JP7069620B2 - 油圧システム - Google Patents

Description

本発明は、旋回モータを制御する油圧システムに関する。

例えば、特許文献１などに、従来の油圧システムが記載されている。同文献に記載の技術では、ポンプが旋回モータに作動油を供給し、旋回モータが旋回体を旋回させる（同文献の図５参照）。同文献に記載の技術では、旋回モータの容量が、ブームシリンダのボトム圧に基づいて決定される（同文献の図５および図６を参照）。

特開２０１１－３８２９８号公報

同文献に記載の技術では、ブームシリンダのボトム圧が低くなると、旋回モータの容量が小さくなる。すると、旋回モータの加速性が悪くなるおそれがある。また、同文献に記載の技術では、ブームシリンダのボトム圧が高くなると、旋回モータの容量が大きくなる。すると、旋回モータに供給される作動油の流量が増大するおそれがある。

そこで、本発明は、旋回モータの加速性を向上させることができ、旋回モータに供給される作動油の流量の増大を抑制できる、油圧システムを提供することを目的とする。

本発明の油圧システムは、旋回体を備える建設機械に設けられる。油圧システムは、ポンプと、旋回モータと、旋回速度センサと、コントローラと、を備える。前記ポンプは、作動油を吐出する。前記旋回モータは、前記ポンプから作動油が供給されることで前記旋回体を旋回させる。前記旋回速度センサは、前記旋回体の旋回速度を検出する。前記コントローラは、前記旋回モータの容量である旋回モータ容量を可変に制御する。前記コントローラには、旋回速度の範囲である低速域と、前記低速域よりも速い旋回速度の範囲である高速域と、が設定される。前記コントローラは、前記低速域のときの旋回モータ容量が前記高速域のときの旋回モータ容量よりも大きくなるように旋回モータ容量を制御する、低速域大容量制御を行う。

上記構成により、旋回モータの加速性を向上させることができ、旋回モータに供給される作動油の流量の増大を抑制できる。

油圧システムを示す回路図である。 図１に示す油圧システムの作動を示すフローチャートである。 図１に示す旋回体１１の速度と、旋回モータ４１の容量と、の関係を示す図である。 図１に示すポンプ２１のポンプ圧に応じた旋回モータ容量Ｃを示す図２相当図である。 図１に示すポンプ２１のポンプ圧に応じた旋回モータ容量Ｃを示す図２相当図である。 図１に示す旋回モータ４１とブームシリンダ３１との流量の時間変化を示す図である。 図１に示す旋回体１１の旋回角度とブームシリンダ３１の長さとの時間変化を示す図である。

図１～図７を参照して、図１に示す油圧システム２０について説明する。油圧システム２０は、建設機械１に設けられる。

建設機械１は、建設作業などを行う機械であり、例えばショベルである。建設機械１は、旋回体１１と、ブーム１３と、油圧システム２０と、を備える。

旋回体１１（慣性体、上部旋回体）は、下部走行体（図示なし）よりも上に配置され、下部走行体に対して旋回可能である。下部走行体は、建設機械１を走行させる部分である。

ブーム１３は、旋回体１１に対して上下動（回転、起伏）する。例えば、ブーム１３に、回転可能にアーム（図示なし）が取り付けられる。例えば、アームに、回転可能にバケットなどが取り付けられる。

油圧システム２０は、建設機械１の作動を制御する。油圧システム２０は、旋回体１１の旋回などを制御する旋回装置である。油圧システム２０は、ポンプ２１と、ブームシリンダ用ポンプ２３と、ブームシリンダ制御部３０と、旋回モータ制御部４０と、センサ６０と、コントローラ７０と、を備える。

ポンプ２１は、作動油を吐出する油圧ポンプである。ブームシリンダ用ポンプ２３は、ポンプ２１とは別に設けられる油圧ポンプである。

ブームシリンダ制御部３０は、ブームシリンダ３１と、ブームシリンダ用制御弁３３と、ブーム操作部３５と、ブームシリンダ合流弁３７と、を備える。

ブームシリンダ３１（アクチュエータ）は、油圧シリンダである。ブームシリンダ３１は、旋回体１１に対してブーム１３を上下動させる。ブームシリンダ３１は、ブームシリンダ用ポンプ２３から作動油が供給されることで、作動（伸縮）する。ブームシリンダ３１は、ポンプ２１およびブームシリンダ用ポンプ２３から作動油が供給されることで、作動する場合がある（後述）。ブームシリンダ３１は、ヘッド室３１ａと、ロッド室３１ｂと、を備える。

ブームシリンダ用制御弁３３は、ブームシリンダ用ポンプ２３からブームシリンダ３１に供給される作動油の、方向および流量を制御する弁である。ブームシリンダ用制御弁３３は、ブームシリンダ用ポンプ２３とブームシリンダ３１との間に設けられる。上記「間」は、油路における間を意味する（以下の「間」について同様）。ブームシリンダ用制御弁３３には、複数の切換位置がある。ブームシリンダ用制御弁３３の切換位置は、ブームシリンダ用制御弁３３に入力される指令（例えばパイロット油圧）に応じて、切り換わる。ブームシリンダ用制御弁３３の切換位置には、第１作動位置３３ａと、第２作動位置３３ｂと、中立位置３３ｃと、がある。

