JP7190933B2

JP7190933B2 - 建設機械

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Publication number: JP7190933B2
Application number: JP2019025233A
Authority: JP
Inventors: 亮金澤; 秀一森木; 孝昭千葉; 進也井村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2022-12-16
Anticipated expiration: 2039-02-15
Also published as: KR20210107765A; CN113227586B; EP3926177A1; WO2020166192A1; US20210332563A1; US11920325B2; EP3926177A4; JP2020133705A; CN113227586A; KR102562508B1

Description

本発明は、マシンコントロール機能を備える建設機械に関する。

情報化施工への対応に伴い、油圧ショベル等の建設機械には、ブーム、アーム、バケットなどの作業機構の位置や姿勢を目標施工面に沿って動くように制御するマシンコントロール機能を有するものがある。その代表的なものとして、バケット先端が目標施工面に近づくと、それ以上バケット先端が目標施工面方向に進まないように、作業機構の動作に制限をかけるものが知られている。

土木工事施工管理基準において、目標施工面に対する高さ方向の許容精度の規格値が定められている。施工面の出来形の精度が許容値を超える場合は、施工のやり直しが発生することで作業効率が低下する。したがって、マシンコントロール機能は、出来形の許容精度を満たすために必要な制御精度を有することが求められている。

マシンコントロール機能の普及に伴い、目標施工面に対してバケット角度やチルト角度を保持あるいは補正する機能の開発が進んでいる。これにより、バケット角度やチルト角度を保持あるいは補正する必要がある場合には、従来の単にアーム・ブームの複合動作を行うマシンコントロール機能に比べて、マシンコントロール機能によって同時に制御する必要のある油圧アクチュエータ数が増加し、複数の油圧アクチュエータを同時かつ正確に制御することが求められるようになる。

油圧アクチュエータの制御精度を向上させるための一般的な手法の一つとして、油圧アクチュエータへ流入した流量を推定し、目標流入流量との誤差を補正するフィードバック制御を用いたものがある。しかし、これらの制御手法は単独の油圧アクチュエータへ流入した流量の制御を想定したものが多く、複数の油圧アクチュエータへ分流して流入された流量の制御を想定したものは少ない。

複数の油圧アクチュエータへの分流を想定し、推定した流入流量に基づいて油圧ポンプを電子制御する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に示される油圧ショベルの制御システムは、油圧アクチュエータの分流制御時において、負荷が大きい高負荷側の油圧アクチュエータは油圧ポンプによって流入流量を制御し、負荷が小さい低負荷側の油圧アクチュエータは圧力補償弁とメータイン弁によって流入流量を制御している。この時、推定した流入流量に基づいて油圧ポンプの目標吐出流量が補正されている。

特開２００７－２７８４５７号公報

特許文献１の制御システムは、流入流量の推定結果を油圧ポンプの吐出流量の制御に反映している。しかし、アクチュエータセクションごとに流入流量の漏れや圧縮による流量損失の影響やメータイン弁の特性が異なるため、アクチュエータセクションごとに異なる流量誤差が生じる。そのため、油圧回路の最上流にある油圧ポンプの吐出流量を補正するだけでは、すべてのアクチュエータセクションの流量誤差を補正することができない。したがって、分流時にも流量制御精度を向上させるためには、動作する油圧アクチュエータのメータイン弁の開口量を個別に直接補正する必要がある。

推定した流入流量を基にメータイン弁の開口量を直接補正する場合、油圧ポンプの吐出流量制御との干渉を回避する必要がある。推定した流入流量を基に、メータイン弁の開口量と油圧ポンプの吐出流量の両方を補正した場合、補正度合いが大きい場合には開口量と吐出流量の制御が干渉を起こし、流入流量がハンチングする恐れがある。一方で、補正度合いが小さい場合には、油圧アクチュエータへの実際の流入流量が目標流入流量に収束するのが遅れるため、過渡的な目標流入流量への追従性が低下する。

また、推定した流入流量を基にメータイン弁の開口量を直接補正する際に、油圧ポンプからの吐出流量が目標流入流量に対して不足すると、目標流入流量と実際の流入流量との間に誤差が生じてしまう。その場合、すべてのメータイン弁の開口量が目標値よりも大きくなるため、流入流量の分配制御が困難になる。したがって、油圧ポンプからの吐出流量が不足するような状況を回避しながら、メータイン弁の開口量のみを補正することが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧ポンプから吐出される圧油を分流して複数の油圧アクチュエータに供給する複合動作中に、各油圧アクチュエータをオペレータの操作に応じて正確に動作させることができる建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を調整するレギュレータと、複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出され、前記複数の油圧アクチュエータに分配される圧油の流量を調整する複数の方向制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、前記操作装置から入力される操作信号に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれの流入流量の目標値である目標流量を決定し、前記複数の油圧アクチュエータの各目標流量に応じて、前記レギュレータおよび前記複数の方向制御弁を制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記複数の油圧アクチュエータの各動作速度を検出する速度検出器を備え、前記コントローラは、前記速度検出器で検出した前記複数の油圧アクチュエータの各動作速度に基づいて前記複数の油圧アクチュエータの各流入流量を演算し、前記操作装置から入力される操作信号に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのうち２つ以上の油圧アクチュエータが同時に操作される複合動作中か否かを判定し、前記複合動作中と判定した場合、前記油圧ポンプの吐出流量が前記複数の油圧アクチュエータの合計目標流量よりも大きくなるように前記レギュレータを制御するとともに、前記複数の油圧アクチュエータの各目標流量と前記速度検出器で検出した前記複数の油圧アクチュエータの各流入流量との差分が小さくなるように前記複数の方向制御弁の各開口量をそれぞれ制御するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、複合動作中と判定された場合、油圧ポンプの吐出流量を複数の油圧アクチュエータの合計目標流量よりも増加させると共に、複数の油圧アクチュエータの各流入流量と各目標流量の差分を複数の方向制御弁の各開口量の制御にのみ反映させることにより、油圧ポンプの吐出流量が不足する状況を回避しつつ、油圧ポンプの吐出流量制御と複数の方向制御弁の開口制御の間の干渉を防止することができる。これにより、複数の油圧アクチュエータに正確に流量を分配することができるため、複数の油圧アクチュエータをオペレータの操作に応じて正確に動作させることが可能となる。

