(57)【要約】【課題】ポンプ容量検出のための特別な手段を要することなく、追従性の高いポンプ容量の制御を可能にする。【解決手段】油圧ポンプ２１，２２のポンプ容量を制御するために、ポンプ容量推定値演算部４３Ａ，４３Ｂと、目標ポンプ容量設定部４４と、補正演算部４６Ａ，４６Ｂと、信号出力部４７とを備える。ポンプ容量推定値演算部４３Ａ，４３Ｂは、目標ポンプ容量設定部４４により設定される目標ポンプ容量と各センサの検出信号とに基づき、エンジン及び油圧ポンプにより構成される回転体についての運動方程式を利用してポンプ容量の推定値を演算する。補正演算部４６Ａ，４６Ｂは、ポンプ容量の推定値と目標ポンプ容量との対比に基づいて目標ポンプ容量の補正量を演算し、信号出力部はその補正量に基づいてポンプ容量調節のための指令信号を作成し出力する。【選択図】図３
2008240533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、このエンジンにより駆動される可変ポンプ容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出する作動油により駆動されるアクチュエータと、当該アクチュエータの動きを調節するために操作される操作体とを具備する作業機械の当該油圧ポンプのポンプ容量を制御するための装置であって、
前記油圧ポンプのポンプ容量を変化させるポンプ容量調節手段と、
前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記操作体の操作量を検出する操作検出手段と、
前記操作量の検出値に基づいて前記油圧ポンプの目標ポンプ容量を設定する目標ポンプ容量設定手段と、
この目標ポンプ容量設定手段により設定される目標ポンプ容量を補正する目標ポンプ容量補正手段と、を備え、この目標ポンプ容量補正手段は、
前記ポンプ圧の検出値、前記エンジンの回転速度の検出値、及び前記操作体の操作量の検出値に基づき、前記エンジン及び前記油圧ポンプにより構成される回転体についての運動方程式を利用して前記油圧ポンプのポンプ容量を推定するポンプ容量推定部と、
この推定したポンプ容量と前記目標ポンプ容量との対比に基づいて当該目標ポンプ容量の補正量を演算する補正演算部と、
その補正量により補正されるポンプ容量を得るための指令信号を前記ポンプ容量調節手段に出力する信号出力部と、
を含むことを特徴とする作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置において、
前記作業機械は、前記油圧ポンプとして複数の油圧ポンプを具備するものであり、
前記目標ポンプ容量補正手段は、さらに、前記操作検出手段の検出結果に基づいて、使用される油圧ポンプを判断する使用ポンプ判断手段を含み、この使用ポンプ判断手段が前記油圧ポンプのうちのいずれか一つのみが使用される油圧ポンプであると判断された場合にその油圧ポンプについてのみ前記補正量の演算を行い、それ以外の場合にはいずれの油圧ポンプについても前記補正量の演算を行わずにその目標ポンプ容量を維持することを特徴とする作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置において、
前記作業機械は、前記操作体として複数の操作体を含み、前記各油圧ポンプは特定の操作体が操作された場合にのみ作動するものであり、
前記使用ポンプ判断手段は、前記操作体のうちのいずれの操作体が操作されたかの判断に基づいて、使用される油圧ポンプを判断するものであることを特徴とする作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置において、
前記目標ポンプ容量設定手段は、前記操作量の検出値に基づいて設定される目標ポンプ容量に対応する前記エンジンの負荷トルクが予め設定された制限トルクを上回る場合、当該目標ポンプ容量を、前記エンジンの負荷トルクを前記制限トルク以下にするためのポンプ容量に再設定するものであり、
前記目標ポンプ容量補正手段は、前記目標ポンプ容量設定手段により再設定された目標ポンプ容量について補正を行うことを特徴とする作業機械の油圧ポンプのポンプ容量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載する油圧ショベル等の作業機械において、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプのポンプ容量を制御するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業機械に搭載される油圧ポンプの中には、当該作業機械に搭載されるエンジンにより駆動され、かつ、そのポンプ容量が可変のものがある。
