JP6842856B2 - 液圧駆動システム - Google Patents

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Description

本発明は、アクチュエータに圧液を供給してアクチュエータを作動させる液圧駆動システム、及びそれに備わるコントローラユニットに関する。
油圧ショベル等の作業機械では、ブーム等を有する旋回体を油圧モータによって旋回させるようになっている。作業機械は、油圧駆動システムを有しており、油圧駆動システムは、運転者が操作する操作レバーの操作量に応じた流量の作動油を油圧モータに供給して油圧モータを駆動し、操作レバーの操作量に応じた旋回速度で旋回体(構造体)を旋回するようになっている。このような油圧駆動システムとしては、例えば特許文献1のような油圧駆動システムが知られている。
特許文献1の油圧駆動システムは、作動油を吐出する油圧ポンプを有しており、油圧ポンプから吐出された作動油がコントロール弁を介して油圧モータに供給されるようになっている。また、油圧駆動システムは、コントローラを有しており、コントローラは、油圧モータの吸入ポートと排出ポートの差圧と油圧モータの回転数に応じて油圧モータに供給する作動油の流量を調整するようになっている。
特開2012−127154号公報
特許文献1の油圧駆動システムでは、油圧モータと協働する電動機を備えており、駆動制御装置、即ちコントローラが電動機の回転センサからの信号に基づいて油圧モータの回転数を検出している。電動機の回転センサは、電動機の出力軸等に設けられ、コントローラは、回転センサから離れた場所、例えばキャビン内に設けられている。そのため、回転センサとコントローラとを繋ぐ信号線が長くなって信号線ノイズが載り易くなるので、それを防ぐための処置を講じる必要がある。それを回避するためには、信号線を短くすることが好ましい。
また、回転センサは、電動機に設けられることによって油圧モータの近傍に位置するため、作動油に対する防油措置等を講ずる必要があり、取り扱いが難しい。それ故、油圧モータの回転数、即ち旋回体の回転数を検出するセンサの取り扱いを容易にすべく、それらを油圧モータ、即ち液圧アクチュエータから離して設けられることが好ましい。
更に、電動機及び油圧モータは、作業機械の旋回体を駆動すべく旋回体の中心付近に配置されているので、雨水などに曝される場所に設置される。それ故、回転センサ及びその配線を雨水から守るための防水処置を施す必要がある。また、ショベル等の作業機械は、地面が水平でない傾斜地や窪地等で作業を行うことがあり、作業中に車体が必ずしも水平な状態になっていない。車体が傾いている状態で旋回体を旋回させると、ブーム等の重力に起因する負荷トルクの影響を受けることになり、旋回体を所望の加速度で旋回させることができない。それ故、操作に応じた加速度で旋回体を旋回させることができず、運転者の操作フィーリングに低下する。
そこで本発明は、旋回体等のアクチュエータの作動速度を検出するセンサを作動液から離して設けることができ、且つセンサとコントローラとの距離を短くすることができる液圧駆動システムのコントローラユニットを提供することを第1の目的としている。
また、本発明は、構造体を動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる液圧駆動システムを提供することを第2の目的としている。
本発明のコントローラユニットは、アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるコントローラユニットであって、前記構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサから出力される前記構造体の作動速度に応じた信号に基づいて前記アクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記構造体に取付けられ、前記ジャイロセンサは、前記コントローラに内蔵されているものである。
本発明に従えば、ジャイロセンサを用いて構造体の作動速度を検出することができるので、構造体の作動速度を検出する検出器をアクチュエータ等に取付ける必要がない。また、例えばコントローラを構造体内において作動液から離れた位置又は雨水に直接曝されない位置に取付けることによって、ジャイロセンサを作動液から離して配置することができる。これにより、作動液等に対する防油措置、高温対策、及び雨水に対する防水処置等を講ずる必要がない。加えて、ジャイロセンサがコントローラに内蔵されているので、ジャイロセンサとコントローラとの距離をゼロにすることができ、ジャイロセンサとコントローラとの間の外部配線(コントローラの外側に配線される信号線)を不要とすることができる。このようにジャイロセンサに対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ外部配線を不要とすることができるので、ジャイロセンサの取付けコストを大幅に低減することができ、またジャイロセンサの取り扱いを容易にすることができる。
上記発明において、前記構造体は、旋回体であり、前記アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる液圧モータであり、前記ジャイロセンサは、前記旋回体の旋回速度に応じた信号を出力するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、ジャイロセンサを旋回モータに取付けることなく、ジャイロセンサによって旋回体の旋回速度を検出することができる。
上記発明において、前記旋回体は、前後方向に延在する延伸構造部を有し、前記ジャイロセンサは、第1乃至第3軸の各々のまわりにおける角速度に応じた信号を出力するセンサであり、前記コントローラは、前記第1軸が前記旋回体の前後方向に一致し、且つ前記第2軸が前記旋回体の左右方向に一致するように前記構造体に取付けられてもよい。
上記構成に従えば、ジャイロセンサから出力される信号に基づいて、ブームの延在する方向を前後方向とする旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度を検出することができる。
本件発明の液圧駆動システムは、前述するコントローラユニットと、前記液圧モータに供給する作動液を吐出し、且つ吐出容量を変更可能な可変容量型の液圧ポンプと、入力されるポンプ流量指令に応じて前記液圧ポンプの吐出容量を制御する流量制御装置と、を備え、前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第1軸まわりの角速度に応じた信号である第1の信号、及び前記構造体における前記第3軸まわりの角速度に応じた信号である第2の信号を出力し、前記コントローラは、操作子の操作量に応じた指令流量を演算し、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じて前記指令流量の制限値を演算し、前記指令流量を前記制限値以下に制限した前記ポンプ流量指令を前記流量制御装置に出力するようになっているものである。
本発明に従えば、ジャイロセンサによってロール角及び旋回方向を検出し、検出されたロール角及び旋回方向に応じて液圧ポンプから吐出される流量を制限する。即ち、旋回体が左右方向に傾いた状態で旋回体を旋回させる場合において、給排される作動液の流量をロール角に応じて制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、構造体の動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
上記発明において、前記操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁を備え、前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、ジャイロセンサによってロール角、回転速度、及び回転方向を検出し、これらに応じて方向制御弁が液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限する。例えば、旋回体が傾いた状態で旋回体を旋回させるとロール角が変化するが、そのロール角、回転方向、及び回転速度に応じて給排される作動液の流量を制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、旋回体を動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
本件発明の液圧駆動システムは、前述するコントローラユニットと、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁と、入力されるトルク指令に応じた設定圧で作動液をリリーフして、前記液圧モータに供給される作動液の液圧を調整するリリーフ弁と、を備え、前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第1軸まわりの角速度に応じた信号である第1の信号、及び前記構造体における前記第3軸まわりの角速度に応じた信号である第2の信号を出力し、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じた前記トルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記リリーフ弁の設定圧を調整するものである。
本発明に従えば、ジャイロセンサによってロール角及び旋回方向を検出し、検出されたロール角及び旋回方向に応じてリリーフ弁の設定圧を変更する。これにより、旋回体が左右方向に傾いた状態で旋回体を回転させる場合において、ロール角に応じて設定圧を変えて液圧モータのトルクを調整することができる。これにより、構造体の動かす際の操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれることを抑制することができる。
上記発明において、前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、ジャイロセンサによってロール角、回転速度、及び回転方向を検出し、これらに応じて方向制御弁が液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限する。例えば、旋回体が傾いた状態で旋回体を旋回させるとロール角が変化するが、そのロール角、回転方向、及び回転速度に応じて給排される作動液の流量を制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、旋回体を動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
本発明の液圧駆動システムは、供給及び排出される作動液の流量に応じた回転数で作動する作業機械の液圧モータに対して作動液を供給及び排出させるものであって、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換え、給排される作動液の流量を前記操作子の操作量に応じて制御する方向制御弁と、前記作業機械の構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、前記液圧モータの回転方向と回転速度に応じた信号を出力する回転速度検出器と、前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転速度を検出し、前記回転速度に応じた上限値以下に前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限するように前記方向制御弁の動きを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記構造体の姿勢を検出し且つ前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転方向と回転速度を検出し、検出される前記姿勢、及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正するものである。
本発明に従えば、構造体の姿勢、及び回転方向に応じて液圧モータに対して給排される作動液の流量を方向制御弁によって制限することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて作動液の流量が調整され、液圧モータの回転速度を調整することができる。即ち、構造体の動かす際に必要以上の流量を供給したり、操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれたりすることを抑制することができる。
上記発明において、入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁を備え、前記コントローラは、検出される前記旋回モータの入口圧力が予め定められた設定圧力に達している否かを検知し、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達していない場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正し、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達している場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達していない状態、即ち緩加速、緩減速又は定速旋回動作において、液圧モータの回転速度を方向制御弁によって調整することで過速度及び速度不足となることを防ぐことができる。これにより、昇り及び降り旋回動作の際において、操作フィーリングが損なわれることを防ぐことができる。また、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達している状態、即ち急加速又は急減速の旋回動作において、構造体の姿勢及び液圧モータの回転方向に応じて液圧モータに給排される作動油の圧力差をリリーフ弁によって調整することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて給排される作動油の圧力差を調整して液圧モータのトルクを調整することができ、過加速又は加速不足及び過減速又は減速不足となることを防ぐことができる。従って、昇り及び降り旋回動作の際において操作フィーリングが損なわれることを防ぐことができる。
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクが変化する旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すロール角に応じた信号を出力し、前記回転速度検出器は、前記旋回モータの回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正するようにしてもよい。