本発明に係る建設機械によれば、油圧ポンプの圧油を分流して複数の油圧アクチュエータに供給する複合動作中に、各油圧アクチュエータをオペレータの操作に応じて正確に動作させることが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。図１に示す油圧ショベルに搭載される油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。図２に示すコントローラの処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。図３に示すポンプ吐出流量制御部の演算機能およびブリードオフ開口制御部の演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。図３に示す目標流量決定部、複合動作判定部、ポンプ吐出流量制御部における演算結果の一例を示す図である。本発明の第１の実施例による油圧アクチュエータへの目標流量と推定流量の誤差が補正される効果を示す図である。本発明の第２の実施例に係るコントローラの処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。本発明の第２の実施例に係るブリードオフ開口制御部の演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。本発明の第２の実施例に係るブリードオフ弁からタンクへの排出流量の変化を示す図である。本発明の第３の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。本発明の第３の実施例に係るコントローラの処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。本発明の第４の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。本発明の第４の実施例に係るコントローラの処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。本発明の第５の実施例に係るブリードオフ開口制御部の演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。本発明の第６の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。

図１において、油圧ショベル１００は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム４、アーム５、バケット（作業具）６）を連結して構成された多関節型のフロント装置（フロント作業機）１と、車体を構成する上部旋回体２および下部走行体３とを備え、上部旋回体２は下部走行体３に対して旋回可能に設けられている。また、フロント装置１のブーム４の基端は上部旋回体２の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム５の一端はブーム４の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム５の他端にはバケット６が垂直方向に回動可能に支持されている。ブーム４、アーム５、バケット６、上部旋回体２および下部走行体３は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａ、旋回モータ２ａ、および左右の走行モータ３ａ（一方の走行モータのみ図示）によりそれぞれ駆動される。

ブーム４、アーム５およびバケット６は、単一の平面（以下、動作平面）上で動作する。動作平面は、ブーム４、アーム５およびバケット６の回動軸に直交する平面であり、ブーム４、アーム５およびバケット６の幅方向の中心を通るように設定することができる。

オペレータが搭乗する運転室９には、油圧アクチュエータ２ａ、４ａ～６ａを操作するための操作信号を出力する操作レバー装置（操作装置）９ａと、走行モータ３ａを駆動するための操作信号を出力する操作レバー装置（操作装置）９ｂが設けられている。操作レバー装置９ａは前後左右に傾倒可能な２本の操作レバー、操作レバー装置９ｂは前後方向に傾倒可能な２本の操作レバーであり、操作レバーの傾倒量（レバー操作量）に相当する操作信号を電気的に検出する検出装置とを含む。この検出装置が検出したレバー操作量を制御装置であるコントローラ１０（図２に示す）に電気配線を介して出力する。

ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａ、旋回モータ２ａおよび左右の走行モータ３ａの動作制御は、原動機４０によって駆動される油圧ポンプ７から各油圧アクチュエータ２ａ～６ａに供給される作動油の方向および流量をコントロールバルブ８で制御することにより行う。コントロールバルブ８の制御は、後述するパイロットポンプ７０から後述する電磁比例減圧弁を介して出力される駆動信号（パイロット圧）により行われる。操作レバー装置９ａ、９ｂからの操作信号に基づいてコントローラ１０で電磁比例減圧弁を制御することにより、各油圧アクチュエータ２ａ～６ａの動作が制御される。

なお、操作レバー装置９ａ、９ｂは上記と異なる油圧パイロット方式であってもよく、それぞれオペレータにより操作される操作レバーの操作方向および操作量に応じたパイロット圧を、コントロールバルブ８に駆動信号として供給するように構成しても良い。その場合、操作量に応じたパイロット圧を圧力センサによって検出し、検出した圧力を電気信号としてコントローラ１０に出力し、後述する電磁比例減圧弁によって各油圧アクチュエータ２ａ～６ａを駆動するように構成しても良い。

慣性計測装置１２～１４は、角速度および加速度を計測するものである。ブーム慣性計測装置１２、アーム慣性計測装置１３、バケット慣性計測装置１４は、計測した角速度と加速度を基にして、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａそれぞれの動作速度を検出する、ブームシリンダ速度検出器１２、アームシリンダ速度検出器１３、バケットシリンダ速度検出器１４を構成する。

なお、シリンダ速度検出器は慣性計測装置に限られるものではなく、例えばブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａにそれぞれストロークセンサを配置し、ストローク変化量を数値微分することで、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａの動作速度を算出するように構成しても良い。

図２は、油圧ショベル１００に搭載される油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。説明の簡略化のため、発明の説明に必要な要素のみを記載している。なお、説明を簡略化するため、図２においては、ブーム４、アーム５、バケット６が接続されたポンプセクションのみを記載して説明する。

