(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、
油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、前記油圧ポンプの吐出圧または前記油圧アクチュエータの負荷をもとに、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える制御手段と
を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項２】
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する制御手段と
を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項３】
エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、
エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、
発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、
発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、
油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、
油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、前記油圧ポンプの吐出圧または前記油圧アクチュエータの負荷をもとに、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する第１の制御手段と、
電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加えて前記油圧アクチュエータと前記電動アクチュエータとの出力比または前記エンジンの最大出力パワーが所定値に近づくように出力配分する第２の制御手段と
を備えたことを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項４】
油圧ポンプの吐出圧または油圧アクチュエータの負荷が小さくなるに応じて、電動アクチュータのトルクまたは作動速度の制限値が小さくなるように制御すること
を特徴とする請求項１または３に記載の作業機械の制御装置。
【請求項５】
油圧アクチュエータは、作業機を作動させるものであり、
電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるものであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の作業機械の制御装置。
【請求項６】
油圧アクチュエータは、ブームを作動させるブーム用油圧アクチュエータを含む油圧アクチュエータであり、
電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させる上部旋回体用電動アクチュエータであり、
判定手段は、ブーム用油圧アクチュエータがブームを上昇させる方向に作動しながら、上部旋回体用電動アクチュエータが上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることを判定するものであること
を特徴とする請求項１または３に記載の作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の制御装置に関し、特に、発電電動機によってエンジンの駆動力がアシストされるハイブリッド方式の建設機械の制御に適用して好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルが行う代表的な作業の一つに、ホイスト旋回作業がある。ホイスト旋回作業は、ブームによって下方の土砂を積込み、その後ブームを上昇させながら上部旋回体を所定角度（たとえば９０゜）旋回させてダンプトラックの荷台に積み込むという作業のことである。ホイスト旋回作業時には、ブーム用操作レバーと旋回用操作レバーとが複合操作されてブームの上昇と上部旋回体の旋回が同時に行われる。【０００３】
図１を用いて従来の建設機械１の構成を概略説明する。なお、図１では説明の便宜のため、上部旋回体とブームを作動させるための構成のみを抜き出して示している。同図１に示すように、ディーゼルエンジン２を駆動源として油圧ポンプ３が駆動される。油圧ポンプ３は可変容量型の油圧ポンプが用いられ、その斜板３ａの傾転角等を変化させることで容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化する。油圧ポンプ３から吐出圧Ｐp、流量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）で吐出された圧油はそれぞれ、操作弁２１、操作弁２２を介してブーム用油圧シリンダ３１、旋回用油圧アクチュエータ３２に供給される。各操作弁２１、２２は、各操作レバー４１、４２の操作によって作動される。各油圧アクチュエータ３１、３２に圧油が供給されることで、各油圧アクチュエータ３１、３２が駆動され、各油圧アクチュエータ３１、３２に接続されたブーム、上部旋回体が作動する。【０００４】
建設機械１が稼動している間、ブーム、上部旋回体にかかる負荷が変化する。これに応じて油圧機器（油圧ポンプ３）の負荷（油機負荷）、つまりエンジン２にかかる負荷が変化する。【０００５】
油圧ポンプ３は、ロードセンシング制御される。すなわち、油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpと、油圧アクチュエータ３１、３２の負荷圧（最大負荷圧）ＰLSとの差圧（操作弁前後差圧）ΔＰが一定差圧となるように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角が制御される。【０００６】
また、複数の油圧アクチュエータ３１、３２が同時に作動された場合に負荷の軽い方の油圧アクチュエータに多くの圧油が供給されないようにするために、各操作弁２１、２２それぞれに圧力補償弁５１、５２が設けられている。【０００７】
圧力補償弁５１、５２は、各操作弁２１、２２の前後差圧ΔＰが同一の値になるように、操作弁２１、２２に流れ込む圧油を調整する。圧力補償弁５１、５２は、負荷が軽い側の操作弁に供給される圧油を絞って圧油を供給し難くするように作動する。【０００８】
操作弁２１と、油圧アクチュエータ３１とを接続する油路には、ブーム用リリーフ弁６１が設けられている。また、操作弁２２と、油圧アクチュエータ３２とを接続する油路には、旋回用リリーフ弁６２が設けられている。旋回用リリーフ弁６２の設定リリーフ圧Ｐrfは、ブーム用リリーフ弁の設定リリーフ圧よりも低い圧力に設定されている。これは旋回用操作レバー４２を操作したときに旋回用リリーフ弁６２をリリーフ作動させることで、一定圧の圧油を油圧アクチュエータ３２に供給して、旋回時の操作性を向上させるためである。たとえば旋回用リリーフ弁６２のリリーフ圧Ｐrfは、２７０ｋｇ/ｃｍ2に設定されており、油圧アクチュエータ３２には、一定圧力２７０ｋｇ/ｃｍ2の圧油が供給される。【０００９】
しかしながら、かかる構成でホイスト旋回作業を行うとすると、つぎの問題が発生する。【００１０】
１）旋回とブームのスピードのマッチングの悪化
