(57)【要約】【課題】アキシャルピストンポンプを一定の吐出量に制御して実施するアタッチメント作業において、コントロールプレートの摺動面の潤滑不良やコンタミネーションに起因する摩耗を抑制でき、もってこれらの摩耗に起因するアキシャルピストンポンプの破損を未然に回避できる作業機械の油圧ポンプ制御装置を提供する。【解決手段】一定流量の作動油の供給を要する油圧ブレーカ７を使用した作業モードでは、第２油圧ポンプ１８からの作動油に加えて第１油圧ポンプ１７からの作動油もアタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて油圧ブレーカ７に供給する。このときポンプ協調制御を実行し、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の吐出量を０と油圧ブレーカ７の要求供給量との間で交互に増減させる。これにより油圧ブレーカ７に一定流量の作動油を供給しながら、両油圧ポンプ１７，１８の傾転角を変化させてコントロールプレートの摩耗を防止する。【選択図】図２
2015175360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略一定流量の作動油の供給により作動するアタッチメント、及び作動油の供給源であるアキシャルピストンポンプを備えた作業機械の油圧ポンプ制御装置において、
前記アタッチメントの作動操作を行う操作手段と、
前記アタッチメントを使用する作業モード中に、該アタッチメントへの作動油の供給のために前記アキシャルピストンポンプの傾転角を制御しながら該アキシャルピストンポンプを作動させる制御手段と、
前記アタッチメントの作業モード中に、前記操作手段の操作に応じて前記アキシャルピストンポンプから吐出された作動油を前記アタッチメントに供給して作動させる油圧回路とを備え、
前記制御手段は、前記アタッチメントの作業モード中の少なくとも一部の期間で前記アキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御することを特徴とする作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【請求項２】
前記アキシャルピストンポンプは複数から成り、
前記油圧回路は、前記複数のアキシャルピストンポンプからの作動油を合流させる回路を含み、
前記制御手段は、前記アタッチメントの作業モード中に、前記油圧回路を切り換えて前記複数のアキシャルピストンポンプからの作動油を合流させると共に、前記アタッチメントへの作動油の供給量を略一定に保ちながら、前記複数のアキシャルピストンポンプの吐出量が交互に増減するようにそれぞれの傾転角を可変制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記複数のアキシャルピストンポンプの作動油の吐出量の波形が互いに反転するように、それぞれの傾転角を可変制御することを特徴とする請求項２に記載の作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記アタッチメントの作業モード中において、前記操作手段の操作により前記アタッチメントが作動している期間中には、前記アキシャルピストンポンプの傾転角を略一定に保ち、前記操作手段の操作中止により前記アタッチメントの作動が休止されている期間中に、前記アキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【請求項５】
前記アタッチメントは、油圧ブレーカであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【請求項６】
前記油圧回路は、前記操作手段の操作に応じて前記アキシャルピストンポンプからの作動油を切り換えるためのスプール式切換弁を含み、
前記制御手段は、前記アタッチメントの作業モード中において前記スプール式切換弁を経た作動油の供給により前記アタッチメントが作動しているときに、該スプール切換弁のスプールを微小ストロークで摺動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の作業機械の油圧ポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベルなどの作業機械の油圧ポンプ制御装置に係り、詳しくは油圧アクチュエータやアクチュエータを作動させるための作動油の供給源としてアキシャルピストンポンプを備えた油圧ポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の作業機械、例えば油圧ショベルでは、クローラによる走行、上部旋回体の旋回、上部旋回体に取り付けられたブーム、アーム、バケットの各動作をそれぞれ油圧アクチュエータの駆動により行っている。各油圧アクチュエータは方向切換弁により制御され、それぞれの方向切換弁はオペレータ（作業者）による操作装置の操作に応じて切り換えられる。
例えば特許文献１に開示されているように、オペレータの操作性に対する配慮から、各方向切換弁は２つのグループに分別されて油圧回路を構成し、それぞれの油圧回路には作動油の供給源として個別に油圧ポンプが備えられている。油圧ショベルの作業中に何れかの操作装置が操作されると、対応する方向切換弁により油圧ポンプから吐出された作動油が切り換えられて油圧アクチュエータに供給され、当該油圧アクチュエータが作動して所定の油圧ショベルの動作が行われる。
