(57)【要約】【課題】油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合に、キャビテーションの発生を防ぐことができる作業機械を提供する。【解決手段】コントローラ１６は、速度センサ１５で検出した旋回速度に対応する旋回方向と旋回操作レバー１７の操作に対応する旋回方向とが異なる場合に、両傾転型の油圧ポンプ１０から旋回モータ７に供給される流量を前記旋回操作レバーの操作量に応じたポンプ流量よりも小さくなるように制御する。【選択図】  図６
2019120262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体を駆動する旋回モータと、
両傾転型の第１油圧ポンプと、
前記旋回モータと前記第１油圧ポンプとを閉回路状に接続する２つの流路と、
チャージポンプと、
前記チャージポンプに接続されたチャージ流路と、
前記２つの流路と前記チャージ流路との間に設けられ、前記２つの流路の不足流量を前記チャージ流路から補充する補充弁装置と、
前記上部旋回体の動作を指示するための旋回操作レバーと、
前記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出装置と、
前記旋回操作レバーの操作に応じて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記制御装置は、前記旋回速度検出装置で検出した旋回速度に対応する旋回方向と前記旋回操作レバーの操作に対応する旋回方向とが異なる場合に、前記第１油圧ポンプから前記旋回モータに供給される流量を前記旋回操作レバーの操作量に応じたポンプ流量よりも小さくなるように制御する
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、
前記補充弁装置は、メイクアップ弁またはフラッシング弁である
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、
前記上部旋回体の前側に上下方向に回動可能に取り付けられたブームと、
前記ブームを駆動するブームシリンダと、
両傾転型の第２油圧ポンプと、
前記第１および第２油圧ポンプのそれぞれを前記旋回モータまたは前記ブームシリンダに閉回路接続する複数の切換え弁と、
前記ブームの動作を指示するためのブーム操作レバーと、
前記制御装置は、前記旋回速度検出装置で検出した旋回速度に対応する旋回方向と前記旋回操作レバーの操作に対応する旋回方向とが異なり、かつ、前記ブーム操作レバーが操作された場合に、前記第１油圧ポンプが前記ブームシリンダに接続されるように前記複数の切換え弁を制御し、前記ブーム操作レバーの操作に応じて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
基端部が前記上部旋回体に取り付けられた作業装置としてのフロント作業機と、
前記第１油圧ポンプを前記フロント作業機を駆動する油圧シリンダに閉回路接続する切換え弁と、
前記フロント作業機を操作するための操作レバーとを備え、
前記制御装置は、前記旋回速度検出装置で検出した旋回速度に対応する旋回方向と前記旋回操作レバーの操作に対応する旋回方向とが異なり、かつ、前記操作レバーが操作された場合に、前記第１油圧ポンプが前記フロント作業機を駆動する油圧シリンダに接続されるように前記切換え弁を制御する
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、油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械の分野では、油圧ポンプから油圧アクチュエータに作動油を供給し、油圧アクチュエータからの戻り油を作動油タンクに戻す油圧回路（開回路）を搭載するのが主流である。しかし近年、燃料消費量を低減するため、油圧アクチュエータからの戻り油が油圧ポンプに直接戻されるように油圧アクチュエータと油圧ポンプとを環状に接続し、絞り要素を減らした油圧回路（閉回路）の開発が進められている。このような閉回路を搭載した作業機械を開示するものとして、例えば特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１には、旋回体を旋回駆動するための、第１アクチュエータとしての油圧モータ（旋回モータ）と、両方向に作動油の流出入が可能かつ押しのけ容積が制御可能な第１ポンプモータ（両傾転ポンプ）とを、作動油が流れる流路で閉回路状に接続し、前記油圧モータと前記第１ポンプモータとの聞の流路を開閉する第１開閉装置を設けた第１油圧回路と、前記油圧モータとは異なる第２油圧アクチュエータと、両方向に作動油の流出入が可能かつ押しのけ容積が制御可能な第２ポンプモータ（両傾転ポンプ）とを、作動油が流れる流路で閉回路状に接続し、前記第２油圧アクチュエータと前記第２ポンプモータとの聞の流路を開閉する前記第２開閉装置を設けた第２油圧回路と、前記第１油圧回路と前記第２油圧回路との聞に接続した合流流路と、前記第１合流流路を開閉する第１合流流路用開閉装置と、前記第１、第２ポンプモータと前記第１、第２開閉装置および第１合流流路用開閉装置とを制御する制御装置と、を具備し、前記制御装置は、前記旋回体が減速している状態を検出する旋回減速検出部と、前記第２ポンプモータの動作状態を判定するポンプ動作判定部と、前記第１および第