(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
当該エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
当該油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、
電力によって駆動される電動アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを操作するための第１操作装置と、
前記電動アクチュエータを操作するための第２操作装置と、
前記第２操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータの目標速度を算出し、当該目標速度を前記第１操作装置の操作量に基づき補正し、当該補正後の目標速度に基づいて前記電動アクチュエータのトルクを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記第１操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータを駆動するにあたっての最大トルクをトルク制限値として算出し、前記第１操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータを駆動する際の動力制限値を算出し、
前記動力制限値に相当するトルクと前記トルク制限値のうち小さい方の値を上限値として前記電動アクチュエータのトルクを制御することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記第１操作装置は、２方向に操作可能であり、
前記動力制限値は、前記第１操作装置の操作方向に応じた特性を有していることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記電動アクチュエータは、電動機であり、
前記動力制限値は、前記電動機が力行動作又は回生動作するかに応じて個別に設定されていることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータを備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械を含む作業機械には、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、当該油圧ポンプからの油圧で駆動される複数の油圧アクチュエータを備えるものがある。この種の油圧作業機械では、２つ油圧アクチュエータを別々の操作装置を介して同時に作動させて所定の動作（複合動作）を行う場合に、当該２つの油圧アクチュエータの動作速度をマッチングさせて、オペレータの操作フィーリングを良好に保持することが重要となる。【０００３】
例えば、ブームを回動するための油圧シリンダ（ブームシリンダ）と、上部旋回体を旋回駆動するための油圧モータを備える油圧ショベルにおいて、上部旋回体を旋回しながらブーム上げ動作（旋回ブーム上げ）を行う場合には、各アクチュエータの操作レバーをそれぞれ最大まで傾倒したときに上部旋回体とブームの速度がマッチングし、上部旋回体がダンプトラックの荷台位置まで旋回したときに、ブームがダンプトラックの荷台の高さまで上昇していることが好ましい。そのため、この種の油圧ショベルでは、旋回ブーム上げ動作を行うときに両者の動作速度がマッチングするように、ブームシリンダと油圧モータへの動力配分をコントロールバルブ等で予め最適に調整している。【０００４】
一方、上記のように油圧駆動系のみを有する作業機械とは異なり、油圧アクチュエータを駆動するための油圧駆動系と、電動アクチュエータを駆動するための電動駆動系を有するハイブリッド式の作業機械の開発が進んでいる。この種のハイブリッド式作業機械としては、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、当該油圧ポンプからの油圧によって駆動される油圧アクチュエータと、油圧ポンプの吸収トルクに影響を与えない電力供給が可能な電力機器（例えば、発電電動機によって発電された電力を蓄積する二次電池やキャパシタ等の蓄電装置）と、当該電力機器からの電力によって駆動される電動アクチュエータを備えるハイブリッド式油圧ショベルがある。【０００５】
ハイブリッド式作業機械では、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを独立した動力源によって駆動できるので、先述のような油圧駆動系のみを有する作業機械（油圧ショベル）の技術を流用することができない。例えば、ハイブリッド式の油圧ショベルにおいて、旋回モータとブームシリンダの複合動作時に旋回モータにトルク制限が設けられていない場合には、ブーム上昇速度と比較して上部旋回体の旋回体の速度が速くなる傾向がある。そのため、旋回速度とブーム上昇速度がマッチングできず操作性が低下するおそれがある。【０００６】
この点を鑑みた技術としては、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ）と電動アクチュエータ（旋回モータ）が複合して作動されていることが判定されている場合に、油圧ポンプの吐出圧または油圧アクチュエータの負荷をもとに、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える制御手段を備えた作業機械がある（国際公開第２００７／０５２５３８号パンフレット）。さらに、当該作業機械は、電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加えて油圧アクチュエータと電動アクチュエータとの出力比またはエンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５２５３８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、エンジンで油圧ポンプを駆動し、当該油圧ポンプからの圧油で複数の油圧アクチュエータを駆動する従来からの油圧ショベルでは、各油圧アクチュエータの動力源であるエンジンに出力制限（動力制限）があるため、時間当たりのエネルギー収支（動力収支）が系内で釣り合うように構成されている。すなわち、従来の油圧ショベルにならって複数のアクチュエータの動作速度をマッチングするためには、各アクチュエータの動力のバランスが重要となる。【０００９】
この点、上記文献が開示する作業機械では、油圧アクチュエータの負荷（又は油圧ポンプの吐出圧）に応じて電動アクチュエータのトルク又は速度に制限を加えることで、当該電動アクチュエータと当該油圧アクチュエータの動作速度のマッチングを図っている。しかし、電動アクチュエータのトルクや速度は例えば減速機等の装置で変換可能であり、系内におけるエネルギー収支の釣り合いを図るにはトルク又は速度に制限を加えるだけでは不充分である。【００１０】
本発明の目的は、複合動作の操作フィーリングを良好に保持できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、当該エンジンによって駆動される油圧ポンプと、当該油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、電力によって駆動される電動アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを操作するための第１操作装置と、前記電動アクチュエータを操作するための第２操作装置と、前記第２操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータの目標速度を算出し、当該目標速度を前記第１操作装置の操作量に基づき補正し、当該補正後の目標速度に基づいて前記電動アクチュエータのトルクを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第１操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータを駆動するにあたっての最大トルクをトルク制限値として算出し、前記第１操作装置の操作量に基づき前記電動アクチュエータを駆動する際の動力制限値を算出し、前記動力制限値に相当するトルクと前記トルク制限値のうち小さい方の値を上限値として前記電動アクチュエータのトルクを制御するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複合動作の操作フィーリングを良好に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの外観図。
