WO2017110167A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2017110167A1
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hydraulic actuator
flow rate
hydraulic
speed
adjusting device
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井村　進也
聖二 土方
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日立建機株式会社
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
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    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

Definitions

  • the present invention relates to a work machine, and more particularly to a work machine that includes a hydraulic actuator that drives a work member and regenerates energy from the hydraulic actuator.
  • Boom lowering operation for the purpose of providing a hydraulic control device that can effectively improve the fuel efficiency by effectively utilizing the potential energy of the work member even in a work state that does not require speed increase.
  • the boom bottom pressure detected by one pressure sensor is higher than the arm rod pressure detected by the other pressure sensor, it is discharged from the bottom side of the boom cylinder.
  • a technique has been disclosed in which the hydraulic fluid to be regenerated is regenerated to the rod side of the arm cylinder via a valve on the regeneration pipeline, and the flow rate of the hydraulic pump is reduced by that amount (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made based on the above-described matters, and an object of the present invention is to provide a work machine that realizes energy saving by performing regeneration control even when an abnormality occurs in a pressure sensor of a hydraulic actuator.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-described problems.
  • the first hydraulic actuator, the second hydraulic actuator, and the first operating device that instructs the operation of the first hydraulic actuator;
  • a second operating device for instructing the operation of the second hydraulic actuator, a hydraulic pump for supplying pressure oil to the second hydraulic actuator, return oil from the first hydraulic actuator for supplying the second hydraulic actuator and the hydraulic pressure
  • a regeneration circuit that regenerates between the pump, a discharge circuit that discharges the return oil from the first hydraulic actuator to the tank, and a regeneration amount adjustment that adjusts the ratio of the flow rate of the return oil flowing through the regeneration circuit and the discharge circuit
  • a first operation for detecting an operation amount of the first operating device in a work machine comprising a device and a controller for controlling the regeneration amount adjusting device
  • a detector and a first hydraulic actuator speed calculation unit that calculates a speed of the first hydraulic actuator, and the controller includes an operation amount of the first operation device detected by the first operation amount detector
  • regeneration control can be performed to realize energy saving.
  • 1 is a side view showing a hydraulic excavator according to a first embodiment of a work machine of the present invention. It is the schematic which shows an example of the hydraulic system which comprises 1st Embodiment of the working machine of this invention. It is a control block diagram of the controller which comprises 1st Embodiment of the working machine of this invention. It is a control block diagram of the controller which comprises 2nd Embodiment of the working machine of this invention. It is a control block diagram of the controller which comprises 3rd Embodiment of the working machine of this invention. It is a control block diagram of the controller which comprises 4th Embodiment of the working machine of this invention.
  • FIG. 1 is a side view showing a hydraulic excavator according to a first embodiment of the working machine of the present invention.
  • the hydraulic excavator includes a traveling body 10, a revolving body 20 provided on the traveling body 10 so as to be able to turn, and a shovel mechanism 30 installed on the revolving body 20.
  • the traveling body 10 includes a pair of crawlers 11a and 11b, a crawler frame 12a and 12b (only one side is shown in FIG. 1), a pair of traveling hydraulic motors 13a and 13b that independently drive and control the crawlers 11a and 11b, and It consists of a speed reduction mechanism.
  • the swing body 20 includes a swing frame 21, an engine 22 as a prime mover provided on the swing frame 21, a swing hydraulic motor 27, a speed reduction mechanism 26 that reduces the rotation of the swing hydraulic motor 27, and the like.
  • the driving force of the hydraulic motor 27 is transmitted through the speed reduction mechanism 26, and the turning body 20 (the turning frame 21) is driven to turn with respect to the traveling body 10 by the driving force.
  • an excavator mechanism (front device) 30 is mounted on the revolving unit 20.
  • the shovel mechanism 30 includes a boom 31, a boom cylinder 32 for driving the boom 31, an arm 33 rotatably supported near the tip of the boom 31, and an arm cylinder 34 for driving the arm 33.
  • the bucket 35 includes a bucket 35 rotatably supported at the tip of the arm 33, a bucket cylinder 36 for driving the bucket 35, and the like.
  • a hydraulic system 40 for driving the hydraulic actuators such as the traveling hydraulic motors 13a and 13b, the boom cylinder 32, the arm cylinder 34, and the bucket cylinder 36 described above is mounted on the swing frame 21 of the swing body 20. Yes.
  • a boom angle sensor 48 for detecting the angle of the boom 31 is provided at the base end portion of the boom 31 supported by the revolving unit 20, and the tip of the boom 31 in which one end side of the arm 33 is rotatably supported.
  • the arm angle sensor 49 for detecting the angle of the arm 33 with respect to the boom 31 is provided in the part. The angle signals detected by these angle sensors 48 and 49 are input to the controller 100 described later.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a hydraulic system constituting the first embodiment of the work machine of the present invention.
  • a hydraulic system 40 includes a first hydraulic pump 41a and a second hydraulic pump 41b, and a boom cylinder 32 that is supplied with pressure oil from the first hydraulic pump 41a and drives a boom 31 (see FIG. 1) of the hydraulic excavator. (First hydraulic actuator), arm cylinder 34 (second hydraulic actuator) that is supplied with pressure oil from the second hydraulic pump 41b and drives the arm 33 (see FIG.
  • a boom spool 43 that controls the flow (flow rate and direction) of pressure oil supplied to the boom cylinder 32, and an arm that controls the flow (flow rate and direction) of pressure oil supplied from the second hydraulic pump 41b to the arm cylinder 34.
  • an arm operating device 52 for switching the arm spool 44 outputs an operation command over arm 33 (second operating system).
  • the first hydraulic pump 41a and the second hydraulic pump 41b are also connected to a spool (not shown) so that pressure oil is supplied to other actuators (not shown), but their circuit portions are omitted.
  • the first hydraulic pump 41a and the second hydraulic pump 41b are variable displacement types that are rotationally driven by the engine 22 and discharge hydraulic oil proportional to the product of the rotation speed and the volume, and regulators 42a and 42b as pump flow rate adjusting devices. Each is equipped.
  • the regulators 42a and 42b are driven by a control signal from a controller 100 (described later), and the tilt angles (capacities) of the hydraulic pumps 41a and 41b are controlled to control the discharge flow rate.
  • the first hydraulic pump 41a and the second hydraulic pump 41b are connected to the boom spool 43 and the arm spool 44 via the pressure oil supply pipes 14 and 15, and the discharged oil of each hydraulic pump 41a and 41b is the boom spool 43 and the arm spool. 44.
