JPH1137108A - 油圧作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】油圧作業機械の旋回加速時に、旋回体の旋回中
心に対する慣性モーメントに大きさによらずに、一定の
操作感覚を与えることができるようにする。 【解決手段】慣性モーメント検出手段１３、７Ｂ、７Ｂ
´で、旋回体１１の旋回軸１１ｃに対する慣性モーメン
トＩが検出され、圧力検出手段７Ａ、７Ａ´で、流量制
御弁５Ａから旋回体用アクチュエータ３Ａに供給される
圧油の圧力Ｐが検出される。一方、最大圧設定手段８で
は、慣性モーメントＩの大きさに対応づけて、旋回体用
アクチュエータ３Ａに供給される圧油の最大圧Ｐsが設
定される。そこで、流量制御手段８、１６Ａでは、現在
検出されている圧力Ｐが、慣性モーメントＩの大きさに
対応する設定最大圧Ｐsよりも大きくなった場合には、
旋回体用アクチュエータ３Ａに供給される圧油の圧力Ｐ
がＰs以下となるように、流量制御弁５Ａから旋回体ア
クチュエータ３Ａに供給される圧油の流量が制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル、ク
レーンなど、作業機が配設された旋回体を、操作レバー
操作により油圧アクチュエータを介して旋回駆動する油
圧作業機械に関し、特に上記油圧アクチュエータに供給
される圧油の油圧を制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】油圧
ショベル、クレーンなど、作業機が配設された旋回体
を、操作レバー操作により油圧アクチュエータを介して
旋回駆動する油圧作業機械では、たとえば図１の油圧回
路に示すように油圧アクチュエータたる油圧モータ３Ａ
にリリーフ弁９Ａ、９Ａ´が付設されている。

【０００３】この油圧モータ３Ａにより駆動される旋回
体は、この旋回体に装着されている作業機の姿勢、積荷
の状態に応じて、この旋回体の旋回中心に対する慣性モ
ーメントが変化する。

【０００４】そこで、この旋回体の慣性モーメントが最
大になった場合を想定して、旋回速度が所定値以上得ら
れるように、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´のリリーフ圧が設
定されている。

【０００５】図２２（ａ）、（ｂ）は、旋回体を操作す
る操作レバーの操作量と、上記油圧モータ３Ａに供給さ
れる圧力Ｐの時間変化を示したものである。

【０００６】同図（ａ）に示すように操作レバーが中立
位置（旋回体停止状態）から操作レバーを操作し始める
と、フルレバー位置に到達までは（旋回体加速状態）、
流量制御弁から油圧モータ３Ａに供給される圧油の圧力
Ｐ（以下、適宜「メータイン圧」という）が急上昇す
る。操作レバーがフルレバー位置に到達した後、しばら
くすると供給圧力Ｐは一定レベルの圧力に落ち着く（旋
回体定常状態）。

【０００７】ここで、旋回加速状態において、旋回体に
装着されている作業機（のアーム）が折り畳まれて、慣
性モーメントが小さくなっていると、（ｂ）で示すよう
に油圧モータ３Ａへの供給圧力Ｐは曲線Ｐ1に示すごと
く、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´のリリーフ圧Ｐrまでは到
達せず、油圧モータ３Ａへ流入する圧油の流量としては
非常に大きくなっている。つまり、旋回体が小慣性のと
きには、旋回体の旋回速度が大きくなりすぎてしまい、
操作レバーの操作感覚として、操作しにくいという印象
をオペレータに与えることになる。

【０００８】一方、旋回加速状態において、旋回体に装
着されている作業機（のアーム）が伸ばされており、慣
性モーメントが大きくなっていると、（ａ）で示すよう
に油圧モータ３Ａへの供給圧力Ｐは曲線Ｐ1に示すごと
く、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´のリリーフ圧Ｐrに到達し
てしまう。つまり、旋回体が大慣性のときには、油圧ポ
ンプから吐出される圧油がリリーフ弁を介してタンクに
無駄に捨てられており、リリーフロスにより多大なエネ
ルギーロスを招来することになっている。

【０００９】ここに、リリーフ弁のリリーフ圧Ｐrを一
義的に設定するのではなくて、レバー操作性を向上させ
るべくリリーフ弁のリリーフ圧を可変設定する技術があ
り、たとえば、特開昭５６−８０５０６号公報、特開平
７−１２７６０４号公報などに開示されている。

【００１０】しかし、リリーフ弁のリリーフ圧を可変設
定するためには、可変リリーフ弁を設けたり、可変させ
るための指令を伝達する電流アンプ等の周辺機器が必要
となり、コストが上昇することになりかねない。

【００１１】また、たとえ、リリーフ圧を変化させたと
しても、流量制御弁から油圧モータに供給される圧油の
メータイン圧がリリーフ圧以上になれば、余分な圧油が
タンクに捨てられ、リリーフロスによりエネルギーロス
が発生するという問題は依然として残っている。

【００１２】さらに、特開平８−１５９１０４号公報に
は、レバー操作量やレバー速度に応じてリリーフ弁のリ
リーフ圧を設定し、これによって油圧モータへの流入側
の圧油の圧力（メータイン圧）と、油圧モータから流出
する側の圧油の圧力（メータアウト圧）とを制御し、レ
バー操作性を改善せんとする発明が開示されている。し
かし、この公報開示の発明では、操作レバーの操作状態
に応じてリリーフ弁のリリーフ圧を制御するのみで、操
作レバーによって操作される旋回体の慣性は何ら考慮さ
れていない。

【００１３】したがって、旋回体の慣性が大きくても小
さくても操作レバーの操作状態が同じであれば、リリー
フ弁のリリーフ圧としては同じ設定値であるので、旋回
体の慣性が大きい場合と小さい場合とでは、レバーの一
定操作量あたりの旋回体の旋回速度の変化量（油圧モー
タの速度変化量）が著しく異なってしまう。このため、
旋回体の慣性が大きい場合と小さい場合とで、オペレー
タに操作レバーを操作する上で違和感を与えてしまい、
操作性が損なわれるという問題があった。

【００１４】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、特に旋回加速時に、旋回体の旋回中心に対す
る慣性モーメントの大きさによらずに、一定の操作感覚
を得ることができるようにすることを解決課題とするも
のである。

【００１５】また、本発明では、これに加えて、旋回体
の慣性モーメントが大きい場合であったとしてもリリー
フロスによるエネルギーロスをなくすようにすることを
解決課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び効果】そこで、本発明
では、作業機が配設され、当該作業機の姿勢変化に応じ
て旋回軸に対する慣性モーメントが変化する旋回体と、
当該旋回体を駆動する旋回体用アクチュエータとを具
え、油圧ポンプから吐出される圧油を流量制御弁を介し
て前記旋回体用アクチュエータに対して供給することに
より、前記旋回体を旋回させるようにした油圧作業機械
の油圧制御装置において、前記旋回体の旋回軸に対する
慣性モーメントを検出する慣性モーメント検出手段と、
前記流量制御弁から前記旋回体用アクチュエータに供給
される圧油の圧力を検出する圧力検出手段と、前記慣性
モーメントの大きさに対応づけて、前記旋回体用アクチ
ュエータに供給される圧油の最大圧を設定する最大圧設
定手段と、前記圧力検出手段で現在検出されている圧力
が、前記慣性モーメント検出手段で現在検出されている
慣性モーメントの大きさに対応する設定最大圧よりも大
きくなった場合に、前記旋回体用アクチュエータに供給
される圧油の圧力が当該設定最大圧以下となるように、
前記流量制御弁から前記旋回体アクチュエータに供給さ
れる圧油の流量を制御する流量制御手段とを具えるよう
にしている。