【図２】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの駆動制御システムの概略図。
【図３】本発明の実施の形態に係る車体コントローラ１１で実行される処理のブロック図。
【図４】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルにおいて旋回単独動作をしたときのトルク指令Ｔの変化を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルにおいて旋回操作とブーム操作（微操作）を同時に行ったときのトルク指令Ｔの変化を示す図。
【図６】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルにおいて旋回操作とブーム操作（最大操作）を同時に行ったときのトルク指令Ｔの変化を示す図。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る車体コントローラ１１における旋回制御系統１００Ａで実行される処理のブロック図。
【図８】本発明の比較例に係る油圧ショベルの旋回ブーム上げ動作時の動作態様を示す図。
【図９】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの旋回ブーム上げ動作時の動作態様を示す図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの他の駆動制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態に係るハイブリッド式油圧ショベルの外観図である。この図に示す油圧ショベルは、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃを有する多関節型の作業装置１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅを有する車体１Ｂを備えている。
【００１５】
ブーム１ａは、上部旋回体１ｄに回動可能に支持されており、油圧シリンダ（ブームシリンダ（油圧アクチュエータ））３ａにより駆動される。アーム１ｂは、ブーム１ａに回動可能に支持されており、油圧シリンダ（アームシリンダ（油圧アクチュエータ））３ｂにより駆動される。バケット１ｃは、アーム１ｂに回動可能に支持されており、油圧シリンダ（バケットシリンダ（油圧アクチュエータ））３ｃにより駆動される。上部旋回体１ｄは電動アクチュエータである旋回モータ（電動機）１６（図２参照）により旋回駆動され、下部走行体１ｅは左右の走行モータ（油圧モータ）３ｅ，３ｆ（図２参照）により駆動される。油圧シリンダ３ａ、油圧シリンダ３ｂ、油圧シリンダ３ｃ及び旋回モータ１６の駆動は、上部旋回体１ｄの運転室（キャブ）内に設置され油圧信号を出力する操作装置４Ａ，４Ｂ（図２参照）によって制御される。
【００１６】
図２は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの駆動制御システムの概略図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様とする）。この図に示す駆動制御システムは、操作装置４Ａ，４Ｂと、コントロールバルブ（スプール型方向切換弁）５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、油圧信号を電気信号に変換する圧力センサ１７，１８と、インバータ装置（電力変換装置）１３と、チョッパ１４と、バッテリ（蓄電装置）１５と、インバータ装置（電力変換装置）１２を備えており、制御装置として車体コントローラ（ＭＣＵ）１１、バッテリコントローラ（ＢＣＵ）２２及びエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２１を備えている。
【００１７】
車体コントローラ（ＭＣＵ）１１、バッテリコントローラ（ＢＣＵ）２２及びエンジンコントローラ（ＥＣＵ）２１は、それぞれ、ハードウェア構成として、各種の制御プログラムを実行するための演算処理装置（例えば、Central Processing Unit：ＣＰＵ）、当該制御プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶装置（例えば、Read Only Memory：ＲＯＭ、Random Access Memory：ＲＡＭ）等を備えている（いずれも図示せず）。なお、ここでは各コントローラ１１，２１，２２は異なるハードウェアによって構成されるものとして説明するが、各コントローラ１１，２１，２２で実行される演算処理を共通のハードウェアで実行しても良い。
【００１８】
操作装置４Ａ，４Ｂは、エンジン７に接続されたパイロットポンプ５１から供給される作動油を２次圧に減圧して油圧シリンダ３ａ、油圧シリンダ３ｂ、油圧シリンダ３ｃ及び旋回モータ１６を制御するための油圧信号（パイロット圧）を発生する。
【００１９】
操作装置（第１操作装置）４Ａは、油圧シリンダ３ａ（ブームシリンダ）の駆動を制御するコントロールバルブ５Ａの受圧部と、油圧シリンダ３ｂ（アームシリンダ）の駆動を制御するコントロールバルブ５Ｂの受圧部にパイロット管路を介して接続されており、操作レバーの傾倒方向（操作方向）及び傾倒量（操作量）に応じて各コントロールバルブ５Ａ，５Ｂの受圧部に油圧信号を出力する。コントロールバルブ５Ａ，５Ｂは、操作装置４Ａから入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することで油圧シリンダ３ａ，３ｂの駆動を制御する。
【００２０】
また、操作装置４Ａと２つのコントロールバルブ５Ａ，５Ｂの受圧部を接続する４本のパイロット管路には、それぞれ圧力センサ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂが取り付けられている。圧力センサ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、操作装置４Ａから出力される油圧信号の圧力を検出してその圧力に対応する電気信号に変換する信号変換手段として機能する。圧力センサ１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂで変換された電気信号は車体コントローラ１１に出力される。圧力センサ１７ａは油圧シリンダ３ａの伸長（伸び動作）を指示するための電気信号を出力し、圧力センサ１７ｂは油圧シリンダ３ａの縮短（縮み動作）を指示するための電気信号を出力する。圧力センサ１８ａは油圧シリンダ３ｂの伸長を指示するための電気信号を出力し、圧力センサ１８ｂは油圧シリンダ３ｂの縮短を指示するための電気信号を出力する。
【００２１】
操作装置（第２操作装置）４Ｂは、油圧シリンダ３ｃ（バケットシリンダ）の駆動を制御するコントロールバルブ５Ｃの受圧部とパイロット管路を介して接続されており、操作レバーの傾倒方向（操作方向）及び傾倒量（操作量）に応じてコントロールバルブ５Ｃの受圧部に油圧信号を出力する。コントロールバルブ５Ｃは、操作装置４Ｂから入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することで油圧シリンダ３ｃの駆動を制御する。
【００２２】
なお、操作装置４Ａ，４Ｂに係る操作レバーは、２方向（正方向及び逆方向）に傾倒可能であり（すなわち、操作方向は２つ）、２方向の操作極性を有する。操作レバーを当該２方向のいずれかに傾倒することで、正方向又は逆方向に操作量に応じた動作を行うように油圧シリンダや電動機等に対して指示できる。
【００２３】