  • the boom spool 43 and the arm spool 44 are respectively connected to the bottom side oil chambers 32a and 34a or the rod side oil chamber 32b of the boom cylinder 32 and the arm cylinder 34 via the bottom side conduits 17 and 19 or the rod side conduits 16 and 18, respectively.
  • the discharge oil of the hydraulic pumps 41a, 41b passes from the spools 43, 44 to the bottom side pipe lines 17, 19, or the rod side pipe lines 16, 18 respectively.
  • At least a part of the pressure oil discharged from the boom cylinder 32 is circulated from the boom spool 43 to the tank via the pipeline. All of the pressure oil discharged from the arm cylinder 34 is circulated from the arm spool 44 to the tank via the pipe line.
  • the boom operation device 51 and the arm operation device 52 have operation levers 51a and 52a and a pilot valve (not shown), respectively, and the pilot valves are respectively connected via pilot lines 53 and 54 and pilot lines 55 and 56, respectively.
  • the operation parts 43 a and 43 b of the boom spool 43 and the operation parts 44 a and 44 b of the arm spool 44 are connected.
  • the pilot valve When the boom operation lever 51a is operated in the boom raising direction (right direction in the figure), the pilot valve generates an operation pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever 51a, and this operation pilot pressure is transmitted through the pilot line 54.
  • the boom spool 43 is switched to the boom raising direction (the left position in the figure).
  • the pilot valve When the boom operation lever 51 a is operated in the boom lowering direction (left direction in the figure), the pilot valve generates an operation pilot pressure corresponding to the operation amount of the boom operation lever 51 a, and this operation pilot pressure is transmitted via the pilot line 53.
  • the boom spool 43 is switched to the boom lowering direction (right side position in the figure).
  • the pilot valve When the arm operation lever 52a is operated in the arm cloud direction (right direction in the figure), the pilot valve generates an operation pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever 52a, and this operation pilot pressure passes through the pilot line 55. Is transmitted to the operation portion 44b of the arm spool 44, and the arm spool 44 is switched in the arm cloud direction (the position on the left side in the drawing).
  • the pilot valve When the arm operation lever 52 a is operated in the arm dump direction (left direction in the figure), the pilot valve generates an operation pilot pressure corresponding to the operation amount of the arm operation lever 52 a, and this operation pilot pressure is transmitted via the pilot line 56.
  • the arm spool 44 is switched to the arm dump direction (right side position in the figure).
  • the hydraulic system 40 is disposed in the bottom side pipe line 17 of the boom cylinder 32, and the flow rate of the pressure oil discharged from the bottom side oil chamber 32a of the boom cylinder 32 is A two-position three-port regeneration control valve 45 serving as a regeneration flow rate adjusting device capable of adjusting the distribution between the boom spool 43 side (tank side) and the pressure oil supply line 15 side (regeneration line side) of the arm cylinder 34;
  • One end side of the control valve 45 is connected to one outlet port and the other end side is connected to the pressure oil supply line 15.
  • the other end port of the regeneration control valve 45 is connected to one end side and the other end side is the boom.
  • a discharge pipe 46 connected to the port of the spool 43, pressure sensors 23, 24, 28 and 29, and a controller 100 are provided.
  • the regeneration control valve 45 is an electromagnetic proportional valve provided with an electromagnetic solenoid unit 45a that is directly controlled by electric power from the controller 100, and controls the stroke so that the bottom side oil chamber 32a of the boom cylinder 32 is connected to the tank side.
  • the discharge flow rate flowing to the boom spool 43 side and the regeneration flow rate flowing from the bottom oil chamber 32a of the boom cylinder 32 to the arm spool 44 side via the regeneration conduit 47 are adjusted.
  • the pressure sensor 23 is provided in the rod side conduit 16 of the boom cylinder 32, and the pressure sensor 24 is provided in the bottom side conduit 17 of the boom cylinder 32.
  • the pressure sensor 28 is provided in the rod side pipe line 18 of the arm cylinder 34, and the pressure sensor 29 is provided in the bottom side pipe line 19 of the arm cylinder 34.
  • the pressure sensor 53a is provided in the pilot line 53 to detect the operation pilot pressure in the boom lowering direction of the boom operating device 51, and the pressure sensor 54a is provided in the pilot line 54 to operate the boom operating device 51 in the boom raising direction. Detect the pilot pressure.
  • the pressure sensor 55 a is provided in the pilot line 55 of the arm operation device 52 and detects the operation pilot pressure in the arm cloud direction of the arm operation device 52.
  • the pressure sensor 56 a is the pilot line 56 of the arm operation device 52. The operation pilot pressure in the arm dump direction of the arm operation device 52 is detected.
  • the controller 100 receives detection signals from the pressure sensors 23, 24, 28, 29, 53a, 54a, 55a, and 56a, performs a predetermined calculation based on these signals, and is a regeneration control valve that is an electromagnetic proportional valve. 45 and a control command is output to the regulators 42a and 42b.
  • a control device that does not use input signals from the pressure sensors of these hydraulic actuators will be described. Instead of the signals from these pressure sensors, the boom angle signal detected by the boom angle sensor 48 and the arm angle signal detected by the arm angle sensor are input to the controller 100.
  • FIG. 3 is a control block diagram of a controller constituting the first embodiment of the work machine of the present invention.
  • the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 and 2 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
  • the control of the present embodiment includes a controller 100, a pressure sensor 53a as a boom lowering operation amount detection unit, a boom lowering speed calculation unit 111, and a regeneration control valve 45 as a regeneration amount adjusting device.
  • the internal calculation of the controller 100 is configured by a regeneration amount adjusting device command value calculation unit 130.
  • the boom lowering operation amount detection unit includes, for example, a pressure sensor 53a that detects an operation pilot pressure in the boom lowering direction of the boom operating device 51.
  • the boom lowering operation amount signal detected by the pressure sensor 53 a is output to the regeneration amount adjusting device command value calculation unit 130 of the controller 100.