【０００３】
油圧ショベルは種々のアタッチメント、例えばバケット、油圧ブレーカ、油圧クラッシャー、グラップルなどが作業内容に応じて装着される。これらのアタッチメントを作動させるために上記何れか一方のグループの油圧回路にはアタッチメント用方向切換弁及びアタッチメント操作装置が付加されており、アタッチメント操作装置の操作に応じてアタッチメント用方向切換弁の切換によりアタッチメントが作動するようになっている。
油圧ショベルの各動作、例えばクローラによる油圧ショベルの走行速度などはオペレータにより任意に調整可能とする必要がある。このため油圧ポンプとして、吐出量を任意に可変できる斜軸式アキシャルピストンポンプや斜板式アキシャルピストンポンプなどが採用され、アタッチメント操作装置の操作に対応して油圧ポンプの吐出量を制御している。これにより油圧アクチュエータへの作動油の供給量が可変制御され、オペレータが油圧ショベルの各動作を任意に実行できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２６４２９７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記アタッチメントの中には作動油の供給量を可変制御する必要がないものもある。例えば、岩盤などの破砕に使用する油圧ブレーカは、供給された作動油の圧力によりピストンを作動させて窒素ガスを圧縮し、その直後に作動油を排出して窒素ガスの膨張力を衝撃エネルギとしてピストンから先端のチゼルに伝達するサイクルを繰り返す。このような作動原理の油圧ブレーカに対しては作動油の供給量を可変制御する必要がないことから、油圧ブレーカを使用した作業モードでは油圧ポンプが一定の吐出量に制御される。
【０００６】
しかしながら、油圧ポンプの吐出量を一定に制御した場合には、以下に述べる２つの要因によりポンプ内部の摩耗が進行して破損のおそれが生じる。
例えば斜軸式アキシャルピストンポンプでは、コントロールプレートを位置変更して傾転角（駆動軸に対するシリンダブロックの角度）を変化させることにより、駆動軸の１回転当たりのピストンストローク、ひいては作動油の吐出量を調整している。コントロールプレートの摺動面はポンプハウジング内の作動油により潤滑されているが、一定の傾転角が継続するとコントロールプレートの摺動面に油膜切れが発生してしまう。結果として潤滑不良により摺動面が損傷し、油圧ポンプを破損させてしまう。
【０００７】
一方、作業中の油圧ブレーカは岩盤の破砕により生じた粉塵などのコンタミネーション（contamination）を浴びるため、油圧ブレーカ内のピストンクリアランスを介して作動油中にコンタミネーションが混入してしまう。油圧回路にはフィルタが介装されているが、破砕作業を実施する度に新たなコンタミネーションが作動油中に混入するため、完全なコンタミネーションの除去は困難である。
【０００８】
そして、油圧ポンプの傾転角が一定の場合には、コントロールプレートの摺動面の特定箇所が露出し続けるため、この露出箇所に作動油中のコンタミネーションの一部が堆積する。油圧ブレーカによる作業が終了すると、油圧ポンプの傾転角は所定の原位置に戻されるが、その際にコントロールプレートの摺動によりコンタミネーションが摺動面に噛み込んでしまう。よって、その後の油圧ポンプの運転は、コントロールプレートの摺動面にコンタミネーションを噛み込んだ状態で再開されることになる。この現象もコントロールプレートの摺動面を摩耗させ、油圧ポンプの破損の要因になる。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アキシャルピストンポンプを一定の吐出量に制御して実施するアタッチメント作業において、コントロールプレートの摺動面の潤滑不良やコンタミネーションに起因する摩耗を抑制でき、もってこれらの摩耗に起因するアキシャルピストンポンプの破損を未然に回避することができる作業機械の油圧ポンプ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、略一定流量の作動油の供給により作動するアタッチメント、及び作動油の供給源であるアキシャルピストンポンプを備えた作業機械の油圧ポンプ制御装置において、アタッチメントの作動操作を行う操作手段と、アタッチメントを使用する作業モード中に、アタッチメントへの作動油の供給のためにアキシャルピストンポンプの傾転角を制御しながらアキシャルピストンポンプを作動させる制御手段と、アタッチメントの作業モード中に、操作手段の操作に応じてアキシャルピストンポンプから吐出された作動油をアタッチメントに供給して作動させる油圧回路とを備え、制御手段が、アタッチメントの作業モード中の少なくとも一部の期間でアキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御するものである。
【００１１】
請求項２の発明は、アキシャルピストンポンプは複数から成り、油圧回路が、複数のアキシャルピストンポンプからの作動油を合流させる回路を含み、制御手段が、アタッチメントの作業モード中に、油圧回路を切り換えて複数のアキシャルピストンポンプからの作動油を合流させると共に、アタッチメントへの作動油の供給量を略一定に保ちながら、複数のアキシャルピストンポンプの吐出量が交互に増減するようにそれぞれの傾転角を可変制御するものである。
請求項３の発明は、制御手段が、複数のアキシャルピストンポンプの作動油の吐出量の波形が互いに反転するように、それぞれの傾転角を可変制御するものである。
