WO2024202253A1

WO2024202253A1 - 作業機械

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Publication number: WO2024202253A1
Application number: PCT/JP2023/043266
Authority: WO
Inventors: 大二朗新井; 和夫滝口; 祐介高柳; 尚泰田和; 晃一郎成田; 宏輝神谷
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2023-03-29
Filing date: 2023-12-04
Publication date: 2024-10-03

Abstract

２つの油圧ポンプからの圧油の非合流状態と合流状態の頻繁な切替わりに起因するショックを抑制する。　第一油圧ポンプと、第二油圧ポンプと、第一油圧アクチュエータと、圧油を合流させて第一油圧アクチュエータへ連通させる合流弁と、を含む油圧駆動装置と、操作部材と、コントローラと、を備えた作業機械において、コントローラは、操作部材が初期位置から第一位置に到達するまでの間、第一油圧ポンプからの圧油を第一油圧アクチュエータに供給するように合流弁を制御し、操作部材が第一位置を超えて操作量が増加する方向に操作された場合には、合流した圧油を第一油圧アクチュエータに供給するように合流弁を制御し、操作部材が第一位置を超えた任意の位置から、第一位置より初期位置に近い第二位置に到達した場合には、第一油圧ポンプからの圧油を第一油圧アクチュエータに供給するように合流弁を制御する。

Description

作業機械

　本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。

　一般に、油圧ショベル等の作業機械で用いられる油圧システムにおいては、２つの油圧ポンプのうち一方を供給源として動かすアクチュエータと、両方を供給源として動かすアクチュエータとがある。両方を供給源として動かすアクチュエータにおいて、分流絞り損失低減の観点から、アクチュエータ毎に２つの油圧ポンプの優先順位が予め決められていることが多い。

　この種の油圧システムでは、例えば、第１優先順位が割り当てられた油圧ポンプをプライマリポンプ、第２優先順位が割り当てられた油圧ポンプをセカンダリポンプと予め決めておき、目標流量がプライマリポンプの供給可能流量の範囲内のときは、プライマリポンプのみからアクチュエータに圧油を供給し、プライマリ供給可能流量を超える場合のみ、セカンダリポンプからアクチュエータに圧油を供給することが行われる。

　このとき、合流対象のアクチュエータの圧力が他のアクチュエータの圧力よりも高い場合、セカンダリポンプの吐出圧は合流の有無によって変動するため、プライマリポンプの供給可能流量の上限近傍で目標流量が増減する場合、合流状態と非合流状態の切替わりに伴う吐出圧変動の繰り返しによって、動作ショックや操作の違和感、制御の不安定化等を生じる懸念がある。

　そこで、特許文献１では、油圧シリンダ（アクチュエータ）のロッド側圧力とキャップ側圧力の差である駆動圧が規定値以下であるときに、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとが接続状態となるように制御することで、接続状態（合流状態）と非接続状態（非合流状態）との切替えに起因する動作ショックの発生を抑制している。

特許第６１４５２２９号公報

　しかしながら、特許文献１では、要求流量がある閾値以上であるか否か、または駆動圧がある閾値以上であるか否かによって、コントローラがポンプ接続状態を制御するため、要求流量や駆動圧が閾値近傍で増減する場合、合流状態と非合流状態の切替わりが繰り返される場合がある。そのため、駆動圧が高い場合において、合流状態と非合流状態の切替わりが繰り返されることで、操作の違和感や制御の不安定化を招く虞がある。また、合流の必要が無い流量条件においても、駆動圧が規定値以下であれば合流状態が維持されるため、作業機械の空中動作中における複合操作時（例えば空中でブームとアームを同時に操作したとき）に、不必要な絞り損失が発生し、燃費の悪化を招く虞がある。

　本発明の目的は、分流絞り損失の低減を図りながら、２つの油圧ポンプからの圧油の非合流状態と合流状態の頻繁な切替わりに起因するショックを抑制することができる作業機械を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の一態様は、第一油圧ポンプと、第二油圧ポンプと、前記第一油圧ポンプから供給される圧油により駆動する第一油圧アクチュエータと、前記第一油圧ポンプと前記第二油圧ポンプのそれぞれから供給される圧油を合流させて前記第一油圧アクチュエータへ連通させる合流弁と、を含む油圧駆動装置と、オペレータが操作する操作部材と、前記操作部材の操作量に基づいて前記油圧駆動装置を制御するコントローラと、を備えた作業機械において、前記コントローラは、前記操作量が増加する方向に前記操作部材が操作された場合であって、前記操作部材が初期位置から第一位置に到達するまでの間、前記第一油圧ポンプからの圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御し（非合流状態）、前記操作部材が前記第一位置を超えて前記操作量が増加する方向に操作された場合には、前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させ、前記操作量の増加に応じて、合流した圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御し（合流状態）、前記操作部材が前記第一位置を超えた任意の位置から、前記操作量が減少する方向に操作され、前記第一位置より前記初期位置に近い第二位置に到達した場合には、前記第一油圧ポンプからの圧油と前記第二油圧ポンプからの圧油の合流を解除し、前記操作量の減少に応じて、前記第一油圧ポンプからの圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御する（非合流状態）、ことを特徴とする。

