KR102025223B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

엔진(7)에 의해 구동되는 유압 펌프(6)와, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 붐 실린더(3a)와, 전력에 의해 구동되는 선회 모터(16)와, 붐 실린더(3a)를 조작하기 위한 조작 장치(4A)와, 선회 모터(16)를 조작하기 위한 조작 장치(4B)를 구비하는 유압 셔블에 있어서, 2개의 조작 장치(4A, 4B)가 복합 조작되었을 때, 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 동력을 제한하는 차체 컨트롤러(11)를 구비하고, 선회 모터(16)의 동력 제한값은, 엔진(7)의 출력에 따라서 변경하는 것으로 한다. 이에 의해, 엔진의 운전 상태에 관계없이, 복합 동작의 조작 필링을 양호하게 유지할 수 있다.

Description

작업 기계{WORK MACHINE}

본 발명은 유압 액추에이터 및 전동 액추에이터를 구비하는 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 건설 기계를 포함하는 작업 기계에는, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 유압으로 구동되는 복수의 유압 액추에이터를 구비하는 경우가 있다. 이러한 종류의 유압 작업 기계에서는, 2개 유압 액추에이터를 각각의 조작 장치를 통하여 동시에 작동시켜서 소정의 동작(복합 동작)을 행하는 경우에, 상기 2개의 유압 액추에이터의 동작 속도를 매칭시켜서, 오퍼레이터의 조작 필링을 양호하게 유지하는 것이 중요해진다.

예를 들어, 붐을 회동하기 위한 유압 실린더(붐 실린더)와, 상부 선회체를 선회 구동하기 위한 유압 모터를 구비하는 유압 셔블에 있어서, 상부 선회체를 선회하면서 붐 상승 동작(선회 붐 상승)을 행하는 경우에는, 각 액추에이터의 조작 레버를 각각 최대까지 경도했을 때에 상부 선회체와 붐의 속도가 매칭하고, 상부 선회체가 덤프 트럭의 짐받이 위치까지 선회했을 때에, 붐이 덤프 트럭의 짐받이 높이까지 상승하고 있는 것이 바람직하다. 그로 인해, 이러한 종류의 유압 셔블에서는, 선회 붐 상승 동작을 행할 때에 양자의 동작 속도가 매칭하도록, 붐 실린더와 유압 모터에의 동력 배분을 컨트롤 밸브 등으로 미리 최적으로 조정하고 있다.

한편, 상기와 같이 유압 구동계만을 갖는 작업 기계와는 달리, 유압 액추에이터를 구동하기 위한 유압 구동계와, 전동 액추에이터를 구동하기 위한 전동 구동계를 갖는 하이브리드식의 작업 기계의 개발이 진행되고 있다. 이러한 종류의 하이브리드식 작업 기계로서는, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 유압에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 유압 펌프의 흡수 토크에 영향을 주지 않는 전력 공급이 가능한 전력 기기(예를 들어, 발전 전동기에 의해 발전된 전력을 축적하는 이차 전지나 캐패시터 등의 축전 장치)와, 상기 전력 기기로부터의 전력에 의해 구동되는 전동 액추에이터를 구비하는 하이브리드식 유압 셔블이 있다.

하이브리드식 작업 기계에서는, 유압 액추에이터와 전동 액추에이터를 독립적인 동력원에 의해 구동할 수 있으므로, 전술한 바와 같은 유압 구동계만을 갖는 작업 기계(유압 셔블)의 기술을 유용할 수 없다. 예를 들어, 하이브리드식의 유압 셔블에 있어서, 선회 모터와 붐 실린더의 복합 동작 시에 선회 모터에 토크 제한이 설치되어 있지 않은 경우에는, 붐 상승 속도와 비교하여 상부 선회체의 속도가 빨라지는 경향이 있다. 그로 인해, 선회 속도와 붐 상승 속도를 매칭할 수 없어 조작성이 저하될 우려가 있다.

이 점을 감안한 기술로서는, 유압 액추에이터(붐 실린더)와 전동 액추에이터(선회 모터)가 복합되어서 작동되고 있는 것이 판정되어 있는 경우에, 유압 펌프의 토출압 또는 유압 액추에이터의 부하를 바탕으로, 전동 액추에이터의 토크 또는 작동 속도에 제한을 가하는 제어 수단을 구비한 작업 기계가 있다(국제 공개 제2007/052538호 팸플릿). 또한, 상기 작업 기계는, 전동 액추에이터의 파워가 커짐에 따라서 유압 펌프의 흡수 파워가 감소되도록, 유압 펌프의 흡수 파워에 제한을 가하여 유압 액추에이터와 전동 액추에이터의 출력비 또는 엔진의 최대 출력 파워가 소정값에 근접하도록 출력 배분하고 있다.

국제 공개 제2007/052538호 팸플릿

그런데, 엔진으로 유압 펌프를 구동하고, 상기 유압 펌프로부터의 압유로 복수의 유압 액추에이터를 구동하는 종래부터의 유압 셔블에서는, 각 유압 액추에이터의 동력원인 엔진에 출력 제한(동력 제한)이 있기 때문에, 시간당의 에너지 수지(동력 수지)가 계 내에서 조화되도록 구성되어 있다. 즉, 종래의 유압 셔블에 따라 복수의 액추에이터 동작 속도를 매칭하기 위해서는, 각 액추에이터의 동력 밸런스가 중요해진다.

이 점, 상기 문헌이 개시하는 작업 기계에서는, 유압 액추에이터의 부하(또는 유압 펌프의 토출압)에 따라서 전동 액추에이터의 토크 또는 속도에 제한을 가함으로써, 상기 전동 액추에이터와 상기 유압 액추에이터의 동작 속도의 매칭을 도모하고 있다. 그러나, 전동 액추에이터의 토크나 속도는 예를 들어 감속기 등의 장치로 변환 가능하여, 계 내에 있어서의 에너지 수지의 균형을 도모하기 위해서는 토크 또는 속도에 제한을 가하는 것만으로는 불충분하다.

본 발명의 목적은, 복합 동작의 조작 필링을 양호하게 유지할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터와, 전력에 의해 구동되는 전동 액추에이터와, 상기 유압 액추에이터를 조작하기 위한 제1 조작 장치와, 상기 전동 액추에이터를 조작하기 위한 제2 조작 장치와, 상기 제1 조작 장치와 상기 제2 조작 장치가 동시에 조작되었을 때, 상기 제1 조작 장치의 조작량에 따라서 상기 전동 액추에이터의 동력을 제한하는 제어 장치를 구비하는 것으로 한다.

본 발명에 따르면, 복합 동작의 조작 필링을 양호하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드식 유압 셔블의 외관도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구동 제어 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 차체 컨트롤러(11)로 실행되는 처리의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블에 있어서 선회 단독 동작을 했을 때의 토크 지령 T의 변화를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블에 있어서 선회 조작과 붐 조작(미세 조작)을 동시에 행했을 때의 토크 지령 T의 변화를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블에 있어서 선회 조작과 붐 조작(최대 조작)을 동시에 행했을 때의 토크 지령 T의 변화를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 선회 제어 계통(100A)에서 실행되는 처리의 블록도.
도 8은 본 발명의 비교예에 관한 유압 셔블의 선회 붐 상승 동작 시의 동작 형태를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 선회 붐 상승 동작 시의 동작 형태를 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 다른 구동 제어 시스템의 개략도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드식 유압 셔블의 외관도이다. 이 도면에 도시하는 유압 셔블은, 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)을 갖는 다관절형의 작업 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)를 갖는 차체(1B)를 구비하고 있다.

붐(1a)은 상부 선회체(1d)에 회동 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(붐 실린더(유압 액추에이터))(3a)에 의해 구동된다. 아암(1b)은 붐(1a)에 회동 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(아암 실린더(유압 액추에이터))(3b)에 의해 구동된다. 버킷(1c)은 아암(1b)에 회동 가능하게 지지되어 있고, 유압 실린더(버킷 실린더(유압 액추에이터))(3c)에 의해 구동된다. 상부 선회체(1d)는 전동 액추에이터인 선회 모터(전동기)16(도 2 참조)에 의해 선회 구동되고, 하부 주행체(1e)는 좌우의 주행 모터(유압 모터)(3e, 3f)(도 2 참조)에 의해 구동된다. 유압 실린더(3a), 유압 실린더(3b), 유압 실린더(3c) 및 선회 모터(16)의 구동은, 상부 선회체(1d)의 운전실(캡) 내에 설치되어 유압 신호를 출력하는 조작 장치(4A, 4B)(도 2 참조)에 의해 제어된다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 구동 제어 시스템의 개략도이다. 또한, 상기 도면과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명은 생략한다(이후의 도면도 마찬가지로 함). 이 도면에 도시하는 구동 제어 시스템은, 조작 장치(4A, 4B)와, 컨트롤 밸브(스풀형 방향 전환 밸브)(5A, 5B, 5C)와, 유압 신호를 전기 신호로 변환하는 압력 센서(17, 18)와, 인버터 장치(전력 변환 장치)(13)와, 초퍼(14)와, 배터리(축전 장치)(15)와, 인버터 장치(전력 변환 장치)(12)를 구비하고 있고, 제어 장치로서 차체 컨트롤러(MCU)(11), 배터리 컨트롤러(BCU)(22) 및 엔진 컨트롤러(ECU)(21)를 구비하고 있다.

