JP4719750B2 - 作業機械の制御装置 - Google Patents

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    • E02F9/2075Control of propulsion units of the hybrid type

Description

本発明は、作業機械の制御装置に関し、特に、発電電動機によってエンジンの駆動力がアシストされるハイブリッド方式の建設機械の制御に適用して好適な装置に関する。
油圧ショベルが行う代表的な作業の一つに、ホイスト旋回作業がある。ホイスト旋回作業は、ブームによって下方の土砂を積込み、その後ブームを上昇させながら上部旋回体を所定角度(たとえば90゜)旋回させてダンプトラックの荷台に積み込むという作業のことである。ホイスト旋回作業時には、ブーム用操作レバーと旋回用操作レバーとが複合操作されてブームの上昇と上部旋回体の旋回が同時に行われる。
図1を用いて従来の建設機械1の構成を概略説明する。なお、図1では説明の便宜のため、上部旋回体とブームを作動させるための構成のみを抜き出して示している。同図1に示すように、ディーゼルエンジン2を駆動源として油圧ポンプ3が駆動される。油圧ポンプ3は可変容量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板3aの傾転角等を変化させることで容量q(cc/rev)が変化する。油圧ポンプ3から吐出圧Pp、流量Q(cc/min)で吐出された圧油はそれぞれ、操作弁21、操作弁22を介してブーム用油圧シリンダ31、旋回用油圧アクチュエータ32に供給される。各操作弁21、22は、各操作レバー41、42の操作によって作動される。各油圧アクチュエータ31、32に圧油が供給されることで、各油圧アクチュエータ31、32が駆動され、各油圧アクチュエータ31、32に接続されたブーム、上部旋回体が作動する。
建設機械1が稼動している間、ブーム、上部旋回体にかかる負荷が変化する。これに応じて油圧機器(油圧ポンプ3)の負荷(油機負荷)、つまりエンジン2にかかる負荷が変化する。
油圧ポンプ3は、ロードセンシング制御される。すなわち、油圧ポンプ3の吐出圧Ppと、油圧アクチュエータ31、32の負荷圧(最大負荷圧)PLSとの差圧(操作弁前後差圧)ΔPが一定差圧となるように、油圧ポンプ3の斜板3aの傾転角が制御される。
また、複数の油圧アクチュエータ31、32が同時に作動された場合に負荷の軽い方の油圧アクチュエータに多くの圧油が供給されないようにするために、各操作弁21、22それぞれに圧力補償弁51、52が設けられている。
圧力補償弁51、52は、各操作弁21、22の前後差圧ΔPが同一の値になるように、操作弁21、22に流れ込む圧油を調整する。圧力補償弁51、52は、負荷が軽い側の操作弁に供給される圧油を絞って圧油を供給し難くするように作動する。
操作弁21と、油圧アクチュエータ31とを接続する油路には、ブーム用リリーフ弁61が設けられている。また、操作弁22と、油圧アクチュエータ32とを接続する油路には、旋回用リリーフ弁62が設けられている。旋回用リリーフ弁62の設定リリーフ圧Prfは、ブーム用リリーフ弁の設定リリーフ圧よりも低い圧力に設定されている。これは旋回用操作レバー42を操作したときに旋回用リリーフ弁62をリリーフ作動させることで、一定圧の圧油を油圧アクチュエータ32に供給して、旋回時の操作性を向上させるためである。たとえば旋回用リリーフ弁62のリリーフ圧Prfは、270kg/cm2に設定されており、油圧アクチュエータ32には、一定圧力270kg/cm2の圧油が供給される。
しかしながら、かかる構成でホイスト旋回作業を行うとすると、つぎの問題が発生する。
1)旋回とブームのスピードのマッチングの悪化
ホイスト旋回時には、各操作レバー41、42をそれぞれフルレバー位置まで倒したときに、上部旋回体とブームのスピードがマッチングし、上部旋回体がダンプトラックの荷台まで旋回したときに丁度ブームがダンプトラックの荷台の高さまで上昇していることが理想的である。このためには、図2−1に示すように、エンジン2のパワー(出力、馬力;kW)を、ブーム用油圧アクチュエータ31と旋回用油圧アクチュエータ32とに適切に配分する必要がある。エンジン2のパワーが100kWとすると100kWのうち、旋回用油圧アクチュエータ32には、30kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、70kWが配分されている状態が理想的な状態である。
ところが、ホイスト旋回作業時には、上述したように旋回用油圧アクチュータ32には、リリーフ圧Prf(最大圧)の圧油が供給されてしまう。これをエンジン2のパワーの配分でみると、図2−2に示すようになり、エンジン2の出力100kWのうち、旋回用油圧アクチュエータ32には、40kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、60kWが配分されることになる。
このパワーの配分では、ブーム側に比べて上部旋回体側へのパワー配分が大きすぎてしまい、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなってしまう。このため、上部旋回体をダンプトラックの荷台まで旋回させたときに、ブームは荷台の高さまで上がりきっていないことがある。このためオペレータとしては、ブームと上部旋回体のスピードをマッチングさせるために、両操作レバー41、42をフルレバー操作するのではなく、細かく調整しなければならならい。これは、オペレータに熟練を要求することになるとともに、ホイスト旋回操作の操作性の悪化を招くことになる。
2)エネルギーロス、燃費の悪化
ホイスト旋回作業時には、上述したように、負荷が軽い側の操作弁に供給される圧油を絞るという圧力補償制御が行われるとともに、旋回用リリーフ弁62がリリーフ作動する。このため余剰の圧油がタンクに排出されてしまい、エネルギーロス、燃費の悪化を招く。
そこで、こうした問題を解決するために、ホイスト旋回作業時には、通常作業時とは異なり、圧力補償制御を中止して、ブーム用油圧アクチュエータ31の負荷圧のみに基づいて、油圧ポンプ3の斜板3aを制御するという技術が既に実施されている(従来実施技術)。
この従来実施技術によれば、ホイスト旋回作業時には、旋回用油圧アクチュータ32には、ブーム用油圧アクチュエータ31の負荷圧相当の圧力が、つまりリリーフ圧Prf(270kg/cm2)よりも低圧の圧油(たとえば200kg/cm2)が供給される。このためエンジン2のパワーの配分でみると、図2−1に示すように理想的な配分に近くなる。このため両操作レバー41、42をフルレバー位置に操作すると、上部旋回体がダンプトラックの荷台まで旋回したときに丁度、ブームが荷台の高さまで上がりきった状態になり、ほぼ理想的なホイスト旋回作業を行うことができる。また、圧力補償制御によって負荷の軽い側の操作弁へ供給される圧油が絞られたり、旋回用リリーフ弁62がリリーフ作動したりすることが抑制されるため、エネルギーロス、燃費悪化を解消することができる。
下記特許文献1、2にも、複数の油圧アクチュエータが複合作動している場合に、各油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力等を調整することで複数の油圧アクチュエータの各速度をマッチングさせるという発明が記載されている。
特開平11−71788号公報 特開2003−278705号公報