油圧アクチュエータ制御システムは、各油圧アクチュエータ２ａ～６ａを駆動するコントロールバルブ８、コントロールバルブ８へ圧油を供給する油圧ポンプ７、コントロールバルブ８の駆動信号となるパイロット圧を供給するパイロットポンプ７０、および油圧ポンプ７を駆動するための原動機４０から構成される。本実施例においては、油圧ポンプ７は可変容量式とし、コントローラ１０からの電流指令に基づいて可変容量ポンプ用電磁比例減圧弁７ａが動作することによって油圧ポンプ７の容量が調整され、油圧ポンプ７の吐出流量が制御されるものとする。なお、油圧ポンプ７を固定容量式とし、コントローラ１０からの制御指令によって原動機４０の回転数を調整し、油圧ポンプ７の吐出流量を制御する構成としてもよい。

油圧ポンプ７が吐出した圧油は、ブーム方向制御弁８ａ１、アーム方向制御弁８ａ３、バケット方向制御弁８ａ５によって、それぞれの油圧アクチュエータに分配される。ブーム方向制御弁８ａ１は、ブームシリンダ４ａのボトム側油室４ａ１またはロッド側油室４ａ２の一方が、油圧ポンプ７と繋がる油路と連通する開口（メータイン開口）となり、もう一方がタンク４１へと繋がる油路に連通する開口（メータアウト開口）となる。コントローラ１０から指令された電流指令に基づいてブーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ２が動作することによってパイロット圧が調整され、ブーム方向制御弁８ａ１がボトム側油室４ａ１またはロッド側油室４ａ２に連通する際の開口量が制御される。電磁比例減圧弁８ａ２ａを駆動すると、ボトム側油室４ａ１からロッド側油室４ａ２へ圧油が流れる。一方で、電磁比例減圧弁８ａ２ｂを駆動すると、ロッド側油室４ａ２からボトム側油室４ａ１へ圧油が流れる。アーム方向制御弁８ａ３についても同様に、アームシリンダ５ａのボトム側油室５ａ１およびロッド側油室５ａ２と連通し、その開口量はアーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ４によって制御され、バケット方向制御弁８ａ５は、バケットシリンダ６ａのボトム側油室６ａ１およびロッド側油室６ａ２と連通し、その開口量はバケット方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ６によって制御される。

油圧ポンプ７から吐出した圧油の一部は、ブリードオフ弁８ｂ１がタンク４１への油路を連通させることにより、タンク４１へと排出される。ブリードオフ弁８ｂ１は、コントローラ１０から指令された電流指令に基づいてブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２が動作することによってパイロット圧が調整され、タンク４１へと排出される流量が制御される。なお、ブリードオフ弁８ｂ１を設置する代わりに、方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５を３方向制御が可能なオープンセンタ型の方向制御弁として、メータイン開口およびメータアウト開口と連動してブリードオフ開口が調整される構成としてもよい。

図３は、コントローラ１０の処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。なお、図３において、図２と同様に本発明に直接関わらない機能は省略して説明する。

図３において、コントローラ１０は、目標流量決定部１０ａ、複合動作判定部１０ｂ、ポンプ吐出流量制御部１０ｃ、ブームシリンダ流量推定部１０ｄ１、アームシリンダ流量推定部１０ｄ２、バケットシリンダ流量推定部１０ｄ３、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３、ブリードオフ開口制御部１０ｆを有している。

目標流量決定部１０ａは、各油圧アクチュエータへ流入する目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２，Ｑ_ａ３を決定し、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３へと、それぞれの油圧アクチュエータ４ａ～６ａの目標流量が出力される。

本実施例においては、操作レバー装置９ａから入力された操作量に基づいて、各油圧アクチュエータ４ａ～６ａへ流入する目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２，Ｑ_ａ３を決定するものとする。なお、操作レバー装置９ａから入力された操作量以外にも、油圧ショベル１００のフロント装置１の姿勢や、フロント装置１の作業具６と目標施工面の相対位置関係に基づいて、目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２，Ｑ_ａ３を決定する構成としてもよい。

複合動作判定部１０ｂは、２つ以上の油圧アクチュエータが同時に動作している状態、すなわち複合動作状態であるかどうかを判定する。複合動作状態であるかどうかを示す２値信号である判定フラグが、ポンプ吐出流量制御部１０ｃへと出力される。

本実施例においては、目標流量決定部１０ａから入力された目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２，Ｑ_ａ３に基づいて、複合動作状態であるかどうかを判定するものとする。なお、操作レバー装置９ａから入力された操作量に基づいて、複合動作状態であるかどうかを判定してもよい。

ポンプ吐出流量制御部１０ｃは、目標流量決定部１０ａが算出した各油圧アクチュエータ４ａ～６ａへの目標流量の合計値Ｑ_ｐと、複合動作判定部１０ｂから入力された複合動作判定フラグとに基づいて、油圧ポンプ７の目標吐出流量を決定する。複合動作中であると判定された場合には、目標流量の合計値Ｑ_ｐに図４で後述するオフセット流量を加えた流量が油圧ポンプ７の目標吐出流量として設定され、それに対応する容量に調整するための電流指令Ｉ_{ｐ，ｒｅｆ}が可変容量ポンプ用電磁比例減圧弁７ａへと出力される。

ブームシリンダ流量推定部１０ｄ１、アームシリンダ流量推定部１０ｄ２、バケットシリンダ流量推定部１０ｄ３は、ブームシリンダ速度検出器１２、アームシリンダ速度検出器１３、バケットシリンダ速度検出器１４が検出したシリンダ速度Ｖ_ｅ１、Ｖ_ｅ２、Ｖ_ｅ３を基に、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａへ流入していると推定される推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３を算出する。ブームシリンダ流量推定部１０ｄ１において、ブームシリンダ４ａの推定流量Ｑ_ｅ１は以下の式（１）から算出される。

