JP2019138114A - 旋回式油圧作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】旋回ブーム上げ操作時に、旋回始動のための旋回トルクを確保しながら、ブームを好適な速度で駆動可能な旋回式油圧作業機械を提供する。【解決手段】油圧作業機械は、ブーム上げ作動圧を検出するブーム上げ作動圧検出部８１，８２，７０と、旋回ブーム上げ操作時に旋回モータ容量を制御する容量制御装置７０と、を備える。容量制御装置７０は、油圧供給装置１１，１２から吐出される作動油のエネルギーのうち旋回モータ１４に分配されるエネルギーの比率に対応する実旋回分配率対応値の検出と、ブーム上げ作動圧が大きいほど前記比率を制限するような前記実旋回分配率対応値の境界値の設定と、旋回ブーム上げ操作時において実旋回分配率対応値が境界値に達するまでの旋回優先許容期間は旋回モータ容量を制限容量よりも高い容量にし、旋回優先許容期間後は旋回モータ容量を制限容量以下の容量に制限するような容量操作と、を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベル等の旋回式油圧作業機械に関するものである。

従来、旋回式油圧作業機械として、作動油の供給を受けて旋回体を旋回させる旋回モータと、前記旋回体に搭載される作業装置であって起伏可能なブームを含むものと、作動油の供給を受けて前記ブームを起伏させるブームアクチュエータと、前記旋回モータ及び前記ブームアクチュエータの双方に作動油を供給することが可能な油圧供給装置であって少なくとも一つの油圧ポンプを含むものと、を具備するものが知られている。

このようなタイプの旋回式油圧作業機械として、特許文献１は、前記旋回モータとして可変容量型油圧モータを具備するとともに、当該旋回モータを主駆動するための第１油圧ポンプと、ブームアクチュエータを主駆動するための第２油圧ポンプと、合流弁と、制御器と、を備えたものを開示する。前記合流弁は、前記ブームアクチュエータの増速を要するときに開弁して前記第１ポンプからの作動油が前記第２ポンプからの作動油と合流して前記ブームアクチュエータに供給されることを許容する。前記制御弁は、到達すべき旋回角度、ブームの持上げ高さ（ブームアクチュエータへの作動油流入量及び旋回体の慣性モーメントについて入力された値と、ブームアクチュエータの駆動圧について検出された値と、に基いて前記旋回モータの吸収量、つまり前記可変容量型油圧モータの容量を制御する。

特開昭６２−５５３３７号公報

前記のように油圧供給装置に含まれる油圧ポンプから旋回モータとブームアクチュエータの双方に作動油が供給されるタイプの作業機械では、旋回始動時に十分な加速を可能にするための旋回トルクの確保という要求と、ブーム上げのための十分な駆動力の確保という要求の双方を同時に満たすことが困難であるという課題がある。具体的に、前記旋回モータの駆動対象である上部旋回体は大きな慣性モーメントを有するため、当該上部旋回体を停止状態からオペレータが要求する加速度で始動させるためには大きな旋回トルクが必要であるが、当該旋回トルクの確保のために前記旋回モータの容量を大きくすると、前記油圧ポンプから前記ブームアクチュエータに供給される作動油の量が低減する。このとき前記ブームアクチュエータの駆動負荷が大きいとブームをオペレータが要求するような速度で上げ方向に駆動することが困難となる。これらのことは、オペレータが意図するような軌跡で作業装置の先端アタッチメントを動かすことの妨げとなる。

前記特許文献１には、前記のような旋回始動時の旋回トルクの確保及び高負荷時におけるブーム上げ速度の確保を満足させるための手段について何ら示唆されていない。当該特許文献１には、到達すべき旋回角度、ブームの持上げ高さ、及び旋回体の慣性モーメントについて予め入力された値に基いて旋回モータの吸収流量（つまりモータ容量）を演算し、その演算した吸収流量が得られるように前記旋回モータの容量を変化させることが開示されているが、目標旋回位置及び高さ位置や旋回体の慣性モーメントの事前入力や、その入力された値に基づく複雑な演算制御は容易でない。さらに、旋回体の慣性モーメントは作業装置の姿勢、さらにはバケットに積まれた土の重量等によっても変化するものであるため、その正確な入力及びこれに基づく適正なモータ容量の算定は困難である。

本発明は、上部旋回体を旋回させる旋回モータと、作業装置のブームを起伏させるブームアクチュエータと、前記旋回モータと前記ブームアクチュエータとに接続される油圧ポンプと、を備えた旋回式油圧作業機械であって、旋回ブーム上げ操作時に、旋回始動のための十分な旋回トルクを確保しながら、前記ブームアクチュエータの作動圧にかかわらず十分な速度で前記ブームを上げ動作させることが可能なものを提供することを、目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するための手段として、大きな旋回トルクが要求される旋回始動時には旋回モータ容量を大きくして当該旋回トルクの確保を優先する一方、旋回動作がある程度進行した後は旋回モータ容量を小さくしてブームアクチュエータの駆動によるブーム上げ速度の確保を優先することに想到した。さらに、その優先の切換のためのタイミングに関し、油圧ポンプから吐出される作動油のエネルギーのうち前記旋回モータに分配されるエネルギーの割合、つまり旋回エネルギー分配率、が前記旋回モータの始動後に増加することに着目し、前記ブームアクチュエータの作動圧が高いほど前記エネルギー分配率を制限するような当該エネルギー分配率の境界値を設定し、実際の旋回エネルギー分配率が前記境界値に達するまでは前記旋回モータの容量を大きくしておき、実際の旋回エネルギー分配率が前記境界値に達した時点で前記旋回モータの容量を小さくすることにより、旋回始動直後は旋回トルクの確保を優先し、かつ、その後にブームアクチュエータの作動圧に応じた優先の切換を達成することに想到した。

本発明は、このような観点からなされたものである。すなわち、本発明により提供される旋回式油圧作業機械は、下部走行体と、下部走行体の上に旋回可能となるように搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される作業装置であって起伏可能となるように前記上部旋回体に連結されるブームを含むものと、作動油の供給を受けて作動する可変容量型油圧モータからなり、当該作動油の供給に応じて前記上部旋回体を旋回させる旋回モータと、作動油の供給を受けて前記ブームを起伏させるように作動するブームアクチュエータと、前記可変容量型油圧モータ及び前記ブームアクチュエータに供給されるための作動油を吐出する少なくとも一つの油圧ポンプを含み、かつ、当該少なくとも一つの油圧ポンプは前記旋回モータ及び前記ブームアクチュエータに作動油を分配するように当該旋回モータ及び当該ブームアクチュエータの双方に接続されることが可能な分配ポンプを含む油圧供給装置と、前記上部旋回体を旋回させるための旋回指令操作を受けて前記油圧供給装置から前記旋回モータに作動油が供給される方向及び流量を制御する旋回制御装置と、前記ブームを起立方向に作動させるためのブーム上げ指令操作を受けて前記油圧供給装置から前記ブームアクチュエータに作動油が供給される流量を制御するブーム制御装置と、前記ブームを起立方向に駆動する際に前記油圧供給装置から前記ブームアクチュエータに供給される作動油の圧力に相当するブーム上げ作動圧を検出するブーム上げ作動圧検出部と、前記旋回制御装置に前記旋回指令操作が与えられると同時に前記ブーム制御装置に前記ブーム上げ指令操作が与えられる旋回ブーム上げ操作時に、前記ブーム上げ作動圧検出部により検出される前記ブーム上げ作動圧に基づいて前記旋回ブーム上げ操作時に前記旋回モータの容量である旋回モータ容量を制御する容量制御装置と、を備える。当該容量制御装置は、前記旋回ブーム上げ操作時において前記油圧供給装置から吐出される作動油のエネルギーのうち実際に前記旋回モータに分配されるエネルギーの比率である旋回エネルギー分配率に対応して増減する値である実旋回分配率対応値を検出する分配率対応値検出部と、前記実旋回分配率対応値について境界値を設定する境界値設定部であって前記ブーム上げ作動圧が大きいほど前記旋回エネルギー分配率を制限するように当該ブーム上げ作動圧に応じて前記境界値を変更する境界値設定部と、前記旋回ブーム上げ操作時において前記旋回モータが始動してから前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達するまでの旋回優先許容期間では前記旋回モータ容量を予め設定された制限容量よりも高い容量にし、前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達した後は前記旋回モータ容量を前記制限容量以下の容量に制限するモータ容量操作部と、を有する。