  • the boom lowering speed calculation unit 111 calculates and calculates the angular velocity by differentiating the boom angle sensor 48 that detects the angle of the boom 31 with respect to the revolving structure 20 and the boom angle signal detected by the boom angle sensor 48. It is comprised from the other controller which outputs the signal of an angular velocity to the reproduction
  • calculating the angular velocity may be executed by the controller 100, and in this case, the value detected by the boom angle sensor 48 is directly input to the controller 100. Further, instead of the boom angle sensor 48, a displacement sensor (boom stroke sensor) for detecting the displacement of the boom cylinder 32 may be used. Also in this case, the boom lowering speed is calculated by differentiating the detected displacement signal. Further, if the angle sensor and the cylinder displacement sensor used in the boom lowering speed calculation unit 111 are shared with those used in the stability calculation and information construction during crane work, the cost can be reduced.
  • the regeneration control valve 45 which is a regeneration amount adjusting device, is driven based on a command value (electric power) from the controller 100 received by the electromagnetic solenoid unit 45a, and switches the valve position.
  • a command value electric power
  • the return oil from the boom cylinder bottom side oil chamber 32a is driven to a position where it flows to the boom spool 43.
  • the boom cylinder bottom side oil chamber 32a is driven. Is driven to a position where all the return oil flows to the arm spool 44.
  • the command value is between the minimum value and the maximum value
  • the return oil from the boom cylinder bottom side oil chamber 32a is driven to a position where it is distributed to the boom spool 43 and the arm spool 44 according to the value.
  • the regeneration control valve 45 which is a regeneration amount adjusting device, may be configured to generate hydraulic pressure based on a command value from the controller and switch the valve by the hydraulic pressure without using electric power when switching the position.
  • the command value to the valve may be set to 0 MPa to 4 MPa, for example.
  • the regeneration amount adjustment device command value calculation unit 130 first calculates a boom lowering speed target value so that the larger the input boom lowering operation amount is, the larger the input boom lowering operation amount is, using a preset table. Next, the deviation is calculated by subtracting the actual boom lowering speed (value calculated by the boom lowering speed calculating unit 111) from the calculated boom lowering speed target value. Finally, using a preset table, the regeneration amount adjustment device command value is calculated and output so that the deviation is closer to the minimum value as the deviation is larger in the positive direction and closer to the maximum value as the deviation is larger in the negative direction.
  • the command value is brought close to the minimum value. Accordingly, since all the return oil from the boom cylinder bottom side oil chamber 32a is driven to a position where it flows to the boom spool 43, the boom lowering speed increases and approaches the boom lowering speed target value. Conversely, when the actual boom lowering speed is larger than the boom lowering speed target value, the deviation increases in the negative direction. At this time, the command value is brought close to the maximum value. As a result, the return oil from the boom cylinder bottom side oil chamber 32a is driven to a position where all of the return oil flows to the arm spool 44, so the boom lowering speed decreases and approaches the boom lowering speed target value.
  • the regeneration amount can be adjusted so that the boom lowering speed becomes the target speed. It should be noted that the control may be performed based on the integrated value of the deviation instead of the control based on the deviation, so that a steady deviation can be eliminated.
  • the control when the pressure sensor of the hydraulic actuator has failed has been described.
  • the present invention can also be applied to a work machine that does not include these pressure sensors from the beginning.
  • FIG. 4 is a control block diagram of a controller constituting the second embodiment of the work machine of the present invention.
  • the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
  • pressure sensors 55a and 56a as arm operation amount detection units, and pump flow rate adjustment are compared with the control block diagram of the first embodiment shown in FIG.
  • a regulator 42b as a device is additionally configured, and an internal calculation of the controller is additionally configured with a pump flow rate reference value calculating unit 131 and a pump flow rate adjusting device command value calculating unit 132.
  • the arm operation amount detection unit includes, for example, a pressure sensor 55a that detects an operation pilot pressure in the arm cloud direction of the arm operation device 52 and a pressure sensor 56a that detects an operation pilot pressure in the arm dump direction.
  • the arm operation amount signals detected by the pressure sensors 55 a and 56 a are output to the regeneration amount adjusting device command value calculation unit 130 and the pump flow rate reference value calculation unit 131 of the controller 100.
  • the regulator 42b which is a pump flow rate adjusting device, is driven based on a command value (electric power) from the controller 100, and controls the pump discharge flow rate by adjusting the tilt angle (capacity) of the second hydraulic pump 41b.
  • the tilt angle is adjusted to minimize the volume of the second hydraulic pump 41b
  • the tilt angle is adjusted to maximize the volume of the second hydraulic pump 41b.
  • the volume of the second hydraulic pump 41b is adjusted to a tilt angle that is between the minimum value and the maximum value.
  • the regulator 42b which is a pump flow rate adjusting device, does not use power when adjusting the tilt angle of the second hydraulic pump 41b, but generates a hydraulic pressure based on a command value from the controller, and tilts by the hydraulic pressure. You may make it the structure which switches a corner
  • the hydraulic pressure command value may be, for example, 0 MPa to 4 MPa.
  • the regeneration amount adjustment device command value calculation unit 130 adjusts the regeneration amount based on the boom lowering operation amount from the boom lowering operation amount detection unit and the boom lowering speed from the boom lowering speed calculation unit 111.
  • the device command value is calculated and output.
  • the regeneration amount can be adjusted so that the boom lowering speed becomes the target speed.
  • an arm cloud operation amount and an arm dump operation amount are input from the arm operation amount detection unit. In this case, when both the arm cloud operation amount and the arm dump operation amount are 0, there is no need to regenerate, so a function for setting the output command value to 0 can be added.
  • the pump flow rate reference value calculation unit 131 first calculates the pump flow rate reference value 1 so as to increase as the input arm cloud operation amount increases, using a preset table. Similarly, using a table set in advance, the pump flow rate reference value 2 is calculated so as to increase as the input arm dump operation amount increases. Finally, the pump flow rate reference value 1 and the pump flow rate reference value 2 are compared, and the larger one is output as the pump flow rate reference value to the pump flow rate adjusting device command value calculation unit 132.
  • the pump flow rate adjustment device command value calculation unit 132 inputs the regeneration amount adjustment device command value signal from the regeneration amount adjustment device command value calculation unit 130 and the pump flow rate reference value signal from the pump flow rate reference value calculation unit 131.
  • the pump flow rate controller command value calculator 132 first calculates a pump flow rate decrease value using a previously set table so that the larger the input regeneration amount adjuster command value is, the larger the value is. Next, a value obtained by subtracting the pump flow rate decrease value from the input pump flow rate reference value is output as a pump flow rate adjusting device command value.
  • the pump flow rate reference value calculated by the pump flow rate reference value calculation unit 131 based on the signal from the arm operation amount detection unit is the second hydraulic pump required by the second hydraulic actuator required for the work. This corresponds to the required flow rate of 41b.
