油圧作業機のポンプ傾転制御装置
【課題】ポンプ傾転を精度良く目標ポンプ傾転に制御できる傾転制御装置を提供する。
【解決手段】油圧アクチュエータ５に駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプ２と、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する油圧切換弁１３と、油圧切換弁１３の駆動に応じて油圧ポンプ２のポンプ容量を変更する傾転制御用ピストン１２と、油圧切換弁１３を駆動するための指令圧Ｐ０を出力する比例電磁弁１４と、指令圧Ｐ０に対抗して油圧切換弁１３に作用する背圧Ｐｄを演算するドレン圧演算回路３６と、ドレン圧演算回路３６により演算された背圧に応じて指令圧Ｐ０を補正するコントローラ２０とを備える。
【解決手段】油圧アクチュエータ５に駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプ２と、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する油圧切換弁１３と、油圧切換弁１３の駆動に応じて油圧ポンプ２のポンプ容量を変更する傾転制御用ピストン１２と、油圧切換弁１３を駆動するための指令圧Ｐ０を出力する比例電磁弁１４と、指令圧Ｐ０に対抗して油圧切換弁１３に作用する背圧Ｐｄを演算するドレン圧演算回路３６と、ドレン圧演算回路３６により演算された背圧に応じて指令圧Ｐ０を補正するコントローラ２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機のポンプ傾転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、操作レバーの操作量に応じた傾転制御信号によりポンプ傾転を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、操作レバーの操作量に応じた傾転制御信号を出力して比例電磁弁を駆動し、この比例電磁弁の駆動によって切換弁に作用するパイロット圧を調整し、切換弁の駆動によりポンプ傾転を目標ポンプ傾転に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０２７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、切換弁にパイロット圧に対抗したケーシング内の圧力が作用する。このため、ケーシング内の圧力が上昇した場合には、指令値通りに切換弁が駆動されず、ポンプ傾転を精度よく目標ポンプ傾転に制御できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による油圧作業機のポンプ傾転制御装置は、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、弁手段の駆動に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、指令圧に対抗して弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて指令圧を補正する補正手段と、弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、背圧取得手段は、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、背圧特性取得手段で取得した背圧特性を記憶する記憶手段と、吐出圧検出手段により検出された吐出圧と記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、指令圧検出手段は、背圧も検出可能であり、背圧特性取得手段は、吐出圧検出手段で検出した油圧ポンプの吐出圧と、指令圧検出手段で検出した背圧とに基づいて背圧特性を取得することを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、指令圧出力手段は、パイロット圧発生用のパイロット油圧ポンプと、目標ポンプ傾転を入力する入力手段と、目標ポンプ傾転に応じてパイロット油圧ポンプからのパイロット圧を減圧する減圧手段とを有することを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または２に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとを備え、弁手段は、第１の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第１の弁手段と、第２の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第２の弁手段とを備え、容量変更手段は、第１の弁手段の駆動に応じて第１の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第１の容量変更手段と、第２の弁手段の駆動に応じて第２の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第２の容量変更手段とを備え、指令圧出力手段は、第１の弁手段を駆動するための第１の指令圧を出力する第１の指令圧出力手段と、第２の弁手段を駆動するための第２の指令圧を出力する第２の指令圧出力手段とを備え、背圧取得手段は、第１の指令圧に対抗して第１の弁手段に作用する第１の背圧を取得する第１の背圧取得手段と、第２の指令圧に対抗して第２の弁手段に作用する第２の背圧を取得する第２の背圧取得手段とを備え、補正手段は、第１の背圧取得手段により取得した第１の背圧に応じて第１の指令圧を補正する第１の補正手段と、第２の背圧取得手段により取得した第２の背圧に応じて第２の指令圧を補正する第２の補正手段とを備え、指令圧検出手段は、第１の弁手段に作用する第１の指令圧を検出する第１の指令圧検出手段と、第２の弁手段に作用する第２の指令圧を検出する第２の指令圧検出手段とを備え、第１の背圧取得手段は、第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の吐出圧検出手段と、第１の油圧ポンプの吐出圧と第１の油圧ポンプの背圧との関係（第１の背圧特性）をあらかじめ取得する第１の背圧特性取得手段と、第１の背圧特性取得手段で取得した第１の背圧特性を記憶する第１の記憶手段と、第１の吐出圧検出手段により検出された第１の油圧ポンプの吐出圧と記憶された第１の背圧特性に基づき、第１の背圧を演算する第１の背圧演算手段とを有し、第２の背圧取得手段は、第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の吐出圧検出手段と、第２の油圧ポンプの吐出圧と第２の油圧ポンプの背圧との関係（第２の背圧特性）をあらかじめ取得する第２の背圧特性取得手段と、第２の背圧特性取得手段で取得した第２の背圧特性を記憶する第２の記憶手段と、第２の吐出圧検出手段により検出された第２の油圧ポンプの吐出圧と記憶された第２の背圧特性に基づき、第２の背圧を演算する第２の背圧演算手段とを有し、第１の指令圧検出手段は、第２の背圧も検出可能であり、第２の指令圧検出手段は、第１の背圧も検出可能であり、第１の背圧特性取得手段は、第１の吐出圧検出手段で検出した第１の油圧ポンプの吐出圧と、第２の指令圧検出手段で検出した第１の背圧とに基づいて第１の背圧特性を取得し、第２の背圧特性取得手段は、第２の吐出圧検出手段で検出した第２の油圧ポンプの吐出圧と、第１の指令圧検出手段で検出した第２の背圧とに基づいて第２の背圧特性を取得することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、油圧作業機のエンジンによって駆動され、油圧アクチュエータは、少なくとも油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、背圧特性取得手段は、（ａ）作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、（ｂ）油圧ポンプの吐出圧が油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、（ｃ）エンジンのエンジン回転数が定格回転数であってブーム起伏用油圧アクチュエータによってブームが上げ方向に駆動されているとき、の上記（ａ）〜（ｃ）の全ての条件が満たされたときに背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、指令圧検出手段により検出された指令圧が補正手段により補正された指令圧となるように指令圧出力手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、背圧の影響を考慮してポンプ傾転を精度よく目標ポンプ傾転に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置が適用される油圧ショベルの外観側面図。
【図２】本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置の構成を示す図。
【図３】油圧ポンプの吐出圧とドレン圧との関係を示す図。
【図４】油圧切換弁のパイロットポートに作用する二次圧とポンプ吐出量との関係を示す図。
【図５】コントローラでの任意補正の処理の一例を示すフローチャート。
【図６】比例電磁弁に作用する駆動電流と二次圧の関係を示す図。
【図７】二次圧とポンプ傾転との関係を示す図。
【図８】コントローラでの学習制御の一例を示すフローチャート。
【図９】学習制御における目標傾転と電流の関係を示す図。
【図１０】学習制御における二次圧と電流の関係を示す図。
【図１１】比例電磁弁の補正特性を示す図。
【図１２】コントローラでの通常制御の一例を示すブロック図。
【図１３】本実施の形態の動作を表すＰＱ線図。
【図１４】コントローラでの自動補正の処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図１４を参照して本発明による油圧作業機のポンプ傾転制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置が適用される油圧作業機の一例である油圧ショベルの外観側面図である。油圧ショベルは、走行体１０１と、旋回可能な旋回体１０２と、旋回体１０２に回動可能に軸支されたブームＢＭ，アームＡＭ，バケットＢＫからなる作業装置１０３とを有する。ブームＢＭ，アームＡＭ，バケットＢＫは、それぞれブームシリンダ１０３ａ、アームシリンダ１０３ｂ、バケットシリンダ１０３ｃにより駆動される。
【０００９】
図２（ａ）は、本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置の構成を示す図である。本実施の形態では、メインポンプを２基搭載する、いわゆる２ポンプシステムを例に説明する。エンジン１の出力軸には可変容量型の２つのメインポンプ２Ａ，２Ｂと、サブポンプ３の入力軸が連結され、エンジン１の駆動によりこれら油圧ポンプ２Ａ，２Ｂ，３から圧油が吐出される。メインポンプ２Ａ，２Ｂからの圧油は、方向制御弁４を介して油圧シリンダ（ブームシリンダなど）や油圧モータ（旋回モータなど）等の油圧アクチュエータ５に供給される。以下の説明では、メインポンプ２Ａに係る各機器には符号の数字の後に大文字のアルファベットＡを付し、メインポンプ２Ｂに係る各機器には符号の数字の後に大文字のアルファベットＢを付して説明する。なお、メインポンプ２Ａに係る各機器で符号の数字の後に大文字のアルファベットＡを付したものと、メインポンプ２Ｂに係る各機器で符号の数字の後に大文字のアルファベットＢを付したものとでは、符号の数字が一致すれば同じ種類の機器である。そのため、以下の説明では、メインポンプ２Ｂに係る各機器についての説明は省略する。
【００１０】
方向制御弁４にはパイロット弁７を介してサブポンプ３からのパイロット圧が供給される。パイロット弁７は操作レバー６の操作により駆動され、操作レバー６の操作量に応じて油圧アクチュエータ５への圧油の流れが制御される。なお、図示は省略するが、メインポンプ２Ａ，２Ｂとコントロールバルブ４の間には、ポンプ吐出圧の上限をリリーフ圧Ｐｒに制限するリリーフ弁が設けられている。
【００１１】
パイロット弁７とサブポンプ３との間にはロックバルブ９が設けられている。ロックバルブ９は、運転席の入口に設けられたゲートロックレバー（不図示）のロック操作によりロック位置に切り換わり、アンロック操作によりアンロック位置に切り換わる。ロックバルブ９がロック位置に切り換わると、パイロット弁７への圧油の流れが禁止される。この状態では、操作レバー６の操作に拘わらず方向制御弁４へパイロット圧は供給されず、方向制御弁４は中立位置に保持され、油圧アクチュエータ５への圧油の流れが阻止される。ロックバルブ９がアンロック位置に切り換わると、パイロット弁７への圧油の流れが許容される。
【００１２】
メインポンプ２Ａの傾転は、メインポンプ２Ａ用のポンプレギュレータにより変更される。メインポンプ２Ａ用のポンプレギュレータは傾転制御用ピストン１２Ａと油圧切換弁１３Ａと比例電磁弁１４Ａとを備える。傾転制御用ピストン１２Ａは、傾転制御圧に応じてメインポンプ２Ａのポンプ容量を変更する。すなわち、傾転制御用ピストン１２Ａの小径側油室１２Ａａにはメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐｐが作用し、大径側油室１２Ａｂには油圧切換弁１３Ａを介してメインポンプ２Ａとサブポンプ３の吐出圧が作用する。各油室１２Ａａ，１２Ａｂに作用する油圧力に応じてピストン１２Ａが駆動され、メインポンプ２Ａの傾転が変更される。なお、比例電磁弁１４Ａのドレンは、ポンプブロック１０Ａの内部に排出されるように構成されている。
【００１３】
油圧切換弁１３Ａには、比例電磁弁１４Ａを介したサブポンプ３からのパイロット圧（二次圧Ｐａ）が作用し、二次圧Ｐａに応じて油圧切換弁１３Ａが切り換わる。すなわち傾転制御用指令圧である比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａが増加すると油圧切換弁１３Ａは位置イ側に切り換わる。これにより油室１２Ａｂに作用する油圧力が増加し、メインポンプ２Ａのポンプ傾転が増加する。一方、二次圧Ｐａが減少すると油圧切換弁１３Ａは位置ロ側に切り換わる。これにより油室１２Ａｂに作用する油圧力が減少し、メインポンプ２Ａのポンプ傾転が減少する。このようにメインポンプ２Ａのポンプ傾転が増減すると、メインポンプ２Ａのポンプ吐出量は最小流量Ｑmin〜最大流量Ｑmaxの間で変化する。比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａは、指示信号、すなわち、後述するコントローラ２０から出力される比例電磁弁１４Ａへの駆動電流（励磁電流）によって決定される。
【００１４】
メインポンプ２Ａと上記ポンプレギュレータはポンプブロック１０Ａにより一体に構成され、ブロック１０Ａの内部はポンプ２Ａからの漏れ油で満たされている。このため図２（ｂ）に示すように油圧切換弁１３Ａのスプールには二次圧Ｐａに対抗してブロック内の圧力（ケーシング圧Ｐｂ）が背圧となって作用する。なお、ポンプブロック１０Ａ内の油はドレンポート、ドレン配管１６Ａ，１７、フィルタ１８を介してタンクに排出されるため、このドレンポート〜タンクへの排出経路の圧力損失（圧損）や作動油の粘度の影響によってポンプブロック１０Ａのドレンポート圧（ドレン圧ＰＡｄ）が増加するとポンプブロック１０Ａのケーシング圧ＰＡｄ（ポンプブロック内の内部圧力）も増加する。以下、ケーシング圧ＰＡｂとドレン圧ＰＡｄが同等なものとして説明する。
