(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動体を回転駆動するアクチュエータと、当該アクチュエータに圧油を供給して当該アクチュエータを駆動する容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えた駆動ユニットにおいて、上記駆動源のトルクから上記アクチュエータの出力角度までの伝達関数が一定となるように上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする駆動ユニット。
【請求項２】
上記アクチュエータの負荷慣性モーメントに基づいて上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
上記アクチュエータの負荷慣性モーメントを上記可動体の回転角に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
上記可動体がヒンジ結合される多節を備え、上記アクチュエータの負荷慣性モーメントを可動体の回転角および節同士の回転角に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項５】
上記アクチュエータの負荷慣性モーメントＩａ、上記容量可変型油圧ポンプの慣性モーメントＩｐ、上記駆動源の慣性モーメントＩｍ、上記アクチュエータの押しのけ容積Ｖａ、上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積Ｖｐ、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋが次の関係を満たすように設定されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
【数１】
0006006512.tif 000024
【請求項６】
上記アクチュエータは、容量可変型であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動ユニットの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の駆動ユニットにあっては、容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプからの圧油の供給を受けて駆動するアクチュエータと、容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えており、たとえば、建設機械に用いられる。
【０００３】
たとえば、ショベルカーを例にとれば、駆動ユニットは、土砂掘削用のバケットを回転自在に保持するバケットアームに対するバケットの回転駆動、バケットアームを回転自在に保持するメインブームに対するバケットアームの回転駆動、メインブームを回転自在に保持する上部旋回体に対するメインブームの回転駆動、旋回体を水平回転自在に保持する走行体に対する旋回体の回転駆動、さらには、コンクリートバイブレータの駆動にそれぞれ使用されている（たとえば、特許文献１参照）。つまり、駆動ユニットは、ヒンジ結合される二つの節の一方に対して他方を回転駆動するようになっている。
【０００４】
したがって、一つのショベルカーに五つの駆動ユニットが設けられていて、各駆動ユニットにおける容量可変型油圧ポンプがショベルカーのエンジンによって駆動されるようになっており、容量可変型油圧ポンプの吐出圧が増大しても傾転角を制御する等して、コンクリートバイブレータを駆動するアクチュエータへ常に一定の流量の圧油を供給することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、容量可変型油圧ポンプからの圧油の流量を一定とする従来の駆動ユニットでは、メインブームやバケットアーム等といった節の姿勢が変化すると、アクチュエータの負荷慣性モーメントが変化して、駆動源から容量可変型油圧ポンプに入力されるトルクに対するアクチュエータの応答である変位量が変化するので、制御性能が劣化する恐れがあり、特に多節である場合には制御性能の劣化が著しくなる。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題を解決するために創案されたものであって、その目的とするところは、駆動ユニットにて駆動される可動体に姿勢変化があっても制御性能が劣化しない駆動ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を解決するために、本発明における課題解決手段は、可動体を回転駆動するアクチュエータと、当該アクチュエータに圧油を供給して当該アクチュエータを駆動する容量可変型油圧ポンプと、当該容量可変型油圧ポンプを駆動する駆動源とを備えた駆動ユニットにおいて、上記駆動源のトルクから上記アクチュエータの出力角度までの伝達関数が一定となるように上記アクチュエータの押しのけ容積と上記容量可変型油圧ポンプの押しのけ容積の比を調節することを特徴とする。
【０００９】
このように本発明の駆動ユニットにあっては、可動体が回転し姿勢を変えてアクチュエータの負荷慣性モーメントが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
よって、本発明の駆動ユニットによれば、可動体に姿勢変化があっても、駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定にできるので、制御性能が劣化しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施の形態における駆動ユニットの油圧回路図である。
【図２】一実施の形態における駆動ユニットの出力回転数と出力トルクの特性図である。
【図３】一実施の形態における駆動ユニットを適用したショベルカーの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図に基づいて本発明を説明する。本実施の形態における駆動ユニット１は、図１に示すように、アクチュエータ２と、当該アクチュエータ２に圧油を供給してアクチュエータ２を駆動する容量可変型油圧ポンプ３と、当該容量可変型油圧ポンプ３を駆動する駆動源としての電動機４と、アクチュエータ２の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節するコントローラＣとを備えて構成されている。
【００１３】
アクチュエータ２は、この例では、双方向回転型に設定された油圧モータとされており、ループ状の管路５で容量可変型油圧ポンプ３に接続されている。そして、アクチュエータ２の出力軸は、可動体としての負荷６に連結されており、負荷６を回転駆動することができるようになっている。なお、負荷６は、アクチュエータ２によって駆動される可動体であって、減速機を設ける場合には当該減速機も負荷６に含まれる。
【００１４】
容量可変型油圧ポンプ３は、上述したように管路５の途中に設けられており、アクチュエータ２へ向けて圧油を吐出する双方向吐出型に設定される容量可変型の油圧ピストンポンプとされていて、傾転角を変更することで押しのけ容量の変更が可能となっており、さらに、入力軸が電動機４に連結されて当該電動機４の動力で回転駆動されるようになっている。なお、容量可変型油圧ポンプ３は、一方向吐出型とされてもよく、その場合には、アクチュエータ２を双方向へ回転させるために、管路５の途中に、圧油の供給方向を切換える切換弁を設けるようにしてもよい。
