(57)【要約】【課題】応答遅れを発生することなく、また、圧力損失を発生することもなく正確にリリーフ損失を削減し、動力を節約することができる作業機械の制御装置を提供する。【解決手段】作動油を供給する可変容量ポンプ２と、この可変容量ポンプの吐出量を制御するコントローラ１６と、可変容量ポンプから吐出された作動油を制御するコントロール弁３と、このコントロール弁からの作動油によって作動する油圧アクチュエータ１と、この油圧アクチュエータを操作するための操作レバー４と、作動油の圧力がリリーフ圧以上になった場合に作動するリリーフ弁１４とを備えてなる作業機械において、上記コントローラ１６が、油圧式駆動装置の動的エミュレーションモデルを有し、操作レバー４の操作量に応じて動的エミュレーションモデルからリリーフ弁を通過する圧油流量を推定し、リリーフ流量推定値がゼロに近づくように可変容量ポンプ２のポンプ流量を制御するように構成されている。【選択図】        図１
2004347040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油を供給する可変容量ポンプと、この可変容量ポンプの吐出量を制御するコントローラと、上記可変容量ポンプから吐出された作動油を制御するコントロール弁と、このコントロール弁からの作動油によって作動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作するための操作手段と、上記作動油の圧力がリリーフ圧以上になった場合に作動するリリーフ弁とを備えてなる作業機械において、
上記コントローラが、油圧式駆動装置の動的エミュレーションモデルを有し、上記操作手段の操作量に応じて上記動的エミュレーションモデルから上記リリーフ弁を通過する圧油流量を推定し、リリーフ流量推定値がゼロに近づくように上記可変容量ポンプのポンプ流量を制御するように構成されていることを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項２】
上記動的エミュレーションモデルは、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、圧力制御弁の各諸元をモデル内に有している請求項１記載の作業機械の制御装置。
【請求項３】
上記動的エミュレーションモデルは、上記コントロールバルブまたは上記圧力制御弁の非線形特性を有している請求項２記載の作業機械の制御装置。
【請求項４】
作業機械のエンジン回転数を検出する回転数センサを有し、上記コントローラはその回転数センサによって検出されるエンジン回転数に応じて上記エミュレーションモデルにおける油圧ポンプの吐出流量を変更するように構成されている請求項２または３記載の作業機械の制御装置。
【請求項５】
作業機械にフロントアタッチメントを有し、そのフロントアタッチメントの姿勢および負荷を検出する検出手段を有し、上記コントローラはその検出手段によって検出されるフロントアタッチメントの姿勢および負荷に基づいて上記エミュレーションモデルにおける油圧アクチュエータの慣性モーメントを変更するように構成されている請求項２〜４のいずれか１項に記載の作業機械の制御装置。
【請求項６】
上記コントローラは、上記可変容量ポンプのポンプ流量が急変しないように単位時間当たりのポンプ流量変化量を一定以下に制限するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業機械の制御装置。
【請求項７】
タンクに通じる戻り管路に圧力センサを設け、上記コントローラは、その圧力センサによって検出された背圧に基づいて上記エミュレーションモデル内の油圧ポンプのポンプ圧を補正し、補正されたポンプ圧と上記リリーフ弁の流量特性とに基づいてリリーフ流量を推定するように構成されている請求項２〜６のいずれか１項に記載の作業機械の制御装置。
【請求項８】
上記油圧アクチュエータが、旋回系の駆動源としての旋回モータ、巻上系の駆動源としてのウインチモータ、或いは走行系の駆動源としての走行モータの少なくとも一つを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルやクレーンなどの油圧で制御される作業機械に関し、より詳しくは油圧ポンプの動力消費を節減することのできる油圧制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