第１作動位置３３ａ（ブーム上げ位置）は、ブームシリンダ用ポンプ２３からヘッド室３１ａに作動油を供給させ、ロッド室３１ｂからタンクＴに作動油を戻す。その結果、ブーム１３が、上がる（起こされる）。第２作動位置３３ｂ（ブーム下げ位置）は、ブームシリンダ用ポンプ２３からロッド室３１ｂに作動油を供給させ、ヘッド室３１ａからタンクＴに作動油を戻す。その結果、ブーム１３が、下がる。中立位置３３ｃは、ブームシリンダ用ポンプ２３からブームシリンダ３１に作動油を供給させない。

ブーム操作部３５は、建設機械１の操作者に操作される。ブーム操作部３５は、ブームシリンダ３１を操作し、ブーム１３を操作するための装置であり、例えばリモコン弁であり、例えば操作レバーを有する。ブーム操作部３５は、操作に応じた指令（例えばパイロット油圧）を出力することで、ブームシリンダ用制御弁３３の切換位置を変える。

ブームシリンダ合流弁３７は、ポンプ２１からブームシリンダ３１に作動油を供給するか否かを切り換える弁である。ブームシリンダ合流弁３７は、ポンプ２１とヘッド室３１ａとの間に設けられる。ブームシリンダ合流弁３７は、ブームシリンダ用制御弁３３とヘッド室３１ａとをつなぐ油路につながれる。ブームシリンダ合流弁３７には、複数の切換位置があり、連通位置３７ａと、遮断位置３７ｂと、がある。連通位置３７ａは、ポンプ２１からヘッド室３１ａに作動油を供給させる。遮断位置３７ｂは、ポンプ２１からヘッド室３１ａに作動油を供給させない。ブームシリンダ合流弁３７の切換位置は、ブームシリンダ合流弁３７に入力される指令に応じて切り換わる。ブームシリンダ合流弁３７に入力される指令は、例えばパイロット油圧であり、例えばブーム１３を上げる指令である。

旋回モータ制御部４０は、旋回モータ４１と、レギュレータ４２と、旋回モータ用制御弁４３と、旋回操作部４５と、を備える。

旋回モータ４１は、油圧モータである。旋回モータ４１は、下部走行体（図示なし）に対して旋回体１１を旋回させる。旋回モータ４１は、減速機（図示なし）を介して、旋回体１１を旋回させる。旋回モータ４１は、ポンプ２１から作動油が供給されることで、作動（回転）する。旋回モータ４１の容量は、可変である。旋回モータ４１の容量を、「旋回モータ容量Ｃ」とする。旋回モータ４１には、第１ポート４１ａと、第２ポート４１ｂと、がある。

レギュレータ４２は、旋回モータ容量Ｃを可変に制御する部分（機構）である。

旋回モータ用制御弁４３は、ポンプ２１から旋回モータ４１に供給される作動油の、方向および流量を制御する弁である。旋回モータ用制御弁４３は、ポンプ２１と旋回モータ４１との間に設けられる。旋回モータ用制御弁４３には、複数の切換位置がある。旋回モータ用制御弁４３の切換位置は、旋回モータ用制御弁４３に入力される指令（例えばパイロット油圧）に応じて、切り換わる。旋回モータ用制御弁４３の切換位置には、第１作動位置４３ａと、第２作動位置４３ｂと、中立位置４３ｃと、がある。

第１作動位置４３ａおよび第２作動位置４３ｂのそれぞれは、ポンプ２１から旋回モータ４１に作動油を供給させる。第１作動位置４３ａは、ポンプ２１から第１ポート４１ａに作動油を供給し、第２ポート４１ｂからタンクＴに作動油を戻す。その結果、旋回モータ４１が、ある向き（例えば右）に回転する。第２作動位置４３ｂは、ポンプ２１から第２ポート４１ｂに作動油を供給し、第１ポート４１ａからタンクＴに作動油を戻す。その結果、旋回モータ用制御弁４３が第１作動位置４３ａに切り換えられたときとは逆向き（例えば左）に、旋回モータ４１が、回転する。中立位置４３ｃは、ポンプ２１から旋回モータ４１に作動油を供給させない。

旋回操作部４５は、操作者に操作される。旋回操作部４５は、旋回モータ４１を操作するための装置であり、例えばリモコン弁であり、例えば操作レバーを有する。旋回操作部４５は、操作に応じた指令（例えばパイロット油圧）を出力することで、旋回モータ用制御弁４３の切換位置を変える。