この旋回式油圧作業機械によれば、前記容量制御装置の前記容量操作部は、旋回ブーム上げ操作時において、少なくとも旋回初期、具体的には前記分配率対応値検出部により検出される実旋回分配率対応値が前記境界値設定部により決定される境界値に至るまでの前記旋回優先許容期間、は旋回モータ容量を予め設定された制限容量よりも大きな容量にすることにより、旋回始動時に必要な旋回トルクの確保を優先する一方、前記実旋回分配率対応値が前記境界値に至った後、つまり旋回速度がある程度上昇した後、は旋回モータ容量を前記制限容量以下の容量に制限することにより、ブームアクチュエータの駆動によるブーム上げ動作を優先することができる。しかも、前記境界値設定部は、前記ブーム上げ作動圧が大きいほど前記旋回エネルギー分配率を制限するように当該ブーム上げ作動圧に応じて前記境界値を変更することにより、当該ブーム上げ作動圧が高いほど早い段階で前記旋回モータ容量を前記制限容量以下の容量に制限すること、つまり、ブーム上げ作動圧が高いほどブーム上げ動作の優先度合いを高めること、を可能にする。このようなエネルギー分配制御は、前記ブーム上げ作動圧にかかわらず旋回ブーム上げ操作時における旋回動作及びブーム上げ動作が安定した速度で行われることを可能にする。

前記実旋回分配率対応値は、前記油圧供給装置から吐出される作動油のエネルギーのうち実際に前記旋回モータに分配されるエネルギーの比率である前記旋回エネルギー分配比率に対応して増加または減少する値であればよく、当該エネルギーの比率そのものの値でなくてもよい。例えば、前記実旋回分配率対応値が前記旋回エネルギー分配比率に対応して増加する値である場合、前記境界値設定部は前記ブーム上げ作動圧が大きいほど小さい値に境界値を設定する。

このような実旋回分配率対応値としては、例えば、前記油圧供給装置から吐出される作動油の流量のうち実際に前記旋回モータに供給される作動油の流量の割合である実旋回流量比が好適である。つまり、前記分配率対応値検出部は前記実旋回分配率対応値として前記実旋回流量比を検出するものであり、前記境界値設定部は前記実旋回流量比の境界値を設定するものが、好適である。

この場合、前記分配率対応値検出部は、例えば、前記油圧供給装置の前記少なくとも一つの油圧ポンプの容量であるポンプ容量及び前記油圧供給装置の前記少なくとも一つの油圧ポンプの回転速度に基づいて当該油圧供給装置から吐出される作動油の流量であるポンプ流量を算定し、前記旋回モータの回転速度及び前記旋回モータ容量に基づいて前記旋回モータに供給される作動油の流量である旋回流量を算定し、当該ポンプ流量に対する当該旋回流量の比を前記実旋回流量比として演算することにより、簡単な構成で当該実旋回流量比を特定することが可能である。

前記旋回モータは、前記旋回モータ容量が連続的に変化することが可能なものであってもよいし、前記旋回モータ容量が前記制限容量よりも大きい第１容量と前記制限容量に対応する第２容量との間で択一的に切換可能なものであってもよい。後者の場合、前記容量制御装置の前記容量操作部は、前記旋回優先許容期間では前記旋回モータ容量を前記第１容量にし、前記旋回優先許容期間経過後は前記旋回モータ容量を前記第２容量に切換えることにより、前記旋回モータとして簡易な可変容量型油圧モータを用いながら旋回ブーム上げ作動時に的確なエネルギー分配制御を行うことが可能である。

前記油圧供給装置における前記少なくとも一つの油圧ポンプは、前記分配ポンプのみでもよいし、当該分配ポンプ以外の油圧ポンプを含んでいてもよい。後者の例としては、前記少なくとも一つの油圧ポンプが、前記分配ポンプであって前記旋回モータに接続可能な第１油圧ポンプと、前記ブームアクチュエータに接続可能な第２油圧ポンプと、を含み、前記ブーム制御装置は、前記第１油圧ポンプと前記ブームアクチュエータとの間に介在する合流切換弁を含み、当該合流切換弁は、前記ブーム制御装置に前記ブーム上げ操作が与えられたときにのみ開弁して前記第１油圧ポンプから吐出される作動油が前記第２油圧ポンプから吐出される作動油と合流して前記ブームアクチュエータに供給されることを許容するものが、好適である。この構成において旋回ブーム上げ操作時での前記第１油圧ポンプから前記旋回モータ及び前記ブームアクチュエータへの作動油の供給について本発明に係る分配制御が適用されることにより、前記第１油圧ポンプから前記旋回モータへの作動油の供給による旋回駆動と、前記第１及び第２油圧ポンプから前記ブームアクチュエータへの作動油の供給によるブーム上げ駆動と、が良好にバランスされる。

前記ブーム上げ作動圧検出部は、例えば、前記油圧供給装置の前記少なくとも一つの油圧ポンプから吐出される作動油の圧力であるポンプ圧を検出するポンプ圧検出器と、前記旋回モータが始動してから前記ポンプ圧の変動が許容範囲内に収束したことを判断するために予め設定された収束判定条件を満たした後に前記ポンプ圧検出器により検出される前記ポンプ圧に基づいて前記ブーム上げ作動圧を特定するブーム上げ作動圧特定部と、を有することが、好ましい。これにより、適正なブーム上げ作動圧の特定を行うことが可能である。一般に、旋回ブーム上げ操作時において前記ブーム上げ作動圧は前記旋回モータの作動圧よりも高いために前記ポンプ圧に対応するが、旋回始動時は前記ポンプ圧が著しく変動する。そこで、前記旋回モータが始動してから前記ポンプ圧の変動の収束を判定するために予め設定された収束判定条件を満たした後の前記ポンプ圧に基づくことにより、適正な前記ブーム上げ作動圧の特定を行うことができる。

前記容量操作部は、前記ブーム上げ作動圧が予め設定された上限作動圧を超える場合には前記実旋回分配率対応値にかかわらず前記旋回モータ容量を前記制限流量以下の流量に制限することが、好ましい。このことは、前記ブーム上げ作動圧が過剰に高い場合、つまり前記ポンプ圧が過剰に高い場合、に旋回モータ容量を大きくして前記旋回モータに過剰な旋回トルクを生じさせてしまうことを、有効に防ぐ。

本発明の実施の形態に係る油圧式作業機械である油圧ショベルを示す図である。 前記油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。 前記油圧回路に接続されるコントローラの機能構成を示すブロック図である。 前記油圧ショベルのポンプ圧センサにより生成されるポンプ圧検出信号の時間変動を示すグラフである。 前記ポンプ圧検出信号をフィルタ処理した後の時間変動を示すグラフである。 前記コントローラにおける境界値設定部に格納された流量比境界値マップの内容を示すグラフである。 前記コントローラが行う演算制御動作を示すフローチャートである。 前記演算制御動作の変形例を示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、それぞれの実施の形態に係る作業機械に相当する油圧ショベルを示す。当該油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１と、当該下部走行体１に搭載される上部旋回体２と、当該上部旋回体２に装着される掘削アタッチメント３と、を備える。

前記上部旋回体２は、前記下部走行体１にその走行面に対して垂直な旋回中心軸Ｚまわりに旋回自在に搭載される。当該上部旋回体２は、運転室２ｂやカウンタウェイト２ｃを含む。

前記掘削アタッチメント３は、起伏自在なブーム４と、このブーム４の先端に取付けられたアーム５と、このアーム５の先端に取付けられたバケット６と、前記ブーム４、アーム５及びバケット６をそれぞれ動かすための複数の油圧シリンダ、すなわち、一対のブームシリンダ７、一対のアームシリンダ８及び一対のバケットシリンダ９と、を有する。このうち前記一対のブームシリンダ７は作動油の供給を受けて前記ブーム４を起伏方向に動かすように作動するブームアクチュエータに相当する。

なお、本発明に係る作業機械はこのような油圧ショベルに限定されない。本発明は、上部旋回体及びこれに搭載される作業装置であってブームを含むものを備えた種々の作業機械に適用されることが可能である。

図２は、前記油圧ショベルに搭載される油圧回路のうち前記上部旋回体２の旋回及び前記ブーム４の起伏のための部分を示す。この回路は、油圧供給装置と、旋回モータユニット１４と、旋回操作装置１６と、旋回コントロールバルブ１８と、ブーム操作装置２０と、ブームコントロールバルブ２２と、合流切換弁２４と、を含む。さらに、前記油圧ショベルは、前記油圧回路に装備される複数のセンサと、当該油圧回路に接続されてその動作を制御するコントローラ７０と、を備える。

前記油圧供給装置は、少なくとも一つの油圧ポンプ、この実施の形態では第１油圧ポンプ１１及び第２油圧ポンプ１２、を含む。当該第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は、前記上部旋回体２に搭載されるエンジン１０に連結され、当該エンジン１０により駆動されることにより、前記旋回モータユニット１４及び前記一対のブームシリンダ７に供給されるべき作動油を吐出する。前記第１油圧ポンプ１１は前記旋回コントロールバルブ１８を介して前記旋回モータユニット１４に接続されることが可能であり、前記第２油圧ポンプ１２は前記ブームコントロールバルブ２２を介して前記ブームシリンダ７に接続されることが可能である。さらに、前記第１油圧ポンプ１１は前記合流切換弁２４を介して前記ブームシリンダ７にも接続されることが可能である。つまり、当該第１油圧ポンプ１１は、前記旋回モータユニット１４と前記一対のブームシリンダ７とに作動油を分配するように当該旋回モータユニット１４及び当該一対のブームシリンダ７の双方に接続されることが可能な分配ポンプに相当する。