２ポンプモータの押しのけ容積と前記第１、第２開閉装置および第１合流流路用開閉装置の開閉とを制御する制御部と、を備え、前記旋回減速検出部にて前記旋回体が減速している状態を検出し、前記ポンプ動作判定部にて前記第２ポンプモータが前記第２油圧アクチュエータへ作動油を供給していない状態と判定し、旋回動作に伴う慣性エネルギを前記第１ポンプモータだけで回生できない場合に、前記制御部にて前記第１開閉装置に対し開信号を出力し、前記第２開閉装置に対し閉信号を出力し、当該第２油圧閉回路と前記第１油圧閉回路とを合流させる前記第１合流流路用開閉装置に対し開信号を出力し、さらに前記第１ポンプモータの押しのけ容積と、前記第２ポンプモータの押しのけ容積を、それぞれ吐出圧よりも吸入圧が高くなるように制御してモータとして機能させることを特徴とする作業機械が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の作業機械によれば、第１および第２ポンプモータの押しのけ容積を、第１および第２ポンプモータの吐出圧よりも吸入圧が高くなる側にそれぞれ増加させてモータとして機能させることにより、旋回体が減速している状態で旋回油圧モータから排出される作動油が有するエネルギのうちの、第１ポンプモータでは回生し切れないエネルギを、第２ポンプモータにて回生することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１５／１９８６４４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、特許文献１に記載の作業機械では、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合に、旋回モータの吸込み側に両傾転ポンプの吸込み側が接続されるため、両傾転ポンプの吸込み側が負圧となり、キャビテーションが発生するおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合に、キャビテーションの発生を防ぐことが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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体を駆動する旋回モータと、両傾転型の第１油圧ポンプと、前記旋回モータと前記第１油圧ポンプとを閉回路状に接続する２つの流路と、チャージポンプと、前記チャージポンプに接続されたチャージ流路と、前記２つの流路と前記チャージ流路との間に設けられ、前記２つの流路の不足流量を前記チャージ流路から補充する補充弁装置と、前記上部旋回体の動作を指示するための旋回操作レバーと、前記上部旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出装置と、前記旋回操作レバーの操作に応じて前記第１油圧ポンプの傾転角を制御する制御装置とを備えた作業機械において、前記制御装置は、前記旋回速度検出装置で検出した旋回速度に対応する旋回方向と前記旋回操作レバーの操作に対応する旋回方向とが異なる場合に、前記第１油圧ポンプから前記旋回モータに供給される流量を前記旋回操作レバーの操作量に応じたポンプ流量よりも小さくなるように制御するものとする。
【０００９】
以上のように構成した本発明によれば、旋回速度検出装置で検出した旋回速度に対応する旋回方向と旋回操作レバーの操作に対応する旋回方向とが異なる場合に、第１油圧ポンプの吐出流量が旋回操作レバーの操作量に応じた吐出流量よりも小さくなるように制御される。これにより、旋回減速中に逆レバー操作が行われた場合に、閉回路内の不足流量がチャージポンプから補充弁装置を介して供給可能な流量以下に抑えられるため、キャビテーションの発生を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、油圧閉回路システムを搭載した作業機械において、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合に、キャビテーションの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。
【図３】図２に示すコントローラの機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るポンプ制御部の処理を示すフローチャートである。
【図５】従来技術に係る制御を適用した油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係るポンプ制御部の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例に係る油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施例に係るポンプ制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施例に係る油圧ショベルに搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係るポンプ制御部の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施例に係る油圧閉回路システムにおいて、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を，図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの側面図である。