また、上記２本のパイロット管路を含め、操作装置４Ｂに接続された４本のパイロット管路には、それぞれ圧力センサ１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂが取り付けられている。圧力センサ１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂは、操作装置４Ｂから出力される油圧信号の圧力を検出してその圧力に対応する電気信号に変換する信号変換手段として機能する。圧力センサ１９ａ，１９ｂ，２０ａ，２０ｂで変換された電気信号は車体コントローラ１１に出力される。圧力センサ１９ａは油圧シリンダ３ｃの伸長を指示するための電気信号を出力し、圧力センサ１９ｃは油圧シリンダ３ｃの縮短を指示するための電気信号を出力する。圧力センサ２０ａは上部旋回体１ｄが左旋回するように旋回モータ１６の駆動を指示するための電気信号を出力し、圧力センサ２０ｂは上部旋回体１ｄが右旋回するように旋回モータ１６の駆動を指示するための電気信号を出力する。なお、以下において、区別して表示する必要が特に無い場合には、圧力センサ１７〜２０に付した添字（ａ，ｂ）は適宜省略するものとする。
【００２４】
コントロールバルブ５Ｅ，５Ｆの受圧部はパイロット管路を介して運転室内に設置された走行操作装置（図示せず）と接続されている。コントロールバルブ５Ｅ，５Ｆは、当該走行操作装置から入力される油圧信号に応じて位置を切り換えられ、油圧ポンプ６から吐出される圧油の流れをその切換位置に応じて制御することで走行モータ３ｅ，３ｆの駆動を制御する。
【００２５】
バッテリコントローラ（ＢＣＵ）２２は、バッテリ１５の充放電を制御するもので、バッテリ１５の残容量（ＳＯＣ：State of Charge）を演算する機能や、バッテリ１５の劣化度（ＳＯＨ：State of Health）を演算する機能を有する。また、バッテリコントローラ２２は、その演算結果を車体コントローラ１１に出力する。なお、ＳＯＣは（残容量［Ａｈ］／満充電容量［Ａｈ］）×１００と、ＳＯＨは（劣化時の満充電容量［Ａｈ］／初期の満充電容量［ＡＨ］）×１００と定義でき、これらは各種公知の演算方法で推定することができる。
【００２６】
車体コントローラ（ＭＣＵ）１１は、圧力センサ１７，１８，１９，２０から入力される電気信号に基づいて、インバータ装置１３を介して旋回モータ１６の駆動を制御する役割と、レギュレータ（ポンプ容量調節手段）５６を介して油圧ポンプの傾転角（容量）を制御する役割を有する（これら制御の処理内容の詳細については後述）。また、車体コントローラ１１は、上部旋回体１ｄの旋回制動時には旋回モータ１６から電気エネルギーを回収する動力回生制御も行う。そして、その動力回生制御時に発生した回生電力や、発電電動機（動力変換機）１０によって発生された電力の余剰電力（例えば、油圧ポンプ６の負荷が軽い場合等）をバッテリ１５に充電する制御も行う。
【００２７】
エンジンコントローラ（ＥＣＵ）２１は、オペレータによってエンジン７の目標回転数が入力されるエンジン回転数入力装置（例えば、エンジンコントロールダイヤル（図示せず））等からの指令に従って、エンジン７が当該目標回転数で回転するように燃料噴射量とエンジン回転数を制御する部分である。また、エンジンコントローラ２１は、例えば車体コントローラ１１等で他の制約条件に基づいて決定された目標回転数に基づいてもエンジン制御を行うこともある。この他の制約条件による目標回転数は、エンジン回転数入力装置から入力される値に優先されることもある。
【００２８】
エンジン（原動機）７の出力軸には発電電動機１０が連結されており、発電電動機１０の出力軸には油圧ポンプ６とパイロットポンプ５１が接続されている。
【００２９】
発電電動機１０は、エンジン７の動力を電気エネルギーに変換してインバータ装置１２，１３に電気エネルギーを出力する発電機としての機能に加え、バッテリ１５から供給される電気エネルギーを利用して、油圧ポンプ６（エンジン７）をアシスト駆動する電動機としての機能を有する。
【００３０】
油圧ポンプ６は、油圧アクチュエータである油圧シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ及び油圧モータ３ｅ，３ｆに圧油を供給するための可変容量型のポンプである。油圧ポンプ６の容量（傾転角）は、レギュレータ（ポンプ容量調節手段）５６を介して車体コントローラ１１によって制御される。なお、油圧ポンプ６に接続される油圧管路にはリリーフ弁８が設置されており、リリーフ弁８はその管路内の圧力が過度に上昇した場合にタンク９に圧油を逃がす。
【００３１】
パイロットポンプ５１は、操作装置４Ａ，４Ｂ及び走行操作装置を介してコントロールバルブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆに操作信号として出力される圧油を供給する。
【００３２】
インバータ装置１２は、車体コントローラ１１からの出力に基づいて発電電動機１０の駆動制御を行うもので、発電電動機１０を電動機として動作させる場合には、バッテリ１５の電気エネルギーを交流電力に変換して発電電動機１０に供給し、油圧ポンプ６をアシスト駆動する。
【００３３】
インバータ装置１３は、車体コントローラ１１からの出力に基づいて旋回モータ１６の駆動制御を行うもので、発電電動機１０及び蓄電装置１５の少なくとも一方から出力される電力を交流電力に変換して旋回モータ１６に供給する。
【００３４】
チョッパ１４は、インバータ装置１２，１３が接続された直流電力ラインの電圧を制御するものである。バッテリ（蓄電装置）１５は、チョッパ１４を介してインバータ装置１２，１３に電力を供給したり、発電電動機１０が発生した電気エネルギーや発電機２５及び旋回モータ１６から回生される電気エネルギーを蓄える。バッテリ１５以外の蓄電装置としては、例えば、キャパシタを用いることができ、キャパシタ及びバッテリの両方を用いても良い。なお、蓄電装置としてバッテリを使用した場合には、キャパシタに比較して多くの電力を蓄えることができるため、作業効率や省エネ効果の向上が期待できる。
【００３５】
図３は本発明の実施の形態に係る車体コントローラ１１で実行される処理のブロック図である。この図に示すブロック図は、旋回モータ１６の駆動を制御するための旋回制御系統１００と、油圧ポンプ６の容量を制御するためのポンプ容量制御系統２００を備えている。
【００３６】
旋回制御系統１００には、旋回モータ１６の速度制限値（速度上限値）を算出するための速度制限値算出系統１１０と、旋回モータ１６の動力制限値（動力上限値）を算出するための動力制限値算出系統（動力制限値算出部）１２０と、旋回モータ１６の最大トルクを算出するためのトルク制限値算出系統１３０が含まれている。
【００３７】
速度制限値算出系統１１０は、速度変換器６５と、速度補正ゲイン算出器９２と、乗算器６８と、減算器６９と、速度制御器６６を備えている。
【００３８】
速度変換器６５は、圧力センサ２０ａ，２０ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量（操作信号）を旋回モータ１６の旋回速度に変換する処理を実行する部分である。本実施の形態における速度変換器６５は、操作量と旋回速度の関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ｂの操作量を示し、縦軸は旋回モータ１６（上部旋回体１ｄ）の旋回速度を示している。なお、横軸における正方向（右方向）は右旋回方向の操作量を示し、負方向（左方向）は左旋回方向の操作量を示している。また、縦軸における正方向（上方向）は右旋回時の速度を示し、負方向（下方向）は左旋回時の速度を示している。この図に示すように、本実施の形態では、操作量の増加に合わせて旋回速度が増加する比例関係が概ね成立している。速度変換器６５で算出された旋回速度は乗算器６８に出力される。
【００３９】
速度補正ゲイン算出器９２は、圧力センサ１７ａ，１７ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて旋回モータ１６の旋回速度の補正ゲインを算出する処理を実行する部分である。本実施の形態における補正ゲイン算出器９２は、操作量と補正ゲインの関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ａの操作量を示し、縦軸は補正ゲインを示している。なお、横軸における正方向（右方向）はブーム上げ方向の操作量を示し、負方向（左方向）はブーム下げ方向の操作量を示し、ゼロは中立位置に操作レバーがあることを示す。速度補正ゲイン算出器９２で算出された補正ゲインは乗算器６８に出力される。