　本発明に係る作業機械によれば、分流絞り損失の低減を図りながら、２つの油圧ポンプからの圧油の非合流状態と合流状態の頻繁な切替わりに起因するショックを抑制することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

油圧ショベルの外観を示す側面図である。油圧システムを示す油圧回路図である。コントローラの機能ブロック図である。従来技術におけるブーム操作量に対する流量、圧力、分流絞り損失の変化を示す図である。第一実施形態におけるブーム操作量に対する流量の変化を示す図である。コントローラの制御処理の手順を示すフローチャートである。変形例におけるブーム操作量に対する流量の変化を示す図である。第二実施形態に係るコントローラの制御処理の手順を示すフローチャートである。第三実施形態に係るコントローラの制御処理の手順を示すフローチャートである。

（第一実施形態）
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

　図１は、本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を示す側面図である。図１において、油圧ショベル１は、下部走行体３と、下部走行体３に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、運転室１０と、を備える。上部旋回体２には、フロント作業機を構成するブーム４、アーム６、及びバケット８が搭載されており、それぞれ油圧アクチュエータであるブームシリンダ５、アームシリンダ７、バケットシリンダ９により駆動される。なお、油圧ショベル１には、図示しないアタッチメントを取り付けることができる。

　ここで、ブームシリンダ５は、本発明の第一油圧アクチュエータに相当し、アームシリンダ７は、本発明の第二油圧アクチュエータに相当する。

　図２は、油圧ショベル１に搭載される油圧駆動装置ＨＤの油圧回路図である。ここではブームシリンダ５、アームシリンダ７、アタッチメント１シリンダ２４、及びアタッチメント２シリンダ２５を駆動する油圧システムの回路を説明する。

　油圧駆動装置ＨＤは、油圧アクチュエータ５，７，２４，２５の動作を制御するコントローラ２０と、コントローラ２０に電気信号を送る操作レバー２１と、油圧アクチュエータ５，７，２４，２５に作動油を供給する第一油圧ポンプ１７と、第二油圧ポンプ１８と、各切換弁を駆動させるために作動油を供給するパイロットポンプ１９と、第一油圧ポンプ１７と第二油圧ポンプ１８とパイロットポンプ１９を駆動するエンジン５２と、油圧アクチュエータ５，７，２４，２５へ供給される作動油の流量と方向を制御するコントロールバルブ１６と、作動油を貯える作動油タンク２６で構成されている。

　操作レバー（操作部材）２１は、オペレータが搭乗する運転室１０に搭載され、前後左右に傾倒可能な操作レバーと、この操作レバーの傾倒量（レバー操作量）に相当する操作信号を電気的に検出する検出装置とを含み、この検出装置が検出したレバー操作量をコントローラ２０に電気配線を介して出力する。つまり、操作レバー２１の各操作レバーの前後方向または左右方向に、それぞれの油圧アクチュエータ５，７，２４，２５の操作が割り当てられている。

　第一油圧ポンプ１７及び第二油圧ポンプ１８は、エンジン５２によって駆動され、作動油タンク２６に蓄えられた作動油を、油圧アクチュエータ５，７，２４，２５に向けて圧油として吐出する。

　パイロットポンプ１９は、第一油圧ポンプ１７及び第二油圧ポンプ１８と共にエンジン５２によって駆動され、作動油タンク２６に蓄えられた作動油を、切換弁４１，４２，４３に向けて圧油として吐出する。

　なお、本実施形態では、切換弁４１，４２，４３として電磁比例弁を例示するが、その他の形式の弁を用いても良い。また、図示しないが、ブームシリンダ５以外の油圧アクチュエータ、即ち、アームシリンダ７、アタッチメント１シリンダ２４、及びアタッチメント２シリンダ２５の切換弁及びブリードオフ弁についても電磁比例弁により切換られる。

　コントロールバルブ１６は、第一油圧ポンプ１７及び第二油圧ポンプ１８と、ブームシリンダ５、アームシリンダ７、アタッチメント１シリンダ２４、及びアタッチメント２シリンダ２５との間に設けられている。コントロールバルブ１６は、操作レバー２１に応じたコントローラ２０からの指令信号を受けて、ブームシリンダ５、アームシリンダ７、アタッチメント１シリンダ２４、及びアタッチメント２シリンダ２５への圧油の給排、停止を制御する。

　コントロールバルブ１６は、各油圧ポンプ１７，１８からの供給流量を制御するポンプ合流弁２８，２９，３１，３２，３４，３５，３７，３８と、ポンプ合流弁２８，２９，３１，３２，３４，３５，３７，３８から各シリンダ５，７，２４，２５へ供給する圧油と各シリンダ５，７，２４，２５から作動油タンク２６に排出される圧油の方向を切り替える方向切換弁２７，３０，３３，３６と、各油圧ポンプ１７，１８から作動油タンク２６に排出する流量を制御するブリードオフ弁３９，４０とで構成される。

　コントロールバルブ１６には、第一油圧ポンプ１７に接続される第一ポンプライン５３と、第二油圧ポンプ１８に接続される第二ポンプライン５４とが形成されている。第一ポンプライン５３からは、ブーム用ポンプ１合流弁２８、アーム用ポンプ１合流弁３１、アタッチメント１用ポンプ１合流弁３４、アタッチメント２用ポンプ２合流弁３７がパラレル接続されている。同様に第二ポンプライン５４からは、ブーム用ポンプ２合流弁２９、アーム用ポンプ２合流弁３２、アタッチメント１用ポンプ２合流弁３５、アタッチメント２用ポンプ２合流弁３８がパラレル接続されている。