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を加速させるような降り旋回時に、小さくなるように旋回モータの給排流量の上限値を補正することによって旋回モータの速度を抑えることができる。これにより、降り旋回時に旋回体が加速されて速度が増すことを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
上記発明において、前記旋回モータとは異なる作業機アクチュエータを備え、前記作業機アクチュエータは、前記液圧ポンプから吐出される作動油によって作動するようになっており、前記コントローラは、検知される前記旋回動作が昇り旋回動作である場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正してもよい。
上記構成に従えば、昇り旋回時において構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させる場合、前記旋回モータの給排流量の上限値を小さくすることによって作業機アクチュエータに優先的に流量を供給することができる。これにより、昇り旋回時に旋回体の速度を変えず、作業機用アクチュエータへの流量を増すことができ、旋回体構造部を動かしながら作業機アクチュエータを動かす際の作業効率を向上させることができる。
上記発明において、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記ロール角に基づいて制限する前記流量を演算し、検出される前記ピッチ角に応じて制限する前記流量を補正するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、旋回体のピッチ角による構造体の動かす際の操作フィーリングの低下を抑制することができる。
本発明の液圧駆動システムは、供給及び排出される作動液の圧力差に応じたトルクで作動して作業機械の構造体を動かす液圧モータに作動液を供給及び排出させるものであって、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向切換弁と、入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁と、前記構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、前記回転方向に応じた信号を出力する回転方向検出器と、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記姿勢を検出し且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するコントローラとを備えるものである。
本発明に従えば、構造体の姿勢及び液圧モータの回転方向に応じて液圧モータに給排される作動油の圧力差をリリーフ弁によって調整することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて給排される作動油の圧力差を調整して液圧モータのトルクを調整することができる。これにより、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知すると共に前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを大きくし、検知される動作が前記降り旋回で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを小さくするように、前記圧力差を調整してもよい。
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させるような昇り旋回時で且つ加速している際に旋回モータの旋回トルクを大きくすることができる。これにより、昇り旋回時で且つ加速する際に旋回体を回転させるためのトルクが不足することを抑制することができ、また、降り旋回時で且つ加速する際に旋回体を回転させるためのトルクが過剰になることを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを小さくし、検知される動作が前記降り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを大きくするように前記圧力差を調整してもよい。
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させるような昇り旋回時で且つ減速している際に旋回モータのブレーキトルクを小さくすることができ、旋回体を加速させるような降り旋回時で且つ減速している際に旋回モータのブレーキトルクを大きくすることができる。これにより、昇り旋回時で且つ減速する際には旋回体を回転させるためのブレーキトルクが過剰になることを抑制することができる共に、降り旋回時で且つ減速する際には旋回体を回転させるためのブレーキトルクが不足することを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
上記発明において、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検知される動作が前記昇り旋回動作の場合、検出される前記ピッチ角に応じて前記圧力差を補正するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、旋回体のピッチ角による構造体の動かす際の操作フィーリングの低下を抑制することができる。
上記発明において、前記姿勢検出器及び前記回転方向検出器を有するジャイロセンサを備え、前記ジャイロセンサは、前記旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度に応じた信号を出力するようになっていてもよい。
上記構成に従えば、ジャイロセンサによって旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度を検出することができるので、部品点数を低減することができる。
本発明によれば、旋回体等のアクチュエータの作動速度を検出するセンサを作動液から離して設けることができ、且つセンサとコントローラとの距離を短くすることができる。
また、本発明によれば、構造体の動かす際の操作フィーリングを構造体の姿勢によって損ねることを抑制することができる。
本件発明の第1実施形態に係る油圧駆動システムを備える油圧ショベルを斜め後方から見た斜視図である。 図1の油圧ショベルに備わる第1実施形態の油圧駆動システムの油圧回路全体を示す回路図である。 図2の油圧駆動システムの油圧回路の一部を示す回路図である。 図1の油圧ショベルに備わるコントローラを示す斜視図である。 第1実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。 坂道上で旋回する油圧ショベルを示す概略図である。 図5の油圧駆動システムにおけるレバー操作量、旋回体の旋回速度、指令流量、及び旋回モータのトルクの経時変化を示すグラフである。 図6に示す油圧ショベルのロール角の経時変化を示すグラフである。 図6に示す油圧ショベルのピッチ角の経時変化を示すグラフである。 第2実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。 第3実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。 第3実施形態の油圧駆動システムにおけるレバー傾倒量、ピッチ角、ロール角、旋回速度、トルク、及び指令流量の経時変化を示すグラフである。 第4実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。 その他の実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。 更に別の実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
以下、主に本発明に係る実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1C及びコントローラユニット2,2A〜2Cについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、運転者が見る方向と一致しており、説明する上で便宜上使用するものである。それ故、以下の方向の概念は、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動システム1,1A〜1C及びコントローラユニット2,2A〜2Cは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
<第1実施形態>
[油圧ショベル]
図1に示すように、作業機械である油圧ショベル3は、先端部に取り付けられたアタッチメント、例えばバケット4によって掘削や運搬等の様々な作業を行うことができるようになっている。油圧ショベル3は、クローラ等の走行装置5を有しており、走行装置5の上に旋回体6が載せられている。構造体の1つである旋回体6には、運転者が搭乗するための運転席6a(キャビン)が形成されている。また、旋回体6には、ブーム7及びアーム8を介してバケット4が設けられており、ブーム7、アーム8、及びバケット4は、前後方向に延在する構造延伸部9を構成している。構造延伸部9は、旋回体6を坂道で旋回させるときに構造延伸部9の重力負荷により旋回体6の旋回に影響を与える要因となる構成である。このように構成されている旋回体6は、走行装置5に対して旋回可能に構成されており、油圧ショベル3は、走行装置5、ブーム7、アーム8及びバケット4を動かしたり、旋回体6を旋回回転させたりする油圧駆動システム1を備えている。以下では、第1実施形態の油圧駆動システム1の構成について、図2及び3を参照しながら説明する。
[油圧駆動システム]
液圧駆動システムである油圧駆動システム1は、主に2つの油圧ポンプ10,110と、複数のコントロール弁11,111〜117と、複数の作業機アクチュエータ17,121〜125とを備えている。液圧ポンプである油圧ポンプ10,110は、可変容量型の斜板式油圧ポンプであり、エンジンEによって駆動されて作動油(作動液)を吐出するようになっている。油圧ポンプ10,110は、共に斜板10a,110aを有しており、この斜板10a,110aを傾転させることで作動油の吐出量を変えることができるようになっている。斜板10a,110aの各々にレギュレータ18,118が夫々設けられている。なお、レギュレータ18,118の構成が類似しているので、以下では、レギュレータ18の構成について図3を参照しながら説明し、レギュレータ118の構成についての説明は省略する。
レギュレータ18は、図示しないサーボピストンを有している。サーボピストンは、斜板10aに連結されており、斜板10aはサーボピストンの位置に応じた傾転角に傾転するようになっている。また、レギュレータ18は、電磁比例減圧弁19を介してパイロットポンプ20に接続されている。電磁比例減圧弁19は、パイロットポンプ20から吐出された油圧を電磁比例減圧弁19に入力されるポンプ傾転指令に応じた指令圧pに減圧するように構成されている。レギュレータ18には、減圧された指令圧pが与えられ、サーボピストンは、指令圧pに応じた位置に移動するようになっている。即ち、斜板10aが電磁比例減圧弁19に与えられるポンプ傾転指令に応じた傾転角に傾転するようになっている。
このように構成されている油圧ポンプ10,110は、その傾転角に応じた流量の作動油を吐出ポート10b,110bから吐出するようになっている。また、吐出ポート10b,110bの各々には、図2に示すように複数のコントロール弁11,111〜117が繋がっている。即ち、油圧ポンプ10の吐出ポート10bには、走行用第1コントロール弁111、旋回用コントロール弁11、ブーム用第1コントロール弁113、アーム用第1コントロール弁116が上流側から順に繋がっている。また、油圧ポンプ110の吐出ポート110bには、走行用第2コントロール弁112、ブーム用第2コントロール弁114、バケット用コントロール弁115、アーム用第2コントロール弁117が上流側から順に繋がっている。
また、複数のコントロール弁11,111〜117の各々は、対応する作業機アクチュエータ17,121〜125に繋がっている。即ち、走行用第1コントロール弁111は、走行装置5に備わる右側走行用モータ121に繋がり、走行用第2コントロール弁112は、走行装置5に備わる左側走行用モータ122に繋がっている。また、ブーム用第1及び第2コントロール弁113,114は、ブーム用アクチュエータ123,123に繋がり、バケット用コントロール弁115は、バケット用アクチュエータ124に繋がり、アーム用第1及び第2コントロール弁116,117は、アーム用アクチュエータ125に繋がっている。
各コントロール弁11,111〜117は、ノーマルクローズ形のスプール弁であり、リモートコントロール弁(コントロール弁11のリモートコントロール弁12(図3参照)を除いて図示せず)からの指令に応じた位置にスプール(コントロール弁11のスプール21(図3参照)を除いて図示せず)が動くようになっている。スプールが動くことによって、スプールの位置に応じた流量の作動油が対応する作業機アクチュエータ17,121〜125に給排される。
このように構成される油圧駆動システム1では、リモートコントロール弁からの指令に応じてコントロール弁11,111〜117が作動し、作動するコントロール弁11,111〜117に対応する作業機アクチュエータ17,121〜125に作動油が給排される。これにより、作業機アクチュエータ17,121〜125が作動し、走行装置5、旋回体6、ブーム7、バケット4、及びアーム8が動く。以下では、旋回体6を旋回させる構成について、図3を参照しながら更に詳細に説明する。
旋回用コントロール弁11(以下、「コントロール弁11」という)は、スプール21を有し、スプール21を動かすことで油圧ポンプ10から吐出される作動油の流れる方向を切換え、また流れる作動油の流量を変えることができるようになっている。より詳細に説明すると、コントロール弁11は、4つのポート11a〜11dを有している。第1ポート11aは、油圧ポンプ10に接続され、第2ポート11bは、タンクタンク22に接続されている。また、第3及び第4ポート11c、11dの各々は、旋回モータ17に接続されている。4つのポート11a〜11dは、スプール21を動かすことによって各ポート11a〜11dの接続先が変わるようになっている。例えば、スプール21が中立位置Mに位置している場合、第1ポート11aと第2ポート11bとが接続されて油圧ポンプ10がアンロード状態となり、第3ポート11cと第4ポート11dは遮断される。また、スプール21が第1オフセット位置A1の方へと移動すると、第1ポート11aと第3ポート11cとが接続され且つ第2ポート11bと第4ポート11dとが接続される。他方、スプール21が第2オフセット位置A2へと移動すると、第1ポート11aと第4ポート11dとが接続され且つ第2ポート11bと第3ポート11cとが接続される。
