(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載された油圧ポンプと、
該油圧ポンプから作動油の供給を受け、該作業機械を旋回駆動する旋回モータと、
該油圧ポンプ及び該旋回モータ間を接続する油圧回路における該旋回モータの作動時の該作動油の上限圧を規定する旋回リリーフ弁と、
該油圧ポンプから該旋回モータへ供給される作動油圧を検出する作動油圧検出手段と、
該旋回モータの旋回動作に係る旋回操作量を検出する旋回操作量検出手段と、
該旋回操作量検出手段で検出された該旋回操作量に基づいて、該旋回モータに要求される作動油の要求流量を設定する要求流量設定手段と、
該作動油圧検出手段で検出された該作動油圧に基づいて該旋回リリーフ弁からリリーフされる該作動油のリリーフ量を推定するリリーフ量推定手段と、
該旋回リリーフ弁からリリーフさせたい最低限のリリーフ量を最低確保リリーフ量として設定する最低リリーフ量設定手段と、
該要求流量設定手段で設定された該要求流量から該リリーフ量推定手段で推定された該リリーフ量を減算するとともに該最低リリーフ量設定手段で設定された該最低確保リリーフ量を加算して適正流量を算出するポンプ流量減算手段と、
該ポンプ流量減算手段で算出された該適正流量に基づいて該油圧ポンプの吐出流量を制御する吐出流量制御手段と、を備え、
該リリーフ量推定手段が、該作動油圧及び該旋回リリーフ弁のオーバーライド特性に基づいて該リリーフ量を推定する
ことを特徴とする、作業機械の旋回油圧制御装置。
【請求項２】
該リリーフ量推定手段が、該旋回リリーフ弁のリリーフ圧よりも該作動油圧が高圧である場合には、該リリーフ量を正の値として推定するとともに、該リリーフ圧よりも該作動油圧が低圧である場合には、該リリーフ量を負の値として推定する
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の旋回油圧制御装置。
【請求項３】
該要求流量設定手段が、該旋回操作量検出手段で該旋回操作量が検出された時刻からの経過時間についての関数として該要求流量を設定するとともに、該旋回操作量が大きいほど該要求流量の最大値を大きく設定する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械の旋回油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の旋回動作時における油圧ポンプの出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルに代表される作業機械では、油圧モータを用いて上部旋回体を下部走行体に対して旋回可能に構成されている。一方、作業機械はその慣性モーメントが大きいため、油圧モータの起動時，加速時に油圧回路内の作動油圧が極めて高圧となり、作動油のリリーフロスが発生する。従来、このようなリリーフロスを低減するための種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、旋回モータの作動時に油圧ポンプの吐出流量を減少させてリリーフロスを低減させる技術が開示されている。この技術では、旋回レバーに連動するパイロット弁からのパイロット圧を検出するとともに、流量制御弁及び旋回モータ間の回路上の作動油圧を検出し、これらの値に基づいて油圧ポンプの斜板角を制御している。このような構成により、リリーフロスを低減できるとともに、発熱や高温による旋回モータの劣化を防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の記載された技術では、旋回モータの起動時や加速時の旋回速度における必要流量Ｑｎに対して、旋回モータの動作に必要なリリーフ流量ｑを加算した流量Ｑｎ＋ｑが油圧ポンプから吐出されるように、油圧ポンプの斜板を制御している。
しかしながら、機体の旋回速度は機体姿勢に応じて大きく変動するものであるため、旋回レバーのパイロット圧やリリーフ圧から必要流量Ｑｎを演算することは難しい。
【０００６】