【００１５】
なお、この実施の形態の場合、管路５には、容量可変型油圧ポンプ３とアクチュエータ２の間同士を接続する補償通路７が設けられており、この補償通路７の途中にはアキュムレータ１０と、逆止弁８，９が配されて、作動油の油温変化をアキュムレータ１０で吸収することができるようになっている。
【００１６】
コントローラＣは、外部からの角度指令の入力を受けると、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θから負荷６を駆動するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントを求め、電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節しつつ、負荷６の角度を角度指令通りに制御するようになっている。また、コントローラＣは、電動機４の電流と回転速度をフィードバックして電動機４を制御することができるようになっているが、回転位置をもフィードバックして電動機４を制御してもよい。なお、駆動源は、電動機４以外にも容量可変型油圧ポンプ３を駆動することができるものを使用できる。また、角度指令は、外部からの入力を受けるのではなく、駆動ユニット１が使用される機器によっては、コントローラＣで生成することもできる。
【００１７】
また、コントローラＣは、たとえば、容量可変型油圧ポンプ３の傾転角を変更するシリンダ装置やアクチュエータ等の押しのけ容積調整機構１２へ指令を与えることで電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を変更することができるようになっている。
【００１８】
このように構成された駆動ユニット１にあっては、駆動源としての電動機４のトルクからアクチュエータ２の出力角度θａまでの伝達関数Ｐ（ｓ）が一定となるようにアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を調節することで、制御性能の劣化を防止する。このアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を調節する制御について詳細に説明する。
【００１９】
まず、電動機４のトルクτｍ、アクチュエータ２の出力角度θａまでの伝達関数（ｓ）を考えると、伝達関数Ｐ（ｓ）は、負荷６を駆動するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントをＩａ、容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントをＩｐ、電動機４の慣性モーメントをＩｍ、アクチュエータ２の押しのけ容積をＶａ、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積をＶｐ、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数をＫとすると、以下の式（１）で表現される。
【数２】
0006006512.tif 000002
式（１）から駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋは、以下の式（２）に示すように、表すことができる。
【数３】
0006006512.tif 000003
ここで、式（１）中の駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋが一定であれば、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても、伝達関数Ｐ（ｓ）には変化が無く、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは負荷６の姿勢変化前後で変化しないことになる。式（２）から、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋを一定とするためには、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの変化に応じて、のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比を変化させてやればよい。アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの変化は、予めアクチュエータ２の回転中心と負荷６の重心までの距離、負荷６の質量および回転角センサ１１で検出する負荷６の回転角θとから求めることができる。そこで、式（２）を変形して、式（３）を得る。
【数４】
0006006512.tif 000004
式（３）は、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖａ）を変数と看做すと、二次方程式の解の公式から、式（４）を得る。
【数５】
0006006512.tif 000005
この実施の形態では、アクチュエータ２は容量可変ではないので、Ｖａ＝一定であるので、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐが一義的に定まる。ただし、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋは、式（２）と式（４）のルート内が正の符号をとることが条件となるので、式（５）の範囲内で設定される。なお、Ｉａｍａｘは、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａの最大値である。
【数６】
0006006512.tif 000006
このように、本実施の形態における駆動ユニット１にあっては、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋを予め決めておけば、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐを負荷６の姿勢変化に応じて変化させることで、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントが一定となって伝達関数Ｐ（ｓ）には変化が無い。
【００２０】
そして、コントローラＣは、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θからアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めて、電動機４の押しのけ容量Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容量Ｖｐの比を調節して駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とするように制御しつつ、角度指令から、電動機４の出力するトルクを求めて電動機４を駆動することで、角度指令の通りに負荷６を所望する姿勢へ正確に変位させることができる。なお、負荷６が複数の節をもたず重心位置が変化しないのであれば、回転角センサ１１が検出する負荷６の回転角θのみをモニタしていればアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めることができ、負荷６が多節をヒンジ結合したものであって節同士の相対位置が変化するような場合には、負荷６を構成する節の重心および質量を予め分かっていれば、節同士の角度をモニタすればアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めることができので、その場合には、節同士の回転角を検出してモニタするようにすればよく、また、質量の変化がある場合にはロードセル等で検出してアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａを求めればよい。