　各シリンダ５，７，２４，２５の動作は基本的に同じであるため、以下、ブームシリンダ５を動作させる場合について説明する。

　ブーム用ポンプ１合流弁２８は、電磁比例弁４２によってパイロット操作され、第一油圧ポンプ１７からの供給流量を制御して、下流の方向切換弁２７に圧油を流す。ブーム用ポンプ２合流弁２９は、電磁比例弁４３によってパイロット操作され、第二油圧ポンプ１８からの供給流量を制御して、下流の方向切換弁２７に圧油を流す。コントローラ２０は、各ポンプ合流弁２８，２９の通過流量を制御することにより、ブームシリンダ５に第一油圧ポンプ１７からのみ圧油を供給するか、第二油圧ポンプ１８からのみ圧油を供給するか、第一油圧ポンプ１７と第二油圧ポンプ１８の圧油を合流して供給するかを制御することができる（合流状態及び非合流状態の切替制御）。

　油圧ポンプ１７，１８からポンプ合流弁２８，２９を通して供給される圧油は、ブーム用方向切換弁２７を通してブームシリンダ５のボトム側とロッド側に供給される。また、ボトム側から排出される圧油とロッド側から排出される圧油は、ブーム用方向切換弁２７を通して作動油タンク２２に排出される。これにより、ブームシリンダ５は伸縮動作をする。

　電磁比例弁４１は、パイロット１次圧管路５５によりパイロットポンプ１９と接続されている。また、電磁比例弁４１は、パイロット２次圧管路５６を介して、ブーム用方向切換弁２７の一端側に設けられたパイロット油室に接続されている。同様に、電磁比例弁４２は、ブーム用ポンプ１合流弁２８の一端側に設けられたパイロット油室に、電磁比例弁４３は、ブーム用ポンプ２合流弁２９の一端側に設けられたパイロット油室に接続されている。

　そして、オペレータが操作レバー２１を初期位置（中立位置）から作動位置に傾転操作した際には、コントローラ２０は、その操作量に対応した指令信号を、電磁比例弁指令回路５７を通じて電磁比例弁４１に出力する。そして、電磁比例弁４１は、指令信号に対応してパイロット１次圧管路５５から供給されたパイロット圧油の圧力を制御する。さらに、電磁比例弁４１によって圧力が制御されたパイロット圧油は、パイロット２次圧管路５６を介してブーム用方向切換弁２７のパイロット油室に給排される。同様に、パイロット圧油は、ブーム用ポンプ１合流弁２８、ブーム用ポンプ２合流弁２９のパイロット油室にも給排される。

　これにより、ブーム用ポンプ１合流弁２８、ブーム用ポンプ２合流弁２９、ブーム用方向切換弁２７が駆動され、ブームシリンダ５の圧油が給排される。

　次に、コントローラ２０の機能について説明する。図３は、コントローラ２０の機能ブロック図である。図３に示すように、コントローラ２０は、要求流量演算部６１と、ポンプ吐出可能流量演算部６３と、バルブ制御部６０と、を含む。

　要求流量演算部６１は、操作レバー２１のレバー操作量を入力としてアクチュエータ要求流量を演算し、そのアクチュエータ要求流量をバルブ制御部６０に出力する。具体的には、要求流量演算部６１は、レバー操作量からアクチュエータ要求速度を算出し、そのアクチュエータ要求速度からアクチュエータ要求流量を算出する。

　ポンプ吐出可能流量演算部６３は、ポンプ圧センサ４９，５０からのポンプ圧力を入力としてポンプ吐出可能流量を演算し、そのポンプ吐出可能流量をバルブ制御部６０に出力する。具体的には、ポンプ吐出可能流量演算部６３は、ポンプ圧力をもとに定められたトルク制限値を超えない範囲で、油圧ポンプが吐出できる最大流量を演算する。

　バルブ制御部６０は、アクチュエータ要求流量、ポンプ吐出可能流量、及びブーム圧センサ４４Ａ，４４Ｂからのブーム圧（アクチュエータ負荷圧）を入力として各スプール弁用電磁比例弁への指令電流を演算し、その指令電流を各電磁比例弁に出力する。

　バルブ制御部６０は、優先ポンプ記録部６４、方向切換弁制御部６６、ポンプ合流弁制御部６７、及びブリードオフ弁制御部６８から構成される。

　優先ポンプ記録部６４には、各アクチュエータ５，７，２４，２５のプライマリポンプ（第一優先ポンプ）が設定されている。プライマリポンプの設定は、標準的な使われ方を想定した場合に違和感のない設定とする。例えば、以下の通りである。
（１）使用頻度の高い２つのアクチュエータは、プライマリポンプを分ける。(例：ブームシリンダ５に対するプライマリポンプは第一油圧ポンプ１７、アームシリンダ７に対するプライマリポンプは第二油圧ポンプ１８)
（２）複合頻度が高い２つのアクチュエータは、プライマリポンプを分ける。(例：バケットシリンダ９に対するプライマリポンプは第一油圧ポンプ１７、アームシリンダ７に対するプライマリポンプは第二油圧ポンプ１８)
（３）大流量頻度が高いアクチュエータのプライマリポンプ側には複合時に負荷圧帯が高くなりがちなアクチュエータを接続しない。（例：ブーム上げと旋回とに同じ油圧ポンプを使用しない。）
（４）負荷圧帯が近いアクチュエータは同じ油圧ポンプを使用する。（例：ブーム下げとバケットダンプは第一油圧ポンプ１７を使用する）