ここで、旋回開始時における旋回速度の変動を図４中に実線Ｍ１，Ｍ２で示す。フロント作業機（ブーム装置やアーム装置，バケット装置等）を機体中心から前方へ伸ばした最大リーチ姿勢では、機体の慣性モーメントが増大するため、実線Ｍ１に示すように旋回速度が増加しにくい傾向があることがわかる。逆に、フロント作業機を機体中心側へと縮めた最小リーチ姿勢では機体の慣性モーメントが減少するため、実線Ｍ２に示すように旋回速度が増加しやすい。一方、特許文献１に記載の技術では、このような旋回速度の変動に油圧ポンプの吐出流量を追従させることが難しく、結果として、機体姿勢に応じた必要流量Ｑｎを正確に把握することができない。
【０００７】
特に、特許文献１の技術では、リリーフ弁から作動油がリリーフされて初めてそのリリーフ圧が吐出流量の制御に反映されることになるため、制御遅れが大きく、実際のリリーフ流量をｑに抑えることができないのである。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、旋回加速時のリリーフロスを削減する油圧制御における制御応答性を向上させることができるようにした、作業機械の旋回油圧制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機械の旋回油圧制御装置は、作
業機械に搭載された油圧ポンプと、該油圧ポンプから作動油の供給を受け、該作業機械を旋回駆動する旋回モータと、該油圧ポンプ及び該旋回モータ間を接続する油圧回路における該旋回モータの作動時の該作動油の上限圧を規定する旋回リリーフ弁と、該油圧ポンプから該旋回モータへ供給される作動油圧を検出する作動油圧検出手段と、該旋回モータの旋回動作に係る旋回操作量を検出する旋回操作量検出手段と、該旋回操作量検出手段で検出された該旋回操作量に基づいて、該旋回モータに要求される作動油の要求流量を設定する要求流量設定手段と、該作動油圧検出手段で検出された該作動油圧に基づいて該旋回リリーフ弁からリリーフされる該作動油のリリーフ量を推定するリリーフ量推定手段と、該旋回リリーフ弁からリリーフさせたい最低限のリリーフ量を最低確保リリーフ量として設定する最低リリーフ量設定手段と、該要求流量設定手段で設定された該要求流量から該リリーフ量推定手段で推定された該リリーフ量を減算するとともに該最低リリーフ量設定手段で設定された該最低確保リリーフ量を加算して適正流量を算出するポンプ流量減算手段と、該ポンプ流量減算手段で算出された該適正流量に基づいて該油圧ポンプの吐出流量を制御する吐出流量制御手段と、を備え、該リリーフ量推定手段が、該作動油圧及び該旋回リリーフ弁のオーバーライド特性に基づいて該リリーフ量を推定することを特徴としている。
【０００９】
なお、該リリーフ量は、正の値だけでなく負の値も取り得る。すなわち、該油圧ポンプから該旋回モータへ至る油圧回路の作動油圧がリリーフ圧を超えた状態では該リリーフ圧が正の範囲で推定され、リリーフ圧を超えない状態では該リリーフ圧が負の範囲で推定される。
したがって、該リリーフ圧が正の場合には該適正流量が該要求流量よりも小さくなる。また、該リリーフ圧が負の場合には、該要求流量から負の値が減算されることになり、該適正流量は該要求流量よりも大きくなる。
【００１０】
また、該オーバーライド特性とは、一次側の作動油圧（一次圧）が、リリーフ圧を超えてなおリリーフ量の増加に伴い上昇する現象における、リリーフ量と一次圧との対応関係のことを意味する。
例えば、旋回リリーフ弁は、一次圧がリリーフ圧未満である場合には完全に閉鎖されており、一次圧がリリーフ圧以上になると開放される。旋回リリーフ弁に要求される機能としては、一次圧がリリーフ圧以上にならないようにリリーフ量が制御されることが望ましいが、実際にはリリーフ量の増加に伴って一次圧は僅かに上昇する。一般に、リリーフ圧以上の範囲における一次圧とリリーフ量との間には、所定の関数関係が認められる。本発明では、このような関数関係を利用してリリーフ量を推定する。