【００４０】
本実施の形態の速度補正ゲイン算出器９２における操作量と補正量の関係について説明する。図３中のグラフに示すように、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、補正ゲインは最大値である「１」に設定されており、操作量による速度補正は行われないことになっている。すなわち、操作装置４Ｂによる旋回操作のみが行われるときは、旋回速度は補正されない。また、ブーム上げ方向に操作量を増加すると、所定の操作量を超えたところから補正ゲインが１より小さくなるように設定されている。さらに操作量を増やすと補正ゲインは一定値（例えば、０．６）に収束される。一方、ブーム下げ方向に操作量を増加した場合にも、同様に所定の操作量を超えたところから補正ゲインは１より小さくなり、最終的に一定値（例えば、０．８（ブーム上げ時の収束値より大きく設定されている））に収束される。
【００４１】
なお、ブーム上げとブーム下げでは必要とされる動力や動作が大きくことなるので、ブーム上げとブーム下げにおける補正ゲインの収束値は異ならせることが好ましい。この点を鑑みて、本実施の形態では、ブーム上げの方が補正ゲインの収束値が小さくなるように設定しており、グラフに示した関数は縦軸を中心にして非対称な形状になっている。これは、補正量算出器９３，９４及びトルク制限値算出器９５，９６についても同様である。
【００４２】
乗算器６８は、速度変換器６５から出力された旋回速度に補正ゲイン算出器９２から出力された補正ゲインを乗じる処理を実行する部分である。これにより、操作装置４Ａと操作装置４Ｂが同時に操作されたとき（旋回ブーム上げ／下げ時）、旋回速度は補正ゲインによって小さい値に補正される。操作装置４Ａの操作量の増加に応じて補正ゲインが小さくなるので、旋回速度は当該操作量が大きくなるほど小さくされる。乗算器６８で算出された旋回速度は減算器６９に出力される。
【００４３】
減算器６９は、乗算器６８から出力された旋回速度（目標速度）から旋回モータ１６の実際の旋回速度（実速度）ωを減じて、両者の偏差を算出する処理を実行する部分である。実速度ωは、旋回モータ１６の実際の旋回速度を検出するための速度センサ（速度検出手段）６３から出力される。減算器６９で算出された速度偏差は速度制御器６６に出力される。
【００４４】
速度制御器６６は、減算器６９から出力される速度偏差が小さくなるように（すなわち、実速度ωが目標速度に追従するように）、旋回モータ１６（インバータ装置１３）に対するトルク指令を生成する処理を実行する部分である。ここで生成されたトルク指令はトルク制限器６７に出力され、必要に応じて制限を掛けられる。
【００４５】
上記のように、本実施の形態における速度制限値算出系統１１０では、操作装置４Ａ及び操作装置４Ｂが同時に操作されたときには、操作装置４Ａの操作量の増加に比例して、旋回モータ１６の速度制限値が増加するように（最大旋回速度は減少するように）設定されている。
【００４６】
動力制限値算出系統１２０は、力行動力補正量算出器９３と、回生動力補正量算出器９４と、力行定格動力記憶部７２と、回生定格動力記憶部７３と、減算器８８と、減算器８９と、エンジン出力割合算出部７１と、乗算器７５と、乗算器７６と、トルク変換器８１を備えている。
【００４７】
力行動力補正量算出器９３は、圧力センサ１７ａ，１７ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分である。なお、操作装置４Ａの操作量（圧力センサ１７ａ，１７ｂのセンサ値）は、旋回モータ１６が力行しているときだけに力行動力補正量算出器９３に入力するように構成しても良い。本実施の形態における補正量算出器９３は、操作量と補正量の関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ａの操作量を示し、縦軸は補正量を示している。なお、速度補正ゲイン算出器９２と同様に、横軸における正方向はブーム上げ方向の操作量を示し、負方向はブーム下げ方向の操作量を示し、ゼロは中立位置に操作レバーがあることを示す。補正量算出器９３で算出された補正量は減算器８８に出力される。
【００４８】
本実施の形態の力行動力補正量算出器９３における操作量と補正量の関係について説明する。図３中のグラフに示すように、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、補正量もゼロに設定されており、動力補正は行われないことになっている。すなわち、操作装置４Ｂによる旋回操作のみが行われるときは、旋回動力は補正されない。また、ブーム上げ方向に操作量を増加すると、所定の操作量を超えたところから補正量がゼロから大きくなるように設定されている。さらに操作量を増やすと補正ゲインは一定値に収束される。一方、ブーム下げ方向に操作量を増加した場合にも、同様に所定の操作量を超えたところから補正量はゼロから大きくなり、最終的に一定値（ブーム上げ時の収束値より小さく設定されている）に収束される。
【００４９】
減算器８８は、力行定格動力記憶部７２に記憶された力行時の旋回モータ１６の定格動力から力行動力補正量算出器９３より出力される補正量を減じることで、力行時の旋回モータ１６の動力上限値を算出する処理を実行する部分である。ここで算出された力行動力上限値は乗算器７５に出力される。
【００５０】
乗算器７５は、減算器８８から出力された力行動力上限値にエンジン出力割合を乗じることで、エンジン出力（動力）に応じて力行動力上限値を補正する処理を実行する部分である。ここで、「エンジン出力割合」とは、エンジン７の定格出力に対する現在の出力の割合を示し、現在の出力はエンジンコントローラ２１から入力することが可能である。乗算器７５で算出された力行動力上限値はトルク変換器８１に出力される。
【００５１】
回生動力補正量算出器９４は、圧力センサ１７ａ，１７ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分である。なお、操作装置４Ａの操作量（圧力センサ１７ａ，１７ｂのセンサ値）は、旋回モータ１６が回生しているときだけに回生動力補正量算出器９４に入力するように構成しても良い。本実施の形態における補正量算出器９４は、操作量と補正量の関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ａの操作量を示し、縦軸は補正量を示している。なお、補正量算出器９４と同様に、横軸における正方向はブーム上げ方向の操作量を示し、負方向はブーム下げ方向の操作量を示し、ゼロは中立位置に操作レバーがあることを示す。補正量算出器９４で算出された補正量は減算器８９に出力される。
【００５２】
本実施の形態の回生動力補正量算出器９４における操作量と補正量の関係について説明する。図３中のグラフに示すように、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、補正量もゼロに設定されており、動力補正は行われないことになっている。すなわち、操作装置４Ｂによる旋回操作のみが行われるときは、旋回動力は補正されない。また、ブーム上げ方向に操作量を増加すると、所定の操作量を超えたところから補正量がゼロから大きくなるように設定されている。さらに操作量を増やすと補正ゲインは一定値に収束される。一方、ブーム下げ方向に操作量を増加した場合にも、同様に所定の操作量を超えたところから補正量はゼロから大きくなり、最終的に一定値（ブーム上げ時の収束値より小さく設定されている）に収束される。なお、図３から明らかなように、回生時の補正量は、力行時の補正量より小さく設定されている。これは、回生時の動力制限量を相対的に小さくして回生時の制動力（回生ブレーキ）を過度に抑制しないようして、減速時のオペレータの操作フィーリングを良好に保持するためである。
【００５３】
減算器８９は、回生定格動力記憶部７３に記憶された回生時の旋回モータ１６の定格動力から回生動力補正量算出器９４より出力される補正量を減じることで、回生時の旋回モータ１６の動力上限値を算出する処理を実行する部分である。ここで算出された回生動力上限値は乗算器７６に出力される。
【００５４】
乗算器７６は、減算器８９から出力された回生動力上限値にエンジン出力割合を乗じることで、エンジン出力に応じて回生動力上限値を補正する処理を実行する部分である。乗算器７６で算出された回生動力上限値はトルク変換器８１に出力される。