【００１７】かかる構成によれば、図１、図２、図４に
示すように、慣性モーメント検出手段１３、７Ｂ、７Ｂ
´で、旋回体１１の旋回軸１１ｃに対する慣性モーメン
トＩが検出され、圧力検出手段７Ａで、流量制御弁５Ａ
から旋回体用アクチュエータ３Ａに供給される圧油の圧
力Ｐが検出される。

【００１８】一方、最大圧設定手段８（ステップ１０
３）では、慣性モーメントＩの大きさに対応づけて、流
量制御弁５Ａから旋回体用アクチュエータ３Ａに供給さ
れる圧油の最大圧Ｐsが設定される。

【００１９】そこで、流量制御手段８、１６Ａでは、現
在検出されている圧力Ｐが、現在検出されている慣性モ
ーメントＩの大きさに対応する設定最大圧Ｐsよりも大
きくなった場合には（ステップ１０５の判断Ｙｅｓ）、
流量制御弁５Ａから旋回体用アクチュエータ３Ａに供給
される圧油の圧力Ｐが当該設定最大圧Ｐs以下となるよ
うに、流量制御弁５Ａから旋回体アクチュエータ３Ａに
供給される圧油の流量が制御される（ステップ１０
６）。

【００２０】このように、本発明によれば、旋回体１１
の慣性モーメントＩの大きさに応じた設定最大圧Ｐsよ
り大きくならないように油圧アクチュエータ３Ａに流入
する圧油の流量が制限される。このため、図２２（ｂ）
の曲線Ｐ2に示すように、旋回体１１が小慣性の場合で
あっても、設定最大圧Ｐs2以上には圧力Ｐが上昇しない
ように圧油流量が制限されるので、小慣性の場合でも大
慣性の場合と同様な操作レバーの操作感覚を与えること
ができ、旋回速度が速くなりすぎ操作しにくいという感
覚を受けることはなくなる。

【００２１】さらに、本発明では、図２２（ａ）に示す
ように、上記最大圧設定手段８で、リリーフ弁９Ａ、９
Ａ´のリリーフ圧Ｐr以下になるように、設定最大圧Ｐs
を設定するようにしている。

【００２２】このため、図２２（ａ）の曲線Ｐ2に示す
ように、旋回体１１が大慣性の場合であっても、リリー
フ圧Ｐr以下に設定された設定最大圧Ｐs2以上には圧力
Ｐが上昇しないので、圧力Ｐがリリーフ圧Ｐrに到達す
ることはない。つまり、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´を介し
て無駄な圧油がタンクにリリーフされることはなくな
り、リリーフロスによるエネルギーロスを未然に防止す
ることができる。

【００２３】また、本発明としては、旋回体を含む広い
概念の駆動体に適用してもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２５】図１は、本実施形態で想定している建設機
械の油圧駆動制御装置を示す油圧回路図である。

【００２６】図２は、図１に示す油圧モータにより駆動
される建設機械の上部旋回体１１と、この上部旋回体１
１に配設されている作業機１２との配置態様を示してい
る。なお、建設機械の全体外観については図示してはい
ないが、上部旋回体１１の下部に履帯あるいは車輪を有
した下部走行体を備えて成る建設機械を想定している。

【００２７】旋回体、作業機の構成態様としては、図２
の代わりに図３に示す構成態様であってもよく、また図
６に示す構成態様であってもよい。

【００２８】これら図に示すように、本実施形態の油圧
駆動制御装置は、大きくは、アーム、バケット等からな
る作業機１２が配設され、この作業機１２の姿勢変化に
応じて旋回軸１１ｃに対する慣性モーメントＩが変化す
る上部旋回体１１と、この上部旋回体１１を駆動する旋
回体用アクチュエータたる油圧モータ３Ａと、上記作業
機１２を駆動する油圧シリンダ３Ｂと、油圧ポンプ１か
ら吐出される圧油を流量制御弁５Ａ、５Ｂを介して油圧
モータ３Ａ、油圧シリンダ３Ｂに対してそれぞれ供給す
ることにより、上部旋回体１１を旋回させるとともに、
作業機１１を回転駆動させるように構成された油圧回路
からなっている。

【００２９】すなわち、図１に示すように、この油圧駆
動制御装置は、原動機（エンジン）２と、この原動機２
によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ１と、圧油
が流入されることによって回転駆動される油圧モータ３
Ａと、油圧モータ３Ａに付設されたリリーフ弁９Ａ、９
Ａ´と、圧油が流入されることによって伸縮され、作業
機１２を駆動する油圧シリンダ３Ｂと、油圧ポンプ１か
ら吐出される圧油の流量を制御して、これを油圧モータ
３Ａに供給する流量制御弁５Ａと、同様に油圧ポンプ１
から吐出される圧油の流量を制御して、これを油圧シリ
ンダ３Ｂに供給する流量制御弁５Ｂと、油圧モータ３Ａ
に供給される圧油のメータイン圧Ｐを検出する圧力セン
サ７Ａ、７Ａ´と、油圧シリンダ３Ｂに供給される圧油
のメータイン圧Ｐを検出する圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´
と、これら圧力センサ７Ａ、７Ａ´、７Ｂ、７Ｂ´の検
出信号に基づき流量制御弁５Ａ、５Ｂの駆動を制御する
コントローラ８と、原動機２によって駆動され、パイロ
ット圧として用いられる圧油を吐出するパイロットポン
プ１５と、コントローラ８から出力される信号Ｓ1に応
じた圧力になるように、パイロットポンプ１５の吐出圧
油のパイロット圧を減圧して、この減圧されたパイロッ
ト圧Ｓ3を流量制御弁５Ａ、流量制御弁５Ｂにそれぞれ
加える電磁比例減圧弁１６Ａ、１６Ｂと、操作レバー１
７ａの操作量に応じた圧力になるように、パイロットポ
ンプ１５の吐出圧油のパイロット圧を減圧して、この減
圧されたパイロット圧Ｓ2を流量制御弁５Ａ、５Ｂにそ
れぞれ加える減圧弁１７Ａ、１７Ｂとから構成されてい
る。

【００３０】本実施形態では、説明の便宜のため、流量
制御弁５Ａがａ側（油圧モータ３Ａ正転）に切換操作さ
れた場合を想定して、電磁比例減圧弁１６Ａ、減圧弁１
７Ａを１組しか示していないが、実際には、流量制御弁
５Ａがｂ側（油圧モータ３Ａ逆転）に切換操作された場
合に同様な制御を行うために、同様なもう一組の電磁比
例減圧弁１６Ａ´、減圧弁１７Ａ´が必要となる。流量
制御弁５Ｂについても、同様であり、油圧シリンダ３Ｂ
が伸張駆動される場合だけではなく油圧シリンダ３Ｂが
縮退駆動される場合も同様な制御を行うためには、電磁
比例減圧弁１６Ｂ、減圧弁１７Ｂ以外に、もう１組の電
磁比例減圧弁１６Ｂ´、減圧弁１７Ｂ´が必要となる。

【００３１】また、図１に示す本実施形態では、油圧モ
ータ３Ａの圧油出入り口の両側に、圧力センサ７Ａ、７
Ａ´をそれぞれ設けるようにしているが、図１の流量制
御弁５Ａを、図５に示す構成の流量制御弁５Ａ´に代え
ることで、圧力センサの数を１個に減らす実施も可能で
ある。図５に示す流量制御弁５Ａ´には、油圧モータ３
Ａへの流入圧を弁内で分岐して取り出す管路が設けられ
ている。よって、油圧モータ３Ａの流入圧を検出するに
は、この管路に１個の圧力センサ７Ａ″を設けるだけで
済む。流量制御弁５Ｂについても同様に、図５に示すの
と同様の流量制御弁に代えることで、圧力センサの数を
１個に減らすことが可能である。