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明の作業機械の旋回油圧制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該リリーフ量推定手段が、該旋回リリーフ弁のリリーフ圧よりも該作動油圧が高圧である場合には、該リリーフ量を正の値として推定するとともに、該リリーフ圧よりも該作動油圧が低圧である場合には、該リリーフ量を負の値として推定することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３記載の本発明の作業機械の旋回油圧制御装置は、請求項１又は２記載の構成に加え、該要求流量設定手段が、該旋回操作量検出手段で該旋回操作量が検出された時刻からの経過時間についての関数として該要求流量を設定するとともに、該旋回操作量が大きいほど該要求流量の最大値を大きく設定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の作業機械の旋回油圧制御装置（請求項１）によれば、旋回操作量に基づいて設定される要求流量からリリーフされる作動油量を減算し、これに基づいて油圧ポンプの吐出流量を制御することにより、旋回操作時におけるリリーフ量を一定に保持することが可能となる。これにより、例えば旋回動作の初期に生じるリリーフロスを削減することができ、エネルギー効率を高めることができる。また、旋回速度や旋回開始からの経過時間に関わらず、最低限のリリーフ量を確保することができる。
【００１４】
また、本発明の作業機械の旋回油圧制御装置（請求項２）によれば、リリーフ圧よりも作動油圧が低圧である場合にはリリーフ量が負の値として推定されるため、適正流量を要求流量よりも増加させることができる。これにより、旋回速度の速い機体姿勢の状態では、リリーフ量が最小限となる範囲で作動油の供給量を増加させることができる。また、旋回速度の遅い機体姿勢の状態においても、リリーフ量が最小限となるように作動油の供給量を減少させることができる。したがって、機体姿勢に関わらず常に最適な旋回流量を保持することができ、エネルギー効率を高めることができる。
【００１５】
また、本発明の作業機械の旋回油圧制御装置（請求項３）によれば、要求流量を旋回操作の開始時点からの経過時間の関数として設定することにより、容易に旋回速度を一定に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る旋回油圧制御装置が適用された作業機械の旋回動作に係る回路の全体構成を示す油圧回路図である。
【図２】本旋回油圧制御装置における旋回リリーフ弁のオーバーライド特性を示すグラフである。
【図３】本旋回油圧制御装置に係る制御ブロック図である。
【図４】本旋回油圧制御装置の作用を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．回路構成］
［１−１．旋回油圧回路Ｌ１］
本発明は、図１に示す油圧ショベルの油圧回路に適用されている。ここでは、油圧ショベルの上部旋回体を下部走行体に対して水平方向に旋回駆動する旋回モータ２に係る回路が模式的に示されており、その他のアクチュエータに係る回路に関しては記載を省略している。なお、その他のアクチュエータとして、本油圧ショベルには例えばブーム装置やアーム装置といった一般的なフロント作業機の駆動に係る油圧シリンダが装備されている。
【００１８】
本油圧回路は、旋回モータ２へ作動油を供給する旋回油圧回路Ｌ１，ネガコン回路Ｌ２及び旋回モータ２の操作パイロット回路Ｌ３を備えて構成されている。
旋回油圧回路Ｌ１上には、油圧ポンプ１，旋回モータ２及びコントロール弁１２が介装されている。油圧ポンプ１は、レギュレータ１ａを備えた容量可変式のポンプである。この油圧ポンプ１は、油圧ショベルの主駆動源であるエンジン１１によって駆動されており、作動油タンク１５に貯留された作動油を吸引して旋回モータ２側へと吐出している。また、レギュレータ１ａは、油圧ポンプ１の斜板角を制御して吐出流量を自在に変更する装置である。
【００１９】
旋回モータ２は、本油圧ショベルを旋回駆動するための油圧モータである。旋回モータ２には二つの作動油ポート２ａ，２ｂが形成されており、供給される作動油の流通方向に応じて回転方向が正方向又は逆方向に変化するように形成されている。なお、旋回モータ２の回転方向は、油圧ショベルの旋回方向に対応する。