【００２１】
このように本実施の形態の駆動ユニット１にあっては、負荷６が回転し姿勢を変えてアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａが変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができ、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは負荷６の姿勢変化前後で変化しないので、制御性能の劣化を防ぐことができる。
【００２２】
そして、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａと容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐの比（Ｖｐ／Ｖａ）を調節することができればよいから、アクチュエータ２を容量可変型油圧モータとして、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐだけでなく、アクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａをも可変にしても同様に制御性能の劣化を防止できる。この場合、比（Ｖｐ／Ｖａ）をパラメータとして押しのけ容積Ｖａ，Ｖｐを求めるためのマップを予め作成しておき、マップ演算によって各押しのけ容積Ｖａ，Ｖｐを求めるようにしてもよい。また、比（Ｖｐ／Ｖａ）に範囲を設定しその範囲毎に予め押しのけ容積Ｖａ或いは押しのけ容積Ｖｐを決めておくこともできる。たとえば、範囲毎に押しのけ容積Ｖａの値を決めておく場合、比（Ｖｐ／Ｖａ）が或る範囲内にあると、当該範囲の押しのけ容積Ｖａの値を用いて押しのけ容積Ｖｐを求めることができる。なお、アクチュエータ２は、揺動型のアクチュエータであっても直動型のアクチュエータであっても構わない。
【００２３】
さらに、本実施の形態の駆動ユニット１にあっては、容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐを可変にできるから、アクチュエータ２の使用可能範囲（出力トルクに対する回転速度の範囲）は、図２に示すように、押しのけ容積を可変にできない油圧ポンプで駆動した場合の範囲Ｄに範囲Ｅを加えた広範なものとすることができ、出力の小さい電動機４を選択することができ、駆動ユニット１を小型化することができる。なお、アクチュエータ２を容量可変型とする場合には、使用可能範囲を上記範囲Ｄ，Ｅよりもさらに広範なものとすることができる。
【００２４】
つづいて、この駆動ユニット１をショベルカーの可動部に適用した場合を例について説明する。ショベルカーは、図３に示すように、バケット２０と、バケット２０を図３中矢印方向へ回転自在に保持するバケットアーム２１と、当該バケットアーム２１を図３中矢印方向へ回転自在に保持するメインブーム２２と、当該メインブーム２２を図３中矢印方向へ回転自在に保持する旋回体２３と、当該旋回体２３を図３中矢印方向へ水平回転自在に保持する走行体としてのクローラ２４とを備え、さらに、旋回体２３とクローラ２４との間に設けられて当該クローラ２４に対して旋回体２３を水平回転方向へ駆動する駆動ユニットＡ１と、メインブーム２２と旋回体２３との間に当該旋回体２３に対してメインブーム２２を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ２と、バケットアーム２１とメインブーム２２との間に設けられて当該メインブーム２２に対してバケットアーム２１を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ３と、バケット２０とバケットアーム２１との間に設けられて当該バケットアーム２１に対してバケット２０を図３中矢印方向へ駆動する駆動ユニットＡ４とを備えて構成されている。これら駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、図示はしないが、いずれも上記した駆動ユニット１と同様の構成とされているが、各駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の容量可変型油圧ポンプ３の傾転角の制御は一つのコントローラＣにて制御されるようになっている。
【００２５】
つまり、このショベルカーにおけるバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２、旋回体２３およびクローラ２４は、それぞれが可動体としてヒンジ結合されており、この場合、各可動体が一つの節を構成して、５節ヒンジ連結リンクを構成している。
【００２６】
ここで、駆動ユニットＡ１は、クローラ２４に対して旋回体２３を水平回転方向へ駆動することになるが、旋回体２３にはバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および駆動ユニットＡ２，Ａ３，Ａ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ１におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ１と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ１の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ１を求めるには、バケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および駆動ユニットＡ２，Ａ３，Ａ４の慣性モーメントと、旋回体２３の姿勢の他にバケット２０、バケットアーム２１およびメインブーム２２の姿勢も考慮される。
【００２７】
同様に、駆動ユニットＡ２は、旋回体２３に対してメインブーム２２を回転方向へ駆動することになるが、メインブーム２２にはバケット２０、バケットアーム２１および駆動ユニットＡ３，Ａ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ２におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ２と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ２の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ２を求めるには、バケット２０、バケットアーム２１および駆動ユニットＡ３，Ａ４の慣性モーメントと、メインブーム２２の姿勢の他にバケット２０およびバケットアーム２１の姿勢も考慮される。
【００２８】