【００１２】
請求項４の発明は、制御手段が、アタッチメントの作業モード中において、操作手段の操作により前記アタッチメントが作動している期間中には、アキシャルピストンポンプの傾転角を略一定に保ち、操作手段の操作中止により前記アタッチメントの作動が休止されている期間中に、アキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御するものである。
請求項５の発明は、アタッチメントを油圧ブレーカとしたものである。
請求項６の発明は、油圧回路が、操作手段の操作に応じてアキシャルピストンポンプからの作動油を切り換えるためのスプール式切換弁を含み、制御手段が、アタッチメントの作業モード中においてスプール式切換弁を経た作動油の供給によりアタッチメントが作動しているときに、スプール切換弁のスプールを微小ストロークで摺動させるものである。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、アタッチメントを使用する作業モード中に、アキシャルピストンポンプから吐出された作動油を操作手段の操作に応じて油圧回路を経てアタッチメントに供給して作動させると共に、作業モード中の少なくとも一部の期間で、アキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御するようにした。
【００１４】
従って、傾転角の強制的な可変制御によりアキシャルピストンポンプの摺動面（例えば、コントロールプレートの摺動面）が絶えず潤滑油で潤滑されるため、油膜切れによる潤滑不良を防止できる。また、摺動面の露出箇所が常に変化するため、作動油中に混入しているコンタミネーションが摺動面の特定の露出箇所に堆積する事態が回避され、コンタミネーションの噛み込みによる摺動面の摩耗を防止できる。結果として、摺動面の摩耗に起因するアキシャルピストンポンプの破損を未然に回避することができる。
【００１５】
請求項２の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、アタッチメントの作業モード中に、油圧回路を切り換えて複数のアキシャルピストンポンプからの作動油を合流させると共に、アタッチメントへの作動油の供給量を略一定に保ちながら、複数のアキシャルピストンポンプの吐出量が交互に増減するようにそれぞれの傾転角を可変制御するようにした。
従って、作動油の供給量が略一定に保たれることによりアタッチメントを正常に作動させることができると共に、吐出量の増減のために各アキシャルピストンポンプは傾転角を可変制御されることから、摺動面の摩耗に起因する破損を未然に回避することができる。
【００１６】
請求項３の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、複数のアキシャルピストンポンプの作動油の吐出量の波形が互いに反転するように傾転角を可変制御するようにした。
従って、各アキシャルピストンポンプの吐出量の総和を確実にアタッチメントの駆動に要する供給量に保つことができ、より良好なアタッチメントの作動を実現することができる。
【００１７】
請求項４の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、アタッチメントの作業モード中において、アタッチメントの作動中にはアキシャルピストンポンプの傾転角を略一定に保ち、アタッチメントの作動休止中にアキシャルピストンポンプの傾転角を強制的に可変制御するようにした。
従って、アタッチメントの作動中には、略一定の作動油の供給によりアタッチメントを正常に作動させることができる。そして、アタッチメントの作動が休止される毎に、アキシャルピストンポンプの傾転角が強制的に可変制御されるため、摺動面の摩耗に起因する破損を未然に回避することができる。
【００１８】
請求項５の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、アタッチメントを油圧ブレーカとした。
従って、油圧ブレーカを作動させるには略一定流量の作動油を供給する必要があり、そのためにアキシャルピストンポンプの傾転角を略一定に保つと、摺動面の摩耗に起因する破損のおそれが生じるが、このような事態を未然に防止することができる。
【００１９】
請求項６の発明の作業機械の油圧ポンプ制御装置によれば、アタッチメントの作動中に、作動油を切り換えるためのスプール式切換弁のスプールを微小ストロークで摺動させるようにした。
従って、スプールへのコンタミネーションの堆積を抑制でき、コンタミネーションに起因するスプールの摩耗やスプール式切換弁の破損を未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の油圧ポンプ制御装置が適用された油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】コントロールバルブユニットの構成を示す油圧回路図である。
【図３】第１実施形態のコントローラが実行するポンプ吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ポンプ協調制御の一例を示すタイムチャートである。
【図５】ポンプ協調制御の別例を示すタイムチャートである。
【図６】ポンプ協調制御の他の別例を示すタイムチャートである。