　方向切換弁制御部６６は、レバー操作量の検出結果をもとに、シリンダのボトム側とロッド側のどちらをポンプラインと連通させるかを判断し、方向切換弁用電磁比例弁に指令信号を出力する。

　ポンプ合流弁制御部６７は、アクチュエータ要求流量と、優先ポンプデータと、ポンプ吐出可能流量をもとに、アクチュエータ目標流量と、その内訳としてポンプ１合流弁目標流量とポンプ２合流弁目標流量をそれぞれ算出する。そして、目標流量に応じた開口となるように合流弁用電磁比例弁に指令信号を出力する。

　ブリードオフ弁制御部６８は、アクチュエータ目標流量に対し余剰のポンプ流量が生じた際、それを排出するようにブリードオフ弁用電磁比例弁に指令信号を出力する。

　次に、実際の動作における制御について説明する。

　操作レバー２１がブーム操作方向に操作されると、要求流量演算部６１はブーム要求流量（アクチュエータ要求流量）を演算し、そのブーム要求流量をバルブ制御部６０に出力する。

　ポンプ吐出可能流量演算部６３は、ポンプ圧センサ４９の値から第一油圧ポンプ１７のポンプ吐出可能流量を、ポンプ圧センサ５０の値から第二油圧ポンプ１８のポンプ吐出可能流量をそれぞれ演算し、それらのポンプ吐出可能流量をバルブ制御部６０に出力する。

　ポンプ合流弁制御部６７は、以下の方法でアクチュエータの目標流量を演算する。
（１）操作指令信号が入っているアクチュエータ要求流量の合計値を算出する。
（２）第一油圧ポンプ１７のポンプ吐出可能流量と第二油圧ポンプ１８のポンプ吐出可能流量の合計値を算出する。
（３）ポンプ吐出可能流量の合計値をアクチュエータ要求流量の合計値で除算し、流量減少比率を算出する。
（４）アクチュエータ要求流量に流量減少比率をかけてアクチュエータ目標流量を算出する。

　次に、ポンプ合流弁制御部６７は、優先ポンプ記録部６４から、ブームプライマリポンプの記録を呼び出す。記録されているブームシリンダ５のプライマリポンプは、第一油圧ポンプ１７のため、ポンプ合流弁制御部６７は、まずブーム用ポンプ１合流弁２８にブーム目標流量を割り当てる。

　操作レバー２１がアーム操作方向にも操作される場合、ポンプ合流弁制御部６７は、ブームシリンダ５と同様の方法でアームシリンダ７の目標流量を演算する。

　ポンプ合流弁制御部６７は、優先ポンプ記録部６４から、アームプライマリポンプの記録を呼び出す。記録されているアームシリンダ７のプライマリポンプは、第二油圧ポンプ１８のため、ポンプ合流弁制御部６７は、まずアーム用ポンプ２合流弁３２にアーム目標流量を割り当てる。

　次に、ポンプ合流弁制御部６７は、ブームシリンダ５とアームシリンダ７のそれぞれについて、プライマリポンプ供給可能流量を演算する。ここでは、ブームプライマリポンプ供給可能流量は、第一油圧ポンプ１７のポンプ吐出可能流量に等しく、アームプライマリポンプ供給可能流量は、第二油圧ポンプ１８のポンプ吐出可能流量に等しい。プライマリポンプの記録が重複するアクチュエータが同時に操作される場合は、予め定められたアクチュエータ間の優先順位に則って、ポンプ吐出可能流量から優先順位の高いアクチュエータの目標流量を順次差し引いていくことによって、各アクチュエータのプライマリポンプ供給可能流量を演算する。

　次に、本発明におけるブーム操作量に対する流量、圧力、分流絞り損失の変化について、従来技術と比較して説明する。

　まず、従来技術の場合について説明する。図４は、従来技術におけるブーム操作量に対する流量、圧力、分流絞り損失の変化を示す図である。なお、アーム６の操作量は一定、かつアームシリンダ７の目標流量も一定の場合で説明する。

　図４（ａ）は、ブーム操作量に対するブーム目標流量、プライマリポンプＰ１の供給流量（第一油圧ポンプ１７の供給流量）、セカンダリポンプＰ２の供給流量（第二油圧ポンプ１８の供給流量）を示している。ブーム操作量を増加させる方向で考えた場合、ある一定の操作量になるまではブーム目標流量はゼロである。すなわち、第一油圧ポンプ１７からも第二油圧ポンプ１８からも流量はブームシリンダ５へ供給されない。ブーム操作量がある一定の操作量（Ｂ１）に達すると、ブーム目標流量が増加する。この時点では、ブーム目標流量が、プライマリポンプ供給可能流量よりも小さいため、ブーム目標流量は全てプライマリポンプである第一油圧ポンプ１７から供給可能である。したがって、ブーム用ポンプ１合流弁２８の目標流量はブーム目標流量と等しくなり、ブーム用ポンプ２合流弁２９の目標流量はゼロに設定される。この結果、ブーム用ポンプ１合流弁２８が目標流量に応じて開口し、ブーム用方向切換弁２７を通してブームシリンダ５に圧油が供給される。

