(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体に対して上部旋回体を旋回させる旋回機構と、
前記旋回機構の動きを制御するコントローラと、を有し、
前記コントローラは、旋回押し付けが行われている場合に、所定の増減パターンで繰り返し旋回トルクを増減させる、
ショベル。
【請求項２】
前記旋回機構は旋回用電動機を含み、
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し加速トルク制限値を増減させることで旋回トルクを増減させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し加速トルク制限値を周期的に或いは非周期的に増減させることで旋回トルクを周期的に或いは非周期的に増減させる、
請求項２に記載のショベル。
【請求項４】
前記旋回機構は旋回用油圧モータを含み、
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し旋回リリーフ圧を増減させることで旋回トルクを増減させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記コントローラは、所定の増減パターンで繰り返し旋回リリーフ圧を周期的に或いは非周期的に増減させることで旋回トルクを周期的に或いは非周期的に増減させる、
請求項４に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は旋回機構を搭載するショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
旋回操作量と実旋回角速度に基づいて旋回押し付けを行っているか否かを自動的に判定するショベルが知られている（特許文献１参照。）。
【０００３】
このショベルは旋回押し付けを行っていると判定した場合に旋回用電動機の制御方式を速度フィードバック制御からトルク制御に切り替える。そして、旋回操作量に応じた電動機トルクの制御を実現し、旋回押し付け時の操作性を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２８３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、旋回押し付け時における旋回操作量に応じた電動機トルクの制御を開示するのみであり、旋回押し付けによる土砂、岩石等の対象物を押し退け易くするように電動機トルクを制御することには言及していない。
【０００６】
上述に鑑み、旋回押し付けの際に対象物をより効率的に押し退けることができるショベルの提供が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体に対して上部旋回体を旋回させる旋回機構と、前記旋回機構の動きを制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、旋回押し付けが行われている場合に、所定の増減パターンで繰り返し旋回トルクを増減させる。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、旋回押し付けの際に対象物をより効率的に押し退けることができるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの駆動系の構成例を示す図である。
【図３】図１のショベルに搭載されるコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】トルクアップ処理の一例の流れを示すフローチャートである。
【図５】旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。
【図６】トルクアップ機能実行中の旋回トルクの時間的推移を示す図である。
【図７】図１のショベルの駆動系の別の構成例を示す図である。
【図８】油圧旋回系の構成例を示す概略図である。
【図９】旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
最初に、図１を参照し、本発明の実施例に係る建設機械の全体構成について説明する。なお、図１は本発明の実施例に係る建設機械としてのショベルの構成例を示す側面図である。但し、本発明は、ショベルに限らず、旋回機構を搭載するものであれば、他の建設機械にも適用できる。
【００１１】
図１に示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはバケット６が取り付けられる。
【００１２】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
【００１３】
図２は図１に示すショベルの駆動系の構成例を示す図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００１４】