作業機械の油圧回路において、油圧シリンダ等のアクチュエータに大きな負荷が作用した場合、油圧回路内の圧力が上昇する。このような場合にその回路内の油圧機器を保護することができるようにリリーフ弁が設けられており、回路圧がリリーフ圧を越えると、そのリリーフ弁を通じて作動油がタンクに放出される。それにより、圧力が過大とならず、油圧機器の破損が防止されている。
【０００３】
ところが、このような油圧回路では、ポンプから供給される作動油の多くがアクチュエータに供給されずにそのリリーフ弁より直接タンクに放出されるため、ポンプ動力の多くがリリーフ弁の損失として消費され、エネルギー効率が低下するという問題がある。
【０００４】
そこで、このようなリリーフ弁作動時に、油圧ポンプの吐出流量を減少させるカットオフ制御が行われている。
【０００５】
このカットオフ制御の具体例としては、リリーフ弁の下流側に絞りを設け、その絞りの上流側圧力が増大した場合にポンプ流量を減少させることで、リリーフ流量およびリリーフ損失を減少させる（例えば、特許文献１参照）ものや、リリーフ弁の温度を検出し、温度が上昇した場合にポンプ流量を減少させることで、リリーフ流量およびリリーフ損失を減少させるものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２４６２０４号公報（第（５）頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−０３８５３６号公報（第（７）−（８）頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、リリーフ弁の下流に絞りを設けているため、この絞りにより圧力損失が発生し、システムのエネルギー効率の改善が十分でない。しかも、急なレバー操作を行った場合、リリーフ流量が急速に増大する一方でポンプ流量が急速に減少するため圧力の急変動が発生し、これに伴いハンチングが発生するという問題もある。
【０００８】
一方、特許文献２に記載のものは、リリーフ流量が発生してリリーフ弁の温度が上昇するまでにタイムラグが発生するため、リリーフ流量発生時点からポンプ流量がカットオフされるまでにタイムラグが発生し、十分なリリーフ損失低減効果が得られない。また、リリーフ流量が０となった時点以降も余熱を検出するためにポンプ流量がカットオフされ、必要とされる駆動力が直ちに得られないという問題もある。
【０００９】
本発明は以上のような従来のカットオフ制御における課題を考慮してなされたものであり、応答遅れや圧力損失を発生することなくリリーフ損失を適切に削減し、油圧ポンプの動力を効果的に節減することができる作業機械の油圧制御回路を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、作動油を供給する可変容量ポンプと、この可変容量ポンプの吐出量を制御するコントローラと、上記可変容量ポンプから吐出された作動油を制御するコントロール弁と、このコントロール弁からの作動油によって作動する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータを操作するための操作手段と、上記作動油の圧力がリリーフ圧以上になった場合に作動するリリーフ弁とを備えてなる作業機械において、コントローラが、油圧式駆動装置の動的エミュレーションモデルを有し、操作手段の操作量に応じて動的エミュレーションモデルからリリーフ弁を通過する圧油流量を推定し、リリーフ流量推定値がゼロに近づくように可変容量ポンプのポンプ流量を制御するように構成されている作業機械の制御装置である。
【００１１】
本発明に従えば、操作手段を操作するとコントローラは動的エミュレーションモデルを用いて油圧式駆動装置の動特性をリアルタイムでシミュレートする。そのシミュレートの結果、リリーフ弁を通過する圧油流量を推定し、このリリーフ流量推定値がゼロに近づくように可変容量ポンプのポンプ流量を制御する。それにより、リリーフ損失を適切に削減し、油圧ポンプの動力を効果的に節減することができる。
【００１２】