建設機械の分野では、発電電動機によってエンジンの駆動力をアシストするハイブリッド方式の建設機械が開発されつつあり、既に多くの特許出願がなされている。
図3は、ハイブリッド方式の建設機械の構成例を示している。図1と同様に、油圧ポンプ3は、エンジン2によって駆動され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、油圧ポンプ3から吐出された圧油が供給される。エンジン2の出力軸には、発電電動機4が連結されている。蓄電器10には、発電電動機4が発電した電力が蓄積されるとともに、蓄電器10は、発電電動機4に電力を供給する。上部旋回体は、電動アクチュエータとしての旋回用発電電動機11によって作動される。旋回用発電電動機11は、発電電動機4で発電した電力または/および蓄電器10に蓄積された電力によって駆動される。
ここで、旋回用発電電動機11で発生するトルクに制限が設けられていない。このため旋回用発電電動機11には、蓄電器10から20kWのパワーが供給され、また100kWを出力するエンジン2からは20kWのパワーが供給されることになり、旋回用発電電動機11では、旋回リリーフ弁62のリリーフ圧Prf(270kg/cm2)相当のトルク(135N・m)が発生する。このため旋回用発電電動機11には、40kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、80kWが配分されることになり、図2−2と同様に、パワー配分が理想的な状態(図2−1)から外れ、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなってしまい、旋回とブームのスピードのマッチングの悪化を招く結果となる。
しかも、図3に示す構成は、一方のブーム用アクチュエータが油圧アクチュエータ31であり、他方の旋回用アクチュエータが電動アクチュータ11であるため、ブーム、旋回のアクチュエータの両方が油圧アクチュエータである構成を前提とする従来実施技術を適用することができない。また、ブーム、旋回のアクチュエータの両方が油圧アクチュエータである構成を前提とする特許文献1、2記載の技術を適用することができない。
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータと電動アクチュータが複合して作動する場合に、両アクチュエータのスピードをマッチングさせることを解決課題とするものである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第1発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える制御手段とを備えることを特徴とする。
また、第2発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加える制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、第3発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える第1の制御手段と、電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加える第2の制御手段とを備えたことを特徴とする。
また、第4発明は、第1発明または第3発明において、油圧ポンプまたは油圧アクチュエータの負荷が小さくなるに応じて、電動アクチュータのトルクまたは作動速度の制限値が小さくなるように制御することを特徴とする。
また、第5発明は、第1発明または第2発明または第3発明において、油圧アクチュエータは、作業機を作動させるものであり、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるものであることを特徴とする。
また、第6発明は、第1発明または第3発明において、油圧アクチュエータは、ブームを作動させるブーム用油圧アクチュエータを含む油圧アクチュエータであり、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させる上部旋回体用電動アクチュエータであり、判定手段は、ブーム用油圧アクチュエータがブームを上昇させる方向に作動しながら、上部旋回体用電動アクチュエータが上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることを判定するものであることを特徴とする。
本発明を、図面を用いて説明すると、図5に示すように、判定部71、72では、ブーム用操作レバー41の操作量と旋回用操作レバー42の操作量に基づいて、ブーム用油圧シリンダ31と旋回用発電電動機11とが複合して作動されていることが判定される。ここで、油圧アクチュエータは、ブームなどの作業機を作動させるアクチュエータ(ブーム用油圧シリンダ31)で、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるアクチュエータ(旋回用発電電動機11)であってもよく(第5発明)、これに限定しないものであってもよい。油圧アクチュエータがブーム用油圧アクチュエータであり、電動アクチュエータが上部旋回体用電動アクチュエータである場合に、判定部71、72では、ブーム用油圧シリンダ31がブームを上昇させる方向に作動しながら、旋回用発電電動機11が上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることが判定される(第6発明)。
第1の制御手段は、以下の制御を行う。すなわち、切換部73では、ブーム用油圧シリンダ31と旋回用発電電動機11とが複合して作動されていることが判定されている場合に、ポンプ吐出圧Ppに基づいて、旋回用発電電動機11のトルクに制限を加えるためのトルクリミット指令が生成、出力される。たとえば油圧ポンプ3の吐出圧Ppが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機11のトルクリミット値TL2が小さくなるようなトルクリミット指令が生成、出力される(第4発明)。ここでポンプ吐出圧Ppの代わりに、油圧アクチュエータ(ブーム用油圧シリンダ31)の負荷圧を用いてもよい。また電動アクチュエータ(旋回用発電電動機11)のトルクを制限する代わりに、電動アクチュエータ(旋回用発電電動機11)の作動速度を制限してもよい。
ホイスト旋回作業時などの複合動作がなされていると判定されると、旋回用発電電動機11の発生トルクが、演算されたトルクリミット値TL2を超えないように、インバータ9を介して旋回用発電電動機11を制御する。
第2の制御手段は、以下の制御を行う。すなわち、たとえば旋回出力パワーWswとスロットル位置Sとに基づいて、旋回出力パワーWswが大きくなるに応じて油圧ポンプ3の吸収パワーWpが減じられるように、油圧ポンプ3の吸収パワーWpに制限を加えるためのポンプ吸収パワー指令が生成され、エンジン・ポンプコントローラ17に出力される。エンジン・ポンプコントローラ17は、油圧ポンプ3のポンプ吸収パワーが、演算されたポンプ吸収パワーWpを超えないように、油圧ポンプ3を制御する。
第1の制御手段による制御と第2の制御手段による制御の両方を行ってもよく(第3発明)、第1の制御手段による制御を行ってもよく(第1発明)、第2の制御手段による制御を行ってもよい(第2発明)。