コントロール弁１２は、流量制御スプール（ステム）位置を複数の位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御する電磁流量制御弁である。流量制御スプールの位置には、例えば油圧ポンプ１から吐出される作動油を旋回モータ２の第一作動油ポート２ａへ供給する位置や、第二作動油ポート２ｂへ供給する位置、これらの作動油ポート２ａ，２ｂをともに閉塞する位置等が用意されている。以下、コントロール弁１２と第一作動油ポート２ａとを連通する流路のことを第一供給路Ｌ４と呼び、コントロール弁１２と第二作動油ポート２ｂとを連通する流路のことを第二供給路Ｌ５と呼ぶ。
【００２０】
第一供給路Ｌ４及び第二供給路Ｌ５のそれぞれから、作動油タンク１５へと接続される二本の流路が分岐形成されている。これらの流路のうちの一方のそれぞれには、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂが介装されており、他方のそれぞれには真空防止弁１４ａ，１４ｂが介装されている。
旋回リリーフ弁３ａ，３ｂはそれぞれ、第一供給路Ｌ４及び第二供給路Ｌ５から流入する作動油の上限圧Ｐ0（リリーフ圧）を規定するものであり、上限圧Ｐ0以上の作動油圧が作用すると弁体を開放して、作動油を作動油タンク１５側へと排出する機能を有している。また、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂは、図２に示すようなオーバーライド特性を有している。
【００２１】
オーバーライド特性とは、一次側の作動油圧（一次圧。旋回リリーフ弁３ａ，３ｂよりも旋回モータ２側の作動油圧のこと）が、上限圧Ｐ0を超えてなおリリーフ量の増加に伴い上昇する現象における、リリーフ量と一次圧との対応関係のことを意味する。
例えば、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂは、一次圧がリリーフ圧Ｐ0未満である場合には弁体を完全に閉鎖してリリーフ流量を０とする一方、リリーフ圧Ｐ0以上の範囲では弁体を開放する。本来、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂに要求される機能としては、一次圧がリリーフ圧Ｐ0以上にならないように弁体開放時のリリーフ量が制御されることが望ましいが、実際にはリリーフ量の増加に伴って一次圧は僅かに上昇する。一般に、リリーフ圧Ｐ0以上の範囲における一次圧とリリーフ量との間には、所定の関数関係が認められる。本発明では、このような関数関係を利用してリリーフ量を推定する。
【００２２】
真空防止弁１４ａ，１４ｂは、旋回モータ２の減速時やブレーキ時におけるバキュームの発生を防止するためのバルブであり、旋回モータ２の作動油排出側の回路圧が低下したときに作動油タンク１５側から作動油を補充するように機能する。
油圧ポンプ１とコントロール弁１２との間の旋回油圧回路Ｌ１上には、圧力センサ５（作動油圧検出手段）が介装されている。この圧力センサ５は、旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2を検出するものである。ここで検出された作動油圧Ｐ2は、後述するコントローラ１０へ入力されている。
【００２３】
［１−２．ネガコン回路Ｌ２］
旋回油圧回路Ｌ１のセンタバイパス上には、メインリリーフ弁１３が介装されている。メインリリーフ弁１３は、センタバイパスの作動油圧をいわゆるネガコン圧として取り出すために設けられたものである。前述のネガコン回路Ｌ２はメインリリーフ弁１３の上流側のセンタバイパス上から分岐して形成され、シャトル弁１８へと接続されている。
【００２４】
シャトル弁１８とは高圧選択型の選択弁であり、二つの入力ポート１８ａ，１８ｂを備えて構成されている。このシャトル弁１８は、入力される二系統の作動油圧のうちの高圧側を選択的に出力する機能を有する。シャトル弁１８の出力ポートはレギュレータ１ａに接続されている。
シャトル弁１８の一方の入力ポート１８ａには、前述のネガコン回路Ｌ２が接続されている。つまり、この入力ポート１８ａには、一般的なネガコン圧が導入されている。また、他方の入力ポート１８ｂには、電磁比例減圧弁１７が接続されている。
【００２５】