エンジン１１と電動発電機１２は減速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続される。減速機１３の出力軸には油圧ポンプとしてのメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続される。メインポンプ１４には高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続される。また、パイロットポンプ１５にはパイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。
【００１５】
コントロールバルブ１７はショベルにおける油圧系の制御を行う油圧制御装置である。本実施例では、コントロールバルブ１７は高圧油圧ラインを介して右側走行用油圧モータ２Ａ、左側走行用油圧モータ２Ｂ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等の各種油圧アクチュエータに接続される。
【００１６】
蓄電系１２０は、蓄電装置１９と、昇降圧コンバータ１９ａと、ＤＣバス１９ｂとを含む。蓄電装置１９は例えばキャパシタであり、昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ１８を介して電動発電機１２に接続される。また、蓄電装置１９は、昇降圧コンバータ１９ａ、ＤＣバス１９ｂ、及びインバータ２０を介して旋回用電動機２１に接続される。昇降圧コンバータ１９ａは、蓄電装置１９とＤＣバス１９ｂとの間に配置され、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じてＤＣバス１９ｂの電圧レベルが一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１９ｂは、昇降圧コンバータ１９ａとインバータ１８及びインバータ２０のそれぞれとの間に配置され、蓄電装置１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を可能にする。
【００１７】
インバータ１８は、コントローラ３０からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を電動発電機１２に対して出力する。また、インバータ２０は、コントローラ３０からのトルク指令値に応じてモータ駆動電流を旋回用電動機２１に対して出力する。
【００１８】
旋回用電動機２１の出力軸２１Ｘには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回減速機２４が接続される。
【００１９】
操作装置２６は、各種油圧アクチュエータを操作するための装置であり、操作量、操作方向等の操作内容に応じたパイロット圧を発生させる。また、操作装置２６は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続される。コントロールバルブ１７は、操作装置２６が発生させたパイロット圧に応じて各種油圧アクチュエータに対応するスプール弁を動かし、メインポンプ１４が吐出する作動油を各種油圧アクチュエータに供給する。また、操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９に接続される。圧力センサ２９は、操作装置２６が発生させたパイロット圧を電気信号に変換し、変換した電気信号をコントローラ３０に対して出力する。
【００２０】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び記憶装置を含む演算処理装置であり、旋回用電動機２１が生成する旋回トルクを制御する。具体的には、コントローラ３０は、記憶装置に格納された駆動制御用のプログラムをＣＰＵに実行させて各種機能を実現する。
【００２１】
次に、図３を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。なお、図３は、コントローラ３０の機能ブロック図であり、旋回用電動機２１の力行制御（加速駆動制御）を行う際に用いられる機能要素を含む。本実施例では、コントローラ３０は、主に、角速度指令生成部３１、減算器３２、ＰＩ制御部３３、トルク制限部３４、及び加速トルク制限値生成部３５を有する。
【００２２】
角速度指令生成部３１は旋回操作レバーのレバー操作量（以下、「旋回操作量」とする。）に基づいて角速度指令値を生成する。本実施例では、角速度指令生成部３１は、旋回操作量を表す圧力センサ２９からの電気信号に基づいて角速度指令値を生成し、生成した角速度指令値を減算器３２に対して出力する。
【００２３】
減算器３２は角速度指令値と旋回角速度の現在値（以下、「実旋回角速度」とする。）との偏差を導き出す。本実施例では、減算器３２は角速度指令生成部３１が生成する角速度指令値と実旋回角速度との偏差をＰＩ制御部３３に対して出力する。実旋回角速度は例えば旋回角速度検出器としてのレゾルバ２２の検出値から導き出される。
【００２４】