【００１４】
図１において、油圧ショベル１００は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置８を備えた下部走行体１０３と、下部走行体１０３上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１０２とを備えている。上部旋回体１０２上には、オペレータが搭乗するキャブ１０１が設けられている。下部走行体１０３と上部旋回体１０２とは、油圧モータである旋回モータ７を介して旋回可能とされている。
【００１５】
上部旋回体１０２の前側には、例えば掘削作業等を行うための作業装置であるフロント作業機１０４の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ１０１に搭乗する作業者が向く側（図１中の左側）をいう。
【００１６】
フロント作業機１０４は、上部旋回体１０２の前側に基端部が上下方向に回動可能に連結されたブーム２を備えている。ブーム２は、片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１を介して動作する。ブーム２の先端部には、アーム４の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。アーム４は、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ３を介して動作する。アーム４の先端部には、バケット６の基端部が上下、前後方向に回動可能に連結されている。バケット６は、片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ５を介して動作する。
【００１７】
キャブ１０１内には、ブーム２、アーム４、バケット６および上部旋回体１０２を操作するためのブーム操作レバー２６（図１１に示す）、アーム操作レバー（図示せず）、バケット操作レバー（図示せず）および旋回操作レバー１７（図２に示す）が配置されている。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１の実施例に係る油圧ショベル１００について、図２〜図６を用いて説明する。
【００１９】
図２は、油圧ショベル１００に搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。なお、図２では、説明の簡略化のため、旋回モータ７の駆動に関わる部分のみを示し、その他の油圧アクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。
【００２０】
図２において、油圧閉回路システム２００は、エンジン（図示せず）によって駆動される両傾転型の油圧ポンプ（以下、ポンプ）１０およびチャージポンプ１８と、旋回モータ７と、上部旋回体１０２の動作を指示するための旋回操作レバー１７と、ポンプ１０と旋回モータ７とを環状（閉回路状）に接続する流路５０，５１と、流路５０，５１を連通し又は遮断する切換え弁１１と、チャージリリーフ弁９と、フラッシング弁１２と、リリーフ弁１３ａ，１３ｂと、メイクアップ弁１４と、旋回モータ７の回転速度を検出する旋回速度検出装置としての速度センサ１５と、制御装置としてのコントローラ１６とを備えている。
【００２１】
チャージポンプ１８の吐出口は、チャージ流路６０に接続されている。チャージ流路６０は、チャージリリーフ弁９を介して作動油タンク２５に接続されている。チャージリリーフ弁９は、チャージ流路６０の圧力が予め設定された圧力になると、チャージ流路６０の余剰油を作動油タンク２５に排出し、チャージ流路６０の圧力を一定以下に保つ。
【００２２】
流路５０，５１は、フラッシング弁１２、リリーフ弁１３ａ，１３ｂ、およびメイクアップ弁１４を介してチャージ流路６０に接続されている。フラッシング弁１２は、流路５０，５１の低圧側をチャージ流路６０に接続することにより、流路５０，５１の余剰流量をチャージ流路６０に排出し、または、流路５０，５１の不足流量をチャージ流路６０から補充する。リリーフ弁１３ａ，１３ｂは、流路５０，５１の圧力が予め設定された圧力になると、流路５０，５１の余剰油をチャージ流路６０に排出し、流路５０，５１の圧力を一定以下に保つ。メイクアップ弁１４は、流路５０，５１が負圧にならないよう、チャージ流路６０の作動油を流路５０，５１に供給する。
【００２３】
コントローラ１６は、旋回操作レバー１７の操作量と速度センサ１５を含む各種センサからの情報とに基づいて、ポンプ１０および切換え弁１１を制御する。
【００２４】
図３は、コントローラ１６の機能ブロック図である。
【００２５】
図３において、コントローラ１６は、レバー操作検出部１６ａと、ポンプ制御部１６ｂと、旋回速度検出部１６ｃと、ポンプ信号出力部１６ｄと、切換え弁信号出力部１６ｅとを備えている。
【００２６】
レバー操作検出部１６ａは、旋回操作レバー１７からの操作信号に基づいてレバー操作量を算出し、ポンプ制御部１６ｂに出力する。
【００２７】
旋回速度検出部１６ｃは、速度センサ１５の検出信号に基づいて、上部旋回体１０２の旋回速度を演算し、ポンプ制御部１６ｂに出力する。