차체 컨트롤러(MCU)(11), 배터리 컨트롤러(BCU)(22) 및 엔진 컨트롤러(ECU)(21)는, 각각, 하드웨어 구성으로서, 각종 제어 프로그램을 실행하기 위한 연산 처리 장치(예를 들어, Central Processing Unit: CPU), 상기 제어 프로그램을 비롯해 각종 데이터를 기억하기 위한 기억 장치(예를 들어, Read Only Memory: ROM, Random Access Memory: RAM) 등을 구비하고 있다(모두 도시하지 않음). 또한, 여기에서는 각 컨트롤러(11, 21, 22)는 상이한 하드웨어에 의해 구성되는 것으로 하여 설명하지만, 각 컨트롤러(11, 21, 22)로 실행되는 연산 처리를 공통의 하드웨어로 실행해도 된다.

조작 장치(4A, 4B)는, 엔진(7)에 접속된 파일럿 펌프(51)로부터 공급되는 작동유를 2차압으로 감압하여 유압 실린더(3a), 유압 실린더(3b), 유압 실린더(3c) 및 선회 모터(16)를 제어하기 위한 유압 신호(파일럿압)를 발생한다.

조작 장치(제1 조작 장치)(4A)는, 유압 실린더(3a)(붐 실린더)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5A)의 수압부와, 유압 실린더(3b)(아암 실린더)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5B)의 수압부에 파일럿 관로를 통하여 접속되어 있고, 조작 레버의 경도 방향(조작 방향) 및 경도량(조작량)에 따라서 각 컨트롤 밸브(5A, 5B)의 수압부에 유압 신호를 출력한다. 컨트롤 밸브(5A, 5B)는, 조작 장치(4A)로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치가 전환되고, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 유압 실린더(3a, 3b)의 구동을 제어한다.

또한, 조작 장치(4A)와 2개의 컨트롤 밸브(5A, 5B)의 수압부를 접속하는 4개의 파일럿 관로에는, 각각 압력 센서(17a, 17b, 18a, 18b)가 설치되어 있다. 압력 센서(17a, 17b, 18a, 18b)는, 조작 장치(4A)로부터 출력되는 유압 신호의 압력을 검출하여 그 압력에 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 변환 수단으로서 기능한다. 압력 센서(17a, 17b, 18a, 18b)로 변환된 전기 신호는 차체 컨트롤러(11)로 출력된다. 압력 센서(17a)는 유압 실린더(3a)의 신장(신장 동작)을 지시하기 위한 전기 신호를 출력하고, 압력 센서(17b)는 유압 실린더(3a)의 축단(수축 동작)을 지시하기 위한 전기 신호를 출력한다. 압력 센서(18a)는 유압 실린더(3b)의 신장을 지시하기 위한 전기 신호를 출력하고, 압력 센서(18b)는 유압 실린더(3b)의 축단을 지시하기 위한 전기 신호를 출력한다.

조작 장치(제2 조작 장치)(4B)는, 유압 실린더(3c)(버킷 실린더)의 구동을 제어하는 컨트롤 밸브(5C)의 수압부와 파일럿 관로를 통하여 접속되어 있고, 조작 레버의 경도 방향(조작 방향) 및 경도량(조작량)에 따라서 컨트롤 밸브(5C)의 수압부에 유압 신호를 출력한다. 컨트롤 밸브(5C)는, 조작 장치(4B)로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치가 전환되고, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 유압 실린더(3c)의 구동을 제어한다.

또한, 조작 장치(4A, 4B)에 관한 조작 레버는, 2 방향(정방향 및 역방향)으로 경도 가능하여(즉, 조작 방향은 2개), 2 방향의 조작 극성을 갖는다. 조작 레버를 상기 2 방향 중 어느 하나로 경도함으로써 정방향 또는 역방향으로 조작량에 따른 동작을 행하도록 유압 실린더나 전동기 등에 대하여 지시할 수 있다.

또한, 상기 2개의 파일럿 관로를 포함하여, 조작 장치(4B)에 접속된 4개의 파일럿 관로에는, 각각 압력 센서(19a, 19b, 20a, 20b)가 설치되어 있다. 압력 센서(19a, 19b, 20a, 20b)는, 조작 장치(4B)로부터 출력되는 유압 신호의 압력을 검출하여 그 압력에 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 변환 수단으로서 기능한다. 압력 센서(19a, 19b, 20a, 20b)로 변환된 전기 신호는 차체 컨트롤러(11)로 출력된다. 압력 센서(19a)는 유압 실린더(3c)의 신장을 지시하기 위한 전기 신호를 출력하고, 압력 센서(19c)는 유압 실린더(3c)의 축단을 지시하기 위한 전기 신호를 출력한다. 압력 센서(20a)는 상부 선회체(1d)가 좌선회하도록 선회 모터(16)의 구동을 지시하기 위한 전기 신호를 출력하고, 압력 센서(20b)는 상부 선회체(1d)가 우선회하도록 선회 모터(16)의 구동을 지시하기 위한 전기 신호를 출력한다. 또한, 이하에 있어서, 구별하여 표시할 필요가 특별히 없는 경우에는, 압력 센서(17) 내지 20)에 첨부한 첨자(a, b)는 적절히 생략하는 것으로 한다.

컨트롤 밸브(5E, 5F)의 수압부는 파일럿 관로를 통하여 운전실 내에 설치된 주행 조작 장치(도시하지 않음)와 접속되어 있다. 컨트롤 밸브(5E, 5F)는, 상기 주행 조작 장치로부터 입력되는 유압 신호에 따라서 위치가 전환되고, 유압 펌프(6)로부터 토출되는 압유의 흐름을 그 전환 위치에 따라서 제어함으로써 주행 모터(3e, 3f)의 구동을 제어한다.

배터리 컨트롤러(BCU)(22)는, 배터리(15)의 충방전을 제어하는 것으로서, 배터리(15)의 잔류 용량(SOC: State of Charge)을 연산하는 기능이나, 배터리(15)의 열화도(SOH: State of Health)를 연산하는 기능을 갖는다. 또한, 배터리 컨트롤러(22)는 그 연산 결과를 차체 컨트롤러(11)로 출력한다. 또한, SOC는(잔류 용량 [Ah]/만충전 용량 [Ah])×100과, SOH는(열화 시의 만충전 용량 [Ah]/초기의 만충전 용량 [AH])×100이라고 정의할 수 있고, 이들은 각종 공지된 연산 방법으로 추정할 수 있다.

차체 컨트롤러(MCU)(11)는, 압력 센서(17, 18, 19, 20)로부터 입력되는 전기 신호에 기초하여, 인버터 장치(13)를 통하여 선회 모터(16)의 구동을 제어하는 역할과, 레귤레이터(펌프 용량 조절 수단)(56)를 통하여 유압 펌프의 틸팅각(용량)을 제어하는 역할을 갖는다(이들 제어의 처리 내용의 상세에 대해서는 후술). 또한, 차체 컨트롤러(11)는 상부 선회체(1d)의 선회 제동 시에는 선회 모터(16)로부터 전기 에너지를 회수하는 동력 회생 제어도 행한다. 그리고, 그 동력 회생 제어 시에 발생한 회생 전력이나, 발전 전동기(동력 변환기)(10)에 의해 발생된 전력의 잉여 전력(예를 들어, 유압 펌프(6)의 부하가 가벼운 경우 등)을 배터리(15)에 충전하는 제어도 행한다.

엔진 컨트롤러(ECU)(21)는, 오퍼레이터에 의해 엔진(7)의 목표 회전수가 입력되는 엔진 회전수 입력 장치(예를 들어, 엔진 컨트롤 다이얼(도시하지 않음)) 등으로부터의 지령에 따라, 엔진(7)이 상기 목표 회전수로 회전하도록 연료 분사량과 엔진 회전수를 제어하는 부분이다. 또한, 엔진 컨트롤러(21)는 예를 들어 차체 컨트롤러(11) 등으로 다른 제약 조건에 기초하여 결정된 목표 회전수에 기초하여도 엔진 제어를 행하는 경우도 있다. 이 밖의 제약 조건에 따른 목표 회전수는, 엔진 회전수 입력 장치로부터 입력되는 값에 우선되는 경우도 있다.

엔진(원동기)(7)의 출력축에는 발전 전동기(10)가 연결되어 있고, 발전 전동기(10)의 출력축에는 유압 펌프(6)와 파일럿 펌프(51)가 접속되어 있다.

발전 전동기(10)는 엔진(7)의 동력을 전기 에너지로 변환하여 인버터 장치(12, 13)에 전기 에너지를 출력하는 발전기로서의 기능 외에, 배터리(15)로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여, 유압 펌프(6)(엔진(7))를 어시스트 구동하는 전동기로서의 기능을 갖는다.