【０００３】
従来、このようなエンジン駆動式の可変ポンプ容量型油圧ポンプのポンプ容量制御は、一般に、操作レバーの操作量に基づいて前記ポンプ容量についての指令値を演算するステップと、その指令値に基づいて前記ポンプ容量の調節のためのレギュレータ等に制御信号を入力するステップとにより実行されている。この制御信号は、あくまで一般的な油圧ポンプ及びその制御系の代表特性を基盤とするオープン制御を前提とするものであり、実際の油圧ポンプのポンプ容量を考慮するものではない。従って、量産される作業機械においては、油圧ポンプや制御系の特性のばらつきのために、前記操作レバーの操作量と実際のポンプ容量とが正確に対応しきれず、安定した出力性能や燃費性能が得られにくいという不都合がある。
【０００４】
このような不都合を解消するための技術として、従来は次のようなものが知られている。
【０００５】
１）特別なポンプ容量検出手段の付設：例えば、油圧ポンプにその実際のポンプ容量を検出するセンサが付加され、この検出されたポンプ容量の値と指令値とが対応するように当該指令値の補正が行われる。
【０００６】
２）既存のセンサの検出値に基づく流量変化の予測：例えば、下記の特許文献１は、前記流量変化の予測及びその予測結果に基づいて油圧ポンプの出力トルクを操作するコントローラを開示する。このコントローラは、エンジンの回転数の検出値と、油圧ポンプの吐出側の圧力の検出値と、吐出された圧油の方向及び流量を制御するためのコントロールバルブの操作量に基づき、ファジイ推論を用いて油圧ポンプの流量変化を予測する。
【特許文献１】特開平１１−３０３１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記１）の技術では、ポンプ容量を検出するために特別なセンサを付加しなければならない。このことは、コストの増加、油圧ポンプの構造の複雑化、故障発生要因の増加といった課題を招く。
【０００８】
前記２）の技術では、特別なセンサの付加は要しないが、制御の遅れ時間が長いという課題が存する。この技術は、ファジイ推論に基づいて油圧ポンプの出力トルクを推定し、その推定値に基づいて油圧ポンプのポンプ容量を制御するものであるため、前記ファジイ推論に係る推論値と真値との適合に時間を要し、その分タイムラグを生じさせることになる。特に、運転状態が不連続的に変化しやすい作業機械の油圧システムにおいて前記のようなタイムラグのある推定方法による常時補償制御が実施されると、機械の出力が目標値とずれた状態で作動する時間が長くなることが避けられない。このことは、最終的にエンジンの実出力を目標出力に追従させたいという目的を達成することが困難であることを意味する。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑み、ポンプ容量検出のための特別な手段を要することなく、追従性の高いポンプ容量の制御を可能にする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される可変ポンプ容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出する作動油により駆動されるアクチュエータと、当該アクチュエータの動きを調節するために操作される操作体とを具備する作業機械の当該油圧ポンプのポンプ容量を制御するための装置であって、前記油圧ポンプのポンプ容量を変化させるポンプ容量調節手段と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記操作体の操作量を検出する操作検出手段と、前記操作量の検出値に基づいて前記油圧ポンプの目標ポンプ容量を設定する目標ポンプ容量設定手段と、この目標ポンプ容量設定手段により設定される目標ポンプ容量を補正する目標ポンプ容量補正手段と、を備え、この目標ポンプ容量補正手段は、前記ポンプ圧の検出値、前記エンジンの回転速度の検出値、及び前記操作体の操作量の検出値に基づき、前記エンジン及び前記油圧ポンプにより構成される回転体についての運動方程式を利用して前記油圧ポンプのポンプ容量を推定するポンプ容量推定部と、この推定したポンプ容量と前記目標ポンプ容量との対比に基づいて当該目標ポンプ容量の補正量を演算する補正演算部と、その補正量により補正されるポンプ容量を得るための指令信号を前記ポンプ容量調節手段に出力する信号出力部と、含むものである。