センサ６０は、旋回速度センサ６１と、ポンプ圧センサ６２と、ブーム操作センサ６３と、旋回操作センサ６４と、を備える。

旋回速度センサ６１（旋回速度検出手段）は、下部走行体（図示なし）に対する旋回体１１の回転速度（例えば角速度）を検出する。下部走行体に対する旋回体１１の回転速度を「旋回速度Ｖ」とする。旋回速度センサ６１は、旋回体１１の旋回速度Ｖを、直接的に検出してもよく、間接的に検出してもよい。図１に示す例では、旋回速度センサ６１は、旋回モータ４１の回転速度ｖを検出することで、旋回体１１の旋回速度Ｖを検出する。

ポンプ圧センサ６２は、ポンプ２１の吐出圧力（駆動圧、ポンプ圧Ｐ１）を検出する。

ブーム操作センサ６３は、ブーム１３を作動させる操作を検出する。ブーム操作センサ６３は、ブーム操作部３５の操作の有無を検出する。ブーム操作センサ６３は、ブーム１３を上げる操作を検出する。例えば、ブーム操作センサ６３は、ブーム操作部３５からブームシリンダ用制御弁３３に入力されるパイロット油圧を検出する。例えば、ブーム操作センサ６３は、ブーム操作部３５のレバーの角度などを検出してもよい。

旋回操作センサ６４は、旋回体１１を旋回させる操作を検出する。旋回操作センサ６４は、旋回操作部４５の操作の有無を検出する。例えば、旋回操作センサ６４は、旋回操作部４５から旋回モータ用制御弁４３に入力されるパイロット油圧を検出する。例えば、旋回操作センサ６４は、旋回操作部４５のレバーの角度などを検出してもよい。

コントローラ７０は、信号の入出力、判定および算出などの演算、および、情報の記憶などを行う。コントローラ７０は、レギュレータ４２を制御することで、旋回モータ容量Ｃを可変に制御する。コントローラ７０には、センサ６０から検出結果が入力される。コントローラ７０は、旋回モータ容量Ｃを制御する指令をレギュレータ４２に出力する。コントローラ７０は、ブームシリンダ合流弁３７に切換位置の指令を出力してもよい。コントローラ７０は、ブームシリンダ３１および旋回モータ４１の作動に必要な作動油の流量を演算し、ポンプ２１およびブームシリンダ用ポンプ２３の流量を制御する。

（作動）
旋回体１１の旋回に関する、油圧システム２０などの作動は、次の通りである。旋回操作部４５は、操作者の操作に応じて、旋回モータ用制御弁４３に指令（例えばパイロット油圧）を出力する。旋回モータ用制御弁４３は、入力された指令に応じて、第１作動位置４３ａまたは第２作動位置４３ｂに切り換わる。ポンプ２１が吐出した作動油は、旋回モータ用制御弁４３を介して、旋回モータ４１に流入する。すると、旋回モータ４１が回転し、下部走行体に対して旋回体１１が旋回する。

ブーム１３の上下動に関する、油圧システム２０などの作動は、次の通りである。ブーム操作部３５は、操作者の操作に応じて、ブームシリンダ用制御弁３３に指令（例えばパイロット油圧）を出力する。ブームシリンダ用制御弁３３は、入力された指令に応じて、第１作動位置３３ａまたは第２作動位置３３ｂに切り換わる。ブームシリンダ用ポンプ２３が吐出した作動油は、ブームシリンダ用制御弁３３を介して、ブームシリンダ３１に流入する。すると、ブームシリンダ３１が伸縮し、旋回体１１に対してブーム１３が上下動する。例えば、ブーム１３を下げる場合は、ブームシリンダ合流弁３７は、遮断位置３７ｂに切り換えられる。例えば、ブーム１３を上げる場合は、ブームシリンダ合流弁３７は、連通位置３７ａに切り換えられてもよい。この場合、ブームシリンダ用ポンプ２３およびポンプ２１が、ブームシリンダ３１に作動油を供給する。よって、ポンプ２１からブームシリンダ３１に作動油が供給されない場合に比べ、ブームシリンダ３１に供給される作動油の流量を増やすことができる。よって、ブームシリンダ３１の作動（伸張）速度を上げることができる。

旋回モータ４１の回転と、ブームシリンダ３１の伸張と、が同時に行われる場合の、油圧システム２０などの作動は、次の通りである。操作者は、旋回体１１を旋回させる操作と、ブーム１３を上げる操作と、を同時に行う（同時操作する）。すると、基本的には上記と同様に、旋回体１１が回転し、ブーム１３が上がる。このとき、ポンプ２１は、ブームシリンダ３１と旋回モータ４１とに作動油を同時に並列的に供給する（パラレル回路になる）。そのため、ポンプ２１が吐出する作動油の流量を、ブームシリンダ３１と旋回モータ４１とに適切に配分することが重要になる。

（旋回モータ容量Ｃの制御フロー）
主に図２を参照して、旋回モータ容量Ｃの制御（演算、決定）について説明する。なお、以下では、上記の油圧システム２０の各構成要素については、図１を参照し、下記の各ステップについては、図２を参照して説明する。制御の概要は次の通りである。図３に示すように、コントローラ７０は、低速域大容量制御を行う。低速域大容量制御は、低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃを、高速域Ｖ２のときの旋回モータ容量Ｃよりも大きくする制御である。また、低速域大容量制御は、旋回モータ４１とブームシリンダ３１とが同時に作動するとき（同時操作時）に行われる。低速域大容量制御は、同時操作時以外に行われてもよい。