　図４（ｂ）は、ブーム操作量に対するアーム目標流量、第二油圧ポンプ１８のアーム供給流量を示している。アーム目標流量は、図示しないアームシリンダ７に対するプライマリポンプ供給可能流量よりも小さいため、アーム目標流量は全てプライマリポンプである第二油圧ポンプ１８から供給可能である。したがって、アーム用ポンプ２合流弁３２の目標流量はアーム目標流量と等しくなり、アーム用ポンプ１合流弁３１の目標流量はゼロに設定される。この結果、アーム用ポンプ２合流弁３２が目標流量に応じて開口し、アーム用方向切換弁３０を通してアームシリンダ７に圧油が供給される。

　図４（ｃ）は、ブーム操作量に対するポンプ１圧（第一油圧ポンプ１７の圧力）、ポンプ２圧（第二油圧ポンプ１８の圧力）、ブーム圧（ブームシリンダ５の圧力）、アーム圧（アームシリンダ７の圧力）を示している。この例では、ブーム圧とアーム圧は一定である。ブームシリンダ５に第一油圧ポンプ１７から、アームシリンダ７に第二油圧ポンプ１８から各々圧油が供給されている状態、すなわち非合流状態においては、ポンプ１圧はブーム圧とほぼ等しく、ポンプ２圧はアーム圧とほぼ等しい。

　図４（ｄ）は、ブーム操作量に対する分流絞り損失を示している。前述の非合流状態においては、各ポンプラインにおける分流が発生しないため、分流絞り損失はゼロである。

　ブーム操作量が増加して操作量Ｂ２になると、第一油圧ポンプ１７からの供給流量に不足分が生じるため、ブーム用ポンプ２合流弁２９に不足分の目標流量が設定される。この結果、ブーム用ポンプ２合流弁２９が目標流量に応じて開口し、ブーム用ポンプ１合流弁２８を通過した圧油と合流してブームシリンダ５に圧油が供給される。このとき、図４（ｃ）に示すように、ポンプ２圧は、ブームシリンダ５に圧油を供給するためポンプ１圧と等しくなるまで上昇する。また、第二ポンプライン５４においてブームシリンダ５とアームシリンダ７への分流を行うため、アーム用ポンプ２合流弁３２の開口が絞られる。この結果、図４（ｄ）に示すように、ブーム操作量がＢ２の時点において、絞り損失が発生する。

　このように、非合流状態から合流状態に切替わる際、あるいは合流状態から非合流状態に切替わる際、ポンプ吐出圧の変動と、合流弁の開口量を変化させる制御が伴う場合があり、それらはアクチュエータに供給される実流量を変動させる要因となる。例えば、レバー操作量を小刻みに増減させるような操作を行い、そのときの目標流量がプライマリポンプ供給可能流量に近い場合、非合流状態と合流状態が頻繁に切替わることになり、ポンプ吐出圧の変動が繰り返されることによる動作ショックや操作の違和感、制御の不安定化等を生じる懸念がある。なお、レバー操作量を小刻みに増減させる操作とは、例えばバケット８に砂を入れて篩にかけるような操作が該当する。

　次に、本発明の第一実施形態について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、ブーム操作量に対するブーム目標流量、プライマリポンプＰ１（第一油圧ポンプ１７）の供給流量、セカンダリポンプＰ２（第二油圧ポンプ１８）の供給流量の変化を示している。なお、図示しないアーム流量、圧力、絞り損失の変化は図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）と同じく、アーム流量、ポンプ１圧、ブーム圧、アーム圧は一定であり、ポンプ２圧及び絞り損失は非合流状態と合流状態の切替わりに伴って変化する場合について説明する。

　また、図６は、コントローラ２０による制御処理の手順を示すフローチャートである。図６に示す処理は、例えばエンジン始動により開始され、所定の周期毎（例えば１ミリ秒毎）に繰り返し実行される。なお、図６において、アクチュエータ（Ａｃｔ）操作量に基づき要求流量、目標流量、プライマリポンプ供給可能流量を順次演算する過程（Ｓ１～Ｓ５）は前述の通りであるため、詳細の説明は省略し、本発明の特徴であるＳ６以降の処理について、以下、詳しく説明する。

　Ｓ６において、ポンプ合流弁制御部６７は、プライマリポンプ吐出可能流量修正フラグのＯＮ／ＯＦＦ状態を判定する。修正フラグの状態は、後述のＳ１３、Ｓ１４にて決定される。また、修正フラグの初期値は、ＯＦＦに設定されている。修正フラグがＯＦＦの場合、プライマリポンプ供給可能流量は修正されず（Ｓ８）、修正フラグがＯＮの場合、プライマリポンプ供給可能流量は、ある一定量（所定量）引き下げるように修正される（Ｓ７／流量調整制御）。