さらに、駆動ユニットＡ３は、メインブーム２２に対してバケットアーム２１を回転方向へ駆動することになるが、バケットアーム２１にはバケット２０および駆動ユニットＡ４が取り付けられているので、駆動ユニットＡ３におけるアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ３と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ３の比を求める際に考慮するアクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ３を求めるには、バケット２０および駆動ユニットＡ３の慣性モーメントと、バケットアーム２１の姿勢の他にバケット２０の姿勢も考慮される。
【００２９】
以下、各駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４におけるアクチュエータ２の押しのけ容積と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積の比の求め方について詳細に説明する。
【００３０】
まず、駆動ユニットＡ４のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ４と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ４の比（Ｖｐ４／Ｖａ４）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ４を代入することで求めることができる。ここで、バケット２０の慣性モーメントをＩ４とし、バケット２０の質量をＭ４とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ４は、以下の式（６）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ４は、駆動ユニットＡ４の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ４は、駆動ユニットＡ４の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ４は、駆動ユニットＡ４の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（６）中の４ＸＧ４および４ＺＧ４は、それぞれ、バケット２０の回転中心を原点とする座標系Σ４におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
【数７】
0006006512.tif 000007
ただし、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ４は、以下の式（７）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ４ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ４の最大値である。
【数８】
0006006512.tif 000008
つづいて、駆動ユニットＡ３のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ３と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ３の比（Ｖｐ３／Ｖａ３）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ３を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の慣性モーメントをＩ３とし、駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の質量をＭ３とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ３は、以下の式（８）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ３は、駆動ユニットＡ３の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ３は、駆動ユニットＡ３の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ３は、駆動ユニットＡ３の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（８）中の３ＸＧ３および３ＺＧ３は、それぞれ、バケットアーム２１のメインブーム２２に対する回転中心を原点とする座標系Σ３における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、３ＸＧ４および３ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ３におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
【数９】
0006006512.tif 000009
ただし、座標系Σ３におけるバケット２０の重心位置の座標（３ＸＧ４，３ＺＧ４）は、以下の式（９）で表すことができる。
【数１０】
0006006512.tif 000010
なお、式（９）中の３Ｔ４は、バケット２０の回転中心を原点とする座標系Σ４における座標をバケットアーム２１の回転中心を原点とする座標系Σ３の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１０）で表すことができる。式（１０）中のθａ４は、駆動ユニットＡ４における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ４およびＺｃ４は、座標系Σ３におけるバケット２０の回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
【数１１】
0006006512.tif 000011
また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ３は、以下の式（１１）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ３ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ３の最大値である。
【数１２】
0006006512.tif 000012
さらに、駆動ユニットＡ２のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ２と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ２の比（Ｖｐ２／Ｖａ２）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ２を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の慣性モーメントをＩ２とし、駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の質量をＭ２とすると、バケット２０、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ２は、以下の式（１２）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ２は、駆動ユニットＡ２の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ２は、駆動ユニットＡ２の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ２は、駆動ユニットＡ２の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（１２）中の２ＸＧ２および２ＺＧ２は、それぞれ、メインブーム２２の旋回体２３に対する回転中心を原点とする座標系Σ２における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、２ＸＧ３および２ＺＧ３は、それぞれ、座標系Σ２における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、２ＸＧ４および２ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ２におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