【００５５】
トルク変換器８１は、乗算器７５及び乗算器７６から入力される動力上限値（力行動力上限値及び回生動力上限値）をトルクに変換する処理を実行する部分である。トルク変換器８１には、インバータ装置１３（旋回モータ１６）へのトルク指令Ｔと、旋回モータ１６の実際の旋回速度ωが入力されている。本実施の形態では、乗算器７５，７６から入力される動力上限値を旋回モータ１６の回転数（旋回速度ω）で補正することで、制御時におけるトルク上限値に変換している。トルク変換器８１で算出されたトルク上限値は、最小値選択器８２，８３に出力される。
【００５６】
上記のように、本実施の形態における動力制限値算出系統１２０では、操作装置４Ａ及び操作装置４Ｂが同時に操作されたときには、旋回モータ１６が力行動作又は回生動作するかに応じて個別に動力制限値が設定されている。また、操作装置４Ａ及び操作装置４Ｂが同時に操作されたときには、操作装置４Ａの操作量の増加に比例して、旋回モータ１６の動力制限値が増加するように（動力上限値は減少するように）設定されている。さらに、その際の旋回モータ１６の動力制限値は、エンジン出力の増加に比例して増加するように（動力上限値は減少するように）設定されている。
【００５７】
トルク制限値算出系統１３０は、力行トルク制限算出器９５と、回生トルク制限算出器９６と、切替器９７を備えている。
【００５８】
力行トルク制限算出器９５は、圧力センサ１７ａ，１７ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。本実施の形態における力行トルク制限算出器９５は、操作量と最大トルクの関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ａの操作量を示し、縦軸は最大トルクを示している。なお、横軸における正方向はブーム上げ方向の操作量を示し、負方向はブーム下げ方向の操作量を示し、ゼロは中立位置に操作レバーがあることを示す。力行トルク制限算出器９５で算出された補正ゲインは切替器９７に出力される。
【００５９】
本実施の形態の力行トルク制限算出器９５における操作量と最大トルクの関係について説明する。図３中のグラフに示すように、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、最大トルクは最大（すなわち、操作量による制限が無い状態）に設定されており、操作量によるトルク制限は行われないことになっている。すなわち、操作装置４Ｂによる旋回操作のみが行われるときは、最大トルクは制限されない。また、ブーム上げ方向に操作量を増加すると、所定の操作量を超えたところから最大トルクが最大値より小さくなるように設定されている。さらに操作量を増やすと最大トルクは一定値に収束される。一方、ブーム下げ方向に操作量を増加した場合にも、同様に所定の操作量を超えたところから最大トルクは最大値より小さくなり、最終的に一定値（ブーム上げ時の収束値より大きく設定されている）に収束される。
【００６０】
回生トルク制限算出器９６は、圧力センサ１７ａ，１７ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。本実施の形態における回生トルク制限算出器９６は、操作量と最大トルクの関係を図３中に示した関数で定義している。当該関数を表すグラフにおける横軸は操作装置４Ａの操作量を示し、縦軸は最大トルクを示している。なお、横軸における正方向はブーム上げ方向の操作量を示し、負方向はブーム下げ方向の操作量を示し、ゼロは中立位置に操作レバーがあることを示す。回生トルク制限算出器９６で算出された補正ゲインは切替器９７に出力される。
【００６１】
本実施の形態の回生トルク制限算出器９６における操作量と最大トルクの関係について説明する。図３中のグラフに示すように、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、最大トルクは最大（すなわち、操作量による制限が無い状態）に設定されており、操作量によるトルク制限は行われないことになっている。すなわち、操作装置４Ｂによる旋回操作のみが行われるときは、最大トルクは制限されない。また、ブーム上げ方向に操作量を増加すると、所定の操作量を超えたところから最大トルクが最大値より小さくなるように設定されている。さらに操作量を増やすと最大トルクは一定値に収束される。一方、ブーム下げ方向に操作量を増加した場合にも、同様に所定の操作量を超えたところから最大トルクは最大値より小さくなり、最終的に一定値（ブーム上げ時の収束値より大きく設定されている）に収束される。なお、図３から明らかなように、回生時の最大トルクは、力行時の最大トルクより大きく設定されている。これは、回生時の最大トルクを相対的に大きくして回生ブレーキを過度に抑制しないようして、減速時のオペレータの操作フィーリングを良好に保持するためである。
【００６２】
切替器９７は、最小値選択器８２，８３に出力する最大トルクを旋回モータ１６の動作が力行又は回生かに応じて切り換える処理を実行する部分である。切替器９７は、旋回モータ１６が力行動作をしている場合には、力行トルク制限算出器９５から入力された最大トルクを最小値選択器８２に出力する。一方、旋回モータ１６が回生動作をしている場合には、回生トルク制限算出器９６から入力された最大トルクを最小値選択器８３に出力する。
【００６３】
最小値選択器８２は、乗算器７５からトルク変換器８１を介して入力されたトルク上限値（すなわち、力行時の動力上限値をトルク変換したもの）と、力行トルク制限算出器９５から切替器９７を介して入力された最大トルクとを比較し、両者のうち小さいものを最終的なトルク上限値としてトルク制限器６７に出力する処理を実行する部分である。なお、回生時には切替器９７から最大トルクが入力されないが、この場合にはトルク交換器８１から入力されたものをトルク制限器６７に出力するものとする。
【００６４】
最小値選択器８３は、乗算器７６からトルク変換器８１を介して入力されたトルク上限値（すなわち、回生時の動力上限値をトルク変換したもの）と、回生トルク制限算出器９６から切替器９７を介して入力された最大トルクとを比較し、両者のうち小さいものを最終的なトルク上限値としてトルク制限器６７に出力する処理を実行する部分である。その際、本実施の形態では、力行時と回生時のトルク上限値を区別するために、回生時のトルク上限値の符号を負にしてトルク制限器６７に出力している。なお、力行時には切替器９７から最大トルクが入力されないが、この場合にはトルク交換器８１から入力されたものをトルク制限器６７に出力するものとする。
【００６５】
トルク制限器６７は、速度制御器６６で生成されたトルク指令に制限をかける処理（すなわち、速度制御器６６から出力されるトルク指令を必要に応じて低減する処理）を実行する部分であり、インバータ装置１３に出力される最終的なトルク指令Ｔを生成する。具体的には、トルク制限器６７は、速度制御器６６からのトルク指令に対する制限に際して、最小値選択器８２から出力されるトルク上限値を正方向側のトルク上限値として利用し、最小値選択器８３から出力されるトルク上限値を負方向側のトルク上限値として利用する。トルク制限器６７で適宜制限されたトルク指令Ｔは、インバータ装置１３に出力される。インバータ装置１３は、トルク制限器６７から入力されたトルク指令Ｔに旋回モータ１６の実トルクが追従するように旋回モータ１６を駆動する。なお、旋回モータ１６の実トルクを検出する方法としては、旋回モータ１６への電流値を電流計等で計測し、当該計測値から実トルクを算出するものがある。
【００６６】
上記のように、本実施の形態におけるトルク制限値算出系統１３０では、操作装置４Ａ及び操作装置４Ｂが同時に操作されたときには、操作装置４Ａの操作量の増加に比例して、旋回モータ１６のトルク制限値が増加するように（最大トルクは減少するように）設定されている。
【００６７】
ポンプ容量制御系統２００は、油圧ポンプ定格動力記憶部７４と、乗算器７７と、旋回動力算出器７８と、ポンプ動力変換機８４と、フィルタ回路８５と、減算器７９を備えている。
【００６８】
油圧ポンプ定格動力記憶部７４には、エンジン７が定格出力時のときの油圧ポンプ６の動力（定格動力）が記憶されており、当該定格動力は乗算器７７に出力される。乗算器７７では、油圧ポンプ定格動力記憶部７４から出力された定格動力にエンジン出力割合が乗じられ、制御時のエンジン出力に応じたポンプ動力が算出される。乗算器７７による計算結果は減算器７９に出力される。