【００１１】
この装置では、前記エンジン及び前記油圧ポンプからなる回転体の運動方程式を利用することにより、既存の検出手段による検出値と目標容量とに基づいて実際のポンプ容量が迅速に推定される。従って、このポンプ容量の推定値に基づく目標容量の補正が行われることにより、特別なポンプ容量検出用のセンサを用いることなく、追従性の高いポンプ容量制御が実現される。
【００１２】
この発明は、前記作業機械が、前記油圧ポンプとして複数の油圧ポンプを具備するものである場合にも適用が可能である。その場合、前記目標ポンプ容量補正手段は、さらに、前記操作検出手段の検出結果に基づいて、使用される油圧ポンプを判断する使用ポンプ判断手段を含み、この使用ポンプ判断手段が前記油圧ポンプのうちのいずれか一つのみが使用される油圧ポンプであると判断された場合にその油圧ポンプについてのみ前記補正量の演算を行い、それ以外の場合にはいずれの油圧ポンプについても前記補正量の演算を行わずにその目標ポンプ容量を維持するものであればよい。
【００１３】
この装置によれば、複数の油圧ポンプのそれぞれのポンプ容量が互いに影響し合う複雑なシステムであっても、そのうちの一つの油圧ポンプのみが使用される単純な形態での運転状態を検出することが、ポンプ容量の推定及び目標ポンプ容量の補正を可能にする。つまり、前記運転状態では、使用されていない油圧ポンプのポンプ容量を全て既知の値として使用ポンプのポンプ容量の推定値を演算することができる。
【００１４】
具体的に、前記作業機械は、前記操作体として複数の操作体を含み、前記各油圧ポンプは特定の操作体が操作された場合にのみ作動するものである場合、前記使用ポンプ判断手段は、前記操作体のうちのいずれの操作体が操作されたかの判断に基づいて、使用される油圧ポンプを判断するものであればよい。
【００１５】
この装置によれば、前記操作体と使用ポンプとの関係を利用することにより、当該操作体の操作内容から使用ポンプの判断を行うことができる。
【００１６】
前記目標ポンプ容量設定手段は、前記操作量の検出値に基づいて設定される目標ポンプ容量に対応する前記エンジンの負荷トルクが予め設定された制限トルクを上回る場合、当該目標ポンプ容量を、前記エンジンの負荷トルクを前記制限トルク以下にするためのポンプ容量に再設定するものであってもよい。このような目標ポンプ容量の再設定は、過度の負荷によるエンジンストップなどの不都合の未然防止を可能にする。そして、その場合にも、前記目標ポンプ容量補正手段が、前記目標ポンプ容量設定手段により再設定された目標ポンプ容量について補正を行うことにより、前記エンジンストップ等の未然防止の効果をより確実なものにする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明は、エンジン及び油圧ポンプにより構成される回転体についての運動方程式を利用して当該油圧ポンプのポンプ容量を推定し、その推定したポンプ容量と前記目標ポンプ容量との対比に基づいて目標ポンプ容量の補正量を演算するものであるので、ポンプ容量検出のための特別な手段を要することなく、追従性の高いポンプ容量の制御を可能にする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、この実施の形態に係る油圧ショベルの全体構成を示す。この油圧ショベルは、下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載される上部旋回体２とを備える。前記下部走行体１には、その走行のためのアクチュエータである左右一対の走行モータ１Ｌ，１Ｒが設けられる。前記上部旋回体２には、エンジン３と、この上部旋回体２の旋回駆動のためのアクチュエータである旋回モータ４と、作業アタッチメント５と、運転室１２とが搭載される。
【００２０】
前記作業アタッチメント５は、前記上部旋回体２に起伏可能に設けられるブーム６と、このブーム６の先端部に上下方向に揺動自在に連結されているアーム７と、このアーム７の先端部に装着されるバケット８とを有する。さらに、この作業アタッチメント５には、これらブーム６、アーム７、及びバケット８をそれぞれ作動させるためのアクチュエータとして、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、及びバケットシリンダ１１が付設される。
【００２１】