유압 펌프(6)는 유압 액추에이터인 유압 실린더(3a, 3b, 3c) 및 유압 모터(3e, 3f)에 압유를 공급하기 위한 가변 용량형의 펌프이다. 유압 펌프(6)의 용량(틸팅각)은 레귤레이터(펌프 용량 조절 수단)(56)를 통하여 차체 컨트롤러(11)에 의해 제어된다. 또한, 유압 펌프(6)에 접속되는 유압 관로에는 릴리프 밸브(8)가 설치되어 있고, 릴리프 밸브(8)는 그 관로 내의 압력이 과도하게 상승한 경우에 탱크(9)에 압유를 푼다.

파일럿 펌프(51)는 조작 장치(4A, 4B) 및 주행 조작 장치를 통하여 컨트롤 밸브(5A, 5B, 5C, 5D, 5E, 5F)에 조작 신호로서 출력되는 압유를 공급한다.

인버터 장치(12)는 차체 컨트롤러(11)로부터의 출력에 기초하여 발전 전동기(10)의 구동 제어를 행하는 것으로서, 발전 전동기(10)를 전동기로서 동작시킬 경우에는, 배터리(15)의 전기 에너지를 교류 전력으로 변환하여 발전 전동기(10)에 공급하고, 유압 펌프(6)를 어시스트 구동한다.

인버터 장치(13)는 차체 컨트롤러(11)로부터의 출력에 기초하여 선회 모터(16)의 구동 제어를 행하는 것으로서, 발전 전동기(10) 및 축전 장치(15) 중 적어도 한쪽으로부터 출력되는 전력을 교류 전력으로 변환하여 선회 모터(16)에 공급한다.

초퍼(14)는 인버터 장치(12, 13)가 접속된 직류 전력 라인의 전압을 제어하는 것이다. 배터리(축전 장치)(15)는, 초퍼(14)를 통하여 인버터 장치(12, 13)에 전력을 공급하거나, 발전 전동기(10)가 발생한 전기 에너지나 발전기(25) 및 선회 모터(16)로부터 회생되는 전기 에너지를 축적한다. 배터리(15) 이외의 축전 장치로서는, 예를 들어 캐패시터를 사용할 수 있고, 캐패시터 및 배터리의 양쪽을 사용해도 된다. 또한, 축전 장치로서 배터리를 사용한 경우에는, 캐패시터에 비하여 많은 전력을 축적할 수 있기 때문에, 작업 효율이나 에너지 절약 효과의 향상을 기대할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 차체 컨트롤러(11)로 실행되는 처리의 블록도이다. 이 도면에 도시하는 블록도는, 선회 모터(16)의 구동을 제어하기 위한 선회 제어 계통(100)과, 유압 펌프(6)의 용량을 제어하기 위한 펌프 용량 제어 계통(200)을 구비하고 있다.

선회 제어 계통(100)에는, 선회 모터(16)의 속도 제한값(속도 상한값)을 산출하기 위한 속도 제한값 산출 계통(110)과, 선회 모터(16)의 동력 제한값(동력 상한값)을 산출하기 위한 동력 제한값 산출 계통(동력 제한값 산출부)(120)과, 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하기 위한 토크 제한값 산출 계통(130)이 포함되어 있다.

속도 제한값 산출 계통(110)은 속도 변환기(65)와, 속도 보정 게인 산출기(92)와, 승산기(68)와, 감산기(69)와, 속도 제어기(66)를 구비하고 있다.

속도 변환기(65)는 압력 센서(20a, 20b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량(조작 신호)을 선회 모터(16)의 선회 속도로 변환하는 처리를 실행하는 부분이다. 본 실시 형태에 있어서의 속도 변환기(65)는 조작량과 선회 속도의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4B)의 조작량을 나타내고, 종축은 선회 모터(16)(상부 선회체(1d))의 선회 속도를 나타내고 있다. 또한, 횡축에 있어서의 정방향(우측 방향)은 우선회 방향의 조작량을 나타내고, 부방향(좌측 방향)은 좌선회 방향의 조작량을 나타내고 있다. 또한, 종축에 있어서의 정방향(상측 방향)은 우선회 시의 속도를 나타내고, 부방향(하측 방향)은 좌선회 시의 속도를 나타내고 있다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 조작량의 증가에 맞춰서 선회 속도가 증가하는 비례 관계가 대략 성립하고 있다. 속도 변환기(65)로 산출된 선회 속도는 승산기(68)로 출력된다.

속도 보정 게인 산출기(92)는 압력 센서(17a, 17b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 선회 모터(16)의 선회 속도의 보정 게인을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 본 실시 형태에 있어서의 보정 게인 산출기(92)는 조작량과 보정 게인의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4A)의 조작량을 나타내고, 종축은 보정 게인을 나타내고 있다. 또한, 횡축에 있어서의 정방향(우측 방향)은 붐 상승 방향의 조작량을 나타내고, 부방향(좌측 방향)은 붐 하강 방향의 조작량을 나타내고, 제로는 중립 위치에 조작 레버가 있는 것을 나타낸다. 속도 보정 게인 산출기(92)로 산출된 보정 게인은 승산기(68)로 출력된다.

본 실시 형태의 속도 보정 게인 산출기(92)에 있어서의 조작량과 보정량의 관계에 대하여 설명한다. 도 3 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 보정 게인은 최댓값인 「1」로 설정되어 있고, 조작량에 의한 속도 보정은 행하여지지 않게 되어 있다. 즉, 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작만이 행하여질 때는, 선회 속도는 보정되지 않는다. 또한, 붐 상승 방향으로 조작량을 증가시키면, 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정 게인이 1보다 작아지도록 설정되어 있다. 또한 조작량을 증가시키면 보정 게인은 일정값(예를 들어, 0.6)에 수렴된다. 한편, 붐 하강 방향으로 조작량을 증가시킨 경우에도, 마찬가지로 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정 게인은 1보다 작아져, 최종적으로 일정값(예를 들어, 0.8(붐 상승 시의 수렴값보다 크게 설정되어 있음))에 수렴된다.

또한, 붐 상승과 붐 하강에서는 필요로 되는 동력이나 동작이 크게 다르므로, 붐 상승과 붐 하강에 있어서의 보정 게인의 수렴값은 상이하게 하는 것이 바람직하다. 이 점을 감안하여, 본 실시 형태에서는, 붐 상승 쪽이 보정 게인의 수렴값이 작아지도록 설정되어 있고, 그래프에 나타낸 함수는 종축을 중심으로 하여 비대칭의 형상이 되어 있다. 이것은, 보정량 산출기(93, 94) 및 토크 제한값 산출기(95, 96)에 대해서도 마찬가지이다.

승산기(68)는 속도 변환기(65)로부터 출력된 선회 속도로 보정 게인 산출기(92)로부터 출력된 보정 게인을 승산하는 처리를 실행하는 부분이다. 이에 의해, 조작 장치(4A)와 조작 장치(4B)가 동시에 조작되었을 때(선회 붐 상승/하강 시), 선회 속도는 보정 게인에 의해 작은 값으로 보정된다. 조작 장치(4A)의 조작량의 증가에 따라서 보정 게인이 작아지므로, 선회 속도는 상기 조작량이 커질수록 작아진다. 승산기(68)로 산출된 선회 속도는 감산기(69)로 출력된다.

감산기(69)는 승산기(68)로부터 출력된 선회 속도(목표 속도)로부터 선회 모터(16)의 실제 선회 속도(실제로 속도) ω을 감산하고, 양자의 편차를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 실제로 속도 ω은, 선회 모터(16)의 실제 선회 속도를 검출하기 위한 속도 센서(속도 검출 수단)(63)로부터 출력된다. 감산기(69)로 산출된 속도 편차는 속도 제어기(66)로 출력된다.

속도 제어기(66)는 감산기(69)로부터 출력되는 속도 편차가 작아지도록(즉, 실제로 속도 ω가 목표 속도에 추종하도록), 선회 모터(16)(인버터 장치(13))에 대한 토크 지령을 생성하는 처리를 실행하는 부분이다. 여기서 생성된 토크 지령은 토크 제한기(67)로 출력되어, 필요에 따라 제한을 가할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 있어서의 속도 제한값 산출 계통(110)에서는, 조작 장치(4A) 및 조작 장치(4B)가 동시에 조작되었을 때에는, 조작 장치(4A)의 조작량의 증가에 비례하여, 선회 모터(16)의 속도 제한값이 증가하도록(최대 선회 속도는 감소하도록) 설정되어 있다.

동력 제한값 산출 계통(120)은 역행 동력 보정량 산출기(93)와, 회생 동력 보정량 산출기(94)와, 역행 정격 동력 기억부(72)와, 회생 정격 동력 기억부(73)와, 감산기(88)와, 감산기(89)와, 엔진 출력 비율 산출부(71)와, 승산기(75)와, 승산기(76)와, 토크 변환기(81)를 구비하고 있다.