【図７】第２実施形態のコントローラが実行するポンプ吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明を油圧ショベルの油圧ポンプ制御装置に具体化した第１実施形態を説明する。
図１は第１実施形態の油圧ポンプ制御装置が適用された油圧ショベルを示す側面図である。
油圧ショベルの下部走行体１にはクローラ２が備えられ、クローラ２は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベルを走行させる。下部走行体１上には上部旋回体３が設けられ、上部旋回体３は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体３の前部には作業機４が設けられ、作業機４はブーム５、アーム６、及び作業内容に応じて任意にアーム６の先端に装着可能なアタッチメントから構成されている。
【００２２】
通常時の油圧ショベルはアタッチメントとしてバケットが装着される場合が多いが、バケットに代えて油圧ブレーカや油圧クラッシャーなどの各種アタッチメントを装着可能となっている。以下、図１に示すようにアタッチメントとして油圧ブレーカ７が装着されているものとして説明を続ける。ブーム５はブームシリンダ５ａにより角度変更され、アーム６はアームシリンダ６ａにより角度変更され、油圧ブレーカ７はバケットシリンダ７ａにより角度変更される。
【００２３】
上部旋回体３のフレーム８上の前部にはオペレータが搭乗する運転室９が設けられ、フレーム８上の運転室９の後側には燃料タンク１０、機械室１１及びカウンタウエイト１２などが設けられている。機械室１１内には、図示しないエンジンにより駆動される油圧ポンプ１７，１８やコントロールバルブユニット１４（共に図２に示す）など、油圧ショベルを作動させるための補機類が収容されており、以下、油圧ポンプ１７，１８を含めたコントロールバルブユニット１４の構成を説明する。
【００２４】
図２はコントロールバルブユニット１４の構成を示す油圧回路図である。
全体としてコントロールバルブユニット１４は２つの油圧回路から構成され、それぞれの油圧回路は個別に油圧ポンプを備えている。以下、これらの油圧回路を第１油圧回路１５及び第２油圧回路１６とし、油圧ポンプを第１油圧ポンプ１７及び第２油圧ポンプ１８とする。本実施形態では油圧ポンプ１７，１８として斜軸式アキシャルピストンポンプを用いている。但し、これに限ることはなく、例えば斜板式アキシャルピストンポンプを用いてもよい。
第１及び第２油圧回路１５，１６には、上記した各油圧アクチュエータ（走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ、油圧シリンダ５ａ，６ａ、７ａ）及び油圧ブレーカ７を駆動制御するための複数の方向切換弁がそれぞれ備えられている。
【００２５】
第１油圧回路１５の第１油圧ポンプ１７には上流側から、一方の走行用油圧モータの作動を制御する走行右用方向切換弁１９、バケットシリンダ７ａの作動を制御するバケット用方向切換弁２０、ブーム油圧シリンダ５ａの作動を制御する第１ブーム用方向切換弁２１、及びアームシリンダ６ａの作動を制御する第２アーム用方向切換弁２２が接続されている。
第２油圧回路１６の第２油圧ポンプ１８には上流側から、旋回用油圧モータの作動を制御する旋回用方向切換弁２３、アームシリンダ６ａの作動を制御する第１アーム用方向切換弁２４、ブーム油圧シリンダ５ａの作動を制御する第２ブーム用方向切換弁２５、油圧ブレーカ７の作動を制御するアタッチメント用方向切換弁２６、及び他方の走行用油圧モータの作動を制御する走行左用方向切換弁２７が接続されている。
【００２６】
第１及び第２油圧回路１５，１６の各方向切換弁１９〜２２，２３〜２７には対応する油圧アクチュエータや油圧ブレーカ７がそれぞれ接続されると共に、これらの油圧アクチュエータや油圧ブレーカ７を作動させるための操作装置が接続されており、その一例として、図２にはアタッチメント用方向切換弁２６に関する接続状態が示されている。
アタッチメント用方向切換弁２６にはアタッチメント操作装置２８が接続され、このアタッチメント操作装置２８の操作によって入力されるパイロット圧に基づきアタッチメント用方向切換弁２６が切り換えられるようになっている。アタッチメント用方向切換弁２６には油圧ブレーカ７が接続され、アタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて第２油圧ポンプ１６からの作動油は油圧ブレーカ７に供給されたり、或いは油圧ブレーカ７から排出されたりする。油圧ブレーカ７にはドレンへの戻り管路２９が接続され、この戻り管路２９には戻りライン切換弁３０及びフィルタ３１が介装されている。
【００２７】
戻りライン切換弁３０は装着されるアタッチメントの種別に対応して切り換えられる。油圧ブレーカ７は、供給された作動油の圧力によりピストンを作動させて窒素ガスを圧縮し、その直後に作動油を排出して窒素ガスの膨張力を衝撃エネルギとしてピストンから先端のチゼルに伝達するサイクルを繰り返す。このような作動油の供給・排出に応じたピストンの作動のために、アタッチメントとして油圧ブレーカ７を装着したときには戻りライン切換弁３０が開弁状態に保持される。
第１及び第２油圧回路１５，１６の他の方向切換弁についても同様であり、それぞれの操作装置の操作に応じたパイロット圧に基づき方向制御弁が切り換えられて対応する油圧アクチュエータが作動する。
【００２８】