　Ｓ９において、ポンプ合流弁制御部６７は、目標流量がプライマリポンプ供給可能流量を超えるか判定する。超えない場合、非合流状態、すなわちセカンダリポンプ側ポンプ合流弁は閉じられる（Ｓ１１）。超える場合、合流状態、すなわちセカンダリポンプ側ポンプ合流弁が開口する（Ｓ１０）。ここで、Ｓ９でＹｅｓとなる場合とは、図５（ａ）におけるブーム操作量がＸ１を超えたときである。

　合流状態の場合、Ｓ１２において、プライマリポンプ不足流量がセカンダリポンプ供給可能流量の範囲内であるか判定する。範囲内であれば、Ｓ１３において、修正フラグをＯＮにする。範囲内でない場合、または非合流状態の場合には、修正フラグをＯＦＦにする。

　上記の制御フローを適用した場合の、ブーム操作量に対する流量の変化を図５で説明する。図５（ａ）はブーム操作量が増加する場合、図５（ｂ）はブーム操作量が減少する場合について示している。Ｑ１はプライマリポンプ供給可能流量、Ｑ０は修正後のプライマリポンプ供給可能流量である。

　図５（ａ）において、ブーム操作量がゼロ（操作レバー２１の初期位置）から増加していき、Ｘ１（操作レバー２１の第一位置）に到達するまでの間は、ブーム目標流量がプライマリポンプ供給可能流量Ｑ１を超えないため、制御フローＳ９の判定がＮｏとなり、非合流状態となる。ブーム操作量がＸ１を超えると、ブーム目標流量がプライマリポンプ供給可能流量Ｑ１（プライマリポンプの最大流量）を超えるため、制御フローＳ９の判定がＹｅｓとなり、合流状態に切替わる。さらに、修正フラグがＯＮになり、プライマリポンプ供給可能流量が見かけ上Ｑ０まで引き下げられる。その結果、ポンプ１供給流量（第一油圧ポンプ１７の供給流量）は、ブーム操作量がＸ１を超えると一旦減少して一定となり、ポンプ２供給流量（第二油圧ポンプ１８の供給流量）が目標流量の増加に応じて増加していく。なお、図５（ａ）のＱ１－Ｑ０（＝ΔＱ）の値が本発明の「所定量」である。

　プライマリポンプ供給可能流量を見かけ上引き下げたことで、プライマリポンプ不足流量が見かけ上増加する。不足流量がセカンダリポンプ供給可能流量の範囲内であれば修正フラグＯＮの状態が維持されるが、ブーム操作量がＸ２に達すると、不足流量がセカンダリポンプ供給可能流量の範囲を超えるため、制御フローＳ１２の判定がＮｏとなり、修正フラグはＯＦＦになる。その結果、プライマリポンプ供給可能流量はＱ１に戻り、ポンプ１供給流量が増加すると共に、不足流量が減少するため、ポンプ２供給流量が減少する。この時点でセカンダリポンプ供給可能流量に余裕が生じるため、さらにブーム操作量を増加していくと、ポンプ２供給流量が増加していく。このようにすることで、プライマリポンプ供給可能流量を引き下げる修正を行ったとしても、目標流量がポンプ供給可能総流量の限界に近づくと修正が解除され、本来、ブームシリンダ５に供給可能な総流量を、第一油圧ポンプ１７と第二油圧ポンプ１８とにより確実に供給することができる。

　次に図５（ｂ）のように、ブーム操作量が減少する場合について説明する。ブーム操作量が最大の状態（操作レバー２１が第一位置であるＸ１を超えた任意の位置）から減少していきＸ２に達すると、不足流量がセカンダリポンプ供給可能流量の範囲内となるため、修正フラグがＯＮとなる。さらにブーム操作量が減少し、ブーム操作量がＸ１（第一位置）を下回っても合流状態が維持される。ブーム操作量がさらに小さくなりＸ０（操作レバー２１が第一位置より初期位置に近い第二位置）に到達し、Ｘ０を下回ると、ブーム目標流量が修正後のプライマリポンプ供給可能流量Ｑ０を下回るため、制御フローＳ９の判定がＮｏとなり、非合流状態に切替わる。同時に修正フラグはＯＦＦに切替わる。

　このように、ブーム操作量が増加する時は、ブーム操作量Ｘ１で非合流状態と合流状態が切替わるが、減少時はブーム操作量Ｘ０で切替わることになる。例えば、ブーム操作量をＸ１近傍で小刻みに増減させるような操作を行ったとしても、ブーム操作量がＸ０まで戻ることがなければ合流状態が維持されることになり、非合流状態と合流状態の切替わりが無くなり、ポンプ吐出圧の変動が繰り返されることによる動作ショックや操作の違和感、制御の不安定化等を防ぐことができる。

　なお、プライマリ供給可能流量の修正量（所定量）は、セカンダリ供給可能流量を超えない範囲で設定される。修正量が小さいほど、非合流状態と合流状態の切替わりの頻度が増えることになり、分流絞り損失を低減できる。修正量が大きいほど、非合流状態と合流状態の切替わりの頻度が減ることになり、良好な操作性が得られる。例えば、修正量は、セカンダリ供給可能流量（第二油圧ポンプ１８の供給可能な最大流量）の１／４～１／２程度の範囲で任意に定められるのが好ましい。