역행 동력 보정량 산출기(93)는 압력 센서(17a, 17b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 또한, 조작 장치(4A)의 조작량(압력 센서(17a, 17b)의 센서값)은 선회 모터(16)가 역행하고 있을 때만 역행 동력 보정량 산출기(93)에 입력하도록 구성해도 된다. 본 실시 형태에 있어서의 보정량 산출기(93)는 조작량과 보정량의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4A)의 조작량을 나타내고, 종축은 보정량을 나타내고 있다. 또한, 속도 보정 게인 산출기(92)와 마찬가지로, 횡축에 있어서의 정방향은 붐 상승 방향의 조작량을 나타내고, 부방향은 붐 하강 방향의 조작량을 나타내고, 제로는 중립 위치에 조작 레버가 있는 것을 나타낸다. 보정량 산출기(93)로 산출된 보정량은 감산기(88)로 출력된다.

본 실시 형태의 역행 동력 보정량 산출기(93)에 있어서의 조작량과 보정량의 관계에 대하여 설명한다. 도 3 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 보정량도 제로로 설정되어 있고, 동력 보정은 행하여지지 않게 된다. 즉, 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작만이 행하여질 때는, 선회 동력은 보정되지 않는다. 또한, 붐 상승 방향으로 조작량을 증가시키면, 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정량이 제로로부터 커지도록 설정되어 있다. 또한 조작량을 증가시키면 보정 게인은 일정값에 수렴된다. 한편, 붐 하강 방향으로 조작량을 증가시킨 경우에도, 마찬가지로 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정량은 제로로부터 커지고, 최종적으로 일정값(붐 상승 시의 수렴값보다 작게 설정되어 있음)에 수렴된다.

감산기(88)는 역행 정격 동력 기억부(72)에 기억된 역행 시의 선회 모터(16)의 정격 동력으로부터 역행 동력 보정량 산출기(93)로부터 출력되는 보정량을 감산함으로써 역행 시의 선회 모터(16)의 동력 상한값을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 여기서 산출된 역행 동력 상한값은 승산기(75)로 출력된다.

승산기(75)는 감산기(88)로부터 출력된 역행 동력 상한값에 엔진 출력 비율을 승산함으로써, 엔진 출력(동력)에 따라서 역행 동력 상한값을 보정하는 처리를 실행하는 부분이다. 여기서, 「엔진 출력 비율」이란, 엔진(7)의 정격 출력에 대한 현재의 출력의 비율을 나타내고, 현재의 출력은 엔진 컨트롤러(21)로부터 입력하는 것이 가능하다. 승산기(75)로 산출된 역행 동력 상한값은 토크 변환기(81)로 출력된다.

회생 동력 보정량 산출기(94)는 압력 센서(17a, 17b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 또한, 조작 장치(4A)의 조작량(압력 센서(17a, 17b)의 센서값)은 선회 모터(16)가 회생하고 있을 때만 회생 동력 보정량 산출기(94)에 입력하도록 구성해도 된다. 본 실시 형태에 있어서의 보정량 산출기(94)는 조작량과 보정량의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4A)의 조작량을 나타내고, 종축은 보정량을 나타내고 있다. 또한, 보정량 산출기(94)와 마찬가지로, 횡축에 있어서의 정방향은 붐 상승 방향의 조작량을 나타내고, 부방향은 붐 하강 방향의 조작량을 나타내고, 제로는 중립 위치에 조작 레버가 있는 것을 나타낸다. 보정량 산출기(94)로 산출된 보정량은 감산기(89)로 출력된다.

본 실시 형태의 회생 동력 보정량 산출기(94)에 있어서의 조작량과 보정량의 관계에 대하여 설명한다. 도 3 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 보정량도 제로로 설정되어 있고, 동력 보정은 행하여지지 않게 된다. 즉, 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작만이 행하여질 때는, 선회 동력은 보정되지 않는다. 또한, 붐 상승 방향으로 조작량을 증가시키면, 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정량이 제로로부터 커지도록 설정되어 있다. 또한 조작량을 증가시키면 보정 게인은 일정값에 수렴된다. 한편, 붐 하강 방향으로 조작량을 증가시킨 경우에도, 마찬가지로 소정의 조작량을 초과한 곳부터 보정량은 제로로부터 커지고, 최종적으로 일정값(붐 상승 시의 수렴값보다 작게 설정되어 있음)에 수렴된다. 또한, 도 3으로부터 명백해진 바와 같이, 회생 시의 보정량은, 역행 시의 보정량보다 작게 설정되어 있다. 이것은, 회생 시의 동력 제한량을 상대적으로 작게 하여 회생 시의 제동력(회생 브레이크)을 과도하게 억제하지 않도록 하고, 감속 시의 오퍼레이터의 조작 필링을 양호하게 유지하기 위해서이다.

감산기(89)는 회생 정격 동력 기억부(73)에 기억된 회생 시의 선회 모터(16)의 정격 동력으로부터 회생 동력 보정량 산출기(94)로부터 출력되는 보정량을 감산함으로써, 회생 시의 선회 모터(16)의 동력 상한값을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 여기서 산출된 회생 동력 상한값은 승산기(76)로 출력된다.

승산기(76)는 감산기(89)로부터 출력된 회생 동력 상한값에 엔진 출력 비율을 승산함으로써, 엔진 출력에 따라서 회생 동력 상한값을 보정하는 처리를 실행하는 부분이다. 승산기(76)로 산출된 회생 동력 상한값은 토크 변환기(81)로 출력된다.

토크 변환기(81)는 승산기(75) 및 승산기(76)로부터 입력되는 동력 상한값(역행 동력 상한값 및 회생 동력 상한값)을 토크로 변환하는 처리를 실행하는 부분이다. 토크 변환기(81)에는, 인버터 장치(13)(선회 모터(16))에의 토크 지령 T와, 선회 모터(16)의 실제 선회 속도 ω가 입력되어 있다. 본 실시 형태에서는, 승산기(75, 76)로부터 입력되는 동력 상한값을 선회 모터(16)의 회전수(선회 속도 ω)로 보정함으로써 제어 시에 있어서의 토크 상한값으로 변환하고 있다. 토크 변환기(81)로 산출된 토크 상한값은, 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 있어서의 동력 제한값 산출 계통(120)에서는, 조작 장치(4A) 및 조작 장치(4B)가 동시에 조작되었을 때에는, 선회 모터(16)가 역행 동작 또는 회생 동작하는지에 따라서 개별로 동력 제한값이 설정되어 있다. 또한, 조작 장치(4A) 및 조작 장치(4B)가 동시에 조작되었을 때에는, 조작 장치(4A)의 조작량의 증가에 비례하여, 선회 모터(16)의 동력 제한값이 증가하게(동력 상한값은 감소하게) 설정되어 있다. 또한, 그 때의 선회 모터(16)의 동력 제한값은, 엔진 출력의 증가에 비례하여 증가하게(동력 상한값은 감소하게) 설정되어 있다.

토크 제한값 산출 계통(130)은 역행 토크 제한 산출기(95)와, 회생 토크 제한 산출기(96)와, 절환기(97)를 구비하고 있다.

역행 토크 제한 산출기(95)는 압력 센서(17a, 17b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 본 실시 형태에 있어서의 역행 토크 제한 산출기(95)는 조작량과 최대 토크의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4A)의 조작량을 나타내고, 종축은 최대 토크를 나타내고 있다. 또한, 횡축에 있어서의 정방향은 붐 상승 방향의 조작량을 나타내고, 부방향은 붐 하강 방향의 조작량을 나타내고, 제로는 중립 위치에 조작 레버가 있는 것을 나타낸다. 역행 토크 제한 산출기(95)로 산출된 보정 게인은 절환기(97)로 출력된다.

본 실시 형태의 역행 토크 제한 산출기(95)에 있어서의 조작량과 최대 토크의 관계에 대하여 설명한다. 도 3 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 최대 토크는 최대(즉, 조작량에 의한 제한이 없는 상태)로 설정되어 있고, 조작량에 의한 토크 제한은 행하여지지 않게 된다. 즉, 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작만이 행하여질 때는, 최대 토크는 제한되지 않는다. 또한, 붐 상승 방향으로 조작량을 증가시키면, 소정의 조작량을 초과한 곳부터 최대 토크가 최댓값보다 작아지도록 설정되어 있다. 또한 조작량을 증가시키면 최대 토크는 일정값에 수렴된다. 한편, 붐 하강 방향으로 조작량을 증가시킨 경우에도, 마찬가지로 소정의 조작량을 초과한 곳부터 최대 토크는 최댓값보다 작아져, 최종적으로 일정값(붐 상승 시의 수렴값보다 크게 설정되어 있음)에 수렴된다.

회생 토크 제한 산출기(96)는 압력 센서(17a, 17b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 본 실시 형태에 있어서의 회생 토크 제한 산출기(96)는 조작량과 최대 토크의 관계를 도 3 중에 도시한 함수로 정의하고 있다. 상기 함수를 나타내는 그래프에 있어서의 횡축은 조작 장치(4A)의 조작량을 나타내고, 종축은 최대 토크를 나타내고 있다. 또한, 횡축에 있어서의 정방향은 붐 상승 방향의 조작량을 나타내고, 부방향은 붐 하강 방향의 조작량을 나타내고, 제로는 중립 위치에 조작 레버가 있는 것을 나타낸다. 회생 토크 제한 산출기(96)로 산출된 보정 게인은 절환기(97)로 출력된다.