【００６９】
旋回動力算出器７８は、トルク指令Ｔ及び実速度ωに基づいて制御時の旋回モータ１６の動力を算出する処理を実行する部分であり、トルク制限器６７で算出されたトルク指令Ｔと、速度センサ６３で検出された実速度ωが入力されている。旋回動力算出器７８で算出された旋回モータ１６の動力は、ポンプ動力変換機８４において油圧ポンプ６の動力に相当する値に変換され、さらにフィルタ回路８５でローパスフィルタ処理を施された後に減算器７９に出力される。なお、ここでの処理は、エンジン７の出力不足が起きないようにすることが目的であり、旋回による電力消費に相当する分だけポンプ動力を補正（低減）することで足りることから、本実施の形態におけるポンプ動力変換機８４では力行時のみ動力を算出し、回生時はゼロとしている。また、フィルタ回路８５は省略しても良い。
【００７０】
減算器７９では、乗算器７７より出力されたポンプ動力からフィルタ回路８５より出力されたポンプ動力を減算する処理が実行される。減算器７９で算出されたポンプ動力に基づいてレギュレータ５６によって油圧ポンプ６の容量が制御される。これにより、エンジン出力から旋回動力に相当する動力を控除した値がポンプ動力に割り当てられることになるので、エンジン出力が不足することを抑制できる。
【００７１】
次に上記のように構成される油圧ショベルの動作について説明する。
【００７２】
＜旋回単独動作＞
まず、旋回単独動作をする場合について説明する。旋回単独動作のときは、操作装置４Ｂによる旋回操作が行われるが、操作装置４Ａによるブーム操作は行われない。したがって、操作装置４Ａの操作量はゼロとなる。これにより、速度制限値算出系統１１０では旋回速度の補正は行われない。すなわち、速度補正ゲイン算出器９２は補正ゲインとして１を出力し、操作装置４Ｂの操作量に応じて算出された速度変換器６５の出力値が変更されることなく乗算器６８で旋回モータ１６の目標速度が算出される。速度制御器６６は当該目標速度に基づいてトルク指令を生成し、トルク制限器６７に出力する。
【００７３】
一方、動力制限値算出系統１２０では、操作装置４Ａの操作量がゼロのとき、力行動力補正量算出器９３及び回生動力補正量算出器９４は補正量としてゼロを出力するので、操作量に基づく動力上限値の補正は行われない。しかし、エンジン出力が定格より小さいときには、乗算器７５，７６においてエンジン出力割合に応じて動力上限値を低減する処理が実行され、トルク変換器８１に出力される（エンジン出力が定格のときは、動力制限値算出系統１２０による動力制限は行われない。）。トルク変換器８１に出力された動力上限値は、制御時の旋回モータ１６の実速度ωに適したトルク上限値に変換され、最小値選択器８２，８３に出力される。
【００７４】
また、トルク制限値算出系統１３０でも、操作装置４Ａの操作量がゼロのときは、力行トルク制限算出器９５及び回生トルク制限算出器９６は最大トルクの値として最大値を出力するので、操作量に基づく最大トルクの補正は行われない。そして、切替器９７で旋回モータ１６の力行／回生の状態に応じて切り替えられ、最大トルクは最小値選択器８２，８３に出力される。最小値選択器８２，８３では、動力制限値算出系統１２０経由で入力されたトルク上限値と、トルク制限値算出系統１３０経由で入力された最大トルクとが比較されて、小さい方が最終的なトルク上限値としてトルク制限器６７に出力される。
【００７５】
図４は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルにおいて旋回単独動作をしたときのトルク指令Ｔの変化を示す図である。なお、この図に示した場合は、エンジン出力が定格のときで、動力制限値算出系統１２０による動力制限は行われていない。この場合、上記で説明したように、操作装置４Ａの操作量に基づく旋回モータ１６の最大旋回速度、動力値及び最大トルクの制限は行われないので、トルク指令Ｔは図４の実線で示した値以下で制限される。すなわち、旋回単独動作時における旋回モータ１６は、操作量に応じたトルクが制限されることなく速やかな加速で起動され、最大旋回速度も操作量に応じた制約を受けないで動作する。
【００７６】
一方、ポンプ容量制御系統２００では、旋回動力算出器７８、ポンプ動力変換機８４及びフィルタ回路８５において旋回動力に相当するポンプ動力が算出され、当該ポンプ動力を油圧ポンプ定格動力から減じることで最終的な油圧ポンプ動力が算出される。レギュレータ５６によって油圧ポンプ６の容量が制御され、油圧ポンプ６の動力は減算器７９で算出された動力上限値内で制御される。
【００７７】
上記に説明したとおり、旋回単独動作では、エンジン出力が定格のときは、旋回速度の制約を受けず、また加速・減速時のトルクの制約を受けず旋回動作する。一方、エンジン出力が定格未満のときは、エンジン出力割合に応じて動力上限値が変動し、当該動力上限値が最大トルク（トルク制限値算出系統１３０で算出されたもの）を超える場合にはトルク制限器６７でトルク制限が作用し、加速・減速が弱められて当該動力上限値内で旋回モータ１６は動作することになる。
【００７８】
＜旋回ブーム上げ複合動作＞
次に旋回ブーム上げ動作をする場合について説明する。ここでは、油圧ショベルのバケット内の荷物をダンプトラックの荷台に積み上げる作業を行う場合を例に挙げて説明する。この場合、オペレータは、操作装置４Ａと操作装置４Ｂの操作レバーを中立位置から操作量が最大の位置まで一気に動作させる。これにより、速度制限値算出系統１１０では、速度補正ゲイン算出器９２は補正ゲインとして１より小さい値を出力し、操作装置４Ｂの操作量に応じて算出された速度変換器６５の出力値が当該補正ゲインによって適宜減少されて乗算器６８から出力される。速度制御器６６は乗算器６８から出力された目標速度と実速度ωの差分に基づいてトルク指令を生成し、これをトルク制限器６７に出力する。すなわち、操作装置４Ａと操作装置４Ｂが同時に操作されると、車体コントローラ１１は、操作装置４Ａの操作量に応じて旋回モータ１６の最大旋回速度を制限する。
【００７９】
一方、動力制限値算出系統１２０では、操作装置４Ａのブーム上げ方向の操作量が最大のとき、力行動力補正量算出器９３及び回生動力補正量算出器９４は補正量として最大値を出力する。したがって、操作量に基づく動力上限値は、減算器８８，８９において、それぞれ最も小さい値に設定される。このとき、エンジン出力が定格より小さいときには、乗算器７５，７６においてエンジン出力割合に応じて動力上限値をさらに低減する処理が実行され、トルク変換器８１に出力される（エンジン出力が定格のときは、動力制限値算出系統１２０による動力制限は行われない。）。トルク変換器８１に出力された動力上限値は、制御時の旋回モータ１６の実速度ωに適したトルク上限値に変換され、最小値選択器８２，８３に出力される。すなわち、操作装置４Ａと操作装置４Ｂが同時に操作されると、車体コントローラ１１は、操作装置４Ａの操作量に応じて旋回モータ１６の動力を制限する。
【００８０】
また、トルク制限値算出系統１３０では、操作装置４Ａのブーム上げ方向の操作量が最大のときは、力行トルク制限算出器９５及び回生トルク制限算出器９６は最大トルクの値として最小値を出力する。そして、切替器９７で旋回モータ１６の力行／回生の状態に応じて切り替えられ、最大トルクは最小値選択器８２，８３に出力される。すなわち、操作装置４Ａと操作装置４Ｂが同時に操作されると、車体コントローラ１１は、操作装置４Ａの操作量に応じて旋回モータ１６の最大トルクを制限する。
【００８１】
最小値選択器８２，８３では、動力制限値算出系統１２０経由で入力されたトルク上限値と、トルク制限値算出系統１３０経由で入力された最大トルクとが比較されて、小さい方が最終的なトルク上限値としてトルク制限器６７に出力される。
【００８２】
＜旋回ブーム下げ複合動作＞
次に旋回ブーム下げ動作をする場合について説明する。旋回ブーム下げ動作では、基本的に旋回ブーム上げ動作と同じように、操作装置４Ａの操作量に応じて旋回モータ１６の最大トルク、動力及び最大旋回速度が制限される。しかし、上記で既に触れたが、ブームの上げ動作と下げ動作では、同じ部材（ブーム）を動作させるものの、必要とされる動力や動作が大きく異なる。これは自重に対して荷物を持ち上げるか又は積み降ろすかで、必要となる動力も動作も異なるためである。そのため、旋回ブーム下げ動作時には、旋回ブーム上げ動作で施した補正とは異なる特性の補正を施すことが好ましい。