前記旋回モータユニット１４は、作動油の供給を受けて前記上部旋回体２を旋回駆動する油圧アクチュエータであり、旋回モータ本体２６と、右旋回管路２８Ａと、左旋回管路２８Ｂと、ブレーキ回路３０と、旋回パーキングブレーキ４０と、容量切換部５０と、油圧供給制御部６０と、を含む。

前記旋回モータ本体２６は、前記上部旋回体２の例えば旋回軸部２ａに連結され、作動油の供給を受けて前記上部旋回体２を旋回させるように当該上部旋回体２に旋回トルクを与える動作を行う。具体的に、当該旋回モータ本体２６は、前記右旋回管路２８Ａに接続される右旋回ポート２６ａと、前記左旋回管路２８Ｂに接続される左旋回ポート２６ｂと、を有し、右旋回ポート２６ａへの作動油の供給を受けることにより、左旋回ポート２６ｂからの作動油の排出を伴いながら前記上部旋回体２に右旋回操作を行わせる向きの旋回トルクを当該上部旋回体２に与える一方、左旋回ポート２６ｂへの作動油の供給を受けることにより、右旋回ポート２６ａからの作動油の排出を伴いながら前記上部旋回体２に左旋回操作を行わせる向きの旋回トルクを当該上部旋回体２に与える。

前記旋回モータ本体２６は、可変の容量（押しのけ容積）をもつ可変容量型油圧モータにより構成される。当該旋回モータ本体２６から前記上部旋回体２に与えられる前記旋回トルクは、当該旋回モータ本体２６の容量の増大に伴って増大する。

前記ブレーキ回路３０は、右旋回リリーフ弁３２Ａ、左旋回リリーフ弁３２Ｂ、右旋回チェック弁３４Ａ、左旋回チェック弁３４Ｂ、中間油路３６及びメイクアップライン３８を含む。前記右旋回リリーフ弁３２Ａ及び前記右旋回チェック弁３４Ａは前記中間油路３６により相互接続されて右旋回用ブレーキ弁を構成する。具体的に、前記右旋回リリーフ弁３２Ａは、右旋回中に前記旋回コントロールバルブ１６が閉弁されたときの左旋回油路（排出側の油路）２８Ｂの昇圧に伴って開弁し、当該左旋回油路２８Ｂから当該右旋回リリーフ弁３２Ａ、前記中間油路３６及び前記右旋回チェック弁３４Ａを通じて右旋回油路（吸込み側油路）２８Ａに作動油が補給されることを可能にする。同様に、前記左旋回リリーフ弁３２Ｂ及び前記左旋回チェック弁３４Ｂは前記中間油路３６により相互接続されて左旋回用ブレーキ弁を構成する。前記メイクアップライン３８は、前記中間油路３６が負圧になったときに当該メイクアップライン３８を通じて前記タンクから前記中間油路３６に作動油が吸い上げられることを許容してキャビテーションを防止するように前記中間油路３６とタンクとを相互に接続する。当該メイクアップライン３８には図略の背圧弁が設けられている。

前記旋回パーキングブレーキ４０は、少なくとも前記上部旋回体２が前記旋回モータ本体２６により駆動されていないときに前記上部旋回体２を停止状態に保つように当該上部旋回体２に機械的な停止保持力を与えるためのブレーキ装置である。当該旋回パーキングブレーキ４０は、前記上部旋回体２に前記停止保持力を与えるブレーキ状態と、当該上部旋回体２が旋回可能となるように当該上部旋回体２を解放するブレーキ解除状態とに切換可能である。この実施の形態に係る前記旋回パーキングブレーキ４０は、油圧式のネガティブブレーキであり、ブレーキ解除圧の供給を受けたときにのみ前記ブレーキ解除状態に切換えられ、当該ブレーキ解除圧の供給を受けていないときは前記ブレーキ状態を保持する。具体的に、当該旋回パーキングブレーキ４０は、第１油圧室であるバネ室４２ａ及びその反対側の第２油圧室であるブレーキ解除室４２ｂを有する油圧シリンダ３２と、前記バネ室４２ａに装填されるバネ４４と、を含む。当該旋回パーキングブレーキ４０は、前記ブレーキ解除室４２ｂに前記ブレーキ解除圧が供給されないときは前記バネ４４の弾発力によって前記上部旋回体２の適当な部位、例えば図１に示される旋回軸部２ａ、に拘束力つまり前記停止保持力を与える。一方、前記ブレーキ解除室４２ｂに前記ブレーキ解除圧が供給されると、当該ブレーキ解除圧は前記バネ４４の弾発力に抗して前記拘束力の付与を解除するブレーキ解除力として前記油圧シリンダ４２に作用する。

前記容量切換部５０は、前記油圧供給制御部６０とともに容量操作装置を構成する。当該容量操作装置は、前記コントローラ７０から入力される容量切換信号に応じて、前記旋回モータ本体２６の容量（押しのけ容積）である旋回モータ容量ｑｍｓを第１容量ｑｍｓ１とそれよりも小さい制限容量である第２容量ｑｍｓ２とに切換える。

前記容量操作部５０は、前記油圧供給制御部６０により制御される容量切換油圧の供給を受けて前記油圧モータ１１の容量を前記第１容量と前記第２容量との間で切換えるものであり、ピストン室を囲む容量操作シリンダ５２と、当該容量操作シリンダ５２の当該ピストン室に装填される容量操作ピストン５４と、を有する。当該容量操作ピストン５４は、前記ピストン室内において軸方向に変位（容量操作シリンダ５２の内周面に対して摺動）することが可能であり、当該軸方向の変位によって前記旋回モータ容量ｑｍｓを変化させるように当該旋回モータ本体２６に連結される。例えば、旋回モータ本体２６がアキシャルピストン型のものである場合、その斜板の傾きを変化させる。

具体的に、前記容量操作ピストン５４は、当該容量操作ピストン５４から前記第１油圧室５５を貫くように延びるロッド５３を介して前記旋回モータ本体２６に連結されるとともに、前記容量操作シリンダ５２の前記ピストン室内を第１油圧室５５と第２油圧室５６とに区画する。前記容量操作ピストン５４は、前記第１油圧室５５に前記容量切換油圧が導入されることにより当該第１油圧室５５の容積を増加させる方向（図１では右方向）に変位して前記旋回モータ容量ｑｍｓを前記第１容量ｑｍｓ１にする一方、前記第２油圧室５６に前記容量切換油圧が導入されることにより当該第２油圧室５６の容積を増加させる方向（図１では左方向）に変位して前記旋回モータ容量ｑｍｓを前記第２容量ｑｍｓ２にする。

前記油圧供給制御部６０は、前記第１油圧ポンプ１１から前記旋回モータ本体２６に供給される作動油の一部を前記容量切換部５０に導入することにより当該作動油の圧力を利用して前記容量操作ピストン５４の位置を切換える。つまり、この実施の形態に係る前記油圧供給制御部６０は、前記旋回モータ本体２６を駆動するための作動油の圧力を前記容量切換油圧として利用することにより前記容量操作部５０の作動を制御する。

前記油圧供給制御部６０は、図１に示されるようなシャトル弁６２と油圧供給切換弁６４とを備える。前記シャトル弁６２は、前記右旋回油路２８Ａ及び左旋回油路２８Ｂと前記油圧供給切換弁６４との間に介在し、当該右旋回油路２８Ａ及び左旋回油路２８Ｂをそれぞれ流れる作動油のうちより高い圧力をもつ作動油が前記油圧供給切換弁６４の一次側に供給されるのを許容するように開弁する。前記油圧供給切換弁６４は、前記シャトル弁６２と前記容量操作シリンダ５２の第１及び第２油圧室５５，５６との間に介在し、前記シャトル弁６２により選択された作動油の圧力が前記容量切換油圧として前記第１油圧室５５に供給されるのを許容する第１切換位置と当該圧力が前記第２油圧室５６に供給されるのを許容する第２切換位置との間で切換えられる。この実施の形態に係る前記油圧供給切換弁６４は、ソレノイド６４ａを有する電磁切換弁からなり、前記コントローラ７０から前記ソレノイド６４ａに容量切換信号が入力されないときは前記第２切換位置に保持され、当該容量切換信号が入力されたときに前記第１切換位置に切換えられる。

前記旋回操作装置１６及び前記旋回コントロールバルブ１８は、旋回制御装置を構成する。当該旋回制御装置は、前記上部旋回体２を旋回させるための旋回指令操作を受けることにより、前記第１油圧ポンプ１１から前記旋回モータ本体２６への作動油の供給を許容して当該旋回モータ本体２６を作動させるとともに、前記旋回指令操作に応じて前記供給を制御するように作動する。