このように、コントロール弁11は、スプール21を動かして各ポート11a〜11d接続状態を切換えることによって、油圧ポンプ10から吐出される作動油の流れを切換えることができるようになっている。また、スプール21を動かしてスプール21の位置を変えることで各ポート11a〜11dの開度が変わるようになっており、開度が変わることによってコントロール弁11を介して旋回モータ17に流れる作動油の流量を変えるようになっている。このように構成されているコントロール弁11には、スプール21を動かすべく2つのパイロット通路23,24を介してリモートコントロール弁12が接続されている。
リモートコントロール弁12は、旋回指令を入力するための入力装置であり、リモートコントロール弁12は、操作レバー25を有している。操作子である操作レバー25は、所定方向一方及び他方に傾倒可能に構成されている。リモートコントロール弁12は、操作レバー25の傾倒量(操作量)に応じた圧力のパイロット油を操作レバー25の傾倒方向に対応するパイロット通路23,24に出力するようになっている。出力されたパイロット油は、パイロット通路23,24を通ってスプール21に夫々別々に導かれる。スプール21は、パイロット油の油圧であるパイロット圧p1,p2を互いに抗する方向に受圧し、パイロット圧p1,p2に応じた位置に移動する。これにより、油圧ポンプ10から吐出される作動油の流れる方向及び前記作動油の流量が変わるようになっている。
また、各パイロット通路23,24は、シャトル弁26に接続されており、シャトル弁26は、パイロット圧センサ27に接続されている。シャトル弁26は、パイロット圧p1,p2のうち高圧を選択し、パイロット圧センサ27は、シャトル弁26によって選択された圧力を検出する。即ち、パイロット圧センサ27は、リモートコントロール弁12から出力されるパイロット圧p1,p2に応じたパイロット信号を出力するようになっている。
更に、パイロット通路23,24の各々には、電磁比例減圧弁13,14が介在しており、電磁比例減圧弁13,14は、リモートコントロール弁12からコントロール弁11に出力されるパイロット圧p1,p2を電磁比例減圧弁13,14に流される電流(指令値)に応じた圧力に減圧するようになっている。減圧することによって、第1ポート11aから第3ポート11c又は第4ポート11dに流れる作動油の流量を操作レバー25の傾倒量に応じた流量よりも制限することができ、第3ポート11c又は第4ポート11dに接続される旋回モータ17に流れる作動油の流量を制限することができるようになっている。
旋回モータ17は、いわゆる固定容量型の斜板式油圧モータであり、回転することによって旋回体6を旋回させるようになっている。旋回モータ17は、2つの給排ポート17a,17bを有している。旋回モータ17は、第1給排ポート17aに作動油が供給されると作動油の流量に応じた回転速度で出力軸を正方向に回転させて旋回体6を所定方向一方に旋回させる。他方、旋回モータ17は、第2給排ポート17bに作動油が供給されると作動油の流量に応じた回転速度で出力軸を逆方向に回転させて旋回体6を所定方向他方に旋回させる。また、第1給排ポート17aには、第1油路28を介してコントロール弁11の第3ポート11cが接続され、第2給排ポート17bには、第2油路29を介してコントロール弁11の第4ポート11dが接続されており、コントロール弁11によって油圧ポンプ10から流れる作動油の方向を切換えることによって旋回モータ17の回転方向を切換えることができるようになっている。また、旋回モータ17は、2つの給排ポート17a,17bの圧力差、即ち給排差圧に応じたトルクで出力軸を回転させるようになっており、給排ポート17a,17bの給排差圧を調整するために、第1油路28及び第2油路29の各々には、電磁リリーフ弁15,16が接続されている。
電磁リリーフ弁15,16は、第1油路28及び第2油路29を流れる作動油をタンク22に排出して前記作動油の油圧を電磁リリーフ弁15,16に流れる電流(圧力指令)に応じた圧力(即ち、設定圧)に調整する調圧機能を有している。電磁リリーフ弁15,16によって第1油路28及び第2油路29の油圧(使用設定圧力)を調整することで、旋回モータ17のトルク(即ち、旋回体6を旋回加速又は減速させるためのトルク)を調整するようになっている。これによって、旋回体6の加減速を調整することができるようになっている。
また、第1油路28及び第2油路29には、電磁リリーフ弁15,16の各々に並列してリリーフ弁31,32及び逆止弁33,34が接続されている。リリーフ弁31,32は、各油路28,29を流れる作動油が予め定められる使用設定圧力を超えると前記油路28,29をタンク22に開放するようになっている。リリーフ弁31,32の設定圧力は、電磁リリーフ弁15,16と併用する場合、電磁リリーフ弁15,16の設定圧よりも高くされる。それ故、電磁リリーフ弁15,16が電気的に故障し、且つ旋回モータ17の給排ポート17a,17bのうち少なくとも一方の圧力が使用設定圧力を超えると、リリーフ弁31,32の少なくとも一方が開いて作動油をタンク22に逃すようになっている。このように作動油を逃すことによって、旋回モータ17の給排ポート17a,17bの圧力(即ち、入口圧力及び出口圧力)が過剰に上昇して油圧駆動システム1の損傷することを抑制している。なお、電磁リリーフ弁15,16が電気的に故障しても電磁リリーフ弁15,16が作動油をリリーフできるように構成されている場合は、リリーフ弁31、32が省かれてもよい。逆止弁33,34は、タンク22と接続されており、タンク22から各油路28,29への作動油の流れを許容し、逆方向の作動油の流れを遮断するようになっている。これにより、旋回モータ17を駆動する際に不足する作動油をタンク22から逆止弁33,34を介して旋回モータ17に導くことができる。
更に、第1油路28及び第2油路29には、油圧センサ35,36が夫々設けられており、各油圧センサ35,36は、旋回モータ17の給排ポート17a,17bの油圧(詳細には、第1油路28及び第2油路29の油圧)に応じた信号を出力するようになっている。また、油圧センサ35,36は、各種の構成を制御するコントローラユニット2に電気的に接続され、油圧に応じた信号を図3に示すようなコントローラユニット2に送信するようになっている。
コントローラユニット2は、コントローラ39及びジャイロセンサ40を有している。コントローラ39は、電磁比例減圧弁13,14、電磁リリーフ弁15,16、及び電磁比例減圧弁19に電気的に接続されており、各弁13〜16,19の動きを制御するようになっている。なお、本実施形態の油圧駆動システム1では、2つの油圧ポンプ10,110及び複数のコントロール弁11、111〜117を備えており、レギュレータ18,118毎に電磁比例減圧弁19が設けられている。電磁比例減圧弁13,14の各々、電磁リリーフ弁15,16の各々、及び電磁比例減圧弁19の各々は、別々にコントローラユニット2に電気的に接続されており、コントローラ39は、それらの動きを全て個別に制御できるようになっている。また、コントローラ39は、油圧ショベル3及びそれに備わる各構成の状態に基づいて各弁13〜16,19の動きを制御するようになっており、前記状態を検出するためにコントローラ39には、油圧センサ35,36の他にジャイロセンサ40が接続されている。
ジャイロセンサ40は、例えば図5に示すように3つの計測部40a〜40cを有する3軸ジャイロセンサであり、各計測部40a〜40cは、互いに直交する第1乃至第3軸線、即ちX軸、Y軸、及びZ軸まわりの旋回体6の角速度(作動速度)を検出するようになっている(後述する、図5参照)。また、ジャイロセンサ40は、本実施形態において図4に示すようにコントローラユニット2に内蔵されている。これにより、ジャイロセンサ40を油圧ポンプ10や旋回モータ17等の油圧機器から離して設けることができる、即ち作動油から離して設けることができ、且つジャイロセンサ40とコントローラ39との距離を短くすることができる。更に、ジャイロセンサ40をコントローラ39に内蔵することによって、ジャイロセンサ40とコントローラ39とを繋ぐ外部配線(コントローラ39の外側に配置される信号線)を不要とすることができる。このようにコントローラ39にジャイロセンサ40を内蔵させることによってコントローラユニット2が構成される。
更に詳細に説明すると、コントローラユニット2では、コントローラ39が基板41とケーシング42との部分によって構成されている。基板41は、複数の回路素子41aが実装されており、更に空いた領域にジャイロセンサ40が実装されることによってコントローラユニット2が構成されている。このようにジャイロセンサ40が実装されている基板41は、ケーシング42の本体部分42aに固定され、本体部分42aの開口部を蓋体42bで塞ぐことによってケーシング42内に密閉されている。このようにしてジャイロセンサ40は、塵、ほこり、及び作動油等に曝されないようにコントローラ39に内蔵されている。
また、コントローラユニット2は、ジャイロセンサ40のX軸が構造延伸部9の延在する方向(即ち、前後方向)と一致し、且つジャイロセンサ40のZ軸が旋回体6の旋回軸と一致するように旋回体6に取り付けられている。なお、Y軸が左右方向と一致している。このように配置されたジャイロセンサ40は、各軸まわりの角速度(又は、角加速度)に応じた角速度信号をコントローラ39に出力するようになっており、コントローラ39は、ジャイロセンサ40からの角速度信号に基づいて、旋回体6の状態及び旋回体6の姿勢を演算するようになっている。
より詳細に説明すると、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの角度は、油圧ショベル3の左右の傾き(即ち、ロール角)、油圧ショベル3の前後の傾き(即ち、ピッチ角)、及び旋回体6の旋回角度に夫々対応している。コントローラ39は、X軸まわりの角速度に関する角速度信号であるX軸角速度信号(第1の信号)に基づいて油圧ショベル3のロール角を検出し、Y軸まわりの角速度に関する角速度信号であるY軸角速度信号に基づいて油圧ショベル3のピッチ角を検出し、更にZ軸まわりの角速度に関する角速度信号であるZ軸角速度信号(第2の信号)に基づいて旋回体6の回転数(即ち、旋回速度)を検出する。なお、本実施形態における前後左右方向は、運転者からみた方向であり、前後方向は旋回体6が旋回するので油圧ショベル3の走行方向と異なる場合がある。
このようにして、コントローラ39は、旋回体6の状態値として旋回体6の回転数を検出し、また旋回体6の姿勢値としてロール角及びピッチ角を検出するようになっている。コントローラ39は、これらの検出された各値と、パイロット圧センサ27、及び油圧センサ35,36から出力される各種信号に応じた指令値を各弁13〜16,19に流し、各弁13〜16,19の動作を制御するようになっている。これによって、コントローラ39は、旋回体6の姿勢に関わらず旋回体6を操作レバー25の動きに応じた態様で旋回させることができるようになっている。以下では、コントローラ39が有する機能を制御ブロックに分けて図5を参照しながら具体的に説明する。
コントローラ39は、トルク制御ブロック51と流量制御ブロック52とを有している。トルク制御ブロック51は、ジャイロセンサ40からの各角速度信号から旋回体6の旋回状態及び旋回体6の姿勢を検知し、これらに基づいて旋回モータ17のトルクを制御するようになっている。他方、流量制御ブロック52は、旋回体6の旋回状態に基づいて旋回モータ17に供給する流量を制御するようになっている。以下では、各制御ブロック51,52が有する機能について更に詳細に説明する。まず、トルク制御ブロック51について説明すると、トルク制御ブロック51は、ロール角演算部60、ピッチ角演算部61、回転数演算部62、旋回方向検知部63、昇降旋回検知部64、補正値演算部65、角加速度演算部66、加減速状態検知部67、目標トルク演算部68、及び目標差圧演算部69、制限流量設定部73を有している。
ロール角演算部60は、ジャイロセンサ40の第1計測部40aから出力されるX軸角速度信号に基づいて油圧ショベル3のX軸まわりの角速度(又は加速度)を検出し、更にX軸まわりの角速度(又は加速度)に基づいて旋回体6のロール角を演算する。また、ピッチ角演算部61は、ジャイロセンサ40の第2計測部40bから出力されるY軸角速度信号に基づいて旋回体6のY軸まわりの角速度を検出し、更にY軸まわりの角速度に基づいて旋回体6のピッチ角を演算する。更に、回転数演算部62は、ジャイロセンサ40の第3計測部40cから出力されるZ軸角速度信号に基づいて旋回体6のZ軸まわりの角速度を検出し、更にZ軸まわりの角速度に基づいて旋回モータ17の回転数に対応する旋回体6の回転数を演算する。
旋回方向検知部63は、回転数演算部62で演算された回転数の正負に基づいて旋回方向を検知する。例えば、回転数が正の数である場合、旋回方向が所定方向一方(例えば、時計回り方向)であることを旋回方向検知部63が検知し、逆に回転数が負の数である場合、旋回方向が所定方向他方(例えば、反時計回り方向)であることを旋回方向検知部63が検知する。
昇降旋回検知部64は、旋回方向検知部63で検知された旋回方向と、ロール角演算部60で演算したロール角に基づいて、旋回モータ17が旋回体6を昇り旋回、及び降り旋回のいずれの旋回動作を行わせようとしているかを検知する。ここで、昇り旋回とは、旋回体6が斜面や凸凹面等に位置して左右方向に傾いている状態において旋回体6を旋回させる際、旋回体構造部である構造延伸部9を昇らせる方向に旋回体6を旋回させる動作である。他方、降り旋回とは、上り旋回と同様に旋回体6が左右方向に傾いている状態において構造延伸部9を降ろす方向に旋回体6を旋回させる動作である。このように昇降旋回検知部64は、旋回時におけるトルクに関して旋回体6の左右方向の傾きを考慮すべく旋回動作を検知するようになっている。
また、補正値演算部65は、ピッチ角演算部61で演算されるピッチ角に基づいて補正値を演算する。補正値は、旋回体6の前後方向の傾きに応じて旋回モータ17のトルクを補正するための値である。本実施形態では、補正値とピッチ角とが対応付けられたマップを補正値演算部65が有しており、補正値演算部65は、ピッチ角演算部61で演算されるピッチ角に基づいて補正値を演算する。なお、補正値は、必ずしもマップによって演算する必要はなく、予め設定される演算式等に基づいてピッチ角から求めるようになっていてもよい。