【００３２】また、アクチュエータへのイン圧を検出す
る位置でなく、ポンプ圧を検出する位置に圧力センサを
設置しても代用可能である。

【００３３】また、本実施形態では、油圧アクチュエー
タとして２つの油圧モータ３Ａ、油圧シリンダ３Ｂを想
定しているが、もちろん３以上の油圧アクチュエータを
備えた作業機械に適用する実施も可能である。

【００３４】また、本実施形態では、コントローラの故
障に備えて、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´を設けているが、
本発明により、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´をなくせること
は当然である。普通リリーフ弁は、旋回用とメインポン
プ用に複数個ついているが、本発明により、メインポン
プ用のみに限定してもよい。

【００３５】さて、本実施形態の旋回体１１と作業機１
２は、たとえば図２に示すような態様で配設されてい
る。

【００３６】すなわち、旋回体１１の下部には、油圧モ
ータ３Ａが取り付けられており、この油圧モータ３Ａが
回転駆動されることにより、旋回体１１が旋回中心軸１
１ｃを中心に旋回されるようになっている。そして、こ
の旋回体１１のブラケットの先端１１ａには、このブラ
ケット先端１１ａを回動支点として、回転されるよう
に、作業機たるアーム１２が配設されている。油圧シリ
ンダ３Ｂのロッド先端は、この作業機１２に固着されて
おり、この油圧シリンダ３Ｂが伸縮駆動されることによ
り、作業機１２が上記回動支点１１ａを回転中心に所望
の回転角度θだけ回転されるようになっている。この回
転角度θは、作業機１２の回動支点１１ａに配設された
ポテンショメータたる回転角度センサ１３によって検出
される。

【００３７】したがって、作業機１２の回転角度θに応
じて、旋回体１１の旋回中心軸１１ｃに対する慣性モー
メントＩが変化されることになる。上記回転角度センサ
１３の回転角θ検出信号は、上記圧力センサ７Ｂ、７Ｂ
´の圧力Ｐ検出信号とともに、作業機１２の位置・姿勢
を示す情報としてコントローラ８に入力される。図３
は、図２と同様に、旋回体１１と作業機１２の配置態様
を示したものである。図２と同一機能の要素は同一の符
号で示している。図２と異なるのは、作業機１２の回転
角度に応じて油圧シリンダ３Ｂにかかる負荷が変化し得
る点である。さらに作業機１２として先端に、積荷Ｗを
積み込むためのバケット１２ｃを装着してある点が図２
のものと異なっている。

【００３８】また、図６に示すように、旋回体１１に、
ブーム１２ａ、アーム１２ｂ、バケット１２ｃからなる
作業機１２を配設するようにしてもよい。この場合、回
転角度センサ１３ａでブーム１２ａの回転角が、また回
転角度センサ１３ｂでアーム１２ｂの回転角が、また回
転角度センサ１３ｃでバケット１２ｃの回転角が検出さ
れることになる。これら各回転角度センサ１３ａ、１３
ｂ、１３ｃに基づいて、作業機１２の位置・姿勢を検出
することができ、これら各回転角度センサ１３ａ〜１３
ｃの各回転角度検出信号は、図２、図３と同様にして、
作業機１２の位置・姿勢を示す情報としてコントローラ
８に入力される。

【００３９】図２、図３、図６のいずれの構成をとるに
せよ、作業機１２の各リンクが回転駆動されることによ
って作業機１２の位置・姿勢が変化し、この作業機１２
の位置・姿勢変化に応じて旋回体１２の旋回中心軸１１
ｃに対する慣性モーメントＩが変化することがわかる。

【００４０】いま、図１において、旋回体用の操作レバ
ー１７ａが操作されると、その操作量に応じたパイロッ
ト圧Ｓ2が減圧弁１７Ａを介して流量制御弁５Ａに加え
られ、これによって流量制御弁５Ａが駆動され、油圧モ
ータ３Ａが回転駆動され、旋回体１１が旋回される。

【００４１】すなわち、操作レバー１７ａが中立状態の
ときには、流量制御弁５Ａにはパイロット圧は加えられ
ず、弁としては中立位置ｃに位置されている。そして、
操作レバー１７ａが油圧モータ３Ａを正転させるａ側に
操作されると、その操作量に応じたパイロット圧Ｓ2が
加えられ、これにより流量制御弁５Ａの流入開口が開い
ていき、操作量に応じた弁位置ａに位置される。換言す
れば、レバーの操作量に応じてスプールストロークが定
まり、図２４に示すようにスプールストロークに応じた
流入開口が定まることになる。

【００４２】作業機用の操作レバー１７ｂが操作された
場合も、同様にして、その操作量に応じたパイロット圧
Ｓ2が減圧弁１７Ｂを介して流量制御弁５Ｂに加えら
れ、これによって流量制御弁５Ｂが駆動され、油圧シリ
ンダ３Ｂが伸縮駆動され、作業機１２の姿勢が変化され
る。

【００４３】以下、図４のフローチャートを併せ参照し
て、コントローラ８で実行される処理の内容について説
明する。

【００４４】このコントローラ８は、圧力センサ７Ａ、
７Ａ´で現在検出されている圧油の圧力Ｐが、現在の旋
回体１１の旋回中心軸１１ｃに対する慣性モーメントＩ
の大きさに対応する設定最大圧Ｐsよりも大きくなった
場合には、流量制御弁５Ａから油圧モータ３Ａに供給さ
れる圧油の圧力Ｐが当該設定最大圧Ｐs以下となるよう
に、流量制御弁５Ａから油圧モータ３Ａに供給される圧
油の流量を減少させるよう当該流量を制御するものであ
る。

【００４５】すなわち、まずステップ１０１では、現在
の作業機１２の位置・姿勢の情報が入力される。

【００４６】具体的には、図２、図３、図６に示すよう
に、回転角度センサ１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の
検出信号、圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´の検出信号が入力さ
れる（ステップ１０１）。

【００４７】つぎに、上記入力された作業機１２の位置
・姿勢情報に基づいて、旋回体１１の旋回中心軸１１ｃ
に対する慣性モーメントＩが演算される。

【００４８】以下、慣性モーメントＩを求める各種処理
について説明する。

【００４９】・第１の処理例 一般に、慣性モーメントＩは、ｒを特定軸からの距離、
ｍをこの距離ｒにおける要素の質量とすると、 Ｉ＝ｍ・ｒ＾2 で表される。なお、「＾2」とあるのは「２乗」の意味
である。この第１の処理例では、質量ｍを固定し距離ｒ
のみが変化するものとして慣性モーメントＩを演算する
ものである。

【００５０】いま、図６に示す作業機１２を想定する
と、この図６の作業機１２は、図７に示すようにモデル
化することができる。

【００５１】すなわち、図７に示すように、旋回体１
１、バケット１２ｃの存在を無視して（アーム１２ｂと
バケット１２ｃは一体のものとして考える）、質量Ｍ1
で長さＬ1の長尺物たるブーム１２ａと、質量Ｍ2 で長
さＬ2の長尺物たるアーム１２ｂとで作業機１２が構成
されたモデルを考える。

【００５２】このとき、ブーム１２ａ、アーム１２ｂの
鉛直軸に対する回転角度をそれぞれθ1、θ2とし、ブー
ム１２ａ、アーム１２ｂの水平方向の長さをそれぞれｒ
1、ｒ2とすると、旋回体１１の慣性モーメントＩは、下
記（１）〜（３）式に示す演算によって求められる。