본 실시 형태의 회생 토크 제한 산출기(96)에 있어서의 조작량과 최대 토크의 관계에 대하여 설명한다. 도 3 중의 그래프에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 최대 토크는 최대(즉, 조작량에 의한 제한이 없는 상태)로 설정되어 있고, 조작량에 의한 토크 제한은 행하여지지 않게 된다. 즉, 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작만이 행하여질 때는, 최대 토크는 제한되지 않는다. 또한, 붐 상승 방향으로 조작량을 증가시키면, 소정의 조작량을 초과한 곳부터 최대 토크가 최댓값보다 작아지도록 설정되어 있다. 또한 조작량을 증가시키면 최대 토크는 일정값에 수렴된다. 한편, 붐 하강 방향으로 조작량을 증가시킨 경우에도, 마찬가지로 소정의 조작량을 초과한 곳부터 최대 토크는 최댓값보다 작아져, 최종적으로 일정값(붐 상승 시의 수렴값보다 크게 설정되어 있음)에 수렴된다. 또한, 도 3으로부터 명백해진 바와 같이, 회생 시의 최대 토크는, 역행 시의 최대 토크보다 크게 설정되어 있다. 이것은, 회생 시의 최대 토크를 상대적으로 크게 하여 회생 브레이크를 과도하게 억제하지 않도록 하여, 감속 시의 오퍼레이터의 조작 필링을 양호하게 유지하기 위해서이다.

절환기(97)는 최솟값 선택기(82, 83)로 출력하는 최대 토크를 선회 모터(16)의 동작이 역행 또는 회생인가에 따라서 전환하는 처리를 실행하는 부분이다. 절환기(97)는 선회 모터(16)가 역행 동작을 하고 있을 경우에는, 역행 토크 제한 산출기(95)로부터 입력된 최대 토크를 최솟값 선택기(82)로 출력한다. 한편, 선회 모터(16)가 회생 동작을 하고 있을 경우에는, 회생 토크 제한 산출기(96)로부터 입력된 최대 토크를 최솟값 선택기(83)로 출력한다.

최솟값 선택기(82)는 승산기(75)로부터 토크 변환기(81)를 통하여 입력된 토크 상한값(즉, 역행 시의 동력 상한값을 토크 변환한 것)과, 역행 토크 제한 산출기(95)로부터 절환기(97)를 통하여 입력된 최대 토크를 비교하고, 양자 중 작은 것을 최종적인 토크 상한값으로 하여 토크 제한기(67)로 출력하는 처리를 실행하는 부분이다. 또한, 회생 시에는 절환기(97)로부터 최대 토크가 입력되지 않는데, 이 경우에는 토크 교환기(81)로부터 입력된 것을 토크 제한기(67)로 출력하는 것으로 한다.

최솟값 선택기(83)는 승산기(76)로부터 토크 변환기(81)를 통하여 입력된 토크 상한값(즉, 회생 시의 동력 상한값을 토크 변환한 것)과, 회생 토크 제한 산출기(96)로부터 절환기(97)를 통하여 입력된 최대 토크를 비교하고, 양자 중 작은 것을 최종적인 토크 상한값으로 하여 토크 제한기(67)로 출력하는 처리를 실행하는 부분이다. 그 때, 본 실시 형태에서는, 역행 시와 회생 시의 토크 상한값을 구별하기 위해서, 회생 시의 토크 상한값의 부호를 부로 하여 토크 제한기(67)로 출력하고 있다. 또한, 역행 시에는 절환기(97)로부터 최대 토크가 입력되지 않는데, 이 경우에는 토크 교환기(81)로부터 입력된 것을 토크 제한기(67)로 출력하는 것으로 한다.

토크 제한기(67)는 속도 제어기(66)로 생성된 토크 지령에 제한을 가하는 처리(즉, 속도 제어기(66)로부터 출력되는 토크 지령을 필요에 따라서 저감하는 처리)을 실행하는 부분이며, 인버터 장치(13)로 출력되는 최종적인 토크 지령 T를 생성한다. 구체적으로는, 토크 제한기(67)는 속도 제어기(66)로부터의 토크 지령에 대한 제한 시에, 최솟값 선택기(82)로부터 출력되는 토크 상한값을 정방향측의 토크 상한값으로서 이용하고, 최솟값 선택기(83)로부터 출력되는 토크 상한값을 부방향측의 토크 상한값으로서 이용한다. 토크 제한기(67)로 적절히 제한된 토크 지령 T는 인버터 장치(13)로 출력된다. 인버터 장치(13)는 토크 제한기(67)로부터 입력된 토크 지령 T에 선회 모터(16)의 실 토크가 추종하도록 선회 모터(16)를 구동한다. 또한, 선회 모터(16)의 실 토크를 검출하는 방법으로서는, 선회 모터(16)에의 전류값을 전류계 등으로 계측하고, 상기 계측값으로부터 실제로 토크를 산출하는 경우가 있다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에 있어서의 토크 제한값 산출 계통(130)에서는, 조작 장치(4A) 및 조작 장치(4B)가 동시에 조작되었을 때에는, 조작 장치(4A)의 조작량의 증가에 비례하여, 선회 모터(16)의 토크 제한값이 증가하게(최대 토크는 감소하게) 설정되어 있다.

펌프 용량 제어 계통(200)은 유압 펌프 정격 동력 기억부(74)와, 승산기(77)와, 선회 동력 산출기(78)와, 펌프 동력 변환기(84)와, 필터 회로(85)와, 감산기(79)를 구비하고 있다.

유압 펌프 정격 동력 기억부(74)에는, 엔진(7)이 정격 출력 시의 유압 펌프(6)의 동력(정격 동력)이 기억되어 있고, 상기 정격 동력은 승산기(77)로 출력된다. 승산기(77)에서는, 유압 펌프 정격 동력 기억부(74)로부터 출력된 정격 동력에 엔진 출력 비율이 승산되어, 제어 시의 엔진 출력에 따른 펌프 동력이 산출된다. 승산기(77)에 의한 계산 결과는 감산기(79)로 출력된다.

선회 동력 산출기(78)는 토크 지령 T 및 실 속도 ω에 기초하여 제어 시의 선회 모터(16)의 동력을 산출하는 처리를 실행하는 부분으로서, 토크 제한기(67)로 산출된 토크 지령 T와, 속도 센서(63)로 검출된 실 속도 ω가 입력되고 있다. 선회 동력 산출기(78)로 산출된 선회 모터(16)의 동력은, 펌프 동력 변환기(84)에 있어서 유압 펌프(6)의 동력에 상당하는 값으로 변환되고, 또한 필터 회로(85)로 저역 통과 필터 처리가 실시된 후에 감산기(79)로 출력된다. 또한, 여기에서의 처리는, 엔진(7)의 출력 부족이 일어나지 않도록 하는 것이 목적이며, 선회에 의한 전력 소비에 상당하는 분만큼 펌프 동력을 보정(저감)함으로써 충분한 점에서, 본 실시 형태에 있어서의 펌프 동력 변환기(84)에서는 역행 시에만 동력을 산출하고, 회생 시에는 제로로 하고 있다. 또한, 필터 회로(85)는 생략해도 된다.

감산기(79)에서는, 승산기(77)로부터 출력된 펌프 동력으로부터 필터 회로(85)로부터 출력된 펌프 동력을 감산하는 처리가 실행된다. 감산기(79)로 산출된 펌프 동력에 기초하여 레귤레이터(56)에 의해 유압 펌프(6)의 용량이 제어된다. 이에 의해, 엔진 출력으로부터 선회 동력에 상당하는 동력을 공제한 값이 펌프 동력에 할당되게 되므로, 엔진 출력이 부족한 것을 억제할 수 있다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 유압 셔블의 동작에 대하여 설명한다.

<선회 단독 동작>

먼저, 선회 단독 동작을 하는 경우에 대하여 설명한다. 선회 단독 동작 시에는 조작 장치(4B)에 의한 선회 조작이 행하여지지만, 조작 장치(4A)에 의한 붐 조작은 행하여지지 않는다. 따라서, 조작 장치(4A)의 조작량은 제로가 된다. 이에 의해, 속도 제한값 산출 계통(110)에서는 선회 속도의 보정은 행하여지지 않는다. 즉, 속도 보정 게인 산출기(92)는 보정 게인으로서 1을 출력하고, 조작 장치(4B)의 조작량에 따라서 산출된 속도 변환기(65)의 출력값이 변경되지 않고 승산기(68)로 선회 모터(16)의 목표 속도가 산출된다. 속도 제어기(66)는 상기 목표 속도에 기초하여 토크 지령을 생성하고, 토크 제한기(67)로 출력한다.