ホイスト旋回時には、各操作レバー４１、４２をそれぞれフルレバー位置まで倒したときに、上部旋回体とブームのスピードがマッチングし、上部旋回体がダンプトラックの荷台まで旋回したときに丁度ブームがダンプトラックの荷台の高さまで上昇していることが理想的である。このためには、図２−１に示すように、エンジン２のパワー（出力、馬力；ｋＷ）を、ブーム用油圧アクチュエータ３１と旋回用油圧アクチュエータ３２とに適切に配分する必要がある。エンジン２のパワーが１００ｋＷとすると１００ｋＷのうち、旋回用油圧アクチュエータ３２には、３０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、７０ｋＷが配分されている状態が理想的な状態である。【００１１】
ところが、ホイスト旋回作業時には、上述したように旋回用油圧アクチュータ３２には、リリーフ圧Ｐrf（最大圧）の圧油が供給されてしまう。これをエンジン２のパワーの配分でみると、図２−２に示すようになり、エンジン２の出力１００ｋＷのうち、旋回用油圧アクチュエータ３２には、４０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、６０ｋＷが配分されることになる。【００１２】
このパワーの配分では、ブーム側に比べて上部旋回体側へのパワー配分が大きすぎてしまい、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなってしまう。このため、上部旋回体をダンプトラックの荷台まで旋回させたときに、ブームは荷台の高さまで上がりきっていないことがある。このためオペレータとしては、ブームと上部旋回体のスピードをマッチングさせるために、両操作レバー４１、４２をフルレバー操作するのではなく、細かく調整しなければならならい。これは、オペレータに熟練を要求することになるとともに、ホイスト旋回操作の操作性の悪化を招くことになる。【００１３】
２）エネルギーロス、燃費の悪化
ホイスト旋回作業時には、上述したように、負荷が軽い側の操作弁に供給される圧油を絞るという圧力補償制御が行われるとともに、旋回用リリーフ弁６２がリリーフ作動する。このため余剰の圧油がタンクに排出されてしまい、エネルギーロス、燃費の悪化を招く。【００１４】
そこで、こうした問題を解決するために、ホイスト旋回作業時には、通常作業時とは異なり、圧力補償制御を中止して、ブーム用油圧アクチュエータ３１の負荷圧のみに基づいて、油圧ポンプ３の斜板３ａを制御するという技術が既に実施されている（従来実施技術）。【００１５】
この従来実施技術によれば、ホイスト旋回作業時には、旋回用油圧アクチュータ３２には、ブーム用油圧アクチュエータ３１の負荷圧相当の圧力が、つまりリリーフ圧Ｐrf（２７０ｋｇ/ｃｍ2）よりも低圧の圧油（たとえば２００ｋｇ/ｃｍ2）が供給される。このためエンジン２のパワーの配分でみると、図２−１に示すように理想的な配分に近くなる。このため両操作レバー４１、４２をフルレバー位置に操作すると、上部旋回体がダンプトラックの荷台まで旋回したときに丁度、ブームが荷台の高さまで上がりきった状態になり、ほぼ理想的なホイスト旋回作業を行うことができる。また、圧力補償制御によって負荷の軽い側の操作弁へ供給される圧油が絞られたり、旋回用リリーフ弁６２がリリーフ作動したりすることが抑制されるため、エネルギーロス、燃費悪化を解消することができる。【００１６】
下記特許文献１、２にも、複数の油圧アクチュエータが複合作動している場合に、各油圧アクチュエータに供給される圧油の圧力等を調整することで複数の油圧アクチュエータの各速度をマッチングさせるという発明が記載されている。【００１７】
【特許文献１】特開平１１−７１７８８号公報
【特許文献１】特開２００３−２７８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
建設機械の分野では、発電電動機によってエンジンの駆動力をアシストするハイブリッド方式の建設機械が開発されつつあり、既に多くの特許出願がなされている。【００１９】
図３は、ハイブリッド方式の建設機械の構成例を示している。図１と同様に、油圧ポンプ３は、エンジン２によって駆動され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、油圧ポンプ３から吐出された圧油が供給される。エンジン２の出力軸には、発電電動機４が連結されている。蓄電器１０には、発電電動機４が発電した電力が蓄積されるとともに、蓄電器１０は、発電電動機４に電力を供給する。上部旋回体は、電動アクチュエータとしての旋回用発電電動機１１によって作動される。旋回用発電電動機１１は、発電電動機４で発電した電力または/および蓄電器１０に蓄積された電力によって駆動される。【００２０】
ここで、旋回用発電電動機１１で発生するトルクに制限が設けられていない。このため旋回用発電電動機１１には、蓄電器１０から２０ｋＷのパワーが供給され、また１００ｋＷを出力するエンジン２からは２０ｋＷのパワーが供給されることになり、旋回用発電電動機１１では、旋回リリーフ弁６２のリリーフ圧Ｐrf（２７０ｋｇ/ｃｍ2）相当のトルク（１３５Ｎ・ｍ）が発生する。このため旋回用発電電動機１１には、４０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、８０ｋＷが配分されることになり、図２−２と同様に、パワー配分が理想的な状態（図２−１）から外れ、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなってしまい、旋回とブームのスピードのマッチングの悪化を招く結果となる。【００２１】
しかも、図３に示す構成は、一方のブーム用アクチュエータが油圧アクチュエータ３１であり、他方の旋回用アクチュエータが電動アクチュータ１１であるため、ブーム、旋回のアクチュエータの両方が油圧アクチュエータである構成を前提とする従来実施技術を適用することができない。また、ブーム、旋回のアクチュエータの両方が油圧アクチュエータである構成を前提とする特許文献１、２記載の技術を適用することができない。【００２２】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、油圧アクチュエータと電動アクチュータが複合して作動する場合に、両アクチュエータのスピードをマッチングさせることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、第１発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える制御手段とを備えることを特徴とする。【００２４】
また、第２発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加える制御手段とを備えたことを特徴とする。【００２５】
また、第３発明は、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油が供給される油圧アクチュエータと、エンジンの出力軸に連結された発電電動機と、発電電動機が発電した電力を蓄積するとともに発電電動機に電力を供給する蓄電器と、発電電動機で発電した電力または/および蓄電器に蓄積された電力によって駆動される電動アクチュエータと、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることを判定する判定手段と、油圧アクチュエータと電動アクチュエータとが複合して作動されていることが判定されている場合に、電動アクチュエータのトルクまたは作動速度に制限を加える第１の制御手段と、電動アクチュエータのパワーが大きくなるに応じて油圧ポンプの吸収パワーが減じられるように、油圧ポンプの吸収パワーに制限を加える第２の制御手段とを備えたことを特徴とする。【００２６】