【００５３】 Ｉ＝（Ｍ2・ｒ2＾2＋Ｍ1・ｒ1＾2）／３＋Ｍ2・（ｒ1・ｒ2＋ｒ1＾2） …（１） ｒ1＝Ｌ1・ｓｉｎθ1 …（２） ｒ2＝Ｌ2・ｓｉｎθ2 …（３） よって、予めコントローラ８に、作業機１２に関する既
知のパラメータＬ1、Ｍ1、Ｌ2、Ｍ2を記憶させておき、
この記憶データと、図６に示すブーム１２ａ用の回転角
度センサ１３ａから出力された角度θ1と、アーム１２
ｂ用の回転角度センサ１３ｂから出力された角度θ2と
を、上記（１）、（２）（３）に代入演算することによ
って、旋回体１１の慣性モーメントＩを求めることがで
きる。 ・第２の処理例 この第２の処理例は、距離ｒ、質量ｍがともに変化する
ものとして慣性モーメントＩを演算するものである。

【００５４】すなわち、上記第１の処理例では、図６に
示す作業機１２のバケット１２ｃ、アーム１２ｂを一体
のものとしてモデル化しているが、実際にはバケット１
２ｃに土砂等の積荷が積み込まれた積荷状態のときと、
積荷がない空荷の状態とで、図７のアーム１２ｂを示す
長尺物Ｌ2の質量Ｍ2は変化する。

【００５５】よって、本処理例では、つぎのようにし
て、この質量Ｍ2を求めるようにしている。

【００５６】すなわち、バケット１２ｃを駆動する油圧
シリンダにかかる負荷、つまり油圧シリンダ内のシリン
ダ室の圧力ＰBを検出して、この検出圧力ＰBが所定のし
きい値以上であるか否かに応じて、バケット１２ｃが積
荷状態であるか空荷状態であるかを判別する。

【００５７】つぎに、バケット１２ｃが積荷状態である
と判別された場合には、上記バケット用油圧シリンダの
検出圧ＰBの大きさに応じて、図７のアーム１２ｂを示
す長尺物Ｌ2の質量Ｍ2を変化させる。

【００５８】後は、この質量Ｍ2を用いて上記第１の処
理例と同様にして、慣性モーメントＩを求める。

【００５９】このようにして、作業機１２の積荷の状態
に応じて、図７のアーム１２ｂの質量Ｍ2の値を変更す
るようにしているので、より厳密に慣性モーメントＩを
演算することができ、この慣性モーメントＩを用いた後
段の制御をより精度よく行うことができる。

【００６０】・第３の処理例 本処理例は、上記（１）〜（３）式に基づく演算を省略
することができる処理例である。

【００６１】すなわち、本処理例では、演算式により慣
性モーメントＩを求めるのではなくて、図２０に示すよ
うに、図７に示すブーム１２ａの回転角度θ1、アーム
１２ｂの回転角度θ2と、慣性モーメントＩとの対応関
係を、予め３次元のマップとして記憶しておき、これを
所定の記憶テーブルに記憶させておき、回転角度θ1、
θ2が入力された時点で、この入力された回転角度θ1、
θ2に対応する慣性モーメントＩを上記記憶テーブルか
ら読み出し、出力するものである。

【００６２】したがって、本処理例によれば、図４に示
すフローチャートにおいて、ステップ１０２の慣性モー
メントＩの演算処理を省略することができ、作業機の位
置・姿勢情報の入力処理であるステップ１０１から、直
接ステップ１０３の処理に移行させることができる。

【００６３】・第４の処理例 本処理例では、回転角度センサ１３の代わりに油圧シリ
ンダ３Ｂのストローク量を検出するストローク量センサ
を使用することによって、慣性モーメントＩをを演算す
るものである。

【００６４】すなわち、図８に示すような作業機１２と
油圧シリンダ３Ｂの配設態様であれば、図９に示す関係
のように、油圧シリンダ３Ｂのストローク量と、作業機
１２の回転角度θとは、１対１に対応している。

【００６５】そこで、図９に示す対応関係をコントロー
ラ８に予め記憶させておき、上記ストローク量センサで
油圧シリンダ３Ｂのストローク量が検出されたならば、
この検出値に対応する回転角度θを記憶内容から読み出
して、この読み出された回転角度θを用いて慣性モーメ
ントＩを演算することができる。

【００６６】・第５の処理例 また、作業機１２と油圧シリンダ３Ｂとの配置関係によ
っては、圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´の検出圧力から作業機
１２の位置・姿勢を検出することができる。

【００６７】いま、図２に示す作業機１２を想定する
と、この図２において、作業機１２の回転角度θ（回動
支点１１ａを通る鉛直軸に対する角度）と、圧力センサ
７Ｂ、７Ｂの検出圧力７Ｂ、７Ｂ´との関係は、旋回体
１１が大慣性の状態のときと、小慣性の状態のときと
で、以下のような関係が成立する。

【００６８】 θ＞０（大慣性状態）・・・７Ｂ＜７Ｂ´ θ＜０（小慣性状態）・・・７Ｂ＞７Ｂ´ …（４） この（４）式を、圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´の検出圧の圧
力差と、作業機１２の回転角度θとの対応関係として示
すと、図１０に示すグラフのようになる。

【００６９】よって、図１０に示す対応関係をコントロ
ーラ８に予め記憶させておき、上記圧力センサ７Ｂ、７
Ｂ´で油圧シリンダ３Ｂの圧力が検出されたならば、こ
の検出圧の圧力差に対応する回転角度θを記憶内容から
読み出して、この読み出された回転角度θを用いて慣性
モーメントＩを演算することができる。

【００７０】なお、上記（４）式から明らかなように、
回転角度θが正の値をとる場合には、旋回体１１として
は大慣性状態であり、慣性モーメントＩとしては大きな
値をとる場合であり、回転角度θが負の値をとる場合に
は、旋回体１１としては小慣性状態であり、慣性モーメ
ントＩとしては小さな値をとる場合である。よって、θ
の正、負に応じて、慣性モーメントＩの値をそれぞれ記
憶しておき、回転角度θが正の場合には、これに対応す
る一方の慣性モーメントＩの値を読み出し、回転角度θ
が負の場合には、これに対応する他方の慣性モーメント
Ｉの値を読み出すことで、慣性モーメントＩを演算処理
なしで求める実施も可能である。

【００７１】・第６の処理例 本処理例では、図３に示す作業機１２のように、作業機
１２自身が重くて作業機１２の負荷Ｗ（バケット１２ｃ
の積荷Ｗ）の影響が無視できる場合に適用される処理例
である。

【００７２】本処理例では、圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´で
検出される圧力の情報のみから、慣性モーメントＩを求
めるものである。

【００７３】図３において、旋回体１１の旋回中心軸１
１ｃに対する慣性モーメントＩを考えると、慣性モーメ
ントＩの腕の長さは、大慣性状態のときにはＬＡ1とな
り、小慣性状態のときにはＬA2となるという具合に、油
圧シリンダ３Ｂにかかる負荷が大慣性状態のときと、小
慣性状態のときとで変化し、大慣性状態のときの方が圧
力センサ７Ｂの負荷圧力が小さくなる。すなわち、圧力
センサ７Ｂの検出圧７Ｂの大小関係で示すと、次式の関
係が成立する。

【００７４】 大慣性状態の７Ｂ＜小慣性状態の７Ｂ …（５） 上記（５）式の関係を、圧力センサ７Ｂの圧力と作業機
１２の回転角度θとの対応関係として示すと、図１１に
示すグラフが得られる。

【００７５】よって、図１１に示す対応関係をコントロ
ーラ８に予め記憶させておき、上記圧力センサ７Ｂで油
圧シリンダ３Ｂの圧力が検出されたならば、この検出圧
に対応する回転角度θを記憶内容から読み出して、この
読み出された回転角度θを用いて慣性モーメントＩを演
算することができる。