電磁比例減圧弁１７は、後述するコントローラ１０によって制御される比例減圧弁であり、パイロットポンプ１６から供給される作動油を他方の入力ポート１８ａへと導入することによって強制的にネガコン圧を変更するものである。なお、この電磁比例減圧弁１７は、弁体の開度が大きいほど二次圧（下流側の作動油圧）が高圧となる特性を有している。
【００２６】
［１−３．操作パイロット回路Ｌ３］
操作パイロット回路Ｌ３は、コントロール弁１２の流量制御スプールの両端とリモコン弁１９とを接続するパイロット回路である。リモコン弁１９では、図示しない旋回レバーに入力された操作量に応じた大きさの旋回パイロット圧（いわゆるリモコン圧）が生じ、その旋回パイロット圧が操作方向に応じて流量制御スプールの何れか一方の端部へと導入されている。
【００２７】
また、リモコン弁１９には旋回パイロット圧を検出するためのシャトル弁２０及び旋回操作圧力センサ４（旋回操作量検出手段）が内蔵されている。シャトル弁２０は、流量制御スプールの両端部へ導入される旋回パイロット圧のうちの高圧の一方を選択する高圧選択弁である。
旋回操作圧力センサ４は、シャトル弁２０で選択された旋回パイロット圧Ｐ1（旋回操作量）の大きさを検出している。これにより、旋回レバーの操作方向に関わらず、その操作量に対応する大きさの旋回パイロット圧Ｐ1が旋回操作圧力センサ４で検出される。ここで検出された旋回パイロット圧Ｐ1は、コントローラ１０へ入力されている。
【００２８】
［２．制御構成］
コントローラ１０は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。
図１に示すように、コントローラ１０には、前述の旋回操作圧力センサ４及び圧力センサ５が接続されており、これらのセンサ４，５からの入力情報に基づいて電磁比例減圧弁１７の開度制御を実施する。コントローラ１０は、要求流量設定部６（要求流量設定手段）リリーフ量推定部７（リリーフ量推定手段），ポンプ流量減算部８（ポンプ流量減算手段）及び吐出流量制御部９（吐出流量制御手段）を備えて構成されている。すなわち、コントローラ１０には、図３に模式的に示された制御を遂行するためのソフトウェアがプログラミングされている。以下、電磁比例減圧弁１７の開度制御手法について、図３を用いて詳述する。
【００２９】
要求流量設定部６は、旋回操作圧力センサ４で検出された旋回パイロット圧Ｐ1に基づいて、旋回モータ２に要求される作動油の要求流量ＦRを設定するものである。要求流量設定部６は、計時器２１及び流量設定器２２を備えて構成されており、これらにより要求流量ＦRが旋回操作の開始時点からの経過時間Ｔの関数として設定される。
計時器２１は、旋回パイロット圧Ｐ1の立ち上がりを検出するとタイマーによる計時を開始し、経過時間Ｔを出力するものである。また、流量設定器２２は、図３中に示されたような経過時間Ｔ及び要求流量ＦRの相関マップに基づき、経過時間Ｔに応じて要求流量ＦRを設定し、これをポンプ流量減算部８へと出力するものである。
【００３０】
流量設定器２２における相関マップに関して、経過時間Ｔが０≦Ｔ≦Ｔ1である場合には、要求流量ＦRの増加勾配ΔＦRが一定の所定値ａ1（すなわち、ａ1＝ＦR1/Ｔ1）に設定されている。また、経過時間ＴがＴ1＜Ｔである場合には、要求流量ＦRの増加勾配ΔＦRが０とされている。
なお、時間Ｔ1は、油圧ショベルのフロント作業機が最大リーチ姿勢であるときに、旋回速度が最大となるまでに要する時間と一致するように設定されている。
【００３１】
リリーフ量推定部７は、圧力センサ５で検出された旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2に基づいて、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂからリリーフされる作動油のリリーフ量ＦEを推定するものである。リリーフ量推定部７は、推定リリーフ量設定器２３，最低リリーフ量設定器２４及び減算器２５を備えて構成されている。
推定リリーフ量設定器２３には、図３中に示されたような作動油圧Ｐ2と推定リリーフ量Ｆとの対応関係を規定するマップが記憶されている。このマップは、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性に基づいて作成されたものである。
【００３２】