前記旋回コントロールバルブ１８は、前記第１油圧ポンプ１１と前記旋回モータユニット１４との間に介在し、当該第１油圧ポンプ１１から当該旋回モータユニット１４の旋回モータ本体２６に供給される作動油の方向及び流量を前記旋回指令操作に応じて変化させるように作動する。具体的に、当該旋回コントロールバルブ１８は、右旋回パイロットポート１８ａ及び左旋回パイロットポート１８ｂを有するパイロット操作式の３位置油圧切換弁により構成される。当該旋回コントロールバルブ１８は、前記パイロットポート１８ａ，１８ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは図２の中央位置である中立位置を保ち、両旋回管路２８Ａ，２８Ｂをともに第１油圧ポンプ１１に対してブロックするように閉弁する。当該旋回コントロールバルブ１８は、前記右旋回パイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の左位置である右旋回位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記第１油圧ポンプ１１から第１ポンプライン１３及び前記右旋回管路２８Ａを通じて前記旋回モータ本体２６の右旋回ポート２６ａに作動油が供給されるのを許容するとともに左旋回ポート２６ｂから排出される作動油が前記左旋回管路２８Ｂを通じてタンクに戻ることを許容する。当該旋回コントロールバルブ１８は、逆に、前記左旋回パイロットポート１８ｂにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の右位置である左旋回位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記第１油圧ポンプ１１から前記左旋回管路２８Ｂを通じて前記旋回モータ本体２６の左旋回ポート２６ｂに作動油が供給されるのを許容するとともに右旋回ポート２６ａから排出される作動油が前記右旋回管路２８Ａを通じてタンクに戻ることを許容する。

前記旋回操作装置１６は、旋回操作レバー１６ａと、旋回パイロット弁１６ｂと、を有する。前記旋回操作レバー１６ａは、旋回操作部材であり、当該旋回操作レバー１６ａに対してオペレータから前記旋回指令操作が与えられることによりその向きに回動する。前記旋回パイロット弁１６ｂは、図示されないパイロット油圧源に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有し、当該一対の出口ポートは右旋回パイロットライン１７Ａ及び左旋回パイロットライン１７Ｂをそれぞれ介して前記旋回コントロールバルブ１８の右旋回パイロットポート１８ａ及び左旋回パイロットポート１８ｂに接続される。当該旋回パイロット弁１６ｂは、前記旋回操作レバー１６ａに連結され、前記右旋回及び左旋回パイロットポート１８ａ，１８ｂのうち前記旋回操作レバー１６ａに与えられる前記旋回指令操作の向きに対応するパイロットポートに対して前記パイロット油圧源から当該旋回指令操作の大きさに対応したパイロット圧が供給されることを許容するように開弁する。

前記ブーム操作装置２０、前記ブームコントロールバルブ２２及び前記合流切換弁２４は、ブーム制御装置を構成する。当該ブーム制御装置は、前記ブーム４を起立方向及び倒伏方向にそれぞれ動かすためのブーム上げ指令操作及びブーム下げ指令操作を受けて前記油圧供給装置からブームアクチュエータである前記ブームシリンダ７に作動油が供給される方向及び流量を制御する。

前記ブームシリンダ７は、ボトム室７ａ及びその反対側のロッド室７ｂを有する。当該ブームシリンダ７は、前記ボトム室７ａに作動油が供給されることにより伸長方向に作動して前記ブーム４に起立方向の動作（ブーム上げ動作）を行わせる一方、前記ロッド室７ｂに作動油が供給されることにより収縮方向に作動して前記ブーム４に倒伏方向の動作（ブーム下げ動作）を行わせる。

前記ブームコントロールバルブ２２は、前記第２油圧ポンプ１２と前記ブームシリンダ７との間に介在し、当該第２油圧ポンプ１２から当該ブームシリンダ７に供給される作動油の方向及び流量を変化させるように作動する。具体的に、当該ブームコントロールバルブ２２は、ブーム上げパイロットポート２２ａ及びブーム下げパイロットポート２２ｂを有するパイロット操作式の３位置油圧切換弁により構成される。当該ブームコントロールバルブ２２は、前記パイロットポート２２ａ，２２ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは図２の中央位置である中立位置を保ち、前記ブームシリンダ７のボトム室７ａ及びロッド室７ｂをともに前記第２油圧ポンプ１２に対してブロックするように閉弁する。当該ブームコントロールバルブ２２は、前記ブーム上げパイロットポート２２ａにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の右位置であるブーム上げ位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記第２油圧ポンプ１２から第２ポンプライン２３を通じて前記各ブームシリンダ７のボトム室７ａに作動油が供給されるのを許容するとともにロッド室７ｂから排出される作動油がタンクに戻ることを許容する。当該ブームコントロールバルブ２２は、逆に、前記ブーム下げパイロットポート２２ｂにパイロット圧が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立位置から図２の左位置であるブーム下げ位置に切換えられ、当該ストロークに対応した流量で前記第２油圧ポンプ１２から前記第２ポンプライン２３を通じて前記各ブームシリンダ７のロッド室７ｂに作動油が供給されるのを許容するとともにボトム室７ａから排出される作動油がタンクに戻ることを許容する。

前記旋回操作装置２０は、ブーム操作レバー２０ａと、ブームパイロット弁２０ｂと、を有する。前記ブーム操作レバー２０ａは、ブーム操作部材であり、当該ブーム操作レバー２０ａに対してオペレータから前記ブーム指令操作が与えられることによりその向きに回動する。前記ブームパイロット弁２０ｂは、前記パイロット油圧源に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有し、当該一対の出口ポートはブーム上げパイロットライン２１Ａ及びブーム下げパイロットライン２１Ｂをそれぞれ介して前記ブームコントロールバルブ２２のブーム上げパイロットポート２２ａ及びブーム下げパイロットポート２２ｂに接続される。当該ブームパイロット弁２０ｂは、前記ブーム操作レバー２０ａに連結され、前記ブーム上げ及びブーム下げパイロットポート２２ａ，２２ｂのうち前記ブーム操作レバー２０ａに与えられる前記ブーム指令操作の向きに対応するパイロットポートに対して前記パイロット油圧源から当該ブーム指令操作の大きさに対応したパイロット圧が供給されることを許容するように開弁する。例えば、当該ブームパイロット弁２０ｂは、前記ブーム操作レバー２０ａにブーム上げ指令操作が与えられると当該ブーム上げ指令操作の大きさに対応したパイロット圧が前記ブーム上げパイロットポート２２ａに供給されることを許容するように開弁する。

前記合流切換弁２４は、前記第１油圧ポンプ１１と前記一対のブームシリンダ７との間に介在し、前記ブーム操作装置２０に前記ブーム上げ指令操作が与えられたときに前記第１油圧ポンプ１１から吐出される作動油が前記第２油圧ポンプ１２から吐出される作動油に合流して前記ブームシリンダ７のボトム室７ａに供給されることを許容するように開弁し、これにより当該ブームシリンダ７の伸長によるブーム上げ動作の増速を可能にする。

この実施の形態に係る合流切換弁２４は、単一のパイロットポート２４ａを有するパイロット操作式の２位置油圧切換弁からなり、当該パイロットポート２４ａは前記ブーム上げパイロットライン２１Ａに接続されている。当該合流切換弁２４は、前記パイロットポート２４ａにパイロット圧が供給されないときは図２の右位置、すなわち前記第１油圧ポンプ１１から前記一対のブームシリンダ７への作動油の供給を阻止する合流阻止位置、に保たれる一方、前記ブーム上げパイロットライン２１Ａを通じて前記パイロットポート２４ａにパイロット圧（ブーム上げパイロット圧）が供給されたときは図２の左位置、すなわち前記第１油圧ポンプ１１から前記一対のブームシリンダ７への作動油の供給を許容する合流許容位置、に切換えられる。

前記複数のセンサは、第１ポンプ圧センサ８１と、第２ポンプ圧センサ８２と、右旋回パイロット圧センサ８５Ａと、左旋回パイロット圧センサ８５Ｂと、ブーム上げパイロット圧センサ８６Ａと、ブーム下げパイロット圧センサ８６Ｂと、図３に示されるエンジン回転数センサ８０及びモータ回転数センサ８４と、を含む。

前記第１ポンプ圧センサ８１及び前記第２ポンプ圧センサ８２は、それぞれ、前記第１油圧ポンプ１１及び前記第２油圧ポンプ１２から吐出される作動油の圧力、すなわち第１ポンプ圧Ｐ１及び第２ポンプ圧Ｐ２、を検出するポンプ圧検出器である。当該第１ポンプ圧センサ８１及び前記第２ポンプ圧センサ８２は、当該第１ポンプ圧Ｐ１及び第２ポンプ圧Ｐ２にそれぞれ対応する電気信号である第１ポンプ圧検出信号及び第２ポンプ圧検出信号を生成し、前記コントローラ７０に入力する。