なお、本発明に係る作業機械は、このような油圧ショベルに限られない。その他、油圧クレーン、破砕機、高所作業車など、種々の作業機械について本発明が適用され得る。
【００２２】
図２は、前記油圧ショベルに搭載される油圧駆動システムを示す。この装置は、２台の第１油圧ポンプ２１及び第２油圧ポンプ２２と、各油圧ポンプ２１，２２に付設されるレギュレータ２３，２４と、油圧回路２５と、制御装置４０とを具備する。
【００２３】
前記各油圧ポンプ２１，２２は、前記エンジン３の出力軸に連結され、このエンジン３によって駆動される。これらの油圧ポンプ２１，２２は可変ポンプ容量型のものであり、そのポンプ容量が前記レギュレータ２３，２４によって調節される。これらのレギュレータ２３，２４は、後述の指令信号の入力を受け、その指令値に基づいて前記各油圧ポンプ２１，２２のポンプ容量の調節（例えば斜板傾転角の調節）を行う。
【００２４】
この油圧駆動システムは、ごく一般的なセンサ類を具備する。このセンサ類には、エンコーダ等からなるエンジン回転数センサ（回転速度検出手段）２６、前記各油圧ポンプ２１，２２の吐出圧をそれぞれ検出するポンプ圧力センサ２７，２８（圧力検出手段）が含まれる。
【００２５】
一方、前記運転室１２内には、複数の操作体であるレバー２９，３０，３１，３２，３３，３４が回動操作を受けることが可能となるように設けられている。これらの操作レバー２９〜３４は前記各アクチュエータに対応している。具体的に、前記操作レバー２９，３０は、前記走行用駆動用モータ１Ｌ，１Ｒを操縦するために操作され、操作レバー３１は、前記旋回モータ４を操縦するために操作される。また、操作レバー３２，３３，３４は、それぞれ、前記ブームシリンダ９、アームシリンダ１０及びバケットシリンダ１１を操縦するために操作される。
【００２６】
各操作レバー２９，３０，３１，３２，３３，３４には、レバーセンサ（レバー操作検出手段）２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａがそれぞれ付設される。これらのレバーセンサ２９ａ〜３４ａは、例えばポテンショメータにより構成され、対応する操作レバーの回動操作量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６をそれぞれ検出する。具体的には、前記操作量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６を電気信号に変換し、これを操作量検出信号として出力する。
【００２７】
なお、本発明に係る操作体はレバーに限られない。例えば、回転操作を受けるつまみや、ペダル等も前記の操作体に含まれ得る。
【００２８】
前記制御装置４０は、マイクロコンピュータ等により構成され、前記エンジン３の回転数、前記油圧回路２５内の各制御弁の動作、及び、前記各油圧ポンプ２１，２２のポンプ容量の制御を行う。この制御装置４０は、前記各センサ２６，２７，２８，２９ａ〜３４ａの検出信号の入力を受け、前記制御を行うための制御信号を作成する。特に、前記油圧ポンプ２１，２２のポンプ容量の制御に関しては、前記操作レバー２９〜３４の各操作量に対応したポンプ容量についての指令信号を演算し、出力する。
【００２９】
具体的に、この制御装置４０は、前記ポンプ容量制御について、図３に示すような機能を有する。すなわち、当該制御装置４０は、使用ポンプ判断手段を構成する使用操作レバー判断部４１及び使用ポンプ判断部４２と、ポンプ容量推定部である第１ポンプ容量推定値演算部４３Ａ及び第２ポンプ容量推定値演算部４３Ｂと、目標ポンプ容量設定手段である目標ポンプ容量設定部４４と、目標ポンプ容量記憶部４５と、第１補正演算部４６Ａ及び第２補正演算部４６Ｂと、信号出力部４７とを備える。これらの機能は、例えば図略のＲＯＭからＣＰＵに読み込まれる各種プログラム等によって具現化される。
【００３０】
前記使用操作レバー判断部４１は、前記各レバーセンサ２９ａ〜３４ａの検出信号に基づき、前記各操作レバー２９〜３４のうち使用されているレバーを判断する。具体的には、後にも述べるように、中立位置にあるとみなし得る範囲から逸脱するまで操作されている操作レバーを使用操作レバーと判断する。
【００３１】
前記使用ポンプ判断部４２は、前記使用操作レバー判断部４１の判断結果に基づき、前記両油圧ポンプ２１，２２のうち使用されているポンプを判断する。この実施の形態では、前記第１油圧ポンプ２１が前記走行モータ１Ｌ，１Ｒ及び旋回モータ４の駆動に割り当てられ、前記第２油圧ポンプ２２が前記ブームシリンダ９、前記アームシリンダ１０、及び前記バケットシリンダ１１の駆動に割り当てられているので、前記使用操作レバーの判断は同時に使用油圧ポンプの判断を可能にする。