ところで、油圧ブレーカ７は作動油の供給量を可変制御する必要がないことから、従来からの一般的な油圧ポンプ制御装置（例えば特許文献１）では、油圧ブレーカのアタッチメント用方向切換弁が所属する油圧回路側の油圧ポンプを一定の吐出量に制御している。図２の本実施形態の場合に置き換えると、第２油圧回路１６側の第２油圧ポンプ１８の吐出量を一定に制御し、吐出された作動油により油圧ブレーカ７を作動させることになる。
しかしながら、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、第２油圧ポンプ１８として斜軸式アキシャルピストンポンプなどを採用した場合には、一定の傾転角が継続することによりコントロールプレートの摺動面の潤滑不良やコンタミネーションに起因する摩耗が発生してしまう。また、油圧ブレーカ７の作動中に第２油圧ポンプ１８の傾転角を変化させると、コントロールプレートの摩耗に関する問題は解消するが、作動油の供給量の変動により油圧ブレーカ７の正常な作動が望めなくなる。
【００２９】
このような問題点を鑑みて、本発明者は、油圧ブレーカ７の駆動には用いられていない第１油圧ポンプ１７を利用することにより不具合を解消できることを見出した。即ち、第２油圧ポンプ１８に加えて第１油圧ポンプ１７からも油圧ブレーカ７に作動油を供給した上で、これらの第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の吐出量を交互に増減させれば（以下、当該制御をポンプ協調制御という）、油圧ブレーカ７への作動油の供給量を一定（その作動に必要な要求供給量）に保ちながら、傾転角の変化によりコントロールプレートの摩耗を防止可能となる。
【００３０】
以上の観点に基づき、本実施形態では第１油圧ポンプ１７から吐出される作動油を油圧ブレーカ７に供給すべく、第１油圧回路１５の最上流とアタッチメント用方向切換弁２６の供給管路２６ａとが連絡管路３２を介して接続され、この連絡管路３２が合流切換弁３３の開閉に応じて連通・遮断されるようになっている。また、第１油圧ポンプ１７の最下流にはバイパス制御弁３４が介装され、このバイパス制御弁３４の開閉に応じて各方向切換弁１９〜２２を流通後の作動油のドレンが許容または規制されるようになっている。
【００３１】
このため合流切換弁３３が閉弁され、バイパス制御弁３４が開弁されているときには、第１油圧ポンプ１７から吐出された作動油が第１油圧回路１５の各方向切換弁１９〜２２を流通する。
よって、一般的な油圧ポンプ制御装置と同様に、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８から吐出された作動油がそれぞれの油圧回路１５，１６で個別に油圧アクチュエータの作動のために利用されることになる。例えば第２油圧回路１６では、アタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて第２油圧ポンプ１８からの作動油がアタッチメント（後述のように、この場合は油圧ブレーカ７以外のアタッチメント）に供給され、その作動のために利用される。
【００３２】
また、合流切換弁３３が開弁され、バイパス制御弁３４が閉弁されているときには、第１油圧ポンプ１７から吐出された作動油が第１油圧回路１５の各方向切換弁１９〜２２を流通してドレンされることなく、連絡管路３３を経てアタッチメント用方向切換弁２６に供給される。
よって、アタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて第１油圧ポンプ１７からの作動油が第２油圧ポンプ１８からの作動油と共にアタッチメント（後述のように、この場合は油圧ブレーカ７）に供給され、その作動のために利用される。
【００３３】
油圧ポンプ制御装置の全体的な制御を司るコントローラ３５には、上記した各油圧アクチュエータの操作装置（図２ではアタッチメント操作装置２８のみを示す）、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８、合流切換弁３３、バイパス制御弁３４、及び戻りライン切換弁３０などの各デバイスが接続されると共に、運転室９に設けられた選択スイッチ３６が接続されている。
選択スイッチ３６は、現在油圧ショベルに装着されているアタッチメントに応じた作業モードを選択するためのものであり、オペレータによりアタッチメントの交換毎に適宜切り換えられる。
【００３４】
コントローラ３５は、選択スイッチ３６により選択されているアタッチメントに対応して上記した合流切換弁３３、バイパス制御弁３４、戻りライン切換弁３０を切り換える。
選択スイッチ３６により油圧ブレーカ７以外のアタッチメントの作業モードが選択されている場合、コントローラ３５は合流切換弁３３を閉弁すると共にバイパス制御弁３４を開弁する。よって、何れかの操作装置が操作されると、操作装置が所属する油圧回路１５，１６では対応する方向切換弁により油圧ポンプ１７，１８からの作動油が切り換えられ、その作動油の供給を受けて油圧アクチュエータが作動する。
これと並行してコントローラ３５は操作装置の操作に応じて油圧ポンプ１７，１８の吐出量を制御するため、オペレータは操作装置の操作により油圧ショベルの各動作を任意に実行可能となる。
【００３５】
また、アタッチメント操作装置２８が操作された場合も同様であり、第２油圧ポンプ１８からの作動油がアタッチメント用方向切換弁２６により切り換えられ、その作動油の供給を受けてアタッチメントが作動する。アタッチメントの種別により要求される作動油の供給状態は異なり、一定の作動油の供給で作動する油圧ブレーカ７に対して、他のアタッチメント、例えば油圧クラッシャーやグラップルなどはアタッチメント操作装置２８の操作に応じて作動油の供給量を可変制御する必要がある。