図３および図４に示すように、コントローラ７０は、高圧時小容量制御を行う。高圧時小容量制御は、ポンプ圧Ｐ１が高いほど旋回モータ容量Ｃを小さくする制御である。高圧時小容量制御は、旋回速度Ｖが低速域Ｖ１のときに行われる。高圧時小容量制御は、旋回速度Ｖが、低速域Ｖ１および高速域Ｖ２（さらに詳しくは第２高速域Ｖ２ｂ）のときに行われてもよい。旋回モータ容量Ｃの制御の詳細は次の通りである。

図２に示すように、旋回体１１を旋回させる操作（旋回操作）と、ブーム１３を上げる操作（ブーム１３上げ操作）と、が同時に行われているか（同時操作されているか）否かが判定される（Ｓ１１）。さらに詳しくは、旋回操作部４５での旋回操作が有ることを旋回操作センサ６４が検出し、かつ、ブーム操作部３５でのブーム１３上げ操作が有ることをブーム操作センサ６３が検出しているか否かが判定される。この判定は、コントローラ７０が行う（以下の判定についても同様）。同時操作が行われている場合（Ｓ１１でＹＥＳの場合）、ステップＳ２１に進む。

同時操作が行われていない場合（Ｓ１１でＮＯの場合）、図３に示すように、旋回モータ容量Ｃは、規定の容量Ｃ２（いわば通常の容量）に決定される。例えば、規定の容量Ｃ２は、旋回速度Ｖとは関係なく一定である。例えば、旋回体１１の旋回（旋回モータ４１の回転）に対してブレーキがかけられる場合は、旋回モータ容量Ｃは、規定の容量Ｃ２である。

ステップＳ２１では、旋回速度Ｖが低速域Ｖ１であるか否かが判定される。具体的には、旋回速度センサ６１で検出された旋回速度Ｖが、速度Ｖｍｉｎ以下であるか否かが判定される。旋回速度Ｖが低速域Ｖ１の場合（Ｓ２１でＹＥＳの場合）、旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ３に設定される（Ｓ２２）。容量Ｃ３は、容量Ｃ２よりも大きい。旋回速度Ｖが低速域Ｖ１でない場合（高速域Ｖ２の場合）（ＮＯの場合）、旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ３よりも小さい値に設定される（容量Ｃ３に対して減算される）（Ｓ２３）。ステップＳ２２およびステップＳ２３では、旋回モータ容量Ｃは、まだ決定されない。ステップＳ２２またはＳ２３で、旋回モータ容量Ｃが設定されると、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、ポンプ圧センサ６２に検出された、ポンプ圧Ｐ１に応じて、旋回モータ容量Ｃが決定される。具体的には、旋回モータ容量Ｃは、ポンプ圧Ｐ１が高くなるほど減らされる（高圧時小容量制御）。さらに詳しくは、旋回モータ容量Ｃは、ステップＳ２２またはＳ２３で設定された旋回モータ容量Ｃに対して減算される（補正される）、または、そのままとされる（補正されない）。ステップＳ２２、Ｓ２３、およびＳ３１の詳細は次の通りである。

（旋回モータ容量Ｃの制御マップＭなど）
上記のように、コントローラ７０は、旋回速度Ｖに基づいて、旋回モータ容量Ｃを制御（演算、決定、指令）する。そのために、例えば、コントローラ７０は、旋回速度Ｖから旋回モータ容量Ｃを算出するための関係式などを予め記憶してもよい。また、図３～図５に示すように、コントローラ７０は、旋回速度Ｖと旋回モータ容量Ｃとの関係を規定した制御マップＭを予め記憶してもよい。図３に示すように、旋回速度Ｖは、複数の領域に分けられる。旋回速度Ｖには、低速域Ｖ１と、高速域Ｖ２と、がある。

低速域Ｖ１は、旋回速度Ｖの複数の領域の中で最も低速の領域である。低速域Ｖ１には、旋回速度Ｖがゼロの状態（旋回体１１が停止している状態）が含まれてもよい。旋回速度Ｖが低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ３に設定される。容量Ｃ３は、旋回モータ４１が取り得る容量の中で最大の容量（最大容量）でもよく、最大容量よりも小さくてもよく、略最大容量でもよい。容量Ｃ３は、規定の容量Ｃ２（後述）よりも大きい。低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃは、図３に示す例では容量Ｃ３で一定であるが、一定でなくてもよい。速度Ｖｍｉｎ（図２のＳ２１参照）は、低速域Ｖ１の中で最大の旋回速度Ｖである。

高速域Ｖ２（容量減算域）は、低速域Ｖ１よりも速い旋回速度Ｖの領域である。旋回速度Ｖが高速域Ｖ２のときの旋回モータ容量Ｃは、低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃ（容量Ｃ３）よりも小さく設定される。高速域Ｖ２には、第１高速域Ｖ２ａと、第２高速域Ｖ２ｂと、がある。