角加速度演算部66は、ジャイロセンサ40の第3計測部40cから出力されるZ軸角速度信号に基づいて旋回体6のZ軸まわりの角加速度、即ち旋回体6の旋回加速度を演算する。加減速状態検知部67は、角加速度演算部66で演算された旋回加速度に基づいて旋回体6が加減速状態を検知するようになっている。
目標トルク演算部68は、旋回体6の旋回動作に応じて補正した旋回モータ17の補正目標トルクを演算する。ここで、補正目標トルクとは、旋回モータ17の目標トルクであって、旋回体6の姿勢に応じて補正された目標トルクである。目標トルク演算部68について詳細に説明すると、目標トルク演算部68は、補正値及びロール角とトルクとが対応付けられた4つのトルクマップを有している。各トルクマップは、旋回動作及び加減速状態の4つの組み合わせの各々に対応付けられている。目標トルク演算部68は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいてそれらに対応付けられた1つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップと演算された補正値及びロール角に基づいて補正目標トルクを演算する。
各トルクマップについて説明すると、各トルクマップでは、旋回モータ17によって旋回体6を加速旋回させる旋回トルクを正とし、旋回体6を減速旋回させるブレーキトルクを負としている。各トルクマップの補正目標トルクは、加速状態の場合、昇り旋回動作において補正前の目標トルクより大きく設定され、降り旋回動作において補正前の目標トルクより小さく設定されている。また、減速の場合、昇り旋回動作において補正前の目標トルクより小さく設定され、降り旋回動作において補正前の目標トルクより大きく設定されている。
また、補正目標トルクは、重力に起因して旋回体6に作用する旋回方向のトルクを打ち消すために、各旋回動作において旋回体6の姿勢に応じて変えられている。例えば、昇り旋回動作においてピッチ角(補正値)が大きくなり且つロール角が小さくなる場合、補正目標トルクは、ピッチ角が大きくなるにつれて小さくなるように設定されている(後述する図7の時刻t1〜t3参照)。他方、降り旋回動作においてピッチ角及びロール角が共に小さくなる場合、補正目標トルクは、ピッチ角が小さくなるにつれて更に小さくなるように設定されている(後述する図7の時刻t6〜t8参照)。即ち、補正目標トルクは、ピッチ角が小さくなるにつれて負側に大きくなり、大きなブレーキトルクを生じさせるようになる。
目標差圧演算部69は、まず目標トルク演算部68で演算される補正目標トルクに基づいて旋回モータ17の2つの給排ポート17a,17bの目標給排差圧を演算する。更に詳細に説明すると、目標差圧演算部69は、旋回モータ17に補正目標トルクを発生させるべく必要な2つの給排ポート17a,17bの差圧を演算する。更に、目標差圧演算部69は、演算された差圧に係数を乗算すべく、旋回方向検知部63で検知される旋回方向に応じて係数を決定する。即ち、所定方向一方が検知されると、演算された差圧に係数1が乗算され、所定方向他方が検知されると、演算された差圧に係数−1が乗算される。このように、目標差圧演算部69は、補正目標トルクに基づいて目標給排差圧に演算すると共に、旋回方向に応じて目標給排差圧の正負を入れ替える。
また、コントローラ39は、圧力指令演算部70を有しており、圧力指令演算部70は、油圧センサ35,36の各々からの圧力信号に基づいて各給排ポート17a,17bの実際の給排差圧p3−p4を演算する。更に、圧力指令演算部70は、給排差圧p3−p4が目標差圧演算部69で演算された目標給排差圧となるように電磁リリーフ弁15,16の設定圧のフィードバック制御を行う。即ち、圧力指令演算部70は、給排差圧p3−p4と目標給排差圧とに基づいて電磁リリーフ弁15,16に対して圧力指令を出力し、給排差圧p3−p4が目標給排差圧になるように電磁リリーフ弁15,16の設定圧を変更する。
例えば、コントロール弁11のスプール21が第1オフセット位置A1に移動し、給排差圧p3−p4が正となっている場合、圧力指令演算部70の演算結果によって加速状態と判定する。これにより、圧力指令演算部70は、入口側の電磁リリーフ弁15の設定圧を変更する。他方、スプール21が中立位置Mに移動し、給排差圧p3−p4が負となっている場合、圧力指令演算部70の演算結果によって減速状態と判定する。これにより、圧力指令演算部70は、出口側の電磁リリーフ弁16の設定圧を変更する。このようにして、旋回体6が前後左右方向に傾いてブーム等の旋回体構造部の荷重トルクの影響を旋回モータ17が受けても荷重トルクに応じて旋回モータ17のトルクを増減することができる。それ故、旋回体6の姿勢に関わらず、旋回体6を旋回させるときの操作フィーリングを損ねることを抑制することができる。
また、制限流量設定部73は、回転数演算部62で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ10から吐出する流量の上限値、即ち制限値を設定する。具体的に説明すると、制限流量設定部73は、回転数演算部62で演算される回転数、即ち現在の回転数に必要な作動油の必要流量に予め設定されるオフセット流量を加算した値を制限値として設定する。ここでオフセット流量は、例えば旋回モータ17で出力可能な最大加速度で加速した際に旋回モータ17において必要とされる流量増分に設定されている。なお、制限値は、必要な作動油の流量にオフセット流量を加算した値に限定されず、必要な作動油の流量に所定の割合を乗算して得られる値であってもよい。
他方、流量制御ブロック52は、旋回体6の旋回状態に基づいて旋回モータ17に供給する流量を制御するようになっており、流量制御ブロック52は、指令流量演算部72と、指令流量制限部74とを有している。指令流量演算部72は、パイロット圧センサ27から出力されるパイロット信号に基づいて油圧ポンプ10から吐出すべき流量である指令流量を演算する。本実施形態では、演算された差圧と指令流量とが対応関係にあり、指令流量演算部72は、この対応関係に基づいて指令流量を演算するようになっている。なお、指令流量は、パイロット圧p1、p2の各々にパイロット圧力センサを設置し、これらのパイロット圧力センサによって検出されるパイロット圧p1,p2の差圧に基づいて演算してもよい。
指令流量制限部74は、指令流量演算部72で演算された指令流量を制限流量設定部73で設定される制限値以下に制限して指令流量に応じた流量指令をするようになっている。即ち、指令流量制限部74は、指令流量が制限値未満であれば指令流量に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ18に出力し、指令流量が制限値以上であれば制限値に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ18に出力する。このように、指令流量制限部74によって流量指令値を制限値以下に制限することによって、不必要な流量の作動油が油圧ポンプ10から吐出されることを抑制することができるようになっている。
[油圧駆動システムの動作について]
以下では、図6に示すような姿勢の油圧ショベル3において操作レバー25に対して図7のレバー操作量のグラフに示すような傾倒操作が行われた場合を例にして、図8及び図9も参照しながら油圧駆動システム1の動作を説明する。まず、図6及び図7に関して説明する。図6では、油圧ショベル3を簡略化して示している。また、図6では、油圧ショベル3の3つの状態(第1停止状態、上向き状態、及び第2停止状態)を示している。第1停止状態(実線参照)は、油圧ショベル3が坂道101の斜面に対して直交する直交方向にブーム7(即ち、構造延伸部9)を向けて止まった状態である。上向き状態(一点鎖線参照)は、第1停止状態から旋回体6を昇り旋回させてブーム7(即ち、構造延伸部9)を斜面上方に向けた状態である。第2停止状態(二点鎖線参照)は、上向き状態から更に旋回体6を降り旋回させてブーム7(即ち、構造延伸部9)を直交方向他方に向けて止めた状態である。更に、図6では、油圧ショベル3を基点として坂道101の斜面を斜面に沿って延びる直線とそれに直交し且つ油圧ショベル3を基点とする直線とによって坂道101を4つの象限に分けて示している。なお、紙面左上の象限を第1象限とし、第1象限から順に反時計回りで第2象限、第3象限、及び第4象限とする。また、図7には、上から順に操作レバー25の傾倒量、旋回体6の旋回速度、油圧ポンプ10の吐出流量、旋回モータ17のトルクの経時変化が夫々示されている。更に、図8及び図9には、ロール角度及びピッチ角度の経時変化が夫々示されている。図7乃至図9では、第1停止状態から上向き状態を経て第2停止状態になるように油圧ショベル3の旋回体6を角変位させたときの各種値の経時変化が示されている。
図7に示すように、例えば旋回体6を所定方向一方に加速旋回させるべく操作レバー25が傾倒される(図7の時刻t0〜t2参照)と、リモートコントロール弁12からパイロット圧p1が出力される。これにより、コントロール弁11のスプールが第1オフセット位置A1へと移動して油圧ポンプ10と旋回モータ17とが連通する。連通することによって、油圧ポンプ10から旋回モータ17の給排ポート17aに作動油が供給され、旋回モータ17が回転する。また、リモートコントロール弁12からパイロット圧p1が出力されることによって、2つのパイロット圧p1,p2の間に差が生じる。シャトル弁26は、パイロット圧p1、p2のうち高圧を選択し、その高圧がパイロット圧センサ27によって検出される。パイロット圧センサ27は、検出した圧力に応じたパイロット信号を指令流量演算部72に出力し、指令流量演算部72は、入力されるパイロット圧に基づいて指令流量を演算する(図7の指令流量の二点鎖線参照)。
また、トルク制御ブロック51では、ジャイロセンサ40の各計測部40a〜40cからの3つの角速度信号に基づいて、ロール角演算部60、ピッチ角演算部61、回転数演算部62、及び角加速度演算部66が旋回体6のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度を演算する。流量制御ブロック52の制限流量設定部73は、回転数演算部62で演算される旋回体6の回転数に基づいて指令流量の制限値を設定する(図7の指令流量のグラフ実線参照)。指令流量制限部74は、設定される制限値を超えないように指令流量演算部72で演算された指令流量を制限しながら上昇させ、制限される指令流量に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ18に出力する。これにより、油圧ポンプ10から吐出される作動油の流量を制限値以下に制限され、不必要に多くの流量が吐出されることを抑制することができる。
特に、短い時間で(図7の時刻t0〜t2)操作レバー25を所定の傾倒量まで倒す場合、旋回体6の慣性のため旋回体6の旋回速度を操作レバー25の傾倒量に追従させることができない。それ故、傾倒量に追従させた流量の作動油が油圧ポンプ10から吐出されてもそれに応じた旋回速度で旋回モータ17が回転できず、油圧ポンプ10から吐出された作動油の流量の余剰量が旋回モータ17に供給されることなく排出される。即ち、旋回動作に必要な流量以上の作動油が流れることになる。そこで、制限流量設定部73によって指令流量の制限値を設定することによって不必要な流量を抑制することができ、制限値を旋回速度(即ち、旋回体6の慣性)に応じて設定することによって必要十分な流量を油圧ポンプ10から排出させることができるので、不要な流量が吐出されることの抑制効果を更に大きくすることができる。
このように油圧駆動システム1では、制限流量設定部73によって制限値を設定し、制限値に応じて油圧ポンプ10の吐出量を制限しながらレバー25の傾倒量に応じた流量まで増加させていくことができる。やがて、操作レバー25の傾倒量が一定に保たれると、コントローラ39は、一定に保たれた傾倒量に応じた流量の作動油を油圧ポンプ10から吐出させるべくレギュレータ18の動きを制御して前記流量まで油圧ポンプ10の吐出量を徐々に増加させていく(図7の時刻t2〜t3参照)。
また、コントローラ39は、油圧ポンプ10からの作動油の流量を増加させている間、電磁リリーフ弁15,16の動きを制御して旋回モータ17のトルクを調整する。即ち、コントローラ39のトルク制御ブロック51では、回転数演算部62で演算される回転数の正負に基づいて旋回方向検知部63が旋回体6の旋回方向を検知する。昇降旋回検知部64は、検知された旋回方向とロール角演算部60で演算されるロール角(例えば、図8参照)とに基づいて昇降旋回検知部64が旋回体6の旋回動作を検知する。補正値演算部65は、ピッチ角演算部61で演算されるピッチ角(例えば、図9参照)に基づいて補正値を演算する。更に、加減速状態検知部67は、角加速度演算部66で演算される角加速度に基づいて旋回体6の加減速状態を検知する。
各種値が演算され且つ各種状態が検知されると、目標トルク演算部68は、検知される旋回動作及び加減速状態に基づいてそれらに対応する1つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップと演算されたロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。本実施形態では、旋回開始直後において旋回体6が昇り旋回しており、図6に示すような第1停止状態から操作が開始されている。そのため、旋回開始直後では、構造延伸部9の負荷トルクが旋回体6を減速させるように旋回モータ17に作用する。それ故、演算される補正目標トルクは、旋回開始直後において最大となる。その後、旋回体6が図6の第1象限を昇り旋回すると、旋回体6のロール角(図8の第1象限参照)が小さくなり且つピッチ角が大きくなり(図9の第1象限参照)、それに合わせて補正目標トルクが減少していく。なお、第1停止状態から旋回体6が図6の第4象限を降り旋回する場合、ブーム等の旋回体構造部の負荷トルクが旋回体6を加速させるように旋回モータ17に作用するので、補正目標トルクは、その逆の態様を取る。即ち、補正目標トルクは、旋回開始直後において最小値となる。また、旋回体6が第4象限を降り旋回することによって、旋回体6のロール角が小さくなり且つピッチ角が小さくなり、それに合わせて補正目標トルクが増加する。
目標差圧演算部69は、演算される補正目標トルク及び検知される旋回方向に基づいて旋回モータ17における目標給排差圧を演算する。圧力指令演算部70は、演算された目標給排差圧及び実際の給排差圧p3−p4に応じた圧力指令を電磁リリーフ弁15,16に出力する。これにより、電磁リリーフ弁15,16の設定圧が変更され、図7に示すように旋回開始直後において最大となり(図7のトルクのグラフの時刻t1参照)、旋回体6のロール角が小さくなるにつれて減少するような旋回トルクが旋回モータ17から出力される(図7のトルクのグラフの時刻t1〜t3参照)。このように、コントローラ39は、操作レバー25を傾倒操作して旋回体6を旋回加速させると、旋回体6のロール角及びピッチ角(即ち、旋回体6の姿勢)に応じた旋回トルクを旋回モータ17に出力させる。これにより、操作レバー25の傾倒量と旋回モータ17の加速との対応関係が旋回体6の姿勢によって変化することを抑制することができ、旋回体6を旋回させる際の操作レバー25の操作フィーリングが旋回体6の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