前記右旋回パイロット圧センサ８５Ａ及び左旋回パイロット圧センサ８５Ｂは、それぞれ、前記右旋回パイロットライン１７Ａ及び前記左旋回パイロットライン１７Ｂにおける右旋回パイロット圧及び左旋回パイロット圧に対応するパイロット圧検出信号を生成し、これをコントローラ７０に入力する。従って、当該右旋回及び左旋回パイロット圧センサ８５Ａ，８５Ｂは、前記旋回操作装置１６の旋回操作レバー１６ａに与えられる旋回指令操作の方向及び大きさを検出してその情報を前記コントローラ７０に与える旋回指令操作検出器である。

前記ブーム上げパイロット圧センサ８６Ａ及びブーム下げパイロット圧センサ８６Ｂは、それぞれ、前記ブーム上げパイロットライン２１Ａ及び前記ブーム下げパイロットライン２１Ｂにおけるブーム上げパイロット圧及びブーム下げパイロット圧に対応するパイロット圧検出信号を生成し、これをコントローラ７０に入力する。従って、当該ブーム上げ及びブーム下げパイロット圧センサ８５Ａ，８５Ｂは、前記ブーム操作装置２０のブーム操作レバー２０ａに与えられるブーム指令操作の方向及び大きさを検出してその情報を前記コントローラ７０に与えるブーム指令操作検出器である。

前記エンジン回転数センサ８０は、前記エンジン１０の回転数であって前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の回転速度に相当するエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］を検出する。つまり、当該エンジン回転数センサ８０はポンプ回転速度検出器を構成する。当該エンジン回転数センサ８０は、前記エンジン回転数Ｎｅに相当するエンジン回転数検出信号を生成し、これをコントローラ７０に入力する。

前記モータ回転数センサ８４は、前記旋回モータユニット１４における旋回モータ本体２６の単位時間当たりの回転数（すなわち回転速度）であるモータ回転数Ｎｍｓを［ｒｐｍ］検出する。つまり、前記モータ回転数センサ８４はモータ回転速度検出器を構成する。当該モータ回転数センサ８４は、前記モータ回転数Ｎｍｓに相当する旋回速度検出信号を生成し、これをコントローラ７０に入力する。

前記コントローラ７０は、例えばマイクロコンピュータにより構成され、旋回駆動制御及びブーム上げ駆動制御に関連する機能として、図３に示されるポンプ容量指令部７１、実旋回流量比演算部７２、ブーム上げ作動圧特定部７３、境界値設定部７４、モータ容量指令部７６及び流量比境界値マップ変更部７８を有する。

前記ポンプ容量指令部７１は、前記ポンプ圧センサ８１，８２及び前記パイロット圧センサ８５，８６が検出する第１及び第２ポンプ圧及び各パイロット圧に基づいて前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の容量（傾転流量すなわち押しのけ容積）である第１ポンプ容量ｑｐ１及び第２ポンプ容量ｑｐ２の制御を行う。当該制御の例として、馬力制御やポジコン制御、その複合制御等が挙げられる。前記馬力制御は、前記第１及び第２ポンプ１１，１２が要求する馬力Ｗ１，Ｗ２を前記エンジン１０について設定された馬力曲線以下の馬力に制限するように、前記第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２に応じて前記第１及び第２ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２を設定する制御である。前記ポジコン制御は、前記操作レバー１６ａ，２０ａに与えられる指令操作の大きさに応じて前記第１及び第２ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２を変化させる制御である。

前記実旋回流量比演算部７２は、前記旋回操作装置１６に旋回指令操作与えられると同時に前記ブーム操作装置２０にブーム上げ指令操作が与えられる旋回ブーム上げ操作時において、前記モータ回転数センサ８４及び前記エンジン回転数センサ８０によりそれぞれ検出される前記モータ回転数Ｎｍｓ及び前記エンジン回転数Ｎｅに基づき、実旋回流量比Ｒｑｓを演算する。この実旋回流量比Ｒｑｓは、前記旋回ブーム上げ操作時に前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油の総流量であるポンプ流量Ｑｐのうち実際に前記旋回モータユニット１４に分配される作動油の流量である旋回流量Ｑｓの比率（Ｒｑｓ＝Ｑｓ／Ｑｐ）であって、前記旋回ブーム上げ操作時に前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油のエネルギーのうち実際に前記旋回モータユニット１４に分配される作動油のエネルギーの比率である旋回エネルギー分配比率の増加に対応して増加する実旋回分配率対応値に相当する。前記実旋回流量比Ｒｑｓの具体的な算定要領については後述する。

前記ブーム上げ作動圧特定部７３は、前記第１及び第２ポンプ圧センサ８１，８２とともに、ブーム上げ作動圧Ｐｂｒを検出するブーム上げ作動圧検出部を構成する。当該ブーム上げ作動圧Ｐｂｒは、前記旋回ブーム上げ操作時における前記一対のブームシリンダ７の作動圧、具体的には各ブームシリンダ７のボトム室７ａに供給される作動油の圧力、である。前記ブーム上げ作動圧特定部７３は、前記旋回ブーム上げ操作時において前記第１及び第２ポンプ圧センサ８１，８２により検出される第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２に基づいて前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒを特定する。

前記境界値設定部７４は、前記ブーム上げ作動圧特定部７３により特定される前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒに基づき、前記実旋回流量比Ｒｑｓの境界値である流量比境界値Ｒｑｓｂを決定する。具体的に、当該境界値設定部７４は、前記旋回ブーム上げ操作時における前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きいほど、つまりブーム上げ動作のための負荷が大きいほど、旋回駆動の優先度を低くしてブーム上げ駆動の優先度を上げるべく前記流量比境界値Ｒｑｓｂを小さくするような当該流量比境界値Ｒｑｓｂの設定を行う。この実施の形態に係る前記境界値設定部７４は、後に詳述するように、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒに基づいて前記流量比境界値Ｒｑｓｂを決定するために予め用意された流量比境界値マップを格納し、当該流量比境界マップに基づいて当該流量比境界値Ｒｑｓｂの決定を行う。

前記旋回モータ容量指令部７６は、前記旋回ブーム上げ操作時において、前記実旋回流量比演算部７２により演算される前記実旋回流量比Ｒｑｓ及び前記境界値設定部７４により決定される前記流量比境界値Ｒｑｓｂに基づいて前記油圧供給切換弁６４への容量切換信号の入力の要否を判定し、当該入力を要する場合にのみ当該容量切換信号を当該油圧供給切換弁６４のソレノイド６４ａに入力する。具体的に、当該モータ容量指令部７６は、前記旋回ブーム上げ操作時における旋回始動時（旋回モータユニット１４の始動時）から前記実旋回流量比Ｒｑｓが前記流量比境界値Ｒｑｓｂに達するまでの旋回優先許容期間は前記旋回モータ容量ｑｍｓを前記第１容量ｑｍｓ１にするために前記容量切換信号の入力を行う一方、前記実旋回流量比Ｒｑｓが前記流量比境界値Ｒｑｓｂに達した後は前記旋回モータ容量ｑｍｓを前記第２容量ｑｍｓ２にするために前記容量切換信号の入力を停止する。

すなわち、前記旋回モータ容量指令部７６は、前記旋回モータユニット１４に容量切換信号を入力することにより前記旋回モータ容量ｑｍｓを操作する旋回モータ操作部を構成する。

前記流量比境界値マップ変更部７８は、前記運転室２ａ内に設けられた入力装置である操作ディスプレイ８８と電気的に接続され、当該操作ディスプレイ８８を通じてオペレータによりマップ変更指令の入力を受けた場合にそのマップ変更指令の内容に応じて前記流量比境界値マップの変更を行う。

次に、この油圧ショベルの主たる作用を図７のフローチャートを併せて参照しながら説明する。当該フローチャートは、旋回モータ容量ｑｍｓについて前記コントローラ７０が行う演算制御動作を示すものである。

コントローラ７０は、各センサから入力される検出信号を取り込み（ステップＳ１）、前記旋回操作装置１６の旋回操作レバー１６ａに対して旋回指令操作が与えられているか否かの判定を行う（ステップＳ２）。具体的には、旋回パイロット圧センサ８５Ａ，８５Ｂによりそれぞれ検出される右及び左旋回パイロット圧のいずれか一方が予め設定された微小範囲を超えているか否か、つまり前記旋回操作レバー１６ａが中立範囲を超えて操作されているか否かを判定する。旋回指令操作が与えられていないと判定した場合（ステップＳ２でＮＯ）、コントローラ７０は旋回モータ容量ｑｍｓについての制御を行わない。

前記旋回操作装置１６に前記旋回指令操作が与えられている場合、前記コントローラ７０は、さらに、前記ブーム操作装置２０にブーム上げ指令操作が与えられているか否かの判定を行う（ステップＳ３）。具体的には、ブーム上げパイロット圧センサ８６Ａにより検出されるブーム上げパイロット圧が予め設定された微小範囲を超えているか否か、つまり前記ブーム操作レバー１６ａが中立範囲を超えてブーム上げ操作方向に操作されているか否かを判定する。