第１高速域Ｖ２ａは、旋回速度Ｖの複数の領域の中で最も高速の領域である。第１高速域Ｖ２ａには、想定され得る旋回速度Ｖのうち最も速い旋回速度Ｖが含まれてもよい。旋回速度Ｖが第１高速域Ｖ２ａのときの旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ１に設定される。容量Ｃ１は、規定の容量Ｃ２（後述）よりも小さい。容量Ｃ１は、容量Ｃ２と等しくてもよい。容量Ｃ１は、例えば、旋回モータ４１が取り得る容量の中で最小の容量でもよい。第１高速域Ｖ２ａのときの旋回モータ容量Ｃは、図３に示す例では容量Ｃ１で一定であるが、一定でなくてもよい。

第２高速域Ｖ２ｂは、低速域Ｖ１と第１高速域Ｖ２ａとの間の旋回速度Ｖの領域（中速域）である。旋回速度Ｖが第２高速域Ｖ２ｂのときの旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ３未満であり、容量Ｃ１以上である。図３に示す例では、第２高速域Ｖ２ｂのときの旋回モータ容量Ｃは、旋回速度Ｖが大きくなるにしたがって、連続的に（徐々に）小さくなる。第２高速域Ｖ２ｂのときの旋回モータ容量Ｃは、旋回速度Ｖが大きくなるにしたがって、段階的に小さくなってもよい。この段階の数は、複数段階でもよい。この段階の数は、１段階でもよい。すなわち、低速域Ｖ１と高速域Ｖ２とで、旋回モータ容量Ｃが２段階（容量Ｃ１、容量Ｃ３）にのみ切り替わってもよい。高速域Ｖ２は、第１高速域Ｖ２ａと、第２高速域Ｖ２ｂと、に分けられなくてもよい。

旋回速度Ｖと旋回モータ容量Ｃとの関係を示すグラフの形状（制御マップＭ）は、様々に設定可能である。例えば、第２高速域Ｖ２ｂでの、旋回速度Ｖと旋回モータ容量Ｃとの関係を示すグラフの形状は、図３に示す例では直線状であるが、折れ線状でもよく、曲線状でもよく、階段状でもよく、これらを組み合わせた形状でもよい。

図４および図５に示すように、ポンプ圧Ｐ１に応じて、低速域Ｖ１の旋回モータ容量Ｃを変える。ポンプ圧Ｐ１に応じて、高速域Ｖ２の旋回モータ容量Ｃを変えてもよい。図４および図５に示す例では、ポンプ圧Ｐ１に応じて、低速域Ｖ１および第２高速域Ｖ２ｂの旋回モータ容量Ｃを変える。

図４に示すように、旋回速度Ｖが低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃは、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、小さくなるように設定される。例えば、ポンプ圧Ｐ１が所定の圧力以下の場合は、旋回モータ容量Ｃは、容量Ｃ３ａである。ポンプ圧Ｐ１が所定の圧力を超える場合は、低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃは、ポンプ圧Ｐ１が大きくなるにしたがって、小さくされる（容量Ｃ３ｂ、容量Ｃ３ｃ、および容量Ｃ３ｄを参照）。旋回速度Ｖが低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃは、ポンプ圧Ｐ１が大きくなるにしたがって、段階的に小さくされてもよく、連続的（無段階的に）に小さくされてもよい（第２高速域Ｖ２ｂのときも同様）。

旋回速度Ｖが第２高速域Ｖ２ｂのときの旋回モータ容量Ｃは、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、小さくなるように設定される。例えば、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、旋回速度Ｖと旋回モータ容量Ｃとの関係を示すグラフの傾斜をなだらかに（傾きの絶対値を小さく）してもよい。例えば、図５に示すように、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、第２高速域Ｖ２ｂのときの旋回モータ容量Ｃの上限を小さくしてもよい。このとき、第２高速域Ｖ２ｂでの旋回モータ容量Ｃの上限は、低速域Ｖ１での旋回モータ容量Ｃ（容量Ｃ３ａ～容量Ｃ３ｄを参照）と等しくてもよく、低速域Ｖ１での旋回モータ容量Ｃよりも小さくてもよい。

高圧時小容量制御を行う理由は、次の通りである。ポンプ圧Ｐ１が変わると、ブームシリンダ３１と旋回モータ４１と、の挙動のバランスが変化する場合がある。具体的には例えば、ブーム１３に掛かる負荷が高くなると、ブームシリンダ３１のヘッド室３１ａの圧力（保持圧）が高くなり、ポンプ圧Ｐ１（≒保持圧）が高くなる。また、ブーム１３に掛かる負荷が高くなると、ブームシリンダ３１の伸張の速度が遅くなりやすい。一方、ポンプ圧Ｐ１が高くなると、旋回モータ４１に供給される作動油の圧力（旋回駆動圧）が高くなり、旋回モータ４１のトルクが大きくなり、旋回体１１が加速しやすい。このように、ポンプ圧Ｐ１が高くなると、ブーム１３上げの速度は遅くなりやすく、旋回体１１は加速しやすくなる。このように、ポンプ圧Ｐ１が変わると、ブームシリンダ３１と旋回モータ４１とのうち、一方の速度が上がりやすく、他方の速度が下がりやすくなる（挙動のバランスが変化する）場合がある。その結果、旋回体１１の旋回操作とブーム１３上げ操作との同時操作を用いた作業にかかる時間が長くなる場合がある。

