油圧制御装置および作業機械
【課題】ブームシリンダへ十分なメークアップ油を供給可能な油圧制御装置を提供する。
【解決手段】油圧制御装置は、第１および第２可変容量油圧ポンプ１０１，１０２と、第１制御弁１１１および第２制御弁１１２と、ポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダ３２と、第１および第２制御弁１１１，１１２を切り換え制御する操作レバー１３１，１３２と、ブームシリンダ３２からの戻り油をタンク１０９に戻す戻り油路と、戻り油路からブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへメークアップ油を供給するメークアップ油路と、ポンプ傾転を操作レバー１３１，１３２の操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、傾転制御手段は操作レバー１３１，１３２がブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１および第２可変容量油圧ポンプ１０１，１０２の少なくとも一方の傾転を所定傾転に制御することを特徴とする。
【解決手段】油圧制御装置は、第１および第２可変容量油圧ポンプ１０１，１０２と、第１制御弁１１１および第２制御弁１１２と、ポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダ３２と、第１および第２制御弁１１１，１１２を切り換え制御する操作レバー１３１，１３２と、ブームシリンダ３２からの戻り油をタンク１０９に戻す戻り油路と、戻り油路からブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへメークアップ油を供給するメークアップ油路と、ポンプ傾転を操作レバー１３１，１３２の操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、傾転制御手段は操作レバー１３１，１３２がブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１および第２可変容量油圧ポンプ１０１，１０２の少なくとも一方の傾転を所定傾転に制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブームシリンダにメークアップ油を供給するメークアップ油路を有する作業機械の油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械では、旋回モータやブームシリンダ等の油圧アクチュエータを操作した後、操作レバーを急に中立位置に戻した場合、上部旋回体やフロント装置の慣性力により油圧アクチュエータの流入側油路が負圧になる。
【０００３】
そこで、油圧アクチュエータの流入側油路が負圧になることを防止するため、油圧アクチュエータからの油をタンクに戻す戻り油路内の背圧を調整して、戻り油の一部を油圧アクチュエータに供給する油圧制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１１４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油圧制御装置では、戻り油路内の背圧を調整する流量制御弁を設ける必要があるため、低コスト化が困難である。さらに、油圧アクチュエータ駆動用のポンプに可変容量型のポンプを採用した場合、操作レバーを中立位置に戻したときに戻り油路に流れる油量が減少して戻り油路内の背圧が下がってしまうため、十分なメークアップ油が供給できなくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、第１可変容量油圧ポンプと、第２可変容量油圧ポンプと、第１可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第１制御弁と、第２可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第２制御弁と、作業機本体に回動可能に装着されたブームを駆動するシリンダであって、第１および第２制御弁で制御されるポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダと、ブームシリンダの駆動を指令して第１および第２制御弁を切り換え制御する操作レバーと、ブームシリンダからの戻り油をタンクに戻す戻り油路と、戻り油路からブームシリンダのロッド室へメークアップ油を供給するメークアップ油路と、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転を操作レバーの操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、傾転制御手段は、操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの少なくとも一方の傾転をポンプ最小傾転より大きくポンプ最大傾転よりも小さい所定傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の油圧制御装置において、傾転制御手段は、操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの双方の傾転を制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の油圧制御装置において、第２制御弁がブーム下げ位置に切換えられたときにブームシリンダのボトム室からの圧油をタンクに排出する戻り油路に接続され、ブームの下げ動作によりブームシリンダのボトム室から排出される圧油をブームシリンダのロッド室に供給する再生油路を有していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、傾転制御手段は、所定時間だけ所定傾転を保持し、所定時間経過後に所定傾転をポンプ最小傾転に制御することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油圧制御装置と、第１および第２可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動されるブーム以外のフロント装置用油圧アクチュエータとを備え、傾転制御手段は、ブームシリンダおよびフロント装置用油圧アクチュエータの操作圧に基づいて第１および第２可変容量油圧ポンプの傾転を制御することを特徴とする作業機械である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コストを抑えつつ、ブームシリンダへ十分なメークアップ油を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置を備える油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図４】第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転制御に係るコントローラの構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