旋回体6を旋回加速させていると、操作レバー25が傾倒量を一定に保たれる(図7のレバー傾倒量のグラフの時刻t2〜t4参照)ことによって、やがて操作レバー25の傾倒量に応じた流量の作動油が油圧ポンプ10から吐出される(図7の指令流量のグラフの時刻t4〜t6参照)。また、操作レバー25が傾倒量を一定に保たれることによって、コントロール弁11の各ポート11a〜11dの開口面積が略一定に保たれる。これにより、油圧ポンプ10から旋回モータ17に供給される作動油の流量が略一定に保たれる。
また、コントローラ39のトルク制御ブロック51では、旋回加速の時と同様に各演算部60〜62,66によって旋回体6のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度が演算され、演算された各値に基づいて各検知部64,67で旋回体6の旋回動作、加減速状態が検知され且つ補正値演算部65で補正値が演算される。更に、目標トルク演算部68は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいて1つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップとロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。初期段階では、旋回体6が左右方向に傾いて昇り旋回しており、前述する旋回加速の時と同様にブーム等の旋回体構造部の荷重トルクが旋回体6を減速旋回させるように旋回モータ17のトルクに影響を及ぼし、ロール角が小さくなり且つピッチ角が大きくなるにつれてその影響が小さくなる。それ故、補正目標トルクは、ロール角が小さくなるにつれて減少する。また、補正目標トルクは、ピッチ角に応じた補正値を参照しており、補正目標トルクはピッチ角が大きくなるにつれて減少するようになっている。即ち、旋回体6のロール角が小さくなりまたピッチ角が大きくなるにつれて旋回モータ17のトルクが減少し(図7のトルクのグラフの時刻t4〜t5参照)、旋回体6の姿勢に関わらず旋回体6を定速旋回させることができる。
その後、旋回体6を昇り旋回させ続けると、やがて油圧ショベル3が上向き状態となり、その状態から更に旋回させることで旋回体6の旋回状態が昇り旋回から降り旋回に切替わる(図7のグラフの時刻t5)。切換わると、構造延伸部9が第1象限から第2象限に移行し、図8に示すようにロール角が0から負の角度となる。そうすると、旋回体構造部の荷重トルクが旋回体6を加速旋回させるように旋回モータ17のトルクに影響を及ぼす。その影響は、ロール角が小さくなる(即ち、ロール角の絶対値が大きくなる)につれて大きくなる。そのため、旋回モータ17のトルクが若干減少するが(図7のトルクのグラフの時刻t5〜t6参照)、指令流量を一定に保つことによって旋回体6の姿勢に関わらず旋回体6を定速旋回させることができる。
定速旋回の後、運転者が操作レバー25を中立位置に戻すと(図7のレバー傾倒量のグラフの時刻t6〜t7参照)、コントロール弁11の各ポート11a〜11dが徐々に閉じられていく。これにより、旋回モータ17が第1給排ポート17bから排出した作動油がコントロール弁11によってタンクへ排出されなくなり、旋回モータ17にブレーキトルクが発生する。また、操作レバー25を中立位置に戻すことで、リモートコントロール弁12から出力されてシャトル弁26で高圧選択されたパイロット圧p1が低下する。これにより、指令流量演算部72によって演算される指令流量が減少し、油圧ポンプ10から吐出される作動油の流量が減少する。
また、コントローラ39のトルク制御ブロック51では、旋回加速の時と同様に各演算部60〜62,66によって旋回体6のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度が演算され、演算された各値に基づいて各検知部64,67で旋回体6の旋回動作、加減速状態が検知され且つ補正値演算部65で補正値が演算される。更に、目標トルク演算部68は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいて1つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップとロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。本実施形態では、操作レバー25が中立位置に戻されたときに旋回体6が降り旋回しており、ブーム等の旋回体構造部の荷重トルクが旋回体6を加速旋回させるように旋回モータ17のトルクに影響を及ぼし、ロール角及びピッチ角が小さくなる(図8及び図9の第2象限参照)につれてその影響が大きくなっている。それ故、補正目標トルクは、ロール角及びピッチ角が小さくなるにつれて減少していく(補正目標トルクの絶対値が増大していく)。即ち、旋回体6のロール角及びピッチ角が小さくなるにつれて旋回モータ17のブレーキトルクを増大させるようになっている(図7のトルクのグラフの時刻t6〜t8参照)。それ故、操作レバー25の戻し量と旋回モータ17の減速との対応関係が旋回体6の姿勢によって変化することを抑制することができ、旋回体6を旋回させる際の操作レバー25の操作フィーリングが旋回体6の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
このように、油圧ショベル3では、旋回体6の姿勢が変化することによって旋回モータ17が構造延伸部9から受ける負荷トルクが変化し、油圧駆動システム1では、旋回体6の姿勢、旋回方向、及び加減速状態に応じてコントローラ39が電磁リリーフ弁15,16の設定圧を変更して旋回モータ17のトルク(旋回トルク又はブレーキトルク)を調整する。これにより、旋回体6の姿勢、旋回方向、及び加減速状態によって操作レバー25の操作フィーリングが損なわれることを抑制することができる。
また、第1実施形態の油圧駆動システム1では、ジャイロセンサ40を用いることによって旋回体6の旋回速度を検出することができるので、回転センサ等を旋回モータ17に取付ける必要がない。また、コントローラユニット2は、例えば旋回体6、より詳細には旋回体6の運転席6a(即ち、キャビン)に配置され、このような位置に配置されるコントローラ39にジャイロセンサ40が内蔵されている。それ故、ジャイロセンサ40を作動油から離して配置することができ、また雨水に直接さらされない位置に配置することができる。これにより、作動油等に対する防油措置及び高温対策や雨水に対する防水処置等を講ずる必要がない。加えて、ジャイロセンサ40がコントローラ39に内蔵されているので、ジャイロセンサ40とコントローラ39との距離を短く(より詳細にはゼロに)することができ、ジャイロセンサ40とコントローラ39との間の外部配線(コントローラの外側に配線される信号線)を不要とすることができる。このようにジャイロセンサに対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ外部配線を不要とすることができる。このようにジャイロセンサ40に対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ信号線を短くすることができるので、ジャイロセンサ40の取付けコストを低減することができ、またジャイロセンサ40の取り扱いを容易にすることができる。
また、コントローラユニット2は、コントローラ39に内蔵されるジャイロセンサ40のX軸が旋回体6の前後方向、即ちブーム7(即ち、構造延伸部9)が延在する方向に一致し、またジャイロセンサ40のY軸及びZ軸の各々が左右方向及び上下方向に夫々一致するように旋回体6に配置されている。これにより、1つのジャイロセンサ40によって旋回体6のロール角、ピッチ角、及び回転数を検出することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ジャイロセンサ40を用いることによって旋回方向を検出することができるので、リモートコントロール弁12に対して設けられるパイロット圧センサの数を1つにすることができる。即ち、リモートコントロール弁12に設けるパイロット圧センサの数を減らすことができる。
<第2実施形態>
図10に示すように第2実施形態の油圧駆動システム1A及びコントローラユニット2Aは、第1実施形態の油圧駆動システム1と構成が類似している。以下では、油圧駆動システム1Aについて、第1実施形態の油圧駆動システム1の構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。後で説明する第3及び第4実施形態の油圧駆動システム1B,1C、並びにその他の実施形態の油圧駆動システム1D,1Eについても同様である。
第2実施形態の油圧駆動システム1Aでは、コントローラユニット2Aのコントローラ39Aがトルク制御ブロック51Aと流量制御ブロック52Aとを有し、流量制御ブロック52Aは、速度指令演算部81と、偏差演算器82と、加速度演算部83と、トルク演算部84と、差圧指令演算部85と、差圧制御演算部86と、流量指令演算部87とを有している。速度指令演算部81は、パイロット圧センサ27の差圧に基づいて速度指令値を演算する。速度指令値は、旋回体6の目標旋回速度を示す指令値であり、操作レバーの傾倒量に応じた値である。
偏差演算器82は、速度指令演算部81で演算される速度指令(即ち、目標となる旋回速度)からトルク制御ブロック51Aの回転数演算部62で演算される回転数(即ち、実際の旋回速度)を減算して速度の差分を演算する。加速度演算部83は、偏差演算器82で演算される速度の差分に基づいて旋回モータ17の目標角加速度を演算する。トルク演算部84は、加速度演算部83で演算された目標角加速度に基づいて旋回モータ17の目標トルクを演算する。なお、目標角加速度は、加速状態において正の値となり、減速状態において負の値となる。また、目標トルクにおいて正の値は、旋回トルクであり、負の値は、ブレーキトルクである。
差圧指令演算部85は、演算された目標トルクを旋回モータ17に発生させるべく、旋回モータ17の2つの給排ポート17a,17bの目標給排差圧を演算する。また、差圧制御演算部86は、油圧センサ35,36からの信号に基づいて2つの給排ポート17a,17bの実際の給排差圧を演算し、目標給排差圧から実際の給排差圧を減算して給排差圧の差分を演算する。差圧制御演算部86は、更にこの差分値に基づいて油圧ポンプ10から吐出流量に対して増減させるべき流量増減値を演算する。
差圧制御演算部86で演算される流量増減値は、流量指令演算部87にて用いられる。流量指令演算部87は、トルク制御ブロック51Aの回転数演算部62で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ10から吐出すべき作動油の流量を演算し、更に差圧制御演算部86で演算される流量増減値に基づいて演算された流量を増減させて流量指令値を演算するようになっている。また、流量指令演算部87は、演算された流量指令値に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ18に出力し、油圧ポンプ10から流量指令値に応じた流量の作動油を吐出させる。
また、トルク制御ブロック51Aは、角加速度演算部66及び加減速状態検知部67を有しておらず、目標トルク演算部68及び目標差圧演算部69に代えてトルク補正値演算部88と差圧補正値演算部89とを有している。トルク補正値演算部88は、トルク演算部84で演算されたトルクに対して、旋回体6の姿勢に応じて補正すべき補正値を演算するようになっている。更に詳細に説明すると、トルク補正値演算部88は、補正値及びロール角とトルク補正値とが対応付けられたトルク補正値マップを2つ有しており、2つのトルク補正マップの各々は、旋回動作に対応付けられている。トルク補正値演算部88は、まず検知される旋回動作に応じて2つのトルク補正マップのうちいずれかを選択し、選択されるトルク補正値マップを用いて各演算部65,60で演算される補正値及びロール角に基づいてトルク補正値を演算する。
なお、トルク補正値マップのトルク補正値は、旋回加速トルクを正値としブレーキトルクを負値とした場合、昇り旋回動作においてトルク補正値が正値に設定され、また降り旋回動作において負値に設定されている。また、補正目標トルクは、重力に起因して旋回体6に作用する旋回方向のトルクを打ち消すために、各旋回動作において旋回体6の姿勢を応じて変えられている。例えば、昇り旋回動作においてピッチ角(補正値)が大きくなり且つロール角が小さくなる場合、トルク補正値は、ピッチ角が大きくなるにつれて小さくなるように設定されている。他方、降り旋回動作においてピッチ角及びロール角が共に小さくなる場合、トルク補正値は、ピッチ角が小さくなるにつれて更に小さくなるように設定されている。
差圧補正値演算部89は、トルク補正値演算部88で演算されるトルク補正値に基づいて給排差圧補正値を演算する。給排差圧補正値は、目標給排差圧を補正するための補正値である。差圧補正値演算部89について更に詳細に説明すると、差圧補正値演算部89は、トルク補正値に対応する2つの給排ポート17a,17bの差圧補正値を演算する。更に、差圧補正値演算部89は、旋回方向検知部63で検知される旋回方向に応じた係数を演算された差圧補正値に乗算する。即ち、所定方向一方が検知されると、演算された差圧補正値に係数1が乗算され、所定方向他方が検知されると、演算された差圧補正値に係数−1が乗算される。このように、差圧補正値演算部89は、トルク補正値を給排差圧補正値に換算すると共に、旋回方向に応じて給排差圧補正値の正負を入れ替える。
また、コントローラ39Aは、圧力指令演算部70Aを有しており、圧力指令演算部70Aは、差圧補正値演算部89で演算される給排差圧補正値に基づいて差圧指令演算部85で演算される目標給排差圧を補正する。即ち、圧力指令演算部70Aは、目標給排差圧に差圧補正値を加算して補正された目標給排差圧を演算する。更に、圧力指令演算部70Aは、油圧センサ35,36から信号に基づいて2つの給排ポート17a,17bの実際の給排差圧を演算する。そして、圧力指令演算部70Aは、実際の給排差圧が補正された目標給排差圧となるように電磁リリーフ弁15,16に対して圧力指令を出力し、電磁リリーフ弁15,16の設定圧を変更する。これにより、旋回体6の姿勢に応じて旋回モータ17のトルクを増減することができる。それ故、旋回体6の姿勢に関わらず、旋回体6を旋回させるときの操作フィーリングを損ねることを抑制することができる。