【００７６】上記第３の処理例から第６の処理例につい
ては、回転角度θに基づく慣性モーメントＩの演算式を
具体的に示していないが、第１の処理例、第２の処理例
と同様にして、旋回中心軸１１ｃに対する作業機１２の
幾何的な関係に基づく演算によって求めることができ
る。

【００７７】また、慣性モーメントＩを演算によって求
めるのではなくて、図２０に示したのと同様に、回転角
度θと慣性モーメントＩとの対応関係を予め記憶してお
き、この回転角度θに応じて一義的に慣性モーメントＩ
を読み出し、出力させてもよい。

【００７８】また、上述した第１、第２の処理例では、
特定軸からの距離ｒを用いて慣性モーメントＩを演算す
るようにしているが、距離ｒを使用することなく、質量
ｍのみを使用して慣性モーメントＩを演算する実施も可
能である。作業機１２の位置・姿勢変化よりも、むしろ
作業機１２の先端の負荷Ｗの影響によって慣性モーメン
トＩが大きく変化する旋回体１１に適用して好適であ
る。この場合には、たとえば作業機１２の先端の負荷Ｗ
の大きさ、つまりバケット１２ｃに積み込まれている積
み荷Ｗの大きさを、歪みゲージ、重量計、あるいは油圧
シリンダ３Ｂの圧力センサ７Ｂ、７Ｂ´などの負荷検出
センサ、重量検出センサによって検出し、この検出した
負荷（重量）Ｗの大きさに応じて慣性モーメントＩを演
算することができる。また、図２０に示したのと同様
に、作業機１２にかかる負荷（重量）Ｗと、旋回体１１
の慣性モーメントＩとの対応関係を予め記憶テーブルに
記憶しておき、検出した負荷（重量）Ｗに対応する慣性
モーメントＩをこの記憶テーブルから読み出すことによ
り、慣性モーメントＩを出力させることもできる。

【００７９】なお、図２、図３に示すように、作業機１
２の位置・姿勢情報を得るために、圧力センサ７Ｂ、７
Ｂ´と、回転角度センサ１３の両方を設けてもよく、場
合によっては、これら圧力センサ、回転角度センサのう
ち一方の配設を省略することもできる。

【００８０】以上が図４の慣性モーメントＩ演算処理で
実行される処理の内容である（ステップ１０２）。

【００８１】さて、コントローラ８には、図４のステッ
プ１０３に示すように、旋回体１１の旋回中心軸１１ｃ
に対する慣性モーメントＩの大きさに対応づけて、流量
制御弁５Ａから油圧モータ３Ａに供給される圧油の圧力
（メータイン圧）の最大圧Ｐsが記憶されている。そこ
で、ステップ１０２で求められた旋回体１１の慣性モー
メントＩの大きさに対応する設定最大圧Ｐsが、この記
憶内容から読み出される。

【００８２】なお、この慣性モーメントＩと設定最大圧
Ｐsとの対応関係を、記憶テーブルの形式でメモリに記
憶させておき、この記憶テーブルを読み出すことによっ
て設定最大圧Ｐsを出力させてもよく、慣性モーメント
Ｉから設定最大圧Ｐsを求める演算式を用意しておき、
この演算式から直接設定最大圧Ｐsを求め、出力させる
ようにしてもよい（ステップ１０３）。

【００８３】一方、現在操作レバー１７ａは油圧モータ
３Ａを正転するａ側に操作されており、流量操作弁５Ａ
が弁位置ａに位置されているので、圧力センサ７Ａで油
圧モータ３Ａに流入される圧油の現在の圧力Ｐが検出さ
れており、この検出圧Ｐがコントローラ８に入力されて
いる（ステップ１０４）。そこで、つぎのステップ１０
５では、現在検出されている圧力Ｐが、現在の慣性モー
メントＩの大きさに対応する設定最大圧Ｐsよりも大き
くなったか否かが判断される。この結果、現在の圧力値
Ｐが設定最大圧Ｐsよりも大きくなったと判断された場
合には（ステップ１０５の判断Ｙｅｓ）、流量制御弁５
Ａから油圧モータ３Ａに供給される圧油の圧力Ｐが当該
設定最大圧Ｐs以下となるように、流量制御弁５Ａから
油圧モータ３Ａに供給される圧油の流量を減少させる制
御が実行される。

【００８４】具体的には、現在の圧力値Ｐと設定最大圧
Ｐsとの偏差に応じた指令電流Ｓ1が電磁比例減圧弁１６
Ａに出力される。このため、この指令電流Ｓ1に応じた
パイロット圧Ｓ3が電磁比例減圧弁１６Ａを介して、流
量制御弁５Ａに加わる。このパイロット圧Ｓ3は、操作
レバー１７ａの操作量に応じたパイロット圧Ｓ2が加わ
る側とは反対側に加わる。

【００８５】したがって、このパイロット圧Ｓ3は、流
量制御弁５Ａを、操作レバー１７ａの操作量に応じた弁
位置ａから、弁位置ｂ側に押し戻すように作用して、流
量制御弁５Ａの開口面積が、絞られる。

【００８６】この結果、流量制御弁５Ａを通過する流量
は、上記設定最大圧Ｐs以下になる流量まで減少される
（ステップ１０６）。

【００８７】一方、ステップ１０５の判断の結果、現在
の圧力値Ｐが設定最大圧Ｐs以下である場合には（ステ
ップ１０５の判断ＮＯ）、コントローラ８から電磁比例
減圧弁１６Ａに対して上記指令電流Ｓ1は出力されない
（電流値０）。流量制御弁５Ａは、操作レバー１７ａの
操作量に対応するパイロット圧Ｓ2により、操作量分だ
けの弁位置ａまで駆動される（ステップ１０７）。

【００８８】以上のように、本実施形態によれば、旋回
体１１の慣性モーメントＩの大きさに応じた設定最大圧
Ｐsより大きくならないように油圧モータ３Ａに流入す
る圧油の流量が制限される。これを従来の圧力Ｐの変化
を示す図２２（ａ）に対応する図２２（ｂ）で示すと、
旋回体１１が小慣性の状態のときには、油圧モータ３Ａ
に流入する圧油の圧力の曲線がＰ2に示すごとくなる。
このとき設定最大圧Ｐsの大きさはＰs2になっている。

【００８９】よって、図２２（ａ）のＰ2との比較から
明らかなように、旋回体１１が小慣性の場合であって
も、設定最大圧Ｐs2以上には圧力Ｐが上昇しないように
圧油流量が制限されるので、小慣性の場合でも大慣性の
場合と同様な操作レバーの操作感覚をオペレータに与え
ることができる。このため、従来のように、旋回速度が
速くなりすぎ操作しにくいという感覚を受けることはな
く、レバー操作性が飛躍的に向上する。

【００９０】さらに、本実施形態では、ステップ１０３
の最大圧設定処理において、設定最大圧Ｐsが、リリー
フ弁９Ａ、９Ａ´のリリーフ圧Ｐr以下になるように、
設定することができる。

【００９１】この場合には、図２２（ａ）の曲線Ｐ2に
示すように、旋回体１１が大慣性の場合であっても、リ
リーフ圧Ｐr以下に設定された最大圧Ｐs2以上には圧力
Ｐが上昇しないので、圧力Ｐがリリーフ圧Ｐrに到達す
ることはない。つまり、従来の図２２（ａ）に示すよう
に、リリーフ弁９Ａ、９Ａ´を介して無駄な圧油がタン
クにリリーフされることはなくなり、リリーフロスによ
るエネルギーロスを未然に防止することができる。

【００９２】ところで、本実施形態では、流量制御弁５
Ａの流入開口を絞ることにより、この流量制御弁５Ａの
通過流量を減少させている。これは、油圧ポンプ１の押
しのけ容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）を減少させることを意味
する。