【００８３】
この点を鑑みて、本実施の形態では、速度補正ゲイン算出器９２、補正量算出器９３，９４及びトルク制限値算出器９５，９６における算出値を、ブーム１ａの動作が「上げ（ブームシリンダ３ａの伸長動作）」か「下げ（ブームシリンダ３ａの縮短動作）」かに応じて個別に設定している（すなわち、当該各算出値は、操作装置４Ａの操作方向に応じた特性を有している。）。具体的には、図３中の各グラフで示したように、ブーム上げのときの制限量の方がブーム下げのときよりも大きくなるように設定しており、図３中の各グラフに示した関数は縦軸を中心にして非対称な形状になっている。このようにブームの動作に応じて個別に補正の特性を与えると、各動作に適した制限値を利用することができるので、操作フィーリングをさらに向上することができる。
【００８４】
なお、複合動作時におけるポンプ容量制御系統２００によるポンプ動力制御は、旋回単独動作時と同じなので、説明は省略する。
【００８５】
図５及び図６は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルにおいて旋回操作とブーム操作を同時行ったとき（複合動作時）のトルク指令Ｔの変化を示す図である。図６はブーム操作の操作量が最大のとき（最大操作）を示しており、図５は図６の場合よりも操作量が小さいとき（例えば、微操作）を示している。
【００８６】
これらの図に示すように、操作装置４Ａの操作量が増加するほど、旋回モータ１６の最大旋回速度、動力及び最大トルクにおける制限量は増加する。したがって、複合操作における旋回モータ１６は、最初、最大トルクの制限を受けながら加速し、その後、動力上限値によるトルク制限の影響を受けながら加速を続け、最終的に旋回単独操作時のときよりも制限された最大速度で旋回する。
【００８７】
上記のように、本実施の形態では、旋回複合動作時に、動力制限値算出系統１２０において操作装置４Ａの操作量に応じて旋回モータ１６の動力制限値を算出し、当該動力制限値に基づいて旋回モータ１６の動力を制御することとした。
【００８８】
このように旋回モータ１６の動力を制御すると、旋回モータ１６の動力に基づいて油圧ポンプ６の動力も制御することができるので、両者の動力のバランスを調節することが容易になり、従来の油圧ショベルにならって旋回モータ１６とブームシリンダ３ａの動作速度をマッチングさせることが容易になる。したがって、本実施の形態によれば、いわゆるハイブリッド式の作業機械における複合動作の操作フィーリングを良好に保持することができる。特に、本実施の形態では、旋回速度ωとトルク指令Ｔが反比例するように制御しているため（図４，５，６参照）、速度上昇時における動力（エネルギ変化率）は一定に保持される。そのため、旋回モータ１６の旋回速度が最大値に到達するまでの過程でも両速度のマッチングを良好に保持することができるという顕著な効果を奏する。
【００８９】
ところで、上記文献（国際公開第２００７／０５２５３８号パンフレット）が開示する作業機械は、旋回速度とマッチングするブーム上昇速度が実現できる程度にエンジン出力（油圧ポンプの吸収トルク）が保証されている場合には良好な操作フィーリングが期待できるが、エンジン出力が当該所定値未満に低下している場合（例えば、騒音発生を抑制する等を目的にオペレータがエンジン回転数を低下させた場合）には、それまでよりも油圧ポンプの吸収トルクが相対的に小さくなる。そのため、ブーム上昇速度が低下して、旋回速度とのバランスが崩れることが懸念される。
【００９０】
これに対して、本実施の形態では、旋回ブーム上げ時にエンジン出力が定格出力未満であっても、乗算器７５，７６において旋回モータ１６の動力をエンジン出力に応じて制限することとした。これにより、エンジン出力が変化してもブーム上げ速度と旋回速度のマッチングを良好に保持することができる。すなわち、エンジンの運転状態に関わらず、複合動作の操作フィーリングを良好に保持することができる。
【００９１】
また、上記のように、ポンプ容量制御系統２００で制御される油圧ポンプ６の動力は、定格ポンプ動力から旋回モータ１６による動力消費分を控除した値になっているので、複合操作において互いの動作に影響を与えることができ、さらに、両者のバランスを調整することで作業内容に適した動作に調整できる。
【００９２】
ここで、本実施の形態に係る油圧ショベルが奏する効果について比較例を挙げて補足する。図８は本発明の比較例に係る油圧ショベルの旋回ブーム上げ動作時の動作態様を示す図であり、図９は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの旋回ブーム上げ動作時の動作態様を示す図である。図８の比較例に係る油圧ショベルとは、ブーム上げ操作の操作量に応じて旋回モータのトルク制限又は速度制限のみを行うものであり、本実施の形態のような動力制限は行わない。ここでは、図８と図９の場合で共通して、旋回ブーム上げ動作に際して、ブーム上げに係る操作装置（４Ａ）の操作レバーと、旋回に係る操作装置（４Ｂ）の操作レバーの双方をオペレータが中立位置から最大操作量の位置まで一気に操作した場合を想定する。図８及び図９には、ブームの動作態様として速度、推力及び動力を示し、旋回体（旋回モータ）の動作態様として速度、トルク及び動力を示した。なお、図９の旋回体の動作態様を示すグラフ中に示した点線は、図８の旋回体の動作態様を示すグラフに相当する。
【００９３】
図８の例では、時刻ｔ０でオペレータが旋回ブーム上げ操作を開始した直後は、旋回モータのトルクが制限値を超えるため、トルク制限制御が実行され、トルクは一定値（最大値）に保持される（トルク制限域）。この間、旋回体の速度は徐々に増加していき、時刻ｔ１で速度制限値（目標速度）に達する。そして、時刻ｔ１以降は、速度制限制御が実行されて、速度が最大値に保持され、結果的にトルクがｔ１以前の値より小さい値に保持される（速度制限域）。この図に示したようにトルク制限と速度制限のみを行った場合には、時刻ｔ１において突然速度制限が掛かってトルクが急激に減少することがあるため、旋回体に衝撃が発生してオペレータの操作フィーリングが低下するおそれがある。
【００９４】
これに対して、図９に示した本実施の形態の場合には、旋回ブーム上げ操作の開始直後は、図８の場合と同じようにトルク制限域においてトルク制限制御が実行されるが、速度が制限値に達する前の時刻ｔ２において、速度制限制御に先立って動力制限制御が実行され、動力が一定値に保持される（動力制限域）。これにより、時刻ｔ２以後は、旋回モータ１６の速度の上昇とともにトルクが徐々に減少されるので、制限速度に達するまで速度を徐々に滑らかに増加することができる。旋回体の速度が制限速度に達した時刻ｔ３以後は、図８の速度制限域と同様に速度とトルクが一定に保持される。このように、本実施の形態によれば、旋回体の速度が制限値（最大値）に達する前に動力制限を行うことで、速度をゆるやかに増加させることができる。したがって、速度制限時（又は目標速度到達時）に旋回体に衝撃が発生することが抑制できるので、オペレータの操作フィーリングを向上させることができる。
【００９５】
なお、上記では、比較的動作の大きいブームシリンダ３ａを旋回と同時に動作する場合について取り上げたが、アームシリンダ３ｂや、バケットシリンダ３ｃ等の他の油圧アクチュエータを動作する場合に適用しても、上記と同様の効果を得ることができる。さらに、油圧ショベル（作業機械）に搭載された複数の油圧アクチュエータのうちの２つ以上を旋回と同時に動作する場合にも適用しても良い。次に、この例について図７を用いて説明する。
【００９６】
図７は本発明の他の実施の形態に係る車体コントローラ１１における旋回制御系統１００Ａで実行される処理のブロック図である。図示した以外の部分については、図３に示した先の実施の形態のものと同じであるとする。この図に示す旋回制御系統１００Ａは、速度制限値算出系統１１０Ａと、動力制限値算出系統１２０Ａと、トルク制限値算出系統１３０Ａを備えている。
【００９７】
速度制限値算出系統１１０Ａは、速度補正ゲイン算出器９２と、速度補正ゲイン算出器９２Ａと、速度補正ゲイン算出器９２Ｂを備えている。
【００９８】