また、第４発明は、第１発明または第３発明において、油圧ポンプまたは油圧アクチュエータの負荷が小さくなるに応じて、電動アクチュータのトルクまたは作動速度の制限値が小さくなるように制御することを特徴とする。【００２７】
また、第５発明は、第１発明または第２発明または第３発明において、油圧アクチュエータは、作業機を作動させるものであり、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるものであることを特徴とする。【００２８】
また、第６発明は、第１発明または第３発明において、油圧アクチュエータは、ブームを作動させるブーム用油圧アクチュエータを含む油圧アクチュエータであり、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させる上部旋回体用電動アクチュエータであり、判定手段は、ブーム用油圧アクチュエータがブームを上昇させる方向に作動しながら、上部旋回体用電動アクチュエータが上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることを判定するものであることを特徴とする。【００２９】
本発明を、図面を用いて説明すると、図５に示すように、判定部７１、７２では、ブーム用操作レバー４１の操作量と旋回用操作レバー４２の操作量に基づいて、ブーム用油圧シリンダ３１と旋回用発電電動機１１とが複合して作動されていることが判定される。ここで、油圧アクチュエータは、ブームなどの作業機を作動させるアクチュエータ（ブーム用油圧シリンダ３１）で、電動アクチュエータは、上部旋回体を作動させるアクチュエータ（旋回用発電電動機１１）であってもよく（第５発明）、これに限定しないものであってもよい。油圧アクチュエータがブーム用油圧アクチュエータであり、電動アクチュエータが上部旋回体用電動アクチュエータである場合に、判定部７１、７２では、ブーム用油圧シリンダ３１がブームを上昇させる方向に作動しながら、旋回用発電電動機１１が上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることが判定される（第６発明）。【００３０】
第１の制御手段は、以下の制御を行う。すなわち、切換部７３では、ブーム用油圧シリンダ３１と旋回用発電電動機１１とが複合して作動されていることが判定されている場合に、ポンプ吐出圧Ｐpに基づいて、旋回用発電電動機１１のトルクに制限を加えるためのトルクリミット指令が生成、出力される。たとえば油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機１１のトルクリミット値ＴL2が小さくなるようなトルクリミット指令が生成、出力される（第４発明）。ここでポンプ吐出圧Ｐpの代わりに、油圧アクチュエータ（ブーム用油圧シリンダ３１）の負荷圧を用いてもよい。また電動アクチュエータ（旋回用発電電動機１１）のトルクを制限する代わりに、電動アクチュエータ（旋回用発電電動機１１）の作動速度を制限してもよい。【００３１】
ホイスト旋回作業時などの複合動作がなされていると判定されると、旋回用発電電動機１１の発生トルクが、演算されたトルクリミット値ＴL2を超えないように、インバータ９を介して旋回用発電電動機１１を制御する。【００３２】
第２の制御手段は、以下の制御を行う。すなわち、たとえば旋回出力パワーＷswとスロットル位置Ｓとに基づいて、旋回出力パワーＷswが大きくなるに応じて油圧ポンプ３の吸収パワーＷpが減じられるように、油圧ポンプ３の吸収パワーＷpに制限を加えるためのポンプ吸収パワー指令が生成され、エンジン・ポンプコントローラ１７に出力される。エンジン・ポンプコントローラ１７は、油圧ポンプ３のポンプ吸収パワーが、演算されたポンプ吸収パワーＷpを超えないように、油圧ポンプ３を制御する。【００３３】
第１の制御手段による制御と第２の制御手段による制御の両方を行ってもよく（第３発明）、第１の制御手段による制御を行ってもよく（第１発明）、第２の制御手段による制御を行ってもよい（第２発明）。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の効果を比較例と対比すると以下のとおりとなる。図４−２に示すように、第１の制御手段による制御が行われると、旋回用発電電動機１１の発生トルクが制限される。このため旋回用発電電動機１１には、蓄電器１０から１５ｋＷのパワーが供給され、また１００ｋＷを出力するエンジン２からは１５ｋＷのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機１１には、合計で３０ｋＷのパワーが供給されており、旋回用発電電動機１１では、油圧ポンプ３の現在の吐出圧Ｐp（２００ｋｇ/ｃｍ2）あるいはブーム用油圧シリンダ３１の現在の負荷圧相当のトルク（１００Ｎ・ｍ）が発生している。旋回用発電電動機１１には、３０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、８５ｋＷが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態（図２−１）とほぼ同じになる。このため図４−１の比較例に比して、上部旋回体の旋回速度が抑制され、旋回とブームのスピードのマッチングが良好となる。【００３５】
図４−３は、第１の制御手段による制御に加え、第２制御手段による制御を行った場合のパワー配分を例示している。図４−３に示すように、第２の制御手段による制御が行われると、更に油圧ポンプ３の吸収パワーが制限される。このため、エンジン２から８５ｋＷが出力されて、そのうち油圧ポンプ３で７０ｋＷが吸収される。また図４−２と同様に、第１の制御手段による制御が行われた結果、供給旋回用発電電動機１１には、合計で３０ｋＷのパワーが供給されており、旋回用発電電動機１１では、油圧ポンプ３の現在の吐出圧Ｐp（２００ｋｇ/ｃｍ2）あるいはブーム用油圧シリンダ３１の現在の負荷圧相当のトルク（１００Ｎ・ｍ）が発生している。旋回用発電電動機１１には、３０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、７０ｋＷが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態（図２−１）と同じになり、旋回とブームのスピードのマッチングが理想的な状態になる。【００３６】
また図６に示すように、油圧ポンプ３の吸収パワーを制限する第２の制御手段による制御を行わなかった場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖ′が徐々に下降せず（速度Ｖ′は平坦若しくは上昇気味となり）、上部旋回体の旋回速度Ｕとブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖ′とのマッチングが理想的な状態から若干ながら外れる。またホイスト旋回作業の後半で、ブームの上昇を終えようとするオペレータの意思に反して、ブーム上昇速度が遅くならず、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることになる。【００３７】