このため油圧ブレーカ７以外のアタッチメントの作業モードでは、コントローラ３５はアタッチメント操作装置２８の操作に応じて第２油圧ポンプ１８の吐出量を制御している（以下、通常ポンプ制御という）。この通常ポンプ制御は一般的な油圧ポンプ制御装置と同様のものであり、第２油圧ポンプ１８の傾転角が頻繁に変化するため、油圧ブレーカ７の場合のように第２油圧ポンプ１８のコントロールプレートが摩耗するおそれはない。
【００３６】
一方、選択スイッチ３６により油圧ブレーカ７の作業モードが選択されている場合、コントローラ３５は合流切換弁３３を開弁すると共にバイパス制御弁３４を閉弁する。従って、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８からの作動油がアタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて油圧ブレーカ７に供給される。
この油圧ブレーカ７の作業モードにおいて、コントローラ３５は第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の吐出量を交互に増減させるポンプ協調制御を実行しており、以下、このポンプ協調制御を含めたアタッチメントの作動のためのポンプ吐出量制御について説明する。
【００３７】
図３はコントローラ３５が実行するポンプ吐出量制御ルーチンを示すフローチャートであり、コントローラ３５は油圧ショベルの運転中に当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行している。
コントローラ３５は、まずステップＳ２で選択スイッチ３６により油圧ブレーカ７の作業モードが選択されているか否かを判定し、Ｎo（否定）の判定を下したときにはステップＳ４に移行する。ステップＳ４では合流切換弁３３を閉弁し、ステップＳ６でバイパス制御弁３４を開弁し、ステップＳ８で選択中のアタッチメントに対応する位置に戻りライン切換弁３０を切り換える。第１油圧回路１５では第１油圧ポンプ１７からの作動油が各方向切換弁１９〜２２を流通し、方向切換弁１９〜２２の切換に応じた各油圧アクチュエータの作動が可能となる。
【００３８】
コントローラ３５は続くステップＳ１０で、選択中のアタッチメントに対応して上記した通常ポンプ制御を実行し、その後にルーチンを終了する。通常ポンプ制御によりアタッチメント操作装置２８の操作に応じて第２油圧ポンプ１８の作動油の吐出量が制御されるため、オペレータはアタッチメント操作装置２８の操作によりアタッチメントを任意に作動可能となる。
【００３９】
一方、油圧ブレーカ７の作業モードの選択に基づきステップＳ２でＹes（肯定）の判定を下したときには、ステップＳ１２に移行して合流切換弁３３を開弁し、ステップＳ１４でバイパス制御弁３４を閉弁し、ステップＳ１６で油圧ブレーカ７の作動のために戻りライン切換弁３０を開弁する。よって、第２油圧ポンプ１８に加えて第１油圧ポンプ１７が吐出する作動油も連絡管路３２を経てアタッチメント用方向切換弁２６に供給される。続くステップＳ１８ではポンプ協調制御を実行し、その後にルーチンを終了する。
【００４０】
図４はポンプ協調制御の一例を示すタイムチャートである。まず、一方の油圧ポンプ１７，１８に対する制御入力ｑ1，ｑ2（＝作動油の吐出量）を一定の変化率で０から油圧ブレーカ７の作動に必要な要求供給量まで増加させ、これと並行して他方の油圧ポンプ１７，１８に対する制御入力ｑ1，ｑ2を同一の変化率で要求供給量から０まで減少させる。その後に両油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2の増減方向を逆転して、一方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を０まで減少させ、他方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を要求供給量まで増加させる。
以上を１サイクルとして、ポンプ協調制御が実行されている期間中には両油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を交互に増減させ続ける。結果として、両油圧ポンプ１７，１８の作動油の吐出量は互いに反転した波形を周期的に繰り返すことになる。
【００４１】
以上のポンプ協調制御が油圧ブレーカ７の作業モードの期間中に継続して実行される。このため、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の作動油の吐出量の総和が常に油圧ブレーカ７の要求供給量に保たれ、これらの作動油がアタッチメント操作装置２８の操作に応じて油圧ブレーカ７に供給される。よって、オペレータは何ら問題なく油圧ブレーカ７を作動させて破砕作業を実施することができる。
特に本実施形態では、互いに反転した波形を繰り返すように両油圧ポンプ１７，１８の作動油の吐出量を制御することから、吐出量の総和を確実に油圧ブレーカ７の要求供給量に保つことができ、より良好な油圧ブレーカ７の作動を実現することができる。
【００４２】
そして、油圧ブレーカ７の作業モードの期間中には、吐出量の増減のために両油圧ポンプ１７，１８はコントロールプレートの位置変更により傾転角を常に変化させている。このため、コントロールプレートの摺動面は絶えず潤滑油により潤滑され、油膜切れによる潤滑不良を未然に防止することができる。