【００２８】
ポンプ制御部１６ｂは、レバー操作検出部１６ａからのレバー操作量と旋回速度検出部１６ｃからの旋回速度とに基づいて、ポンプ１０の傾転角指令と切換え弁１１の開閉指令とを生成し、ポンプ信号出力部１６ｄおよび切換え弁信号出力部１６ｅにそれぞれ出力する。
【００２９】
ポンプ信号出力部１６ｄは、ポンプ制御部１６ｂからの傾転角指令に応じてポンプ１０を制御する。
【００３０】
切換え弁信号出力部１６ｅは、ポンプ制御部１６ｂからの開閉指令に応じて切換え１１を制御する。
【００３１】
図４は、本実施例に係るポンプ制御部１６ｂの処理を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。
【００３２】
まず、ステップＳ１で旋回速度検出部１６ｃから旋回速度ωａｃｔを取得する。ここで、旋回速度ωａｃｔは、右旋回時は正の値をとり、左旋回時は負の値をとるものとする。
【００３３】
ステップＳ１に続き、ステップＳ２で上部旋回体１０２が旋回中か否かを判定する。具体的には、旋回速度ωａｃｔの絶対値が０よりも大きいか否かに基づいて判定する。
【００３４】
ステップＳ２でＮｏ（旋回停止中）と判定した場合は、ステップＳ３で旋回操作レバー１７が操作されたか否かを判定する。
【００３５】
ステップＳ３でＮｏ（旋回操作無し）と判定した場合は、ステップＳ４で切換え弁１１を閉じ、ステップＳ５でポンプ１０の傾転角ＤＰを０に制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、ポンプ１０から旋回モータ７に作動油が供給されず、旋回モータ７は停止状態に保たれる。
【００３６】
ステップＳ２でＹｅｓ（旋回中）と判定した場合は、ステップＳ６で旋回操作レバー１７が操作されたか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ６でＮｏ（旋回操作無し）と判定した場合は、ステップＳ７で切換え弁１１を閉じ、ステップＳ８でポンプ１０の傾転角ＤＰを０に制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、ポンプ１０から旋回モータ７への作動油の供給が停止し、旋回モータ７が減速を開始する。
【００３８】
ステップＳ３でＹｅｓ（旋回操作有り）と判定した場合、または、ステップＳ６でＹｅｓ（旋回操作有り）と判定した場合は、ステップＳ９でレバー操作量に基づいて目標旋回速度ωｄを演算する。ここで、目標旋回速度ωｄは、旋回速度ωａｃｔと同様に、右旋回時は正の値をとり、左旋回時は負の値をとるものとする。
【００３９】
ステップＳ９に続き、ステップＳ１０で旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われているか否かを判定する。具体的には、目標旋回速度ωｄと旋回速度ωａｃｔとの積が０以下であるか否に基づいて判定する。目標旋回速度ωｄと旋回速度ωａｃｔとの積が０以下の場合は、旋回速度ωａｃｔに対応する旋回方向とレバー操作量に対応する旋回方向とが異なるため、逆レバー操作が行われている（Ｙｅｓ）と判定する。一方、目標旋回速度ωｄと旋回速度ωａｃｔとの積が０よりも大きい場合は、現在の旋回方向と作業者の意図する旋回方向とが一致しているため、順レバー操作が行われている（Ｎｏ）と判定する。
【００４０】
ステップＳ１０でＮｏ（順レバー操作）と判定した場合は、ステップＳ１１で切換え弁１１を開口し、ステップＳ１２でポンプ１０の傾転角ＤＰを目標旋回速度ωｄに応じて制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、ポンプ１０から旋回モータ７に作動油が供給され、旋回モータ７が駆動される。
【００４１】
ステップＳ１０でＹｅｓ（逆レバー操作）と判定した場合は、ステップＳ１３で切換え弁１１を開口し、ステップＳ１４でポンプ１０の傾転角ＤＰを目標旋回速度ωｄに１よりも小さいゲイン（本実施例では０．８）を掛けたものに応じて制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、逆レバー操作が行われている間は、旋回モータ７の吸込み側の流路５０又は５１からポンプ１０に吸い込まれる流量が目標旋回速度ωｄに応じて制御した場合よりも低く抑えられる。
【００４２】
図５は、従来技術に係る制御を適用した油圧閉回路システム２００において、旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。
【００４３】
初めに、旋回操作レバー１７の操作およびこれに伴うポンプ１０の傾転角、旋回速度、切換え弁１１の挙動について図中左側のグラフを用いて説明する。
【００４４】
時刻Ｔ１にて旋回操作レバー１７の操作が行われると、レバー操作量に応じて傾転角が上昇し、旋回速度が上昇する。このとき、切換え弁１１は、旋回モータ７とポンプ１０とを閉回路接続するために開口する。
【００４５】
時刻Ｔ２にて旋回操作レバー１７の操作が終了すると、ポンプ傾転角は０になり、これに伴い旋回速度が低下する。また、ポンプ１０と旋回モータ７間の流路５０，５１を遮断するために、切換え弁１１が閉じる。
【００４６】