これに対して、図５に示すように、油圧ポンプ３の吸収パワーを制限する第２の制御手段による制御を行った場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、前述のようにポンプ吸収パワーが制限されているのでブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖが徐々に下降していき、上部旋回体の旋回速度Ｕとブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖとのマッチングが理想的な状態になる。またホイスト旋回作業の後半で、ブーム上昇を終えようとするオペレータの意思に合致して、ブームの上昇速度が遅くなっていくため、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることがなく操作性が向上する。【００３８】
また、第１の制御手段による制御が行われると、図７−２のＡ、図７−１のＡ′に示すように、比較例の速度Ｕ′に比して上部旋回体の旋回速度Ｕが抑制されているのがわかる。また、第２の制御手段による制御が行われると、図７−２のＢ、図７−１のＢ′に示すように、比較例の速度Ｖ′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Ｖが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなっているのがわかる。このように本発明によれば、上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業を精度よく操作性よく行うことができるということが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、従来の油圧ショベルの構成例を示す油圧回路図である。
【図２−１】図２−１は、油圧アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。
【図２−２】図２−２は、油圧アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。
【図３】図３は、実施例の油圧ショベルの構成を示す図である。
【図４−１】図４−１は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。
【図４−２】図４−２は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。
【図４−３】図４−３は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた油圧ショベルにおけるパワー配分を例示した図である。
【図５】図５は、実施例の制御ブロック図である。
【図６】図６は、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図７−１】図７−１は、図５に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図７−２】図７−２は、図５に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図８】図８は、他の実施例の制御ブロック図である。
【図９−１】図９−１は、図８に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図９−２】図９−２は、図８に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１０】図１０は、他の実施例の制御ブロック図である。
【図１１−１】図１１−１は、図１０に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１１−２】図１１−２は、図１０に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１２】図１２は、他の実施例の制御ブロック図である。
【図１３−１】図１３−１は、図１２に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１３−２】図１３−２は、図１２に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１４】図１４は、他の実施例の制御ブロック図である。
【図１５−１】図１５−１は、図１４に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１５−２】図１５−２は、図１４に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１６】図１６は、他の実施例の制御ブロック図である。
【図１７−１】図１７−１は、図１６に対応する実施例に対する比較例を示す図であり、複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【図１７−２】図１７−２は、図１６に対応する実施例における複合作動時の油圧アクチュエータと電動アクチュエータの作動速度の時間変化を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
２  エンジン
３  油圧ポンプ
４  発電電動機
７  ハイブリッドコントローラ
１１  旋回用発電電動機
１７  エンジン・ポンプコントローラ
３１、３３〜３６  油圧アクチュエータ
４１、４２  操作レバー
７１、７２  判定部
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図３は実施形態の建設機械１の全体構成を示している。建設機械１は油圧ショベルを想定している。【００４２】
建設機械１は、上部旋回体と下部走行体を備え、下部走行体は左右の履帯からなる。車体にはブーム、アーム、バケットからなる作業機が取り付けられている。ブーム用油圧シリンダ３１が駆動することによりブームが作動し、アーム用油圧シリンダ３３が駆動することによりアームが作動し、バケット用油圧シリンダ３４が駆動することによりバケットが作動する。また左走行用油圧モータ３５、右走行用油圧モータ３６がそれぞれ駆動することにより左履帯、右履帯が回転する。【００４３】
旋回マシナリ１２が駆動すると、スイングピニオン、スイングサークル等を介して上部旋回体が旋回する。エンジン２の出力軸には、タンデムポンプとして構成された油圧ポンプ３が接続されており、エンジン出力軸が回転することにより油圧ポンプ３が駆動する。油圧ポンプ３は可変容量型の油圧ポンプであり、斜板３ａの傾転角が変化することで容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）が変化する。【００４４】
油圧ポンプ３から吐出圧Ｐp、流量Ｑ（ｃｃ/ｍｉｎ）で吐出された圧油は、ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、左走行用操作弁２４、右走行用操作弁２５にそれぞれ供給される。油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpは、油圧センサ１３で検出され、ポンプ吐出圧Ｐpを示す信号がハイブリッドコントローラ７に入力される。【００４５】
ブーム用操作弁２１、アーム用操作弁２２、バケット用操作弁２３、左走行用操作弁２４、右走行用操作弁２５から出力された圧油はそれぞれ、ブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３３、バケット用油圧シリンダ３４、左走行用油圧モータ３５、右走行用油圧モータ３６に供給される。これによりブーム用油圧シリンダ３１、アーム用油圧シリンダ３３、バケット用油圧シリンダ３４、左走行用油圧モータ３５、右走行用油圧モータ３６をそれぞれ駆動し、ブーム、アーム、バケット、左履帯、右履帯が作動する。【００４６】