【００１５】
上述したように、ポンプブロック１０Ｂ内の構成は、ポンプブロック１０Ａ内の構成と同じである。また、ポンプブロック１０Ｂ内の油はドレンポート、ドレン配管１６Ｂ，１７、フィルタ１８を介してタンクに排出されるため、このドレンポート〜タンクへの排出経路の圧力損失（圧損）や作動油の粘度の影響によってポンプブロック１０Ｂのドレンポート圧（ドレン圧ＰＢｄ）が増加するとポンプブロック１０Ｂのケーシング圧ＰＢｄ（ポンプブロック内の内部圧力）も増加する。以下、ケーシング圧ＰＢｂとドレン圧ＰＢｄが同等なものとして説明する。
【００１６】
ここで、ドレン配管１６Ａとドレン配管１６Ｂはともにドレン配管１７を介してフィルタ１８へ接続されているため、ドレン圧ＰＡｄとドレン圧ＰＢｄとが略等しくなる。したがって、ケーシング圧ＰＡｂとケーシング圧ＰＢｂも略等しくなる。そこで、以下の説明では、ドレン圧ＰＡｄとドレン圧ＰＢｄを区別して説明する場合を除き、ドレン圧ＰＡｄおよび／またはドレン圧ＰＢｄをドレン圧Ｐｄと表示する。また、ケーシング圧ＰＡｂとケーシング圧ＰＢｂを区別して説明する場合を除き、ケーシング圧ＰＡｂおよび／またはケーシング圧ＰＢｂをケーシング圧Ｐｂと表示する。同様に、たとえばメインポンプ２Ａとメインポンプ２Ｂとを特に区別して説明する必要がない場合のように、メインポンプ２Ａに係る各機器とメインポンプ２Ｂに係る各機器とを特に区別して説明する必要がない場合には、アルファベットの大文字のＡやＢの記載を省略する。
【００１７】
図３は、ポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係を示す図である。図３に示すようにポンプ吐出圧Ｐｐが増加するとメインポンプ２からの油の漏れ量が増加し、ドレン圧Ｐｄが比例的に増加する。ポンプ吐出圧Ｐｐが最大Ｐｐ１（リリーフ圧Ｐｒ）のとき、ドレン圧も最大Ｐｄ１となる。
【００１８】
図４は、二次圧Ｐａとポンプ吐出量Ｑとの関係である傾転制御特性を示す図である。図の特性ａは、ドレン圧Ｐｄが０のときの基準特性であり、特性ｂはドレン圧Ｐｄが最大Ｐｄ１のときの特性である。特性ａに示すように、ドレン圧Ｐｄが０の場合には、二次圧が所定値Ｐａ１でポンプ吐出量はＱ１となる。
【００１９】
一方、特性ｂに示すように、ドレン圧ＰｄがＰｄ１の場合には、ケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ１）が二次圧Ｐａの抗力として作用するため、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａは実質ドレン圧Ｐｄ１の分だけ減少する。このため、傾転制御特性は右側にシフトし、ポンプ吐出量はＱ１よりも少くなる。このようにドレン圧Ｐｄが上昇した場合に基準特性ａに基づいて比例電磁弁１４を制御したのでは、所望のポンプ吐出量Ｑが得られないおそれがある。特に油圧切換弁１３は、メインポンプ２よりも低圧のサブポンプ３からのパイロット圧により切り換えるので、ケーシング圧による影響が大きい。そこで、本実施の形態では、以下に述べるように予め図３に示すようなポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係（ドレン圧特性または背圧特性と呼ぶ）を定め、この関係に基づきポンプ傾転を制御する。
【００２０】
ドレン圧特性は次のようにして求める。まず、２ポンプシステムの一方、例えばメインポンプ２Ａの比例電磁弁１４Ａを最小流量側（非励磁）にしておき、ドレン圧Ｐｄと等価の圧力となる比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａをフィードバック用センサ２４Ａにて検出できる状態にしておく。すなわち、上述したように、比例電磁弁１４Ａは、そのドレンがポンプブロック１０Ａの内部に排出されるように構成されているため、指示信号が印加されない（励磁電流が与えられない）非励磁状態では、二次側のポートがポンプブロック１０Ａの内部と連通することとなる。そのため、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態であれば、フィードバック用センサ２４Ａで検出される圧力は、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力に等しくなる。本実施の形態では、このように、比例電磁弁１４Ａを非励磁状態とすることで、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力をフィードバック用センサ２４Ａで検出するようにしている。
【００２１】
次いで、作動油の温度Ｔが所定範囲内になるまで油圧作業機をウォーミングアップさせる。すなわち、油温Ｔによって油の粘性が変化しドレン圧Ｐｄが影響を受ける点を考慮して、油温Ｔが通常作業時の油温（例えば５０〜６０℃）になるまで油圧作業機をウォーミングアップさせる。なお、一般的には、油温Ｔが通常作業時の油温以上であれば、油温の変化量に対する粘度の変化量が小さくなるため、油温変動がドレン圧Ｐｄに与える影響は通常作業時の油温以下の場合と比べて少なくなる。また、上述したように、エンジン１の出力軸にはメインポンプ２の入力軸が連結されているので、ポンプ回転数はエンジン回転数に比例する。したがって、ポンプ吐出量Ｑはエンジン回転数Ｎが大きいほど増加するため、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに設定する。
【００２２】
さらに、ブーム起伏用の操作レバー６を上げ操作してブームＢＭを最大に起立させ、リリーフ弁からメインポンプ２Ｂの吐出油をリリーフさせる。すなわちドレン圧Ｐｄの最大値を取得する。この時、メインポンプ２Ｂの比例電磁弁１４Ｂを最大流量側に励磁する。この状態で、ポンプ吐出圧Ｐｐ（＝Ｐｐ１）とドレン圧Ｐｄ（＝Ｐｄ１）をそれぞれ圧力センサ２３Ｂ，２４Ａで検出し、これと原点とを結んだ直線をメインポンプ２Ｂのドレン圧特性とする。
【００２３】
同様にして、メインポンプ２Ａのドレン圧特性についても取得する。このようにして、メインポンプ２Ａ，２Ｂのそれぞれのドレン圧特性、すなわち、ポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係テーブルが得られる。
【００２４】
本実施例では、パイロットバルブ方式の操作レバーの例を示しているが、操作レバーの代替に、電気レバーと電気レバーの信号を検出して操作信号を出力するコントローラ、それにその操作信号により駆動される比例電磁弁の組合せでも実現できる。
【００２５】
図２に示すコントローラ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ２０には、エンジン１の回転数Ｎを検出する回転数センサ２１と、操作レバー６の操作量に応じた操作圧Ｐｎ（ポジコン圧）を検出する圧力センサ２２と、メインポンプ２の吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ２３と、比例電磁弁１４に作用する二次圧Ｐａを検出する圧力センサ２４と、作動油温度Ｔを検出する温度センサ２６と、ドレン圧特性を自動で算出（取得）するための処理（任意補正）を指令する指令スイッチ２７と、学習モードと通常モードのいずれかを選択するモードスイッチ２８と、ゲートロックレバーのロック操作を検出するリミットスイッチ２９が接続されている。コントローラ２０は、これらセンサ２１〜２６とスイッチ２７〜２９からの信号に基づき以下のような処理を実行する。
【００２６】
補正（ドレン圧特性の取得）の方法には、その実施タイミングにより、以下に述べる任意補正と自動補正の２つの方法がある。
【００２７】
（１）任意補正
任意補正は、通常、工場出荷時にメーカで行われる。図５は、コントローラ２０で実行される任意補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、指令スイッチ２７がオン操作されると開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
【００２８】
ステップＳ１では、温度センサ２６により検出された作動油温度Ｔが所定範囲内（５０〜６０℃）にあるか否かを判定する。ステップＳ２では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ３では、ポンプ２Ａおよびポンプ２Ｂの比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂの指令値をセットする。すなわち、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態となるように、比例電磁弁１４Ｂの励磁電流が最大となるように比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂの指令値をセットする。
【００２９】
ステップＳ４では、圧力センサ２２によりブームＢＭの上げ操作が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５ではメインポンプ２Ｂの吐出圧がリリーフ圧以上になっているか否かを判定する。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の全てが肯定されるとステップＳ６に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ５１に進む。
【００３０】
ステップＳ６では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａ（ただし、この時はＰｄと同等圧）が正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐｄ（＝Ｐｄ１）を読み取り、メモリに記憶する。ステップＳ８では、ポンプ吐出圧検出用の圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐが正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐ（＝Ｐｐ１）を読み取り、メモリに記憶する。
【００３１】
次いで、ステップＳ１０で、例えば表示モニタに信号を出力し、任意補正が正常終了した旨を作業員に報知する。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８のいずれかが否定されるとステップＳ５１に進み、任意補正が異常終了した旨を作業員に報知する。以上の処理により図３に示すようなメインポンプ２Ｂのドレン圧特性が得られる。このドレン圧特性は図１２のドレン圧演算回路３６に記憶され、後述するようにポンプ傾転が制御される。
【００３２】
（２）自動補正
自動補正は、通常、油圧ショベルの使用中（作業中）に行われる。図１４は、コントローラ２０で実行される自動補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、あらかじめ設定された作動油温に達した場合に、自動的に開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
【００３３】
ステップＳ３１では、温度センサ２６により検出された作動油温度Ｔがあらかじめ設定された補正実施温度に達したか否かを判定する。ステップＳ３１が肯定されるとその時の作動油温を記憶する。ステップＳ３３では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ３４では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａが、Ｐｄと同等圧となる、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態か否かを判定する。ステップＳ３５では、比例電磁弁１４Ｂの励磁電流が最大となっているか否かを判定する。ステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５の全てが肯定されるとステップＳ３６に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ３１に戻る。
【００３４】
ステップＳ３６では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａ（ただし、この時はＰｄと同等圧）が正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ３６が肯定されるとステップＳ３７に進み、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐｄ（＝Ｐｄ１）を読み取り、メモリに記憶する。ステップＳ３８では、ポンプ吐出圧検出用の圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐが正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ３８が肯定されるとステップＳ３９に進み、圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐ（＝Ｐｐ１）を読み取り、メモリに記憶する。
【００３５】
次いで、ステップＳ４０で、例えば表示モニタに信号を出力し、自動補正が正常終了した旨を作業員に報知する。ステップＳ３６，Ｓ３８のいずれかが否定されるとステップＳ３１に戻る。以上の処理により図３に示すようなメインポンプ２Ｂのドレン圧特性が得られる。このドレン圧特性は図１２のドレン圧演算回路３６に記憶され、後述するようにポンプ傾転が制御される。
【００３６】
本実施の形態では、比例電磁弁１４の個体差による特性のばらつきを考慮したポンプ傾転制御を併せて行う。以下、この点について説明する。図６は、比例電磁弁１４の入出力特性の一例を示す図であり、図７は、二次圧Ｐａとポンプ傾転θの関係を示す図である。
【００３７】
図６において、特性Ａ０は基準特性であり、比例電磁弁１４への駆動電流ｉの増加に伴い、二次圧Ｐａは増加する。このような比例電磁弁１４の特性には個体差があるため、基準特性Ａ０に対して許容公差±Δα内で特性がばらつき、実際の特性Ａは基準特性Ａ０に対してずれる。このため、例えば二次圧Ｐａ１を発生させようとして基準特性Ａ０に基づき比例電磁弁１４に駆動電流ｉ１を出力すると実際の二次圧はＰａ１’となり、目標値Ｐａ１と乖離する。
【００３８】
その結果、図７に示すように実際のポンプ傾転θ１’が目標ポンプ傾転θ１から乖離し、操作レバー６の操作に応じた良好な作業を行うことができなくなる。この点を考慮し、本実施の形態では、予め比例電磁弁１４のばらつきを考慮した補正特性を設定し（学習制御）、学習制御によって得られた補正特性に基づきポンプ傾転θを制御する（通常制御）。
【００３９】
（３）学習制御