ここで、旋回モータ４１のトルクは、旋回モータ４１に供給される作動油の圧力（≒ポンプ圧Ｐ１）と流量との積に比例する。そのため、ポンプ圧Ｐ１が高くなると、旋回モータ容量Ｃを下げても、旋回体１１の加速に必要なトルクを確保できる。そこで、高圧時小容量制御では、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、旋回モータ容量Ｃを小さくする。よって、ポンプ２１から旋回モータ４１に供給される作動油の流量を減らすことができる。一方、ポンプ２１からブームシリンダ３１に供給される作動油の流量を増やすことができる。よって、ブームシリンダ３１の作動（伸張）速度を上げることができる。具体的には例えば、ポンプ圧Ｐ１が変わっても旋回モータ４１のトルクが一定になるように（またはトルクが所定範囲内に収まるように）、ポンプ圧Ｐ１に応じて旋回モータ容量Ｃを変える。その結果、旋回体１１の旋回と、ブーム１３を上げる作動と、の挙動バランスを保つことができる。その結果、旋回体１１の旋回操作とブーム１３上げ操作との同時操作を用いた作業にかかる時間を短縮できる。

（グラフ）
図６および図７に、同時操作時の、ブームシリンダ３１、および、旋回モータ４１などの挙動を示す。図６および図７では、本実施形態と、「例１」と、を比較した。「例１」は、同時操作時に、旋回速度Ｖとは関係なく旋回モータ容量Ｃを一定の容量Ｃ２（図３参照）とした場合の例である。図６は、ポンプ２１からブームシリンダ３１に供給される作動油の流量と、ポンプ２１から旋回モータ４１に供給される作動油の流量と、の配分の挙動（時間変化）を示すグラフである。図７は、旋回体１１の旋回角度、および、ブームシリンダ３１の長さ（ストローク量）の挙動（時間変化）を示すグラフである。図７では、時刻ｔ０のときの旋回体１１の旋回角度を０とした。また、時刻ｔ０のときのブームシリンダ３１の長さを０とした。なお、図６では、ブームシリンダ３１および旋回モータ４１の流量を相対的に示した。同様に、図７では、旋回体１１の旋回角度を相対的に示し、また、ブームシリンダ３１の長さを相対的に示した。

図６に示すように、旋回モータ４１の加速の初期（旋回体１１の旋回の初期）では、例１よりも本実施形態の方が、旋回モータ４１に供給される作動油の流量が多い（時刻ｔ０～ｔ１を参照）。よって、例１よりも本実施形態の方が、旋回モータ４１のトルクが大きい。その結果、図７に示すように、例１よりも本実施形態の方が、所定の（所望の）角度Ａに早く到達し、旋回に要する時間を短縮できる。ここで、図６に示すように、旋回体１１の加速の初期では、例１よりも本実施形態の方が、ブームシリンダ３１に供給される作動油の流量が少ない。そのため、図７に示すように、旋回体１１の加速の初期では、例１よりも本実施形態の方が、ブームシリンダ３１が短い。

図６に示すように、旋回体１１の速度が上がっていくと、旋回モータ容量Ｃが小さく制御され（図３参照）、その結果、旋回モータ４１に供給される作動油の流量が減らされる。そして、例１よりも本実施形態の方が、旋回モータ４１に供給される作動油の流量が少なくなる（時刻ｔ１～ｔ２を参照）。この時、ブームシリンダ３１に供給される作動油の流量は、例１よりも本実施形態の方が多い。よって、例１よりも本実施形態の方が、ブーム１３の伸張の速度を大きくできる。

図７に示すように、例１よりも本実施形態の方が、旋回体１１が所定の角度Ａに早く到達する。よって、例１よりも本実施形態の方が、旋回操作を早いタイミング（早い時刻）で終えることができ、ポンプ２１から旋回モータ４１への作動油の供給を早いタイミングで終えることができる（時刻ｔ２～ｔ３を参照）。よって、ポンプ２１が吐出する作動油の流量のうち、旋回モータ４１に供給していた流量を、ブームシリンダ３１に、より早いタイミングで供給できる。その結果、例１よりも本実施形態の方が、ブームシリンダ３１を所定の（所望の）長さに早く到達させることができる。その結果、旋回体１１の旋回操作とブーム１３上げ操作との同時操作を用いた作業にかかる時間を短くできる。例えば、この同時操作を用いた作業が複数回（繰り返し）行われる場合がある。この場合、同時操作を用いた１回の作業にかかる時間（サイクルタイム）を短縮できる結果、複数回の作業にかかる時間を短縮できる。

