第１実施形態、第２実施形態又は第３実施形態と同様である。ブームシリンダ１７及びアームシリンダ１８のストローク量によっても作業機３の姿勢演算をすることができ、第１実施形態、第２実施形態又は第３実施形態と同様の処理を実行することができる。

・その他
油圧パイロット式の操作装置３４を用いた場合を例に挙げて説明したが、操作装置３４として電気レバーを用いることもできる。この場合、操作量センサはポテンショメータを用いることができる。方向切換弁３１に入力する油圧信号については、パイロットポンプ２７の吐出圧を元圧として比例電磁弁で減圧して生成する構成とすれば良い。つまり、電気レバーの操作信号又はこれに応じてコントローラから出力される指令信号で比例電磁弁を駆動し、方向切換弁３１を駆動する構成である。このような構成にも本発明は適用可能である。

また、方向切換弁３１等はセンタバイパス通路を備えたものでなくても、選択ローズ方式のものを用いても良い。この場合にも本発明は適用可能である。

また、エンジン１（内燃機関）を原動機として油圧ポンプ２２等を駆動する構成を例示したが、原動機として電動モータを採用した作業機械にも本発明は適用可能である。

１…走行体（基部構造体）、２…旋回体、３…作業機、１１…ブーム、１２…アーム、１６…旋回モータ、１７…ブームシリンダ、１８…アームシリンダ、２２，２３…油圧ポンプ、２４，２５…レギュレータ、３１，３２…方向切換弁、３４，３５…操作装置、４１，４２…操作量センサ、４３…角度センサ（ブーム角度センサ、状態量センサ）、４４…角度センサ（アーム角度センサ、状態量センサ）、４５，４６…圧力センサ（状態量センサ）、５３…目標最大流量演算部、５４…慣性モーメント演算部、５５，５５Ｂ…流量増加率演算部、５６，５６Ａ，５６Ｂ…指令流量演算部、５７…出力部、６１，６１Ｂ…基準増加率演算部、６２，６２Ｂ…係数演算部、６３，６３Ｂ…乗算部、６４…目標流量演算部、６４Ｂ…第１流量演算部、６５…最小値選択部、６６…操作時間演算部、６７…遅延時間演算部、６８…目標流量演算部、６８Ｂ…第２流量演算部、６９…最大値選択部、７１…ブームストロークセンサ（状態量センサ）、７２、アームストロークセンサ（状態量センサ）、ｄＱ…増加率、Ｐ１，Ｐ２…圧力、Ｐｓ…旋回操作量、Ｑｒｅｑ…要求流量、Ｑ（ｔ）…指令流量、Ｑ’（ｔ）…積算流量、Ｓｆ…指令信号、ｔ…旋回操作の継続時間、ｔ０…遅延時間、ｙ…基準値、α…係数、θ１，θ２…角度

Claims (7)