図８は、学習制御の処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ１０には予め図９に示すような比例電磁弁１４の基準特性Ｆ０（設計値）が記憶され、この特性上の３点、すなわちポンプ最小傾転θminに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmin）、ポンプ最大傾転θmaxに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmax）、およびθminとθmaxの中間である中間傾転θmeaに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmea）が基準値として記憶されている。また、θmin，θmea，θmaxにそれぞれ対応する設計上の二次圧（基準制御圧）Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxも基準値として記憶されている。
【００４０】
図８の処理は、モードスイッチ２８の操作により学習モードが選択されると開始される。なお、図８の処理は、比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂのそれぞれについて行われる。ステップＳ１１では、温度センサ２７により検出された作動油温度Ｔが所定範囲内（５０〜６０℃）にあるか否かを判定する。ステップＳ１２では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ１１，ステップＳ１２は、実際の作業条件に合わせて学習制御を行うための処理であり、ステップＳ１１，ステップＳ１２がともに肯定されるとステップＳ１３に進み、いずれかが否定されるとステップＳ１１に戻る。
【００４１】
ステップＳ１３では、リミットスイッチ２９からの信号によりゲートロックレバーがロック操作されているか否かを判定する。これは、学習制御の際に機械が誤作動しないようにするための処理であり、方向制御弁４へのパイロット圧の供給が断たれた状態でのみ学習制御を行うようにする。ステップＳ１３が肯定されるとステップＳ１４に進み、否定されるとステップＳ１１に戻る。
【００４２】
ステップＳ１４では、図９の基準特性Ｆ０によりポンプ最小傾転θminもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１１（例えばｉＡmin）を演算し、この駆動電流ｉ１１を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１５では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１１としてメモリに記憶する。
【００４３】
ステップＳ１６では、図９の基準特性Ｆ０によりポンプ最大傾転θmaxもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１２（例えばｉＡmax）を演算し、この駆動電流ｉ１２を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１７では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１２としてメモリに記憶する。
【００４４】
ステップＳ１８では、図９の基準特性Ｆ０により中間傾転θmeaもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１３（例えばｉＡmea）を演算し、この駆動電流ｉ１３を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１９では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１３としてメモリに記憶する。以上により求めた二次圧データＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を図１０に示すように直線で結ぶことにより、二次圧と制御信号（電流）との関係が得られる。
【００４５】
ステップＳ２０では、図１０の関係を用いて、予め定めた基準制御圧Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxに対応する駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxをそれぞれ次式(I)により演算する。
ｉmin＝ｉ１１−(Ｐ１１−Ｐmin)×(ｉ１３−ｉ１１)／(Ｐ１３−Ｐ１１)
ｉmea＝ｉ１３−(Ｐ１３−Ｐmea)×(ｉ１３−ｉ１１)／(Ｐ１３−Ｐ１１)；Ｐ１３＞Ｐmeaのとき
ｉmea＝ｉ１３＋(Ｐmea−Ｐ１３)×(ｉ１２−ｉ１３)／(Ｐ１２−Ｐ１３)；Ｐ１３＜Ｐmeaのとき）
ｉmax＝ｉ１２＋(Ｐmax−Ｐ１２)×(ｉ１２−ｉ１３)／(Ｐ１２−Ｐ１３) ・・・(I)
【００４６】
ここで求めたｉmin，ｉmea，ｉmaxは、それぞれ比例電磁弁１４の最小傾転θmin，中間傾転θmea，最大傾転θmaxに対応する駆動電流を意味する。すなわち比例電磁弁１４に電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxを出力すると、二次圧はそれぞれＰmin，Ｐmea，Ｐmaxとなり、実ポンプ傾転はそれぞれθmin，θmea，θmaxとなる。
【００４７】
ステップＳ２１では、駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxから予め定めた駆動電流ｉＡmin，ｉＡmea，ｉＡmaxをそれぞれ減算して電流補正値Δｉmin，Δｉmea，Δｉmaxを演算し、メモリに記憶する。これにより図１１に示すように比例電磁弁１４に固有の補正特性ｆ１が求められ、この特性がコントローラ２０のメモリに記憶される。以上により学習制御を終了する。なお、学習制御の終了時に例えば運転席のランプなどを点灯させ、学習制御が終了した旨を作業員に報知するようにしてもよい。
【００４８】
（４）通常制御
図１２は、コントローラ内における通常制御の処理を示すブロック図である。学習制御の終了後、モードスイッチ２８の操作により通常モードが選択されると、通常制御が開始される。この通常制御は、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて行われる。回転数センサ２１からの信号はトルク演算回路３１に入力される。トルク演算回路３１には、予め図示のようにエンジン回転数Ｎと出力トルクＴｒとの関係が記憶されている。トルク演算回路３１では、この関係に基づきエンジン回転数Ｎに対応した出力トルクＴｒを演算し、容量演算回路３２に出力する。
【００４９】
容量演算回路３２には、圧力センサ２３により検出されたポンプ吐出圧Ｐｐが入力される。容量演算回路３２には、ポンプ吸収トルクがエンジン出力トルクＴｒを超えないようにするため、予め図示のようにエンジン出力トルクＴｒが一定の馬力特性が設定されている。容量演算回路３２では、この特性に基づきポンプ吐出圧Ｐｐに対応した目標ポンプ傾転θ１を演算する。
【００５０】
容量演算回路３３には、圧力センサ２２により検出されたポジコン圧Ｐｎが入力される。容量演算回路３３には、予め図示のように操作レバー６の操作によるポジコン圧Ｐｎと目標ポンプ傾転θ２との関係、すなわちポジコン圧Ｐｎの増加に伴い目標ポンプ傾転θ２が増加するような関係が記憶されている。容量演算回路３３では、この特性に基づきポジコン圧Ｐｎに対応した目標ポンプ傾転θ２を演算する。
【００５１】
容量演算回路３２，３３により演算された目標ポンプ傾転θ１，θ２はそれぞれ選択回路３４に入力される。選択回路３４では、目標ポンプ傾転θ１，θ２のうちいずれか小さい方の値を目標ポンプ傾転θとして選択し、目標ポンプ傾転θを指令圧演算回路３５に出力する。
【００５２】
指令圧演算回路３５には、予め図示のような指令圧Ｐ０の基準特性、すなわち目標ポンプ傾転θが増加するほど指令圧Ｐ０が増加するような特性が記憶されている。指令圧演算回路３５では、この特性に基づき目標ポンプ傾転θに対応した目標指令圧Ｐ０（二次圧Ｐａの指令値）を演算する。
【００５３】
ドレン圧演算回路３６には、圧力センサ２３により検出されたポンプ吐出圧Ｐｐが入力される。ドレン圧演算回路３６には、予め任意補正制御により求めたポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係（図３）が、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて記憶されている。ドレン圧演算回路３６では、これらの特性に基づき、ポンプ吐出圧Ｐｐに対応したドレン圧Ｐｄをそれぞれ演算する。加算回路３７では、目標指令圧Ｐ０にドレン圧Ｐｄを加算し、目標指令圧Ｐ０を補正する。
【００５４】
フィードバック制御回路４０では、目標指令圧Ｐ０をフィードバック制御して指令圧Ｐｘを出力する。すなわち減算回路４１で、目標指令圧Ｐ０から圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａを減算し、圧力偏差ΔＰ（＝Ｐ０−Ｐａ）を演算する。ゲイン回路４２で、この偏差ΔＰにフィードバックゲインＫを乗じ、偏差ΔＰＫを演算する。加算回路４３で、目標指令圧Ｐ０に偏差ΔＰＫを加算し、指令圧Ｐｘを出力する。これによりフィードバック制御回路４０は、圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが目標指令圧Ｐ０と等しくなるようにフィードバック指令圧Ｐｘを出力する。
【００５５】
指令圧Ｐｘは、基準演算回路４４と補正演算回路４５にそれぞれ出力される。基準演算回路４４には予め図示のような比例電磁弁１４の指令圧Ｐｘと駆動電流Ｉ０との関係（設計値）が記憶されている。基準演算回路４４は、この駆動電流の基準特性ｆ０に基づき指令圧Ｐｘに対応した目標駆動電流Ｉ０を演算する。
【００５６】
補正演算回路４５には、予め学習モードにおいて定めた指令圧Ｐｘと補正電流ΔＩ０との関係（図１１）が記憶されている。補正演算回路４５は、この駆動電流の補正特性に基づき指令圧Ｐｘに対応した補正電流ΔＩ０を演算する。加算回路４６は、目標駆動電流Ｉ０と補正電流ΔＩ０を加算して補正後の目標駆動電流Ｉを演算し、比例電磁弁１４に出力する。以上の通常制御の処理は作業時に繰り返し行われる。
【００５７】
本実施の形態に係る動作をまとめると次のようになる。まず、学習モードにおいて、コントローラ２０で図８の処理を行い、比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂそれぞれの固有の補正特性ｆ１を求める。この場合、モードスイッチ２８を学習モードに切り換え操作し、かつ、作動油温Ｔを所定範囲内に保ち、かつ、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに制御し、かつ、ゲートロックレバーをロック操作する（ステップＳ１１〜ステップＳ１３）。
【００５８】
以上の条件が成立すると、コントローラ２０は比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂそれぞれに対して所定の駆動電流ｉ１１，ｉ１２，ｉ１３を出力するとともに、二次圧Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を検出し、二次圧Ｐａと電流ｉとの関係（図１０）をそれぞれ求める。この関係から基準制御圧Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxに対応した駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxを演算する（ステップＳ２０）。この駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxから基準の駆動電流ｉＡmin，ｉＡmea，ｉＡmaxをそれぞれ減算し、電流補正値Δｉmin，Δｉmea，Δｉmaxをメモリに記憶する（ステップＳ２１）。
【００５９】
次に、図５に示す任意補正の処理を行い、ドレン圧特性（図３）を求める。この場合、指令スイッチ２７を操作し、かつ、作動油温Ｔを所定範囲内に保ち、かつ、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに制御し、かつ、ブームＢＭを上げ操作し、メインポンプ２の吐出圧をリリーフさせる（ステップＳ１〜ステップＳ５）。
【００６０】
以上の条件が成立すると、コントローラ２０はドレン圧Ｐｄとポンプ吐出圧Ｐｐを検出し、メモリに記憶する（ステップＳ７，ステップＳ９）。なお、学習制御と任意補正は、通常制御で用いる補正特性とドレン圧特性を設定するために行うものであり、通常、工場出荷時にメーカによって行われる。
【００６１】
通常の作業時には、モードスイッチ２８を通常モードに切り換え操作する。通常モードでは、コントローラ２０は圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが操作レバー６の操作量に応じた目標指令圧Ｐ０と等しくなるように比例電磁弁１４に目標駆動電流Ｉを出力する。すなわち、圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが目標指令圧Ｐ０と等しくなるようにフィードバック制御により指令圧Ｐｘを出力するとともに、この指令圧Ｐｘに対応した目標駆動電流Ｉ０を、学習モードによって定めた補正電流ΔＩ０の特性ｆ１により補正し、補正後の目標駆動電流Ｉ（＝Ｉ０＋ΔＩ０）を比例電磁弁１４に出力する。
【００６２】
この際、コントローラ２０は、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて、ドレン圧特性に基づきドレン圧Ｐｄを演算し、目標指令圧Ｐ０にドレン圧Ｐｄを加算して目標指令圧Ｐ０を補正する。このため、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａが背圧相当分のドレン圧Ｐｄの分だけ増加することとなり、油圧切換弁１３に作用するケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ）がキャンセルされる。その結果、図４に示す基準特性ａに沿ってポンプ吐出量Ｑを変化させることができ、所望のポンプ吐出量Ｑが得られる。
【００６３】
この場合のメインポンプ２の吐出圧Ｐと吐出量Ｑの関係を図１３に示す。図の特性ａは、ドレン圧Ｐｄが０のときのＰＱ特性（基準特性）であり、さらに、ドレン圧ＰｄがＰｄ１で、指令圧Ｐ０をドレン圧Ｐｄ１で補正した場合のＰＱ特性である。特性ｂは、ドレン圧ＰｄがＰｄ１で、指令圧Ｐ０を補正しない場合のＰＱ特性である。
【００６４】
指令圧Ｐ０を補正しない場合には、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａがドレン圧Ｐｄの分だけ不足する。このため、実ポンプ傾転は目標ポンプ傾転θとならず、ポンプ吐出量Ｑはドレン圧Ｐｄが０のとき、すなわち目標値よりもΔＱだけ減少する。一方、本実施の形態のように指令圧Ｐ０を補正する場合には、油圧切換弁１３にドレン圧Ｐｄを上乗せした二次圧Ｐａが作用する。このため、実ポンプ傾転は目標ポンプ傾転θとなり、ポンプ吐出量Ｑを精度よく目標値に制御できる。