また、コントロールプレートが位置変更することにより、その摺動面の露出箇所が常に変化している。よって、作動油中に混入しているコンタミネーションが摺動面の特定の露出箇所に堆積する事態を回避でき、コンタミネーションの噛み込みによる摺動面の摩耗を防止できる。結果として、コントロールプレートの摺動面の摩耗に起因する油圧ポンプ１７，１８の破損を未然に回避することができる。
【００４３】
なお、ポンプ協調制御の内容は図４に示したものに限ることはなく任意に変更可能である。例えば図５に示すように、両油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2をサインカーブに倣って０と油圧ブレーカ７の要求供給量との間で交互に増減させてもよい。
【００４４】
また、図６に示すように、制御入力ｑ1，ｑ2を矩形波に倣って交互に増減させてもよい。即ち、一方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を油圧ブレーカ７の要求供給量に保持すると共に、他方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を０に保持する。そして、所定時間が経過すると、一方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を０に保持すると共に、他方の油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を要求供給量に保持し、以上を１サイクルとして両油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を交互に切り換えてもよい。
さらに、必ずしも第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の制御入力ｑ1，ｑ2を０と油圧ブレーカ７の要求供給量との間で増減させる必要はなく、両油圧ポンプ１７，１８の吐出量の総和を常に要求供給量に保つことができれば、別の制御入力ｑ1，ｑ2の増減範囲としてもよい。
【００４５】
ところで、上記実施形態では、第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の吐出量を交互に増減させることにより、油圧ブレーカ７への作動油の供給量を一定に保ちながら、両油圧ポンプ１７，１８の傾転角を変化させたが、これに限ることはない。例えば第２油圧ポンプ１８のみから油圧ブレーカ７に作動油を供給する回路構成であっても、上記実施形態とは別の対策を講じることにより同様の作用効果を達成でき、以下に第２実施形態として説明する。
【００４６】
［第２実施形態］
本実施形態の油圧ポンプ制御装置の構成は図１，２に示す第１実施形態のものと同様であり、相違点は回路構成の一部を変更したことと、コントローラ３５の処理にある。従って、共通個所の重複する説明は省略し、相違点を重点的に述べる。
図示はしないが本実施形態では、図２に示す連絡通路３２、合流切換弁３３及びバイパス制御弁３４が省略されて、一般的な油圧ポンプ制御装置と同様の回路構成となっている。このため、第２油圧回路１６のアタッチメント用方向切換弁２６には第１油圧ポンプ１７からの作動油は供給されず、第２油圧ポンプ１８からの作動油のみが供給されてアタッチメント用方向切換弁２６の切換に応じて油圧ブレーカ７に供給される。
【００４７】
本実施形態の対策は、油圧ブレーカ７の作業モード中において油圧ブレーカ７の作動が断続的に行われる点に着目したものである。油圧ブレーカ７の使用上の注意点として連続作動の上限（例えば３０sec）が指定されていると共に、通常は破砕作業中に油圧ブレーカ７の位置を適宜変更する必要があることから、油圧ブレーカ７の作動は一時的な休止を挟んだ間欠的なものとなる。
そして、油圧ブレーカ７の作動中には作動油の供給量を要求供給量相当の一定に保つ必要があるが、休止中には油圧ブレーカ７への作動油の供給が一時的に中止されるため、第２油圧ポンプ１８の吐出量を一定に保つ必要がなくなる。そこで、本実施形態では、油圧ブレーカ７の休止中に第２油圧ポンプ１８の傾転角を変化させて吐出量を増減しており、そのためのコントローラ３５による制御を説明する。
【００４８】
図７は本実施形態のコントローラ３５が実行するポンプ吐出量制御ルーチンを示すフローチャートである。
まずステップＳ２２で選択スイッチ３６により油圧ブレーカ７が選択されているか否かを判定し、Ｎo（否定）のときにはステップＳ２４に移行する。図３のステップＳ８，１０と同じく、ステップＳ２４では選択中のアタッチメントに対応する位置に戻りライン切換弁３０を切り換え、続くステップＳ２６で、選択中のアタッチメントの作業モードに基づき通常ポンプ制御により第２油圧ポンプ１８の吐出量を制御し、その後にルーチンを終了する。
【００４９】
また、ステップＳ２２の判定がＹes（肯定）のときにはステップＳ２８に移行し、戻りライン切換弁３０を開弁する。続くステップＳ３０では油圧ブレーカ７の作動のためにアタッチメント操作装置２８が操作中であるか否かを判定する。判定がＹes（肯定）のときにはステップＳ３２に移行し、通常通り油圧ブレーカ７の要求供給量相当の一定値に第２油圧ポンプ１８の吐出量を制御し、その後にルーチンを終了する。
【００５０】