まず、本マップでは作動油圧Ｐ2が旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのリリーフ圧Ｐ0に等しいときにおける推定リリーフ量ＦがＦ＝０となるように設定されている。また、作動油圧Ｐ2がリリーフ圧Ｐ0未満（Ｐ2＜Ｐ0）であるときの推定リリーフ量Ｆが負の値とされている。このとき、作動油圧Ｐ2が小さいほど、推定リリーフ量Ｆの絶対値が大きくなる設定となっている。
【００３３】
また、作動油圧Ｐ2がリリーフ圧Ｐ0を超える（Ｐ2＞Ｐ0）ときには推定リリーフ量Ｆが正の値とされている。このとき、推定リリーフ量Ｆの大きさは、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性に倣った値とされている。例えば、図２に示す旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性から、一次圧がＰA，ＰB，ＰCであるときのリリーフ流量がそれぞれＦA，ＦB，ＦCであるとすると、本マップにおける作動油圧がＰA，ＰB，ＰCであるときの推定リリーフ量ＦもそれぞれＦA，ＦB，ＦCに設定されている。
【００３４】
最低リリーフ量設定器２４は、旋回モータ２の起動時，加速時に旋回リリーフ弁３ａ，３ｂからリリーフさせたい最低限のリリーフ量を設定するものである。ここに設定されている最低確保リリーフ量ＦMINは、旋回速度や旋回開始からの経過時間Ｔに関わらず常に一定である。
減算器２５は、推定リリーフ量設定器２３で設定された推定リリーフ量Ｆから最低リリーフ量設定器２４で設定された最低確保リリーフ量ＦMINを減算したリリーフ量ＦEを算出するものである。ここで算出されたリリーフ量ＦEは、ポンプ流量減算部８へ入力されている。
【００３５】
ポンプ流量減算部８は、要求流量設定部６で設定された要求流量ＦRからリリーフ量推定部７で推定されたリリーフ量ＦEを減算して、適正流量ＦDを算出するものである。適正流量ＦDは次式で表すことができる。ここで算出された適正流量ＦDは吐出流量制御部９へと入力されている。なお、実際に油圧ポンプ１から吐出される吐出流量は、この適正流量ＦDを目標値として制御されることになる。
【００３６】
【数１】
0005391040.tif 000002
【００３７】
吐出流量制御部９は、ポンプ流量減算部８で算出された適正流量ＦDに基づいて油圧ポンプ１の吐出流量を制御するものである。ここでは、適正流量ＦDを油圧ポンプ１から吐出させるのに要するネガコン圧を生じさせるように、電磁比例減圧弁１７の弁開度が開閉制御されている。
例えば、旋回モータ２の作動時には、油圧モータ１から吐出される作動油がコントロール弁１２から第一供給路Ｌ４又は第二供給路Ｌ５側へと導入されるため、センタバイパスの作動油圧（ネガコン圧）が低下し、これに応じて油圧ポンプ１からの吐出流量が増加するようにレギュレータ１ａが制御されている。これに対し、コントローラ１０は、ネガコン回路Ｌ２からシャトル弁１８へ導入されるネガコン圧よりも高圧の作動油をシャトル弁１８へ導入することで強制的にネガコン圧を高め、油圧ポンプ１からの吐出流量を減少方向に補正する。
【００３８】
［３．作用］
本油圧ショベルの旋回レバーが操作されると、旋回パイロット圧Ｐ1が旋回操作圧力センサ４で検出され、コントローラ１０へ入力される。また、旋回パイロット圧Ｐ1は旋回パイロット回路Ｌ３を介してコントロール弁１２へ伝達され、流量制御スプールが駆動される。これにより、旋回モータ２が回転駆動され、油圧ショベルが旋回運動を開始する。また、旋回油圧回路Ｌ１上の作動油圧Ｐ2が圧力センサ５で検出され、コントローラ１０へと入力される。
【００３９】
コントローラ１０の要求流量設定部６では、旋回パイロット圧Ｐ1の立ち上がりを検出した時刻からの経過時間Ｔが計時されるとともに、要求流量ＦRが経過時間Ｔの関数として設定される。
【００４０】
［３−１．フロント作業機が標準リーチ姿勢の場合］
フロント作業機が標準リーチ姿勢である場合、油圧ショベルは図４に実線Ｍ３で示される旋回速度で旋回しようとする。一方、要求流量設定部６では、この実線Ｍ３を超えない範囲で要求流量ＦRが設定される。また、リリーフ量推定部７では、旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2に応じて推定リリーフ量Ｆが設定されるとともに、推定リリーフ量Ｆから最低確保リリーフ量ＦMINが減算され、リリーフ量ＦEが算出される。