本発明の効果を比較例と対比すると以下のとおりとなる。図4−2に示すように、第1の制御手段による制御が行われると、旋回用発電電動機11の発生トルクが制限される。このため旋回用発電電動機11には、蓄電器10から15kWのパワーが供給され、また100kWを出力するエンジン2からは15kWのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機11には、合計で30kWのパワーが供給されており、旋回用発電電動機11では、油圧ポンプ3の現在の吐出圧Pp(200kg/cm2)あるいはブーム用油圧シリンダ31の現在の負荷圧相当のトルク(100N・m)が発生している。旋回用発電電動機11には、30kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、85kWが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態(図2−1)とほぼ同じになる。このため図4−1の比較例に比して、上部旋回体の旋回速度が抑制され、旋回とブームのスピードのマッチングが良好となる。
図4−3は、第1の制御手段による制御に加え、第2制御手段による制御を行った場合のパワー配分を例示している。図4−3に示すように、第2の制御手段による制御が行われると、更に油圧ポンプ3の吸収パワーが制限される。このため、エンジン2から85kWが出力されて、そのうち油圧ポンプ3で70kWが吸収される。また図4−2と同様に、第1の制御手段による制御が行われた結果、供給旋回用発電電動機11には、合計で30kWのパワーが供給されており、旋回用発電電動機11では、油圧ポンプ3の現在の吐出圧Pp(200kg/cm2)あるいはブーム用油圧シリンダ31の現在の負荷圧相当のトルク(100N・m)が発生している。旋回用発電電動機11には、30kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、70kWが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態(図2−1)と同じになり、旋回とブームのスピードのマッチングが理想的な状態になる。
また図6に示すように、油圧ポンプ3の吸収パワーを制限する第2の制御手段による制御を行わなかった場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ31のストローク速度V′が徐々に下降せず(速度V′は平坦若しくは上昇気味となり)、上部旋回体の旋回速度Uとブーム用油圧シリンダ31のストローク速度V′とのマッチングが理想的な状態から若干ながら外れる。またホイスト旋回作業の後半で、ブームの上昇を終えようとするオペレータの意思に反して、ブーム上昇速度が遅くならず、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることになる。
これに対して、図5に示すように、油圧ポンプ3の吸収パワーを制限する第2の制御手段による制御を行った場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、前述のようにポンプ吸収パワーが制限されているのでブーム用油圧シリンダ31のストローク速度Vが徐々に下降していき、上部旋回体の旋回速度Uとブーム用油圧シリンダ31のストローク速度Vとのマッチングが理想的な状態になる。またホイスト旋回作業の後半で、ブーム上昇を終えようとするオペレータの意思に合致して、ブームの上昇速度が遅くなっていくため、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることがなく操作性が向上する。
また、第1の制御手段による制御が行われると、図7−2のA、図7−1のA′に示すように、比較例の速度U′に比して上部旋回体の旋回速度Uが抑制されているのがわかる。また、第2の制御手段による制御が行われると、図7−2のB、図7−1のB′に示すように、比較例の速度V′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Vが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなっているのがわかる。このように本発明によれば、上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業を精度よく操作性よく行うことができるということが確認された。
図1は、従来の油圧ショベルの構成例を示す油圧回路図である。 図2−1は、油圧アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。 図2−2は、油圧アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。 図3は、実施例の油圧ショベルの構成を示す図である。 図4−1は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。 図4−2は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。 図4−3は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。 図5は、実施例の制御ブロック図である。 図6は、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図7−1は、図5に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図7−2は、図5に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図8は、他の実施例の制御ブロック図である。 図9−1は、図8に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図9−2は、図8に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図10は、他の実施例の制御ブロック図である。 図11−1は、図10に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図11−2は、図10に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図12は、他の実施例の制御ブロック図である。 図13−1は、図12に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図13−2は、図12に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図14は、他の実施例の制御ブロック図である。 図15−1は、図14に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図15−2は、図14に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図16は、他の実施例の制御ブロック図である。 図17−1は、図16に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。 図17−2は、図16に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
符号の説明
2 エンジン
3 油圧ポンプ
4 発電電動機
7 ハイブリッドコントローラ
11 旋回用発電電動機