1. 基部構造体、前記基部構造体の上部に旋回可能に設けられた旋回体、前記旋回体に取り付けられた作業機、前記旋回体を駆動する旋回モータ、前記旋回モータを駆動する圧油を吐出する可変容量型の油圧ポンプ、前記油圧ポンプの吐出流量を調整するレギュレータ、前記油圧ポンプから前記旋回モータに供給される圧油を制御する方向切換弁、操作に応じた操作信号を生成し前記方向切換弁を駆動する操作装置を備えた作業機械において、
   前記操作装置の操作量である旋回操作量を検出する操作量センサと、
   前記旋回体及び前記作業機の慣性モーメントの演算の基礎となる状態量を検出する複数の状態量センサと、
   前記旋回操作量に応じて前記油圧ポンプの目標最大流量を演算する目標最大流量演算部と、
   前記複数の状態量センサで検出された状態量に基づき前記慣性モーメントを演算する慣性モーメント演算部と、
   前記慣性モーメント、前記旋回操作量、及び前記油圧ポンプに対する指令流量の増加率の三者について予め定めた関係に従い、前記慣性モーメント演算部で演算された慣性モーメント及び前記操作量センサで検出された旋回操作量に基づいて前記増加率を演算する流量増加率演算部と、
   前記目標最大流量演算部で演算された目標最大流量を上限として、前記流量増加率演算部で演算した増加率に基づいて前記指令流量を演算する指令流量演算部と、
   前記指令流量演算部で演算した指令流量に応じて前記レギュレータに指令信号を出力する出力部とを備えた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、前記流量増加率演算部は、
   前記旋回操作量の増加に伴って値が大きくなる既定の関係に従って、前記操作量センサで検出された旋回操作量に基づいて前記増加率の基準値を演算する基準増加率演算部と、
   前記慣性モーメントの増加に伴って値が小さくなる既定の関係に従って、前記慣性モーメント演算部で演算された慣性モーメントに基づいて係数を演算する係数演算部と、
   前記基準増加率演算部で演算された基準値に前記係数演算部で演算された係数を乗じて前記増加率を演算する乗算部とを備えていることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１に記載の作業機械において、前記指令流量演算部は、
   前記油圧ポンプのスタンバイ流量を初期値として、旋回操作開始から前記増加率を積算して目標流量を演算する目標流量演算部と、
   前記目標流量演算部で演算された目標流量と前記目標最大流量演算部で演算された目標最大流量の小さい方の値を選択して前記指令流量として出力する最小値選択部とを備えていることを特徴とする作業機械。
4. 請求項１に記載の作業機械において、前記指令流量演算部は、
   旋回操作の継続時間を演算する操作時間演算部と、
   前記慣性モーメント演算部で演算された慣性モーメントに基づいて前記指令流量を増加させるタイミングを遅らせる遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
   前記油圧ポンプのスタンバイ流量を初期値として、前記旋回操作の継続時間が前記遅延時間に到達してから前記増加率を積算して目標流量を演算する目標流量演算部と、
   前記目標流量演算部で演算された目標流量と前記目標最大流量演算部で演算された目標最大流量の小さい方の値を選択して前記指令流量として出力する最小値選択部とを備えていることを特徴とする作業機械。
5. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記流量増加率演算部は、第１増加率及びこれよりも値が大きい第２増加率を演算し、
   前記指令流量演算部は、
   前記油圧ポンプのスタンバイ流量を初期値として、旋回操作開始時から前記第１増加率を積算して第１流量を演算する第１流量演算部と、
   旋回操作の継続時間を演算する操作時間演算部と、
   前記慣性モーメント演算部で演算された慣性モーメントに基づいて前記指令流量を増加させるタイミングを遅らせる遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
   前記油圧ポンプのスタンバイ流量を初期値として、前記旋回操作の継続時間が前記遅延時間に到達してから前記第２増加率を積算して第２流量を演算する第２流量演算部と、
   前記第１流量と前記第２流量の大きい方の値を選択し目標流量として出力する最大値選択部と、
   前記最大値選択部から出力された目標流量と前記目標最大流量演算部で演算された目標最大流量の小さい方の値を選択して前記指令流量として出力する最小値選択部とを備えていることを特徴とする作業機械。
6. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記作業機は、ブーム、前記ブームに連結されたアーム、前記ブームを駆動するブームシリンダ、及び前記アームを駆動するアームシリンダを備えており、
   前記複数の状態量センサは、前記旋回体と前記ブームのなす角度を検出するブーム角度センサ、前記ブームと前記アームのなす角度を検出するアーム角度センサ、前記ブームシリンダの負荷圧を検出する少なくとも１つの圧力センサを含み、
   前記慣性モーメント演算部は、前記ブーム角度センサ及び前記アーム角度センサの値から求めた前記作業機の姿勢と、前記圧力センサの値から求めた積荷の重量とに基づいて前記慣性モーメントを演算することを特徴とする作業機械。
7. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記作業機は、ブーム、前記ブームに連結されたアーム、前記ブームを駆動するブームシリンダ、及び前記アームを駆動するアームシリンダを備えており、
   前記複数の状態量センサは、前記ブームシリンダの伸長量を検出するブームストロークセンサ、前記アームシリンダの伸長量を検出するアームストロークセンサ、前記ブームシリンダの前後差圧を検出する少なくとも１つの圧力センサを含み、
   前記慣性モーメント演算部は、前記ブームストロークセンサ及び前記アームストロークセンサの値から求めた前記作業機の姿勢と、前記圧力センサの値から求めた積荷の重量とに基づいて前記慣性モーメントを演算することを特徴とする作業機械。

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