한편, 동력 제한값 산출 계통(120)에서는, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때, 역행 동력 보정량 산출기(93) 및 회생 동력 보정량 산출기(94)는 보정량으로서 제로를 출력하므로, 조작량에 기초하는 동력 상한값의 보정은 행하여지지 않는다. 그러나, 엔진 출력이 정격보다 작을 때에는, 승산기(75, 76)에 있어서 엔진 출력 비율에 따라 동력 상한값을 저감하는 처리가 실행되어, 토크 변환기(81)로 출력된다(엔진 출력이 정격인 때는, 동력 제한값 산출 계통(120)에 의한 동력 제한은 행하여지지 않음). 토크 변환기(81)로 출력된 동력 상한값은, 제어 시의 선회 모터(16)의 실 속도 ω에 적합한 토크 상한값으로 변환되어, 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다.

또한, 토크 제한값 산출 계통(130)에서도, 조작 장치(4A)의 조작량이 제로인 때는, 역행 토크 제한 산출기(95) 및 회생 토크 제한 산출기(96)는 최대 토크의 값으로서 최댓값을 출력하므로, 조작량에 기초하는 최대 토크의 보정은 행하여지지 않는다. 그리고, 절환기(97)로 선회 모터(16)의 역행/회생의 상태에 따라서 전환되고, 최대 토크는 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다. 최솟값 선택기(82, 83)에서는, 동력 제한값 산출 계통(120) 경유로 입력된 토크 상한값과, 토크 제한값 산출 계통(130) 경유로 입력된 최대 토크가 비교되어서, 작은 쪽이 최종적인 토크 상한값으로서 토크 제한기(67)로 출력된다.

도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블에 있어서 선회 단독 동작을 했을 때의 토크 지령 T의 변화를 도시하는 도면이다. 또한, 이 도면에 도시된 경우에는, 엔진 출력이 정격인 때에, 동력 제한값 산출 계통(120)에 의한 동력 제한은 행하여지고 있지 않다. 이 경우, 상기에서 설명한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하는 선회 모터(16)의 최대 선회 속도, 동력 값 및 최대 토크의 제한은 행하여지지 않으므로, 토크 지령 T는 도 4가 실선으로 나타낸 값 이하로 제한된다. 즉, 선회 단독 동작 시에 있어서의 선회 모터(16)는 조작량에 따른 토크가 제한되지 않고 신속한 가속으로 기동되고, 최대 선회 속도도 조작량에 따른 제약을 받지 않고 동작한다.

한편, 펌프 용량 제어 계통(200)에서는, 선회 동력 산출기(78), 펌프 동력 변환기(84) 및 필터 회로(85)에 있어서 선회 동력에 상당하는 펌프 동력이 산출되어, 상기 펌프 동력을 유압 펌프 정격 동력으로부터 감산함으로써 최종적인 유압 펌프 동력이 산출된다. 레귤레이터(56)에 의해 유압 펌프(6)의 용량이 제어되고, 유압 펌프(6)의 동력은 감산기(79)로 산출된 동력 상한값 내에서 제어된다.

상기에 설명한 대로, 선회 단독 동작에서는, 엔진 출력이 정격인 때는, 선회 속도의 제약을 받지 않고, 또한 가속·감속 시의 토크의 제약을 받지 않고 선회 동작한다. 한편, 엔진 출력이 정격 미만인 때는, 엔진 출력 비율에 따라 동력 상한값이 변동하고, 상기 동력 상한값이 최대 토크(토크 제한값 산출 계통(130)로 산출된 것)를 초과하는 경우에는 토크 제한기(67)로 토크 제한이 작용하고, 가속·감속이 약화되어 상기 동력 상한값 내에서 선회 모터(16)는 동작하게 된다.

<선회 붐 상승 복합 동작>

다음으로 선회 붐 상승 동작을 하는 경우에 대하여 설명한다. 여기에서는, 유압 셔블의 버킷 내의 짐을 덤프 트럭의 짐받이에 쌓아 올리는 작업을 행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 오퍼레이터는, 조작 장치(4A)와 조작 장치(4B)의 조작 레버를 중립 위치로부터 조작량이 최대인 위치까지 단숨에 동작시킨다. 이에 의해, 속도 제한값 산출 계통(110)에서는, 속도 보정 게인 산출기(92)는 보정 게인으로서 1보다 작은 값을 출력하고, 조작 장치(4B)의 조작량에 따라서 산출된 속도 변환기(65)의 출력값이 상기 보정 게인에 의해 적절히 감소되어서 승산기(68)로부터 출력된다. 속도 제어기(66)는 승산기(68)로부터 출력된 목표 속도와 실제로 속도 ω의 차분에 기초하여 토크 지령을 생성하고, 이것을 토크 제한기(67)로 출력한다. 즉, 조작 장치(4A)와 조작 장치(4B)가 동시에 조작되면, 차체 컨트롤러(11)는 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 최대 선회 속도를 제한한다.

한편, 동력 제한값 산출 계통(120)에서는, 조작 장치(4A)의 붐 상승 방향의 조작량이 최대인 때, 역행 동력 보정량 산출기(93) 및 회생 동력 보정량 산출기(94)는 보정량으로서 최댓값을 출력한다. 따라서, 조작량에 기초하는 동력 상한값은, 감산기(88, 89)에 있어서, 각각 가장 작은 값으로 설정된다. 이때, 엔진 출력이 정격보다 작을 때에는, 승산기(75, 76)에 있어서 엔진 출력 비율에 따라 동력 상한값을 더 저감하는 처리가 실행되어, 토크 변환기(81)로 출력된다(엔진 출력이 정격인 때는, 동력 제한값 산출 계통(120)에 의한 동력 제한은 행하여지지 않음). 토크 변환기(81)로 출력된 동력 상한값은, 제어 시의 선회 모터(16)의 실 속도 ω에 적합한 토크 상한값으로 변환되어, 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다. 즉, 조작 장치(4A)와 조작 장치(4B)가 동시에 조작되면, 차체 컨트롤러(11)는 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 동력을 제한한다.

또한, 토크 제한값 산출 계통(130)에서는, 조작 장치(4A)의 붐 상승 방향의 조작량이 최대인 때는, 역행 토크 제한 산출기(95) 및 회생 토크 제한 산출기(96)는 최대 토크의 값으로서 최솟값을 출력한다. 그리고, 절환기(97)로 선회 모터(16)의 역행/회생의 상태에 따라서 전환되고, 최대 토크는 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다. 즉, 조작 장치(4A)와 조작 장치(4B)가 동시에 조작되면, 차체 컨트롤러(11)는 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 최대 토크를 제한한다.

최솟값 선택기(82, 83)에서는, 동력 제한값 산출 계통(120) 경유로 입력된 토크 상한값과, 토크 제한값 산출 계통(130) 경유로 입력된 최대 토크가 비교되어서, 작은 쪽이 최종적인 토크 상한값으로서 토크 제한기(67)로 출력된다.

<선회 붐 하강 복합 동작>

다음으로 선회 붐 하강 동작을 하는 경우에 대하여 설명한다. 선회 붐 하강 동작에서는, 기본적으로 선회 붐 상승 동작과 동일하도록 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 최대 토크, 동력 및 최대 선회 속도가 제한된다. 그러나, 상기에서 이미 언급했지만, 붐의 상승 동작과 하강 동작에서는, 동일한 부재(붐)를 동작시키지만, 필요로 되는 동력이나 동작이 크게 상이하다. 이것은 자중에 대하여 짐을 들어올릴지 또는 들어내릴지에서, 필요로 되는 동력도 동작도 상이하기 때문이다. 그로 인해, 선회 붐 하강 동작 시에는, 선회 붐 상승 동작에서 실시한 보정과는 상이한 특성의 보정을 실시하는 것이 바람직하다.

이 점을 감안하여, 본 실시 형태에서는, 속도 보정 게인 산출기(92), 보정량 산출기(93, 94) 및 토크 제한값 산출기(95, 96)에 있어서의 산출값을, 붐(1a)의 동작이 「상승(붐 실린더(3a)의 신장 동작)」인가 「하강(붐 실린더(3a)의 축단 동작)」인가에 따라서 개별로 설정하고 있다(즉, 상기 각 산출값은, 조작 장치(4A)의 조작 방향에 따른 특성을 갖고 있음). 구체적으로는, 도 3 중의 각 그래프로 나타낸 바와 같이, 붐 상승 시 제한량 쪽이 붐 하강 시보다도 커지도록 설정하고 있어, 도 3 중의 각 그래프에 나타낸 함수는 종축을 중심으로 하여 비대칭인 형상이 되어 있다. 이렇게 붐의 동작에 따라서 개별로 보정의 특성을 부여하면, 각 동작에 적합한 제한값을 이용할 수 있으므로, 조작 필링을 더욱 향상할 수 있다.