また、操作量を検出する方式であるため、リリーフ弁の温度を検出する従来技術のようにタイムラグが発生しない。
【００１３】
また、従来のカットオフ制御のようにリリーフ弁下流側に絞りを設けていないため、余分な圧力損失が発生することがなくエネルギー効率がより高められる。
【００１４】
本発明において、上記動的エミュレーションモデルは、油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、コントロールバルブ、圧力制御弁の各諸元をモデル内に有することができる。
【００１５】
本発明において、上記動的エミュレーションモデルは、コントロールバルブまたは圧力制御弁の非線形特性を有することができる。
【００１６】
本発明において、作業機械のエンジン回転数を検出する回転数センサを有し、コントローラはその回転数センサによって検出されるエンジン回転数に応じてエミュレーションモデルにおける油圧ポンプの吐出流量を変更するように構成することができる。
【００１７】
本発明において、作業機械にフロントアタッチメントを有し、そのフロントアタッチメントの姿勢および負荷を検出する検出手段を備えれば、コントローラはその検出手段によって検出されるフロントアタッチメントの姿勢および負荷に基づいてエミュレーションモデルにおける油圧アクチュエータの慣性モーメントを変更することができ、実際の作業状態に近い油圧式駆動装置の動特性をシミュレートすることができる。
【００１８】
本発明において、上記コントローラは、可変容量ポンプのポンプ流量が急変しないように単位時間当たりのポンプ流量変化量を一定値以下に制限するように構成することができる。具体的には、ポンプ流量指令値の時間変化量を制限するか、あるいはポンプ流量指令値に一次遅れ、移動平均、レートリミッタ等の過渡応答を与えることになる。それにより、急なレバー操作を行っても、リリーフ流量は急速に増大するもののポンプ流量については急速に減少することが抑制されるため、ハンチングを防止することができる。
【００１９】
本発明において、タンクに通じる戻り管路に圧力センサを設け、コントローラは、その圧力センサによって検出された背圧に基づいてエミュレーションモデル内の油圧ポンプのポンプ圧を補正し、補正されたポンプ圧とリリーフ弁の流量特性とに基づいてリリーフ流量を推定するように構成することができる。それにより、リターン流量が増加し戻り管路内の圧力が上昇した場合であっても、その影響を考慮してリリーフ流量の推定が行われるため、リリーフ流量推定の精度を向上させることができ、効果的にリリーフ圧損を低減してエネルギー効率を高めることができるようになる。
【００２０】
本発明において、上記油圧アクチュエータは、旋回系の駆動源としての旋回モータ、巻上系の駆動源としてのウインチモータ、或いは走行系の駆動源としての走行モータの少なくとも一つを有することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る油圧制御装置の油圧回路を示したものである。
【００２３】
同図において、１は油圧アクチュエータの一例としての油圧モータであり、２はそのアクチュエータ１に作動油を供給する可変容量形の油圧ポンプである。
【００２４】
３はアクチュエータ１に供給する作動油の流量および方向を制御するためのコントロール弁であり、操作手段としての操作レバー４を操作すると、リモコン弁５から導出されるパイロット圧Ｐ１（またはＰ２）がパイロットライン６ａ（または６ｂ）を通じてコントロール弁３のいずれか一方のパイロットポートに作用し、コントロール弁３が中立位置ａからｂ位置、またはｃ位置に切り換わるようになっている。
【００２５】
コントロール弁３が図に示すｂ位置に切り換わると、油圧ポンプ２からの圧油が給排路７の一方の給排路７ａを通じて油圧モータ１に供給され、戻り油は他方の給排路７ｂを通じてタンク８に戻る。
【００２６】
また、コントロール弁３がｃ位置に切り換わると、圧油が給排路７ｂを通じ油圧モータ１に供給されて逆転し、戻り油は給排路７ａを通じてタンク８に戻る。
【００２７】
また、９ａ，９ｂはポートリリーフ弁であり、１０ａ，１０ｂはアクチュエータ消費流量に対してポンプ流量が不足している場合に配管内がキャビテーションを起こすことを防止するためのメークアップ用チェック弁であり、各弁は全体としてブレーキ弁として機能する。