ＰＩ制御部３３は角速度指令値と実旋回角速度との偏差に基づいてＰＩ制御を実行する。本実施例では、ＰＩ制御部３３は減算器３２が出力する偏差に基づいてＰＩ制御を実行し、実旋回角速度が角速度指令値に近づくようにトルク目標値を生成する。そして、ＰＩ制御部３３は、生成したトルク目標値をトルク制限部３４に対して出力する。
【００２５】
トルク制限部３４はトルク指令値をトルク制限値以下に制限する。本実施例では、トルク制限部３４はＰＩ制御部３３が出力するトルク目標値を加速トルク制限値以下に制限する。なお、加速トルク制限値は加速トルク制限値生成部３５が生成する旋回力行操作中のトルク制限値である。具体的には、トルク制限部３４はトルク目標値が加速トルク制限値以上であれば加速トルク制限値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。また、トルク制限部３４はトルク目標値が加速トルク制限値未満であればそのトルク目標値をトルク指令値としてインバータ２０に対して出力する。
【００２６】
トルク指令値を受けたインバータ２０はそのトルク指令値に応じてＰＷＭ信号を生成する。そして、インバータ２０は、生成したＰＷＭ信号でトランジスタ等のスイッチング素子を動作させてモータ駆動電流を生成し、そのモータ駆動電流を旋回用電動機２１に対して出力する。なお、インバータ２０は、トルク指令値とモータ駆動電流の現在値との偏差を極小化するようにトルク指令値をフィードバック制御してもよい。
【００２７】
加速トルク制限値生成部３５は加速トルク制限値を生成する。本実施例では、加速トルク制限値生成部３５は、旋回操作量と旋回機構２の状態とに基づいて旋回押し付け作業が行われているか否かを判定し、その判定結果に基づいて加速トルク制限値を生成する。
【００２８】
具体的には、加速トルク制限値生成部３５は、圧力センサ２９が出力する検出値を旋回操作量として取得する。また、レゾルバ２２が出力する実旋回角速度を旋回機構２の状態を示す状態値として取得する。そして、旋回操作量がフルレバー領域内にあり且つ実旋回角速度が所定値未満の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。フルレバー領域は、例えば、旋回操作レバーが中立位置にあるときの旋回操作量を０％とし、旋回操作レバーを最大傾斜角で傾倒させたときの旋回操作量（フルレバー操作量）を１００％としたときの８０％以上の旋回操作量の領域を意味する。
【００２９】
そして、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合、加速トルク制限値生成部３５は、トルク制限部３４に対して出力する加速トルク制限値を一時的に増大させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させることで押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、加速トルク制限値生成部３５は加速トルク制限値を通常時制限値Ｔｎの近傍で小刻みに振動（増減）させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを定格トルク付近で振動（増減）させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。なお、以下では、旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させる機能を「トルクアップ機能」と称する。また、通常時制限値Ｔｎは、例えば、旋回押し付け作業が行われていないときに採用されるトルク制限値であり、記憶装置等に予め記憶されている。本実施例では、加速トルク制限値生成部３５は、通常時制限値Ｔｎと押し付け時制限値Ｔｓとを交互に生成してトルク制限部３４に対して出力する。なお、押し付け時制限値Ｔｓは、旋回押し付け作業が行われているときに断続的に採用されるトルク制限値であり、通常時制限値Ｔｎより大きい値として記憶装置等に予め記憶されている。
【００３０】
また、加速トルク制限値生成部３５は、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合であっても、図示しない温度センサの出力に基づいて旋回用電動機２１の巻線の温度が所定温度以上であると判断した場合には、加速トルク制限値を一時的に増大させない。旋回用電動機２１の過熱による故障を防止するためである。インバータ２０の温度についても同様である。
【００３１】
次に、図４及び図５を参照し、旋回押し付け作業の際にコントローラ３０がトルクアップ機能を実行する処理（以下、「トルクアップ処理」とする。）について説明する。なお、図４は、トルクアップ処理の一例の流れを示すフローチャートであり、コントローラ３０は旋回操作量が所定値以上の場合に所定の制御周期で繰り返しこのトルクアップ処理を実行する。また、図５は、旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。具体的には、図５（Ａ）は旋回操作量の時間的推移を示し、図５（Ｂ）は実旋回角速度の時間的推移を示し、図５（Ｃ）は旋回トルクの時間的推移を示す。