時刻Ｔ３にて旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が開始される。ポンプ１０の傾転角は、旋回操作レバー１７の操作量に従って、旋回モータ７の排出側に増加する。切換え弁１１は、旋回操作レバー１７の操作に応じて開口し、旋回モータ７とポンプ１０とを閉回路接続する。
【００４７】
時刻Ｔ４にて旋回操作レバー１７の操作が終わると、ポンプ１０の傾転角は０になり、旋回速度は０となり（旋回モータ７は停止し）、切換え弁１１は閉じる。
【００４８】
この一連のレバー操作に対するポンプ１０の吐出流量（ポンプ流量）、旋回モータ７に供給される流量（モータ流量）、および閉回路内（流路５０，５１）の不足流量の変化を図中右側のグラフを用いて説明する。
【００４９】
時刻Ｔ１にて旋回操作レバー１７の操作が行われることで、ポンプ１０から流路５０又は５１を介して旋回モータ７に作動油が供給されるため、ポンプ流量およびモータ流量がそれぞれ上昇する。
【００５０】
時刻Ｔ２にて旋回操作レバー１７の操作が終わると、ポンプ流量は０となり、ポンプ１０からの作動油の供給がなくなることでモータ流量も減少する。このとき、ポンプ１０と旋回モータ７とを閉回路接続していた流路５０，５１が切換え弁１１が遮断されることで、旋回モータ７の排出側の流路５０又は５１の圧力が上昇し、リリーフ弁１３ａ又は１３ｂからチャージ流路６０へ作動油が排出される。このとき、リリーフ弁１３ａ又は１３ｂの設定圧まで旋回モータ７の排出側の圧力が上昇することで、旋回モータ７は減速を開始する。一方、旋回モータ７の吸込み流量は、メイクアップ弁１４またはフラッシング弁１２（補充弁装置）を介してチャージポンプ１８から供給される。
【００５１】
時刻Ｔ３にて旋回減速中に旋回方向とは逆方向の旋回を指示する逆レバー操作が開始される。ポンプ１０は、逆レバー操作に従い、旋回モータ７の吸込み側の流路５０又は５１から作動油を吸い込み、旋回モータ７の排出側の流路５１又は５０に作動油を吐出する。このとき、ポンプ１０の吸込み流量は、旋回モータ７の吸込み流量と同様に、メイクアップ弁１４またはフラッシング弁１２（補充弁装置）を介してチャージポンプ１８から供給される。しかし、旋回モータ７の吸込み流量とポンプ１０の吸込み流量との合計流量が一時的にチャージポンプ１８で供給可能な流量（チャージ可能流量）ＱＣＨｍａｘを上回る場合がある。その結果、閉回路内（流路５０，５１）が負圧となり、キャビテーションが発生するリスクが生じる。
【００５２】
図６は、本実施例に係る油圧閉回路システム２００において逆レバー操作が行われた場合の動作を示す図である。以下、従来技術（図５に示す）との相違点を説明する。
【００５３】
時刻Ｔ３にて逆レバー操作が開始されると、そのレバー操作量に応じてポンプ１０は作動油を吐出し、切換え弁１１は流路を形成するため開口する。このとき、ポンプ１０の吐出流量（ポンプ流量）が目標旋回速度ωｄに応じたポンプ流量よりも小さくなるようにポンプ傾転角が制御される。
【００５４】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、逆レバー操作が行われている間は、流路５０，５１からポンプ１０に吸い込まれる流量がレバー操作量に応じたポンプ流量よりも低く抑えられる。これにより、閉回路内（流路５０，５１）の不足流量がチャージポンプ１８で賄うことができる流量（チャージ可能流量）ＱＣＨｍａｘ以下となるため、閉回路内（流路５０，５１）が負圧になることを防止し、キャビテーションが発生するリスクを抑えることができる。
【実施例２】
【００５５】
本発明の第２の実施例に係る油圧ショベル１００について、図７および図８を用いて説明する。
【００５６】
図７は、本実施例に係るポンプ制御部１６ｂ（図３に示す）の処理を示すフローチャートである。以下、第１の実施例（図４に示す）との相違点を中心に説明する。
【００５７】
図７において、ステップＳ１０でＹｅｓ（逆レバー操作）と判定した場合は、ステップＳ１３Ａで切換え弁１１を閉じ、ステップＳ１４Ａでポンプ１０の傾転角ＤＰを０に制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、逆レバー操作が行われている間は、ポンプ１０の吐出流量（ポンプ流量）が０となる。
【００５８】
図８は、本実施例に係る油圧ショベル１００において逆レバー操作が行われた場合の油圧閉回路システム２００の動作を示す図である。以下、第１の実施例（図６に示す）との相違点を説明する。
【００５９】
図８において、逆レバー操作が行われている間（時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４）は、切換え弁１１が閉じ、ポンプ傾転角が０に制御されることでポンプ流量が０となるため、旋回モータ７の吸込み側の流路５０又は５１からポンプ１０に吸い込まれる流量が０となる。これにより、閉回路内（流路５０，５１）の不足流量が旋回モータ７の吸込み流量（モータ流量）と一致し、チャージ可能流量ＱＣＨｍａｘ以下となるため、閉回路内（流路５０，５１）が負圧になることを防止できる。
【００６０】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、逆レバー操作が行われている間は、旋回モータ７の吸込み側の流路５０又は５１からポンプ１０に吸い込まれる流量が０となる。これにより、閉回路内（流路５０，５１）の不足流量が第１の実施例（図４に示す）よりも小さくなるため、キャビテーションが発生するリスクを第１の実施例よりも低く抑えることができる。