ここで、Ｓ_ａ１はブームシリンダ４ａの断面積である。圧油がボトム側油室４ａ１から流入していればブームシリンダ４ａのボトム側の断面積をＳ_ａ１とし、圧油がロッド側油室４ａ２から流入していればブームシリンダ４ａのロッド側の断面積をＳ_ａ１とする。アームシリンダ流量推定部１０ｄ２、バケットシリンダ流量推定部１０ｄ３についても、式（１）を用いた同様の演算によって推定流量Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３が算出されるため、詳細な説明を省略する。推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３は、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３へとそれぞれ出力される。

ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３は、ブームシリンダ流量推定部１０ｄ１が推定したブームシリンダへの流入流量Ｑ_ｅ１、アームシリンダ流量推定部１０ｄ２が推定したアームシリンダへの流入流量Ｑ_ｅ２、バケットシリンダ流量推定部１０ｄ３が推定したバケットシリンダへの流入流量Ｑ_ｅ３と、目標流量決定部１０ａが算出したそれぞれの油圧アクチュエータへの目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２，Ｑ_ａ３に基づいて、目標流量と推定流量の誤差を補正するようにメータイン弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の開口量を決定する。決定した開口量に調整するための電流指令Ｉ_{ａ１，ｒｅｆ}，Ｉ_{ａ２，ｒｅｆ}，Ｉ_{ａ３，ｒｅｆ}が、ブーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ２、アーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ４、バケット方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ６へと出力される。

ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１において、ブーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ２への電流指令Ｉ_{ａ１，ｒｅｆ}は、以下の式（２）、（３）、（４）で計算される。

ここで、Ｑ_{ａ１，ｎｅｗ}は推定流量Ｑ_ｅ１に基づいて算出される補正量を加えたブームシリンダ４ａへの目標流量、Ａ_ａ１はブームメータイン弁８ａ１の目標開口量、Ｋ_Ｉは積分制御のフィードバックゲインである。ｆ_１は補正後目標流量Ｑ_{ａ１，ｎｅｗ}から目標開口量Ａ_ａ１への変換テーブル、ｇ_１は目標開口量Ａ_ａ１から電流指令Ｉ_{ａ１，ｒｅｆ}への変換テーブルである。式（２）では、目標流量Ｑ_ａ１をそのまま指令するフィードフォワード量と、目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１の誤差を補正するフィードバック量を足し合わせる。目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１の誤差を補正することで、油温等の影響による油圧システムの動特性変動へのロバスト化を図る。また、目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１の誤差を積分して補正量とすることで、流量係数の誤差や圧油の流量損失に起因して発生する定常的な流量誤差を解消する。

アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２およびバケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３においても、式（２）～（４）を利用した同様の演算によって電流指令Ｉ_{ａ２，ｒｅｆ}，Ｉ_{ａ３，ｒｅｆ}が算出されるため、詳細な説明を省略する。

ブリードオフ開口制御部１０ｆは、ブリードオフ用電磁比例減圧弁８ｂ２への電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}を演算して出力する。一例として、本実施例におけるブリードオフ弁８ｂ１は、操作レバー９ａ、９ｂの操作量にかかわらず、常に一定の開口を開いた状態になるように制御される。なお、方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の開口量に従属するように、ブリードオフ弁８ｂ１の開口量を調整する構成としてもよい。

図４は、ポンプ吐出流量制御部１０ｃの演算機能およびブリードオフ開口制御部１０ｆの演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。

ポンプ吐出流量制御部１０ｃにおいては、複合動作判定部１０ｂから入力された判定フラグに基づいて、複合動作時であれば一定流量Ｑ_{ｃｏｎｓｔ}、複合動作時でなければ零流量Ｑ_０＝０がセレクタＳＬＴ１によって選択される。選択された流量がオフセット指令Ｑ_{ｏｆｆｓｅｔ}として伝達され、目標流量Ｑ_ｐと足し合わせられて補正後目標流量Ｑ_{ｐ，ｎｅｗ}となる。最終的に、変換テーブルＴＢＬ１によって補正後目標流量Ｑ_{ｐ，ｎｅｗ}から電流指令Ｉ_{ｐ，ｒｅｆ}へと変換されて、可変容量ポンプ用電磁比例減圧弁７ａへと出力される。

複合動作中であることを判定して、油圧ポンプ７の吐出流量を目標流量Ｑ_ｐに対して増加させることで、目標流量Ｑ_ｐに対して油圧ポンプ７の吐出流量が不足する状況を確実に回避することができる。
ブリードオフ開口制御部１０ｆにおいては、事前に設定された一定開口量Ａ_{ｃｏｎｓｔ}が目標開口量Ａ_ｂとして与えられ、変換テーブルＴＢＬ２によって目標開口量Ａ_ｂから電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}へと変換されて、ブリードオフ用電磁比例減圧弁８ｂ２へと出力される。

ブリードオフ弁８ｂ１を一定開口量Ａ_{ｃｏｎｓｔ}だけ常に開いておくことで、オフセット指令Ｑ_{ｏｆｆｓｅｔ}によって余剰となった分の油圧ポンプ７の吐出流量を、ブリードオフ弁８ｂ１から排出し、油圧アクチュエータ４ａ～６ａへ余剰な圧油が流入する状況を回避することができる。

図５は、目標流量決定部１０ａ、複合動作判定部１０ｂ、ポンプ吐出流量制御部１０ｃにおける演算結果の一例を示す図である。

図５（ａ）は、操作レバー装置９ａから入力される操作量に基づいて、目標流量決定部１０ａによって決定された目標流量を示している。本実施例では、まずブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１に目標流量Ｑ_ａ１が入力され、時刻ｔ_１にアームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２に目標流量Ｑ_ａ２が入力された場合を一例として取り上げる。この場合、時刻ｔ_１以降では、目標流量決定部１０ａから目標流量Ｑ_ａ１，Ｑ_ａ２が同時に出力されることになる。