【００４１】
ここで旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2が旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのリリーフ圧Ｐ0よりも高圧であれば、その作動油がリリーフされた分だけエネルギーロスが発生することになる。一方、推定リリーフ量設定器２３では、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性に基づく推定リリーフ量Ｆの設定により、リリーフされ得る作動油量が正確に推定されることになる。そのリリーフされ得る作動油量をポンプ流量減算部８で要求流量ＦRから減算することにより、リリーフされることのない流量が算出されることになる。さらに、適正流量ＦDには最低確保リリーフ量ＦMINが含まれているため、油圧ポンプ１から実際に吐出される作動油量は、図４中に破線Ｍ３′で示すように、旋回に必要な流量（実線Ｍ３）に対して最低確保リリーフ量ＦMINを加算した値となる。
【００４２】
［３−２．フロント作業機が最大リーチ姿勢の場合］
フロント作業機が最大リーチ姿勢である場合、機体の慣性モーメントの増大により、油圧ショベルは図４に実線Ｍ１で示される旋回速度で旋回しようとする。一方、要求流量設定部６で設定される要求流量ＦRは、その旋回速度に比して過剰であるため、旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2が標準リーチ姿勢時よりも上昇する。したがって、リリーフ量推定部７で推定されるリリーフ量ＦEも増大し、油圧ポンプ１から実際に吐出される作動油量が抑制される。
【００４３】
また、ポンプ流量減算部８では、標準リーチ姿勢時と同様に、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性からリリーフされることがないと推定される流量に最低確保リリーフ量ＦMINが加えられたリリーフ流量ＦEが算出される。したがって、油圧ポンプ１の吐出流量は、図４中に破線Ｍ１′で示すように、旋回に必要な流量（実線Ｍ１）に対して最低確保リリーフ量ＦMINを加算した値となる。
【００４４】
［３−３．フロント作業機が最小リーチ姿勢の場合］
フロント作業機が最小リーチ姿勢である場合、機体の慣性モーメントの減少により、油圧ショベルは図４に実線Ｍ２で示される旋回速度で旋回しようとする。一方、要求流量設定部６で設定される要求流量ＦRは、その旋回速度に比して過小であり、旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2が標準リーチ姿勢時よりも低下する。したがって、リリーフ量推定部７で推定されるリリーフ量ＦEが減少し、油圧ポンプ１から実際に吐出される作動油量が増加する。
【００４５】
また、ポンプ流量減算部８では、標準リーチ姿勢時と同様にリリーフ流量ＦEが算出される。作動油圧Ｐ2がリリーフ圧Ｐ0よりも低いときには、推定リリーフ量設定器２３で設定される推定リリーフ量Ｆが負の値に設定されるため、ここでは最低確保リリーフ量ＦMINを含めて油圧ポンプ１から実際に吐出される作動油量が増加する方向に補正されることになる。したがって、油圧ポンプ１の吐出流量は、図４中に破線Ｍ２′で示すように、旋回に必要な流量（実線Ｍ２）に最低確保リリーフ量ＦMINを加算した値となる。
【００４６】
［４．効果］
このように、本旋回油圧制御装置によれば、旋回操作時におけるリリーフ量を一定の最低確保リリーフ量ＦMINに保持することができ、旋回起動時や旋回加速時に生じるリリーフロスを削減することができ、エネルギー効率を高めることができる。
また、旋回及びフロント作業機の連動操作時には、旋回油圧回路Ｌ１の作動油圧Ｐ2が低下し、これに応じて推定リリーフ量Ｆが減少するため、最低確保リリーフ量ＦMINは保持される。つまり、他のアクチュエータとの同時作動による流量の変化に対しても、油圧ポンプ１の吐出流量を自動的に補正することができ、常に最適のエネルギー効率を獲得することができる。