建設機械１の運転席には、各作業機、下部走行体、上部旋回体を作動させるための操作レバーが設けられている。図２では、ブームを作動させるためのブーム用操作レバー４１、上部旋回体を作動させるための旋回用操作レバー４２を代表して示している。【００４７】
ブーム用操作レバー４１、旋回用操作レバー４２には、操作量（操作位置）を検出するセンサ４１ａ、４２ａが設けられている。センサ４１ａ、４２ａで検出された信号は、ハイブリッドコントローラ７に入力される。【００４８】
エンジン２はディーゼルエンジンであり、そのパワー（出力、馬力；ｋｗ）の制御は、シリンダ内へ噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整はエンジン２の燃料噴射ポンプに付設したガバナを制御することで行われる。【００４９】
エンジン・ポンプコントローラ１７は、燃料ダイヤル１４で設定されたスロットル位置Ｓ（％）を示す信号を入力するとともにエンジン２の回転数を示す信号を入力する。スロットル位置Ｓは、エンジン２の最大回転数（ハイアイドル回転数）を１００％として単位％で表される。燃料ダイヤル１４で設定されたスロットル位置Ｓを示す信号は、ハイブリッドコントローラ７およびエンジン・ポンプコントローラ１７に入力される。【００５０】
エンジン・ポンプコントローラ１７は、スロットル位置Ｓに対応するエンジン目標回転数と、現在の実際のエンジン回転とに基づいて、エンジン回転数を、目標回転数にするためのガバナコントロール指令を出力し、ガバナは、これに応じて目標回転数が得られるように燃料噴射量を増減する。【００５１】
なお、エンジン・ポンプコントローラ１７によるエンジン２およびポンプ３に対する一般的な制御は、重掘削モード（作業機の高負荷状態での作業モード）と通常の掘削モードとに分けて制御される。重掘削モードでは、ポンプ負荷が上昇し、圧力が上昇するとエンジン回転数が低下してくる。このとき、エンジン・ポンプコントローラ１７は、ポンプ吐出量を下げて、エンジン回転数が、所定出力点付近の回転数になるようにコントロールする。逆に、圧力が低くなると、エンジン・ポンプコントローラ１７は、所定出力点付近の回転数になるようにポンプ吐出量を増加させるようにコントロールする。一方、通常の掘削モードでは、ポンプ負荷が上昇し、圧力が上昇するとエンジン回転数が低下してくる。このとき、エンジン・ポンプコントローラ１７は、エンジン２側とポンプ３側との複合制御によってポンプ吸収トルクをエンジン２の等馬力カーブに沿って、トルクを一定に保ちながらエンジン回転数を下げるようにコントロールし、これによって、燃費効率の良い領域でエンジン２を使用するようにしている。【００５２】
エンジン２の出力軸には、発電電動機（モータ/発電機）４が連結されている。たとえばエンジン出力軸にギア等を介して発電電動機４の駆動軸が連結される。発電電動機４は発電作用と電動作用を行う。つまり発電電動機４は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。【００５３】
発電電動機４は、インバータ８によってトルク制御される。インバータ８はハイブリッドコントローラ７から出力されるトルク指令に応じて発電電動機４をトルク制御する。旋回マシナリ１２の駆動軸には旋回用発電電動機１１が連結されている。【００５４】
旋回用発電電動機１１は発電作用と電動作用を行う。つまり旋回用発電電動機１１は電動機（モータ）として作動し、また発電機としても作動する。上部旋回体が停止したときに上部旋回体のトルクが吸収され発電が行われる。【００５５】
旋回用発電電動機１１はインバータ９によって回転数制御またはトルク制御される。インバータ９は、ハイブリッドコントローラ７から出力される目標速度指令に応じて旋回用発電電動機１１を回転数制御する。発電電動機１１の回転数は回転検出器１５で検出され、インバータ９は、目標速度と検出回転速度との偏差がなくなるように旋回用発電電動機１１を制御する。【００５６】
旋回用発電電動機１１で発生しているトルクと回転速度を示す信号は、上部旋回体の現在の出力パワーを示す信号としてハイブリッドコントローラ７に入力される。ハイブリッドコントローラ７では、旋回用発電電動機１１のトルク値と回転速度値とに基づいて、上部旋回体の現在の出力パワー（旋回出力パワー）Ｗswを演算する。【００５７】
ハイブリッドコントローラ７では、現在の旋回出力パワーＷswと燃料ダイヤル１４で設定されている現在のスロットル位置Ｓとに基づいて、油圧ポンプ３の吸収パワーＷpを制限するためのポンプ吸収パワー指令を生成して、エンジン・ポンプコントローラ１７に出力する。【００５８】
ハイブリッドコントローラ７では、ブーム用操作レバー４１、旋回用操作レバー４２の各操作量と、ポンプ吐出圧Ｐpとに基づいて、旋回用発電電動機１１で発生するトルクを制限するためのトルクリミット指令を生成して、インバータ９に出力する。【００５９】
ハイブリッドコントローラ７からトルクリミット指令が出力されると、インバータ９は、旋回用発電電動機１１で発生するトルクがトルクリミット値ＴL以下になるように、発電電動機１１をトルク制御する。【００６０】
インバータ８、インバータ９はそれぞれ直流電源線を介して蓄電器１０に電気的に接続されている。またインバータ８、インバータ９同士は直流電源線を介して直接電気的に接続されている。なおコントローラ７、１７は蓄電器１０を電源として動作する。【００６１】
蓄電器１０は、キャパシタや蓄電池などによって構成され、発電電動機４、旋回用発電電動機１１が発電作用した場合に発電した電力を蓄積する（充電する）。また蓄電器１０は同蓄電器１０に蓄積された電力をインバータ８、インバータ９に供給する。なお本明細書では静電気として電力を蓄積するキャパシタや鉛電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の蓄電池も含めて「蓄電器」と称するものとする。【００６２】
発電電動機４が発電機として作動している場合の動作は以下の通りである。すなわち、エンジン２で発生した出力トルクの一部がエンジン出力軸を介して発電電動機４の駆動軸に伝達されてエンジン２のトルクを吸収して発電が行われる。そして発電電動機４で発生した交流電力はインバータ８で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器１０に電力が蓄積される。あるいは発電電動機４で発生した交流電力はインバータ８で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ９に供給される。【００６３】
発電電動機４が電動機として作動している場合の動作は以下の通りである。すなわち、蓄電器１０から電力が出力され、蓄電器１０に蓄積された直流電力がインバータ８で交流電力に変換されて発電電動機４に供給され、発電電動機４の駆動軸を回転作動させる。あるいは他のインバータ９から供給される直流電力がインバータ８で交流電力に変換されて発電電動機４に供給され、発電電動機４の駆動軸を回転作動させる。これにより発電電動機４でトルクが発生し、このトルクは、発電電動機４の駆動軸を介してエンジン出力軸に伝達されて、エンジン２の出力トルクに加算される（エンジン出力がアシストされる）。この加算した出力トルクは、油圧ポンプ３で吸収される。【００６４】
旋回用発電電動機１１が電動機として作動した場合の動作は以下の通りである。すなわち、旋回用発電電動機１１は、発電電動機４で発電した電力または/および蓄電器１０に蓄積された電力によって駆動される。これにより蓄電器１０に蓄積された直流電力あるいは/および他のインバータ８から供給される直流電力は、インバータ９で交流電力に変換されて旋回用発電電動機１１に供給され、旋回マシナリ１２の駆動軸を回転作動させ上部旋回体を旋回作動させる。【００６５】