【実施例３】
【００６１】
本発明の第３の実施例に係る油圧ショベル１００について、図９および図１０を用いて説明する。
【００６２】
図９は、本実施例に係るポンプ制御部１６ｂ（図３に示す）の処理を示すフローチャートである。以下、第１の実施例（図４に示す）との相違点を説明する。
【００６３】
図９において、ステップＳ６でＮｏ（旋回操作無し）と判定した場合は、ステップＳ７Ｂで切換え弁１１を開口し、ステップＳ８Ｂでポンプ１０の傾転角ＤＰを旋回速度ωａｃｔに１よりも小さいゲイン（本実施例では０．８）を掛けたものを目標旋回速度として制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、旋回中でかつ旋回操作が行われていない間は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量（モータ流量）の一部（本実施例では８割）がポンプ１０から供給される。
【００６４】
ステップＳ１３に続き、ステップＳ１４Ｂでポンプ１０の傾転角ＤＰを旋回速度ωａｃｔに１よりも小さいゲイン（本実施例では０．８）を掛けたものを目標旋回速度として制御し、ステップＳ１に戻る。これにより、逆レバー操作が行われている間は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量（モータ流量）の一部（本実施例では８割）がポンプ１０から供給される。
【００６５】
図１０は、本実施例に係る油圧ショベル１００において逆レバー操作が行われた場合の油圧閉回路システム２００の動作を示す図である。以下、第１の実施例（図６に示す）との相違点を説明する。
【００６６】
図８において、旋回操作が行われていない間（時刻Ｔ２〜Ｔ３）または逆レバー操作が行われている間（時刻Ｔ３〜時刻Ｔ４）は、切換え弁１１が開口し、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量（モータ流量）の一部（本実施例では８割）がポンプ１０から供給される。これにより、閉回路内（流路５０，５１）の不足流量が旋回モータ７の吸込み流量（モータ流量）からポンプ流量を差し引いた流量と一致し、チャージ可能流量ＱＣＨｍａｘよりも小さくなるため、閉回路内（流路５０，５１）が負圧になることを防止できる。このとき、旋回モータ７の排出流量の一部（本実施例では８割）がポンプ１０に吸い込まれ、残りの一部（本実施例では２割）がリリーフ弁１３ａ又は１３ｂを介してチャージ流路６０に排出されるため、旋回モータ７の制動力は維持される。
【００６７】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、逆レバー操作が行われている間は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量の一部がポンプ１０から供給される。これにより、閉回路内（流路５０，５１）の不足流量が第２の実施例（図８に示す）よりも小さくなるため、キャビテーションが発生するリスクを第２の実施例よりも低く抑えることができる。
【実施例４】
【００６８】
本発明の第４の実施例に係る油圧ショベル１００について、図１１〜図１３を用いて説明する。
【００６９】
図１１は、本実施例に係る油圧ショベル１００に搭載された油圧閉回路システムの概略構成図である。
【００７０】
図１１において、油圧閉回路システム２０１は、エンジン（図示せず）によって駆動される両傾転型の第１及び第２油圧ポンプ（以下、ポンプ）１０ａ，１０ｂ及びチャージポンプ１８，２３と、旋回モータ７と、ブームシリンダ１と、上部旋回体１０２の動作を指示するための旋回操作レバー１７と、ブーム２の動作を指示するためのブーム操作レバー２６と、ポンプ１０ａとブームシリンダ１とを流路５２，５３を介して閉回路状に接続し又は遮断する切換え弁１９ａと、ポンプ１０ｂとブームシリンダ１とを流路５２，５３を介して閉回路状に接続し又は遮断する切換え弁１１ａと、ポンプ１０ａと旋回モータ７とを流路５０，５１を介して閉回路状に接続し又は遮断する切換え弁１９ｂと、ポンプ１０ｂと旋回モータ７とを流路５０，５１を介して閉回路状に接続し又は遮断する切換え弁１１ｂと、チャージリリーフ弁９，２４と、フラッシング弁１２，２０と、リリーフ弁１３ａ，１３ｂ，２１ａ，２１ｂと、メイクアップ弁１４，２２と、旋回モータ７の回転速度を検出する旋回速度検出装置としての速度センサ１５と、制御装置としてのコントローラ１６とを備えている。
【００７１】
フラッシング弁２０、リリーフ弁２１ａ，２１ｂ、メイクアップ弁２２、チャージポンプ２３、およびチャージリリーフ弁２４の各機能は、第１の実施例で説明したフラッシング弁１２、リリーフ弁１３ａ，１３ｂ、メイクアップ弁１４、チャージポンプ１８、およびチャージリリーフ弁９の各機能と同様であるため、説明を省略する。
【００７２】
コントローラ１６は、旋回操作レバー１７およびブーム操作レバー２６の各操作量と速度センサ１５を含む各種センサからの情報とに基づいて、ポンプ１０ａ，１０ｂおよび切換え弁１１ａ，１１ｂ，１９ａ，１９ｂを制御する。
【００７３】
ポンプ１０ａ，１０ｂでブームシリンダ１を駆動する際は、切換え弁１９ａ，１１ａが開口しかつ切換え弁１９ｂ，１１ｂが閉じることにより、ポンプ１０ａ，１０ｂがそれぞれブームシリンダ１に閉回路接続され、ブーム操作レバー２６の操作量に応じてポンプ１０ａ，１０ｂの各傾転角が制御される。