前記ブーム上げ指令操作が前記ブーム操作装置２０に与えられていない場合（ブーム下げ指令操作が当該ブーム操作装置２０に与えられている場合も含む；ステップＳ３でＮＯ）、つまり、旋回指令操作及びブーム上げ指令操作のうちの旋回指令操作のみが行われている場合、前記コントローラ７０のモータ容量指令部７６は油圧供給切換弁６４に容量切換信号を入力せず、これにより旋回モータ容量ｑｍｓを第２容量ｑｍｓ２すなわち小容量にする（ステップＳ４）。

このように旋回モータ容量ｑｍｓを小容量である第２容量ｑｍｓ２にするのは、オーバートルクによる機器の破損等を回避するためである。前記ブーム操作装置２０にブーム上げ指令操作が与えられていない場合、前記合流切換弁２４は合流阻止位置に切換えられて、前記第１油圧ポンプ１１から吐出される作動油はブームシリンダ７及び旋回モータユニット１４のうちの旋回モータユニット１４にのみ供給されるが、旋回単独操作時は総じて旋回モータユニット１４のモータ本体２６の作動圧が高圧となりやすいので、この場合はオーバートルクの防止のために前記のように旋回モータ容量ｑｍｓが第２容量ｑｍｓ２に切換えられる。しかし、旋回単独操作時においても、旋回モータユニット１４の能力をフルに活かした旋回駆動を行いたいときに前記旋回モータ容量ｑｍｓが大容量である第１容量ｑｍｓ１に切換えられてもよい。

一方、前記旋回指令操作に加え、前記ブーム操作装置２０にブーム上げ指令操作が与えられているとき（ステップＳ３でＹＥＳ）、つまり当該ブーム操作装置２０からブーム上げパイロット圧が出力されているとき、当該ブーム上げパイロット圧によって合流切換弁２４が合流許容位置に切換えられて第１油圧ポンプ１１から前記旋回モータユニット１４と前記一対のブームシリンダ７への作動油の分配供給を許容するため、コントローラ７０は、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油のエネルギーを旋回モータユニット１４とブームシリンダ７とに好適に分配するための制御を実行する（ステップＳ４〜Ｓ９）。

まず、当該コントローラ７０の実旋回流量比演算部７２は、実旋回流量比Ｒｑｓを演算する（ステップＳ５）。具体的に、当該実旋回流量比演算部７２は、前記ポンプ容量指令部７１により操作される前記第１及び第２ポンプ１１，１２の第１及び第２ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２［ｃｃ／ｒｅｖ］と、前記モータ回転数センサ８４により検出されるモータ回転数Ｎｍｓ［ｒｐｍ］と、前記エンジン回転数センサ８０により検出されるエンジン回転数Ｎｅ［ｒｐｍ］と、前記旋回モータ容量ｑｍｓ［ｃｃ／ｒｅｖ］とに基づき、次式（１）及び（２）を用いて、前記ポンプ流量Ｑｐすなわち第１及び第２油圧ポンプ１１，１２からそれぞれ吐出される作動油の流量の和と、前記旋回流量Ｑｓすなわち前記第１油圧ポンプ１１から前記旋回モータユニット１４に供給される作動油の流量と、を演算し、さらに前記実旋回流量比Ｒｑｓ（＝Ｑｓ／Ｑｐ）を演算する。

Ｑｐ＝（ｑｐ１＋ｑｐ２）×Ｎｅ／１０００［ｃｃ／ｍｉｎ］ …（１）
Ｑｓ＝ｑｍｓ×Ｎｍｓ／１０００［ｃｃ／ｍｉｎ］ …（２）
前記実旋回流量比Ｒｑｓは、旋回ブーム上げ操作が開始されてから次第に増加する。すなわち、大きな慣性モーメントを有する上部旋回体２が停止している状態からその旋回を開始するには大きな旋回トルクを要するため、旋回が開始されてからしばらくは旋回モータユニット１４の旋回モータ本体２６を流れる作動油の流量すなわち旋回流量Ｑｓは小さいが、上部旋回体２の旋回が進行するに従って当該旋回流量Ｑｓは増大する。しかも、その変化はブームシリンダ７に供給される作動油の流量に比べて大きいため、総じて前記実旋回流量比Ｒｑｓは旋回ブーム上げ操作の開始時から時間経過とともに増大する。

一方、前記コントローラ７０のブーム上げ作動圧特定部７３は、第１及び第２ポンプ圧センサ８１，８２により検出される第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２に基づき、前記旋回ブーム上げ操作時におけるブーム上げ作動圧Ｐｂｒを特定する（ステップＳ６）。当該ブーム上げ作動圧Ｐｂｒは、基本的に前記旋回モータユニット１４における旋回作動圧（旋回モータ本体２６のモータ差圧）よりも高いので、ブームコントロールバルブ２２及び合流切換弁２４での圧力損失を除けば前記第１及び第２ポンプ１１，１２の吐出圧（第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２）と同等とみなすことが可能である。そこで、当該ブーム上げ作動圧特定部７３は、前記第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２の平均値すなわち平均ポンプ圧Ｐａｖ（＝（Ｐ１＋Ｐ２）／２）をブーム上げ作動圧Ｐｂｒとして特定する。

前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒの特定は、旋回ブーム上げ操作開始直後に前記第１及び第２ポンプ圧センサ８１，８２により検出される第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２の値をそのまま用いて行われてもよいが、例えば図４に例示されるように、前記ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２は特に旋回ブーム上げ操作時当初において著しく変動するため、その変動を除外した値が採用されることがより好ましい。この実施の形態に係る前記ブーム上げ作動圧特定部７３は、前記第１及び第２ポンプ圧センサ８１，８２より入力されるポンプ圧検出信号をフィルタ処理して図５に例示されるように当該ポンプ圧検出信号から高周波成分を除去し、かつ、そのフィルタ処理された後の当該ポンプ圧検出信号の値が予め設定された収束判定条件を満たした後に当該ポンプ圧検出信号に基づいて前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒを特定するための第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２の特定を行う。

具体的に、前記ポンプ圧検出信号の挙動は、図５に例示されるように、１回目の極大値を迎えてから減衰振動する（つまり極大値と極小値を交互に迎える）ので、前記収束判定条件の好適な例としては、（１）ポンプ圧検出信号が１回目の極小値ＰＬ（１回目の極大値の次の極小値）に至ることや、（２）当該ポンプ圧検出信号が２回目の極大値ＰＨに至ること、等が挙げられる。また、収束判定条件を満たした後のポンプ圧検出信号に基づく第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２を特定するための手法の好適な例としては、前記１回目の極小値ＰＬをそのまま第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２として採用することや、前記収束判定条件を満たした時点から一定時間Δｔが経過するまでの期間（図５に網目で示される期間）におけるポンプ圧検出信号の平均値を第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２として算定すること、あるいは、前記１回目の極小値ＰＬと前記２回目の極大値ＰＨとの平均値をを第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２として算定すること、等が挙げられる。

次に、前記コントローラ７０の境界値設定部７４は、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒに基づいて前記実旋回流量比Ｒｑｓの境界値である前記流量比境界値Ｒｑｓｂを設定する（ステップＳ７）。具体的には、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きいほど小さな値に前記流量比境界値Ｒｑｓｂを設定する。

この実施の形態に係る境界値設定部７４は、上述のように流量比境界値マップを格納しており、当該流量比境界値マップに基づいて前記流量比境界値Ｒｑｓｂの決定を行う。図６は当該流量比境界値マップの好適な例を示す。このマップによれば、ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが予め設定された優先作動圧Ｐｂｒｏ以下の領域では流量比境界値Ｒｑｓｂが最大値Ｒｑｍｓａｘに設定され、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが前記優先作動圧Ｐｂｒｏを超える領域では当該ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きくなるほど前記流量比境界値Ｒｑｓｂが階段状に小さくなるような当該流量比境界値Ｒｑｓｂの設定が行われる。また、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが予め設定された上限作動圧Ｐｂｒｍａｘを超える場合には前記流量比境界値Ｒｑｓｂがゼロに設定される。

なお、オペレータが事前に前記操作ディスプレイ８８を操作することにより前記流量比境界値マップ設定部７８にマップ変更指令を入力した場合、そのマップ変更指令の内容に応じて前記流量比境界値マップが適当に変更される。このことは、オペレータのフィーリングに応じて旋回速度とブーム上げ速度のバランスを変更することを可能にする。