【００３２】
最初に、コントローラ３０は、旋回押し付け作業が行われているかを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ３０は、旋回操作量がフルレバー操作量であり且つ実旋回角速度が所定値α未満の状態が所定時間Ｄａ以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。
【００３３】
旋回押し付け作業が行われていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は今回のトルクアップ処理を終了させる。例えば、図５（Ａ）で示すように時刻ｔ１において旋回操作レバーが傾倒され、時刻ｔ２において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合、旋回押し付け作業が行われていないときには図５（Ｂ）に示すように実旋回角速度は速やかに所定値αを超えて増大する。そのため、コントローラ３０は、フルレバー操作量の継続時間が所定時間Ｄａに達する前に実旋回角速度が所定値αを超えたとして旋回押し付け作業が行われていないと判定できる。
【００３４】
旋回押し付け作業が行われていると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０はトルクアップ機能を開始する（ステップＳＴ２）。例えば、図５（Ａ）で示すように時刻ｔ３において旋回操作レバーが傾倒され、時刻ｔ４において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合であっても、旋回押し付け作業が行われているときには図５（Ｂ）に示すように実旋回角速度は所定値α未満で推移する。そのため、コントローラ３０は、時刻ｔ５においてこの状態（フルレバー操作量で且つ実旋回角速度が所定値α未満の状態）の継続時間が所定時間Ｄａに達したときに旋回押し付け作業が行われていると判定できる。なお、旋回トルクは、図５（Ｃ）に示すように時刻ｔ３において急激に増大するが、通常時制限値Ｔｎを採用する加速トルク制限値によって制限され、通常時制限値Ｔｎを維持したまま推移する。
【００３５】
このようにして旋回押し付け作業が行われていると判定すると、コントローラ３０は、時刻ｔ５においてトルクアップ機能を開始する。本実施例では、コントローラ３０は、加速トルク制限値生成部３５がトルク制限部３４に対して出力する加速トルク制限値を通常時制限値Ｔｎよりも高い領域で振動（増減）させる。具体的には、加速トルク制限値生成部３５は、通常時制限値Ｔｎと押し付け時制限値Ｔｓを交互に生成してトルク制限部３４に対して出力する。例えば、加速トルク制限値生成部３５は、所定時間Ｄ１に亘って押し付け時制限値Ｔｓを出力した後で所定時間Ｄ２に亘って通常時制限値Ｔｎを出力するという処理を繰り返す。その結果、旋回トルクは、図５（Ｃ）に示すように、所定時間Ｄ１に亘って押し付け時制限値Ｔｓを維持した後で所定時間Ｄ２に亘って通常時制限値Ｔｎを維持するという増減パターンを繰り返す。
【００３６】
また、トルクアップ機能を開始させた後、コントローラ３０は、所定の終了条件が満たされたか否かを監視する（ステップＳＴ３）。本実施例では、コントローラ３０は、トルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Ｄｔに達したこと、旋回押し付け作業が中止されたこと等を終了条件として含む。また、コントローラ３０は、旋回操作量が所定値未満になった場合、或いは、実旋回角速度が所定値α以上になった場合に旋回押し付け作業が中止されたと判断する。また、コントローラ３０は、旋回用電動機２１の巻線の温度が所定温度を上回ったこと、及び、インバータ２０の温度が所定温度を上回ったことを終了条件としてもよい。
【００３７】
所定の終了条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、コントローラ３０はトルクアップ機能を終了させる（ステップＳＴ４）。本実施例では、コントローラ３０は、図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ６においてトルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Ｄｔに達したときに終了条件が満たされたと判定する。そして、コントローラ３０は、加速トルク制限値生成部３５による通常時制限値Ｔｎと押し付け時制限値Ｔｓの交互出力を中止させる。その結果、旋回トルクは、図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ７において旋回操作レバーのフルレバー操作が中止されるまでは通常時制限値Ｔｎのまま推移する。
【００３８】