このように、油圧駆動システム1Aでは、操作レバー25の操作量に応じて旋回モータ17の差圧、即ち旋回モータ17の目標トルクが演算されるので、操作レバー25の操作量に応じた加速度で旋回モータ17の出力軸を回転又は減速させることができる。また、目標トルクは、トルク制御ブロック51Aで旋回体6の姿勢に応じたトルク補正値が演算されるので、旋回体6の姿勢に応じて目標トルクが補正される。これにより、旋回体6を旋回させるときの操作フィーリングが旋回体6の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
その他、第2実施形態の油圧駆動システム1Aは、第1実施形態の油圧駆動システム1と同様の作用効果を奏する。
<第3実施形態>
図11に示すように第3実施形態の油圧駆動システム1Bは、コントローラユニット2Bを備え、コントローラユニット2Bは、コントローラ39Bを備えている。また、コントローラ39Bは、開度制御ブロック51Bと、流量制御ブロック52Bとを有している。開度制御ブロック51Bは、ロール角演算部60、ピッチ角演算部61、及び回転数演算部62、旋回方向検知部63、昇降旋回検知部64、角加速度演算部66、加減速状態検知部67、制限流量設定部91、及び流量開度変換部92を有している。制限流量設定部91は、旋回体6の姿勢に起因する昇り旋回時の旋回モータ17の過剰減速及び加速不足を抑え、また旋回体6の姿勢に起因する降り旋回時の旋回体6の旋回速度の過剰加速及び減速不足を抑えるべく、旋回モータ17から排出される作動油の流量を制限する。
更に詳細に説明すると、制限流量設定部91は、まず第1実施形態の制限流量設定部73と同様に回転数演算部62で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ10から吐出する流量の上限値、即ち制限値を設定する。更に、制限流量設定部91は、複数の流量補正マップを有しており、流量補正マップに基づいて流量補正値を設定する。以下では、流量補正値の設定について詳しく説明する。
各流量補正マップは、ピッチ角及びロール角と流量補正値とが対応付けられており、ピッチ角及びロール角から流量補正値を求めることができるようになっている。また、流量補正マップは、旋回動作及び加減速状態が対応付けられており、制限流量設定部91は、検出される状態及び動作に応じて使用する流量量補正マップを変えるようになっている。なお、昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、更に旋回モータ17の給排ポート17a,17bの圧力状態(即ち、入口の圧力状態)に応じて流量量補正マップを変えるようになっている。ここで、入出口の圧力状態とは、入口の圧力がリリーフ圧に達しているか否かである。
即ち、制限流量設定部91は、まず、昇降旋回検知部64及び加減速状態検知部67の検知結果に基づいて旋回動作及び加減速状態を判定する。次に、油圧センサ35,36によって旋回モータ17の入口圧力及び出口圧力を検知し、それに基づいて入口の圧力状態を判定する。そして、制限流量設定部91は、それら3つの判定結果に対応付けられている1つの流量補正マップを制限流量設定部91が選択する。選択後、制限流量設定部91は、選択された流量補正マップと演算されたピッチ角及びロール角に基づいて流量補正値を演算する。更に、制限流量設定部91は、演算された流量補正値を演算される必要流量に乗算することによって制限値を補正し、補正された制限値を新たな制限値として設定する。設定された新たな制限値は、流量開度変換部92及び指令流量制限部74で用いられる。
流量開度変換部92は、旋回モータ17に対して給排される流量を補正後の制限値以下に制限すべく、コントロール弁11の各ポート11a〜11dの開度を演算する。即ち、流量開度変換部92は、油圧センサ93,35,36からの出力される信号に基づいて、コントロール弁11のスプール21の前後差圧を演算し、演算された差圧と補正後の制限値とを用い絞りの流れの演算式に基づいてコントロール弁11の各ポート11a〜11dの開度を演算する。流量開度変換部92は、演算された各ポート11a〜11dの開度に応じた電流を電磁減圧弁13,14に流し、旋回モータ17から排出される作動油の流量が制限値以下となるようにスプール21を移動させる。
他方、指令流量制限部74は、指令流量演算部72で演算された指令流量を制限流量設定部91で設定された補正後の制限値以下に制限して指令流量に応じた流量指令を出力するようになっている。これにより、油圧ポンプ10から吐出される流量を補正後の制限値以下に制限することができ、不必要な流量の作動油が油圧ポンプ10から吐出されることを抑制することができる。
このようにして油圧駆動システム1Bでは、制限流量設定部91で演算される制限値に基づいて、旋回モータ17に給排される作動油の流量を制限するようになっている。制限流量設定部91は、前述の通り、流量補正マップに基づいて流量補正値を演算し、流量補正値と必要流量とに基づいて新たな制限値を設定するようになっている。なお、旋回モータ17の入口圧力の状態判定を圧力センサ93で行い、スプール21の前後差圧を予め想定される値に設定することで、油圧センサ35,36を省略してもよい。以下では、制限値を設定する際に必要な流量補正マップについて、図12のグラフを参照しながら更に詳しく説明する。
なお、図12には、第1実施形態の場合と同様に旋回体6を旋回させて油圧ショベル3を第1停止状態から第2停止状態に遷移させたときの各種値の経時変化が示されている。即ち、図12には、上から順に操作レバー25の傾倒量、旋回体6のピッチ角、旋回体6のロール角、旋回体6の旋回速度、及び旋回モータ17への供給流量の経時変化が夫々示されている。また、図12には、操作レバーを急操作させた場合であるフルレバー操作時、及び操作レバーを緩慢に操作させた場合であるハーフレバー操作時における各種値の経時変化を示している。なお、フルレバー操作時とハーフレバー操作時とで対比しやすくするために、ピッチ角の変化及びロール角の変化が各操作時で同じになるように横軸の時間の縮尺を変えている。
本実施形態における流量補正マップの各々は、前述の通り、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に対応付けられている。例えば、旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達しない状態の昇り旋回動作(例えば、ハーフレバー操作や作業機アクチュエータとの同時操作時)に関して、それらに関する流量補正マップは、加減速動作に関わらず流量補正値が1より大きい値に設定されている。即ち、昇り旋回動作では、制限値が大きくなり、旋回モータ17への流量が、平地における旋回に比して減少することを防ぐことができる(図12の時刻t10〜t11の補正後のグラフ参照)。これにより、操作フィーリングを向上させることができる。なお、加速状態と減速状態とでは、旋回モータ17に発生させるべきトルクがことなるので、使用される流量補正マップが異なっている。
他方、旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達している状態の昇り旋回動作(即ち、フルレバー操作)では、加速状態である場合、流量補正値を1未満に設定することができる(図12の時刻t10〜t12の補正後のグラフ参照)。これにより、旋回モータ17への供給流量を減少させることができる。即ち、旋回モータ17に対して作動油が過剰に供給させることを抑え、リリーフ弁31,32から排出される流量を減少させることができる。これにより、エネルギー効率を向上させることができる。
また、降り旋回動作では、加減速動作に関わらず流量補正値が1未満の値に設定されており、制限値を小さくして旋回体6の旋回速度が平地での旋回に比して過剰に加速されること、又は過剰に減速が不足することを防いでいる。これにより、操作フィーリングを向上させることができる。なお、加速状態と減速状態とでは、旋回モータ17に発生させるべきトルクが異なるので、使用される流量補正マップが異なっている。
このように、流量補正マップの各々は、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に対応付けられており、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に応じて各流量補正マップに規定される流量補正値が1以上又は1未満に設定されている。また、油圧駆動システム1Bでは、旋回モータ17に供給する流量を制御することによって旋回体6の速度制御を行っているが、旋回体6の姿勢に応じて変化する構造延伸部9に作用する重力が変化し、それが旋回速度に影響を与える。そのため、各流量補正マップでは、旋回体6の姿勢に応じて変化する構造延伸部9に作用する重力による旋回動作への影響を小さくするために、旋回体6の姿勢に応じて(より詳しくは、ピッチ角及びロール角に応じて)流量補正値が設定されている。
例えば、昇り旋回動作では、構造延伸部9に作用する重力に起因するトルクが旋回モータ17に対して旋回体6を旋回させる方向と反対方向に作用する。そのため、昇り旋回動作では、平地で旋回体6を旋回させる場合(図12の時刻t10〜t11の平地時のグラフ参照)に比べてレバー傾倒量に対する旋回加速度が小さくなり、その結果旋回モータ17を旋回させるに必要な作動油の流量も小さくなる(ハーフレバー操作において図12の時刻t10〜t11の補正前のグラフ参照、フルレバー操作において図12の時刻t10〜t12の補正前のグラフ参照)。
即ち、旋回モータ17の入口圧がリリーフ圧に達していない状態(ハーフレバー操作)の昇り旋回動作では、レバー傾倒量に対して平地と同等の旋回速度を維持するためには、平地と同じ流量制御を行っていると旋回モータ17に対する供給流量が不足する。そのことを考慮し、前述の通り、昇り旋回動作における流量補正マップでは、流量補正値が1より大きく設定されている。更に、ピッチ角及びロール角と流量補正値との関係を以下のように設定する。即ち、旋回体6の姿勢によって変化する重力の影響に応じて流量補正値を変化させる。更に詳細に説明すると、旋回体6の姿勢が変化して重力の影響が小さくなるにつれて流量補正値を1に近づけるようにし、逆に旋回体6の姿勢が変化して重力が大きくなるにつれて流量補正値を1から遠ざけるようにしている。これにより、重力の影響で旋回速度が遅くなることを抑制し、平地時と同様の旋回速度を維持することを可能にすることができる(図12の時刻t10〜t11における、ハーフレバー操作の補正後のグラフ参照)。
他方、旋回モータの入口圧がリリーフ圧に達する状態(加速時)の昇り旋回動作では、リリーフ弁31,32の設定圧力によって旋回トルクが決まる。それ故、平地で旋回体6を旋回させる場合と同様の流量の作動油を旋回モータ17に供給すると過剰供給になる。そのことを考慮し、流量補正マップでは流量補正値が1未満に設定されている。これにより、旋回モータ17に作動油が過剰に供給されてエネルギー効率が低下することを防いでいる(図12の時刻t10〜t12における、フルレバー操作の補正後のグラフ参照)。
他方、降り旋回動作では、構造延伸部9に作用する重力に起因するトルクが旋回モータ17に対して旋回体6を旋回させる方向と同じ方向に作用する。そのため、降り旋回動作では、平地で旋回体6を旋回させる場合に比べてレバー傾倒量に対する旋回加速度が大きくなり、旋回モータ17に必要以上の流量の作動油が供給される(ハーフレバー操作において図12の時刻t13〜15参照、フルレバー操作において図12の時刻t13〜t16参照)。それ故、定速旋回動作時において旋回体6が加速され(図12の時刻t13〜t14の補正前のグラフ参照)、また減速旋回動作時において減速不足(ハーフレバー操作において図12の時刻t14〜15の補正前のグラフ参照、フルレバー操作において図12の時刻t14〜t16の補正前のグラフ参照)が生じる。そのことを考慮し、前述の通り、降り旋回動作における流量補正マップでは流量補正値が1未満に設定されている。また、流量補正マップは、旋回させて重力の影響が大きくなるにつれて流量補正値をゼロに近づき、且つ重力の影響が小さくなるにつれて流量補正値が1に近づくようにピッチ角及びロール角と流量補正値との関係が設定されている。これにより、降り旋回動作の際に、定速旋回時の加速や減速旋回時の減速不足となることを防ぐことができ、平地で旋回動作させているときと同等の操作フィーリングで定速旋回及び減速旋回動作を行うことができる(図12の時刻t13〜t16の補正後のグラフ参照)。
このようにして油圧駆動システム1Bでは、旋回モータ17に給排される作動油の流量が制限値以下に制限され、旋回体6の姿勢に起因する過剰加速及び減速不足に伴う旋回モータ17の旋回速度の超過及び不足を抑えることができる。また、昇り旋回時では、主に旋回体6の姿勢に起因する旋回モータ17のトルク不足に伴う旋回モータ17への作動油の不足を補うことができ、操作フィーリングを向上することができる。加えて、旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達した際のトルク不足に伴う旋回モータ17への作動油の過剰供給を抑えることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
また、油圧駆動システム1Bでは、昇り旋回時において旋回モータ17へ供給する作動油の流量の小さくすることによって、他の作業機アクチュエータ121〜125に優先的に作動油を供給させることも可能である。これにより、昇り旋回時に旋回体6の速度を大きく減らすことなく、他の作業機アクチュエータ121〜125への流量を増すことができる。それ故、旋回モータ17と他の作業機アクチュエータ121〜125とを同時に動かす際に、他の作業機アクチュエータ121〜125の作業効率を向上させることができる。
その他、第3実施形態の油圧駆動システム1Bは、第1実施形態の油圧駆動システム1と同様の作用効果を奏する。
<第4実施形態>
図13に示すように第4実施形態の油圧駆動システム1Cは、コントローラユニット2Cを備え、コントローラユニット2Cは、コントローラ39Cを備えている。また、コントローラ39Cは、制御ブロック51Cと、流量制御ブロック52Cとを有している。制御ブロック51Cは、第1実施形態のトルク制御ブロック51及び第3実施形態の開度制御ブロック51Bの両方の機能を有している。即ち、制御ブロック51Cは、ロール角演算部60、ピッチ角演算部61、及び回転数演算部62、旋回方向検知部63、昇降旋回検知部64、補正値演算部65、角加速度演算部66、加減速状態検知部67、目標トルク演算部68、目標差圧演算部69、制限流量設定部73,91、制限流量設定部91、及び流量開度変換部92を有している。