17 エンジン・ポンプコントローラ
31、33〜36 油圧アクチュエータ
41、42 操作レバー
71、72 判定部
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図3は実施形態の建設機械1の全体構成を示している。建設機械1は油圧ショベルを想定している。
建設機械1は、上部旋回体と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ31が駆動することによりブームが作動し、アーム用油圧シリンダ33が駆動することによりアームが作動し、バケット用油圧シリンダ34が駆動することによりバケットが作動する。また左走行用油圧モータ35、右走行用油圧モータ36がそれぞれ駆動することにより左履帯、右履帯が回転する。
旋回マシナリ12が駆動すると、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回する。エンジン2の出力軸には、タンデムポンプとして構成された油圧ポンプ3が接続されており、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ3が駆動する。油圧ポンプ3は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板3aの傾転角が変化することで容量q(cc/rev)が変化する。
油圧ポンプ3から吐出圧Pp、流量Q(cc/min)で吐出された圧油は、ブーム用操作弁21、アーム用操作弁22、バケット用操作弁23、左走行用操作弁24、右走行用操作弁25にそれぞれ供給される。油圧ポンプ3の吐出圧Ppは、油圧センサ13で検出され、ポンプ吐出圧Ppを示す信号がハイブリッドコントローラ7に入力される。
ブーム用操作弁21、アーム用操作弁22、バケット用操作弁23、左走行用操作弁24、右走行用操作弁25から出力された圧油はそれぞれ、ブーム用油圧シリンダ31、アーム用油圧シリンダ33、バケット用油圧シリンダ34、左走行用油圧モータ35、右走行用油圧モータ36に供給される。これによりブーム用油圧シリンダ31、アーム用油圧シリンダ33、バケット用油圧シリンダ34、左走行用油圧モータ35、右走行用油圧モータ36をそれぞれ駆動し、ブーム、アーム、バケット、左履帯、右履帯が作動する。
建設機械1の運転席には、各作業機、下部走行体、上部旋回体を作動させるための操作レバーが設けられている。図2では、ブームを作動させるためのブーム用操作レバー41、上部旋回体を作動させるための旋回用操作レバー42を代表して示している。
ブーム用操作レバー41、旋回用操作レバー42には、操作量(操作位置)を検出するセンサ41a、42aが設けられている。センサ41a、42aで検出された信号は、ハイブリッドコントローラ7に入力される。
エンジン2はディーゼルエンジンであり、そのパワー(出力、馬力;kw)の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン2の燃料噴射ポンプに付設したガバナを制御することで行われる。
エンジン・ポンプコントローラ17は、燃料ダイヤル14で設定されたスロットル位置S(%)を示す信号を入力するとともにエンジン2の回転数を示す信号を入力する。スロットル位置Sは、エンジン2の最大回転数(ハイアイドル回転数)を100%として単位%で表される。燃料ダイヤル14で設定されたスロットル位置Sを示す信号は、ハイブリッドコントローラ7およびエンジン・ポンプコントローラ17に入力される。
エンジン・ポンプコントローラ17は、スロットル位置Sに対応するエンジン目標回転数と、現在の実際のエンジン回転とに基づいて、エンジン回転数を、目標回転数にするためのガバナコントロール指令を出力し、ガバナは、これに応じて目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減する。
なお、エンジン・ポンプコントローラ17によるエンジン2およびポンプ3に対する一般的な制御は、重掘削モード(作業機の高負荷状態での作業モード)と通常の掘削モードとに分けて制御される。重掘削モードでは、ポンプ負荷が上昇し、圧力が上昇するとエンジン回転数が低下してくる。このとき、エンジン・ポンプコントローラ17は、ポンプ吐出量を下げて、エンジン回転数が、所定出力点付近の回転数になるようにコントロールする。逆に、圧力が低くなると、エンジン・ポンプコントローラ17は、所定出力点付近の回転数になるようにポンプ吐出量を増加させるようにコントロールする。一方、通常の掘削モードでは、ポンプ負荷が上昇し、圧力が上昇するとエンジン回転数が低下してくる。このとき、エンジン・ポンプコントローラ17は、エンジン2側とポンプ3側との複合制御によってポンプ吸収トルクをエンジン2の等馬力カーブに沿って、トルクを一定に保ちながらエンジン回転数を下げるようにコントロールし、これによって、燃費効率の良い領域でエンジン2を使用するようにしている。
エンジン2の出力軸には、発電電動機(モータ/発電機)4が連結されている。たとえばエンジン出力軸にギア等を介して発電電動機4の駆動軸が連結される。発電電動機4は発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機4は電動機(モータ)として作動し、また発電機としても作動する。
発電電動機4は、インバータ8によってトルク制御される。インバータ8はハイブリッドコントローラ7から出力されるトルク指令に応じて発電電動機4をトルク制御する。旋回マシナリ12の駆動軸には旋回用発電電動機11が連結されている。
旋回用発電電動機11は発電作用と電動作用を行う。つまり旋回用発電電動機11は電動機(モータ)として作動し、また発電機としても作動する。上部旋回体が停止したときに上部旋回体のトルクが吸収され発電が行われる。
旋回用発電電動機11はインバータ9によって回転数制御またはトルク制御される。インバータ9は、ハイブリッドコントローラ7から出力される目標速度指令に応じて旋回用発電電動機11を回転数制御する。発電電動機11の回転数は回転検出器15で検出され、インバータ9は、目標速度と検出回転速度との偏差がなくなるように旋回用発電電動機11を制御する。
旋回用発電電動機11で発生しているトルクと回転速度を示す信号は、上部旋回体の現在の出力パワーを示す信号としてハイブリッドコントローラ7に入力される。ハイブリッドコントローラ7では、旋回用発電電動機11のトルク値と回転速度値とに基づいて、上部旋回体の現在の出力パワー(旋回出力パワー)Wswを演算する。
ハイブリッドコントローラ7では、現在の旋回出力パワーWswと燃料ダイヤル14で設定されている現在のスロットル位置Sとに基づいて、油圧ポンプ3の吸収パワーWpを制限するためのポンプ吸収パワー指令を生成して、エンジン・ポンプコントローラ17に出力する。
ハイブリッドコントローラ7では、ブーム用操作レバー41、旋回用操作レバー42の各操作量と、ポンプ吐出圧Ppとに基づいて、旋回用発電電動機11で発生するトルクを制限するためのトルクリミット指令を生成して、インバータ9に出力する。
ハイブリッドコントローラ7からトルクリミット指令が出力されると、インバータ9は、旋回用発電電動機11で発生するトルクがトルクリミット値TL以下になるように、発電電動機11をトルク制御する。
インバータ8、インバータ9はそれぞれ直流電源線を介して蓄電器10に電気的に接続されている。またインバータ8、インバータ9同士は直流電源線を介して直接電気的に接続されている。なおコントローラ7、17は蓄電器10を電源として動作する。