【数１３】
0006006512.tif 000013
ただし、座標系Σ２における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置の座標（２ＸＧ３，２ＺＧ３）は、以下の式（１３）で表すことができる。
【数１４】
0006006512.tif 000014
なお、式（１３）中の２Ｔ３は、座標系Σ３における座標を座標系Σ２の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１４）で表すことができる。式（１４）中のθａ３は、駆動ユニットＡ３における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ３およびＺｃ３は、座標系Σ２におけるバケットアーム２１のメインブーム２２に対する回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
【数１５】
0006006512.tif 000015
また、座標系Σ２におけるバケット２０の全体の重心位置の座標（２ＸＧ４，２ＺＧ４）は、以下の式（１５）で表すことができる。
【数１６】
0006006512.tif 000016
また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ２は、以下の式（１６）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ２ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ２の最大値である。
【数１７】
0006006512.tif 000017
最後に、駆動ユニットＡ１のアクチュエータ２の押しのけ容積Ｖａ１と容量可変型油圧ポンプ３の押しのけ容積Ｖｐ１の比（Ｖｐ１／Ｖａ１１）を求めるには、式（４）の負荷慣性モーメントＩａに負荷慣性モーメントＩａ１を代入することで求めることができる。ここで、駆動ユニットＡ２と旋回体２３の全体の慣性モーメントをＩ１とし、駆動ユニットＡ２と旋回体２３の質量をＭ１とすると、アクチュエータ２の負荷慣性モーメントＩａ１は、以下の式（１７）を演算することで求めることができる。なお、Ｋ１は、駆動ユニットＡ１の電動機４の軸換算の等価慣性モーメントの逆数であり、Ｉｍ１は、駆動ユニットＡ１の電動機４の慣性モーメントであり、Ｉｐ１は、駆動ユニットＡ１の容量可変型油圧ポンプ３の慣性モーメントである。また、式（１７）中の１ＸＧ１および１ＺＧ１は、それぞれ、旋回体２３のクローラ２４に対する回転中心を原点とする座標系Σ１における駆動ユニットＡ２と旋回体２３の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ２および１ＺＧ２は、それぞれ、座標系Σ１における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ３および１ＺＧ３は、それぞれ、座標系Σ１における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標であり、１ＸＧ４および１ＺＧ４は、それぞれ、座標系Σ１におけるバケット２０の重心位置のＸ軸座標とＺ軸座標である。
【数１８】
0006006512.tif 000018
ただし、座標系Σ１における駆動ユニットＡ３とメインブーム２２の全体の重心位置の座標（１ＸＧ２，１ＺＧ２）は、以下の式（１３）で表すことができる。
【数１９】
0006006512.tif 000019
なお、式（１８）中の１Ｔ２は、座標系Σ２における座標を座標系Σ１の座標に変換する変換行列であり、以下の式（１９）で表すことができる。式（１９）中のθａ２は、駆動ユニットＡ２における回転角センサ１１で検出する角度であり、ＸＣ２およびＺｃ２は、座標系Σ１におけるメインブーム２２の回転中心のＸ軸およびＺ軸の座標である。
【数２０】
0006006512.tif 000020
座標系Σ１における駆動ユニットＡ４とバケットアーム２１の全体の重心位置の座標（１ＸＧ３，１ＺＧ３）は、以下の式（２０）で表すことができる。
【数２１】
0006006512.tif 000021
座標系Σ１におけるバケット２０の全体の重心位置の座標（１ＸＧ４，１ＺＧ４）は、以下の式（２１）で表すことができる。
【数２２】
0006006512.tif 000022
また、駆動源軸換算の等価慣性モーメントの逆数Ｋ１は、以下の式（２２）の範囲内で設定される。なお、Ｉａ１ｍａｘは、負荷慣性モーメントＩａ１の最大値である。
【数２３】
0006006512.tif 000023
このように複数の可動体をヒンジ結合して各可動体を複数の駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４で駆動する場合にあっても、可動体であるバケット２０、バケットアーム２１、メインブーム２２および旋回体２３が回転し姿勢を変えて負荷慣性モーメントＩａｎ（ｎ＝１，２，３，４）が変化しても駆動源軸換算の等価慣性モーメントを一定とすることができ、電動機４から入力されるトルクτｍに対するアクチュエータ２の応答である出力角度θａは各可動体の姿勢変化前後で変化しないので、制御性能の劣化を防ぐことができる。
【００３１】
なお、上記説明では、駆動ユニットＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をショベルカーへ適用した例を用いたが、駆動ユニット１，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、ショベルカー以外に適用することができるのは当然である。
【００３２】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【００３３】
１，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４  駆動ユニット
２  アクチュエータ
３  容量可変型油圧ポンプ
４  駆動源としての電動機
６  可動体としての負荷
２０  可動体としてのバケット
２１  可動体としてのバケットアーム
２２  可動体としてのメインブーム
２３  可動体としての旋回体
【図１】
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【図２】
0006006512.tif 000026
【図３】
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