また、アタッチメント操作装置２８の操作中止によりステップＳ３０でＮo（否定）の判定を下したときにはステップＳ３２に移行し、第２油圧ポンプ１８の吐出量を増減させる制御（以下、吐出量増減制御という）を実行する。
この吐出量増減制御は、第２油圧ポンプ１８の吐出量を周期的に増減させることにより傾転角を意図的に変化させるものである。アタッチメント操作装置２８の操作が中止されているときには、第２油圧ポンプ１８から作動油が供給されずに油圧ブレーカ７の作動が休止されているため、吐出量増減制御により第２油圧ポンプの吐出量が増減したとしても何ら問題は発生しない。
なお、本実施形態では、ステップＳ３０，３２の処理によりアタッチメント操作装置２８の非操作中には常に吐出量増減制御を継続しているが、これに限ることはない。例えばアタッチメント操作装置２８の操作中止から予め設定した所定時間に限って吐出量増減制御を継続するようにしてもよい。
【００５１】
具体的な吐出量増減制御としては、例えば第２油圧ポンプ１８の吐出量を０と最大値との間で所定時間毎に増加または減少させる。これにより第２油圧ポンプ１８の傾転角は調整可能な全領域にわたって変化する。上記のように作業モード中にオペレータの操作に応じて油圧ブレーカ７は間欠的に作動することから、作業モード全体の継続時間に比較して個々の油圧ブレーカ７の作動時間はごく短い。
よって、直前に実施された短時間の油圧ブレーカ７の作動ではコントロールプレートの摺動面に油膜切れは発生せず、また仮に摺動面上にコンタミネーションが堆積したとしてもごく僅かである。そして、アタッチメント操作装置２８の操作中止により吐出量増減制御が実行され、コントロールプレートの位置変更に伴って摺動面は新たな作動油で潤滑されると共に、摺動面上の僅かなコンタミネーションは噛み込むことなく摺動面上から払拭される。
【００５２】
このように油圧ブレーカ７の作業モードでは、アタッチメント操作装置２８の操作中止により油圧ブレーカ７の作動が休止される毎に、第２油圧ポンプ１８に対する吐出量増減制御により、コントロールプレートの摺動面の潤滑及びコンタミネーションの除去が図られる。よって、コントロールプレートの摺動面の摩耗に起因する第２油圧ポンプ１８の破損を未然に回避できる。
一方、以上の吐出量増減制御は油圧ブレーカ７の作動休止中に限って実行され、油圧ブレーカ７の作動中には要求供給量に相当する一定の作動油が油圧ブレーカ７に供給される。よって、油圧ブレーカ７は正常に作動して破砕作業を実施することができる。
【００５３】
ところで、作動油中に混入するコンタミネーションは油圧ポンプ１７，１８に影響するだけでなく、アタッチメント用方向切換弁２６にも影響を及ぼす場合がある。例えばスプール式のアタッチメント用方向切換弁２６は、油路の切換のためにソレノイドの駆動によりスプールをシリンダ内で摺動させる構造である。
油圧ブレーカ７の作動中には、作動油の供給量を一定とするためにアタッチメント用方向切換弁２６のスプールが所定位置に保持され続ける。このためスプール上にコンタミネーションが堆積し、その後の摺動時にコンタミネーションが噛み込んでしまう。よって、スプールの摺動不能、或いはスプールの摩耗に起因するアタッチメント用方向切換弁２６の破損などのおそれが生じる。
【００５４】
そこで、上記各実施形態のようにポンプ協調制御または吐出量増減制御を実施した上で、油圧ブレーカ７の作動中であってもアタッチメント用方向切換弁２６のスプールの位置を完全に固定することなく、常に微小ストロークで摺動させるようにしてもよい。スプールの摺動は油圧ブレーカ７への作動油の供給量を変動させることにつながるが、摺動が微小ストロークであれば作動油の供給量の変動も許容でき、油圧ブレーカ７の作動に支障は生じない。
そして、スプールが微小ストロークで摺動し続けることによりコンタミネーションの堆積が抑制されることから、コンタミネーションに起因する上記不具合を未然に回避することができる。
【００５５】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では油圧ブレーカ７を含めた各アタッチメントを任意に装着可能な油圧ショベルに具体化し、油圧ブレーカ７を使用する作業モード中にポンプ協調制御や吐出量増減制御を実行したが、これに限ることはない。
例えば、一定流量の作動油の供給により作動するアタッチメントであれば、油圧ブレーカ７以外のアタッチメントに適用してもよいし、油圧ショベル以外の作業機械に具体化してもよい。また、複数のアタッチメントを任意に装着可能とする必要は必ずしもなく、例えば油圧ブレーカ７のみを脱着不能に備えた作業機械に具体化してもよい。
また、上記実施形態では、ポンプ協調制御として第１及び第２油圧ポンプ１７，１８の吐出量を交互に増減させたが、これに限ることはない。例えば３個の油圧ポンプを備えている場合には、それらの各油圧ポンプの吐出量を交互に増減させてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１    油圧ブレーカ（アタッチメント）
１４  コントロールバルブユニット（油圧回路）
１７  第１油圧ポンプ（アキシャルピストンポンプ）
１８  第２油圧ポンプ（アキシャルピストンポンプ）
２６  アタッチメント用方向切換弁（スプール式切換弁）
２８  アタッチメント操作装置（操作手段）
３３  コントローラ（制御手段）
【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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