蓄電器10は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機4、旋回用発電電動機11が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する(充電する)。また蓄電器10は同蓄電器10に蓄積された電力をインバータ8、インバータ9に供給する。なお本明細書では静電気として電力を蓄積するキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。
発電電動機4が発電機として作動している場合の動作は以下の通りである。すなわち、エンジン2で発生した出力トルクの一部がエンジン出力軸を介して発電電動機4の駆動軸に伝達されてエンジン2のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機4で発生した交流電力はインバータ8で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器10に電力が蓄積される。あるいは発電電動機4で発生した交流電力はインバータ8で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ9に供給される。
発電電動機4が電動機として作動している場合の動作は以下の通りである。すなわち、蓄電器10から電力が出力され、蓄電器10に蓄積された直流電力がインバータ8で交流電力に変換されて発電電動機4に供給され、発電電動機4の駆動軸を回転作動させる。あるいは他のインバータ9から供給される直流電力がインバータ8で交流電力に変換されて発電電動機4に供給され、発電電動機4の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機4でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機4の駆動軸を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン2の出力トルクに加算される(エンジン出力がアシストされる)。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ3で吸収される。
旋回用発電電動機11が電動機として作動した場合の動作は以下の通りである。すなわち、旋回用発電電動機11は、発電電動機4で発電した電力または/および蓄電器10に蓄積された電力によって駆動される。これにより蓄電器10に蓄積された直流電力あるいは/および他のインバータ8から供給される直流電力は、インバータ9で交流電力に変換されて旋回用発電電動機11に供給され、旋回マシナリ12の駆動軸を回転作動させ上部旋回体を旋回作動させる。
旋回用発電電動機11が発電機として作動した場合の動作は以下の通りである。すなわち、上部旋回体が停止すると、旋回マシナリ12で発生したトルクは、旋回用発電電動機11の駆動軸に伝達、吸収され発電が行われる。そして旋回用発電電動機11で発生した交流電力はインバータ9で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器10に電力が蓄積される。あるいは旋回用発電電動機11で発生した交流電力はインバータ9で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ8に供給される。
エンジン・ポンプコントローラ17は、ポンプ吸収パワーWpとエンジン回転数とに基づいて、ポンプ吸収トルクを求め、油圧ポンプ3の吐出圧Ppと油圧ポンプ3の容量qの積がポンプ吸収トルクを超えないように、油圧ポンプ3の斜板3aの傾転角を制御する。
以下、ハイブリッドコントローラ7で実行される制御内容について図5を併せ参照して説明する。本実施例では、以下の第1の制御および第2の制御が実行される。
(第1の制御)
判定部71、72では、ブーム用操作レバー41の操作量と旋回用操作レバー42の操作量に基づいて、ブーム用油圧シリンダ31と旋回用発電電動機11とが複合して作動されていることが判定される。これにより、ブーム用油圧シリンダ31がブームを上昇させる方向に作動しながら、旋回用発電電動機11が上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることが判定される。
切換部73では、ブーム用油圧シリンダ31と旋回用発電電動機11とが複合して作動されていることが判定されている場合に、ポンプ吐出圧Ppに基づいて、旋回用発電電動機11のトルクに制限を加えるためのトルクリミット指令が生成、出力される。油圧ポンプ3の吐出圧Ppが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機11のトルクリミット値TLが小さくなるようなトルクリミット指令が生成、出力される。
すなわち、判定部71では、旋回用操作レバー42の操作量に基づいて、中立位置では無いか否か(旋回用操作レバー42が操作されているか否か)が判定される。また、判定部72では、ブーム用操作レバー41の操作量に基づいて、操作レバー41がブーム上げ方向に50%以上操作されているか否かが判定される。
判定部71、72の判定結果の少なくともいずれかがNOである場合には、ホイスト旋回作業時ではないと判断されて、切換部73は、NO側に切り換えられる。これにより、通常時のトルクリミット値TL1をトルクリミットTLとするトルクリミット指令が切換部73を介してインバータ9に出力される。
これに対して、判定部71、72の判定結果の両方がYESである場合には、ホイスト旋回作業時であると判断されて、切換部73は、YES側に切り換えられる。これにより、ホイスト旋回時のトルクリミット値TL2をトルクリミットTLとするトルクリミット指令が切換部73を介してインバータ9に出力される。
ホイスト旋回時のトルクリミット値TL2は、たとえば下記演算式によって求めることができる。
TL2=(Pp/Prf)・TL1・K1 …(1)
ただし、
Pp:ポンプ吐出圧
Prf:ポンプ吐出圧リミット値
TL1:通常時トルクリミット値
K1:補正係数
である。
ポンプ吐出圧リミット値Prfは、前述した図1に示す油圧回路における旋回リリーフ弁62のリリーフ圧に相当する値であり、たとえば270kg/cm2に設定される。
通常時トルクリミット値TL1は、ポンプ吐出圧リミット値Prfをトルクに換算した値であり、たとえばポンプ吐出圧リミット値Prf(270kg/cm2)相当のトルク値(135N・m)に設定される。
上記(1)式に示すように、油圧ポンプ3の吐出圧Ppが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機11のトルクリミット値が小さくなるようなトルクリミット値TL2が演算される。
ここで上記(1)式では、ポンプ吐出圧Pp、ポンプ吐出圧リミット値Prfを用いているが、これらの代わりにブーム用油圧シリンダ31の負荷圧、ブーム用油圧シリンダ31の負荷圧のリミット値を使用してもよい。
ハイブリッドコントローラ7は、ホイスト旋回作業時には、旋回用発電電動機11の発生トルクが、演算されたトルクリミット値TL2を超えないように、インバータ9を介して旋回用発電電動機11を制御する。
(第2の制御)