図５（ｂ）は、目標流量決定部１０ａから入力される目標流量に基づいて、複合動作判定部１０ｂによって判断される判定フラグを示している。時刻ｔ_１以前では、目標流量決定部１０ａからブームシリンダ４ａへの目標流量Ｑ_ａ１のみが与えられているため、複合動作判定部１０ｂは複合動作中でないと判断して、判定フラグをＦａｌｓｅとして出力する。時刻ｔ_１以降では、目標流量決定部１０ａからブームシリンダ４ａへの目標流量Ｑ_ａ１とアームシリンダ５ａのへの目標流量Ｑ_ａ２が与えられているため、複合動作判定部１０ｂは複合動作中であると判断して、判定フラグをＴｒｕｅとして出力する。

図５（ｃ）は、目標流量決定部１０ａから入力される目標流量と、複合動作判定部１０ｂから入力される判定フラグに基づいて、ポンプ吐出流量制御部１０ｄによって決定された補正後目標流量Ｑ_{ｐ，ｎｅｗ}を示している。時刻ｔ_１以前では、目標流量決定部１０ａが目標流量Ｑ_ａ１のみを出力しており、複合動作判定部１０ｂが複合動作中ではないと判定しているため、補正後目標流量Ｑ_{ｐ，ｎｅｗ}＝Ｑ_ａ１となっている。時刻ｔ_１以降では、目標流量決定部１０ａが目標流量Ｑ_ａ１とＱ_ａ２を出力しており、複合動作判定部１０ｂが複合動作中であると判定しているため、補正後目標流量Ｑ_{ｐ，ｎｅｗ}＝Ｑ_ａ１＋Ｑ_ａ２＋Ｑ_{ｏｆｆｓｅｔ}となっている。

図６は、本実施例による油圧アクチュエータへの目標流量と推定流量の誤差が補正される効果を示す図である。図５と同様に、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１に目標流量Ｑ_ａ１が入力され、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２に目標流量Ｑ_ａ２が入力された場合を一例として取り上げる。

図６（ａ）に、本実施例の比較例として、油圧ポンプ７の目標吐出流量のみを補正しメータイン開口を補正しなかった場合の各油圧アクチュエータの流量配分の一例を示す。ブームシリンダ４ａとアームシリンダ５ａで発生する流量損失、およびブームメータイン弁８ａ１とアームメータイン弁８ａ３の特性や流量係数が異なるため、ブームシリンダ４ａとアームシリンダ５ａへの流入流量の配分比率に誤差が生まれ、目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１の間、および目標流量Ｑ_ａ２と推定流量Ｑ_ｅ２の間に定常的な誤差が発生している。

図６（ｂ）に、本実施例による各油圧アクチュエータの流量配分の一例を示す。目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１、および目標流量Ｑ_ａ２と推定流量Ｑ_ｅ２の誤差に応じて、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１およびアームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２が式（２）～（４）に基づいて目標開口量を補正する。これにより、ブームシリンダ４ａとアームシリンダ５ａへの流入流量の配分比率の誤差が修正され、目標流量Ｑ_ａ１と推定流量Ｑ_ｅ１の間、および目標流量Ｑ_ａ２と推定流量Ｑ_ｅ２の間の定常的な誤差が解消されている。また、複合動作状態となる時刻ｔ_１以降において、ポンプ吐出流量制御部１０ｃが油圧ポンプ７の吐出流量を増加させたことにより、アーム推定流量Ｑ_ｅ２の目標流量Ｑ_ａ２への追従性が向上している。

本実施例では、油圧ポンプ７と、油圧ポンプ７の吐出流量を調整するレギュレータ７ａと、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａと、油圧ポンプ７から吐出され、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａに分配される圧油の流量を調整する複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５と、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａを操作するための操作装置９ａと、操作装置９ａから入力される操作信号に基づいて、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａのそれぞれの流入流量の目標値である目標流量を決定し、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各目標流量に応じて、レギュレータ７ａおよび複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５を制御するコントローラ１０とを備えた建設機械１００において、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各動作速度を検出する速度検出器１２～１４を備え、コントローラ１０は、速度検出器１２～１４で検出した複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各動作速度に基づいて複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各流入流量を演算し、操作装置９ａから入力される操作信号に基づいて、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａのうち２つ以上の油圧アクチュエータが同時に操作される複合動作中か否かを判定し、前記複合動作中と判定した場合、油圧ポンプ７の吐出流量が前記複数の油圧アクチュエータの合計目標流量よりも大きくなるようにレギュレータ７ａを制御するとともに、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各目標流量と速度検出器１２～１４で検出した複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各流入流量との差分が小さくなるように複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の各開口量をそれぞれ制御する。

以上のように構成した本実施例によれば、複合動作中と判定された場合、油圧ポンプ７の吐出流量を複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの合計目標流量よりも増加させると共に、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの各流入流量と各目標流量の差分を複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の各開口量の制御にのみ反映させることにより、油圧ポンプ７の吐出流量が不足する状況を回避しつつ、油圧ポンプ７の吐出流量制御と複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の開口制御の間の干渉を防止することができる。これにより、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａに正確に流量を分配することができるため、複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａをオペレータの操作に応じて正確に動作させることが可能となる。

本発明の第２の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図７は、第２の実施例に係るコントローラ１０の処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。

本実施例においては、ブリードオフ弁８ｂ１を方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５に対して独立して駆動するものとする。図７に示すブリードオフ開口制御部１０ｆは、複合動作判定部１０ｂから入力された複合動作判定フラグに基づいて、ブリードオフ弁８ｂ１の開口量を決定する。複合動作中であると判定された場合は、ブリードオフ弁８ｂ１を開く指令が生成され、電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}がブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２へと出力される。複合動作中でないと判定された場合は、ブリードオフ弁８ｂ１を全閉する指令が生成され、電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}がブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２へと出力される。