  • the pump flow rate decrease value is calculated from the regeneration amount adjusting device command value input from the regeneration amount adjusting device command value calculating unit 130, which is added to the discharge flow rate of the second hydraulic pump 41b. This corresponds to the regeneration flow rate from one hydraulic actuator.
  • the pump flow rate adjusting device command value calculation unit 132 subtracts the regeneration flow rate from the first hydraulic actuator from the required flow rate of the second hydraulic pump 41b, and calculates the flow rate that the second hydraulic pump 41b should discharge independently.
  • the command value is output to 42b.
  • the flow rate of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 41b can be reduced without changing the operating speed of the arm 33, and fuel consumption can be reduced. If the pump flow rate controller command value calculation unit 132 does not perform subtraction of the pump flow rate decrease value and outputs the pump flow rate reference value as it is as the pump flow rate controller command value, the operating speed of the arm 33 is increased. be able to.
  • the regeneration flow rate by the regeneration flow rate adjusting device and the discharge flow rate of the second hydraulic pump can be controlled independently, the fuel consumption can be further improved.
  • FIG. 5 is a control block diagram of a controller constituting the third embodiment of the work machine of the present invention.
  • the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 4 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
  • an arm speed calculation unit 113 is added to the control block diagram of the second embodiment shown in FIG.
  • the calculation method of the flow rate adjusting device command value calculation unit 132 is different. Further, the regeneration amount adjustment device command value signal from the regeneration amount adjustment device command value calculation unit 130 is not input to the pump flow rate adjustment device command value calculation unit 132, and the arm speed signal and pump flow rate from the arm speed calculation unit 113 are not input.
  • a pump flow rate reference value signal from the reference value calculation unit 131 is input.
  • the arm speed calculation unit 113 calculates an angular velocity by differentiating an arm angle sensor 49 that detects an angle of the arm 33 with respect to the boom 31 and an arm angle signal detected by the arm angle sensor 49, and calculates the calculated angular velocity. It is comprised from the other controller which outputs a signal to the pump flow control apparatus command value calculating part 132 of the controller 100 as an arm speed signal. This other controller is provided separately from the controller 100.
  • the calculation of the angular velocity may be executed by the controller 100, and in this case, the value detected by the arm angle sensor 49 is directly input to the controller 100. Further, a displacement sensor (arm stroke sensor) that detects the displacement of the arm cylinder 34 may be used instead of the arm angle sensor 49. Also in this case, the arm speed is calculated by differentiating the detected displacement signal. Further, if the angle sensor and cylinder displacement sensor used in the arm speed calculation unit 113 are shared with those used in the stability calculation and information construction during crane work, the cost can be reduced.
  • the pump flow rate adjusting device command value calculation unit 132 first uses a preset table to determine from the arm cloud operation amount when the arm cloud operation is being performed and from the arm dump operation amount when the arm dump operation is being performed. From the above, the arm speed target value is calculated. Next, the actual arm speed (value calculated by the arm speed calculation unit 113) is subtracted from the calculated arm speed target value to calculate the deviation. Finally, using a preset table, the pump flow rate decrease value is calculated so that the larger the deviation is in the positive direction, the closer to the minimum value, and the larger the deviation is in the negative direction, the closer to the maximum value.
  • the pump flow rate decrease value is brought close to the minimum value.
  • the pump flow rate decrease value subtracted from the pump flow rate reference value calculated by the pump flow rate reference value calculation unit 131 becomes the minimum value, so that the flow rate that the second hydraulic pump 41b should discharge independently increases.
  • the command value is output to the regulator 42b.
  • the actual arm speed increases and approaches the arm speed target value.
  • the deviation increases in the negative direction. At this time, the pump flow rate decrease value is brought close to the maximum value.
  • the pump flow rate decrease value subtracted from the pump flow rate reference value becomes the maximum value, so that the command value is output to the regulator 42b so that the flow rate to be discharged by the second hydraulic pump 41b is decreased.
  • the actual arm speed decreases and approaches the arm speed target value.
  • the hydraulic pump flow rate can be adjusted so that the actual arm speed becomes the target speed. It should be noted that the control may be performed based on the integrated value of the deviation instead of the control based on the deviation, so that a steady deviation can be eliminated. Accordingly, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 41b can be reduced without changing the operating speed of the arm 33, and fuel consumption can be reduced.
  • the flow rate of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 41b can be reduced without changing the operating speed of the arm 33, and the fuel consumption can be reduced. Can be reduced.
  • FIG. 6 is a control block diagram of a controller constituting the fourth embodiment of the work machine of the present invention.
  • the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 5 are the same parts, and detailed description thereof is omitted.
  • the operation of the pump flow rate adjusting device command value calculation unit 132 of the internal calculation of the controller 100 is compared with the control block diagram of the third embodiment shown in FIG. The method is different. Further, the regeneration amount adjusting device command value signal is input from the regeneration amount adjusting device command value computing portion 130 to the pump flow rate adjusting device command value computing portion 132.
  • the pump flow rate adjusting device command value calculation unit 132 first uses a preset table to determine from the arm cloud operation amount when the arm cloud operation is being performed and from the arm dump operation amount when the arm dump operation is being performed. From the above, the arm speed target value is calculated. Next, the actual arm speed (value calculated by the arm speed calculation unit 113) is subtracted from the calculated arm speed target value to calculate the deviation. Finally, using a preset two-dimensional table, the larger the deviation in the positive direction, the closer to the minimum value, and the larger the deviation in the negative direction, the closer to the maximum value. The pump flow rate decrease value is calculated so as to increase as the regeneration amount adjustment device command value signal from 130 increases.
  • control may be performed based on the integrated value of the deviation instead of the control based on the deviation, and the steady deviation can be eliminated by doing so. Accordingly, the flow rate of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 41b can be reduced without changing the operating speed of the arm 33, and fuel consumption can be reduced.
  • the flow rate of the hydraulic oil discharged from the second hydraulic pump 41b can be reduced without changing the operation speed of the arm 33, and the fuel efficiency can be reduced. Can be reduced.