【００７４】
ポンプ１０ａ，１０ｂで旋回モータ７を駆動する際は、切換え弁１９ｂ，１１ｂが開口しかつ切換え弁１９ａ，１１ａが閉じることにより、ポンプ１０ａ，１０ｂがそれぞれ旋回モータ７に閉回路接続され、旋回操作レバー１７の操作量に応じてポンプ１０ａ，１０ｂの各傾転角が制御される。
【００７５】
ポンプ１０ａでブームシリンダ１を駆動しかつポンプ１０ｂで旋回モータ７を駆動する際は、切換え弁１９ａ，１１ｂが開口しかつ切換え弁１９ｂ，１１ａが閉じることにより、ポンプ１０ａがブームシリンダ１に閉回路接続されかつポンプ１０ｂが旋回モータ７に閉回路接続され、ブーム操作レバー２６の操作量に応じてポンプ１０ａの傾転角が制御され、旋回操作レバー１７の操作量に応じてポンプ１０ｂの傾転角が制御される。
【００７６】
図１２は、本実施例に係るポンプ制御部１６ｂの処理を示すフローチャートである。以下、各ステップを順に説明する。
【００７７】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３，Ｓ１０６は、第１の実施例（図４に示す）のステップＳ１〜Ｓ３，Ｓ６と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
ステップＳ１０３でＮｏ（旋回操作無し）と判定した場合は、ステップＳ１０４で切換え弁１９ｂ，１１ｂを閉じ、ステップＳ１０５でポンプ１０ａ，１０ｂの傾転角ＤＰを０に制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、ポンプ１０ａ，１０ｂから旋回モータ７に作動油が供給されず、旋回モータ７は停止状態に保たれる。
【００７９】
ステップＳ１０６でＮｏ（旋回操作無し）と判定した場合は、ステップＳ１０７でブーム操作が行われたか否かを判定する。
【００８０】
ステップＳ１０７でＮｏ（ブーム操作無し）と判定した場合は、ステップＳ１０８で切換え弁１９ｂ又は１１ｂを開口し、ステップＳ１０９でポンプ１０ａ又は１０ｂの傾転角ＤＰを旋回速度ωａｃｔに１よりも小さいゲイン（本実施例では０．８）を掛けたものを目標旋回速度として制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、旋回単独動作中でかつ旋回操作が行われていない間は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量の一部（本実施例では８割）がポンプ１０ａ又は１０ｂから供給される。
【００８１】
ステップＳ１０７でＹｅｓ（ブーム操作有り）と判定した場合は、ステップＳ１１０で切換え弁１９ａ又は１１ａを開口し、切換え弁１９ｂ，１１ｂを閉じ、ステップＳ１１１で目標ブーム速度ＶｄＢＭに応じてポンプ１０ａ又は１０ｂの傾転角ＤＰを制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、ポンプ１０ａ又は１０ｂからブームシリンダ１に作動油が供給され、ブームシリンダ１が駆動される。
【００８２】
ステップＳ１０６でＹｅｓ（旋回操作有り）と判定した場合、または、ステップＳ１０３でＹｅｓ（旋回操作有り）と判定した場合は、ステップＳ１１２，Ｓ１１３を実行する。ステップＳ１１２，Ｓ１１３は、第１の実施例（図４に示す）のステップＳ９，Ｓ１０と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
ステップＳ１１３でＮｏ（順レバー操作）と判定した場合は、ステップＳ１１４で切換え弁１９ｂ又は１１ｂを開口し、ステップＳ１１５で目標旋回速度ωｄに応じてポンプ１０ａ又は１０ｂの傾転角ＤＰを制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、ポンプ１０ａ又は１０ｂから旋回モータ７に作動油が供給され、旋回モータ７が駆動される。
【００８４】
ステップＳ１１３でＹｅｓ（逆レバー操作）と判定した場合は、ステップＳ１１６でブーム操作が行われたか否かを判定する。
【００８５】
ステップＳ１１６でＮｏ（ブーム操作無し）と判定した場合は、旋回単独動作中に逆レバー操作が行われているため、ステップＳ１１７で切換え弁１９ｂ又は１１ｂを開口し、ステップＳ１１８でポンプ１０ａ又は１０ｂの傾転角を旋回速度ωａｃｔに１よりも小さいゲイン（本実施例では０．８）を掛けたものを目標旋回速度として制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、旋回単独動作中でかつ逆レバー操作が行われている間は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量の一部（本実施例では８割）がポンプ１０ａ又は１０ｂから供給される。
【００８６】
ステップＳ１１６でＹｅｓ（ブーム操作有り）と判定した場合は、ステップＳ１１９で切換え弁１９ｂ，１１ｂを閉じ、目標ブーム速度ＶｄＢＭに応じて切換え弁１９ａ又は１１ａを開口し、ステップＳ１２０で目標ブーム速度ＶｄＢＭに応じてポンプ１０ａ，１０ｂの傾転角ＤＰを制御し、ステップＳ１０１に戻る。これにより、ブーム操作中に逆レバー操作が行われた場合は、目標ブーム速度ＶｄＢＭに応じて、旋回モータ７の駆動に使用していたポンプ１０ａ又は１０ｂからブームシリンダ１に作動油が供給される。