【００２８】
１１はそのメークアップを行うための背圧を確保するためにリターンライン（戻り管路）１２に設けられた背圧チェック弁、１３はオイルクーラ、１４は回路圧を一定に保つためのメインリリーフ弁である。
【００２９】
１５ａおよび１５ｂは、上記パイロットライン６ａおよび６ｂのパイロット圧を検出する圧力センサであり、この圧力センサ１５ａ，１５ｂから出力されるパイロット圧信号ＰＩａ，ＰＩｂは、それぞれコントローラ１６に与えられる。
【００３０】
コントローラ１６は、上記圧力センサ１５から信号出力されるパイロット圧信号ＰＩに基づき図示しないレギュレータを介して油圧ポンプ２の吐出量Ｑｐを制御するようになっている。
【００３１】
また、油圧ポンプ２の駆動源としてのエンジン１７にはその回転数を検出する回転数センサ１８が備えられ、この回転数センサ１８から出力される回転数信号Ｓ１はコントローラ１６に与えられる。
【００３２】
さらに、建設機械１９のフロントアタッチメント２２に取り付けられた各センサもコントローラ１６に接続されている。詳しくは、本実施形態の油圧制御装置が適用される油圧ショベル１９は、下部走行体２０上の上部旋回体２１が旋回自在に搭載されており、この上部旋回体２１の前部にフロントアタッチメント２２が備えられている。
【００３３】
このフロントアタッチメント２２は、ブームシリンダ２３ａの伸縮によって起伏するブーム２３と、アームシリンダ２４ａの伸縮によって前後方向に回動するアームシリンダ２４と、バケットシリンダ２５ａの伸縮によって前後方向に回動するバケット２５とから構成されており、２３ｂはブームシリンダ２３ａに設けられたブームシリンダストロークセンサ、２３ｃはブームシリンダ圧力センサ、２４ｂはアームシリンダ２４ａに設けられたアームシリンダストロークセンサ、２５ｂはバケットシリンダ２５ａに設けられたバケットシリンダストロークセンサである。上記各ストロークセンサおよび圧力センサは、フロントアタッチメント２２の姿勢および負荷を検出する検出手段として機能する。
【００３４】
上記各ストロークセンサ２３ｂ，２４ｂ，２５ｂから出力される、フロントアタッチメント２２の姿勢を表す信号Ｓ２〜Ｓ４およびフロントアタッチメント２２の負荷を表す信号Ｓ５もコントローラ１６に与えられるようになっている。
【００３５】
このコントローラ１６の内部の構成を図２に示す。
【００３６】
同図において、コントローラ１６は、圧力センサ１５ａ，１５ｂから出力されるパイロット圧信号ＰＩａ，ＰＩｂを受けると、その内部に予め記憶されている油圧駆動方式エミュレーションモデル１６ａを用い、操作レバー４によって操作量が与えられた場合のリリーフ弁流量を演算する。
【００３７】
図３は上記エミュレーションモデル１６ａを示したものである。
【００３８】
同図に示すエミュレーションモデル１６ａは旋回系駆動システムの場合を示しており、油圧ポンプ３０、油圧モータ３１、油圧モータ３１の出力軸に接続された減速機３２、減速機３２の回転軸に接続された回転慣性ウエイト３３、油圧ポンプ３０から吐出される圧油の流量、方向を制御して油圧モータ３１に供給するコントロールバルブ３４、メインリリーフ弁３５、ポートリリーフ弁３６ａ，３６ｂ、チェック弁３７ａ，３７ｂ、バイパス弁３８より主として構成されている。
【００３９】
また、上記コントロールバルブ３４は、ブリードオフバルブ（Ｂ／Ｏ）３９、メータインバルブ（Ｍ／Ｉ）４０、メータアウトバルブ（Ｍ／Ｏ）４１より構成されている。なお、４２はタンクを示している。
【００４０】
このエミュレーションモデルでは、モデルの左側に示した非線形のコントロールバルブ開口面積特性に示すように、パイロット圧ＰＩが大きくなるにつれてブリードオフ開口（同図のＢ／Ｏで示される曲線）が絞られる。これとは逆にメータイン開口（同図のＭ／Ｉで示される曲線）およびメータアウト開口（同図のＭ／Ｏで示される曲線）は開かれる。この結果、油圧モータ３１に送り込まれる圧油流量が増加するようになっている。
【００４１】
このエミュレーションモデル１６ａの支配方程式を以下に示す。
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【００４２】