このような構成を有するコントローラ39Cは、旋回体6の旋回動作に応じてトルク制御及び速度制御が切換わるようになっている。即ち、旋回モータ17への入口圧力及び出口圧力の少なくとも一方がリリーフ圧に達するような急加速又は急減速の旋回動作(即ち、フルレバー操作)の際、制御ブロック51Cは、第1実施形態のトルク制御ブロック51と同様のトルク制御を実行する。これにより、昇り旋回動作中における急加速又は急減速でも、旋回モータ17が構造延伸部9から受ける負荷トルクによって、レバー操作量に対する旋回体6の加速不足及び過減速が生じることを抑制することができる。また、降り旋回動作における急加速又は急減速でも、レバー操作量に対する旋回体6の過加速及び減速不足が生じることを抑制することができる。
他方、旋回モータ17への入口圧力及び出口圧力の両方がリリーフ圧に達しない、緩加速、緩減速及び定速旋回動作(例えば、ハーフレバー操作や作業機アクチュエータとの同時操作時)では、制御ブロック51Cは、第3実施形態の開度制御ブロック51Bと同様の開度制御を行い、流量制御ブロック52Cと協働して旋回モータ17の速度制御を行う。これにより、緩加速、緩減速及び定速旋回動作において、旋回モータ17が構造延伸部9から受ける負荷トルクによって過速度及び速度不足となることを抑制することができる。
このように油圧駆動システム1Cでは、トルク制御では、抑制できない緩加速、緩減速及び定速旋回時の過速度及び速度不足を速度制御で抑制することができる。また、速度制御では抑制できない急加速旋回時においては、過加速及び加速不足を抑制し、また急減速旋回時においては、過減速及び減速不足を抑制することができる。それ故、急旋回動作及び緩旋回動作のいずれであっても操作フィーリングが損なわれることを抑制することができる。
その他、第4実施形態の油圧駆動システム1Cは、第1実施形態の油圧駆動システム1と同様の作用効果を奏する。
<その他の実施形態>
前述の実施形態において、目標トルク演算部68は、トルクマップを用いて補正目標トルクを演算しているが、補正目標トルクは予め設定される演算式を用いて演算してもよい。例えば、演算される旋回動作及び加減速状態に応じて用いる演算式を選択し、この演算式を用いて補正値及びロール角に基づいて補正目標トルクを求めればよい。また、昇り旋回及び降り旋回の各々にオフセット値を設定し、目標トルク演算部68が補正値によって前記オフセット値を補正するようにして補正目標トルクを演算するようにしてもよい。その他、各種マップを用いて演算される値についても同様である。
また、本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Cでは、コントロール弁11に旋回指令を与える入力装置としてリモートコントロール弁12が採用されているが、必ずしもこのような構成に限定されない。入力装置は、例えば操作レバー25の操作量に応じた信号をコントローラ39,39A〜39Cに出力し、コントローラ39,39A〜39Cがこの信号に基づいて電磁減圧弁13,14の動きを制御してパイロット圧p1,p2を制御するようなものであってもよい。また、本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Cでは、コントロール弁11のスプール21の駆動にパイロット油を用いているが、必ずしも油圧による駆動に限定されない。スプール21を駆動する駆動装置としては、例えばボールねじ等を用いてもよく、ボールねじを電動モータによって駆動することによってスプール21の位置を変えるようにしてもよい。
更に本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Cでは、ジャイロセンサ40が3つの軸線の各々のまわりの旋回体6の角速度を検出するようになっているが、必ずしもそのように構成されている必要はない。例えば、ジャイロセンサ40は、3つの軸線(X,Y,Z軸線)のうち2つの軸線の各々のまわりの旋回体6の角速度を検出し、検出された2つの角速度から残りの1つの軸線まわりの角速度を演算するような構成であってもよい。また、3つの軸線のうち2つの軸線の各々のまわりの旋回体6の角加速度と、残りの1つの軸線まわりの旋回体6の角速度とを検出し、これら検出される3つの検出値から3つの軸線の各々のまわりの旋回体6の角速度を演算するような構成であってもよい。更に、ジャイロセンサ40としては、3つの軸線の各々の加速度を検出可能な加速度センサを用いてもよい。この場合、加速度センサは、検出された加速度をコントローラ39,39A〜39Cに出力し、コントローラ39,39A〜39Cは、検出された3つの加速度に基づいて3つの軸線の各々のまわりの角速度を演算してもよい。
また、本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Cでは、給排ポート17a,17bの給排差圧を調整するべく電磁リリーフ弁15,16が用いられているが、必ずしも電磁リリーフ弁である必要はない。例えば、電磁リリーフ弁15,16に代えて、コントローラ39,39A,39Bからの指令に応じてリリーフ圧を多段(少なくとも2段以上)で変更可能なリリーフ弁であればよい。
また、第2実施形態の油圧駆動システム1Aでは、トルク制御ブロック51Aが差圧補正値演算部89を有しているが、図14に示す油圧駆動システム1Dのように、コントローラユニット2Dのコントローラ39Dが差圧補正値演算部89を有していなくてもよい。この場合、トルク制御ブロック51Dのトルク補正値演算部88でトルク補正値が演算される。また、流量制御ブロック52Dのトルク演算部84では、目標旋回加速度に基づいて旋回モータ17の目標トルクが演算され、更にトルク補正値演算部88で演算されるトルク補正値に基づいて目標トルクが補正される。圧力指令演算部70Dは、差圧指令演算部85で演算される目標給排差圧に基づいて電磁リリーフ弁15,16に対して圧力指令を出力し、電磁リリーフ弁15,16の設定圧を変更する。このように構成されている油圧駆動システムは、第2実施形態の油圧駆動システム1Aと同様の作用効果を奏する。
また、第3実施形態の油圧駆動システム1Bでは、コントロール弁11のスプール21の位置を直接制御することによって旋回モータ17に対して給排される流量を調整して旋回モータ17の回転速度を制御しているが、必ずしもスプール21を直接制御することによって旋回モータ17に対して給排される流量を調整することには限定されない。例えば、コントロール弁11とは別に旋回モータ17のメータイン側に別の流量制御弁を設け、流量制御弁の開度制御することによって旋回モータ17に供給される流量を調整するようにしてもよい。
更に、第3実施形態の油圧駆動システム1Bでは、開度制御ブロック51Bが流量開度変換部92を有しているが、図15に示す油圧駆動システム1Eのように、コントローラユニット2Eのコントローラ39Eの開度制御ブロック51Eが流量開度変換部92を有していなくてもよい。この場合、油圧駆動システム1Bのように電磁減圧弁13,14の動きを制御して旋回モータ17に給排される作動油の流量を調整することに代えて、油圧ポンプ10の吐出量を調整することによって油圧駆動システム1Bと同じ動作をするように構成される。
即ち、油圧駆動システム1Bと同様に、制限流量設定部91が流量補正マップに基づいて流量補正値を設定し、制限値を演算する。指令流量制限部74は、指令流量を制限値以下に制限し、制限される指令流量に応じた流量指令を減圧弁19に出力する。これにより、油圧ポンプ10の吐出流量を制限値以下に制限するようになっている。例えば、降り旋回動作では、制限流量設定部91が吐出流量の制限値を小さくし、ポンプの吐出流量を抑えるようになっている。これにより、降り旋回動作において旋回モータ17が作動油を過剰に供給することを防ぐことができる。即ち、降り旋回動作時において、平地で旋回させた場合に比して旋回体6が過剰加速されることを防ぐことができ、操作フィーリンを向上させることができる。
他方、昇り旋回動作では、制限流量設定部91が吐出流量の制限値を大きくし、ポンプの吐出流量を増加させるようになっている。これにより、昇り旋回時において油圧ポンプ10から旋回モータ17により多くの作動油を供給することができる。即ち、昇り旋回動作時において、平地で旋回させた場合に比して、旋回動作が過剰に低下することを防ぐことができ、操作フィーリンを向上させることができる。
更に、旋回モータ17の入口圧力を油圧センサ35,36によって検出することによって、コントローラ39の制限流量設定部91が旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達しているか否かを判定するようにしてもよい。この場合、制限流量設定部91は、旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達し、昇り旋回動作で且つ加速状態であると判定すると、吐出流量の制限値を小さくして設定する。これにより、旋回モータ17への供給流量を減少させることができ、過剰供給される作動油がそのままリリーフ弁31,32(図3参照)から排出されてしまうことを抑制することができる。即ち、油圧ポンプ10から吐出されてそのままリリーフ弁31,32を介してタンク22に排出される作動油の流量を減少させることができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、旋回モータ17の入口圧力がリリーフ圧に達しているか否かの判定を、第3実施形態と同様に、ポンプ圧力の圧力センサ93(図11参照)を用いてもよい。
また、本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Eは、各実施形態において実行され制御の全てを実行する必要はなく、必要に応じて流量制御や圧力制御を削減してもよい。また、油圧駆動システム1,1A〜1Eの各々で実行される制御を組み合わせる、例えば流量制御及び圧力制御の両方を実行するようにしてもよい。
更に、本実施形態の油圧駆動システム1,1A〜1Eは、油圧ショベル3に搭載されている場合について説明したが、搭載される油圧ショベル3に限定されず、旋回モータ17等のアクチュエータを備える建設機械であればよい。また、コントローラ39,39A〜39Eは、必ずしも前述するような旋回体6の姿勢に基づいて油圧ポンプ10の流量や旋回モータ17のトルクを制御するような機能を有している必要はなく、単に旋回体6の旋回速度を検出して油圧ポンプ10の流量や旋回モータ17のトルクを制御するような機能を有していてもよい。
1,1A〜1E 油圧駆動システム(液圧駆動システム)
2,2A〜2E コントローラユニット
3 油圧ショベル(作業機械,旋回式作業機械)
9 構造延伸部(旋回体構造部)
10 油圧ポンプ
11 コントロール弁(方向制御弁)
15,16 電磁リリーフ弁(リリーフ弁)
17 旋回モータ(液圧モータ)
18 レギュレータ(流量制御装置)
25 操作レバー(操作子)
39,39A〜39E コントローラ
40 ジャイロセンサ(姿勢検出器、回転速度検出器)
121〜125 アクチュエータ

Claims (13)

  1. アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるコントローラユニットを備える液圧駆動システムであって、
    前記構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサから出力される前記構造体の作動速度に応じた信号に基づいて前記アクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、かつ、前記ジャイロセンサは前記コントローラに内蔵され、前記構造体は旋回体であり、前記アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる液圧モータであり、前記旋回体は前後方向に延在する延伸構造部を有し、前記ジャイロセンサは、前記旋回体の第1乃至第3軸の各々のまわりにおける角速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、前記第1軸が前記旋回体の前後方向に一致し、且つ前記第2軸が前記旋回体の左右方向に一致するように前記構造体に取付けられたコントローラユニットと、
    前記液圧モータに供給する作動液を吐出し、且つ吐出容量を変更可能な可変容量型の液圧ポンプと、
    入力されるポンプ流量指令に応じて前記液圧ポンプの吐出容量を制御する流量制御装置と、を備え、
    前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第1軸まわりの角速度に応じた信号である第1の信号、及び前記構造体における前記第3軸まわりの角速度に応じた信号である第2の信号を出力し、
    前記コントローラは、操作子の操作量に応じた指令流量を演算し、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記旋回体の旋回方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に応じて前記指令流量の制限値を演算し、前記指令流量を前記制限値以下に制限した前記ポンプ流量指令を前記流量制御装置に出力するようになっており、
    前記操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁をさらに備え、
    前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、
    前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっている、液圧駆動システム。
  2. アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるコントローラユニットを備える液圧駆動システムであって、
    前記構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサから出力される前記構造体の作動速度に応じた信号に基づいて前記アクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、かつ、前記ジャイロセンサは前記コントローラに内蔵され、前記構造体は旋回体であり、前記アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる液圧モータであり、前記旋回体は前後方向に延在する延伸構造部を有し、前記ジャイロセンサは、前記旋回体の第1乃至第3軸の各々のまわりにおける角速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、前記第1軸が前記旋回体の前後方向に一致し、且つ前記第2軸が前記旋回体の左右方向に一致するように前記構造体に取付けられたコントローラユニットと、
    前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