前記旋回モータ容量指令部７６は、前記実旋回流量比Ｒｑｓと前記流量比境界値Ｒｑｓｂとの比較に基づき、油圧供給切換弁６４への容量切換信号の入力の要否の判定を行う（ステップＳ８）。具体的に、当該モータ容量指令部７６は、前記実旋回流量比Ｒｑｓが前記流量比境界値Ｒｑｓｂに至るまでの旋回優先許容期間は（ステップＳ８でＮＯ）、迅速な旋回立ち上げのための旋回トルクの確保を優先すべく前記旋回モータ容量ｑｍｓを第１容量（大容量）ｑｍｓ１に切換える（ステップＳ９）。より具体的に、当該モータ容量指令部７６は、前記油圧供給切換弁６４に容量切換信号を入力して当該油圧供給切換弁６４を第１切換位置に切換える。これにより、当該油圧供給切換弁６４は前記容量操作シリンダ５４の第１油圧室５５に容量切換油圧が導入されて前記旋回モータ容量ｑｍｓが前記第１容量ｑｍｓ１に切換えられることを許容する。その後、当該モータ容量指令部７６は、前記実旋回流量比Ｒｑｓが前記流量比境界値Ｒｑｓｂに至った時点（ステップＳ８でＹＥＳ）、つまり、前記旋回優先許容期間が経過した後であって旋回がある程度進行した時点、でブーム上げ駆動を優先すべく油圧供給切換弁６４への容量切換信号の入力を停止して前記旋回モータ容量ｑｍｓを第２容量（小容量）ｑｍｓ２に戻す（ステップＳ４）。

ここで、前記流量比境界値Ｒｑｓｂは、上述のように、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きいほど小さい値に設定されるので、当該ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きいほど早い時点で前記旋回モータ容量ｑｍｓが前記第１容量ｑｍｓ１から前記第２容量ｑｍｓ２に切換えられる。このことは、ブーム上げ動作のための負荷が小さいときは長い旋回優先許容期間を確保して旋回駆動の優先度を高める一方、ブーム上げ動作のための負荷が大きい時は前記旋回優先許容期間を短縮してブーム上げ駆動の優先度を高めること、を可能にし、これにより、当該ブーム上げ動作の負荷にかかわらず好適なバランスでオペレータが旋回動作とブーム上げ動作とを同時に行わせることを有効にアシストする。

また、この実施の形態では、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが予め設定された上限作動圧Ｐｂｒｍａｘを超える場合、前記流量比境界値Ｒｑｓｂがゼロに設定されることにより、モータ容量指令部７６は前記実旋回流量比Ｒｑｓにかかわらず旋回始動時から容量切換信号の入力を停止して前記旋回モータ容量ｑｍｓを前記第２容量ｑｍｓ２に保つ。このことは、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが過剰に高い場合、つまり前記ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２が過剰に高い場合、に旋回モータ容量を大きくして前記旋回モータに過剰な旋回トルクを生じさせてしまうことを有効に防ぐ。この効果は、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが前記上限作動圧Ｐｂｒｍａｘを超える場合において、前記境界値設定部７４が前記流量比境界値Ｒｑｓｂをゼロにするのではなく、前記旋回モータ容量指令部７６が前記実旋回流量比Ｒｑｓ及び前記流量比境界値Ｒｑｓｂに関係なく前記旋回モータ容量ｑｍｓを強制的に第２容量に切換えることによっても、得ることが可能である。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を含む。

（Ａ）実旋回分配率対応値について
本発明に係る実旋回分配率対応値は、前記実旋回流量比Ｒｑｓに限定されない。当該実旋回分配率対応値は、油圧供給装置（前記実施の形態では第１及び第２油圧ポンプ１１，１２）から吐出される作動油のエネルギーのうち実際に旋回モータに分配されるエネルギーの比率である旋回エネルギー分配比率に対応して増加または減少する値であればよい。

当該実旋回分配率対応値は、例えば、前記油圧供給装置の総馬力のうち実際に旋回モータに分配される旋回馬力Ｗｓの比率である実旋回馬力比Ｒｗｓであってもよい。図８は、前記実施の形態に係る前記実旋回流量比Ｒｑｓに代えて前記実旋回馬力比Ｒｗｓが前記実旋回分配率対応値に採用された場合の演算制御動作の変形例を示す。

この変形例では、旋回ブーム上げ操作時（ステップＳ２，Ｓ３でＹＥＳ）に、前記実施の形態に係る実旋回流量比Ｒｑｓに代えて実旋回馬力比Ｒｗｓが演算される（ステップＳ５Ａ）。当該実旋回馬力Ｒｗｓは、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれの馬力Ｗ１，Ｗ２の総和であるポンプ馬力（総馬力）Ｗｐに対する前記旋回馬力Ｗｓの比率である（Ｒｗｓ＝Ｗｓ／Ｗｐ）。当該第１及び第２ポンプ１１，１２の馬力Ｗ１，Ｗ２及び当該旋回馬力Ｗｓは、例えば、前記第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２、前記エンジン回転数Ｎｅ［ｒｅｍ］、前記モータ回転数Ｎｍｓ［ｒｅｍ］、前記第１及び第２ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２［ｃｃ／ｒｅｖ］、旋回モータ本体２６の前後差圧であるモータ差圧ΔＰ、及び旋回モータ容量ｑｍｓ［ｃｃ／ｒｅｖ］に基づき、次式（３）及び（４）を用いてそれぞれ演算されることが可能である。

Ｗ１＝Ｐ１×（Ｎｅ×ｑｐ１／１０００）／６０［ｋＷ］ …（３）
Ｗｓ＝ΔＰ×ｑｍｓ×Ｎｍｓ／６０［ｋＷ］ …（４）
ここで、前記モータ差圧ΔＰは前記旋回モータ本体２６の両側に圧力センサを配置することにより検出することが可能であり、前記旋回モータ容量ｑｍｓは例えばモータ指示電流値より算定することが可能である。モータ回転数Ｎｍｓではなく上部旋回体２の回転数Ｎｓｗを検出するセンサが用いられる場合、当該回転数Ｎｓｗをモータ減速比で除した値が前記モータ回転数Ｎｍｓとして算定されることが可能である。

一方、前記実施の形態に係る制御のステップＳ６，Ｓ７と同様に、ブーム上げ作動圧Ｐｂｒの特定（ステップＳ６）と、前記実旋回馬力比Ｒｗｓの境界値である馬力比境界値Ｒｗｓｂの決定（ステップＳ７Ａ）が行われる。当該馬力比境界値Ｒｗｓｂは、前記流量比境界値Ｒｑｓｂと同様、前記ブーム上げ作動圧Ｐｂｒが大きいほど小さな値に設定される。そして、旋回ブーム上げ操作が開始されてから前記実旋回馬力比Ｒｗｓが前記馬力比境界値Ｒｗｓｂに達するまでは（ステップＳ８ＡでＮＯ）前記旋回モータ容量ｑｍｓが第１容量ｑｍｓ１に保たれ（ステップＳ９）、前記実旋回馬力比Ｒｗｓが前記馬力比境界値Ｒｗｓｂに達した時点で（ステップＳ８ＡでＹＥＳ）前記旋回モータ容量ｑｍｓが第２容量ｑｍｓ２（＜ｑｍｓ１）に切換えられる（ステップＳ４）ことにより、ブーム上げ駆動の負荷を考慮した好適な分配制御が実現される。

前記実旋回分配率対応値は、あるいは、前記旋回エネルギー分配比率の増加に伴って減少する値であってもよい。例えば、当該実旋回分配対応値は、前記実施の形態に係る第１及び第２油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油の流量であるポンプ流量Ｑｐのうち実際にブームシリンダ７に分配される作動油の流量（ブーム上げ流量）Ｑｂの比率であるブーム上げ流量比Ｒｑｂ（＝Ｑｂ／Ｑｐ）であってもよい。前記ブーム上げ流量Ｑｂのうち前記第１油圧ポンプ１１から前記合流切換弁２４を通じて前記ブームシリンダ７に供給される作動油の流量は、例えば当該合流切換弁２４の前後差圧と前記ブーム上げパイロット圧に対応する当該合流切換弁２４の開口面積とによって算出することが可能である。

この場合、前記ブーム上げ流量比は、旋回流量の増大に従って減少する。従って、当該ブーム上げ流量比の境界値は、前記ブーム上げ作動圧が大きいほど旋回モータ容量の制限度合いを大きくするように、当該ブーム上げ作動圧が大きいほど大きい値に設定される。

（Ｂ）実旋回分配率対応値の境界値の設定について
ブーム上げ作動圧に基づいて実旋回分配率対応値の境界値を設定するための境界値マップは、図６に示されるものに限定されない。当該境界値マップは、例えば、ブーム上げ作動圧の増加に伴って前記境界値が連続的に減少する（実旋回分配率対応値が例えばブーム上げ流量比の場合は前記境界値が連続的に増加する）特性に基づくものでもよい。また、当該境界値の設定は予め用意されたマップを用いるものに限定されない。当該設定は、例えば予め用意された前記ブーム上げ作動圧と前記境界値との関係式に基づく演算によって行われてもよい。

（Ｃ）旋回モータ容量について
本発明に係る旋回モータは、その旋回モータ容量が複数の値の中から択一的に切換えられるものではなく、連続的に変化することが可能なものであってもよい。この場合、モータ容量操作部は、前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達するまでの旋回優先許容期間において、前記ブーム上げ作動圧の増加に伴って前記旋回モータ容量を予め設定された制限容量を下回らない範囲内で減少させるような操作をしてもよい。また、前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達した後、前記ブーム上げ作動圧の増加に伴って前記旋回モータ容量を前記制限容量からさらに減少させるような操作をしてもよい。