なお、上述の実施例では、加速トルク制限値生成部３５は通常時制限値Ｔｎと押し付け時制限値Ｔｓを交互に生成してトルク制限部３４に対して出力する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、加速トルク制限値生成部３５は、トルク制限部３４に対して出力する加速トルク制限値の増減パターンとして任意の増減パターンを採用してもよい。
【００３９】
図６は、加速トルク制限値の他の増減パターンを採用したときの旋回トルクの時間的推移を示す図である。例えば、増減パターンＰＴ１は、押し付け時制限値Ｔｓを出力した後に通常時制限値Ｔｎ未満の加速トルク制限値を出力する増減パターンを示す。また、増減パターンＰＴ２は、押し付け時制限値Ｔｓを出力する期間が一定ではなく徐々に短くなる増減パターンを示す。また、増減パターンＰＴ３は、通常時制限値Ｔｎを出力する期間が一定ではなく徐々に短くなる増減パターンを示す。
【００４０】
また、増減パターンＰＴ４〜ＰＴ７は、振幅が変化する増減パターンを示す。具体的には、増減パターンＰＴ４は加速トルク制限値が常に通常時制限値Ｔｎ以上となる増減パターンを示し、増減パターンＰＴ５は加速トルク制限値が通常時制限値Ｔｎ未満となり得る増減パターンを示す。また、増減パターンＰＴ６は加速トルク制限値を常に通常時制限値Ｔｎ以上としながら振幅が徐々に増大する増減パターンを示し、増減パターンＰＴ７は加速トルク制限値を常に通常時制限値Ｔｎ以上としながら振幅が徐々に減少する増減パターンを示す。
【００４１】
このように、加速トルク制限値生成部３５は、増減パターンの振幅、通常時制限値Ｔｎより大きい加速トルク制限値を出力する期間、通常時制限値Ｔｎを出力する期間、通常時制限値Ｔｎより小さい加速トルク制限値を出力する期間等を調整して任意の増減パターンを生成してもよい。
【００４２】
この構成により、コントローラ３０は、旋回押し付け作業が行われている場合に加速トルク制限値を振動（増減）させることで旋回トルクを振動（増減）させることができる。そのため、旋回押し付け作業の対象となっている土砂、岩石等の対象物を振動させてその静止摩擦力を低減させることで、その対象物を押し退け易くすることができる。その結果、対象物の押し退けに関する作業効率を向上させることができる。
【００４３】
また、コントローラ３０は旋回操作量とは無関係に旋回トルクを振動（増減）させる。そのため、コントローラ３０は、旋回操作レバーを小刻みに振動させるといった複雑な操作を操作者に強いることなく、旋回トルクを振動（増減）させることができる。その結果、操作性を悪化させることなく作業効率を向上させることができる。また、対象物を押し退け易くすることで、旋回押し付けのやり直し、旋回押し付け高さ（バケット高さ）の変更等の煩雑な操作の回数を抑制でき、操作者の運転負担を軽減できる。
【００４４】
次に、図７及び図８を参照し、本発明の実施例に係るショベルの別の構成例について説明する。図７は図１のショベルの駆動系の別の構成例を示す図であり図２に対応する。また、図７の駆動系は、旋回用電動機２１を含む電動旋回系の代わりに旋回用油圧モータ２１Ａを含む油圧旋回系を採用する点で図２の駆動系と相違する。図８は油圧旋回系の構成例を示す概略図である。図７及び図８において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示される。
【００４５】
図８に示すように、油圧旋回系は、主に、メインポンプ１４、レギュレータ１４Ａ、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、旋回用油圧モータ２１Ａ、旋回操作レバー２６Ａ、圧力センサ２９ＡＬ、２９ＡＲ、コントローラ３０、旋回リリーフ弁４０Ｌ、４０Ｒ、旋回ライン圧センサ４１Ｌ、４１Ｒ、及びチェック弁４２Ｌ、４２Ｒを含む。
【００４６】
旋回用油圧モータ２１Ａは旋回機構２を旋回駆動する油圧モータであり、メインポンプ１４が吐出する作動油によって駆動される。
【００４７】
メインポンプ１４のレギュレータ１４Ａは、作動油タンクに戻る作動油がネガティブコントロール絞り１４Ｂのところで発生させるネガティブコントロール圧に応じてメインポンプ１４の吐出量を制御する。具体的には、レギュレータ１４Ａは、ネガティブコントロール圧が高いほど、すなわちネガティブコントロール絞り１４Ｂを流れる作動油が多いほどメインポンプ１４の吐出量を低減させる。
【００４８】
コントロールバルブ１７は制御弁１７Ａを含む。制御弁１７Ａは、メインポンプ１４から旋回用油圧モータ２１Ａに流れる作動油、及び、旋回用油圧モータ２１Ａから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。
【００４９】
例えば、旋回操作レバー２６Ａを図の左方に傾倒させると、制御弁１７Ａの左側のパイロットポートにパイロット圧が作用して制御弁１７Ａは図の右方に移動する。その結果、メインポンプ１４が吐出する作動油は制御弁１７Ａ及び旋回ラインＣＲを経て旋回用油圧モータ２１Ａの右側ポートに流入して旋回用油圧モータ２１Ａを第１方向に回転させる。また、旋回用油圧モータ２１Ａの左側ポートから流出する作動油は旋回ラインＣＬ及び制御弁１７Ａを経て作動油タンクに排出される。なお、旋回ラインＣＬ、ＣＲは、制御弁１７Ａと旋回用油圧モータ２１Ａとを繋ぐ管路である。