【００９３】図１２は、図１とは一部構成が異なる建設
機械の駆動制御装置の油圧回路図である。

【００９４】図１と同一の要素には同一符号を付けて説
明を省略する。

【００９５】図１の構成と異なる点は、操作レバーを電
気レバーとするとともに、コントローラ８内で、流量制
御弁５Ａを通過する流量を設定最大圧Ｐs以下になる流
量まで減少させる電流指令Ｓ5を生成してしまい、これ
を電磁比例減圧弁１６Ａに出力している点である。

【００９６】すなわち、図１２の装置では、旋回体１１
用の操作レバー６ａ、作業機１２用の操作レバー６ｂ
と、操作レバー６ａ、６ｂの操作量に比例した電気信号
Ｓ4をそれぞれ出力するポテンショメータ６Ａ、６Ｂ
と、ポテンショメータ６Ａ、６Ｂから出力される操作量
Ｓ4を示す信号と、圧力センサ７Ａ、７Ａ´、７Ｂ、７
Ｂ´から出力されるメータイン圧力Ｐを示す信号とに基
づいて、流量制御弁５Ａ、５Ｂを駆動するための指令電
流Ｓ5を生成出力するコントローラ８と、このコントロ
ーラ８から出力される信号Ｓ5に応じた圧力になるよう
に、パイロットポンプ１５の吐出圧油のパイロット圧を
減圧して、この減圧されたパイロット圧Ｓ6を流量制御
弁５Ａ、流量制御弁５Ｂにそれぞれ加える電磁比例減圧
弁１６Ａ、１６Ｂを、備えている点が図１の構成と異な
るものである。このため、図１に示す減圧弁１７Ａ、１
７Ｂは省略されている。

【００９７】図１３は、上記コントローラ８で実行され
る制御の内容を示すフローチャートである。同図１３に
示すようにステップ２０１〜２０５では、図４に示すス
テップ１０１〜１０５と同様の処理が実行される。ただ
し、図４のステップ１０６、１０７に対応するステップ
２０６、２０７では、上記図１２の構成と図１の構成の
相違に起因して図４の処理とは異なる処理が実行され
る。以下、この処理について説明する。なお、図４と同
様に、現在操作レバー６ａが油圧モータ３Ａを正転する
側ａに操作されている場合を想定する。

【００９８】すると、ステップ２０５において、現在検
出されている圧力Ｐが、現在の慣性モーメントＩの大き
さに対応する設定最大圧Ｐsよりも大きくなったか否か
が判断され、この結果、現在の圧力値Ｐが設定最大圧Ｐ
s以下であると判断された場合には（ステップ２０５の
判断ＮＯ）、ポテンショメータ６Ａから出力されている
操作量を示す信号Ｓ4に対応する指令電流Ｓ5がコントロ
ーラ８で生成、出力される。このため、レバー操作量に
応じた電流値Ｓ5そのままが電磁比例減圧弁１６Ａに加
えられ、電磁比例減圧弁１６Ａよりレバー操作量に応じ
たパイロット圧Ｓ6が流量制御弁５Ａに加えられる。こ
の結果、流量制御弁５Ａは、操作レバー６ａの操作量の
みに依存した弁位置ａまで駆動される（ステップ２０
７）。

【００９９】一方、ステップ２０５の判断の結果、現在
の圧力値Ｐが設定最大圧Ｐsよりも大きい場合には（ス
テップ２０５の判断Ｙｅｓ）、流量制御弁５Ａから油圧
モータ３Ａに供給される圧油の圧力Ｐが当該設定最大圧
Ｐs以下となるように、流量制御弁５Ａから油圧モータ
３Ａに供給される圧油の流量を減少させる制御が実行さ
れる。

【０１００】具体的には、操作レバー６ａの操作量Ｓ4
に対応する電流値から、現在の圧力値Ｐと設定最大圧Ｐ
sとの偏差に応じた分だけ電流値を減らした指令電流Ｓ5
がコントローラ８で生成され、これが電磁比例減圧弁１
６Ａに出力される。このため、この指令電流Ｓ5に応じ
たパイロット圧Ｓ6が電磁比例減圧弁１６Ａを介して、
流量制御弁５Ａに加わる。

【０１０１】したがって、このパイロット圧Ｓ6は、流
量制御弁５Ａが、操作レバー６ａの操作量に応じた弁位
置ａよりも、弁位置ｂ側に位置されるように作用して、
流量制御弁５Ａの開口面積が、絞られる。

【０１０２】この結果、流量制御弁５Ａを通過する流量
は、上記設定最大圧Ｐs以下になる流量まで減少される
（ステップ２０６）。

【０１０３】以上のようにして図１２に示す実施形態に
おいても図１と同様の効果が得られる。

【０１０４】なお、図１、図１２に示す流量制御弁５Ａ
としては、流入開口と流出開口とが同一のスプールで制
御される型式の弁を想定しているが、図１４、図１５に
示すように、流入回路と流出回路とが別々の独立したス
プールで制御される制御弁を用いてもよい。図１４は図
１に対応する回路図であり、図１５は図１２に対応する
回路図を示している。これら図１４、１５において、流
量制御弁５ＡINが流入用の弁であり、流量制御弁５Ａou
tが流出用の弁である。なお、流量制御弁５Ｂについて
も同様に、流入用の流量制御弁と流出用の流量制御弁と
を独立させてもよい。また、５ＡIN、５ＡOUTの各々
に、独立に電磁比例制御弁で設けても良い。

【０１０５】以上説明した実施形態では、流量制御弁５
Ａの流入開口を絞ることにより、この流量制御弁５Ａの
通過流量を減少させている。これは、油圧ポンプ１の押
しのけ容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）を減少させることを意味
する。

【０１０６】ここで、流量制御弁５Ａの流入開口を閉じ
れば、油圧ポンプ１の押しのけ容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）
が減少することを説明する。

【０１０７】さて、油圧モータに流入される圧油の圧力
を減少させる手段には種々のものがあるが、旋回加速時
における油圧モータへの流入圧力は、油圧ポンプから吐
出され、油圧モータの流入口に注がれる作動油の量に支
配されるので、本質的には油圧ポンプ吐出量を減少させ
ればよい。

【０１０８】油圧ポンプの吐出量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）
は、油圧ポンプの押しのけ容積ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）と油
圧ポンプの回転数Ｎ（ｒｅｖ/ｍｉｎ）（多くの場合は
油圧ポンプを回転させる原動機の回転数と同じ）の積で
決まり、今、油圧ポンプの回転数は同一とすると、油圧
ポンプの押しのけ容積ｑを減少させれば、油圧ポンプの
吐出量Ｑが減少することが判る。

【０１０９】そして、油圧ポンプの押しのけ容積ｑを減
少させる最も簡単な方法は、油圧モータたる油圧アクチ
ュエータへの流入開口を閉じればよい。そこで、一般的
なポンプ制御である、いわゆるロードセンシング、ネガ
コン、ポジコンを例にとり、流入開口を閉じることによ
って油圧ポンプの押しのけ容積ｑが減少することを説明
する。

【０１１０】ロードセンシング制御では、流量Ｑと流入
開口Ａと流量制御弁の前後差圧△Ｐの関係は、以下の関
係式で表される。

【０１１１】 Ｑ＝Ｃ・Ａ・（△Ｐ）＾０．５ …（６） 但し、Ｃは定数である。

【０１１２】一方、圧力Ｐの微分値は、流入量をＱＩ
Ｎ、流出量をＱＯＵＴとして、以下の関係式で表され
る。

【０１１３】 ｄＰ／ｄｔ＝（ＱＩＮ−ＱＯＵＴ）／（βＶ） …（７） 但し、βは圧縮率で、Ｖは圧油の体積である。

【０１１４】上記（６）式より、流入開口を閉じれば流
入量が減ることが判り、一方、流出量ＱＯＵＴは、油圧
モータが慣性により回転しているので、瞬間的には流出
量ＱＯＵＴは変化しないので、上記（７）式より瞬間的
に油圧モータへの流入圧は下がる。