또한, 복합 동작 시에 있어서의 펌프 용량 제어 계통(200)에 의한 펌프 동력 제어는, 선회 단독 동작 시와 같으므로, 설명은 생략한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블에 있어서 선회 조작과 붐 조작을 동시 행했을 때(복합 동작 시)의 토크 지령 T의 변화를 도시하는 도면이다. 도 6은 붐 조작의 조작량이 최대인 때(최대 조작)를 나타내고 있고, 도 5는 도 6의 경우보다도 조작량이 작은 때(예를 들어, 미세 조작)를 도시하고 있다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 조작 장치(4A)의 조작량이 증가할수록, 선회 모터(16)의 최대 선회 속도, 동력 및 최대 토크에 있어서의 제한량은 증가한다. 따라서, 복합 조작에 있어서의 선회 모터(16)는 최초, 최대 토크의 제한을 받으면서 가속하고, 그 후, 동력 상한값에 의한 토크 제한의 영향을 받으면서 가속을 계속하고, 최종적으로 선회 단독 조작 시보다도 제한된 최대 속도로 선회한다.

상기한 바와 같이 본 실시 형태에서는, 선회 복합 동작 시에, 동력 제한값 산출 계통(120)에 있어서 조작 장치(4A)의 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 동력 제한값을 산출하고, 상기 동력 제한값에 기초하여 선회 모터(16)의 동력을 제어하도록 하였다.

이렇게 선회 모터(16)의 동력을 제어하면, 선회 모터(16)의 동력에 기초하여 유압 펌프(6)의 동력도 제어할 수 있으므로, 양자의 동력 밸런스를 조절하는 것이 용이해져, 종래의 유압 셔블에 따라 선회 모터(16)와 붐 실린더(3a)의 동작 속도를 매칭시키는 것이 용이해진다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 소위 하이브리드식의 작업 기계에 있어서의 복합 동작의 조작 필링을 양호하게 유지할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 선회 속도 ω과 토크 지령 T가 반비례하도록 제어하고 있기 때문에(도 4, 5, 6 참조), 속도 상승 시에 있어서의 동력(에너지 변화율)은 일정하게 유지된다. 그로 인해, 선회 모터(16)의 선회 속도가 최댓값에 도달할 때까지의 과정에서도 양쪽 속도의 매칭을 양호하게 유지할 수 있다는 현저한 효과를 발휘한다.

그런데, 상기 문헌(국제 공개 제2007/052538호 팸플릿)이 개시하는 작업 기계는, 선회 속도와 매칭하는 붐 상승 속도를 실현할 수 있을 정도로 엔진 출력(유압 펌프의 흡수 토크)이 보증되어 있는 경우에는 양호한 조작 필링을 기대할 수 있지만, 엔진 출력이 상기 소정값 미만으로 저하되어 있는 경우(예를 들어, 소음 발생을 억제하는 등을 목적으로 오퍼레이터가 엔진 회전수를 저하시킨 경우)에는, 그때까지보다도 유압 펌프의 흡수 토크가 상대적으로 작아진다. 그로 인해, 붐 상승 속도가 저하되어, 선회 속도와의 균형이 깨질 것이 염려된다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 선회 붐 상승 시에 엔진 출력이 정격 출력 미만이어도, 승산기(75, 76)에 있어서 선회 모터(16)의 동력을 엔진 출력에 따라서 제한하기로 하였다. 이에 의해, 엔진 출력이 변화해도 붐 상승 속도와 선회 속도의 매칭을 양호하게 유지할 수 있다. 즉, 엔진의 운전 상태에 관계없이, 복합 동작의 조작 필링을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 펌프 용량 제어 계통(200)로 제어되는 유압 펌프(6)의 동력은, 정격 펌프 동력으로부터 선회 모터(16)에 의한 동력 소비분을 공제한 값이 되어 있으므로, 복합 조작에 있어서 서로의 동작에 영향을 줄 수 있고, 또한, 양자의 밸런스를 조정함으로써 작업 내용에 적합한 동작으로 조정할 수 있다.

여기서, 본 실시 형태에 따른 유압 셔블이 발휘하는 효과에 대하여 비교예를 들어 보충한다. 도 8은 본 발명의 비교예에 관한 유압 셔블의 선회 붐 상승 동작 시의 동작 형태를 도시하는 도면이며, 도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 유압 셔블의 선회 붐 상승 동작 시의 동작 형태를 도시하는 도면이다. 도 8의 비교예에 관한 유압 셔블이란, 붐 상승 조작의 조작량에 따라서 선회 모터의 토크 제한 또는 속도 제한만을 행하는 것이며, 본 실시 형태와 같은 동력 제한은 행하지 않는다. 여기에서는, 도 8과 도 9의 경우에서 공통적으로, 선회 붐 상승 동작 시에, 붐 상승에 관한 조작 장치(4A)의 조작 레버와, 선회에 관한 조작 장치(4B)의 조작 레버의 양쪽을 오퍼레이터가 중립 위치로부터 최대 조작량의 위치까지 단숨에 조작한 경우를 상정한다. 도 8 및 도 9에는, 붐의 동작 형태로서 속도, 추력 및 동력을 도시하고, 선회체(선회 모터)의 동작 형태로서 속도, 토크 및 동력을 나타냈다. 또한, 도 9의 선회체의 동작 형태를 도시하는 그래프 중에 나타낸 점선은, 도 8의 선회체의 동작 형태를 도시하는 그래프에 상당한다.

도 8의 예에서는, 시각 t0에서 오퍼레이터가 선회 붐 상승 조작을 개시한 직후에는 선회 모터의 토크가 제한값을 초과하기 때문에, 토크 제한 제어가 실행되어, 토크는 일정값(최댓값)에 유지된다(토크 제한 영역). 이 동안, 선회체의 속도는 서서히 증가해 가고, 시각 t1에서 속도 제한값(목표 속도)에 도달한다. 그리고, 시각 t1 이후에는, 속도 제한 제어가 실행되어서, 속도가 최댓값으로 유지되고, 결과적으로 토크가 t1 이전의 값보다 작은 값으로 유지된다(속도 제한 영역). 이 도면에 도시한 바와 같이 토크 제한과 속도 제한만을 행한 경우에는, 시각 t1에 있어서 돌연 속도 제한이 걸려서 토크가 급격하게 감소되는 경우가 있기 때문에, 선회체에 충격이 발생하여 오퍼레이터의 조작 필링이 저하될 우려가 있다.

이에 비해, 도 9에 도시한 본 실시 형태의 경우에는, 선회 붐 상승 조작의 개시 직후에는 도 8의 경우와 같이 토크 제한 영역에 있어서 토크 제한 제어가 실행되지만, 속도가 제한값에 도달하기 전의 시각 t2에 있어서, 속도 제한 제어에 앞서 동력 제한 제어가 실행되어, 동력이 일정값으로 유지된다(동력 제한 영역). 이에 의해, 시각 t2 이후에는, 선회 모터(16)의 속도 상승과 함께 토크가 서서히 감소되므로, 제한 속도에 도달할 때까지 속도를 서서히 원활하게 증가할 수 있다. 선회체의 속도가 제한 속도에 달한 시각 t3 이후에는, 도 8의 속도 제한 영역과 마찬가지로 속도와 토크가 일정하게 유지된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 선회체의 속도가 제한값(최댓값)에 도달하기 전에 동력 제한을 행함으로써, 속도를 완만하게 증가시킬 수 있다. 따라서, 속도 제한 시(또는 목표 속도 도달 시)에 선회체에 충격이 발생하는 것을 억제할 수 있으므로, 오퍼레이터의 조작 필링을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기에서는, 비교적 동작이 큰 붐 실린더(3a)를 선회와 동시에 동작하는 경우에 대하여 채용했지만, 아암 실린더(3b)나, 버킷 실린더(3c) 등의 다른 유압 액추에이터를 동작시키는 경우에 적용해도 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 유압 셔블(작업 기계)에 탑재된 복수의 유압 액추에이터 중 2개 이상을 선회와 동시에 동작하는 경우에도 적용해도 된다. 이어서, 이 예에 대하여 도 7을 사용하여 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 차체 컨트롤러(11)에 있어서의 선회 제어 계통(100A)에서 실행되는 처리의 블록도이다. 도시한 이외의 부분에 대해서는, 도 3에 도시한 상술한 실시 형태의 것과 동일한 것으로 한다. 이 도면에 도시하는 선회 제어 계통(100A)은, 속도 제한값 산출 계통(110A)과, 동력 제한값 산출 계통(120A)과, 토크 제한값 산출 계통(130A)을 구비하고 있다.

속도 제한값 산출 계통(110A)은, 속도 보정 게인 산출기(92)와, 속도 보정 게인 산출기(92A)와, 속도 보정 게인 산출기(92B)를 구비하고 있다.

속도 보정 게인 산출기(92A)는, 압력 센서(18a, 18b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량(아암 실린더(3b)에 대한 조작량)에 기초하여 선회 모터(16)의 선회 속도의 보정 게인을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 속도 보정 게인 산출기(92B)는, 압력 센서(19a, 19b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량(버킷 실린더(3c)에 대한 조작량)에 기초하여 선회 모터(16)의 선회 속도의 보정 게인을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 속도 보정 게인 산출기(92, 92A, 92B)로부터 출력된 보정 게인은, 최솟값 선택기(41)로 출력되어서, 3개의 보정 게인 중에서 최소의 것이 승산기(68)로 출력된다. 이에 의해 선회 모터(16)의 최대 선회 속도는, 가장 제한량이 큰 것에 맞춰서 제한된다.