図８は、第２の実施例に係るブリードオフ開口制御部１０ｆの演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。

ブリードオフ開口制御部１０ｆにおいては、複合動作判定部１０ｂから入力された判定フラグに基づいて、複合動作時であれば一定開口Ａ_{ｃｏｎｓｔ}、複合動作時でなければ零開口Ａ_０＝０がセレクタＳＬＴ２によって選択される。選択された開口量がブリードオフ弁８ｂ１の目標開口Ａ_ｂとして伝達され、変換テーブルＴＢＬ２によって目標開口Ａ_ｂから電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}へと変換されて、ブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２へと出力される。

図９は、第２の実施例に係るブリードオフ弁８ｂ１からタンク４１への排出流量の変化を示す図である。

図９（ａ）は、操作レバー装置９ａから入力される操作量に基づいて、目標流量決定部１０ａによって決定された目標流量を示している。図５（ａ）と同様に、まずブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１に目標流量Ｑ_ａ１が入力され、時刻ｔ_１にアームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２に目標流量Ｑ_ａ２が入力された場合を一例として取り上げる。

図９（ｂ）は、複合動作判定部１０ｂから入力される判定フラグに基づいて、ブリードオフ開口制御部１０ｆによって決定されたブリードオフ弁８ｂ１の目標開口Ａ_ｂを示している。時刻ｔ_１以前では、複合動作判定部１０ｂが複合動作中ではないと判定しているため、目標開口Ａ_ｂ＝０となり、ブリードオフ弁８ｂ１を全閉するように設定している。時刻ｔ_１以降では、複合動作判定部１０ｂが複合動作中であると判定しているため、目標開口Ａ_ｂ＝Ａ_{ｃｏｎｓｔ}となっている。

図９（ｃ）は、ブリードオフ開口制御部１０ｆから電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}がブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２に入力されてブリードオフ弁８ｂ１が駆動された時に、ブリードオフ弁８ｂ１からタンク４１へ排出されるブリードオフ排出流量Ｑ_ｂを示している。時刻ｔ_１以前では、ブリードオフ弁８ｂ１が全閉状態となり、ブリードオフ排出流量Ｑ_ｂ＝０となっている。時刻ｔ_１以降では、ブリードオフ弁８ｂ１の開口がＡ_{ｃｏｎｓｔ}だけ開いた状態となり、油圧ポンプ７の吐出圧力に応じたブリードオフ排出流量Ｑ_ｂがタンク４１へと排出されている。

本実施例に係る建設機械１００は、油圧ポンプ７が吐出した圧油の余剰分を排出するためのブリードオフ弁８ｂ１を、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５と独立して駆動するように備え、コントローラ１０は、複合動作中であると判定した場合、ブリードオフ弁８ｂ１を開き、複合動作中でないと判定した場合、ブリードオフ弁８ｂ１を閉じるように制御する。

以上のように構成した本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。

複合動作中でない場合にブリードオフ弁８ｂ１を全閉することにより、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３によって複合動作時の流量誤差を補正しながら、ブリードオフ弁８ｂ１からタンク４１への無駄な流量排出を抑制することができる。これにより、油圧アクチュエータの制御精度と省エネ性を両立させることが可能となる。

本発明の第３の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図１０は、第３の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。

図１０に示す油圧アクチュエータ制御システムは、ブームシリンダ流量センサ７１をブーム方向制御弁８ａ１の上流に、アームシリンダ流量センサ７２をアーム方向制御弁８ａ３の上流に、バケットシリンダ流量センサ７３をバケット方向制御弁８ａ５の上流に設置している。流量センサ７１～７３によって、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａへ流入する流量を直接推定する。流量センサ７１～７３はコントローラ１０に電気配線を介して接続され、流量検出結果をコントローラ１０に出力する。

図１１は、第３の実施例に係るコントローラ１０の処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。

ブームシリンダ流量センサ７１、アームシリンダ流量センサ７２、バケットシリンダ流量センサ７３は、算出した推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３を、ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１、アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３へと出力する。

本実施例に係る建設機械１００は、速度検出器１２～１４の代わりに、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の上流にそれぞれ配置された複数の流量センサ７１～７３を備える。

ブームシリンダ流量センサ７１、アームシリンダ流量センサ７２、バケットシリンダ流量センサ７３で各油圧アクチュエータ４ａ～６ａへの流入流量を直接検出することで、油圧アクチュエータ動作時の摩擦や振動の影響による推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３の推定誤差を除去することが可能となり、推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３をより正確に算出することが可能となる。加えて、より正確な推定流量Ｑ_ｅ１，Ｑ_ｅ２，Ｑ_ｅ３を用いて方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の各開口量を制御することで、油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａへの流入流量をより正確に分配することが可能となる。

本発明の第４の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図１２は、第４の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。

図１２に示す油圧アクチュエータ制御システムは、油圧ポンプ７の吐出圧力を計測するためのポンプ吐出圧力センサ５１、ブームメータイン弁８ａ１下流のブーム負荷圧力を計測するためのブーム負荷圧力センサ５２，５５、アームメータイン弁８ａ３下流のアーム負荷圧力を計測するためのアーム負荷圧力センサ５３，５６、バケットメータイン弁８ａ５下流のバケット負荷圧力を計測するためのバケット負荷圧力センサ５４，５７を設置している。圧力センサ５１～５７はコントローラ１０に電気配線を介して接続され、圧力検出結果をコントローラ１０に出力する。