（Ｄ）油圧供給装置について
本発明に係る油圧供給装置の少なくとも一つの油圧ポンプは、分配ポンプのみを含むものでもよい。つまり、当該分配ポンプから吐出される作動油のみによって旋回モータ及びブームアクチュエータの双方が駆動されてもよい。

（Ｅ）旋回制御装置及びブーム制御装置について
本発明に係る旋回制御装置及びブーム制御装置は、それぞれ、旋回指令操作及びブーム指令操作を受けることにより油圧供給装置から旋回モータ及びブームアクチュエータへの作動油の供給を制御するものであればよく、前記実施の形態のようにパイロット弁１６ｂ，２０ｂを含む油圧パイロット式の旋回操作装置１６及びブーム操作装置２０を含むものに限定されない。本発明に係る旋回制御装置は、例えば、前記旋回操作装置１６に代え、オペレータによる旋回指令操作を受けて電気信号である旋回指令信号を生成する電気レバー装置と、前記旋回指令信号に基づいて旋回パイロット圧を演算してこれに対応した旋回操作信号を演算し出力するコントローラと、当該旋回操作信号の入力を受けてパイロット油圧源から前記旋回コントロールバルブ１８に入力される旋回パイロット圧を変化させる電磁式の圧力制御弁と、を含むものでもよい。同様に、本発明に係るブーム制御装置は、前記ブーム操作装置２０に代え、オペレータによるブーム指令操作を受けて電気信号であるブーム指令信号を生成する電気レバー装置と、前記ブーム指令信号に基づいてブームパイロット圧を演算してこれに対応したブーム操作信号を演算し出力するコントローラと、当該ブーム操作信号の入力を受けてパイロット油圧源から前記ブームコントロールバルブ２２に入力されるブーム上げパイロット圧またはブーム下げパイロット圧を変化させる電磁式の圧力制御弁と、を含むものでもよい。

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ 掘削アタッチメント（作業装置）
４ ブーム
７ ブームシリンダ（ブームアクチュエータ）
１１ 第１油圧ポンプ
１２ 第２油圧ポンプ
１４ 旋回モータユニット
１６ 旋回操作装置（旋回制御装置を構成）
１８ 旋回コントロールバルブ（旋回制御装置を構成）
２０ ブーム操作装置（ブーム制御装置を構成）
２２ ブームコントロールバルブ（ブーム制御装置を構成）
２４ 合流切換弁（ブーム制御装置を構成）
２６ 旋回モータ本体
５０ 容量切換部
６０ 油圧供給制御部
７０ コントローラ
７２ 実旋回流量比演算部
７３ ブーム上げ作動圧特定部
７４ 境界値設定部
７６ モータ容量指令部（モータ容量操作部）

Claims (8)

1. 旋回式油圧作業機械であって、
   下部走行体と、
   前記下部走行体の上に旋回可能となるように搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載される作業装置であって起伏可能となるように前記上部旋回体に連結されるブームを含むものと、
   作動油の供給を受けて作動する可変容量型油圧モータからなり、当該作動油の供給に応じて前記上部旋回体を旋回させる旋回モータと、
   作動油の供給を受けて前記ブームを起伏させるように作動するブームアクチュエータと、
   前記可変容量型油圧モータ及び前記ブームアクチュエータに供給されるための作動油を吐出する少なくとも一つの油圧ポンプを含み、かつ、当該少なくとも一つの油圧ポンプは前記旋回モータ及び前記ブームアクチュエータに作動油を分配するように当該旋回モータ及び当該ブームアクチュエータの双方に接続されることが可能な分配ポンプを含む油圧供給装置と、
   前記上部旋回体を旋回させるための旋回指令操作を受けて前記油圧供給装置から前記旋回モータに作動油が供給される方向及び流量を制御する旋回制御装置と、
   前記ブームを起立方向に作動させるためのブーム上げ指令操作を受けて前記油圧供給装置から前記ブームアクチュエータに作動油が供給される流量を制御するブーム制御装置と、
   前記ブームを起立方向に駆動する際に前記油圧供給装置から前記ブームアクチュエータに供給される作動油の圧力に相当するブーム上げ作動圧を検出するブーム上げ作動圧検出部と、
   前記旋回制御装置に前記旋回指令操作が与えられると同時に前記ブーム制御装置に前記ブーム上げ指令操作が与えられる旋回ブーム上げ操作時に、前記ブーム上げ作動圧検出部により検出される前記ブーム上げ作動圧に基づいて前記旋回ブーム上げ操作時に前記旋回モータの容量である旋回モータ容量を制御する容量制御装置と、を備え、
   前記容量制御装置は、前記旋回ブーム上げ操作時において前記油圧供給装置から吐出される作動油のエネルギーのうち実際に前記旋回モータに分配されるエネルギーの比率である旋回エネルギー分配率に対応して増減する値である実旋回分配率対応値を検出する分配率対応値検出部と、前記実旋回分配率対応値についての境界値を設定する境界値設定部であって前記ブーム上げ作動圧が大きいほど前記旋回エネルギー分配率を制限するように当該ブーム上げ作動圧に応じて前記境界値を変更する境界値設定部と、前記旋回ブーム上げ操作時において前記旋回モータが始動してから前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達するまでの旋回優先許容期間は前記旋回モータ容量を予め設定された制限容量よりも高い容量にし、前記実旋回分配率対応値が前記境界値に達した後は前記旋回モータ容量を前記制限容量以下の容量に制限するモータ容量操作部と、を有する、旋回式油圧作業機械。
2. 請求項１記載の旋回式油圧作業機械であって、前記実旋回分配率対応値は、前記旋回エネルギー分配比率に対応して増加する値であり、前記境界値設定部は前記ブーム上げ作動圧が大きいほど小さい値に前記境界値を設定する、旋回式油圧作業機械。
3. 請求項２記載の旋回式油圧作業機械であって、前記分配率対応値検出部は前記実旋回分配率対応値として前記油圧供給装置から吐出される作動油の流量のうち実際に前記旋回モータに供給される作動油の流量の割合である実旋回流量比を検出するものであり、前記境界値設定部は前記実旋回流量比の境界値を設定する、旋回式油圧作業機械。
4. 請求項３記載の旋回式油圧作業機械であって、前記分配率対応値検出部は、前記油圧供給装置の前記少なくとも一つの油圧ポンプの容量であるポンプ容量及び前記油圧供給装置の前記少なくとも一つの油圧ポンプの回転速度に基づいて当該油圧供給装置から吐出される作動油の流量であるポンプ流量を算定し、前記旋回モータの回転速度及び前記旋回モータ容量に基づいて前記旋回モータに供給される作動油の流量である旋回流量を算定し、当該ポンプ流量に対する当該旋回流量の比を前記実旋回流量比として演算する、旋回式油圧作業機械。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の旋回式油圧作業機械であって、前記旋回モータは、前記旋回モータ容量が前記制限容量よりも大きい第１容量と前記制限容量に対応する第２容量との間で択一的に切換可能なものであり、前記容量制御装置の前記容量操作部は、前記旋回優先許容期間では前記旋回モータ容量を前記第１容量にし、前記旋回優先許容期間経過後は前記旋回モータ容量を前記第２容量に切換える、旋回式油圧作業機械。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の旋回式油圧作業機械であって、前記油圧供給装置における前記少なくとも一つの油圧ポンプは、前記分配ポンプであって前記旋回モータに接続可能な第１油圧ポンプと、前記ブームアクチュエータに接続可能な第２油圧ポンプと、を含み、前記ブーム制御装置は、前記第１油圧ポンプと前記ブームアクチュエータとの間に介在する合流切換弁を含み、当該合流切換弁は、前記ブーム制御装置に前記ブーム上げ操作が与えられたときにのみ開弁して前記第１油圧ポンプから吐出される作動油が前記第２油圧ポンプから吐出される作動油と合流して前記ブームアクチュエータに供給されることを許容する、旋回式油圧作業機械。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の旋回式油圧作業機械であって、前記ブーム上げ作動圧検出部は、前記油圧供給装置から吐出される作動油の圧力であるポンプ圧を検出するポンプ圧検出器と、前記旋回モータが始動してから前記ポンプ圧の変動が許容範囲内に収束したことを判断するために予め設定された収束判定条件を満たした後に前記ポンプ圧検出器により検出される前記ポンプ圧に基づいて前記ブーム上げ作動圧を特定するブーム上げ作動圧特定部と、を有する、旋回式油圧作業機械。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の旋回式油圧作業機械であって、前記容量操作部は、前記ブーム上げ作動圧が予め設定された上限作動圧を超える場合には前記実旋回分配率対応値にかかわらず前記旋回モータ容量を前記制限流量以下の流量に制限する、旋回式油圧作業機械。

Images