  • the present invention is not limited to the first to fourth embodiments described above, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い省エネを実現する。第２油圧アクチュエータ(34)に圧油を供給する油圧ポンプ(41b)と、第１油圧アクチュエータ(32)からの戻り油を第２油圧アクチュエータ(41b)と油圧ポンプ(41b)との間に再生する再生回路(47)と、第１油圧アクチュエータ(32)からの戻り油をタンクに排出する排出回路(46)と、再生回路(47)と排出回路(46)に流れる戻り油の流量の割合を調整する再生量調整装置(45)と、再生量調整装置(45)を制御するコントローラ(100)と、第１操作装置(51)の操作量を検出する第１操作量検出器(53a)と、第１油圧アクチュエータ(32)の速度を演算する第１油圧アクチュエータ速度演算部(111)とを備え、コントローラ(111)は、第１操作量検出器(53a)が検出した操作量と、第１油圧アクチュエータ速度演算部(111)が演算した速度とに基づいて、再生量調整装置を制御する。

Description

作業機械
　本発明は、作業機械に係り、更に詳しくは、作業部材を駆動する油圧アクチュエータを備え、油圧アクチュエータからのエネルギを再生する作業機械に関する。
　増速を要しない作業状態においても作業部材の有する位置エネルギを有効に活用して燃費の向上を図ることができる油圧制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的として、ブーム下げ動作とアーム押し動作を同時に行う時であって、一の圧力センサの検出したブームボトム圧が、他の圧力センサの検出したアームロッド圧よりも高いという条件の下に、ブームシリンダのボトム側から排出される作動油を、再生管路上のバルブを介してアームシリンダのロッド側へ再生し、その分、油圧ポンプの流量を下げるという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５２９６５７０号公報
　上述した特許文献１の技術においては、作業部材の位置エネルギを有効に活用できるので、燃費の向上を図ることができる。しかし、再生用バルブの開条件を、圧力センサが検出したブームボトム圧とアームロッド圧の大小関係としているので、圧力センサの単体の異常（例えば、信号線の断線等も含む）が発生すると、再生制御が実行できないという問題があった。このため、圧力センサの単体の異常が生じた場合でも、再生制御が実行可能な作業機械が要望されていた。
　本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い省エネを実現する作業機械を提供することにある。
　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作を指示する第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータの動作を指示する第２操作装置と、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に再生する再生回路と、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに排出する排出回路と、前記再生回路と前記排出回路に流れる戻り油の流量の割合を調整する再生量調整装置と、前記再生量調整装置を制御するコントローラとを備えた作業機械において、前記第１操作装置の操作量を検出する第１操作量検出器と、前記第１油圧アクチュエータの速度を演算する第１油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記再生量調整装置を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い、省エネを実現することができる。
本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧システムの一例を示す概略図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。 本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
　以下、作業機械として油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、油圧アクチュエータを備えたハイブリッド作業機械全般に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。
　図１は本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。　
　図１において、油圧ショベルは走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体２０及び旋回体２０に装設したショベル機構３０を備えている。
　走行体１０は、一対のクローラ１１ａ，１１ｂ及びクローラフレーム１２ａ，１２ｂ（図１では片側のみを示す）、各クローラ１１ａ，１１ｂを独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータ１３ａ、１３ｂ及びその減速機構等で構成されている。
　旋回体２０は、旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた、原動機としてのエンジン２２と、旋回油圧モータ２７と、旋回油圧モータ２７の回転を減速する減速機構２６等から構成され、旋回油圧モータ２７の駆動力が減速機構２６を介して伝達され、その駆動力により走行体１０に対して旋回体２０（旋回フレーム２１）を旋回駆動させる。
　また、旋回体２０にはショベル機構（フロント装置）３０が搭載されている。ショベル機構３０は、ブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６等で構成されている。
　さらに、旋回体２０の旋回フレーム２１上には、上述した走行用油圧モータ１３ａ、１３ｂ、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システム４０が搭載されている。
　また、旋回体２０に支持されているブーム３１の基端部には、ブーム３１の角度を検出するブーム角度センサ４８が設けられ、アーム３３の一端側が回転可能に支持されているブーム３１の先端部には、ブーム３１に対するアーム３３の角度を検出するアーム角度センサ４９が設けられている。これらの角度センサ４８，４９が検出した角度信号は後述するコントローラ１００に入力される。
　図２は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧システムの一例を示す概略図である。　
　図２において、油圧システム４０は、第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂと、第１油圧ポンプ４１ａから圧油が供給され、油圧ショベルのブーム３１（図１参照）を駆動するブームシリンダ３２（第１油圧アクチュエータ）と、第２油圧ポンプ４１ｂから圧油が供給され、油圧ショベルのアーム３３（図１参照）を駆動するアームシリンダ３４（第２油圧アクチュエータ）と、第１油圧ポンプ４１ａからブームシリンダ３２に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するブームスプール４３と、第２油圧ポンプ４１ｂからアームシリンダ３４に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するアームスプール４４と、ブーム３１の動作指令を出力しブームスプール４３を切り換えるブーム操作装置５１（第１操作装置）と、アーム３３の動作指令を出力しアームスプール４４を切り換えるアーム操作装置５２（第２操作装置）とを備えている。第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは図示しない他のアクチュエータにも圧油が供給されるように図示しないスプールにも接続されているが、それらの回路部分は省略している。
　第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは、エンジン２２によって回転駆動され、回転数と容積の積に比例した作動油を吐出する可変容量型であり、ポンプ流量調整装置としてのレギュレータ４２ａ，４２ｂをそれぞれ備えている。レギュレータ４２ａ，４２ｂは、コントローラ１００（後述）からの制御信号によって駆動され、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの傾転角（容量）が制御されて吐出流量が制御される。第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは、圧油供給配管１４，１５を介してブームスプール４３，アームスプール４４に接続され、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの吐出油はブームスプール４３，アームスプール４４に供給される。
　ブームスプール４３とアームスプール４４は、それぞれ、ボトム側管路１７，１９又はロッド側管路１６，１８を介してブームシリンダ３２及びアームシリンダ３４のボトム側油室３２ａ，３４ａ或いはロッド側油室３２ｂ，３４ｂに接続され、各スプール４３，４４の切換位置に応じて、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの吐出油は各スプール４３，４４からボトム側管路１７，１９又はロッド側管路１６，１８を介してブームシリンダ３２及びアームシリンダ３４のボトム側油室３２ａ，３４ａ或いはロッド側油室３２ｂ，３４ｂに供給される。ブームシリンダ３２から排出された圧油は、少なくともその一部がブームスプール４３から管路を介してタンクに環流される。アームシリンダ３４から排出された圧油は、その全てがアームスプール４４から管路を介してタンクに環流される。