【００６５】
本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ドレン圧演算部３６に設定したドレン圧特性によりドレン圧Ｐｄを演算し、目標ポンプ傾転θに対応した指令圧Ｐ０をドレン圧Ｐｄの分だけ加算して出力するようにした。これにより油圧切換弁１３にケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ）が作用することによる油圧切換弁１３の切換量の低下が抑えられ、ポンプ傾転を精度良く目標ポンプ傾転θに制御できる。
（２）フィードバック用の圧力センサ２４Ａ，２４Ｂを用いてドレン圧特性をあらかじめ取得しておき、通常制御においてはドレン圧特性によりドレン圧Ｐｄを演算するので、ドレン圧検出のための油圧センサを別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
（３）メインポンプ２からの圧油ではなく、サブポンプ３からの低圧のパイロット圧を比例電磁弁１４で減圧して油圧切換弁１３に付与し、油圧切換弁１３を切り換えるようにした。これにより比例電磁弁１４と油圧切換弁１３の耐圧性をそれほど高める必要がなく、安価に構成できる。
（４）作動油温Ｔが所定範囲内、かつ、エンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａ、かつ、ブーム上げリリーフの状態のときに、任意補正を行うようにした。すなわち実際の作業条件に合わせて任意補正を行うようにしたので、ドレン圧特性を精度よく求めることができる。
【００６６】
（５）学習制御において、圧力センサ２４の検出値Ｐａを用いてポンプ傾転制御用の補正特性ｆ１を求め、通常制御において、圧力センサ２４の検出値Ｐａを用いてフィードバック制御により駆動電流Ｉを補正するとともに、補正特性ｆ１に基づき駆動電流Ｉを補正するようにした。これにより傾転角センサを用いることなく傾転制御を行うので、傾転制御装置を安価に構成することができる。また、圧力センサ２４は傾転角センサに比べて温度特性がよいので、高温条件下で作業した場合であってもポンプ傾転を精度良く補正することができる。
（６）指令圧Ｐｘをフィードバック制御により出力して駆動電流Ｉを補正するので、操作レバー６の操作により目標ポンプ傾転θが変化した場合に、実ポンプ傾転を応答性よく目標ポンプ傾転θに制御できる。
（７）予め定めた比例電磁弁１４の固有の補正特性ｆ１に基づき傾転制御するので、個々の製品間の動的特性のばらつきが少なく、均一の動作特性が得られる。
（８）補正特性ｆ１を求めるために基準制御圧を３点（Ｐmin，Ｐmea，Ｐmax）設定するので、補正特性ｆ１が比例電磁弁１４の特性に良好に対応し、駆動電流Ｉを精度良く補正することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、比例電磁弁１４からの二次圧Ｐａにより油圧切換弁１３を切り換えてピストン１２への制御圧を発生するようにしたが、二次圧Ｐａに対抗した背圧が作用するように構成されているのであれば、制御圧を発生する弁手段としての油圧切換弁１３はいかなるものでもよい。油圧切換弁１３の切換に応じて傾転制御用ピストン１２を駆動することで、ポンプ傾転（ポンプ容量）を変更するようにしたが、容量変更手段はこれに限らない。サブポンプ３からの圧油を比例電磁弁１４で減圧して油圧切換弁１３に二次圧Ｐａ（指令圧Ｐ０）を出力するようにしたが、指令圧出力手段はこれに限らない。例えばメインポンプ２からの圧油により弁手段を切り換えるようにしてもよい。
【００６８】
油圧切換弁１３に作用する背圧に応じて指令圧Ｐ０を補正するのであれば、補正手段としてのコントローラ２０の構成はいかなるものでもよい。
【００６９】
操作レバー６の操作によりポジコン圧Ｐｎを発生させて目標ポンプ傾転を入力するようにしたが、他の入力手段を用いてもよい。サブポンプ３からのパイロット圧を比例電磁弁１４で減圧するようにしたが、減圧手段はこれに限らない。指令圧検出手段としての圧力センサ２４により二次圧Ｐａ（指令圧）を検出するとともに、検出された二次圧Ｐａが補正後の指令圧Ｐ０となるように比例電磁弁１４を制御するようにしたが、制御手段としてのコントローラ２０の構成はいかなるものでもよい。
【００７０】
上述の説明では、メインポンプ２Ａ，２Ｂのそれぞれのドレン圧特性を取得し、メインポンプ２Ａについては、メインポンプ２Ａのドレン圧特性を、メインポンプ２Ｂについては、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性をそれぞれポンプ傾転の制御に利用するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、メインポンプ２Ａおよびメインポンプ２Ｂのドレン圧特性のいずれか一方だけを取得し、当該ドレン特性を利用して、両方のメインポンプ２Ａ，２Ｂのポンプ傾転を制御するようにしてもよい。
【００７１】
上述の説明では、油温Ｔが通常作業時の油温となっているときにドレン特性を１つだけ取得するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、油温に応じて複数のドレン特性を取得するように構成してもよい。そして、ポンプ傾転の制御の際の油温に応じて上記複数のドレン特性の中から、適宜ドレン特性を選択してポンプ傾転の制御に利用するように構成してもよい。
【００７２】
上述の説明では、いわゆる２ポンプシステムを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、メインポンプを１基搭載するシステムに適用してもよく、メインポンプを３基以上搭載するシステムに適用してもよい。なお、メインポンプを１基搭載するシステムに適用する場合、たとえば、図２（ａ）においてメインポンプ２Ｂに係る各機器が存在しなかった場合には、次のようにしてドレン特性を取得する。この場合には、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力を圧力センサ２４Ａで検出するため、比例電磁弁１４Ａを非励磁状態とする。そして、この状態におけるポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄをそれぞれ圧力センサ２３Ａ，２４Ａで検出して、図３に記載したようなドレン特性を取得する。この場合、メインポンプ２Ａの傾転角度が最小角度に設定されるため、メインポンプ２Ａの吐出量が少なくなり、図３における原点近傍でのポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄがそれぞれ圧力センサ２３Ａ，２４Ａで検出されることになる。したがって、上述した２ポンプシステムの場合と比べると、得られるドレン特性の精度がやや劣ることになるが、実用上は差し支えないものと考えられる。
【００７３】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。また、以上では、傾転制御装置を油圧ショベルに適用する例を説明したが、可変容量型のポンプを有する他の油圧作業機にも本発明を同様に適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の油圧作業機のポンプ傾転制御装置に限定されない。
【００７４】
本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、弁手段の駆動に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、指令圧に対抗して弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて指令圧を補正する補正手段と、弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、背圧取得手段は、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、背圧特性取得手段で取得した背圧特性を記憶する記憶手段と、吐出圧検出手段により検出された吐出圧と記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、指令圧検出手段は、背圧も検出可能であり、背圧特性取得手段は、吐出圧検出手段で検出した油圧ポンプの吐出圧と、指令圧検出手段で検出した背圧とに基づいて背圧特性を取得することを特徴とする各種構造の油圧作業機のポンプ傾転制御装置を含むものである。
【００７５】
また、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、傾転制御圧に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、傾転制御用指令圧によって駆動され、傾転制御圧を発生する弁手段と、指示信号に基づいて傾転制御用指令圧を弁手段に出力する指令圧出力手段と、予め記憶した、油圧ポンプの吐出圧力と弁手段に作用する背圧との関係テーブルに基づいて、検出した油圧ポンプの吐出圧力から背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて傾転制御用指令圧を補正するように指示信号を補正する補正手段と、傾転制御用指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、指令圧出力手段に指示信号が印加されないときに、傾転制御用指令圧が背圧と等価な圧力となるように指令圧出力手段が構成され、関係テーブルは、検出した油圧ポンプの吐出圧と、指示信号が印加されていない状態で指令圧検出手段で検出した背圧と等価な傾転制御用指令圧とに基づいて予め作成されることを特徴とする各種構造の油圧作業機のポンプ傾転制御装置を含むものである。
【符号の説明】
【００７６】
２ メインポンプ
３ サブポンプ
６ 操作レバー
１２ 傾転制御用ピストン
１４ 比例電磁弁
２０ コントローラ
２３，２４ 圧力センサ
３６ ドレン圧演算回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機のポンプ傾転制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、操作レバーの操作量に応じた傾転制御信号によりポンプ傾転を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、操作レバーの操作量に応じた傾転制御信号を出力して比例電磁弁を駆動し、この比例電磁弁の駆動によって切換弁に作用するパイロット圧を調整し、切換弁の駆動によりポンプ傾転を目標ポンプ傾転に制御するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０２７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、切換弁にパイロット圧に対抗したケーシング内の圧力が作用する。このため、ケーシング内の圧力が上昇した場合には、指令値通りに切換弁が駆動されず、ポンプ傾転を精度よく目標ポンプ傾転に制御できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１） 請求項１の発明による油圧作業機のポンプ傾転制御装置は、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、弁手段の駆動に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、指令圧に対抗して弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて指令圧を補正する補正手段と、弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、背圧取得手段は、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、背圧特性取得手段で取得した背圧特性を記憶する記憶手段と、吐出圧検出手段により検出された吐出圧と記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、指令圧検出手段は、背圧も検出可能であり、背圧特性取得手段は、吐出圧検出手段で検出した油圧ポンプの吐出圧と、指令圧検出手段で検出した背圧とに基づいて背圧特性を取得することを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、指令圧出力手段は、パイロット圧発生用のパイロット油圧ポンプと、目標ポンプ傾転を入力する入力手段と、目標ポンプ傾転に応じてパイロット油圧ポンプからのパイロット圧を減圧する減圧手段とを有することを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または２に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとを備え、弁手段は、第１の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第１の弁手段と、第２の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第２の弁手段とを備え、容量変更手段は、第１の弁手段の駆動に応じて第１の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第１の容量変更手段と、第２の弁手段の駆動に応じて第２の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第２の容量変更手段とを備え、指令圧出力手段は、第１の弁手段を駆動するための第１の指令圧を出力する第１の指令圧出力手段と、第２の弁手段を駆動するための第２の指令圧を出力する第２の指令圧出力手段とを備え、背圧取得手段は、第１の指令圧に対抗して第１の弁手段に作用する第１の背圧を取得する第１の背圧取得手段と、第２の指令圧に対抗して第２の弁手段に作用する第２の背圧を取得する第２の背圧取得手段とを備え、補正手段は、第１の背圧取得手段により取得した第１の背圧に応じて第１の指令圧を補正する第１の補正手段と、第２の背圧取得手段により取得した第２の背圧に応じて第２の指令圧を補正する第２の補正手段とを備え、指令圧検出手段は、第１の弁手段に作用する第１の指令圧を検出する第１の指令圧検出手段と、第２の弁手段に作用する第２の指令圧を検出する第２の指令圧検出手段とを備え、第１の背圧取得手段は、第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の吐出圧検出手段と、第１の油圧ポンプの吐出圧と第１の油圧ポンプの背圧との関係（第１の背圧特性）をあらかじめ取得する第１の背圧特性取得手段と、第１の背圧特性取得手段で取得した第１の背圧特性を記憶する第１の記憶手段と、第１の吐出圧検出手段により検出された第１の油圧ポンプの吐出圧と記憶された第１の背圧特性に基づき、第１の背圧を演算する第１の背圧演算手段とを有し、第２の背圧取得手段は、第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の吐出圧検出手段と、第２の油圧ポンプの吐出圧と第２の油圧ポンプの背圧との関係（第２の背圧特性）をあらかじめ取得する第２の背圧特性取得手段と、第２の背圧特性取得手段で取得した第２の背圧特性を記憶する第２の記憶手段と、第２の吐出圧検出手段により検出された第２の油圧ポンプの吐出圧と記憶された第２の背圧特性に基づき、第２の背圧を演算する第２の背圧演算手段とを有し、第１の指令圧検出手段は、第２の背圧も検出可能であり、第２の指令圧検出手段は、第１の背圧も検出可能であり、第１の背圧特性取得手段は、第１の吐出圧検出手段で検出した第１の油圧ポンプの吐出圧と、第２の指令圧検出手段で検出した第１の背圧とに基づいて第１の背圧特性を取得し、第２の背圧特性取得手段は、第２の吐出圧検出手段で検出した第２の油圧ポンプの吐出圧と、第１の指令圧検出手段で検出した第２の背圧とに基づいて第２の背圧特性を取得することを特徴とする。