【００３２】
前記ポンプ容量推定値演算部４３Ａは、前記使用ポンプ判断処理部４２により前記第１油圧ポンプ２１のみが使用されていると判断された場合にのみ、前記第１油圧ポンプ２１のポンプ容量の推定値を演算する。この演算は、後述のように、前記エンジン回転数センサ２６により検出されるエンジン３の回転角速度ωと、前記両圧力センサ２７，２８により検出されるポンプ吐出圧Ｐ１，Ｐ２とに基づき、前記エンジン３及び前記各油圧ポンプ２１，２２により構成される回転体についての運動方程式を利用して行われる。
【００３３】
同様に、前記第２ポンプ容量推定値演算部４３Ｂは、前記使用ポンプ判断処理部４２により前記第２油圧ポンプ２２のみが使用されていると判断された場合にのみ、前記第２油圧ポンプ２２のポンプ容量の推定値を演算する。この演算も、前記エンジン回転数センサ２６により検出されるエンジン３の回転角速度ωと、前記両圧力センサ２７，２８により検出されるポンプ吐出圧Ｐ１，Ｐ２とに基づき、前記エンジン３及び前記各油圧ポンプ２１，２２により構成される回転体についての運動方程式を利用して行われる。
【００３４】
前記目標ポンプ容量設定部４４は、前記第１油圧ポンプ２１及び前記第２油圧ポンプ２２のそれぞれについての目標ポンプ容量値を設定する。この設定は、前記エンジン回転数センサ２６によるエンジン回転数の検出値と、前記各ポンプ圧センサ２７，２８による前記各油圧ポンプ２１，２２の吐出圧の検出値とに基づき、予め設定された制御周期ごとに行われる。
【００３５】
前記目標ポンプ容量は、その設定の度に、前記目標ポンプ容量記憶部４５に更新的に記憶される。つまり、この目標ポンプ容量記憶部４５は、１周期前に設定された目標ポンプ容量値を一時的に記憶する。
【００３６】
前記第１補正演算部４６Ａは、前記第１ポンプ容量推定値演算部４３Ａにより前記第１油圧ポンプ２１のポンプ容量の推定値が演算された場合に、その推定値に基づいて前記第１油圧ポンプ２１についての目標ポンプ容量の補正量を演算する。この補正量は、前記推定値と、前記目標ポンプ容量記憶部４５に記憶された１周期前の目標ポンプ容量設定値との偏差（又は比率差でもよい。）に基づいて演算される。同様に、前記第２補正演算部４６Ｂは、前記第２ポンプ容量推定値演算部４３Ｂにより前記第２油圧ポンプ２２のポンプ容量の推定値が演算された場合に、その推定値に基づいて前記第２油圧ポンプ２２についての目標ポンプ容量の補正量を演算する。この補正量も、前記推定値と、前記目標ポンプ容量記憶部４５に記憶された１周期前の目標ポンプ容量設定値との偏差（又は比率差でもよい。）に基づいて演算される。
【００３７】
前記信号出力部４７は、前記各レギュレータ２３，２４に制御信号を出力する。この制御信号は、前記補正量も加味して最終的に決定される目標ポンプ容量を得るための指令信号である。この指令信号を受けた前記各レギュレータ２３，２４は、それぞれ、前記目標ポンプ容量に対応したポンプ容量が実現されるように、前記第１油圧ポンプ２１及び前記第２油圧ポンプ２２を操作する（例えばその傾転角を変化させる）。
【００３８】
次に、この制御装置４０により行われるポンプ容量制御動作の流れを、図４のフローチャート、さらにはそのサブルーチンを示す図５〜図７を参照しながら説明する。なお、以下に示す目標ポンプ容量の設定及び補正動作は、常時連続的に行われてもよいが、適当なインターバルをおいて周期的に実施されてもよい。
【００３９】
まず、制御装置４０は、各検出量を取得する（ステップＳ１）。この検出量には、前記各レバーセンサ２９ａ〜３４ａが検出する操作レバー２９〜３４の回動操作量Ｌ１〜Ｌ６と、前記エンジン回転数センサ２６が検出するエンジン回転数ひいてはエンジン回転角速度ωと、前記各圧力センサ２７，２８が検出する各油圧ポンプ２１，２２の吐出圧Ｐ１，Ｐ２とが含まれる。
【００４０】
次に、制御装置４０は、前記操作レバー２９〜３４のうち現在使用されている使用操作レバーを判断し、さらにその判断結果に基づいて、前記両使用ポンプ２１，２２のうち使用されている使用ポンプを判断する（ステップＳ２）。
【００４１】
その詳細を図５に示す。はじめに、使用ポンプ判断のための使用ポンプフラグが初期値「０」に設定される（ステップＳ２０）。次に、各操作レバー２９〜３４の操作量に基づいて使用操作レバーの判定が行われ（ステップＳ２１〜Ｓ２６）、その判定結果に基づき、前記使用ポンプフラグが適宜変更される。