また、ハイブリッドコントローラ7では、旋回出力パワーWswとスロットル位置Sとに基づいて、旋回出力パワーWswが大きくなるに応じて油圧ポンプ3の吸収パワーWpが減じられるように、油圧ポンプ3の吸収パワーWpに制限を加えるためのポンプ吸収パワー指令が生成され、エンジン・ポンプコントローラ17に出力される。
ポンプ吸収パワーWpは、たとえば下記演算式によって求めることができる。
Wp=S・Pe−Wsw・K2 …(2)
ただし、
S:スロットル位置
Pe:エンジン最大出力パワー
Wsw:旋回出力パワー
K2:補正係数
である。
上記(2)式の右辺のS・Peは、現在の回転数におけるエンジン最大出力パワーを示している。
上記(2)式に示すように、旋回出力パワーWswが大きくなるに応じて油圧ポンプ3の吸収パワーが減じられるような油圧ポンプ吸収パワーWpが演算されると、エンジン・ポンプコントローラ17は、油圧ポンプ3のポンプ吸収パワーが、演算されたポンプ吸収パワーWpを超えないように、油圧ポンプ3の斜板3aの傾転角を制御する。
つぎに図4−1,図4−2,図4−3を参照して、本実施例の制御による効果について説明する。図4−1は比較例であり、上述した第1の制御、第2の制御を行わなかった場合のパワー配分を例示している。
図4−1に示すように、旋回用発電電動機11には、蓄電器10から20kWのパワーが供給され、また100kWを出力するエンジン2からは20kWのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機11には、合計で40kWのパワーが供給されており、旋回用発電電動機11では、旋回リリーフ弁62のリリーフ圧Prf(270kg/cm2)相当のトルク(135N・m)が発生している。旋回用発電電動機11には、40kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、80kWが配分されており、図2−1と同じくパワー配分が理想的な状態(図2−1)から大きく外れている。このため、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなっており、旋回とブームのスピードのマッチングの悪化を招いている。
これに対して図4−2は、第1の制御を行った場合のパワー配分を例示している。図4−2に示すように、第1の制御によって、旋回用発電電動機11の発生トルクが制限された結果、旋回用発電電動機11には、蓄電器10から15kWのパワーが供給され、また100kWを出力するエンジン2からは15kWのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機11には、合計で30kWのパワーが供給されており、旋回用発電電動機11では、油圧ポンプ3の現在の吐出圧Pp(200kg/cm2)あるいはブーム用油圧シリンダ31の現在の負荷圧相当のトルク(100N・m)が発生している。旋回用発電電動機11には、30kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、85kWが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態(図2−1)とほぼ同じになっている。このため図4−1の比較例に比して、上部旋回体の旋回速度が抑制され、旋回とブームのスピードのマッチングが良好となっている。
これに対して図4−3は、第1の制御に加え、第2制御を行った場合のパワー配分を例示している。図4−3に示すように、第2の制御によって、更に油圧ポンプ3の吸収パワーが制限された結果、エンジン2から85kWが出力されて、そのうち油圧ポンプ3で70kWが吸収されている。また図4−2と同様に、第1の制御を行った結果、供給旋回用発電電動機11には、合計で30kWのパワーが供給されており、旋回用発電電動機11では、油圧ポンプ3の現在の吐出圧Pp(200kg/cm2)あるいはブーム用油圧シリンダ31の現在の負荷圧相当のトルク(100N・m)が発生している。旋回用発電電動機11には、30kWが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ31には、70kWが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態(図2−1)と同じになり、旋回とブームのスピードのマッチングが理想的な状態になる。
図6は、ホイスト旋回作業時におけるブーム用油圧シリンダ31のストロークの速度V(cm/sec)の時間変化と、同ホイスト旋回作業時における上部旋回体の旋回速度U(rpm)の時間変化を示している。図6において、破線は、第2の制御を行わなかったとき(油圧ポンプ3の吸収パワーを制限しなかった場合)の油圧シリンダストローク速度V′を示し、実線は、第2の制御を行ったとき(油圧シリンダ3の吸収パワーを制限した場合)の油圧シリンダストローク速度Vを示している。
油圧ポンプ3の吸収パワーを制限する第2の制御を行わなかった場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ31のストローク速度V′が徐々に下降せず(速度V′は平坦若しくは上昇気味となり)、上部旋回体の旋回速度Uとブーム用油圧シリンダ31のストローク速度V′とのマッチングが理想的な状態から若干ながら外れる。またホイスト旋回作業の後半で、ブームの上昇を終えようとするオペレータの意思に反して、ブーム上昇速度が遅くならず、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることになる。
これに対して、油圧ポンプ3の吸収パワーを制限する第2の制御を行った場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ31のストローク速度Vが徐々に下降していき、上部旋回体の旋回速度Uとブーム用油圧シリンダ31のストローク速度Vとのマッチングが理想的な状態になる。またホイスト旋回作業の後半で、ブーム上昇を終えようとするオペレータの意思に合致して、ブームの上昇速度が遅くなっていくため、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることがなく操作性が向上する。
図7−1,図7−2は、図6と同じくホイスト旋回作業時におけるブーム用油圧シリンダ31のストロークの速度V(cm/sec)の時間変化と、上部旋回体の旋回速度U(rpm)の時間変化を示している。図7−2は、本実施例(第1の制御および第2の制御を行った場合;図4−3に示すパワー配分)に対応する図であり、図7−1は、比較例(図4−1に示すパワー配分)に対応する図である。
第1の制御が行われると、図7−2のA、図7−1のA′に示すように、比較例の速度U′に比して上部旋回体の旋回速度Uが抑制されているのがわかる。また、第2の制御が行われると、図7−2のB、図7−1のB′に示すように、比較例の速度V′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Vが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなっているのがわかる。このように本実施例によれば、上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業を精度よく操作性よく行うことができるということが確認された。
上述した実施例に対しては種々の変形が可能である。上述した実施例では、第1の制御と第2の制御の両方を実行する場合について説明した。しかし、本発明としては必ずしも両方の制御を同時に実行することが必須なわけではなく、第1の制御のみ、あるいは第2の制御のみを実行する実施も可能である。