　ブーム操作装置５１及びアーム操作装置５２は、それぞれ、操作レバー５１ａ，５２ａと図示しないパイロット弁とを有し、パイロット弁は、それぞれ、パイロット管路５３，５４及びパイロット管路５５，５６を介してブームスプール４３の操作部４３ａ，４３ｂ及びアームスプール４４の操作部４４ａ，４４ｂに接続されている。
　ブーム操作レバー５１ａがブーム上げ方向（図示右方向）に操作されると、パイロット弁はブーム操作レバー５１ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５４を介してブームスプール４３の操作部４３ｂに伝えられ、ブームスプール４３はブーム上げ方向（図示左側の位置）に切り換えられる。ブーム操作レバー５１ａがブーム下げ方向（図示左方向）に操作されると、パイロット弁はブーム操作レバー５１ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５３を介してブームスプール４３の操作部４３ａに伝えられ、ブームスプール４３はブーム下げ方向（図示右側の位置）に切り換えられる。
　アーム操作レバー５２ａがアームクラウド方向（図示右方向）に操作されると、パイロット弁はアーム操作レバー５２ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５５を介してアームスプール４４の操作部４４ｂに伝えられ、アームスプール４４はアームクラウド方向（図示左側の位置）に切り換えられる。アーム操作レバー５２ａがアームダンプ方向（図示左方向）に操作されると、パイロット弁はアーム操作レバー５２ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５６を介してアームスプール４４の操作部４４ａに伝えられ、アームスプール４４はアームダンプ方向（図示右側の位置）に切り換えられる。
　本実施の形態における油圧システム４０は、上述した構成要素に加えて、ブームシリンダ３２のボトム側管路１７に配置され、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａから排出される圧油の流量を、ブームスプール４３側（タンク側）とアームシリンダ３４の圧油供給管路１５側（再生管路側）とに分配調整可能とする再生流量調整装置としての２位置３ポートの再生制御弁４５と、再生制御弁４５の一方の出口ポートに一端側が接続され他端側が圧油供給管路１５に接続される再生管路４７と、再生制御弁４５の他方の出口ポートに一端側が接続され他端側がブームスプール４３のポートに接続される排出管路４６と、圧力センサ２３，２４，２８，２９と、コントローラ１００とを備えている。
　再生制御弁４５は、コントローラ１００からの電力により直接制御される電磁ソレノイド部４５ａとを備えた電磁比例弁であって、ストロークを制御することで、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａからタンク側（ブームスプール４３側）へ流れる排出流量と、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａから再生管路４７を介してアームスプール４４側へ流れる再生流量とを調整する。
　再生制御弁４５によって、ブームシリンダボトム側油室３２ａからアームスプール４４へ作動油を流し、その分、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすと、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂを駆動するエンジン２２の動力を減らすことができるので、アーム３３の動作速度を変えずに燃費を低減することができる。また、再生制御弁４５によって、ブームシリンダボトム側油室３２ａからアームスプール４４へ作動油を流した場合に、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らさないようにすると、アーム３３の動作速度を増速することができる。
　圧力センサ２３はブームシリンダ３２のロッド側管路１６に設けられ、圧力センサ２４はブームシリンダ３２のボトム側管路１７に設けられている。圧力センサ２８はアームシリンダ３４のロッド側管路１８に設けられ、圧力センサ２９はアームシリンダ３４のボトム側管路１９に設けられている。
　圧力センサ５３ａはパイロット管路５３に設けられ、ブーム操作装置５１のブーム下げ方向の操作パイロット圧を検出し、圧力センサ５４ａはパイロット管路５４に設けられ、ブーム操作装置５１のブーム上げ方向の操作パイロット圧を検出する。また、圧力センサ５５ａは、アーム操作装置５２のパイロット管路５５に設けられ、アーム操作装置５２のアームクラウド方向の操作パイロット圧を検出し、圧力センサ５６ａは、アーム操作装置５２のパイロット管路５６に設けられ、アーム操作装置５２のアームダンプ方向の操作パイロット圧を検出する。
　コントローラ１００は、圧力センサ２３，２４，２８，２９、５３ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａ、からの検出信号を入力し、それらの信号に基づいて所定の演算を行い、電磁比例弁である再生制御弁４５とレギュレータ４２ａ，４２ｂに制御指令を出力する。本実施の形態においては、油圧アクチュエータの圧力センサ２３、２４、２８、２９が故障した場合を想定し、これらの油圧アクチュエータの圧力センサからの入力信号を用いない制御装置を説明する。これらの圧力センサからの信号に代えて、ブーム角度センサ４８が検出したブーム角度信号とアーム角度センサが検出したアーム角度信号がコントローラ１００には入力されている。
　次に、本実施の形態における制御方法について図３を用いて説明する。図３は、本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
　本実施の形態の制御は、図３に示すように、コントローラ１００と、ブーム下げ操作量検出部としての圧力センサ５３ａと、ブーム下げ速度演算部１１１と、再生量調整装置としての再生制御弁４５とで構成され、コントローラ１００の内部演算は、再生量調整装置指令値演算部１３０で構成されている。
　ブーム下げ操作量検出部は、例えば、ブーム操作装置５１のブーム下げ方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５３ａで構成される。圧力センサ５３ａが検出したブーム下げ操作量の信号は、コントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０へ出力される。
　ブーム下げ速度演算部１１１は、例えば、旋回体２０に対するブーム３１の角度を検出するブーム角度センサ４８と、ブーム角度センサ４８が検出したブーム角度信号を微分演算することで角速度を演算し、算出した角速度の信号をブーム下げ速度信号としてコントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０へ出力する他のコントローラから構成されている。この他のコントローラはコントローラ１００と別に設けられている。
　なお、角速度を演算することをコントローラ１００で実行しても良く、その場合はブーム角度センサ４８で検出した値がコントローラ１００に直接入力される。また、ブーム角度センサ４８の代わりにブームシリンダ３２の変位を検出する変位センサ（ブームストロークセンサ）を用いても良い。この場合も検出した変位信号を微分することによってブーム下げ速度を演算する。また、ブーム下げ速度演算部１１１で使用する角度センサやシリンダの変位センサは、クレーン作業時の安定性計算や情報化施工で使用するものと共用すれば、コストを抑えることができる。
　再生量調整装置である再生制御弁４５は、電磁ソレノイド部４５ａに受けたコントローラ１００からの指令値（電力）に基づいて駆動し、バルブ位置を切り替える。指令値が最小値以下の時は、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てブームスプール４３へ流れる位置に駆動し、指令値が最大値の時は、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てアームスプール４４へ流れる位置に駆動する。指令値が最小値と最大値の間の時は、その値に従って、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油がブームスプール４３とアームスプール４４へ配分される位置に駆動する。なお、再生量調整装置である再生制御弁４５は、その位置を切り換える際に電力を用いず、コントローラからの指令値に基づいて油圧を発生させて、その油圧によりバルブを切り換える構成にしても良い。この場合、バルブへの指令値は例えば、０ＭＰａから４ＭＰａとしても良い。
　再生量調整装置指令値演算部１３０は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力したブーム下げ操作量が大きいほど大きくなるようにブーム下げ速度目標値を演算する。次に、演算したブーム下げ速度目標値から実際のブーム下げ速度（ブーム下げ速度演算部１１１が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定したテーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくように再生量調整装置指令値を演算し、出力する。
　具体的には、ブーム下げ速度目標値より実際のブーム下げ速度が小さいときには、偏差が正方向に大きくなる。このときには、指令値を最小値に近づける。このことにより、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てブームスプール４３へ流れる位置に駆動するので、ブーム下げ速度が増加し、ブーム下げ速度目標値に近づく。逆に、ブーム下げ速度目標値より実際のブーム下げ速度が大きいときには、偏差が負方向に大きくなる。このときには、指令値を最大値に近づける。このことにより、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てアームスプール４４へ流れる位置に駆動するので、ブーム下げ速度は減少し、ブーム下げ速度目標値に近づく。