ここで、ＪＬ：負荷の慣性モーメント、Ｐ：圧力、Ｑ：流量、Ｋ：油体積弾性率、Ｖ：配管内容積、Ａ：面積、Ｌ：長さ、ＣＶ：流量係数、γ：油比重量、λ：管摩擦係数、Ｄ：配管径、Ｓ：操作レバー量、Ｎ：減速比、ｑ：油圧モータ容量、ω：回転速度である。また、添字はｂｏ：ブリードオフ、ｍｉ：メータイン、ｍｏ：メータアウト、ｐ：ポンプ、ａ：油圧モータ、ｃ：チェック弁、ｒ：ポートリリーフ弁、ｒｐ：メインリリーフ弁、ｐｉ：配管部、１：上流側、２：下流側である。
【００４３】
上記式中において、油圧源である油圧ポンプ３０の諸元としては、油圧ポンプ流量Ｑｐを式（４）式に与える。
【００４４】
アクチュエータの特性としては油圧モータ容量ｑを式（１）に与える。
【００４５】
また、コントロールバルブ３４の特性としてはそのコントロールバルブ３４を構成するブリードオフバルブ３９、メータインバルブ４０、メータアウトバルブ４１の各開口面積Ａｂｏ，Ａｍｉ，Ａｍｏと、レバー操作量Ｓとの関係を式（５）に与える。
【００４６】
また、エンジン回転数が変化すると、油圧ポンプ流量が変化するため、エンジン１７に取り付けられた回転数センサ１８から出力される回転数信号        Ｓ１をコントローラ１６に取り込み、取り込まれたエンジン回転数に応じてエミュレーションモデル１６ａの油圧ポンプ吐出流量を変更するようになっている。
【００４７】
また、フロントアタッチメント２２の姿勢や負荷に応じて上部旋回体２１の旋回回転慣性モーメントが変化する。そのため、ブームシリンダストロークセンサ２３ｂ、アームシリンダストロークセンサ２４ｂ、バケットシリンダストロークセンサ２５ｂおよびブームシリンダ圧力センサ２３ｃから出力される各信号Ｓ２〜Ｓ５を検出し、これらの信号をコントローラ１６に取り込み、その信号に基づいてフロントアタッチメント２２の姿勢および負荷を算出し、エミュレーションモデル１６ａの慣性モーメントＪＬを変更する。
【００４８】
本実施形態のエミュレーションモデルでは、これらの支配方程式を連立させて、例えばＮｅｗｍａｒｋ−β法などの数値積分法を適用することで、時刻歴応答演算を行う。
【００４９】
次にコントローラ１６の制御動作について説明する。
【００５０】
コントローラ１６は、ポンプ圧計測値ＰＩからエミュレーションモデル１６ａを用いてリリーフ流量Ｑｒを推定する。
【００５１】
次に、油圧ポンプ流量制御部１６ｂは、上記のリリーフ流量推定値を用いて次式によりポンプ流量を求める。
【００５２】
Ｑｐ＝Ｑｐｃ−Ｑｃｕｔ＝Ｑｐｃ−Ｇ×Ｑｒ  ・・・（１０）
ここで、Ｑｐｃは本制御を行わない場合のポンプ流量であり、パイロット圧ＰＩに応じて図４に示す特性Ｃ１のように与えられる。
【００５３】
本実施形態による制御では式（１０）に示したように、リリーフ流量推定値ＱｒにゲインＧを掛けたカットオフ流量Ｑｃｕｔを上記Ｑｐｃより減じることによってポンプ流量Ｑｐを決定する。
【００５４】
アクチュエータ加速時には、ポンプ流量Ｑｐに対してアクチュエータの慣性等による応答遅れにより、アクチュエータ消費流量Ｑａはポンプ流量Ｑｐよりも小さくなり、余剰流量Ｑｅｘ＝Ｑｐ−Ｑａが発生する。ハーフレバー領域では、この余剰流量はブリードオフバルブ３９を介してタンク４２に放出されるが、フルレバー加速を行う場合は、ブリードオフバルブ３９が閉じきるため、この余剰流量Ｑｅｘはメインリリーフ弁３５よりタンク４２に放出される（図３参照）。
【００５５】
ここで、本実施形態の制御を行わない場合と行う場合とで余剰流量を比較すると、
行う場合の余剰流量Ｑｅｘ１は
Ｑｅｘ１＝Ｑｐｃ−Ｑａ                        （１１）
であるのに対し、本実施形態の制御を行った場合の余剰流量Ｑｅｘ２は
Ｑｅｘ２＝Ｑｐｃ−Ｑｃｕｔ−Ｑａ                  （１２）
となる。したがって本実施形態の制御を行うと、図１に示したリリーフ弁１４を通じてタンク２６に放出される余剰流量は、制御なしの場合と比較してＱｅｘ１−Ｑｅｘ２＝Ｑｃｕｔ分だけ減少することになる。このように余剰流量が減少すれば、リリーフ１４弁における圧力損失が減少し、油圧回路のエネルギー効率を高めることができるようになる。
【００５６】