また、本発明としては、油圧アクチュエータと電動アクチュエータが複合して作動していることを判定して第1の制御を行えばよく、アクチュエータの作動対象は任意であり、ブームを作動させる油圧アクチュータ、上部旋回体を作動させる電動アクチュエータに限定されるわけではない。
また、第1の制御に用いた演算式(1)、第2の制御に用いた演算式(2)は一例であり、これら式以外の式に基づいてトルクリミット値、ポンプ吸収パワーを演算する実施も当然可能である。
また第1の制御では、旋回用発電電動機11のトルクを制限しているが、トルクを制限する代わりに、旋回用発電電動機11の作動速度を制限してもよい。
図8は、図5に対応する図で、ハイブリッドコントローラ7で第1の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図8に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうちいずれかの操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、50%以上になっていることを条件に、第1の制御が行われる。
図9−1,図9−2は、図7−1,図7−2に対応する図であり、比較例と図8に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図8の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第1の制御が行われるため、図9−2のA、図9−1のA′に示すように、比較例の速度U′に比して上部旋回体の旋回速度Uが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。
図10は、図5に対応する図で、ハイブリッドコントローラ7で第1の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図10に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、50%以上になっていることを条件に、第1の制御が行われる。
また、(1)式の代わりに下記(3)式によって、複合作動時のトルクリミット値TL2が演算される。
TL2=(St/Stm)・TL1・K1 …(3)
ただし、
St:ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量
Stm:作業機用操作レバーの最大操作量(フルレバー位置)
TL1:通常時トルクリミット値
K1:補正係数
である。
上記(3)式に示すように、作業機用操作レバーの操作量Stを、油圧ポンプ3あるいは作業機用油圧アクチュエータ31、33、34の負荷とみなして、作業機用操作レバーの操作量Stが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機11のトルクリミット値が小さくなるようなトルクリミット値TL2が演算される。
図11−1,図11−2は、図7−1,図7−2に対応する図であり、比較例と図10に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図10の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第1の制御が行われるため、図11―2のA、図11−1のA′に示すように、比較例の速度U′に比して上部旋回体の旋回速度Uが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。
図12は、図5に対応する図で、ハイブリッドコントローラ7で第1の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図12に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、50%以上になっていることを条件に、第1の制御が行われる。
また、この実施例では、旋回用発電電動機11のトルクを制限する代わりに、旋回用発電電動機11の作動速度が制限される。すなわち、変換部74では、旋回用操作レバー42の操作量(レバーストローク)を、上部旋回体の現在の旋回速度とみなして、操作量が旋回速度Uに変換される。
上部旋回体と作業機が複合して作動していないと判定された場合には(判定部71、判定部72の判定結果の少なくともいずれかがNO)、切換部73がNO側に切り換えられ、通常時の旋回最高速度Ur1が選択部75に入力される。
また、上部旋回体と作業機が複合して作動していると判定された場合には(判定部71、判定部72の両判定結果がYES)、切換部73がYES側に切り換えられ、複合作動時の旋回最高速度Ur2が選択部75に入力される。
ここで、複合作動時の旋回最高速度Ur2は、通常時の旋回最高速度Ur1よりもい低い値に設定されている。
選択部75では、変換部74より入力された現在の旋回速度Uと、切換部73から入力された旋回最高速度Ur1(通常時)、Ur2(複合作動時)のうちいずれか小さい方の旋回速度を旋回目標速度Urとして選択して、目標速度指令をインバータ9に出力する。これにより旋回用発電電動機11は、回転速度が、旋回目標速度Urとなるように制御される。
図13−1,図13−2は、図7−1,図7−2に対応する図であり、比較例と図12に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図12の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第1の制御が行われて、上部旋回体の旋回速度Uが複合作動時最高速度Ur2に制限されるため、図13−2のA、図13−1のA′に示すように、比較例の速度U′に比して上部旋回体の旋回速度Uが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。
図14は、図5に対応する図で、ハイブリッドコントローラ7で第2の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図14に示すように、この実施例では、旋回出力パワーWswとスロットル位置Sとに基づいて、旋回出力パワーWswが大きくなるに応じて油圧ポンプ3の吸収パワーWpが減じられるようなポンプ吸収パワーWpが演算され、油圧ポンプ3が、この演算されたポンプ吸収パワーWp以下に制限されるという第2の制御が行われる。
図15−1,図15−2は、図7−1,図7−2に対応する図であり、比較例と図14に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図14の実施例によれば、油圧ポンプ3のポンプ吸収パワーを制限する第2の制御が行われるため、図15−2のB、図15−1のB′に示すように、比較例の速度V′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Vが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなる。これにより上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業が精度よく操作性よく行われる。