旋回用発電電動機１１が発電機として作動した場合の動作は以下の通りである。すなわち、上部旋回体が停止すると、旋回マシナリ１２で発生したトルクは、旋回用発電電動機１１の駆動軸に伝達、吸収され発電が行われる。そして旋回用発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ９で直流電力に変換されて直流電源線を介して蓄電器１０に電力が蓄積される。あるいは旋回用発電電動機１１で発生した交流電力はインバータ９で直流電力に変換されて直流電源線を介して直接他のインバータ８に供給される。【００６６】
エンジン・ポンプコントローラ１７は、ポンプ吸収パワーＷpとエンジン回転数とに基づいて、ポンプ吸収トルクを求め、油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpと油圧ポンプ３の容量ｑの積がポンプ吸収トルクを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角を制御する。
以下、ハイブリッドコントローラ７で実行される制御内容について図５を併せ参照して説明する。本実施例では、以下の第１の制御および第２の制御が実行される。【００６７】
（第１の制御）
判定部７１、７２では、ブーム用操作レバー４１の操作量と旋回用操作レバー４２の操作量に基づいて、ブーム用油圧シリンダ３１と旋回用発電電動機１１とが複合して作動されていることが判定される。これにより、ブーム用油圧シリンダ３１がブームを上昇させる方向に作動しながら、旋回用発電電動機１１が上部旋回体を旋回させるように作動するホイスト旋回作業時であることが判定される。【００６８】
切換部７３では、ブーム用油圧シリンダ３１と旋回用発電電動機１１とが複合して作動されていることが判定されている場合に、ポンプ吐出圧Ｐpに基づいて、旋回用発電電動機１１のトルクに制限を加えるためのトルクリミット指令が生成、出力される。油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機１１のトルクリミット値ＴLが小さくなるようなトルクリミット指令が生成、出力される。【００６９】
すなわち、判定部７１では、旋回用操作レバー４２の操作量に基づいて、中立位置では無いか否か（旋回用操作レバー４２が操作されているか否か）が判定される。また、判定部７２では、ブーム用操作レバー４１の操作量に基づいて、操作レバー４１がブーム上げ方向に５０％以上操作されているか否かが判定される。【００７０】
判定部７１、７２の判定結果の少なくともいずれかがＮＯである場合には、ホイスト旋回作業時ではないと判断されて、切換部７３は、ＮＯ側に切り換えられる。これにより、通常時のトルクリミット値ＴL1をトルクリミットＴLとするトルクリミット指令が切換部７３を介してインバータ９に出力される。【００７１】
これに対して、判定部７１、７２の判定結果の両方がＹＥＳである場合には、ホイスト旋回作業時であると判断されて、切換部７３は、ＹＥＳ側に切り換えられる。これにより、ホイスト旋回時のトルクリミット値ＴL2をトルクリミットＴLとするトルクリミット指令が切換部７３を介してインバータ９に出力される。【００７２】
ホイスト旋回時のトルクリミット値ＴL2は、たとえば下記演算式によって求めることができる。
ＴL2＝（Ｐp/Ｐrf）・ＴL1・Ｋ1  …（１）
ただし、
Ｐp：ポンプ吐出圧
Ｐrf：ポンプ吐出圧リミット値
ＴL1：通常時トルクリミット値
Ｋ1：補正係数
である。
ポンプ吐出圧リミット値Ｐrfは、前述した図１に示す油圧回路における旋回リリーフ弁６２のリリーフ圧に相当する値であり、たとえば２７０ｋｇ/ｃｍ2に設定される。【００７３】
通常時トルクリミット値ＴL1は、ポンプ吐出圧リミット値Ｐrfをトルクに換算した値であり、たとえばポンプ吐出圧リミット値Ｐrf（２７０ｋｇ/ｃｍ2）相当のトルク値（１３５Ｎ・ｍ）に設定される。【００７４】
上記（１）式に示すように、油圧ポンプ３の吐出圧Ｐpが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機１１のトルクリミット値が小さくなるようなトルクリミット値ＴL2が演算される。【００７５】
ここで上記（１）式では、ポンプ吐出圧Ｐp、ポンプ吐出圧リミット値Ｐrfを用いているが、これらの代わりにブーム用油圧シリンダ３１の負荷圧、ブーム用油圧シリンダ３１の負荷圧のリミット値を使用してもよい。【００７６】
ハイブリッドコントローラ７は、ホイスト旋回作業時には、旋回用発電電動機１１の発生トルクが、演算されたトルクリミット値ＴL2を超えないように、インバータ９を介して旋回用発電電動機１１を制御する。【００７７】
（第２の制御）
また、ハイブリッドコントローラ７では、旋回出力パワーＷswとスロットル位置Ｓとに基づいて、旋回出力パワーＷswが大きくなるに応じて油圧ポンプ３の吸収パワーＷpが減じられるように、油圧ポンプ３の吸収パワーＷpに制限を加えるためのポンプ吸収パワー指令が生成され、エンジン・ポンプコントローラ１７に出力される。【００７８】
ポンプ吸収パワーＷpは、たとえば下記演算式によって求めることができる。
Ｗp＝Ｓ・Ｐe−Ｗsw・Ｋ2  …（２）
ただし、
Ｓ：スロットル位置
Ｐe：エンジン最大出力パワー
Ｗsw：旋回出力パワー
Ｋ2：補正係数
である。
上記（２）式の右辺のＳ・Ｐeは、現在の回転数におけるエンジン最大出力パワーを示している。【００７９】
上記（２）式に示すように、旋回出力パワーＷswが大きくなるに応じて油圧ポンプ３の吸収パワーが減じられるような油圧ポンプ吸収パワーＷpが演算されると、エンジン・ポンプコントローラ１７は、油圧ポンプ３のポンプ吸収パワーが、演算されたポンプ吸収パワーＷpを超えないように、油圧ポンプ３の斜板３ａの傾転角を制御する。【００８０】
つぎに図４−１，図４−２，図４−３を参照して、本実施例の制御による効果について説明する。図４−１は比較例であり、上述した第１の制御、第２の制御を行わなかった場合のパワー配分を例示している。【００８１】
図４−１に示すように、旋回用発電電動機１１には、蓄電器１０から２０ｋＷのパワーが供給され、また１００ｋＷを出力するエンジン２からは２０ｋＷのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機１１には、合計で４０ｋＷのパワーが供給されており、旋回用発電電動機１１では、旋回リリーフ弁６２のリリーフ圧Ｐrf（２７０ｋｇ/ｃｍ2）相当のトルク（１３５Ｎ・ｍ）が発生している。旋回用発電電動機１１には、４０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、８０ｋＷが配分されており、図２−１と同じくパワー配分が理想的な状態（図２−１）から大きく外れている。このため、ブームの上昇速度に比べて上部旋回体の旋回速度が速くなっており、旋回とブームのスピードのマッチングの悪化を招いている。【００８２】
これに対して図４−２は、第１の制御を行った場合のパワー配分を例示している。図４−２に示すように、第１の制御によって、旋回用発電電動機１１の発生トルクが制限された結果、旋回用発電電動機１１には、蓄電器１０から１５ｋＷのパワーが供給され、また１００ｋＷを出力するエンジン２からは１５ｋＷのパワーが供給されることで、旋回用発電電動機１１には、合計で３０ｋＷのパワーが供給されており、旋回用発電電動機１１では、油圧ポンプ３の現在の吐出圧Ｐp（２００ｋｇ/ｃｍ2）あるいはブーム用油圧シリンダ３１の現在の負荷圧相当のトルク（１００Ｎ・ｍ）が発生している。旋回用発電電動機１１には、３０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、８５ｋＷが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態（図２−１）とほぼ同じになっている。このため図４−１の比較例に比して、上部旋回体の旋回速度が抑制され、旋回とブームのスピードのマッチングが良好となっている。【００８３】