【００４２】
具体的には、前記各操作レバー２９〜３４のうち、その操作レバーについて検出された操作量Ｌ１〜Ｌ６の絶対値が中立閾値（中立位置内にあるとみなされ得る操作量の限度値）を超える操作レバーが使用操作レバーと判定される。そして、原則として、操作レバー２９〜３１のいずれかが使用操作レバーと判断された場合に（ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３のいずれかにおいてＹＥＳ）、使用ポンプが第１油圧ポンプ２１であるとして前記使用ポンプフラグが「１」に設定され（ステップＳ２７Ａ）、操作レバー３２〜３４のいずれかが使用操作レバーと判断された場合に（ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６のいずれかにおいてＹＥＳ）、使用ポンプが第２油圧ポンプ２２であるとして前記使用ポンプフラグが「２」に設定される（ステップＳ２７Ｂ）。ただし、操作レバー２９〜３１のいずれかが使用操作レバーと判断されると同時に操作レバー３２〜３４のいずれかが使用操作レバーと判断された場合は（ステップＳ２８でＹＥＳ）、両油圧ポンプ２１，２２が使用ポンプであるとの判断により前記使用ポンプフラグが「３」に設定される（ステップＳ２９）。それ以外の場合、すなわち使用操作レバーが存在しないと判断された場合は（ステップＳ２１〜Ｓ２６のいずれにおいてもＮＯ）、使用ポンプフラグが初期値の「０」に維持される。
【００４３】
次に、前記制御装置４０は、前記各油圧ポンプ２１，２２の目標ポンプ容量を設定する（ステップＳ３）。この目標ポンプ容量は、原則として前記各操作レバー２９〜３４の操作量に基づいて設定される。しかし、この実施の形態では、過剰負荷によるエンジンストップの未然防止を目的として、エンジン負荷トルクを考慮した目標ポンプ容量の再設定が行われる場合がある。その詳細を図６に示す。
【００４４】
まず、前記第１ポンプ２１の目標ポンプ容量Ｖｏ１が、前記各操作レバー２９，３０，３１の操作量Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３にそれぞれ適当な係数ｋ１，ｋ２，ｋ３を乗じた値の和として演算される（ステップＳ３１）。同様に、第２ポンプ２２の目標ポンプ容量Ｖｏ２が、前記各操作レバー３２，３３，３４の操作量Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６にそれぞれ適当な係数Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６を乗じた値の和として演算される（ステップＳ３２）。
【００４５】
次に、エンジン負荷トルクＴｑが演算される（ステップＳ３３）。このトルクＴｑは、前記各目標容量値Ｖｏ１，Ｖｏ２と各油圧ポンプ２１，２２の吐出圧の検出値Ｐ１，Ｐ２とに基づき、次式により演算される。
【００４６】
Ｔｑ＝Ｒ＊（Ｐ１＊Ｖｏ１＋Ｐ２＊Ｖｏ２）／２  …（1）
ここで、Ｒは、エンジン負荷トルクの単位と、各ポンプ吐出圧とポンプ容量との積の単位とを整合させるための適当な換算係数である。前記（1）式の右辺のＲ以外の部分は、第１ポンプ２１の出力トルクと第２ポンプ２２の出力トルクの平均値を示している。
【００４７】
このように前記目標容量Ｖｏ１，Ｖｏ２を前提として演算されたエンジン負荷トルクＴｑが、予め設定された制限トルクＴｑｌと比較される（ステップＳ３４）。この制限トルクＴｑｌは、エンジン最大トルクであってもよいし、これに安全係数を乗じた制御上の制限トルクであってもよい。前記エンジン負荷トルクＴｑが前記制限トルクＴｑｌを上回る場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）、当該エンジン負荷トルクＴｑに対応する前記目標容量Ｖｏ１，Ｖｏ２ではエンジン３に過剰負荷がかかるおそれがあるため、エンジンストップ回避のために前記各目標容量Ｖｏ１，Ｖｏ２が再設定される（ステップＳ３５，Ｓ３６）。これらの目標容量値Ｖｏ１，Ｖｏ２の再設定値はいずれも次式により演算される。
【００４８】
Ｖｏ１（＝Ｖｏ２）＝２＊Ｔｑｌ／Ｒ＊（Ｐ１＋Ｐ２）  …（2）
つまり、この再設定値は、前記（1）式においてＴｑ＝Ｔｑｌ、Ｖｏ１＝Ｖｏ２としたときに得られる値に相当する。
【００４９】