【００５０】
圧力センサ２９ＡＬ、２９ＡＲは、旋回操作レバー２６Ａの傾倒によって生成されるパイロット圧を検出する圧力センサである。圧力センサ２９ＡＬ、２９ＡＲは、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００５１】
旋回リリーフ弁４０Ｌ、４０Ｒは、旋回ラインＣＬ、ＣＲ内の作動油の圧力が所定の旋回リリーフ圧以上となった場合に開いて作動油を作動油タンクに排出する。そして、旋回ラインＣＬ、ＣＲ内の作動油の圧力を旋回リリーフ圧以下に維持する。本実施例では、旋回リリーフ弁４０Ｌ、４０Ｒは、旋回リリーフ圧を高リリーフ圧と低リリーフ圧との間で任意に設定できるように構成された電磁リリーフ弁である。具体的には、旋回リリーフ弁４０Ｌ、４０Ｒは、コントローラ３０からの制御指令に応じて旋回リリーフ圧を高リリーフ圧と低リリーフ圧との間で増減させる。
【００５２】
旋回ライン圧センサ４１Ｌ、４１Ｒは、旋回ラインＣＬ、ＣＲ内の作動油の圧力を検出する圧力センサである。旋回ライン圧センサ４１Ｌ、４１Ｒは、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００５３】
チェック弁４２Ｌ、４２Ｒは、旋回ラインＣＬ、ＣＲ内の作動油の圧力が作動油タンク内の作動油の圧力未満となった場合に作動油タンク内の作動油を旋回ラインＣＬ、ＣＲ内に流入させる。旋回ラインＣＬ、ＣＲ内の作動油の圧力を作動油タンク内の作動油の圧力以上に維持するためである。
【００５４】
コントローラ３０は旋回リリーフ圧を制御する。本実施例では、コントローラ３０は旋回操作量と旋回機構２の状態とに基づいて旋回押し付け作業が行われているか否かを判定し、その判定結果に基づいて旋回リリーフ圧を制御する。以下では、旋回操作レバー２６Ａを図の左方に傾倒させて旋回押し付け作業を行った場合を説明するが、旋回操作レバー２６Ａを図の右方に傾倒させて旋回押し付け作業を行った場合にも同様の説明が適用され得る。
【００５５】
具体的には、コントローラ３０は、圧力センサ２９ＡＬが出力するパイロット圧に基づいて旋回操作量を取得する。また、旋回ライン圧センサ４１Ｒが出力する旋回ライン圧を旋回機構２の状態を示す状態値として取得する。そして、旋回操作量がフルレバー領域内にあり且つ旋回ラインＣＲの旋回ライン圧が所定圧以上の状態が所定時間以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。所定圧は、例えば、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎより僅かに低い圧力である。また、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎは、例えば、旋回押し付け作業が行われていないときに採用される旋回リリーフ圧である。
【００５６】
そして、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合、コントローラ３０は、旋回リリーフ弁４０Ｒに対して制御指令を出力して旋回リリーフ圧を一時的に増大させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを一時的に増大させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、コントローラ３０は旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Ｐｎの近傍で小刻みに振動（増減）させる。旋回押し付け作業時の旋回トルクを定格トルク付近で振動（増減）させて押し付け対象物を押し退け易くするためである。本実施例では、コントローラ３０は、旋回リリーフ弁４０Ｒの旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Ｐｎと押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓとの間で交互に切り替える。なお、押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓは、旋回押し付け作業が行われているときに断続的に採用される旋回リリーフ圧であり、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎより大きい。
【００５７】
また、コントローラ３０は、旋回押し付け作業が行われていると判定した場合であっても、図示しない温度センサの出力に基づいてメインポンプ１４が吐出する作動油の温度が所定温度以上であると判断した場合には旋回リリーフ圧を切り替えない。旋回リリーフ圧を高めることで引き起こされる作動油の過熱による故障を防止するためである。この場合、旋回リリーフ弁４０Ｒの旋回リリーフ圧は通常時旋回リリーフ圧Ｐｎのまま維持される。