なお、図７では、時刻ｔ２の時に旋回操作を終えた後、旋回体１１が惰性で回転する場合の例を示した。また、図６では、旋回操作を終えた後、ブーム１３上げ操作を継続する場合の例を示した。一方、旋回操作を終えるタイミングと、ブーム１３上げ操作を終えるタイミングとは、作業の内容や状況によって様々であり、例えば同じタイミングでもよく、例えばほぼ同じタイミングなどでもよい。

図１に示す油圧システム２０による効果は次の通りである。

（第１の発明の効果）
油圧システム２０は、旋回体１１を備える建設機械１に設けられる。油圧システム２０は、ポンプ２１と、旋回モータ４１と、旋回速度センサ６１と、コントローラ７０と、を備える。ポンプ２１は、作動油を吐出する。旋回モータ４１は、ポンプ２１から作動油が供給されることで旋回体１１を旋回させる。旋回速度センサ６１は、旋回体１１の旋回速度Ｖ（図３参照）を検出する。コントローラ７０は、旋回モータ４１の容量である旋回モータ容量Ｃ（図３参照）を可変に制御する。

［構成１］コントローラ７０には、図３に示すように、低速域Ｖ１と、高速域Ｖ２と、が設定される。低速域Ｖ１は、旋回速度Ｖの範囲である。高速域Ｖ２は、低速域Ｖ１よりも速い旋回速度Ｖの範囲である。コントローラ７０（図１参照）は、低速域大容量制御を行う。低速域大容量制御では、低速域Ｖ１のときの旋回モータ容量Ｃが、高速域Ｖ２のときの旋回モータ容量Ｃよりも大きくなるように、旋回モータ容量Ｃを制御する。

油圧システム２０（図１参照）は、上記［構成１］を備える。よって、旋回速度Ｖが低速域Ｖ１のとき、高速域Ｖ２のときよりも、旋回モータ容量Ｃが大きくなる。よって、図１に示す旋回モータ４１の加速性を向上させることができる。その結果、旋回モータ４１が停止した状態から、旋回モータ４１の回転を加速させる時（旋回起動時）の加速性を向上させることができる。

また、図３に示すように、旋回速度Ｖが高速域Ｖ２のとき、低速域Ｖ１のときよりも、旋回モータ容量Ｃが小さくなる。よって、図１に示す旋回モータ４１に供給される作動油の流量の増大を抑制できる。

（第２の発明の効果）
［構成２－１］油圧システム２０は、ブームシリンダ３１（アクチュエータ）を備える。ブームシリンダ３１は、ポンプ２１から作動油が供給されることで作動し、旋回モータ４１とは別に設けられる。

［構成２－２］コントローラ７０は、旋回モータ４１とブームシリンダ３１とが同時に作動するときに、低速域大容量制御（［構成１］参照）を行う。

上記［構成２－１］により、ポンプ２１の吐出油は、旋回モータ４１およびブームシリンダ３１に供給される。そのため、ポンプ２１から旋回モータ４１に作動油が供給されるとき、ポンプ２１からブームシリンダ３１に供給される作動油の流量が不足し、ブームシリンダ３１の作動が遅くなる場合がある。そこで、油圧システム２０は、上記［構成２］を備える。また、図３に示すように、旋回速度Ｖが高速域Ｖ２のとき、低速域Ｖ１のときよりも、旋回モータ容量Ｃが小さくなる（上記［構成１］参照）。よって、上記［構成１］および［構成２］を備えない場合に比べ、旋回速度Ｖが高速域Ｖ２のときに、図１に示すポンプ２１からブームシリンダ３１に供給される作動油の流量を増やせる。よって、ブームシリンダ３１の作動を速くできる。

（第３の発明の効果）
［構成３］建設機械１は、旋回体１１に対して上下動するブーム１３を備える。アクチュエータ（上記［構成２］参照）は、旋回体１１に対してブーム１３を上下動させるブームシリンダ３１である。

油圧システム２０は、上記［構成３］を備える。ここで、通常、ブームシリンダ３１は、ブームシリンダ３１以外のアクチュエータに比べ、建設機械１が作業を行うときの作動の量（仕事量、移動量など）が多い。よって、ブームシリンダ３１以外のアクチュエータの作動を速くする場合に比べ、ブームシリンダ３１の作動を速くする場合は、建設機械１の作業性が向上する。よって、上記［構成３］により、アクチュエータがブームシリンダ３１でない場合に比べ、建設機械１の作業性を向上させることができる。

具体的には例えば、ブームシリンダ３１は、ブーム１３に対してアーム（図示なし）を回転させるアームシリンダよりも作動量が多く、アームに対してバケット（図示なし）を回転させるバケットシリンダよりも作動量が多い。よって、アクチュエータが、アームシリンダまたはバケットシリンダである場合に比べ、建設機械１の作業性を向上させることができる。