（４） 請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、油圧ポンプは、油圧作業機のエンジンによって駆動され、油圧アクチュエータは、少なくとも油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、背圧特性取得手段は、（ａ）作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、（ｂ）油圧ポンプの吐出圧が油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、（ｃ）エンジンのエンジン回転数が定格回転数であってブーム起伏用油圧アクチュエータによってブームが上げ方向に駆動されているとき、の上記（ａ）〜（ｃ）の全ての条件が満たされたときに背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
（５） 請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、指令圧検出手段により検出された指令圧が補正手段により補正された指令圧となるように指令圧出力手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、背圧の影響を考慮してポンプ傾転を精度よく目標ポンプ傾転に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置が適用される油圧ショベルの外観側面図。
【図２】本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置の構成を示す図。
【図３】油圧ポンプの吐出圧とドレン圧との関係を示す図。
【図４】油圧切換弁のパイロットポートに作用する二次圧とポンプ吐出量との関係を示す図。
【図５】コントローラでの任意補正の処理の一例を示すフローチャート。
【図６】比例電磁弁に作用する駆動電流と二次圧の関係を示す図。
【図７】二次圧とポンプ傾転との関係を示す図。
【図８】コントローラでの学習制御の一例を示すフローチャート。
【図９】学習制御における目標傾転と電流の関係を示す図。
【図１０】学習制御における二次圧と電流の関係を示す図。
【図１１】比例電磁弁の補正特性を示す図。
【図１２】コントローラでの通常制御の一例を示すブロック図。
【図１３】本実施の形態の動作を表すＰＱ線図。
【図１４】コントローラでの自動補正の処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図１４を参照して本発明による油圧作業機のポンプ傾転制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置が適用される油圧作業機の一例である油圧ショベルの外観側面図である。油圧ショベルは、走行体１０１と、旋回可能な旋回体１０２と、旋回体１０２に回動可能に軸支されたブームＢＭ，アームＡＭ，バケットＢＫからなる作業装置１０３とを有する。ブームＢＭ，アームＡＭ，バケットＢＫは、それぞれブームシリンダ１０３ａ、アームシリンダ１０３ｂ、バケットシリンダ１０３ｃにより駆動される。
【０００９】
図２（ａ）は、本実施の形態に係るポンプ傾転制御装置の構成を示す図である。本実施の形態では、メインポンプを２基搭載する、いわゆる２ポンプシステムを例に説明する。エンジン１の出力軸には可変容量型の２つのメインポンプ２Ａ，２Ｂと、サブポンプ３の入力軸が連結され、エンジン１の駆動によりこれら油圧ポンプ２Ａ，２Ｂ，３から圧油が吐出される。メインポンプ２Ａ，２Ｂからの圧油は、方向制御弁４を介して油圧シリンダ（ブームシリンダなど）や油圧モータ（旋回モータなど）等の油圧アクチュエータ５に供給される。以下の説明では、メインポンプ２Ａに係る各機器には符号の数字の後に大文字のアルファベットＡを付し、メインポンプ２Ｂに係る各機器には符号の数字の後に大文字のアルファベットＢを付して説明する。なお、メインポンプ２Ａに係る各機器で符号の数字の後に大文字のアルファベットＡを付したものと、メインポンプ２Ｂに係る各機器で符号の数字の後に大文字のアルファベットＢを付したものとでは、符号の数字が一致すれば同じ種類の機器である。そのため、以下の説明では、メインポンプ２Ｂに係る各機器についての説明は省略する。
【００１０】
方向制御弁４にはパイロット弁７を介してサブポンプ３からのパイロット圧が供給される。パイロット弁７は操作レバー６の操作により駆動され、操作レバー６の操作量に応じて油圧アクチュエータ５への圧油の流れが制御される。なお、図示は省略するが、メインポンプ２Ａ，２Ｂとコントロールバルブ４の間には、ポンプ吐出圧の上限をリリーフ圧Ｐｒに制限するリリーフ弁が設けられている。
【００１１】
パイロット弁７とサブポンプ３との間にはロックバルブ９が設けられている。ロックバルブ９は、運転席の入口に設けられたゲートロックレバー（不図示）のロック操作によりロック位置に切り換わり、アンロック操作によりアンロック位置に切り換わる。ロックバルブ９がロック位置に切り換わると、パイロット弁７への圧油の流れが禁止される。この状態では、操作レバー６の操作に拘わらず方向制御弁４へパイロット圧は供給されず、方向制御弁４は中立位置に保持され、油圧アクチュエータ５への圧油の流れが阻止される。ロックバルブ９がアンロック位置に切り換わると、パイロット弁７への圧油の流れが許容される。
【００１２】
メインポンプ２Ａの傾転は、メインポンプ２Ａ用のポンプレギュレータにより変更される。メインポンプ２Ａ用のポンプレギュレータは傾転制御用ピストン１２Ａと油圧切換弁１３Ａと比例電磁弁１４Ａとを備える。傾転制御用ピストン１２Ａは、傾転制御圧に応じてメインポンプ２Ａのポンプ容量を変更する。すなわち、傾転制御用ピストン１２Ａの小径側油室１２Ａａにはメインポンプ２Ａの吐出圧Ｐｐが作用し、大径側油室１２Ａｂには油圧切換弁１３Ａを介してメインポンプ２Ａとサブポンプ３の吐出圧が作用する。各油室１２Ａａ，１２Ａｂに作用する油圧力に応じてピストン１２Ａが駆動され、メインポンプ２Ａの傾転が変更される。なお、比例電磁弁１４Ａのドレンは、ポンプブロック１０Ａの内部に排出されるように構成されている。
【００１３】
油圧切換弁１３Ａには、比例電磁弁１４Ａを介したサブポンプ３からのパイロット圧（二次圧Ｐａ）が作用し、二次圧Ｐａに応じて油圧切換弁１３Ａが切り換わる。すなわち傾転制御用指令圧である比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａが増加すると油圧切換弁１３Ａは位置イ側に切り換わる。これにより油室１２Ａｂに作用する油圧力が増加し、メインポンプ２Ａのポンプ傾転が増加する。一方、二次圧Ｐａが減少すると油圧切換弁１３Ａは位置ロ側に切り換わる。これにより油室１２Ａｂに作用する油圧力が減少し、メインポンプ２Ａのポンプ傾転が減少する。このようにメインポンプ２Ａのポンプ傾転が増減すると、メインポンプ２Ａのポンプ吐出量は最小流量Ｑmin〜最大流量Ｑmaxの間で変化する。比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａは、指示信号、すなわち、後述するコントローラ２０から出力される比例電磁弁１４Ａへの駆動電流（励磁電流）によって決定される。
【００１４】
メインポンプ２Ａと上記ポンプレギュレータはポンプブロック１０Ａにより一体に構成され、ブロック１０Ａの内部はポンプ２Ａからの漏れ油で満たされている。このため図２（ｂ）に示すように油圧切換弁１３Ａのスプールには二次圧Ｐａに対抗してブロック内の圧力（ケーシング圧Ｐｂ）が背圧となって作用する。なお、ポンプブロック１０Ａ内の油はドレンポート、ドレン配管１６Ａ，１７、フィルタ１８を介してタンクに排出されるため、このドレンポート〜タンクへの排出経路の圧力損失（圧損）や作動油の粘度の影響によってポンプブロック１０Ａのドレンポート圧（ドレン圧ＰＡｄ）が増加するとポンプブロック１０Ａのケーシング圧ＰＡｄ（ポンプブロック内の内部圧力）も増加する。以下、ケーシング圧ＰＡｂとドレン圧ＰＡｄが同等なものとして説明する。
【００１５】
上述したように、ポンプブロック１０Ｂ内の構成は、ポンプブロック１０Ａ内の構成と同じである。また、ポンプブロック１０Ｂ内の油はドレンポート、ドレン配管１６Ｂ，１７、フィルタ１８を介してタンクに排出されるため、このドレンポート〜タンクへの排出経路の圧力損失（圧損）や作動油の粘度の影響によってポンプブロック１０Ｂのドレンポート圧（ドレン圧ＰＢｄ）が増加するとポンプブロック１０Ｂのケーシング圧ＰＢｄ（ポンプブロック内の内部圧力）も増加する。以下、ケーシング圧ＰＢｂとドレン圧ＰＢｄが同等なものとして説明する。
【００１６】
ここで、ドレン配管１６Ａとドレン配管１６Ｂはともにドレン配管１７を介してフィルタ１８へ接続されているため、ドレン圧ＰＡｄとドレン圧ＰＢｄとが略等しくなる。したがって、ケーシング圧ＰＡｂとケーシング圧ＰＢｂも略等しくなる。そこで、以下の説明では、ドレン圧ＰＡｄとドレン圧ＰＢｄを区別して説明する場合を除き、ドレン圧ＰＡｄおよび／またはドレン圧ＰＢｄをドレン圧Ｐｄと表示する。また、ケーシング圧ＰＡｂとケーシング圧ＰＢｂを区別して説明する場合を除き、ケーシング圧ＰＡｂおよび／またはケーシング圧ＰＢｂをケーシング圧Ｐｂと表示する。同様に、たとえばメインポンプ２Ａとメインポンプ２Ｂとを特に区別して説明する必要がない場合のように、メインポンプ２Ａに係る各機器とメインポンプ２Ｂに係る各機器とを特に区別して説明する必要がない場合には、アルファベットの大文字のＡやＢの記載を省略する。
【００１７】
図３は、ポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係を示す図である。図３に示すようにポンプ吐出圧Ｐｐが増加するとメインポンプ２からの油の漏れ量が増加し、ドレン圧Ｐｄが比例的に増加する。ポンプ吐出圧Ｐｐが最大Ｐｐ１（リリーフ圧Ｐｒ）のとき、ドレン圧も最大Ｐｄ１となる。
【００１８】
図４は、二次圧Ｐａとポンプ吐出量Ｑとの関係である傾転制御特性を示す図である。図の特性ａは、ドレン圧Ｐｄが０のときの基準特性であり、特性ｂはドレン圧Ｐｄが最大Ｐｄ１のときの特性である。特性ａに示すように、ドレン圧Ｐｄが０の場合には、二次圧が所定値Ｐａ１でポンプ吐出量はＱ１となる。
【００１９】
一方、特性ｂに示すように、ドレン圧ＰｄがＰｄ１の場合には、ケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ１）が二次圧Ｐａの抗力として作用するため、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａは実質ドレン圧Ｐｄ１の分だけ減少する。このため、傾転制御特性は右側にシフトし、ポンプ吐出量はＱ１よりも少くなる。このようにドレン圧Ｐｄが上昇した場合に基準特性ａに基づいて比例電磁弁１４を制御したのでは、所望のポンプ吐出量Ｑが得られないおそれがある。特に油圧切換弁１３は、メインポンプ２よりも低圧のサブポンプ３からのパイロット圧により切り換えるので、ケーシング圧による影響が大きい。そこで、本実施の形態では、以下に述べるように予め図３に示すようなポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係（ドレン圧特性または背圧特性と呼ぶ）を定め、この関係に基づきポンプ傾転を制御する。
【００２０】
ドレン圧特性は次のようにして求める。まず、２ポンプシステムの一方、例えばメインポンプ２Ａの比例電磁弁１４Ａを最小流量側（非励磁）にしておき、ドレン圧Ｐｄと等価の圧力となる比例電磁弁１４Ａの二次圧Ｐａをフィードバック用センサ２４Ａにて検出できる状態にしておく。すなわち、上述したように、比例電磁弁１４Ａは、そのドレンがポンプブロック１０Ａの内部に排出されるように構成されているため、指示信号が印加されない（励磁電流が与えられない）非励磁状態では、二次側のポートがポンプブロック１０Ａの内部と連通することとなる。そのため、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態であれば、フィードバック用センサ２４Ａで検出される圧力は、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力に等しくなる。本実施の形態では、このように、比例電磁弁１４Ａを非励磁状態とすることで、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力をフィードバック用センサ２４Ａで検出するようにしている。
【００２１】
次いで、作動油の温度Ｔが所定範囲内になるまで油圧作業機をウォーミングアップさせる。すなわち、油温Ｔによって油の粘性が変化しドレン圧Ｐｄが影響を受ける点を考慮して、油温Ｔが通常作業時の油温（例えば５０〜６０℃）になるまで油圧作業機をウォーミングアップさせる。なお、一般的には、油温Ｔが通常作業時の油温以上であれば、油温の変化量に対する粘度の変化量が小さくなるため、油温変動がドレン圧Ｐｄに与える影響は通常作業時の油温以下の場合と比べて少なくなる。また、上述したように、エンジン１の出力軸にはメインポンプ２の入力軸が連結されているので、ポンプ回転数はエンジン回転数に比例する。したがって、ポンプ吐出量Ｑはエンジン回転数Ｎが大きいほど増加するため、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに設定する。
【００２２】
さらに、ブーム起伏用の操作レバー６を上げ操作してブームＢＭを最大に起立させ、リリーフ弁からメインポンプ２Ｂの吐出油をリリーフさせる。すなわちドレン圧Ｐｄの最大値を取得する。この時、メインポンプ２Ｂの比例電磁弁１４Ｂを最大流量側に励磁する。この状態で、ポンプ吐出圧Ｐｐ（＝Ｐｐ１）とドレン圧Ｐｄ（＝Ｐｄ１）をそれぞれ圧力センサ２３Ｂ，２４Ａで検出し、これと原点とを結んだ直線をメインポンプ２Ｂのドレン圧特性とする。
【００２３】
同様にして、メインポンプ２Ａのドレン圧特性についても取得する。このようにして、メインポンプ２Ａ，２Ｂのそれぞれのドレン圧特性、すなわち、ポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係テーブルが得られる。
【００２４】
本実施例では、パイロットバルブ方式の操作レバーの例を示しているが、操作レバーの代替に、電気レバーと電気レバーの信号を検出して操作信号を出力するコントローラ、それにその操作信号により駆動される比例電磁弁の組合せでも実現できる。