【００５８】
次に、図４及び図９を参照し、図８の油圧旋回系におけるトルクアップ処理について説明する。なお、図４は、トルクアップ処理の一例の流れを示すフローチャートである。すなわち、図８の油圧旋回系におけるトルクアップ処理の流れは図２の電動旋回系におけるトルクアップ処理の流れと基本的に同じである。コントローラ３０は旋回操作量が所定値以上の場合に所定の制御周期で繰り返しこのトルクアップ処理を実行する。また、図９は、油圧旋回系に対して旋回操作が行われるときの各種物理量の時間的推移を示す。具体的には、図９（Ａ）は旋回操作量の時間的推移を示し、図９（Ｂ）は旋回ライン圧の時間的推移を示し、図９（Ｃ）は旋回トルクの時間的推移を示す。
【００５９】
最初に、コントローラ３０は、旋回押し付け作業が行われているかを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ３０は、旋回操作量がフルレバー操作量であり且つ旋回ライン圧が所定圧以上の状態が所定時間Ｄａ以上に亘って継続した場合に旋回押し付け作業が行われていると判定する。
【００６０】
旋回押し付け作業が行われていないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は今回のトルクアップ処理を終了させる。例えば、図９（Ａ）で示すように時刻ｔ１において旋回操作レバーが傾倒され、時刻ｔ２において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合において旋回押し付け作業が行われていないときには図９（Ｂ）に示すように旋回ライン圧は速やかに所定圧未満に低下する。旋回角速度の増大に伴って旋回負荷圧が低下するためである。そのため、コントローラ３０は、フルレバー操作量の継続時間が所定時間Ｄａに達する前に旋回ライン圧が所定圧を下回ったとして旋回押し付け作業が行われていないと判定できる。
【００６１】
旋回押し付け作業が行われていると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ３０はトルクアップ機能を開始する（ステップＳＴ２）。例えば、図９（Ａ）で示すように時刻ｔ３において旋回操作レバーが傾倒され、時刻ｔ４において旋回操作量がフルレバー操作量に達した場合であっても、旋回押し付け作業が行われているときには図９（Ｂ）に示すように旋回ライン圧は所定圧以上（通常時旋回リリーフ圧Ｐｎ）のまま推移する。旋回負荷圧が低下しないためである。そのため、コントローラ３０は、時刻ｔ５においてこの状態（フルレバー操作量で且つ旋回ライン圧が所定圧以上の状態）の継続時間が所定時間Ｄａに達したときに旋回押し付け作業が行われていると判定できる。なお、旋回トルクは、図９（Ｃ）に示すように時刻ｔ３において急激に増大するが、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎを採用する旋回リリーフ弁４０Ｒによって制限され、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎに対応する旋回トルクＴｎを維持したまま推移する。
【００６２】
このようにして旋回押し付け作業が行われていると判定すると、コントローラ３０は時刻ｔ５においてトルクアップ機能を開始する。本実施例では、コントローラ３０は旋回リリーフ弁４０Ｒに対して制御指令を出力することで旋回リリーフ弁４０Ｒの旋回リリーフ圧を振動（増減）させる。具体的には、コントローラ３０は、旋回リリーフ弁４０Ｒの旋回リリーフ圧を通常時旋回リリーフ圧Ｐｎと押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓとの間で交互に切り替える。例えば、コントローラ３０は、所定時間Ｄ１に亘って押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓを旋回リリーフ圧に設定した後で所定時間Ｄ２に亘って通常時旋回リリーフ圧Ｐｎを旋回リリーフ圧に設定するという処理を繰り返す。その結果、旋回トルクは、図９（Ｃ）に示すように所定時間Ｄ１に亘って押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓに対応する値Ｔｓを維持した後で所定時間Ｄ２に亘って通常時旋回リリーフ圧Ｐｎに対応する値Ｔｎを維持するという増減パターンを繰り返す。
【００６３】
また、トルクアップ機能を開始させた後、コントローラ３０は、所定の終了条件が満たされたか否かを監視する（ステップＳＴ３）。本実施例では、コントローラ３０は、トルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Ｄｔに達したこと、旋回押し付け作業が中止されたこと等を終了条件として含む。また、コントローラ３０は、旋回操作量が所定値未満になった場合、或いは、旋回ライン圧が所定圧未満になった場合に旋回押し付け作業が中止されたと判断する。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４が吐出する作動油の温度が所定温度を上回ったことを終了条件としてもよい。