【０１１５】一方、油圧モータたる油圧アクチュエータ
への流入量が減ったので、油圧ポンプより吐出された圧
油は逃げ場所を失ったためポンプ吐出圧は上昇する。

【０１１６】そして、油圧モータたる油圧アクチュエー
タの流入圧が最高負荷圧とすると、ポンプ圧は上昇し最
高負荷圧は逆に下がるので、ポンプ圧と最高負荷圧の差
は大きくなり、ポンプ圧と最高負荷圧の差を図２３に示
すごとく保持するようにポンプ押しのけ容積が制御さ
れ、油圧ポンプの押しのけ容積ｑが減少する。

【０１１７】また、ネガコンによる制御の場合には、流
入開口を閉じることは、すなわち流量制御弁の内部にあ
り圧油の油圧アクチュエータへの流入量、油圧アクチュ
エータからの流出、中立回路への流出量を決定するスプ
ールのストロークを減少させる方向に移動させることに
なり、流入開口と中立回路への流出開口は図２４のよう
な関係をとり、このため、図２５に示す中立回路への流
出量は増加する。

【０１１８】そして、中立回路を出た後の圧油が、タン
クの前にある絞りを通過することになるが、ネガコンに
よる制御では、この絞り前後の差圧に応じて、ポンプ押
しのけ容積ｑが変化される。つまり、図２６に示すよう
に、絞り前後の差圧が大きくなるにつれて、ポンプ押し
のけ容積ｑが減少される。

【０１１９】このため、流入開口を閉じれば、すなわち
中立開口を開くこととなり、そのため絞りに多くの圧油
が流れることにより、絞りの前後差圧が大きくなり、そ
の結果として、ポンプ押しのけ容積ｑが減少する。ま
た、さらには、中立開口を開くので、ポンプからタンク
へ圧油が逃げ、圧力が減少する。

【０１２０】また、レバーの操作量に応じて吐出量を決
めるポジコンの場合には、レバーの操作量、流入開口、
ポンプ押しのけ容積ｑ、のそれぞれの関係は、図２７に
示す関係をとるので、流入開口を閉じれば、ポンプの押
しのけ容積ｑも減少することになる。

【０１２１】以上、油圧モータたる油圧アクチュエータ
への流入開口を閉じることにより、油圧ポンプの押しの
け容積ｑを減少させることについて説明したが、本発明
としては、流量制御弁から油圧アクチュエータに供給さ
れる流量が設定最大圧以下になりさえすればよく、それ
を達成するための制御の方法は任意である。

【０１２２】たとえば、直接油圧ポンプ１の押しのけ容
積を減少させる制御を行ってもよく、また、ポンプ押し
のけ容積ｑが、そのままでも、圧油がアクチュエータで
なく、タンクへ逃げる回路があれば、そのタンクへ逃げ
る開口を開けて圧力を低下させてもよい。

【０１２３】また原動機２の回転数を下げる制御を行う
ことによって油圧ポンプ１の吐出量を減少させてもよ
い。以下、図１２に示す駆動制御装置に適用される場合
について説明する。もちろん、同様にして図１に示す駆
動制御装置に適用してもよい。

【０１２４】図１６は、いわゆるポジコン、つまり油圧
ポンプ１の斜板傾転角を制御する場合の構成を示す図で
ある。

【０１２５】同図に示すように、ポンプ押しのけ容積制
御コントローラ２１では、ポテンショメータ６Ａ、６Ｂ
から出力される操作レバー６ａ、６ｂの操作量を示す信
号と、圧力センサ７Ａ、７Ａ´、７Ｂ、７Ｂ´から出力
されるメータイン圧を示す信号と、回転角度センサ１３
から出力される回転角度を示す信号とに基づいて、油圧
ポンプ１の斜板傾転角を所望の角度、つまり油圧ポンプ
１の押しのけ容積ｑを所望の押しのけ容積に設定するた
めの指令電流Ｓ7が生成され、これが斜板駆動装置２０
に出力される。

【０１２６】図１７は、上記指令電流Ｓ7と油圧ポンプ
１の押しのけ容積ｑとの関係を示すグラフである。圧力
センサ７Ａで検出された圧力Ｐが、設定最大圧力Ｐsよ
りも大きい場合には、これらの圧力の偏差に応じた分だ
けポンプ押しのけ容積ｑを小さくする指令電流Ｓ7が定
められる。

【０１２７】斜板駆動装置２０は、入力された指令電流
Ｓ7に応じて、油圧ポンプ１の斜板を所望の角度に位置
決めして、油圧ポンプ１の押しのけ容積ｑを所望の容積
にし、油圧ポンプ１から吐出される流量を所望の流量に
するものである。

【０１２８】図２８は、ポンプの圧油をタンクへ逃がす
ブリード弁を設け、ブリード弁の開口を開けることによ
って圧力を減少させる制御を行う場合の構成例である。

【０１２９】同図に示すように、コントローラでは、ポ
テンショ６Ａ、６Ｂから出力される操作レバー６ａ、６
ｂの操作量を示す信号と、圧力センサ７Ａ、７Ａ´、７
Ｂ、７Ｂ´から出力されるメータイン圧を示す信号と、
回転角度センサ１３から出力される回転角度を示す信号
とに基づいて、ブリード弁の開口を所望の開口に設定す
るための指令電流が生成され、これがブリード弁に出力
される。

【０１３０】図２９は、上記指令電流とブリード弁の開
口を示すグラフである。圧力センサ７Ａで検出された圧
力Ｐが、設定最大圧Ｐsよりも大きい場合には、これら
の圧力の偏差に応じた分だけブリード弁の開口を大きく
する指令電流が定められる。また、図１８は、原動機２
の回転数を減少させることによって、油圧ポンプ１の吐
出量を減少させる制御を行う場合の構成例である。同図
に示すように、原動機回転数制御コントローラ２２で
は、ポテンショメータ６Ａ、６Ｂから出力される操作レ
バー６ａ、６ｂの操作量を示す信号と、圧力センサ７
Ａ、７Ａ´、７Ｂ、７Ｂ´から出力されるメータイン圧
を示す信号と、回転角度センサ１３から出力される回転
角度を示す信号とに基づいて、原動機２の回転数Ｎを所
望の回転数に設定するための指令電流Ｓ8が生成され、
これが原動機２のガバナに出力される。

【０１３１】図１９は、上記指令電流Ｓ8と原動機２の
回転数Ｎ（ｒｅｖ/ｍｉｎ）との関係を示すグラフであ
る。圧力センサ７Ａで検出された圧力Ｐが、設定最大圧
力Ｐsよりも大きい場合には、これらの圧力の偏差に応
じた分だけ原動機２の回転数Ｎを小さくする指令電流Ｓ
8が定められる。この指令電流Ｓ8に応じて原動機２の回
転数Ｎが低下することで、油圧ポンプ１の吐出量が減少
される。

【０１３２】以上説明した実施形態では、油圧モータ３
Ａによって旋回体１１が旋回される作業機械、とりわけ
建設機械に適用される場合を想定しているが、本発明と
しては、これに限定されるわけではなく、旋回体１１に
相当する駆動体の慣性モーメントＩが変化し得る油圧駆
動機械であれば任意に適用可能であり、駆動体の種類、
駆動体を駆動するアクチュエータの種類は問わない。