図４のフローチャートに戻る。前記制御装置４０は、前記目標ポンプ容量の設定後、前記両油圧ポンプ２１，２２のうち前記ステップＳ２において使用ポンプであると判断したポンプについてのみ、その油圧ポンプについて設定された目標ポンプ容量の補正演算を行う。具体的には、前記使用ポンプフラグが１の場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、第１ポンプ２１についてのみその目標ポンプ容量の補正演算を行い（ステップＳ５）、前記使用ポンプフラグが２の場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、第２ポンプ２２についてのみその目標ポンプ容量の補正演算を行う（ステップＳ７）。
【００５０】
前記各補正演算の詳細を図７及び図８にそれぞれ示す。図７は前記第１油圧ポンプ２１についての補正演算動作を示し、図８は前記第２油圧ポンプ２２についての補正演算動作を示す。
【００５１】
前記のいずれの場合も、前記補正演算にあたり、その補正対象となるである油圧ポンプについてポンプ容量の推定値Ｖ１ｅ（またはＶ２ｅ）が演算される（ステップＳ５１またはＳ７１）。当該推定値は、次式のような、エンジン３及び各油圧ポンプ２１，２２からなる回転体についての運動方程式に基づいて演算される。
【００５２】
Ｉ＊ｄω／ｄｔ＋ｆ＊ω＝Ｋ（ω０−ω）−（Ｐ１Ｖ１＋Ｐ２Ｖ２）  ・・・（3）
ここで、Ｉは前記エンジン３及び前記両油圧ポンプ２１，２２からなる回転体の慣性モーメント、ｆは前記回転体の粘性抵抗係数、Ｋは係数、ω０は目標エンジン回転角速度、Ｖ１は前記第１油圧ポンプ２１の実際のポンプ容量、Ｖ２は前記第２油圧ポンプ２２の実際のポンプ容量である。また、ｄω／ｄｔはエンジン回転角加速度に相当し、この値は前記エンジン回転角速度ωの検出値を時間ｔについて微分演算することにより得ることが可能である。
【００５３】
前記（3）式から、次のように、前記第１油圧ポンプ２１のポンプ容量推定値Ｖ１ｅを演算するための（4）式（ステップＳ５１）、及び、前記第２油圧ポンプ２２のポンプ容量推定値Ｖ２ｅを演算するための（5）式（ステップＳ７１）のいずれも導かれることが可能である。
【００５４】
Ｖ１ｅ＝｛Ｋ（ω０−ω）−（Ｉ×ｄω／ｄｔ＋ｆ×ω）−Ｐ２Ｖｏ２｝／Ｐ１・・・（4）
Ｖ２ｅ＝｛Ｋ（ω０−ω）−（Ｉ×ｄω／ｄｔ＋ｆ×ω）−Ｐ１Ｖｏ１｝／Ｐ２・・・（5）
これら（4）式及び（5）式におけるＶｏ２，Ｖｏ１、すなわち非補正対象の油圧ポンプについての目標値は、既知の値として扱うことが可能である。つまり、この推定値の演算は、油圧ポンプ２１，２２のうちのいずれか一方のみが使用ポンプである場合に限定され、かつ、その使用ポンプについてのみ行われること、換言すれば、補正対象となっていない油圧ポンプは使用されていないことを前提とするものであるため、前記各式のＶｏ２，Ｖｏ１には例えば当該非補正対象ポンプ（不使用ポンプ）の最低容量値をそのまま代入することが可能である。
【００５５】
このようにして演算された推定値Ｖ１ｅ（またはＶ２ｅ）と、補正前の目標ポンプ容量Ｖｏ１またはＶｏ２との対比に基づき、補正対象となっている油圧ポンプについての目標ポンプ容量の補正量ΔＶｏ１（またはΔＶｏ２）が演算される（ステップＳ５２またはＳ７２）。この補正量は、例えば、油圧ポンプ２１，２２についてそれぞれ設定されたゲインをＧ１，Ｇ２とすると、次式により表される。
【００５６】
ΔＶｏ１＝Ｇ１（Ｖｏ１−Ｖ１ｅ）  …（6）
ΔＶｏ２＝Ｇ２（Ｖｏ２−Ｖ２ｅ）  …（7）
そして、この補正量ΔＶｏ１（またはΔＶｏ２）を補正前の目標ポンプ容量Ｖｏ１（またはＶｏ２）に加算した値が新たに目標ポンプ容量として設定される（ステップＳ５３またはステップＳ７３）。
【００５７】
なお、補正対象となっていない油圧ポンプについては、その目標ポンプ容量がそのまま維持される。使用ポンプフラグが０または３の場合（ステップＳ４，Ｓ６でいずれもＮＯ）、いずれの油圧ポンプについてもその目標ポンプ容量は無補正にて維持される。
【００５８】
制御装置４０は、以上のようにして決定された各油圧ポンプ２１，２２についての目標ポンプ容量に基づき、実際のポンプ容量を制御するための指令信号を作成し、これを各レギュレータ２３，２４に出力する（ステップＳ８）。
【００５９】
この装置では、前記のように、エンジン３及び両油圧ポンプ２１，２２からなる回転体の運動方程式を利用することにより、既存のセンサによる検出値（エンジン回転角速度ωやポンプ吐出圧Ｐ１，Ｐ２）と目標容量Ｖｏ１，Ｖｏ２とに基づいて実際のポンプ容量が迅速に推定される。従って、このポンプ容量の推定値に基づく目標容量の補正が行われることにより、特別なポンプ容量検出用のセンサを用いることなく、追従性の高いポンプ容量制御が実現される。