동력 제한값 산출 계통(120A)은, 역행 동력 보정량 산출기(93) 및 회생 동력 보정량 산출기(94)와, 역행 동력 보정량 산출기(93A) 및 회생 동력 보정량 산출기(94A)와, 역행 동력 보정량 산출기(93B) 및 회생 동력 보정량 산출기(94B)를 구비하고 있다.

역행 동력 보정량 산출기(93A)는, 압력 센서(18a, 18b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이며, 회생 동력 보정량 산출기(94A)는, 압력 센서(18a, 18b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 역행 동력 보정량 산출기(93B)는, 압력 센서(19a, 19b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이며, 회생 동력 보정량 산출기(94B)는, 압력 센서(19a, 19b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 동력에 관한 보정량을 산출하는 처리를 실행하는 부분이다.

역행 동력 보정량 산출기(93, 93A, 93B)로부터 출력된 보정량은, 최댓값 선택기(42)로 출력되어서, 3개의 보정량 중에서 최대의 것이 감산기(58)로 출력된다. 또한, 회생 동력 보정량 산출기(94, 94A, 94B)로부터 출력된 보정량은, 최댓값 선택기(43)로 출력되어서, 3개의 보정량 중에서 최대의 것이 감산기(59)로 출력된다. 이에 의해 선회 모터(16)의 동력은, 가장 제한량이 큰 것에 맞춰서 제한된다.

토크 제한값 산출 계통(130A)은, 역행 토크 제한 산출기(95), 회생 토크 제한 산출기(96) 및 절환기(97)와, 역행 토크 제한 산출기(95A), 회생 토크 제한 산출기(96A) 및 절환기(97A)와, 역행 토크 제한 산출기(95B), 회생 토크 제한 산출기(96B) 및 절환기(97B)를 구비하고 있다.

역행 토크 제한 산출기(95A)는, 압력 센서(18a, 18b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 회생 토크 제한 산출기(96A)는, 압력 센서(18a, 18b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4A)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 절환기(97A)는, 역행 토크 제한 산출기(95A) 및 회생 토크 제한 산출기(96A)로부터 최솟값 선택기(44)로 출력하는 최대 토크를 선회 모터(16)의 동작이 역행 또는 회생인가에 따라서 전환하는 처리를 실행하는 부분이다. 역행 토크 제한 산출기(95B)는, 압력 센서(19a, 19b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량에 기초하여 역행 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 회생 토크 제한 산출기(96B)는, 압력 센서(19a, 19b)를 통하여 입력되는 조작 장치(4B)의 조작량에 기초하여 회생 시의 선회 모터(16)의 최대 토크를 산출하는 처리를 실행하는 부분이다. 절환기(97B)는, 역행 토크 제한 산출기(95B) 및 회생 토크 제한 산출기(96B)로부터 최솟값 선택기(44)로 출력하는 최대 토크를 선회 모터(16)의 동작이 역행 또는 회생인가에 따라서 전환하는 처리를 실행하는 부분이다. 절환기(97, 97A, 97B)로부터 출력된 최대 토크는, 최댓값 선택기(44)로 출력되어서, 3개의 최대 토크 중에서 최대의 것이 최솟값 선택기(82, 83)로 출력된다. 이에 의해 선회 모터(16)의 최대 토크는, 가장 제한량이 큰 것에 맞춰서 제한된다.

이렇게 선회 제어 계통(100A)을 구성하면, 선회 모터(16)의 최대 선회 속도, 동력 및 최대 토크를, 가장 제한량이 큰 것에 맞춰서 제한할 수 있으므로, 붐(1a) 이외의 아암(1b)나 버킷(1c)을 동작시킨 경우에도, 이 동작 속도와 선회 속도를 매칭시킬 수 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 있어서도, 유압 액추에이터의 동작 속도와 선회 속도의 매칭을 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 조작량에 따라서 선회 모터(16)의 동력을 제한하고 있으므로, 선회 모터(16)의 선회 속도가 최댓값에 도달할 때까지의 과정에서도 양쪽 속도의 매칭을 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 상기의 각 실시 형태에서는 유압 셔블을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 유압 액추에이터와 전동 액추에이터(선회 모터 이외여도 됨)를 구비하고 있는 것이라면, 다른 건설 기계(예를 들어, 배터리 전력으로 구동하는 배터리식 유압 셔블 등)를 포함하는 임의의 작업 기계에 적용할 수 있다.

또한, 상기의 도 2에 도시한 유압 회로는, 유압 액추에이터(3a, 3b, 3c, 3e, 3f)에 관한 컨트롤 밸브(5A 내지 5E)의 스풀을 유압 펌프(6)와 직렬적으로 접속한 탠덤 회로가 되어 있지만, 도 10에 도시한 것 같이 컨트롤 밸브(5A 내지 5E)의 모든 스풀을 유압 펌프(6)와 병렬적으로 접속한 패러렐 회로로 해도 된다. 또한, 탠덤 회로와 패러렐 회로를 적절히 조합하여 유압 회로를 구성해도 된다.

또한, 상기에서는, 선회 붐 상승 동작 등의 「복합 동작」과, 상기 복합 동작을 조작 장치로 지시하기 위한 「복합 조작」의 설명에 대하여 「동시」라고 하는 단어를 사용한 개소가 있지만, 상기 단어의 의미는, 복수의 동작 또는 조작을 동시에 개시하는 경우만을 나타내는 것이 아니고, 이러한 경우도 포함하여 동시각에 복수의 동작 또는 조작이 행해지고 있는 경우를 넓게 나타내는 것인 것은 말할 필요도 없다.

1a: 붐
1b: 아암
1c: 버킷
1d: 상부 선회체
3a: 붐 실린더(유압 액추에이터)
3b: 아암 실린더(유압 액추에이터)
3c: 버킷 실린더(유압 액추에이터)
4A: 조작 장치(제1 조작 장치)
4B: 조작 장치(제2 조작 장치)
5: 컨트롤 밸브
6: 유압 펌프
7: 엔진
10: 발전 전동기
11: 차체 컨트롤러(제어 장치)
12, 13: 인버터 장치
15: 배터리(축전 장치)
16: 선회 모터(전동 액추에이터)
17, 18, 19, 20: 압력 센서
21: 엔진 컨트롤러
22: 배터리 컨트롤러
25: 발전기
41, 42, 43, 44: 최솟값 선택기
47: 절환기
56: 레귤레이터
63: 속도 센서
65: 속도 변환기
66: 속도 제어기
67: 토크 제한기
68: 승산기
69: 감산기
71: 엔진 출력 비율 산출부
72: 역행 정격 동력 기억부
75, 76, 77, 79: 승산기
81: 토크 교환기
82, 83: 최솟값 선택기
84: 펌프 동력 변환기
88, 89: 감산기
92: 속도 보정 게인 산출기
93: 역행 동력 보정량 산출기
94: 회생 동력 보정량 산출기
95: 역행 토크 제한 산출기
96: 회생 토크 제한 산출기
97: 절환기
100: 선회 제어 계통
110: 속도 제한값 산출 계통
120: 동력 제한값 산출 계통(동력 제한값 산출부)
130: 토크 제한값 산출 계통
200: 펌프 용량 제어 계통
T: 토크 지령
ω: 선회 속도

Claims (5)

1. 엔진(7)과,
   상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프(6)와,
   상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액추에이터(3a)와,
   전력에 의해 구동되는 전동 액추에이터(16)와,
   상기 유압 액추에이터를 조작하기 위한 제1 조작 장치(4A)와,
   상기 전동 액추에이터를 조작하기 위한 제2 조작 장치(4B)와,
   상기 제2 조작 장치의 조작량에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 목표 속도를 산출하고, 상기 목표 속도를 상기 제1 조작 장치의 조작량에 기초하여 보정하고, 상기 보정 후의 목표 속도에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 토크를 제어하는 제어 장치(11)를 구비하고,
   상기 제어 장치는,
   상기 제1 조작 장치의 조작량에 기초하여 상기 전동 액추에이터를 구동하는 데 있어서의 최대 토크를 토크 제한값으로 산출하고, 상기 제1 조작 장치의 조작량에 기초하여 상기 전동 액추에이터를 구동할 때의 동력 제한값을 산출하고,
   상기 동력 제한값에 대응하는 토크와 상기 토크 제한값 중 작은 쪽의 값을 상한값으로 하여 상기 전동 액추에이터의 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 조작 장치는, 2 방향으로 조작 가능하고,
   상기 전동 액추에이터의 동력 제한값은, 상기 제1 조작 장치의 조작 방향에 따른 특성을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   상기 전동 액추에이터는 전동기(16)이며,
   상기 전동 액추에이터의 동력 제한값은, 상기 전동기가 역행 동작 또는 회생 동작하는지에 따라서 개별로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 작업 기계.

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