（変形例）
　図７は、変形例に係るブーム操作量と流量との関係を示す図である。図７に示すように、変形例では、ブーム操作量に対する修正量を一定ではなく変化させている。具体的には、ポンプ１供給流量はブーム操作量Ｘ１を超えたところから徐々に減少し、同時にポンプ２供給流量が徐々に増加する。さらにブーム操作量がＸ２に達すると、不足流量がセカンダリポンプ供給可能流量と等しくなり、以降は目標流量が増加しても不足流量が増加しないように、修正量が徐々に減少する。その結果、ポンプ１供給流量とポンプ２供給流量がともに増加していく。このようにすることで、各ポンプからの供給流量の変化が滑らかになり、より良好な操作性が得られる。なお、修正量の変化は、修正された結果計算されるプライマリポンプ不足流量が、セカンダリポンプ供給可能流量を超えない範囲内であることは言うまでもない。

（第二実施形態）
　次に、本発明の第二実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、第二実施形態に係るコントローラの処理手順を示すフローチャートである。なお、図８において、Ｓ１０２～Ｓ１０８の処理は、図６のＳ２～Ｓ８と同様であるため、図示の詳細は省略している。

　第二実施形態では、Ｓ１１０において、対象のアクチュエータ（Ａｃｔ）が、対象のアクチュエータのセカンダリポンプから流量を供給している他の全てのアクチュエータ（Ａｃｔ）よりも負荷圧が大きいかを判定する。第一実施形態を例にとれば、ブームシリンダ５を対象のアクチュエータとしたとき、ブームシリンダ５のセカンダリポンプである第二油圧ポンプ１８（ポンプ２）から流量を供給している他のアクチュエータはアームシリンダ７であり、ブームシリンダ５の負荷圧はアームシリンダ７の負荷圧よりも大きいため、Ｓ１１０はＹｅｓに判定される。この場合、Ｓ１１１以降の処理は、第一実施形態のＳ１０→Ｓ１２→Ｓ１３の処理と同じである。即ち、プライマリポンプ供給可能流量が、一定量（所定量）引き下げるように修正される（流量調整制御）。

　一方、Ｓ１１０の判定がＮｏの場合、すなわちブームシリンダ５の負荷圧がアームシリンダ７の負荷圧よりも小さい場合は、ブームシリンダ５が合流状態になっても、第二油圧ポンプ１８（ポンプ２）の吐出圧は変化しない。このような場合は、プライマリポンプ供給可能流量の修正フラグをＯＦＦ（Ｓ１１６）にすることで、非合流状態と合流状態を積極的に切替えることができ、分流絞り損失を低減できる。

（第三実施形態）
　次に、本発明の第三実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、第三実施形態に係るコントローラの処理手順を示すフローチャートである。なお、図９において、Ｓ２０２～Ｓ２０８の処理は、図６のＳ２～Ｓ８と同様であるため、図示の詳細は省略している。

　第三実施形態では、Ｓ２１０において、対象のアクチュエータ（Ａｃｔ）が、対象のアクチュエータのセカンダリポンプから流量を供給している他の全てのアクチュエータ（Ａｃｔ）よりも負荷圧が大きいと判定された場合、Ｓ２１１において、対象のアクチュエータ（ここでは、ブームシリンダ５）の負荷圧がある閾値以下であるかを判定する。この閾値（制限値）は、第一油圧ポンプ１７（ポンプ１）と第二油圧ポンプ１８（ポンプ２）が同圧となったとき、馬力制御によってポンプ傾転が減少する値であり、本実施形態では、例えば１５ＭＰａとしている。つまり、この閾値を超える状態で合流状態になり、ポンプ１とポンプ２が同圧になると、ポンプ吐出可能流量が減少し、アクチュエータへの供給流量が減少する。

　ブームシリンダ５の負荷圧がこの閾値以下である場合、Ｓ２１１はＹｅｓに判定され、Ｓ２１２以降の処理は、第一実施形態と同じである。負荷圧がこの閾値を超える場合、Ｓ２１１の判定がＮｏとなり、ブームは合流状態にならない（Ｓ２１２）。このような形態とすることで、アクチュエータへの供給流量を増加させようと操作量を増加させた結果、逆に供給流量が減少してしまい、操作の違和感が発生することを防ぐことができる。

　本実施形態では、ポンプ合流弁を方向切換弁とは別に設けているが、複数のポンプラインにそれぞれ方向切換弁を設けて、(それを本発明におけるポンプ合流弁として)ポンプからの供給流量を制御し、方向切換弁の下流で合流する構成としても良い。即ち、合流弁２８，２９を方向切換弁とし、方向切換弁２７を省略する構成としても良い。

　また、本実施形態では、操作量に応じて目標流量が変化する場合について説明したが、それ以外でも目標流量が変化する場合には本発明は有効である。例えば自動制御においては操作量ではなく、直接、アクチュエータの要求速度から要求流量が計算され、要求流量から目標流量が計算される。また要求流量が変わらない場合でも、ポンプ吐出可能流量の合計値が変化することによって、目標流量が変化する場合もある。

　また、本実施形態では、複数のアクチュエータが動作する複合操作の場合について説明したが、単一のアクチュエータが動作する単独操作の場合でも本発明は有効である。特に、単独複合に関わらず、仕上げ施工のようなハーフレバー操作が必要とされる場面において本発明の効果が得られる。

　なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

１…建設機械（作業機械）
２…上部旋回体
３…下部走行体
４…ブーム
５…ブームシリンダ（第一油圧アクチュエータ）
６…アーム
７…アームシリンダ（第二油圧アクチュエータ）
８…バケット
９…バケットシリンダ
１０…運転室
１６…コントロールバルブ
１７…第一油圧ポンプ
１８…第二油圧ポンプ
１９…パイロットポンプ
２０…コントローラ
２１…操作レバー（操作部材）
２４…アタッチメント１シリンダ
２５…アタッチメント２シリンダ
２６…作動油タンク
２７…ブーム用方向切換弁
２８…ブーム用ポンプ１合流弁（合流弁）
２９…ブーム用ポンプ２合流弁（合流弁）
３０…アーム用方向切換弁
３１…アーム用ポンプ１合流弁
３２…アーム用ポンプ２合流弁
３３…アタッチメント１用方向切換弁
３４…アタッチメント１用ポンプ１合流弁
３５…アタッチメント１用ポンプ２合流弁
３６…アタッチメント２用方向切換弁
３７…アタッチメント２用ポンプ１合流弁
３８…アタッチメント２用ポンプ２合流弁
３９…ポンプ１ブリードオフ弁
４０…ポンプ２ブリードオフ弁
４１…ブーム用方向切換弁用電磁比例弁
４２…ブーム用ポンプ１合流弁用電磁比例弁
４３…ブーム用ポンプ２合流弁用電磁比例弁
４４Ａ…ブームロッド圧センサ
４４Ｂ…ブームボトム圧センサ
４５Ａ…アームロッド圧センサ
４５Ｂ…アームボトム圧センサ
４６Ａ…アタッチメント１ロッド圧センサ
４６Ｂ…アタッチメント１ボトム圧センサ
４７Ａ…アタッチメント２ロッド圧センサ
４７Ｂ…アタッチメント２ボトム圧センサ
４８…モード選択ダイヤル
４９…第一ポンプ圧センサ
５０…第二ポンプ圧センサ
５２…エンジン
５３…第一ポンプライン
５４…第二ポンプライン
５５…パイロット１次圧管路
５６…パイロット２次圧管路
５７…電磁比例弁指令回路
６０…バルブ制御部
６１…要求流量演算部
６３…ポンプ吐出可能流量演算部
６４…優先ポンプ記録部
６６…方向切換弁制御部
６７…ポンプ合流弁制御部
６８…ブリードオフ弁制御部
ＨＤ…油圧駆動装置

Claims

　第一油圧ポンプと、第二油圧ポンプと、前記第一油圧ポンプから供給される圧油により駆動する第一油圧アクチュエータと、前記第一油圧ポンプと前記第二油圧ポンプのそれぞれから供給される圧油を合流させて前記第一油圧アクチュエータへ連通させる合流弁と、を含む油圧駆動装置と、オペレータが操作する操作部材と、前記操作部材の操作量に基づいて前記油圧駆動装置を制御するコントローラと、を備えた作業機械において、
　前記コントローラは、
　前記操作量が増加する方向に前記操作部材が操作された場合であって、前記操作部材が初期位置から第一位置に到達するまでの間、前記第一油圧ポンプからの圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御し、
　前記操作部材が前記第一位置を超えて前記操作量が増加する方向に操作された場合には、前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させ、前記操作量の増加に応じて、合流した圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御し、
　前記操作部材が前記第一位置を超えた任意の位置から、前記操作量が減少する方向に操作され、前記第一位置より前記初期位置に近い第二位置に到達した場合には、前記第一油圧ポンプからの圧油と前記第二油圧ポンプからの圧油の合流を解除し、前記操作量の減少に応じて、前記第一油圧ポンプからの圧油を前記第一油圧アクチュエータに供給するように前記合流弁を制御する、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項１に記載の作業機械において、
　前記第一位置は、前記第一油圧ポンプの供給可能な最大流量に対応する前記操作部材の操作位置に設定されている、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項２に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、
　前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させる際に、前記第一油圧ポンプから前記第一油圧アクチュエータへの圧油の供給流量を所定量だけ減少させ、かつ、前記第二油圧ポンプから前記第一油圧アクチュエータへの圧油の供給流量を前記所定量だけ増加させる流量調整制御を行う、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項３に記載の作業機械において、
　前記所定量は、前記第二油圧ポンプの供給可能な流量の範囲内で予め定められる、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項３に記載の作業機械において、
　前記第二油圧ポンプから供給される圧油で駆動する第二油圧アクチュエータをさらに備え、
　前記コントローラは、
　前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させる際に、前記第一油圧アクチュエータの圧力が前記第二油圧アクチュエータの圧力より高い場合に限って、前記流量調整制御を行う、
　ことを特徴とする作業機械。
　請求項５に記載の作業機械において、
　前記コントローラは、
　前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させる際に、前記第一油圧アクチュエータの圧力が前記第二油圧アクチュエータの圧力より高い場合であっても、前記第一油圧アクチュエータの圧力が前記第一油圧ポンプの吐出圧力の制限値を超える場合には、前記第一油圧ポンプからの圧油に前記第二油圧ポンプからの圧油を合流させないように前記合流弁を制御する、
　ことを特徴とする作業機械。