【００２５】
図２に示すコントローラ２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ２０には、エンジン１の回転数Ｎを検出する回転数センサ２１と、操作レバー６の操作量に応じた操作圧Ｐｎ（ポジコン圧）を検出する圧力センサ２２と、メインポンプ２の吐出圧Ｐｐを検出する圧力センサ２３と、比例電磁弁１４に作用する二次圧Ｐａを検出する圧力センサ２４と、作動油温度Ｔを検出する温度センサ２６と、ドレン圧特性を自動で算出（取得）するための処理（任意補正）を指令する指令スイッチ２７と、学習モードと通常モードのいずれかを選択するモードスイッチ２８と、ゲートロックレバーのロック操作を検出するリミットスイッチ２９が接続されている。コントローラ２０は、これらセンサ２１〜２６とスイッチ２７〜２９からの信号に基づき以下のような処理を実行する。
【００２６】
補正（ドレン圧特性の取得）の方法には、その実施タイミングにより、以下に述べる任意補正と自動補正の２つの方法がある。
【００２７】
（１）任意補正
任意補正は、通常、工場出荷時にメーカで行われる。図５は、コントローラ２０で実行される任意補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、指令スイッチ２７がオン操作されると開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
【００２８】
ステップＳ１では、温度センサ２６により検出された作動油温度Ｔが所定範囲内（５０〜６０℃）にあるか否かを判定する。ステップＳ２では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ３では、ポンプ２Ａおよびポンプ２Ｂの比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂの指令値をセットする。すなわち、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態となるように、比例電磁弁１４Ｂの励磁電流が最大となるように比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂの指令値をセットする。
【００２９】
ステップＳ４では、圧力センサ２２によりブームＢＭの上げ操作が検出されたか否かを判定する。ステップＳ５ではメインポンプ２Ｂの吐出圧がリリーフ圧以上になっているか否かを判定する。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５の全てが肯定されるとステップＳ６に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ５１に進む。
【００３０】
ステップＳ６では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａ（ただし、この時はＰｄと同等圧）が正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐｄ（＝Ｐｄ１）を読み取り、メモリに記憶する。ステップＳ８では、ポンプ吐出圧検出用の圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐが正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐ（＝Ｐｐ１）を読み取り、メモリに記憶する。
【００３１】
次いで、ステップＳ１０で、例えば表示モニタに信号を出力し、任意補正が正常終了した旨を作業員に報知する。ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ８のいずれかが否定されるとステップＳ５１に進み、任意補正が異常終了した旨を作業員に報知する。以上の処理により図３に示すようなメインポンプ２Ｂのドレン圧特性が得られる。このドレン圧特性は図１２のドレン圧演算回路３６に記憶され、後述するようにポンプ傾転が制御される。
【００３２】
（２）自動補正
自動補正は、通常、油圧ショベルの使用中（作業中）に行われる。図１４は、コントローラ２０で実行される自動補正の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、あらかじめ設定された作動油温に達した場合に、自動的に開始される。なお、以下の説明では、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性の取得について説明するが、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得についても同様である。したがって、メインポンプ２Ａのドレン圧特性の取得については説明を省略する。
【００３３】
ステップＳ３１では、温度センサ２６により検出された作動油温度Ｔがあらかじめ設定された補正実施温度に達したか否かを判定する。ステップＳ３１が肯定されるとその時の作動油温を記憶する。ステップＳ３３では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ３４では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａが、Ｐｄと同等圧となる、比例電磁弁１４Ａが非励磁状態か否かを判定する。ステップＳ３５では、比例電磁弁１４Ｂの励磁電流が最大となっているか否かを判定する。ステップＳ３１、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５の全てが肯定されるとステップＳ３６に進み、いずれか１つでも否定されるとステップＳ３１に戻る。
【００３４】
ステップＳ３６では、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐａ（ただし、この時はＰｄと同等圧）が正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ３６が肯定されるとステップＳ３７に進み、圧力センサ２４Ａの検出値Ｐｄ（＝Ｐｄ１）を読み取り、メモリに記憶する。ステップＳ３８では、ポンプ吐出圧検出用の圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐが正常範囲内にあるか否かを判定する。ステップＳ３８が肯定されるとステップＳ３９に進み、圧力センサ２３Ｂの検出値Ｐｐ（＝Ｐｐ１）を読み取り、メモリに記憶する。
【００３５】
次いで、ステップＳ４０で、例えば表示モニタに信号を出力し、自動補正が正常終了した旨を作業員に報知する。ステップＳ３６，Ｓ３８のいずれかが否定されるとステップＳ３１に戻る。以上の処理により図３に示すようなメインポンプ２Ｂのドレン圧特性が得られる。このドレン圧特性は図１２のドレン圧演算回路３６に記憶され、後述するようにポンプ傾転が制御される。
【００３６】
本実施の形態では、比例電磁弁１４の個体差による特性のばらつきを考慮したポンプ傾転制御を併せて行う。以下、この点について説明する。図６は、比例電磁弁１４の入出力特性の一例を示す図であり、図７は、二次圧Ｐａとポンプ傾転θの関係を示す図である。
【００３７】
図６において、特性Ａ０は基準特性であり、比例電磁弁１４への駆動電流ｉの増加に伴い、二次圧Ｐａは増加する。このような比例電磁弁１４の特性には個体差があるため、基準特性Ａ０に対して許容公差±Δα内で特性がばらつき、実際の特性Ａは基準特性Ａ０に対してずれる。このため、例えば二次圧Ｐａ１を発生させようとして基準特性Ａ０に基づき比例電磁弁１４に駆動電流ｉ１を出力すると実際の二次圧はＰａ１’となり、目標値Ｐａ１と乖離する。
【００３８】
その結果、図７に示すように実際のポンプ傾転θ１’が目標ポンプ傾転θ１から乖離し、操作レバー６の操作に応じた良好な作業を行うことができなくなる。この点を考慮し、本実施の形態では、予め比例電磁弁１４のばらつきを考慮した補正特性を設定し（学習制御）、学習制御によって得られた補正特性に基づきポンプ傾転θを制御する（通常制御）。
【００３９】
（３）学習制御
図８は、学習制御の処理の一例を示すフローチャートである。コントローラ１０には予め図９に示すような比例電磁弁１４の基準特性Ｆ０（設計値）が記憶され、この特性上の３点、すなわちポンプ最小傾転θminに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmin）、ポンプ最大傾転θmaxに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmax）、およびθminとθmaxの中間である中間傾転θmeaに対応する駆動電流（基準制御信号ｉＡmea）が基準値として記憶されている。また、θmin，θmea，θmaxにそれぞれ対応する設計上の二次圧（基準制御圧）Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxも基準値として記憶されている。
【００４０】
図８の処理は、モードスイッチ２８の操作により学習モードが選択されると開始される。なお、図８の処理は、比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂのそれぞれについて行われる。ステップＳ１１では、温度センサ２７により検出された作動油温度Ｔが所定範囲内（５０〜６０℃）にあるか否かを判定する。ステップＳ１２では、回転数センサ２１により検出されたエンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａであるか否かを判定する。ステップＳ１１，ステップＳ１２は、実際の作業条件に合わせて学習制御を行うための処理であり、ステップＳ１１，ステップＳ１２がともに肯定されるとステップＳ１３に進み、いずれかが否定されるとステップＳ１１に戻る。
【００４１】
ステップＳ１３では、リミットスイッチ２９からの信号によりゲートロックレバーがロック操作されているか否かを判定する。これは、学習制御の際に機械が誤作動しないようにするための処理であり、方向制御弁４へのパイロット圧の供給が断たれた状態でのみ学習制御を行うようにする。ステップＳ１３が肯定されるとステップＳ１４に進み、否定されるとステップＳ１１に戻る。
【００４２】
ステップＳ１４では、図９の基準特性Ｆ０によりポンプ最小傾転θminもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１１（例えばｉＡmin）を演算し、この駆動電流ｉ１１を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１５では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１１としてメモリに記憶する。
【００４３】
ステップＳ１６では、図９の基準特性Ｆ０によりポンプ最大傾転θmaxもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１２（例えばｉＡmax）を演算し、この駆動電流ｉ１２を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１７では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１２としてメモリに記憶する。
【００４４】
ステップＳ１８では、図９の基準特性Ｆ０により中間傾転θmeaもしくはその近傍の傾転θに対応した駆動電流ｉ１３（例えばｉＡmea）を演算し、この駆動電流ｉ１３を比例電磁弁１４に出力する。ステップＳ１９では、二次圧データが安定するまで所定時間（例えば５秒）をカウントし、所定時間の経過後に二次圧Ｐａを読み込み、実測二次圧Ｐ１３としてメモリに記憶する。以上により求めた二次圧データＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を図１０に示すように直線で結ぶことにより、二次圧と制御信号（電流）との関係が得られる。
【００４５】
ステップＳ２０では、図１０の関係を用いて、予め定めた基準制御圧Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxに対応する駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxをそれぞれ次式(I)により演算する。
ｉmin＝ｉ１１−(Ｐ１１−Ｐmin)×(ｉ１３−ｉ１１)／(Ｐ１３−Ｐ１１)
ｉmea＝ｉ１３−(Ｐ１３−Ｐmea)×(ｉ１３−ｉ１１)／(Ｐ１３−Ｐ１１)；Ｐ１３＞Ｐmeaのとき
ｉmea＝ｉ１３＋(Ｐmea−Ｐ１３)×(ｉ１２−ｉ１３)／(Ｐ１２−Ｐ１３)；Ｐ１３＜Ｐmeaのとき）
ｉmax＝ｉ１２＋(Ｐmax−Ｐ１２)×(ｉ１２−ｉ１３)／(Ｐ１２−Ｐ１３) ・・・(I)
【００４６】
ここで求めたｉmin，ｉmea，ｉmaxは、それぞれ比例電磁弁１４の最小傾転θmin，中間傾転θmea，最大傾転θmaxに対応する駆動電流を意味する。すなわち比例電磁弁１４に電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxを出力すると、二次圧はそれぞれＰmin，Ｐmea，Ｐmaxとなり、実ポンプ傾転はそれぞれθmin，θmea，θmaxとなる。
【００４７】
ステップＳ２１では、駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxから予め定めた駆動電流ｉＡmin，ｉＡmea，ｉＡmaxをそれぞれ減算して電流補正値Δｉmin，Δｉmea，Δｉmaxを演算し、メモリに記憶する。これにより図１１に示すように比例電磁弁１４に固有の補正特性ｆ１が求められ、この特性がコントローラ２０のメモリに記憶される。以上により学習制御を終了する。なお、学習制御の終了時に例えば運転席のランプなどを点灯させ、学習制御が終了した旨を作業員に報知するようにしてもよい。
【００４８】
（４）通常制御
図１２は、コントローラ内における通常制御の処理を示すブロック図である。学習制御の終了後、モードスイッチ２８の操作により通常モードが選択されると、通常制御が開始される。この通常制御は、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて行われる。回転数センサ２１からの信号はトルク演算回路３１に入力される。トルク演算回路３１には、予め図示のようにエンジン回転数Ｎと出力トルクＴｒとの関係が記憶されている。トルク演算回路３１では、この関係に基づきエンジン回転数Ｎに対応した出力トルクＴｒを演算し、容量演算回路３２に出力する。
【００４９】
容量演算回路３２には、圧力センサ２３により検出されたポンプ吐出圧Ｐｐが入力される。容量演算回路３２には、ポンプ吸収トルクがエンジン出力トルクＴｒを超えないようにするため、予め図示のようにエンジン出力トルクＴｒが一定の馬力特性が設定されている。容量演算回路３２では、この特性に基づきポンプ吐出圧Ｐｐに対応した目標ポンプ傾転θ１を演算する。
【００５０】