【００６４】
所定の終了条件が満たされたと判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、コントローラ３０はトルクアップ機能を終了させる（ステップＳＴ４）。本実施例では、コントローラ３０は、図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ６においてトルクアップ機能を開始させた時点からの経過時間が所定時間Ｄｔに達したときに終了条件が満たされたと判定する。そして、コントローラ３０は、通常時旋回リリーフ圧Ｐｎと押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓとを交互に設定する処理を中止させる。その結果、旋回トルクは、図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ７において旋回操作レバーのフルレバー操作が中止されるまでは通常時旋回リリーフ圧Ｐｎに対応する値Ｔｎのまま推移する。
【００６５】
なお、上述の実施例では、コントローラ３０は通常時旋回リリーフ圧Ｐｎと押し付け時旋回リリーフ圧Ｐｓを旋回リリーフ圧として交互に設定する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ３０は、加速トルク制限値の場合と同様、旋回リリーフ圧の増減パターンとして任意の増減パターンを採用してもよい。
【００６６】
この構成により、コントローラ３０は、旋回押し付け作業が行われている場合に旋回リリーフ圧を振動（増減）させることで旋回トルクを振動（増減）させることができる。そのため、旋回押し付け作業の対象となっている土砂、岩石等の対象物を振動させてその静止摩擦力を低減させることで、その対象物を押し退け易くすることができる。その結果、対象物の押し退けに関する作業効率を向上させることができる。
【００６７】
また、コントローラ３０は旋回操作量とは無関係に旋回トルクを振動（増減）させる。そのため、コントローラ３０は、旋回操作レバーを小刻みに振動させるといった複雑な操作を操作者に強いることなく、旋回トルクを振動（増減）させることができる。その結果、操作性を悪化させることなく作業効率を向上させることができる。また、対象物を押し退け易くすることで、旋回押し付けのやり直し、旋回押し付け高さ（バケット高さ）の変更等の煩雑な操作の回数を抑制でき、操作者の運転負担を軽減できる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６９】
例えば、上述の実施例では、コントローラ３０は、旋回トルクの出力波形が矩形波状になるように旋回トルクを振動させるが、半正弦波状、正弦波状、鋸波状等の他の形状となるように旋回トルクを振動させてもよい。
【００７０】
また、上述の実施例では、コントローラ３０は、加速トルク制限値又は旋回リリーフ圧を周期的に増減させることで旋回トルクを周期的に増減させるが、加速トルク制限値又は旋回リリーフ圧を非周期的に増減させることで旋回トルクを非周期的に増減させてもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・下部走行体  ２Ａ、２Ｂ・・・走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １１・・・エンジン  １２・・・電動発電機  １３・・・減速機  １４・・・メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  １７Ａ・・・制御弁  １８・・・インバータ  １９・・・蓄電装置  １９ａ・・・昇降圧コンバータ  １９ｂ・・・ＤＣバス  ２０・・・インバータ  ２１・・・旋回用電動機  ２１Ａ・・・旋回用油圧モータ  ２１Ｘ・・・出力軸  ２２・・・レゾルバ  ２３・・・メカニカルブレーキ  ２４・・・旋回減速機  ２５・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２６Ａ・・・旋回操作レバー  ２７、２８・・・油圧ライン  ２９、２９ＡＬ、２９ＡＲ・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３１・・・角速度指令生成部  ３２・・・減算器  ３３・・・ＰＩ制御部  ３４・・・トルク制限部  ３５・・・加速トルク制限値生成部  ４０Ｌ、４０Ｒ・・・旋回リリーフ弁  ４１Ｌ、４１Ｒ・・・旋回ライン圧センサ  ４２Ｌ、４２Ｒ・・・チェック弁  １２０・・・蓄電系
【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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