これに対して図４−３は、第１の制御に加え、第２制御を行った場合のパワー配分を例示している。図４−３に示すように、第２の制御によって、更に油圧ポンプ３の吸収パワーが制限された結果、エンジン２から８５ｋＷが出力されて、そのうち油圧ポンプ３で７０ｋＷが吸収されている。また図４−２と同様に、第１の制御を行った結果、供給旋回用発電電動機１１には、合計で３０ｋＷのパワーが供給されており、旋回用発電電動機１１では、油圧ポンプ３の現在の吐出圧Ｐp（２００ｋｇ/ｃｍ2）あるいはブーム用油圧シリンダ３１の現在の負荷圧相当のトルク（１００Ｎ・ｍ）が発生している。旋回用発電電動機１１には、３０ｋＷが配分され、ブーム用油圧アクチュエータ３１には、７０ｋＷが配分されることになり、パワー配分が理想的な状態（図２−１）と同じになり、旋回とブームのスピードのマッチングが理想的な状態になる。【００８４】
図６は、ホイスト旋回作業時におけるブーム用油圧シリンダ３１のストロークの速度Ｖ（ｃｍ/ｓｅｃ）の時間変化と、同ホイスト旋回作業時における上部旋回体の旋回速度Ｕ（ｒｐｍ）の時間変化を示している。図６において、破線は、第２の制御を行わなかったとき（油圧ポンプ３の吸収パワーを制限しなかった場合）の油圧シリンダストローク速度Ｖ′を示し、実線は、第２の制御を行ったとき（油圧シリンダ３の吸収パワーを制限した場合）の油圧シリンダストローク速度Ｖを示している。【００８５】
油圧ポンプ３の吸収パワーを制限する第２の制御を行わなかった場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖ′が徐々に下降せず（速度Ｖ′は平坦若しくは上昇気味となり）、上部旋回体の旋回速度Ｕとブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖ′とのマッチングが理想的な状態から若干ながら外れる。またホイスト旋回作業の後半で、ブームの上昇を終えようとするオペレータの意思に反して、ブーム上昇速度が遅くならず、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることになる。【００８６】
これに対して、油圧ポンプ３の吸収パワーを制限する第２の制御を行った場合には、ホイスト旋回作業の時間経過につれて、ブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖが徐々に下降していき、上部旋回体の旋回速度Ｕとブーム用油圧シリンダ３１のストローク速度Ｖとのマッチングが理想的な状態になる。またホイスト旋回作業の後半で、ブーム上昇を終えようとするオペレータの意思に合致して、ブームの上昇速度が遅くなっていくため、オペレータに操作感覚上の違和感を与えることがなく操作性が向上する。【００８７】
図７−１，図７−２は、図６と同じくホイスト旋回作業時におけるブーム用油圧シリンダ３１のストロークの速度Ｖ（ｃｍ/ｓｅｃ）の時間変化と、上部旋回体の旋回速度Ｕ（ｒｐｍ）の時間変化を示している。図７−２は、本実施例（第１の制御および第２の制御を行った場合；図４−３に示すパワー配分）に対応する図であり、図７−１は、比較例（図４−１に示すパワー配分）に対応する図である。【００８８】
第１の制御が行われると、図７−２のＡ、図７−１のＡ′に示すように、比較例の速度Ｕ′に比して上部旋回体の旋回速度Ｕが抑制されているのがわかる。また、第２の制御が行われると、図７−２のＢ、図７−１のＢ′に示すように、比較例の速度Ｖ′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Ｖが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなっているのがわかる。このように本実施例によれば、上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業を精度よく操作性よく行うことができるということが確認された。【００８９】
上述した実施例に対しては種々の変形が可能である。上述した実施例では、第１の制御と第２の制御の両方を実行する場合について説明した。しかし、本発明としては必ずしも両方の制御を同時に実行することが必須なわけではなく、第１の制御のみ、あるいは第２の制御のみを実行する実施も可能である。【００９０】
また、本発明としては、油圧アクチュエータと電動アクチュエータが複合して作動していることを判定して第１の制御を行えばよく、アクチュエータの作動対象は任意であり、ブームを作動させる油圧アクチュータ、上部旋回体を作動させる電動アクチュエータに限定されるわけではない。【００９１】
また、第１の制御に用いた演算式（１）、第２の制御に用いた演算式（２）は一例であり、これら式以外の式に基づいてトルクリミット値、ポンプ吸収パワーを演算する実施も当然可能である。【００９２】
また第１の制御では、旋回用発電電動機１１のトルクを制限しているが、トルクを制限する代わりに、旋回用発電電動機１１の作動速度を制限してもよい。【００９３】
図８は、図５に対応する図で、ハイブリッドコントローラ７で第１の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図８に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうちいずれかの操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、５０％以上になっていることを条件に、第１の制御が行われる。【００９４】
図９−１，図９−２は、図７−１，図７−２に対応する図であり、比較例と図８に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図８の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第１の制御が行われるため、図９−２のＡ、図９−１のＡ′に示すように、比較例の速度Ｕ′に比して上部旋回体の旋回速度Ｕが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。【００９５】
図１０は、図５に対応する図で、ハイブリッドコントローラ７で第１の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図１０に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、５０％以上になっていることを条件に、第１の制御が行われる。【００９６】
また、（１）式の代わりに下記（３）式によって、複合作動時のトルクリミット値ＴL2が演算される。
ＴL2＝（Ｓt/Ｓtm）・ＴL1・Ｋ1  …（３）
ただし、
Ｓt：ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量
Ｓtm：作業機用操作レバーの最大操作量（フルレバー位置）
ＴL1：通常時トルクリミット値
Ｋ1：補正係数
である。【００９７】
上記（３）式に示すように、作業機用操作レバーの操作量Ｓtを、油圧ポンプ３あるいは作業機用油圧アクチュエータ３１、３３、３４の負荷とみなして、作業機用操作レバーの操作量Ｓtが小さくなるに応じて、旋回用発電電動機１１のトルクリミット値が小さくなるようなトルクリミット値ＴL2が演算される。【００９８】