速度補正ゲイン算出器９２Ａは、圧力センサ１８ａ，１８ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量（アームシリンダ３ｂに対する操作量）に基づいて旋回モータ１６の旋回速度の補正ゲインを算出する処理を実行する部分である。速度補正ゲイン算出器９２Ｂは、圧力センサ１９ａ，１９ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量（バケットシリンダ３ｃに対する操作量）に基づいて旋回モータ１６の旋回速度の補正ゲインを算出する処理を実行する部分である。速度補正ゲイン算出器９２，９２Ａ，９２Ｂから出力された補正ゲインは、最小値選択器４１に出力されて、３つの補正ゲインの中で最小のものが乗算器６８に出力される。これにより旋回モータ１６の最大旋回速度は、最も制限量が大きいものに合わせて制限される。
【００９９】
動力制限値算出系統１２０Ａは、力行動力補正量算出器９３及び回生動力補正量算出器９４と、力行動力補正量算出器９３Ａ及び回生動力補正量算出器９４Ａと、力行動力補正量算出器９３Ｂ及び回生動力補正量算出器９４Ｂを備えている。
【０１００】
力行動力補正量算出器９３Ａは、圧力センサ１８ａ，１８ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分であり、回生動力補正量算出器９４Ａは、圧力センサ１８ａ，１８ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分である。力行動力補正量算出器９３Ｂは、圧力センサ１９ａ，１９ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分であり、回生動力補正量算出器９４Ｂは、圧力センサ１９ａ，１９ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の動力に係る補正量を算出する処理を実行する部分である。
【０１０１】
力行動力補正量算出器９３，９３Ａ，９３Ｂから出力された補正量は、最大値選択器４２に出力されて、３つの補正量の中で最大のものが減算器５８に出力される。また、回生動力補正量算出器９４，９４Ａ，９４Ｂから出力された補正量は、最大値選択器４３に出力されて、３つの補正量の中で最大のものが減算器５９に出力される。これにより旋回モータ１６の動力は、最も制限量が大きいものに合わせて制限される。
【０１０２】
トルク制限値算出系統１３０Ａは、力行トルク制限算出器９５、回生トルク制限算出器９６及び切替器９７と、力行トルク制限算出器９５Ａ、回生トルク制限算出器９６Ａ及び切替器９７Ａと、力行トルク制限算出器９５Ｂ、回生トルク制限算出器９６Ｂ及び切替器９７Ｂを備えている。
【０１０３】
力行トルク制限算出器９５Ａは、圧力センサ１８ａ，１８ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。回生トルク制限算出器９６Ａは、圧力センサ１８ａ，１８ｂを介して入力される操作装置４Ａの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。切替器９７Ａは、力行トルク制限算出器９５Ａ及び回生トルク制限算出器９６Ａから最小値選択器４４へ出力する最大トルクを旋回モータ１６の動作が力行又は回生かに応じて切り換える処理を実行する部分である。力行トルク制限算出器９５Ｂは、圧力センサ１９ａ，１９ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量に基づいて力行時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。回生トルク制限算出器９６Ｂは、圧力センサ１９ａ，１９ｂを介して入力される操作装置４Ｂの操作量に基づいて回生時の旋回モータ１６の最大トルクを算出する処理を実行する部分である。切替器９７Ｂは、力行トルク制限算出器９５Ｂ及び回生トルク制限算出器９６Ｂから最小値選択器４４へ出力する最大トルクを旋回モータ１６の動作が力行又は回生かに応じて切り換える処理を実行する部分である。切替器９７，９７Ａ，９７Ｂから出力された最大トルクは、最大値選択器４４に出力されて、３つの最大トルクの中で最大のものが最小値選択器８２，８３に出力される。これにより旋回モータ１６の最大トルクは、最も制限量が大きいものに合わせて制限される。
【０１０４】
このように旋回制御系統１００Ａを構成すると、旋回モータ１６の最大旋回速度、動力及び最大トルクを、最も制限量が大きいものに合わせて制限することができるので、ブーム１ａ以外のアーム１ｂやバケット１ｃを動作させた場合にも、これらの動作速度と旋回速度をマッチングさせることができる。これにより、本実施の形態においても、油圧アクチュエータの動作速度と旋回速度のマッチングを良好に保持することができる。また、先の実施の形態と同様に操作量に応じて旋回モータ１６の動力を制限しているので、旋回モータ１６の旋回速度が最大値に到達するまでの過程でも両速度のマッチングを良好に保持することができる。
【０１０５】
なお、上記の各実施の形態では油圧ショベルを例に挙げて説明したが、本発明は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータ（旋回モータ以外でも良い）を備えているものであれば、他の建設機械（例えば、バッテリ電力で駆動するバッテリ式油圧ショベルなど）を含む任意の作業機械に適用することができる。
【０１０６】
また、上記の図２に示した油圧回路は、油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ、３ｃ，３ｅ，３ｆに係るコントロールバルブ５Ａ〜５Ｅのスプールを油圧ポンプ６と直列的に接続したタンデム回路となっているが、図１０に示したようにコントロールバルブ５Ａ〜５Ｅの全てのスプールを油圧ポンプ６と並列的に接続したパラレル回路としても良い。さらに、タンデム回路とパラレル回路を適宜組み合わせて油圧回路を構成しても良い。
【０１０７】
また、上記では、旋回ブーム上げ動作等の「複合動作」と、当該複合動作を操作装置で指示するための「複合操作」の説明に関して「同時」という語を用いた箇所があるが、当該語の意味は、複数の動作又は操作を同時に開始する場合のみを示すものではなく、このような場合も含めて同時刻に複数の動作又は操作が行われている場合を広く示すものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０８】
１ａ…ブーム、１ｂ…アーム、１ｃ…バケット、１ｄ…上部旋回体、３ａ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ｂ…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３ｃ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、４Ａ…操作装置（第１操作装置）、４Ｂ…操作装置（第２操作装置）、５…コントロールバルブ、６…油圧ポンプ、７…エンジン、１０…発電電動機、１１…車体コントローラ（制御装置）、１２，１３…インバータ装置、１５…バッテリ（蓄電装置）、１６…旋回モータ（電動アクチュエータ）、１７，１８，１９，２０…圧力センサ、２１…エンジンコントローラ、２２…バッテリコントローラ、２５…発電機、４１，４２，４３，４４…最小値選択器、４７…切替器、５６…レギュレータ、６３…速度センサ、６５…速度変換器、６６…速度制御器、６７…トルク制限器、６８…乗算器、６９…減算器、７１…エンジン出力割合算出部、７２…力行定格動力記憶部、７５，７６，７７，７９…乗算器、８１…トルク交換器、８２，８３…最小値選択器、８４…ポンプ動力変換機、８８，８９…減算器、９２…速度補正ゲイン算出器、９３…力行動力補正量算出器、９４…回生動力補正量算出器、９５…力行トルク制限算出器、９６…回生トルク制限算出器、９７…切替器、１００…旋回制御系統、１１０…速度制限値算出系統、１２０…動力制限値算出系統（動力制限値算出部）、１３０…トルク制限値算出系統、２００…ポンプ容量制御系統、Ｔ…トルク指令、ω…旋回速度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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