図１３は、第４の実施例に係るコントローラ１０の処理機能の詳細を表す機能ブロック図である。

ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１には、目標流量決定部１０ａが算出した目標流量Ｑ_ａ１、ブームシリンダ流量推定部１０ｆ１が推定した推定流量Ｑ_ｅ１に加えて、ポンプ吐出圧力センサ５１が検出したポンプ吐出圧力Ｐ_ｄ、ブーム負荷圧力センサ５２，５５が検出したブーム負荷圧力Ｐ_ａ１が入力される。ブームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ１は、以下の式（５）によって、式（２）によって算出された補正後目標流量Ｑ_{ａ１，ｎｅｗ}を目標開口量Ａ_ａ１へと変換する。

ここで、ｋは流量係数や圧油の密度等の影響を加味した正の定数値である。式（５）の右辺分母に示すように、ブームメータイン弁８ａ１の上流側の圧力（ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄ）と下流側の圧力（ブーム負荷圧力Ｐ_ａ１）の差圧を考慮してブームメータイン弁８ａ１の目標開口量Ａ_ａ１を決定することで、差圧の影響によるブームメータイン弁８ａ１の通過流量の変化を補償することができる。式（２）、（４）、（５）を利用して、ブーム方向制御弁用電磁比例減圧弁８ａ２への電流指令Ｉ_{ａ１，ｒｅｆ}を算出する。

アームシリンダメータイン開口制御部１０ｅ２は、目標流量Ｑ_ａ２、推定流量Ｑ_ｅ２、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄ、アーム負荷圧力Ｐ_ａ２を利用して、バケットシリンダメータイン開口制御部１０ｅ３は、目標流量Ｑ_ａ３、推定流量Ｑ_ｅ３、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄ、バケット負荷圧力Ｐ_ａ３を利用して、式（２）、（４）、（５）から電流指令Ｉ_{ａ２，ｒｅｆ}，Ｉ_{ａ３，ｒｅｆ}をそれぞれ算出する。

本実施例に係る建設機械１００は、油圧ポンプ７と複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５を繋ぐ各油路に配置された第１圧力センサ５１と、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５と複数の油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａを繋ぐ各油路に配置された第２圧力センサ５２～５７とを更に備え、コントローラ１０は、第１圧力センサ５１および第２圧力センサ５２～５７で検出した複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の前後差圧に応じて、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５を制御する。

メータイン弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の上流側の圧力（ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄ）と下流側の圧力（負荷圧力Ｐ_ａ１）の差圧を考慮してメータイン弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の目標開口量Ａ_ａ１を決定することで、差圧の影響によるメータイン弁の通過流量の変化を補償することができる。これにより、負荷圧力の変動に対する油圧アクチュエータ４ａ～６ａの速度応答性を向上することができる。

本発明の第５の実施例に係る油圧ショベルについて、第４の実施例との相違点を中心に説明する。

図１４は、第５の実施例に係るブリードオフ開口制御部１０ｆの演算機能の詳細を表す制御ブロック図である。

ブリードオフ開口制御部１０ｆは、複合動作判定部１０ｂから入力される判定フラグに加えて、ポンプ吐出圧力センサ５１から入力されるポンプ吐出圧力Ｐ_ｄに基づいて、ブリードオフ弁用電磁比例減圧弁８ｂ２への電流指令Ｉ_{ｂ，ｒｅｆ}を算出する。

油圧アクチュエータに負荷が加わる場合、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄが増加して、ブリードオフ弁８ｂ１からタンク４１に排出される排出流量が増加する。排出流量が増加すると、油圧アクチュエータへ流入する流量が減少し、目標流量と推定流量の誤差が増大することが予想される。

油圧アクチュエータに負荷が加わった場合の流量誤差の増大を防ぐために、例えば図１４に示す一定開口Ａ_{ｃｏｎｓｔ}を、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄに応じて以下の式（６）から算出する。

ここで、Ｑ_{ｂ，ｃｏｎｓｔ}はブリードオフ弁８ｂ１から排出する目標一定排出流量である。ポンプ吐出圧力センサ５１が検出したポンプ吐出圧力Ｐ_ｄを入力として、式（６）の演算を行うＴＢＬ３によって一定開口Ａ_{ｃｏｎｓｔ}を算出する。

ＴＢＬ３により、ポンプ吐出圧力Ｐ_ｄの変動にかかわらず、一定の流量Ｑ_{ｂ，ｃｏｎｓｔ}を排出するようにブリードオフ弁８ｂ１の開口量を調整する。

本実施例に係る建設機械は、油圧ポンプ７の下流に配置された圧力センサ５１を更に備え、コントローラ１０は、圧力センサ５１が検出した油圧ポンプ７の下流側の圧力に応じて、ブリードオフ弁８ｂ１の開口量を補正する。

以上のように構成した本実施例によれば、第４の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。

油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの負荷の増大に応じてブリードオフ弁８ｂ１の開口が閉じる方向に制御し、タンク４１への排出流量を減らすことにより、油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａへ流入する流量の減少を防ぐことができる。

本発明の第６の実施例に係る油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図１５は、第６の実施例に係る油圧アクチュエータ制御システムを概略的に示す図である。

図１５に示す油圧アクチュエータ制御システムは、ブーム圧力補償弁６１をブーム方向制御弁８ａ１の上流に、アーム圧力補償弁６２をアーム方向制御弁８ａ３の上流に、バケット圧力補償弁６３をバケット方向制御弁８ａ５の上流に設置している。圧力補償弁６１～６３は、圧力補償弁６１～６３と方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の間の油路の圧力と、方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５と油圧アクチュエータ４ａ，５ａ，６ａの間の油路の圧力を導く受圧部を有し、方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の上流と下流の圧力を一定に保つように開口を調整する。