【００８７】
図１３は、本実施例に係る油圧ショベル１００において逆レバー操作が行われた場合の油圧閉回路システム２００の動作を示す図である。本実施例では、旋回とブーム上げの複合動作中に逆レバー操作が行われた場合を説明する。
【００８８】
時刻Ｔ１にて旋回操作レバー１７とブーム操作レバー２６の操作が開始される。これにより、各アクチュエータ１，７の目標速度に応じてポンプ１０ａ，１０ｂの傾転角が制御され、ポンプ１０ａとブームシリンダ１を接続する切換え弁１９ａが開口し、ポンプ１０ｂと旋回モータ７とを接続する切換え弁１１ｂが開口する。その結果、ポンプ１０ａからの流量に応じてブームシリンダ１が駆動され、ポンプ１０ｂからの流量に応じて旋回モータ７が駆動される。
【００８９】
時刻Ｔ２にて旋回操作レバー１７の操作量が０になると、ポンプ１０ｂの傾転角は０になり、切換え弁１１ｂが閉じる。これにより、ポンプ１０ｂから旋回モータ７への作動油の供給が停止するため、旋回モータ７は減速を開始する。
【００９０】
時刻Ｔ３にて逆レバー操作が開始されると、切換え弁１１ｂが閉じかつ切換え弁１１ａが開口することにより、旋回モータ７に接続されていたポンプ１０ｂがブームシリンダ１に接続され、ポンプ１０ｂの傾転角が目標ブーム速度ＶｄＢＭに応じて制御される。これにより、ブームシリンダ１は２台のポンプ１０ａ，１０ｂから作動油を供給されることで増速し、時刻Ｔ４にて目標ストロークに到達することができる。
【００９１】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、旋回単独動作中に逆レバー操作が行われた場合は、流路５０又は５１から旋回モータ７に吸い込まれる流量の一部がポンプ１０ａ又は１０ｂから供給されるため、第３の実施例と同様に、キャビテーションが発生するリスクを抑えることができる。
【００９２】
一方、ブームと旋回の複合動作中に逆レバー操作が行われた場合は、旋回モータ７に接続されていたポンプ１０ｂをブームシリンダ１に接続することにより、旋回モータ７の吸込み側の流路５０又は５１からポンプ１０ａ又は１０ｂに吸い込まれる流量が０となるため、第２の実施例と同様に、キャビテーションが発生するリスクを抑えることができる。また、逆レバー操作中は、旋回モータ７の駆動に使用していたポンプ１０ａ又は１０ｂからブームシリンダ１に作動油を供給できるため、特に旋回とブーム上げの複合動作が多用される油圧ショベル１００において作業効率を向上させることが可能になる。
【００９３】
なお、本発明の実施例においてはブームと旋回の複合動作中に逆レバー操作が行われた場合に、旋回モータに接続されていた油圧ポンプをブームシリンダに接続する態様について説明したが、油圧ポンプが接続される先はブームシリンダ以外の油圧シリンダでも良く、アーム、バケット等のブーム以外のアクチュエータと旋回の複合動作中において、旋回モータに接続されていた油圧ポンプを上述したブーム以外のアクチュエータを駆動するシリンダに接続してもよい。
【００９４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分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。さらに、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１…ブームシリンダ、２…ブーム、３…アームシリンダ、４…アーム、５…バケットシリンダ、６…バケット、７…旋回モータ、８…走行装置、９…チャージリリーフ弁、１０，１０ａ…油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）、１０ｂ…油圧ポンプ（第２油圧ポンプ）、１１，１１ａ，１１ｂ…切換え弁、１２…フラッシング弁、１３ａ，１３ｂ…リリーフ弁、１４…メイクアップ弁、１５…速度センサ、１６…コントローラ、１６ａ…レバー操作検出部、１６ｂ…ポンプ制御部、１６ｃ…旋回速度検出部、１６ｄ…ポンプ信号出力部、１６ｅ…切換え弁信号出力部、１７…旋回操作レバー、１８…チャージポンプ、１９ａ，１９ａ…切換え弁、２０…フラッシング弁、２１ａ，２１ｂ…リリーフ弁、２１ｂ…リリーフ弁、２２…メイクアップ弁、２３…チャージポンプ、２４…チャージリリーフ弁、２５…作動油タンク、２６…ブーム操作レバー、５０〜５３…流路、６０…チャージ流路、１００…油圧ショベル、１０１…キャブ、１０２…上部旋回体、１０３…下部走行体、１０４…フロント作業機、２００，２０１…油圧閉回路システム。
【図１】
2019120262.tif 000003
【図２】
2019120262.tif 000004
【図３】
2019120262.tif 000005
【図４】
2019120262.tif 000006
【図５】
2019120262.tif 000007
【図６】
2019120262.tif 000008
【図７】
2019120262.tif 000009
【図８】
2019120262.tif 000010
【図９】
2019120262.tif 000011
【図１０】
2019120262.tif 000012
【図１１】
2019120262.tif 000013
【図１２】
2019120262.tif 000014
【図１３】
2019120262.tif 000015