容量演算回路３３には、圧力センサ２２により検出されたポジコン圧Ｐｎが入力される。容量演算回路３３には、予め図示のように操作レバー６の操作によるポジコン圧Ｐｎと目標ポンプ傾転θ２との関係、すなわちポジコン圧Ｐｎの増加に伴い目標ポンプ傾転θ２が増加するような関係が記憶されている。容量演算回路３３では、この特性に基づきポジコン圧Ｐｎに対応した目標ポンプ傾転θ２を演算する。
【００５１】
容量演算回路３２，３３により演算された目標ポンプ傾転θ１，θ２はそれぞれ選択回路３４に入力される。選択回路３４では、目標ポンプ傾転θ１，θ２のうちいずれか小さい方の値を目標ポンプ傾転θとして選択し、目標ポンプ傾転θを指令圧演算回路３５に出力する。
【００５２】
指令圧演算回路３５には、予め図示のような指令圧Ｐ０の基準特性、すなわち目標ポンプ傾転θが増加するほど指令圧Ｐ０が増加するような特性が記憶されている。指令圧演算回路３５では、この特性に基づき目標ポンプ傾転θに対応した目標指令圧Ｐ０（二次圧Ｐａの指令値）を演算する。
【００５３】
ドレン圧演算回路３６には、圧力センサ２３により検出されたポンプ吐出圧Ｐｐが入力される。ドレン圧演算回路３６には、予め任意補正制御により求めたポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄとの関係（図３）が、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて記憶されている。ドレン圧演算回路３６では、これらの特性に基づき、ポンプ吐出圧Ｐｐに対応したドレン圧Ｐｄをそれぞれ演算する。加算回路３７では、目標指令圧Ｐ０にドレン圧Ｐｄを加算し、目標指令圧Ｐ０を補正する。
【００５４】
フィードバック制御回路４０では、目標指令圧Ｐ０をフィードバック制御して指令圧Ｐｘを出力する。すなわち減算回路４１で、目標指令圧Ｐ０から圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａを減算し、圧力偏差ΔＰ（＝Ｐ０−Ｐａ）を演算する。ゲイン回路４２で、この偏差ΔＰにフィードバックゲインＫを乗じ、偏差ΔＰＫを演算する。加算回路４３で、目標指令圧Ｐ０に偏差ΔＰＫを加算し、指令圧Ｐｘを出力する。これによりフィードバック制御回路４０は、圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが目標指令圧Ｐ０と等しくなるようにフィードバック指令圧Ｐｘを出力する。
【００５５】
指令圧Ｐｘは、基準演算回路４４と補正演算回路４５にそれぞれ出力される。基準演算回路４４には予め図示のような比例電磁弁１４の指令圧Ｐｘと駆動電流Ｉ０との関係（設計値）が記憶されている。基準演算回路４４は、この駆動電流の基準特性ｆ０に基づき指令圧Ｐｘに対応した目標駆動電流Ｉ０を演算する。
【００５６】
補正演算回路４５には、予め学習モードにおいて定めた指令圧Ｐｘと補正電流ΔＩ０との関係（図１１）が記憶されている。補正演算回路４５は、この駆動電流の補正特性に基づき指令圧Ｐｘに対応した補正電流ΔＩ０を演算する。加算回路４６は、目標駆動電流Ｉ０と補正電流ΔＩ０を加算して補正後の目標駆動電流Ｉを演算し、比例電磁弁１４に出力する。以上の通常制御の処理は作業時に繰り返し行われる。
【００５７】
本実施の形態に係る動作をまとめると次のようになる。まず、学習モードにおいて、コントローラ２０で図８の処理を行い、比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂそれぞれの固有の補正特性ｆ１を求める。この場合、モードスイッチ２８を学習モードに切り換え操作し、かつ、作動油温Ｔを所定範囲内に保ち、かつ、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに制御し、かつ、ゲートロックレバーをロック操作する（ステップＳ１１〜ステップＳ１３）。
【００５８】
以上の条件が成立すると、コントローラ２０は比例電磁弁１４Ａ，１４Ｂそれぞれに対して所定の駆動電流ｉ１１，ｉ１２，ｉ１３を出力するとともに、二次圧Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を検出し、二次圧Ｐａと電流ｉとの関係（図１０）をそれぞれ求める。この関係から基準制御圧Ｐmin，Ｐmea，Ｐmaxに対応した駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxを演算する（ステップＳ２０）。この駆動電流ｉmin，ｉmea，ｉmaxから基準の駆動電流ｉＡmin，ｉＡmea，ｉＡmaxをそれぞれ減算し、電流補正値Δｉmin，Δｉmea，Δｉmaxをメモリに記憶する（ステップＳ２１）。
【００５９】
次に、図５に示す任意補正の処理を行い、ドレン圧特性（図３）を求める。この場合、指令スイッチ２７を操作し、かつ、作動油温Ｔを所定範囲内に保ち、かつ、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎａに制御し、かつ、ブームＢＭを上げ操作し、メインポンプ２の吐出圧をリリーフさせる（ステップＳ１〜ステップＳ５）。
【００６０】
以上の条件が成立すると、コントローラ２０はドレン圧Ｐｄとポンプ吐出圧Ｐｐを検出し、メモリに記憶する（ステップＳ７，ステップＳ９）。なお、学習制御と任意補正は、通常制御で用いる補正特性とドレン圧特性を設定するために行うものであり、通常、工場出荷時にメーカによって行われる。
【００６１】
通常の作業時には、モードスイッチ２８を通常モードに切り換え操作する。通常モードでは、コントローラ２０は圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが操作レバー６の操作量に応じた目標指令圧Ｐ０と等しくなるように比例電磁弁１４に目標駆動電流Ｉを出力する。すなわち、圧力センサ２４で検出した二次圧Ｐａが目標指令圧Ｐ０と等しくなるようにフィードバック制御により指令圧Ｐｘを出力するとともに、この指令圧Ｐｘに対応した目標駆動電流Ｉ０を、学習モードによって定めた補正電流ΔＩ０の特性ｆ１により補正し、補正後の目標駆動電流Ｉ（＝Ｉ０＋ΔＩ０）を比例電磁弁１４に出力する。
【００６２】
この際、コントローラ２０は、メインポンプ２Ａ側およびメインポンプ２Ｂ側のそれぞれについて、ドレン圧特性に基づきドレン圧Ｐｄを演算し、目標指令圧Ｐ０にドレン圧Ｐｄを加算して目標指令圧Ｐ０を補正する。このため、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａが背圧相当分のドレン圧Ｐｄの分だけ増加することとなり、油圧切換弁１３に作用するケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ）がキャンセルされる。その結果、図４に示す基準特性ａに沿ってポンプ吐出量Ｑを変化させることができ、所望のポンプ吐出量Ｑが得られる。
【００６３】
この場合のメインポンプ２の吐出圧Ｐと吐出量Ｑの関係を図１３に示す。図の特性ａは、ドレン圧Ｐｄが０のときのＰＱ特性（基準特性）であり、さらに、ドレン圧ＰｄがＰｄ１で、指令圧Ｐ０をドレン圧Ｐｄ１で補正した場合のＰＱ特性である。特性ｂは、ドレン圧ＰｄがＰｄ１で、指令圧Ｐ０を補正しない場合のＰＱ特性である。
【００６４】
指令圧Ｐ０を補正しない場合には、油圧切換弁１３に作用する二次圧Ｐａがドレン圧Ｐｄの分だけ不足する。このため、実ポンプ傾転は目標ポンプ傾転θとならず、ポンプ吐出量Ｑはドレン圧Ｐｄが０のとき、すなわち目標値よりもΔＱだけ減少する。一方、本実施の形態のように指令圧Ｐ０を補正する場合には、油圧切換弁１３にドレン圧Ｐｄを上乗せした二次圧Ｐａが作用する。このため、実ポンプ傾転は目標ポンプ傾転θとなり、ポンプ吐出量Ｑを精度よく目標値に制御できる。
【００６５】
本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ドレン圧演算部３６に設定したドレン圧特性によりドレン圧Ｐｄを演算し、目標ポンプ傾転θに対応した指令圧Ｐ０をドレン圧Ｐｄの分だけ加算して出力するようにした。これにより油圧切換弁１３にケーシング圧（ドレン圧Ｐｄ）が作用することによる油圧切換弁１３の切換量の低下が抑えられ、ポンプ傾転を精度良く目標ポンプ傾転θに制御できる。
（２）フィードバック用の圧力センサ２４Ａ，２４Ｂを用いてドレン圧特性をあらかじめ取得しておき、通常制御においてはドレン圧特性によりドレン圧Ｐｄを演算するので、ドレン圧検出のための油圧センサを別途設ける必要がなく、コストを抑えることができる。
（３）メインポンプ２からの圧油ではなく、サブポンプ３からの低圧のパイロット圧を比例電磁弁１４で減圧して油圧切換弁１３に付与し、油圧切換弁１３を切り換えるようにした。これにより比例電磁弁１４と油圧切換弁１３の耐圧性をそれほど高める必要がなく、安価に構成できる。
（４）作動油温Ｔが所定範囲内、かつ、エンジン回転数Ｎが定格回転数Ｎａ、かつ、ブーム上げリリーフの状態のときに、任意補正を行うようにした。すなわち実際の作業条件に合わせて任意補正を行うようにしたので、ドレン圧特性を精度よく求めることができる。
【００６６】
（５）学習制御において、圧力センサ２４の検出値Ｐａを用いてポンプ傾転制御用の補正特性ｆ１を求め、通常制御において、圧力センサ２４の検出値Ｐａを用いてフィードバック制御により駆動電流Ｉを補正するとともに、補正特性ｆ１に基づき駆動電流Ｉを補正するようにした。これにより傾転角センサを用いることなく傾転制御を行うので、傾転制御装置を安価に構成することができる。また、圧力センサ２４は傾転角センサに比べて温度特性がよいので、高温条件下で作業した場合であってもポンプ傾転を精度良く補正することができる。
（６）指令圧Ｐｘをフィードバック制御により出力して駆動電流Ｉを補正するので、操作レバー６の操作により目標ポンプ傾転θが変化した場合に、実ポンプ傾転を応答性よく目標ポンプ傾転θに制御できる。
（７）予め定めた比例電磁弁１４の固有の補正特性ｆ１に基づき傾転制御するので、個々の製品間の動的特性のばらつきが少なく、均一の動作特性が得られる。
（８）補正特性ｆ１を求めるために基準制御圧を３点（Ｐmin，Ｐmea，Ｐmax）設定するので、補正特性ｆ１が比例電磁弁１４の特性に良好に対応し、駆動電流Ｉを精度良く補正することができる。
【００６７】
なお、上記実施の形態では、比例電磁弁１４からの二次圧Ｐａにより油圧切換弁１３を切り換えてピストン１２への制御圧を発生するようにしたが、二次圧Ｐａに対抗した背圧が作用するように構成されているのであれば、制御圧を発生する弁手段としての油圧切換弁１３はいかなるものでもよい。油圧切換弁１３の切換に応じて傾転制御用ピストン１２を駆動することで、ポンプ傾転（ポンプ容量）を変更するようにしたが、容量変更手段はこれに限らない。サブポンプ３からの圧油を比例電磁弁１４で減圧して油圧切換弁１３に二次圧Ｐａ（指令圧Ｐ０）を出力するようにしたが、指令圧出力手段はこれに限らない。例えばメインポンプ２からの圧油により弁手段を切り換えるようにしてもよい。
【００６８】
油圧切換弁１３に作用する背圧に応じて指令圧Ｐ０を補正するのであれば、補正手段としてのコントローラ２０の構成はいかなるものでもよい。
【００６９】
操作レバー６の操作によりポジコン圧Ｐｎを発生させて目標ポンプ傾転を入力するようにしたが、他の入力手段を用いてもよい。サブポンプ３からのパイロット圧を比例電磁弁１４で減圧するようにしたが、減圧手段はこれに限らない。指令圧検出手段としての圧力センサ２４により二次圧Ｐａ（指令圧）を検出するとともに、検出された二次圧Ｐａが補正後の指令圧Ｐ０となるように比例電磁弁１４を制御するようにしたが、制御手段としてのコントローラ２０の構成はいかなるものでもよい。
【００７０】
上述の説明では、メインポンプ２Ａ，２Ｂのそれぞれのドレン圧特性を取得し、メインポンプ２Ａについては、メインポンプ２Ａのドレン圧特性を、メインポンプ２Ｂについては、メインポンプ２Ｂのドレン圧特性をそれぞれポンプ傾転の制御に利用するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、メインポンプ２Ａおよびメインポンプ２Ｂのドレン圧特性のいずれか一方だけを取得し、当該ドレン特性を利用して、両方のメインポンプ２Ａ，２Ｂのポンプ傾転を制御するようにしてもよい。
【００７１】
上述の説明では、油温Ｔが通常作業時の油温となっているときにドレン特性を１つだけ取得するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、油温に応じて複数のドレン特性を取得するように構成してもよい。そして、ポンプ傾転の制御の際の油温に応じて上記複数のドレン特性の中から、適宜ドレン特性を選択してポンプ傾転の制御に利用するように構成してもよい。
【００７２】
上述の説明では、いわゆる２ポンプシステムを例に説明したが、本発明はこれに限定されず、メインポンプを１基搭載するシステムに適用してもよく、メインポンプを３基以上搭載するシステムに適用してもよい。なお、メインポンプを１基搭載するシステムに適用する場合、たとえば、図２（ａ）においてメインポンプ２Ｂに係る各機器が存在しなかった場合には、次のようにしてドレン特性を取得する。この場合には、ポンプブロック１０Ａの内部の圧力を圧力センサ２４Ａで検出するため、比例電磁弁１４Ａを非励磁状態とする。そして、この状態におけるポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄをそれぞれ圧力センサ２３Ａ，２４Ａで検出して、図３に記載したようなドレン特性を取得する。この場合、メインポンプ２Ａの傾転角度が最小角度に設定されるため、メインポンプ２Ａの吐出量が少なくなり、図３における原点近傍でのポンプ吐出圧Ｐｐとドレン圧Ｐｄがそれぞれ圧力センサ２３Ａ，２４Ａで検出されることになる。したがって、上述した２ポンプシステムの場合と比べると、得られるドレン特性の精度がやや劣ることになるが、実用上は差し支えないものと考えられる。
【００７３】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。また、以上では、傾転制御装置を油圧ショベルに適用する例を説明したが、可変容量型のポンプを有する他の油圧作業機にも本発明を同様に適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の油圧作業機のポンプ傾転制御装置に限定されない。
【００７４】
本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、弁手段の駆動に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、指令圧に対抗して弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて指令圧を補正する補正手段と、弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、背圧取得手段は、油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、背圧特性取得手段で取得した背圧特性を記憶する記憶手段と、吐出圧検出手段により検出された吐出圧と記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、指令圧検出手段は、背圧も検出可能であり、背圧特性取得手段は、吐出圧検出手段で検出した油圧ポンプの吐出圧と、指令圧検出手段で検出した背圧とに基づいて背圧特性を取得することを特徴とする各種構造の油圧作業機のポンプ傾転制御装置を含むものである。