【０１３３】たとえば、図２１に示すように、慣性モー
メントＩが変化し得る駆動体を駆動する油圧シリンダ３
Ａ´を、油圧モータ３Ａの代わりに設けた回路構成のも
のにも適用可能である。図２１において図１、図１２と
同一の機能の要素には同一符号を付けている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る実施形態の構成を示す油圧
回路図である。

【図２】図２は実施形態の旋回体と作業機の配置関係を
示す例示した図である。

【図３】図３は実施形態の旋回体と作業機の配置関係を
示す例示した図である。

【図４】図４は図１に示すコントローラで実行される処
理の手順を示すフローチャートである。

【図５】図５は図１に示す一部の構成の変形例を示す図
である。

【図６】図６は実施形態の旋回体と作業機の配置関係を
示す例示した図である。

【図７】図７は図６に示す旋回体と作業機をモデル化し
た図である。

【図８】図８は実施形態の作業機と油圧シリンダの配置
関係を示す例示した図である。

【図９】図９は図８に示す油圧シリンダのストローク量
と作業機の回転角度との対応関係を示すグラフである。

【図１０】図１０は図２において、各油圧シリンダの圧
力差と作業機の回転角度との対応関係を示すグラフであ
る。

【図１１】図１１は図３において、油圧シリンダの圧力
と作業機の回転角度との対応関係を示すグラフである。

【図１２】図１２は図１とは別の構成の油圧回路図であ
る。

【図１３】図１３は図１２に示すコントローラで実行さ
れる処理の手順を示すフローチャートである。

【図１４】図１４は図１に示す流量制御弁の変形例を示
す油圧回路図である。

【図１５】図１５は図１２に示す流量制御弁の変形例を
示す油圧回路図である。

【図１６】図１６は油圧ポンプの押しのけ容積を制御す
る制御装置の構成を示すブロック図である。

【図１７】図１７は図１６に示すポンプ押しのけ容積制
御コントローラから出力される指令電流と油圧ポンプの
押しのけ容積との関係を示すグラフである。

【図１８】図１８は原動機の回転数を制御する制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図１９】図１９は図１８に示す原動機回転数制御コン
トローラから出力される指令電流と原動機の回転数との
関係を示すグラフである。

【図２０】図２０は各作業機の回転角度と旋回体の慣性
モーメントとの対応関係を示す３次元マップである。

【図２１】図２１は図１、図１２に示す油圧モータの代
わりに油圧シリンダを使用した場合の油圧回路構成例を
示す図である。

【図２２】図２２（ａ）、（ｂ）は従来の旋回体駆動用
の油圧モータに流入される圧油の圧力が、時間の経過と
ともに変化する様子を示す図であり、（ａ）は大慣性状
態を、（ｂ）は小慣性状態を示す図である。

【図２３】図２３はポンプ圧と最高負荷圧の差とポンプ
押しのけ容積との関係を示すグラフである。

【図２４】図２４はスプールストロークと開口面積との
関係を示すグラフである。

【図２５】図２５は絞りの前後差圧とポンプ押しのけ容
積との関係を説明するために用いた油圧回路図である。

【図２６】図２６は絞りの前後差圧と油圧ポンプの押し
のけ容積との関係を示すグラフである。

【図２７】図２７はレバー操作量と流入開口との関係を
示すグラフである。

【図２８】図２８はポンプの圧油をタンクへ逃がすブリ
ード弁を設け、ブリード弁の開口を開けて圧力の制御を
行う制御装置の構成を示すブロック図である。

【図２９】図２９は図２８に示すコントローラから出力
される指令電流とブリード弁の開口との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１…油圧ポンプ ２…原動機 ３Ａ…油圧モータ ５Ａ…流量制御弁 ７Ａ、７Ａ´、７Ｂ、７Ｂ´…圧力センサ ８…コントローラ ９Ａ、９Ａ´…リリーフ弁 １１…（上部）旋回体 １２…作業機 １３…回転角度センサ １６Ａ…電磁比例制御弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業機が配設され、当該作業機の姿勢
   変化に応じて旋回軸に対する慣性モーメントが変化する
   旋回体と、当該旋回体を駆動する旋回体用アクチュエー
   タとを具え、油圧ポンプから吐出される圧油を流量制御
   弁を介して前記旋回体用アクチュエータに対して供給す
   ることにより、前記旋回体を旋回させるようにした油圧
   作業機械の油圧制御装置において、 前記旋回体の旋回軸に対する慣性モーメントを検出する
   慣性モーメント検出手段と、 前記旋回体用アクチュエータに供給される圧油の圧力を
   検出する圧力検出手段と、 前記慣性モーメントの大きさに対応づけて、前記旋回体
   用アクチュエータに供給される圧油の最大圧を設定する
   最大圧設定手段と、 前記圧力検出手段で現在検出されている圧力が、前記慣
   性モーメント検出手段で現在検出されている慣性モーメ
   ントの大きさに対応する設定最大圧よりも大きくなった
   場合に、前記旋回体用アクチュエータに供給される圧油
   の圧力が当該設定最大圧以下となるように、前記旋回体
   アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量
   制御手段とを具えた油圧作業機械の油圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記慣性モーメント検出手段は、前記
   作業機の姿勢を検出することによって前記旋回体の旋回
   軸に対する慣性モーメントを検出するものである請求項
   １記載の油圧作業機械の油圧制御装置。
3. 【請求項３】 前記慣性モーメント検出手段は、前記
   作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、当該姿勢検出
   手段の検出結果に基づいて、前記慣性モーメントを演算
   する慣性モーメント演算手段とからなる請求項１記載の
   油圧作業機械の油圧制御装置。
4. 【請求項４】 前記慣性モーメント検出手段は、前記
   作業機にかかる負荷を検出することによって前記旋回体
   の旋回軸に対する慣性モーメントを検出するものである
   請求項１記載の油圧作業機械の油圧制御装置。
5. 【請求項５】 前記慣性モーメント検出手段は、前記
   作業機にかかる負荷を検出する負荷検出手段と、当該負
   荷検出手段の検出結果に基づいて、前記慣性モーメント
   を演算する慣性モーメント演算手段とからなる請求項１
   記載の油圧作業機械の油圧制御装置。
6. 【請求項６】 前記旋回体用アクチュエータにリリー
   フ弁が付設された請求項１記載の油圧作業機械の油圧制
   御装置において、 前記最大圧設定手段で、前記リリーフ弁のリリーフ圧以
   下になるように、前記最大圧を設定するようにした油圧
   作業機械の油圧制御装置。
7. 【請求項７】 作業機が配設され、当該作業機の姿勢
   変化に応じて所定軸に対する慣性モーメントが変化する
   駆動体と、当該駆動体を駆動する駆動体用アクチュエー
   タとを具え、油圧ポンプから吐出される圧油を流量制御
   弁を介して前記駆動体用アクチュエータに対して供給す
   ることにより、前記駆動体を駆動させるようにした油圧
   作業機械の油圧制御装置において、 前記駆動体の前記所定軸に対する慣性モーメントを検出
   する慣性モーメント検出手段と、 前記駆動体用アクチュエータに供給される圧油の圧力を
   検出する圧力検出手段と、 前記慣性モーメントの大きさに対応づけて、前記駆動体
   用アクチュエータに供給される圧油の最大圧を設定する
   最大圧設定手段と、 前記圧力検出手段で現在検出されている圧力が、前記慣
   性モーメント検出手段で現在検出されている慣性モーメ
   ントの大きさに対応する設定最大圧よりも大きくなった
   場合に、前記駆動体用アクチュエータに供給される圧油
   の圧力が当該設定最大圧以下となるように、前記駆動体
   アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する流量
   制御手段とを具えた油圧作業機械の油圧制御装置。