　以上のように制御することで、ブーム下げ速度が目標速度通りになるように再生量を調整することができる。なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。
　上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い、省エネを実現することができる。
　なお、本実施の形態においては、油圧アクチュエータの圧力センサが故障した場合における制御を説明したが、これらの圧力センサを最初から備えていない作業機械にも、本発明は適用できる。
　以下、本発明の作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
　本発明の作業機械の第２の実施の形態においては、図３に示す第１の実施の形態の制御ブロック図に対して、アーム操作量検出部としての圧力センサ５５ａ、５６ａと、ポンプ流量調整装置としてのレギュレータ４２ｂとが追加構成され、コントローラの内部演算は、ポンプ流量基準値演算部１３１とポンプ流量調整装置指令値演算部１３２とが追加構成されている。
　アーム操作量検出部は、例えば、アーム操作装置５２のアームクラウド方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５５ａと、アームダンプ方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５６ａとで構成される。圧力センサ５５ａ，５６ａが検出したアーム操作量の信号は、コントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０とポンプ流量基準値演算部１３１へ出力される。
　ポンプ流量調整装置であるレギュレータ４２ｂは、コントローラ１００からの指令値（電力）に基づいて駆動し、第２油圧ポンプ４１ｂの傾転角（容量）を調整することでポンプ吐出流量を制御する。指令値が最小値のときは第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最小となる傾転角に調整し、指令値が最大値のときは第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最大となる傾転角に調整し、指令値が最小値と最大値の間のときは、第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最小値と最大値の間となる傾転角に調整される。なお、ポンプ流量調整装置であるレギュレータ４２ｂは、第２油圧ポンプ４１ｂの傾転角を調整する際に電力を用いず、コントローラからの指令値に基づいて油圧を発生させて、その油圧により傾転角を切り換える構成にしても良い。この場合、油圧の指令値は例えば、０ＭＰａから４ＭＰａとしても良い。
　再生量調整装置指令値演算部１３０は、第１の実施の形態と同様に、ブーム下げ操作量検出部からのブーム下げ操作量と、ブーム下げ速度演算部１１１からのブーム下げ速度から再生量調整装置指令値を演算し、出力する。このことにより、ブーム下げ速度が目標速度となるように再生量を調整することができる。本実施の形態においては、アーム操作量検出部からアームクラウド操作量とアームダンプ操作量とを入力している。これは、アームクラウド操作量とアームダンプ操作量とがいずれも０のときには、再生する必要がないので、出力する指令値を０とする機能を付加できるようにしたものである。
　ポンプ流量基準値演算部１３１は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力したアームクラウド操作量が大きいほど大きくなるようにポンプ流量基準値１を演算する。同様に、予め設定したテーブルを用いて、入力したアームダンプ操作量が大きいほど大きくなるようにポンプ流量基準値２を演算する。最後に、ポンプ流量基準値１とポンプ流量基準値２を比較して、大きい方をポンプ流量基準値としてポンプ流量調整装置指令値演算部１３２へ出力する。
　ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号とポンプ流量基準値演算部１３１からのポンプ流量基準値信号とを入力する。ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力した再生量調整装置指令値が大きいほど大きくなるように、ポンプ流量減少値を演算する。次に、入力したポンプ流量基準値からポンプ流量減少値を減算した値を、ポンプ流量調整装置指令値として出力する。
　具体的には、アーム操作量検出部からの信号を基に、ポンプ流量基準値演算部１３１で算出したポンプ流量基準値は、その作業に必要な第２油圧アクチュエータが必要とする第２油圧ポンプ４１ｂの要求流量に該当する。これに対して、再生量調整装置指令値演算部１３０から入力される再生量調整装置指令値からポンプ流量減少値を演算するが、これは、第２油圧ポンプ４１ｂの吐出流量に追加される第１油圧アクチュエータからの再生流量に該当する。ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、第２油圧ポンプ４１ｂの要求流量から第１油圧アクチュエータからの再生流量を減算して、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量を演算してレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。
　このような制御がなされることで、アーム３３の動作速度を変えずに第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
なお、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２において、ポンプ流量減少値の減算を実行せず、ポンプ流量基準値をそのままポンプ流量調整装置指令値として出力すれば、アーム３３の動作速度を増速することができる。
　本実施の形態においては、再生流量調整装置による再生流量と、第２油圧ポンプの吐出流量とを独立して制御できるので、さらに燃費の向上を図ることができる。
　上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　以下、本発明の作業機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
　本発明の作業機械の第３の実施の形態においては、図４に示す第２の実施の形態の制御ブロック図に対して、アーム速度演算部１１３が追加構成され、コントローラの内部演算は、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２の演算方法が異なっている。また、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２には、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号が入力されず、アーム速度演算部１１３からのアーム速度信号とポンプ流量基準値演算部１３１からのポンプ流量基準値信号が入力される。
　アーム速度演算部１１３は、例えば、ブーム３１に対するアーム３３の角度を検出するアーム角度センサ４９と、アーム角度センサ４９が検出したアーム角度信号を微分演算することで角速度を演算し、算出した角速度の信号をアーム速度信号としてコントローラ１００のポンプ流量調整装置指令値演算部１３２へ出力する他のコントローラから構成されている。この他のコントローラはコントローラ１００と別に設けられている。
　なお、角速度を演算することをコントローラ１００で実行しても良く、その場合はアーム角度センサ４９で検出した値がコントローラ１００に直接入力される。また、アーム角度センサ４９の代わりにアームシリンダ３４の変位を検出する変位センサ（アームストロークセンサ）を用いても良い。この場合も検出した変位信号を微分することによってアーム速度を演算する。また、アーム速度演算部１１３で使用する角度センサやシリンダの変位センサは、クレーン作業時の安定性計算や情報化施工で使用するものと共用すれば、コストを抑えることができる。
　ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、アームクラウド操作がされている時はアームクラウド操作量から、アームダンプ操作がされている時はアームダンプ操作量から、アーム速度目標値を演算する。次に、演算したアーム速度目標値から実際のアーム速度（アーム速度演算部１１３が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定したテーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくようにポンプ流量減少値を演算する。
　具体的には、アーム速度目標値より実際のアーム速度が小さいときには、偏差が正方向に大きくなる。このときには、ポンプ流量減少値を最小値に近づける。このことにより、ポンプ流量基準値演算部１３１で算出したポンプ流量基準値から減算されるポンプ流量減少値が最小値となるので、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量が増加するようにレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。このことにより、実際のアーム速度は増加し、アーム速度目標値に近づく。逆に、アーム速度目標値より実際のアーム速度が大きいときには、偏差が負方向に大きくなる。このときには、ポンプ流量減少値を最大値に近づける。このことにより、ポンプ流量基準値から減算されるポンプ流量減少値が最大値となるので、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量が減少するようにレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。このことにより、実際のアーム速度は減少し、アーム速度目標値に近づく。