【００６０】
また、この実施の形態のように、複数の油圧ポンプ（油圧ポンプ２１，２２）が併設された作業機械であっても、そのうちのいずれか一つの油圧ポンプのみが使用されている場合にのみ補正演算を行うようにすれば、不使用ポンプのポンプ容量については例えばその最低値を適用して使用ポンプのポンプ容量の推定値を演算すること、さらにはその推定値に基づいて目標ポンプ容量の補正をすることが可能である。従って、本発明に係る目標ポンプ容量の補正は、作業機械に具備される油圧ポンプの台数にかかわらず適用されることが可能である。特に、前記実施の形態のように、操作レバー２９〜３４と使用ポンプとの間に対応関係がある場合には、使用操作レバーを判断するだけの簡単な構成で使用ポンプの判断を行うことができる。
【００６１】
なお、本発明において利用される運動方程式は、前記(3)式と完全に合致するものに限られない。例えば、エンジン回転角速度ωが目標角速度ω０に厳密に追従するような速度制御が実行される場合には、当該制御をＰＩ制御と等価であるとみなして次の（3）′式を適用してもよい。
【００６２】
Ｉ＊ｄω／ｄｔ＋ｆ＊ω
＝Ｋ（ω０−ω）＋∫｛Ｋ１（ω０−ω）｝ｄｔ−（Ｐ１Ｖ１＋Ｐ２Ｖ２）  ・・・（3）′
ここでＫ１は積分係数である。この（3）′式が適用される場合、前記の（4）式及び（5）式はそれぞれ次の（4）′式及び（5）′式となる。
【００６３】
Ｖ１ｅ＝［Ｋ（ω０−ω）＋∫｛Ｋ１（ω０−ω）｝ｄｔ−Ｐ２Ｖｏ２］／Ｐ１  ・・・（4）
Ｖ２ｅ＝｛Ｋ（ω０−ω）＋∫｛Ｋ１（ω０−ω）｝ｄｔ−Ｐ１Ｖｏ１｝／Ｐ２  ・・・（5）
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。
【図２】前記油圧ショベルに搭載される油圧駆動システムの全体構成図である。
【図３】前記油圧駆動システムに含まれる制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】前記制御装置によるポンプ容量制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】前記ポンプ容量制御に係る使用操作レバー及び使用ポンプの判断処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】前記ポンプ容量制御に係る目標ポンプ容量の処理の内容を示すフローチャートである。
【図７】前記ポンプ容量制御に係る第１油圧ポンプについての目標ポンプ容量の補正演算処理の内容を示すフローチャートである。
【図８】前記ポンプ容量制御に係る第２油圧ポンプについての目標ポンプ容量の補正演算処理の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１    下部走行体
１Ｌ，１Ｒ  走行モータ（アクチュエータ）
２    上部旋回体
３    エンジン
４    旋回モータ（アクチュエータ）
５    作業アタッチメント
９    ブームシリンダ（アクチュエータ）
１０  アームシリンダ（アクチュエータ）
１１  バケットシリンダ（アクチュエータ）
２１  第１油圧ポンプ
２２  第２油圧ポンプ
２３，２４  レギュレータ（ポンプ容量調節手段）
２５  油圧回路
２６  エンジン回転数センサ（回転速度検出手段）
２７，２８  圧力センサ（圧力検出手段）
２９〜３４  操作レバー（操作体）
２９ａ〜３４ａ  レバーセンサ（操作検出手段）
４０  制御装置
４１  使用レバー操作量判断部（使用ポンプ判断手段）
４２  使用ポンプ判断処理部（使用ポンプ判断手段）
４３Ａ  第１ポンプ容量推定値演算部（推定手段）
４３Ｂ  第２ポンプ容量推定値演算部（推定手段）
４４  目標ポンプ容量設定部
４５  目標ポンプ容量記憶部
４６Ａ  第１補正演算部
４６Ｂ  第２補正演算部
４７  信号出力部
【図１】
2008240533.tif 000003
【図２】
2008240533.tif 000004
【図３】
2008240533.tif 000005
【図４】
2008240533.tif 000006
【図５】
2008240533.tif 000007
【図６】
2008240533.tif 000008
【図７】
2008240533.tif 000009
【図８】
2008240533.tif 000010