本実施例に係る建設機械１００は、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の上流と下流の圧力差を一定に保つための圧力補償弁６１～６３を、複数の方向制御弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の各上流にそれぞれ備える。

圧力補償弁６１～６３がメータイン弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の前後差圧を一定に調整することにより、図１２に示す圧力センサ５１～５７を設置することなく、メータイン弁８ａ１，８ａ３，８ａ５の前後差圧の影響によるメータイン弁通過流量の変化を補償することができる。これにより、圧力センサの設置コストを抑え、コントローラ１０の電子制御ロジックを簡略化することができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１…フロント装置、２…上部旋回体、２ａ…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、３…下部走行体、３ａ…走行モータ、４…ブーム、４ａ…ブームシリンダ、５…アーム、５ａ…アームシリンダ、５ａ１…ボトム側油室、５ａ２…ロッド側油室、６…バケット、６ａ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、６ａ１…ボトム側油室、６ａ２…ロッド側油室、７…油圧ポンプ、７ａ…可変容量ポンプ用電磁比例減圧弁（レギュレータ）、８…コントロールバルブ、８ａ１…ブーム方向制御弁（ブームメータイン弁）、８ａ２…ブーム方向制御弁用電磁比例減圧弁、８ａ３…アーム方向制御弁（アームメータイン弁）、８ａ４…アーム方向制御弁用電磁比例減圧弁、８ａ５…バケット方向制御弁（バケットメータイン弁）、８ａ６…バケット方向制御弁用電磁比例減圧弁、８ｂ１…ブリードオフ弁、８ｂ２…ブリードオフ弁用電磁比例減圧弁、９…運転室、１０…コントローラ、１０ａ…目標流量決定部、１０ｂ…複合動作判定部、１０ｃ…ポンプ吐出流量制御部、１０ｄ１…ブームシリンダ流量推定部、１０ｄ２…アームシリンダ流量推定部、１０ｄ３…バケットシリンダ流量推定部、１０ｅ１…ブームシリンダメータイン開口制御部、１０ｅ２…アームシリンダメータイン開口制御部、１０ｅ３…バケットシリンダメータイン開口制御部、１０ｆ…ブリードオフ開口制御部、１２…ブーム慣性計測装置（ブームシリンダ速度検出器）、１３…アーム慣性計測装置（アームシリンダ速度検出器）、１４…バケット慣性計測装置（バケットシリンダ速度検出器）、４０…原動機、４１…タンク、５１…ポンプ吐出圧力センサ（第１圧力センサ）、５２…ブーム負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、５３…アーム負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、５４…バケット負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、５５…ブーム負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、５６…アーム負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、５７…バケット負荷圧力センサ（第２圧力センサ）、６１…ブーム圧力補償弁、６２…アーム圧力補償弁、６３…バケット圧力補償弁、７１…ブームシリンダ流量センサ、７２…アームシリンダ流量センサ、７３…バケットシリンダ流量センサ、１００…油圧ショベル（建設機械）。

Claims

油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出流量を調整するレギュレータと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから吐出され、前記複数の油圧アクチュエータに分配される圧油の流量を調整する複数の方向制御弁と、
前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置と、
前記操作装置から入力される操作信号に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれの流入流量の目標値である目標流量を決定し、前記複数の油圧アクチュエータの各目標流量に応じて、前記レギュレータおよび前記複数の方向制御弁を制御するコントローラとを備えた建設機械において、
前記複数の油圧アクチュエータの各動作速度を検出する速度検出器を備え、
前記コントローラは、
前記速度検出器で検出した前記複数の油圧アクチュエータの各動作速度に基づいて前記複数の油圧アクチュエータの各流入流量を演算し、
前記操作装置から入力される操作信号に基づいて、前記複数の油圧アクチュエータのうち２つ以上の油圧アクチュエータが同時に操作される複合動作中か否かを判定し、
前記複合動作中と判定した場合、前記油圧ポンプの吐出流量が前記複数の油圧アクチュエータの合計目標流量よりも大きくなるように前記レギュレータを制御するとともに、前記複数の油圧アクチュエータの各目標流量と前記速度検出器で検出した前記複数の油圧アクチュエータの各流入流量との差分が小さくなるように前記複数の方向制御弁の各開口量をそれぞれ制御する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記油圧ポンプが吐出した圧油の余剰分を排出するためのブリードオフ弁を、前記複数の方向制御弁と独立して駆動するように備え、
前記コントローラは、前記複合動作中であると判定した場合、前記ブリードオフ弁を開き、前記複合動作中でないと判定した場合、前記ブリードオフ弁を閉じるように制御する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記速度検出器の代わりに、前記複数の方向制御弁の上流にそれぞれ配置された複数の流量センサを備えた
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記油圧ポンプと前記複数の方向制御弁を繋ぐ各油路に配置された第１圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記複数の油圧アクチュエータを繋ぐ各油路に配置された第２圧力センサとを更に備え、
前記コントローラは、前記第１圧力センサおよび前記第２圧力センサで検出した前記複数の方向制御弁の前後差圧に応じて、前記複数の方向制御弁を制御する
ことを特徴とする建設機械。
請求項１に記載の建設機械において、
前記複数の方向制御弁の上流と下流の圧力差を一定に保つための圧力補償弁を、前記複数の方向制御弁の各上流にそれぞれ備えた
ことを特徴とする建設機械。
請求項２に記載の建設機械において、
前記油圧ポンプの下流に配置された圧力センサを更に備え、
前記コントローラは、前記圧力センサが検出した前記油圧ポンプの下流側の圧力に応じて、前記ブリードオフ弁の開口量を補正する
ことを特徴とする建設機械。