（第４の発明の効果）
［構成４］油圧システム２０は、ポンプ圧センサ６２を備える。ポンプ圧センサ６２は、ポンプ２１の吐出圧力であるポンプ圧Ｐ１を検出する。コントローラ７０は、図４に示すように、ポンプ圧Ｐ１が高いほど旋回モータ容量Ｃが小さくなるように、旋回モータ容量Ｃを制御する。

図１に示す旋回モータ４１のトルクは、ポンプ圧Ｐ１と旋回モータ容量Ｃ（図３参照）との積に比例する。よって、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、旋回モータ容量Ｃを小さくしても、旋回モータ４１の加速性を確保しやすい。そこで、油圧システム２０は、上記［構成４］を備える。よって、ポンプ圧Ｐ１が高いほど、ポンプ２１から旋回モータ４１に供給される作動油の流量を減らし、ポンプ２１からブームシリンダ３１に供給される作動油の流量を増やすことができる。よって、旋回モータ４１の加速性を確保しつつ、ブームシリンダ３１の作動を速くできる。

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図１に示す回路の接続は変更されてもよい。例えば、建設機械１の構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、図２に示すフローチャートのステップの順序は変更されてもよい。例えば、図３に示す制御マップＭ（グラフ）の形状は変更されてもよい。

例えば、図１に示すブームシリンダ用ポンプ２３およびブームシリンダ合流弁３７は設けられなくてもよい。ポンプ２１のみからブームシリンダ３１に作動油が供給されてもよい。ポンプ２１は複数設けられてもよい。

例えば、上記実施形態では、図４に示すように、ポンプ圧Ｐ１に応じて旋回モータ容量Ｃを変えたが、ポンプ圧Ｐ１に応じて旋回モータ容量Ｃを変えなくてもよい。

図１に示すポンプ２１から作動油が供給されることで作動し、旋回モータ４１とは別に設けられる「アクチュエータ」は、ブームシリンダ３１でなくてもよい。上記の各「ブームシリンダ」を「アクチュエータ」に読み替えてもよい。例えば「ブームシリンダ合流弁」を、「アクチュエータ制御弁」としてもよい。このアクチュエータは、例えばアームシリンダでもよく、例えばバケットシリンダでもよく、これら以外の油圧モータや油圧シリンダでもよい。

１ 建設機械
１１ 旋回体
１３ ブーム
２０ 油圧システム
２１ ポンプ
３１ ブームシリンダ（アクチュエータ）
４１ 旋回モータ
６１ 旋回速度センサ
６２ ポンプ圧センサ
７０ コントローラ
Ｃ 旋回モータ容量
Ｃ１ 容量（第一容量）
Ｃ３ 容量（第二容量）
Ｖ 旋回速度
Ｖ１ 低速域
Ｖ２ 高速域
Ｖ２ａ 第１高速域
Ｖ２ｂ 第２高速域

Claims (3)

1. 旋回体を備える建設機械の油圧システムであって、
   作動油を吐出するポンプと、
   前記ポンプから作動油が供給されることで前記旋回体を旋回させる旋回モータと、
   前記ポンプから作動油が供給されることで作動し、前記旋回モータとは別に設けられるアクチュエータと、
   前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度センサと、
   前記旋回モータの容量である旋回モータ容量を可変に制御するコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラには、
   旋回速度の範囲である低速域と、
   前記低速域よりも速い旋回速度の範囲である高速域と、
   が設定され、
   前記高速域は、第１高速域と第２高速域とを含み、
   前記第１高速域は、前記低速域、前記第１高速域、および前記第２高速域の中で最も高速の旋回速度の範囲であり、
   前記第２高速域は、前記低速域と前記第１高速域との間の旋回速度の範囲であり、
   前記コントローラは、前記旋回モータと前記アクチュエータとが同時に作動するときに、低速域大容量制御を行い、
   前記低速域大容量制御は、
   前記旋回速度センサに検出された旋回速度が前記第１高速域にあるときの前記旋回モータ容量を、第一容量に設定し、
   前記旋回速度センサに検出された旋回速度が前記低速域にあるときの前記旋回モータ容量を、前記第一容量よりも大きい第二容量に設定し、
   前記旋回速度センサに検出された旋回速度が前記第２高速域にあるとき、前記第二容量未満かつ前記第一容量以上の範囲内において、前記旋回速度センサに検出された旋回速度が大きくなるにしたがって前記旋回モータ容量が小さくなるように前記旋回モータ容量を設定する制御である、
   油圧システム。
2. 請求項１に記載の油圧システムであって、
   前記建設機械は、前記旋回体に対して上下動するブームを備え、
   前記アクチュエータは、前記旋回体に対して前記ブームを上下動させるブームシリンダである、
   油圧システム。
3. 請求項１または２に記載の油圧システムであって、
   前記ポンプの吐出圧力であるポンプ圧を検出するポンプ圧センサを備え、
   前記コントローラは、ポンプ圧が高いほど前記旋回モータ容量が小さくなるように、前記旋回モータ容量を制御する、
   油圧システム。

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