　以上のように制御することで、実際のアーム速度が目標速度通りになるように油圧ポンプ流量を調整することができる。なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。このことにより、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
　上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
　以下、本発明の作業機械の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
　本発明の作業機械の第４の実施の形態においては、図５に示す第３の実施の形態の制御ブロック図に対して、コントローラ１００の内部演算のポンプ流量調整装置指令値演算部１３２の演算方法が異なっている。また、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２には、再生量調整装置指令値演算部１３０から再生量調整装置指令値信号が入力されている。
　ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、アームクラウド操作がされている時はアームクラウド操作量から、アームダンプ操作がされている時はアームダンプ操作量から、アーム速度目標値を演算する。次に、演算したアーム速度目標値から実際のアーム速度（アーム速度演算部１１３が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定した２次元テーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくようになり、また、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号が大きいほど大きくなるように、ポンプ流量減少値を演算する。
　なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。このことにより、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
　上述した本発明の作業機械の第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上述した本発明の作業機械の第４の実施の形態によれば、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
　本発明は上述した第１乃至第４の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわ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。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
　１０：走行体、１１：クローラ、１２：クローラフレーム、１３：走行用油圧モータ、２０：旋回体、２１：旋回フレーム、２２：エンジン、２６：減速機構、２７：旋回油圧モータ、３０：ショベル機構、３１：ブーム、３２：ブームシリンダ（第１油圧アクチュエータ）、３３：アーム、３４：アームシリンダ（第２油圧アクチュエータ）、３５：バケット、３６：バケットシリンダ、４０：油圧システム、４１ａ：第１油圧ポンプ、４１ｂ：第２油圧ポンプ、４２ａ、４２ｂ：レギュレータ（油圧ポンプ流量調整装置）、４３：ブームスプール、４４：アームスプール、４５：再生量調整装置（再生制御弁）、５１：ブーム操作装置（第１操作装置）、５２：アーム操作装置（第２操作装置）、１００：コントローラ、１１１：ブーム下げ速度演算部、１１３：アーム速度演算部、１３０：再生量調整装置指令値演算部、１３２：ポンプ流量調整装置指令値演算部

Claims (8)

  1. 　第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作を指示する第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータの動作を指示する第２操作装置と、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に再生する再生回路と、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに排出する排出回路と、前記再生回路と前記排出回路に流れる戻り油の流量の割合を調整する再生量調整装置と、前記再生量調整装置を制御するコントローラとを備えた作業機械において、
    　前記第１操作装置の操作量を検出する第１操作量検出器と、前記第１油圧アクチュエータの速度を演算する第１油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、
    　前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記再生量調整装置を制御する
    　ことを特徴とする作業機械。
  2. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記コントローラは、前記第１操作量検出器で検出した前記第１操作装置の操作量に基づいて前記第１油圧アクチュエータの目標速度を演算し、
    　前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度が、前記第１油圧アクチュエータの目標速度を下回っているときは、それ以外のときに比べて、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御する指令信号を演算する再生量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  3. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量が大きくなる程、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御し、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度が小さくなる程、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御する指令信号を演算する再生量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  4. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記油圧ポンプの吐出流量を前記コントローラからの指令信号に基づいて調整可能な油圧ポンプ流量調整装置を備え、
    　前記コントローラは、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記排出回路よりも前記再生回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御したときは、前記油圧ポンプの吐出流量が少なくなるように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  5. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記油圧ポンプの吐出流量を前記コントローラからの指令信号に基づいて調整可能な油圧ポンプ流量調整装置を備え、
    　前記第２操作装置の操作量を検出する第２操作量検出器と、前記第２油圧アクチュエータの速度を演算する第２油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、
    　前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量と、前記第２油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第２油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  6. 　請求項５に記載の作業機械において、
    　前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量に基づいて前記第２油圧アクチュエータの目標速度を演算し、
    　前記第２油圧アクチュエータ速度演算部で演算した前記第２油圧アクチュエータの速度が、前記第２油圧アクチュエータの目標速度を上回っているときは、それ以外のときに比べて、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  7. 　請求項５に記載の作業機械において、
    　前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量が小さくなる程、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御し、前記第２油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第２油圧アクチュエータの速度が大きくなる程、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
  8. 　請求項５に記載の作業機械において、
    　前記第１油圧アクチュエータはブームシリンダであり、
    　前記コントローラは、前記第１操作装置でブーム下げ操作が行われたときに前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
    　ことを特徴とする作業機械。
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