    操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁と、
    入力されるトルク指令に応じた設定圧で作動液をリリーフして、前記液圧モータに供給される作動液の液圧を調整するリリーフ弁と、を備え、
    前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第1軸まわりの角速度に応じた信号である第1の信号、及び前記構造体における前記第3軸まわりの角速度に応じた信号である第2の信号を出力し、
    前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じた前記トルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記リリーフ弁の設定圧を調整する、液圧駆動システム。
  3. 前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、
    前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第1の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第2の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっている、請求項に記載の液圧駆動システム。
  4. 供給及び排出される作動液の流量に応じた回転数で作動する作業機械の液圧モータに対して作動液を供給及び排出させる液圧駆動システムであって、
    前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
    操作子が操作される操作方向に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換え、排出される作動液の流量を前記操作子の操作量に応じて制御する方向制御弁と、
    前記作業機械の構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、
    前記液圧モータの回転方向と回転速度に応じた信号を出力する回転速度検出器と、
    前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転速度を検出し、前記回転速度に応じた上限値以下に前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限するように前記方向制御弁の動きを制御するコントローラとを備え、
    前記コントローラは、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記構造体の姿勢を検出し且つ前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正する、液圧駆動システム。
  5. 入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁を備え、
    前記コントローラは、検出される前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力が予め定められた設定圧力に達している否かを検知し、前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力が前記設定圧に達していない場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正し、前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力の少なくとも一方が前記設定圧に達している場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するようになっている、請求項に記載の液圧駆動システム。
  6. 前記作業機械は、旋回体を有する旋回式作業機械であり、
    前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
    前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクが変化する旋回体構造部が設けられ、
    前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すロール角に応じた信号を出力し、
    前記回転速度検出器は、前記旋回モータの回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向に応じた信号を出力し、
    前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正する、請求項に記載の液圧駆動システム。
  7. 前記旋回モータとは異なる作業機アクチュエータを備え、
    前記作業機アクチュエータは、前記液圧ポンプから吐出される作動油によって作動するようになっており、
    前記コントローラは、検知される前記旋回動作が昇り旋回動作である場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正する、請求項に記載の液圧駆動システム。
  8. 前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、
    前記コントローラは、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記ロール角に基づいて制限する前記流量を演算し、検出される前記ピッチ角に応じて制限する前記流量を補正するようになっている、請求項又はに記載の液圧駆動システム。
  9. 供給及び排出される作動液の圧力差に応じたトルクで作動して作業機械の構造体を動かす液圧モータに作動液を供給及び排出させる液圧駆動システムであって、
    前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
    操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向切換弁と、
    入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁と、
    前記構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、
    前記回転方向に応じた信号を出力する回転方向検出器と、
    前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記姿勢を検出し且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するコントローラとを備える液圧駆動システム。
  10. 前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、
    前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
    前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、
    前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、
    前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、
    前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知すると共に前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを大きくするようにし、検知される動作が前記降り旋回で且つ加速状態の場合、前記旋回モータの旋回トルクを小さくするように、前記圧力差を調整する、請求項に記載の液圧駆動システム。
  11. 前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、
    前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
    前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、
    前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、
    前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、
    前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを小さくし、検知される動作が前記降り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを大きくするように前記圧力差を調整する、請求項に記載の液圧駆動システム。
  12. 前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、
    前記コントローラは、検知される動作が前記昇り旋回動作の場合、検出される前記ピッチ角に応じて前記圧力差を補正するようになっている、請求項10又は11に記載の液圧駆動システム。
  13. 前記姿勢検出器及び前記回転方向検出器を有するジャイロセンサを備え、
    前記ジャイロセンサは、前記旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度に応じた信号を出力するようになっている、請求項12に記載の液圧駆動システム。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6586406B2 (ja) * 2016-09-30 2019-10-02 日立建機株式会社 作業車両
JP6944270B2 (ja) * 2017-04-10 2021-10-06 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 油圧機械の制御装置
JP6952659B2 (ja) * 2018-08-21 2021-10-20 ヤンマーパワーテクノロジー株式会社 建設機械
JP7190933B2 (ja) * 2019-02-15 2022-12-16 日立建機株式会社 建設機械
US11987956B2 (en) * 2019-04-04 2024-05-21 Komatsu Ltd. Work vehicle, control device for work vehicle, and control method for work vehicle
JP7236365B2 (ja) * 2019-09-20 2023-03-09 日立建機株式会社 建設機械
US11001989B1 (en) 2020-03-30 2021-05-11 Caterpillar Inc. Electrical control of a hydraulic system
CN111692143B (zh) * 2020-06-03 2022-06-28 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种钻机用上卸扣给进回转速度匹配装置及液控方法
JP7167223B2 (ja) * 2021-03-19 2022-11-08 日立建機株式会社 油圧システム
US11965308B2 (en) 2021-05-12 2024-04-23 Deere & Company System and method of truck loading assistance for work machines
US11953337B2 (en) 2021-05-12 2024-04-09 Deere & Company System and method for assisted positioning of transport vehicles for material discharge in a worksite
JP2024008538A (ja) * 2022-07-08 2024-01-19 株式会社小松製作所 油圧バルブ装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3239487B2 (ja) * 1992-11-27 2001-12-17 コベルコ建機株式会社 慣性体の駆動制御装置
US5927680A (en) * 1997-07-01 1999-07-27 Mcdonnell Douglas Corporation Rate gyro isolation assembly
JP2005067993A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低熱膨張材料
CN102011756A (zh) * 2009-09-06 2011-04-13 刘灵通 机械臂控制系统
US8737924B2 (en) * 2010-08-12 2014-05-27 Mediatek Inc. Method to trigger in-device coexistence interference mitigation in mobile cellular systems
JP5548113B2 (ja) 2010-12-17 2014-07-16 川崎重工業株式会社 作業機械の駆動制御方法
US9879403B2 (en) * 2013-08-08 2018-01-30 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic hybrid swing drive system for excavators
JP5835297B2 (ja) * 2013-09-27 2015-12-24 ダイキン工業株式会社 建設機械
JP5929861B2 (ja) * 2013-09-27 2016-06-08 ダイキン工業株式会社 建設機械
JP6329060B2 (ja) * 2014-11-19 2018-05-23 日立建機株式会社 建設機械の稼働状態記録装置
CN104608245A (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 三一汽车制造有限公司 一种湿拌砂浆搅拌泵车及其液压控制系统
JP5947477B1 (ja) * 2015-09-25 2016-07-06 株式会社小松製作所 作業機械の制御装置、作業機械、及び作業機械の制御方法

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