【００７５】
また、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、傾転制御圧に応じて油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、傾転制御用指令圧によって駆動され、傾転制御圧を発生する弁手段と、指示信号に基づいて傾転制御用指令圧を弁手段に出力する指令圧出力手段と、予め記憶した、油圧ポンプの吐出圧力と弁手段に作用する背圧との関係テーブルに基づいて、検出した油圧ポンプの吐出圧力から背圧を取得する背圧取得手段と、背圧取得手段により取得した背圧に応じて傾転制御用指令圧を補正するように指示信号を補正する補正手段と、傾転制御用指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、指令圧出力手段に指示信号が印加されないときに、傾転制御用指令圧が背圧と等価な圧力となるように指令圧出力手段が構成され、関係テーブルは、検出した油圧ポンプの吐出圧と、指示信号が印加されていない状態で指令圧検出手段で検出した背圧と等価な傾転制御用指令圧とに基づいて予め作成されることを特徴とする各種構造の油圧作業機のポンプ傾転制御装置を含むものである。
【符号の説明】
【００７６】
２ メインポンプ
３ サブポンプ
６ 操作レバー
１２ 傾転制御用ピストン
１４ 比例電磁弁
２０ コントローラ
２３，２４ 圧力センサ
３６ ドレン圧演算回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、
前記弁手段の駆動に応じて前記油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、
前記弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、
前記指令圧に対抗して前記弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、
前記背圧取得手段により取得した背圧に応じて前記指令圧を補正する補正手段と、
前記弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、
前記背圧取得手段は、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、
前記背圧特性取得手段で取得した前記背圧特性を記憶する記憶手段と、
前記吐出圧検出手段により検出された吐出圧と前記記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、
前記指令圧検出手段は、前記背圧も検出可能であり、
前記背圧特性取得手段は、前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧と、前記指令圧検出手段で検出した前記背圧とに基づいて前記背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記指令圧出力手段は、
パイロット圧発生用のパイロット油圧ポンプと、
目標ポンプ傾転を入力する入力手段と、
目標ポンプ傾転に応じて前記パイロット油圧ポンプからのパイロット圧を減圧する減圧手段とを有することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとを備え、
前記弁手段は、前記第１の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第１の弁手段と、前記第２の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第２の弁手段とを備え、
前記容量変更手段は、前記第１の弁手段の駆動に応じて前記第１の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第１の容量変更手段と、前記第２の弁手段の駆動に応じて前記第２の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第２の容量変更手段とを備え、
前記指令圧出力手段は、前記第１の弁手段を駆動するための第１の指令圧を出力する第１の指令圧出力手段と、前記第２の弁手段を駆動するための第２の指令圧を出力する第２の指令圧出力手段とを備え、
前記背圧取得手段は、前記第１の指令圧に対抗して前記第１の弁手段に作用する第１の背圧を取得する第１の背圧取得手段と、前記第２の指令圧に対抗して前記第２の弁手段に作用する第２の背圧を取得する第２の背圧取得手段とを備え、
前記補正手段は、前記第１の背圧取得手段により取得した前記第１の背圧に応じて前記第１の指令圧を補正する第１の補正手段と、前記第２の背圧取得手段により取得した前記第２の背圧に応じて前記第２の指令圧を補正する第２の補正手段とを備え、
前記指令圧検出手段は、前記第１の弁手段に作用する前記第１の指令圧を検出する第１の指令圧検出手段と、前記第２の弁手段に作用する前記第２の指令圧を検出する第２の指令圧検出手段とを備え、
前記第１の背圧取得手段は、
前記第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の吐出圧検出手段と、
前記第１の油圧ポンプの吐出圧と前記第１の油圧ポンプの背圧との関係（第１の背圧特性）をあらかじめ取得する第１の背圧特性取得手段と、
前記第１の背圧特性取得手段で取得した前記第１の背圧特性を記憶する第１の記憶手段と、
前記第１の吐出圧検出手段により検出された前記第１の油圧ポンプの吐出圧と前記記憶された第１の背圧特性に基づき、第１の背圧を演算する第１の背圧演算手段とを有し、
前記第２の背圧取得手段は、
前記第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の吐出圧検出手段と、
前記第２の油圧ポンプの吐出圧と前記第２の油圧ポンプの背圧との関係（第２の背圧特性）をあらかじめ取得する第２の背圧特性取得手段と、
前記第２の背圧特性取得手段で取得した前記第２の背圧特性を記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の吐出圧検出手段により検出された前記第２の油圧ポンプの吐出圧と前記記憶された第２の背圧特性に基づき、第２の背圧を演算する第２の背圧演算手段とを有し、
前記第１の指令圧検出手段は、前記第２の背圧も検出可能であり、
前記第２の指令圧検出手段は、前記第１の背圧も検出可能であり、
前記第１の背圧特性取得手段は、前記第１の吐出圧検出手段で検出した前記第１の油圧ポンプの吐出圧と、前記第２の指令圧検出手段で検出した前記第１の背圧とに基づいて前記第１の背圧特性を取得し、
前記第２の背圧特性取得手段は、前記第２の吐出圧検出手段で検出した前記第２の油圧ポンプの吐出圧と、前記第１の指令圧検出手段で検出した前記第２の背圧とに基づいて前記第２の背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、前記油圧作業機のエンジンによって駆動され、
前記油圧アクチュエータは、少なくとも前記油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、
前記背圧特性取得手段は、
（１） 作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、
（２） 前記油圧ポンプの吐出圧が前記油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、
（３） 前記エンジンのエンジン回転数が定格回転数であって前記ブーム起伏用油圧アクチュエータによって前記ブームが上げ方向に駆動されているとき、
の上記（１）〜（３）の全ての条件が満たされたときに前記背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記指令圧検出手段により検出された指令圧が前記補正手段により補正された指令圧となるように前記指令圧出力手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項１】
油圧アクチュエータに駆動圧を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
ポンプ傾転制御用の制御圧を発生する弁手段と、
前記弁手段の駆動に応じて前記油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、
前記弁手段を駆動するための指令圧を出力する指令圧出力手段と、
前記指令圧に対抗して前記弁手段に作用する背圧を取得する背圧取得手段と、
前記背圧取得手段により取得した背圧に応じて前記指令圧を補正する補正手段と、
前記弁手段に作用する指令圧を検出する指令圧検出手段とを備え、
前記背圧取得手段は、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、
ポンプ吐出圧と背圧との関係（背圧特性）をあらかじめ取得する背圧特性取得手段と、
前記背圧特性取得手段で取得した前記背圧特性を記憶する記憶手段と、
前記吐出圧検出手段により検出された吐出圧と前記記憶された背圧特性に基づき、背圧を演算する背圧演算手段とを有し、
前記指令圧検出手段は、前記背圧も検出可能であり、
前記背圧特性取得手段は、前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧と、前記指令圧検出手段で検出した前記背圧とに基づいて前記背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記指令圧出力手段は、
パイロット圧発生用のパイロット油圧ポンプと、
目標ポンプ傾転を入力する入力手段と、
目標ポンプ傾転に応じて前記パイロット油圧ポンプからのパイロット圧を減圧する減圧手段とを有することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプとを備え、
前記弁手段は、前記第１の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第１の弁手段と、前記第２の油圧ポンプのポンプ傾転制御用の制御圧を発生する第２の弁手段とを備え、
前記容量変更手段は、前記第１の弁手段の駆動に応じて前記第１の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第１の容量変更手段と、前記第２の弁手段の駆動に応じて前記第２の油圧ポンプのポンプ容量を変更する第２の容量変更手段とを備え、
前記指令圧出力手段は、前記第１の弁手段を駆動するための第１の指令圧を出力する第１の指令圧出力手段と、前記第２の弁手段を駆動するための第２の指令圧を出力する第２の指令圧出力手段とを備え、
前記背圧取得手段は、前記第１の指令圧に対抗して前記第１の弁手段に作用する第１の背圧を取得する第１の背圧取得手段と、前記第２の指令圧に対抗して前記第２の弁手段に作用する第２の背圧を取得する第２の背圧取得手段とを備え、
前記補正手段は、前記第１の背圧取得手段により取得した前記第１の背圧に応じて前記第１の指令圧を補正する第１の補正手段と、前記第２の背圧取得手段により取得した前記第２の背圧に応じて前記第２の指令圧を補正する第２の補正手段とを備え、
前記指令圧検出手段は、前記第１の弁手段に作用する前記第１の指令圧を検出する第１の指令圧検出手段と、前記第２の弁手段に作用する前記第２の指令圧を検出する第２の指令圧検出手段とを備え、
前記第１の背圧取得手段は、
前記第１の油圧ポンプの吐出圧を検出する第１の吐出圧検出手段と、
前記第１の油圧ポンプの吐出圧と前記第１の油圧ポンプの背圧との関係（第１の背圧特性）をあらかじめ取得する第１の背圧特性取得手段と、
前記第１の背圧特性取得手段で取得した前記第１の背圧特性を記憶する第１の記憶手段と、
前記第１の吐出圧検出手段により検出された前記第１の油圧ポンプの吐出圧と前記記憶された第１の背圧特性に基づき、第１の背圧を演算する第１の背圧演算手段とを有し、
前記第２の背圧取得手段は、
前記第２の油圧ポンプの吐出圧を検出する第２の吐出圧検出手段と、
前記第２の油圧ポンプの吐出圧と前記第２の油圧ポンプの背圧との関係（第２の背圧特性）をあらかじめ取得する第２の背圧特性取得手段と、
前記第２の背圧特性取得手段で取得した前記第２の背圧特性を記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の吐出圧検出手段により検出された前記第２の油圧ポンプの吐出圧と前記記憶された第２の背圧特性に基づき、第２の背圧を演算する第２の背圧演算手段とを有し、
前記第１の指令圧検出手段は、前記第２の背圧も検出可能であり、
前記第２の指令圧検出手段は、前記第１の背圧も検出可能であり、
前記第１の背圧特性取得手段は、前記第１の吐出圧検出手段で検出した前記第１の油圧ポンプの吐出圧と、前記第２の指令圧検出手段で検出した前記第１の背圧とに基づいて前記第１の背圧特性を取得し、
前記第２の背圧特性取得手段は、前記第２の吐出圧検出手段で検出した前記第２の油圧ポンプの吐出圧と、前記第１の指令圧検出手段で検出した前記第２の背圧とに基づいて前記第２の背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記油圧ポンプは、前記油圧作業機のエンジンによって駆動され、
前記油圧アクチュエータは、少なくとも前記油圧作業機に設けられたブームを起伏させるブーム起伏用油圧アクチュエータを含み、
前記背圧特性取得手段は、
（１） 作動油の油温が通常の作業時に想定される油温の範囲内であり、
（２） 前記油圧ポンプの吐出圧が前記油圧アクチュエータに供給する駆動圧の上限を制限するリリーフ弁のリリーフ圧以上であり、
（３） 前記エンジンのエンジン回転数が定格回転数であって前記ブーム起伏用油圧アクチュエータによって前記ブームが上げ方向に駆動されているとき、
の上記（１）〜（３）の全ての条件が満たされたときに前記背圧特性を取得することを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の油圧作業機のポンプ傾転制御装置において、
前記指令圧検出手段により検出された指令圧が前記補正手段により補正された指令圧となるように前記指令圧出力手段を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする油圧作業機のポンプ傾転制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−３８３１６（Ｐ２０１１−３８３１６Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８６４５３（Ｐ２００９−１８６４５３）
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１１日（２００９．８．１１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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