さらに、本実施形態の制御では、式（１０）に示したように、カットオフ流量Ｑｃｕｔは、リリーフ流量推定値Ｑｒに比例ゲインＧを掛けて求めているため、カットオフ流量Ｑｃｕｔはリリーフ流量Ｑｒに応じて増減することになる。この作用により、リリーフ流量Ｑｒが大きい場合にはカットオフ流量Ｑｃｕｔが大きくるためエネルギー効率の改善量を高くとることができる。
【００５７】
一方、リリーフ流量Ｑｒが小さい場合には、カットオフ流量Ｑｃｕｔも小さくなるため、ポンプ流量を一律に抑制していた従来制御のように、必要以上にポンプ流量が減少してアクチュエータの応答性が低下するという問題を解消することができる。
【００５８】
また、式（１０）では、カットオフ流量Ｑｃｕｔはリリーフ流量に対してゲインＧを乗じる方法すなわち比例動作を用いているが、従来公知の制御手法である積分動作あるいは微分動作を加えても良い。この方法によれば、定常偏差の減少あるいは応答性を改善することができる。
【００５９】
次に本実施形態の制御動作について図５を参照しながら説明する。
【００６０】
同図（ａ）の特性Ｃ２に示すように、レバー４（図１参照）を中立位置より急にフルレバー操作した場合、ポンプ流量Ｑｐに対してアクチュエータの慣性等による応答遅れがあるため、アクチュエータ消費流量Ｑａはポンプ流量Ｑｐよりも小さくなってポンプ側配管内に作動油が充填される。その結果、同図（ｂ）の特性Ｃ３に示すようにポンプ圧は上昇し、リリーフ圧Ｐｒを越えるため、リリーフ弁１４が作動する（開く）。
【００６１】
この場合、ゲインＧを大きく取っていると、式（１０）に示したようにカットオフ流量Ｑｃｕｔが大きくなるため、同図（ｃ）の特性Ｃ４に示すように、ポンプ流量Ｑｐが急速に減少する。これに対してポンプ流量Ｑｐの時間変化量を制限することで、特性Ｃ５に示すように、ポンプ流量Ｑｐが急速に減少することを解消することができる。さらに、時間とともにアクチュエータが増速しアクチュエータ流量が増加することでリリーフ流量は減少するため、カットオフ流量Ｑｃｕｔは時間とともに小さくなりポンプ流量は穏やかに増加する。なお、特性Ｃ６は比較のために示した従来のポンプ流量特性である。
【００６２】
図６および図７は、本実施形態の制御による効果を説明するためのグラフである。
【００６３】
まず、図６は比較のために示した制御なしの場合の動作を示しており、同図（ａ）の特性Ｃ７に示すように、操作レバー４を中立位置より急にフルレバー操作した場合、同図（ｂ）の特性Ｃ８に示すようにポンプ圧が上昇してリリーフ圧Ｐｒを超えることによりリリーフ弁が作動し、ポンプ流量が供給されているにも拘わらず（同図（ｃ）の特性Ｃ９参照）、その多くの部分がリリーフ弁１４を通じてタンク２６に放出されるため（同図（ｄ）の特性Ｃ１０参照）、リリーフ弁１４の圧力損失が大きく、エネルギー効率が低下していた。
【００６４】
これに対して本実施形態によるカットオフ制御を行うのであるが、式（１０）のゲインＧを大きくとると、リリーフ流量が発生したときにポンプ流量が急速に減少し、ポンプ圧が低下してリリーフ圧以下となる。するとカットオフ流量が０となるため、ポンプ流量が急速に増加する。すると再びポンプ圧はリリーフ圧を越えるためリリーフ流量が発生し、ポンプ流量はカットオフされて急速に減少する。このように、ポンプ流量、リリーフ流量が短い時間で急速な変動を繰り返すとハンチング状態となる虞れがある。
【００６５】
そこで、本実施形態では、上記したようにリリーフ流量が発生した場合、図７（ｃ）の特性Ｃ１１に示すように、ポンプ流量が穏やかに増加するように制御しているため、同図（ｄ）の特性Ｃ１２に示すように、図６（ｄ）の制御なしのリリーフ流量と比べるとリリーフ流量が効果的に減少し、それにより、リリーフ損失が低下しエネルギ効率を高めることができる。
【００６６】
また、ポンプ流量の変化量が抑制されるため、ポンプ流量やリリーフ流量が急変化せず、ハンチングする問題を解消することができる。
【００６７】
図８は本発明に係る油圧制御装置の第二の実施形態を示したものである。
【００６８】
なお、図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