【００４７】
また、本旋回油圧制御装置によれば、旋回リリーフ弁３ａ，３ｂのオーバーライド特性を利用することで、実際に作動油がリリーフされるよりも前にリリーフ量を正確に推定することができる。つまり、リリーフ流量を実測する必要がなく、制御遅れや制御誤差によるリリーフを待たずに油圧ポンプ１の吐出流量を制御することができ、制御応答性を高めることができる。
【００４８】
また、コントローラ１０における油圧ポンプ１の吐出流量の補正演算に関して、本旋回油圧制御装置では、単に旋回リリーフ弁３ａ，３ｂからのリリーフ量を推定するに留まらず、リリーフ圧Ｐ0よりも作動油圧Ｐ2が低圧である場合にはそのリリーフ量を負の値として推定するため、適正流量ＦDを要求流量ＦRよりも増加させることができる。
これにより、慣性モーメントが小さい姿勢（旋回速度が速くなる姿勢）の状態では、リリーフ量が最小限ＦEとなる範囲で油圧ポンプ１の吐出流量を増加させることができる。また、慣性モーメントが大きい姿勢（旋回速度が遅くなる姿勢）の状態においても、リリーフ量が最小限ＦEとなるように油圧ポンプ１の吐出流量を減少させることができる。
【００４９】
したがって、機体姿勢に関わらず常に最適な油圧ポンプ１の吐出流量を確保することができ、エネルギー効率を高めることができる。なお、本旋回油圧制御装置では、要求流量ＦRを旋回操作の開始時点からの経過時間Ｔの関数として設定しているため、旋回速度を一定に制御することが容易である。
【００５０】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、リモコン弁１９で生成される旋回パイロット圧Ｐ1によりコントロール弁１２の流量制御スプールを駆動する油圧式の旋回レバーを備えた油圧ショベルが例示されているが、これに代えて電気式の旋回レバーを備えた油圧ショベルにも適用可能である。この場合、計時器２１がレバー入力信号を検知したことを以てタイマーによる計時を開始する構成とすればよい。
【００５１】
なお、流量設定器２２において、旋回レバーへの操作量の大きさに応じて要求流量ＦRの最大値を変更する構成を付加してもよい。例えば、流量設定器２２で設定される要求流量ＦR1の値を旋回パイロット圧Ｐ1の関数として設定することが考えられる。このような設定により、機体姿勢に関わらず常に最適な旋回流量を保持しつつ、旋回速度をフレキシブルに調整することが可能となる。
【００５２】
なお、最低リリーフ量設定器２４に設定される最低確保リリーフ量ＦMINの具体的な値は任意である。したがって、最低確保リリーフ量ＦMINを可能な限り小さくすることによって、リリーフロスを極限まで低めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、油圧ショベルや油圧式クレーン等、旋回モータを装備する作業機械の製造産業全般に利用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  油圧ポンプ
２  旋回モータ
３ａ，３ｂ  旋回リリーフ弁
４  旋回操作圧力センサ（旋回操作量検出手段）
５  圧力センサ（作動油圧検出手段）
６  要求流量設定部（要求流量設定手段）
７  リリーフ量推定部（リリーフ量推定手段）
８  ポンプ流量減算部（ポンプ流量減算手段）
９  吐出流量制御部（吐出流量制御手段）
１０  コントローラ
１１  エンジン
１２  コントロール弁
１３  メインリリーフ弁
１４ａ，１４ｂ  真空防止弁
１５  作動油タンク
１６  パイロットポンプ
１７  電磁比例減圧弁
１８  シャトル弁
１９  旋回操作量リモコン弁（リモコン弁）
２０  シャトル弁
２１  計時器
２２  流量設定器
２３  推定リリーフ量設定器
２４  最低リリーフ量設定器
２５  減算器
Ｌ１  旋回油圧回路
Ｌ２  ネガコン回路
Ｌ３  操作パイロット回路
Ｌ４  第一供給路
Ｌ５  第二供給路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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