図１１−１，図１１−２は、図７−１，図７−２に対応する図であり、比較例と図１０に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図１０の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第１の制御が行われるため、図１１―２のＡ、図１１−１のＡ′に示すように、比較例の速度Ｕ′に比して上部旋回体の旋回速度Ｕが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。【００９９】
図１２は、図５に対応する図で、ハイブリッドコントローラ７で第１の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図１２に示すように、この実施例では、ブーム用操作レバー、アーム用操作レバー、バケット用操作レバーの各操作量のうち最も大きい操作量が、つまり作業機用操作レバーの操作量が、５０％以上になっていることを条件に、第１の制御が行われる。【０１００】
また、この実施例では、旋回用発電電動機１１のトルクを制限する代わりに、旋回用発電電動機１１の作動速度が制限される。すなわち、変換部７４では、旋回用操作レバー４２の操作量（レバーストローク）を、上部旋回体の現在の旋回速度とみなして、操作量が旋回速度Ｕに変換される。【０１０１】
上部旋回体と作業機が複合して作動していないと判定された場合には（判定部７１、判定部７２の判定結果の少なくともいずれかがＮＯ）、切換部７３がＮＯ側に切り換えられ、通常時の旋回最高速度Ｕr1が選択部７５に入力される。【０１０２】
また、上部旋回体と作業機が複合して作動していると判定された場合には（判定部７１、判定部７２の両判定結果がＹＥＳ）、切換部７３がＹＥＳ側に切り換えられ、複合作動時の旋回最高速度Ｕr2が選択部７５に入力される。【０１０３】
ここで、複合作動時の旋回最高速度Ｕr2は、通常時の旋回最高速度Ｕr1よりもい低い値に設定されている。【０１０４】
選択部７５では、変換部７４より入力された現在の旋回速度Ｕと、切換部７３から入力された旋回最高速度Ｕr1（通常時）、Ｕr2（複合作動時）のうちいずれか小さい方の旋回速度を旋回目標速度Ｕrとして選択して、目標速度指令をインバータ９に出力する。これにより旋回用発電電動機１１は、回転速度が、旋回目標速度Ｕrとなるように制御される。【０１０５】
図１３−１，図１３−２は、図７−１，図７−２に対応する図であり、比較例と図１２に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図１２の実施例によれば、上部旋回体と作業機が複合して作動していることが判定されると、第１の制御が行われて、上部旋回体の旋回速度Ｕが複合作動時最高速度Ｕr2に制限されるため、図１３−２のＡ、図１３−１のＡ′に示すように、比較例の速度Ｕ′に比して上部旋回体の旋回速度Ｕが抑制され、上部旋回体と作業機のスピードのマッチングが図られる。【０１０６】
図１４は、図５に対応する図で、ハイブリッドコントローラ７で第２の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図１４に示すように、この実施例では、旋回出力パワーＷswとスロットル位置Ｓとに基づいて、旋回出力パワーＷswが大きくなるに応じて油圧ポンプ３の吸収パワーＷpが減じられるようなポンプ吸収パワーＷpが演算され、油圧ポンプ３が、この演算されたポンプ吸収パワーＷp以下に制限されるという第２の制御が行われる。【０１０７】
図１５−１，図１５−２は、図７−１，図７−２に対応する図であり、比較例と図１４に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図１４の実施例によれば、油圧ポンプ３のポンプ吸収パワーを制限する第２の制御が行われるため、図１５−２のＢ、図１５−１のＢ′に示すように、比較例の速度Ｖ′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Ｖが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなる。これにより上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業が精度よく操作性よく行われる。【０１０８】
図１６は、図５に対応する図で、ハイブリッドコントローラ７で第２の制御のみが行われる実施例を示す図である。同図１６に示すように、この実施例では、ポンプ吸収パワーＷpは、（２）式の代わりに下記（４）式を用いて求められる。
Ｗp＝Ｓ・Ｐe−Ｕ/Ｕm・Ｋ2  …（４）
ただし、
Ｓ：スロットル位置
Ｐe：エンジン最大出力パワー
Ｕ：上部旋回体の現在の実際の回転数（旋回実回転数）
Ｕm：上部旋回体の最大回転数
Ｋ2：補正係数
である。
上記（４）式の右辺のＵ/Ｕmは、（２）式のＷsw（旋回出力パワー）に対応している。【０１０９】
上記（４）式に示すように、上部旋回体の最大回転数Ｕmに対する旋回実回転数Ｕの比率Ｕ/Ｕmを、旋回出力パワーＷswとみなして、旋回速度比率Ｕ/Ｕmが大きくなるに応じて油圧ポンプ３の吸収パワーが減じられるような油圧ポンプ吸収パワーＷpが演算される。そして、油圧ポンプ３が、この演算されたポンプ吸収パワーＷp以下に制限されるという第２の制御が行われる。【０１１０】
図１７−１，図１７−２は、図７−１，図７−２に対応する図であり、比較例と図１６に示す実施例とを対比して示している。すなわち、図１６の実施例によれば、油圧ポンプ３のポンプ吸収パワーを制限する第２の制御が行われるため、図１７−２のＢ、図１７−１のＢ′に示すように、比較例の速度Ｖ′に比してブーム用油圧シリンダストローク速度Ｖが作業後半に移行するにつれて徐々に遅くなる。これにより上部旋回体とブームのスピードのマッチングが図られ、ホイスト旋回作業が精度よく操作性よく行われる。【０１１１】
なお、上述した各実施例では、油圧ショベルを想定して説明したが、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた構成を有していれば、油圧ショベル以外の任意の建設機械、さらには建設機械を含む作業機械に、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上のように、本発明にかかる作業機械の制御装置は、油圧アクチュエータと電動アクチュエータを備えた構成を有した任意の建設機械を含む作業機械に有用であり、特に、油圧ショベル等の建設機械に適している。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図５】
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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１２】
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【図１３−１】
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【図１３−２】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１６】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
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