図８において、リターン配管１２には背圧チェック弁１１およびオイルクーラー１３が設けられているが、アクチュエータとして油圧モータ１以外に油圧シリンダ（図示しない）が備えられている場合、そのシリンダを縮み方向で使用した場合にはシリンダのヘッド側とロッド側の面積差により、リターン配管１２を通じて戻る作動油すなわちリターン側流量が増加するため、背圧チェック弁１１およびオイルクーラー１３の圧損が増加し、リターン配管１２内の圧力が上昇する場合がある。
【００７０】
掘削作業で例に取り説明すると、例えばフロントアタッチメントのアームを放出方向に操作し、それによってアームシリンダが縮み方向に動作するような場合である。
【００７１】
このような場合、リターン配管１２の圧力を圧力センサ４４によって計測し、計測された圧力信号Ｓ６をコントローラ１６に与える。コントローラ１６では、圧力信号Ｓ６をリリーフ弁３５の背圧側配管４３の圧力として（図３参照）作用させることによってリリーフ流量Ｑｒを推定する。
【００７２】
この構成では、リターン流量が増加してリターン配管１２内の圧力が上昇した場合においても、その影響を考慮してリリーフ流量Ｑｒを推定しているため、リリーフ流量推定の精度を向上させることができ、効果的にリリーフ圧損を低減しエネルギー効率を向上させることができるようになる。
【００７３】
なお、本発明の油圧アクチュエータは、上記した実施形態では旋回系の油圧モータを例に取り説明したが、これに限らず、巻上系の駆動源としてのウインチモータや走行系の駆動源としての走行モータで構成することもできる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、操作手段を操作するとコントローラは動的エミュレーションモデルを用いて油圧式駆動装置の動特性をリアルタイムでシミュレートし、リリーフ弁を通過する圧油流量を推定し、このリリーフ流量推定値がゼロに近づくように可変容量ポンプのポンプ流量を制御するように構成したため、リリーフ損失を適切に削減し、油圧ポンプの動力を効果的に節減することができる。
【００７５】
また、操作量を検出する方式であるため、リリーフ弁の温度を検出する従来技術のようにタイムラグが発生しない。それにより、リリーフ流量発生時点からポンプ流量のカットオフが働くまでの時間遅れによって十分なリリーフ損失低減効果が得られないという問題やリリーフ流量が０となった時点以降もポンプ流量がカットオフされ続け十分な駆動力が得られないという従来の問題を解消することができる。
【００７６】
また、従来のカットオフ制御のようにリリーフ弁下流側に絞りを設けていないため、余分な圧力損失が発生することがなくエネルギー効率がより高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示すコントローラの内部構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態のエミュレーションモデルを示す説明図である。
【図４】パイロット圧とポンプ流量の関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の制御動作を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は比較例としての制御なしの場合を示すグラフである。
【図７】本発明によるリリーフ流量減少効果を説明するための図６対応図である。
【図８】本発明に係る油圧制御装置の第二実施形態を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１  油圧モータ
２  可変容量ポンプ
３  コントロール弁
４  操作レバー
５  リモコン弁
６  パイロットライン
７  給排路
８  タンク
９  ポートリリーフ弁
１０  メークアップ用チェック弁
１１  背圧チェック弁
１２  リターンライン
１３  オイルクーラ
１４  メインリリーフ弁
１５  圧力センサ
１６  コントローラ
１７  エンジン
１８  回転数センサ
１９  建設機械
２２  フロントアタッチメント
２３ｂ  ブームシリンダストロークセンサ
２４ｂ  アームシリンダストロークセンサ
２５ｂ  バケットシリンダストロークセンサ
【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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