図16は、図5に対応する図で、ハイブリッドコントローラ7で第2の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図16に示すように、この実施例では、ポンプ吸収パワーWpは、(2)式の代わりに下記(4)式を用いて求められる。
Wp=S・Pe−U/Um・K2 …(4)
ただし、
S:スロットル位置
Pe:エンジン最大出力パワー
U:上部旋回体の現在の実際の回転数(旋回実回転数)
Um:上部旋回体の最大回転数
K2:補正係数
である。
上記(4)式の右辺のU/Umは、(2)式のWsw(旋回出力パワー)に対応している。
上記(4)式に示すように、上部旋回体の最大回転数Umに対する旋回実回転数Uの比率U/Umを、旋回出力パワーWswとみなして、旋回速度比率U/Umが大きくなるに応じて油圧ポンプ3の吸収パワーが減じられるような油圧ポンプ吸収パワーWpが演算される。そして、油圧ポンプ3が、この演算されたポンプ吸収パワーWp以下に制限されるという第2の制御が行われる。
図17−1,図17−2は、図7−1,図7−2に対応する図であり、比較例と図16に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図16の実施例によれば、油圧ポンプ3のポンプ吸収パワーを制限する第2の制御が行われるため、図17−2のB、図17−1のB′に示すように、比較例の速度V′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Vが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなる。これにより上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業が精度よく操作性よく行われる。
なお、上述した各実施例では、油圧ショベルを想定して説明したが、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた構成を有していれば、油圧ショベル以外の任意の建設機械、さらには建設機械を含む作業機械に、本発明を適用することができる。
以上のように、本発明にかかる作業機械の制御装置は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた構成を有した任意の建設機械を含む作業機械に有用であり、特に、油圧ショベル等の建設機械に適している。

Claims (6)

  1. エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
    油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
    エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
    発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
    発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
    油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、
    油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、前記油圧ポンプの吐出圧または前記油圧アクチュエータの負荷をもとに、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える制御手段と
    を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
  2. エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
    油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
    エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
    発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
    発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
    電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する制御手段と
    を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
  3. エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
    油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
    エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
    発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
    発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
    油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、
    油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、前記油圧ポンプの吐出圧または前記油圧アクチュエータの負荷をもとに、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する第1の制御手段と、
    電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する第2の制御手段と
    を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
  4. 油圧ポンプの吐出圧または油圧アクチュエータの負荷が小さくなるに応じて、電動アクチュータのトルクまたは作動速度の制限値が小さくなるように制御すること
    を特徴とする請求項1または3に記載の作業機械の制御装置。
  5. 油圧アクチュエータは、作業機を作動させるものであり、
    電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるものであること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の作業機械の制御装置。
  6. 油圧アクチュエータは、ブームを作動させるブーム用油圧アクチュエータを含む油圧アクチュエータであり、
    電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させる上部旋回体用電動アクチュエータであり、
    判定手段は、ブーム用油圧アクチュエータがブームを上昇させる方向に作動しながら、上部旋回体用電動アクチュエータが上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることを判定するものであること
    を特徴とする請求項1または3に記載の作業機械の制御装置。
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