―第１の実施の形態―
以下、図面を参照して本発明による作業機械の油圧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油圧制御装置を備える作業機械の一例である油圧ショベルの側面図である。
【００１０】
油圧ショベルは、下部走行体１０と、下部走行体１０上に旋回可能に設けられた上部旋回体２０とを有する。下部走行体１０は、クローラ１１およびクローラフレーム１２、各クローラ１１を独立して駆動制御する一対の走行モータ１３，１４およびその減速機構（図示せず）を備えている。上部旋回体２０は、旋回フレーム２１と、エンジン２２と、下部走行体１０に対して上部旋回体２０を旋回駆動させるための旋回モータ２６とを備えている。
【００１１】
上部旋回体２０には、上部旋回体２０に回動可能に軸支されたブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回動可能に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６とを含んだフロント装置３０が搭載されている。
【００１２】
上部旋回体２０の旋回フレーム２１上には、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２６を駆動制御するための油圧ポンプおよび油圧制御弁を備えた油圧制御システム４０が搭載されている。上部旋回体２０の左前部には運転室（キャブ）４５が設けられている。
【００１３】
運転室４５には、図示しないが、オペレータが着座する運転席と、走行レバーと、操作レバーとが設けられている。オペレータは、走行レバーを操作することによって下部走行体１０を走行させることができ、操作レバーを操作することによって上部旋回体２０を旋回させたり、フロント装置３０のブーム３１，アーム３３およびバケット３５を起伏動させることができる。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施の形態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では、ブームシリンダ３２とアームシリンダ３４を第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油により駆動させるための油圧制御装置の構成を示す油圧回路を示し、旋回モータ、走行モータ、および、バケットシリンダを駆動させるための油圧回路については図示を省略する。なお、図示しないが走行モータ、バケットシリンダについても、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出される圧油で駆動される。
【００１５】
油圧回路は、エンジンにより駆動される第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油により駆動されるブームシリンダ３２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油により駆動されるアームシリンダ３４と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からブームシリンダ３２への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁１１１，１１２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からアームシリンダ３４への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁１１３，１１４と、ブームシリンダ３２の駆動を指令するブーム用操作レバー１３１と、アームシリンダ３４の駆動を指令するアーム用操作レバー１３２とを有する。
【００１６】
油圧回路は、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油を合流させてブームシリンダ３２に供給し、ブームシリンダ３２からの戻り油を合流させてタンク１０９に戻す合流回路とされている。アームシリンダ３４もブームシリンダ３２と同様に合流回路で駆動される。なお、後述するようにブーム下げ操作時には、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油はブームシリンダ３２に供給されるが、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はブームシリンダ３２に供給されない。
【００１７】
第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２から制御弁１１１〜１１４に圧油を供給する油路には、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油圧を制御するリリーフ弁１１０が設けられている。ブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４からの戻り油をタンク１０９に戻す戻り油路には、背圧を与えるリリーフ弁１１９が設けられている。
【００１８】
ブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに接続されるロッド室側油路とタンク１０９との間には、ロッド室３２Ｒ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４１が設けられたメークアップ油路が接続されている。ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに接続されるボトム室側油路とタンク１０９との間には、ボトム室３２Ｂ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４２が設けられたメークアップ油路が接続されている。
【００１９】
アームシリンダ３４のロッド室３４Ｒに接続されるロッド室側油路とタンク１０９との間には、ロッド室３４Ｒ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４３が設けられたメークアップ油路が接続されている。アームシリンダ３４のボトム室３４Ｂに接続されるボトム室側油路とタンク１０９との間には、ボトム室３４Ｂ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４４が設けられたメークアップ油路が接続されている。
【００２０】
第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２は、コントローラ５０からの制御信号により後述するようにポンプ傾転角が制御される。
【００２１】
制御弁１１１〜１１４は、それぞれ油圧パイロット式切換弁である。制御弁１１１，１１２のパイロットポートには、それぞれブーム用操作レバー１３１の操作によりパイロット圧が同時に作用する。ブーム用操作レバー１３１の操作に応じて制御弁１１１，１１２はそれぞれブーム下げ側である位置（Ａ）側、または、ブーム上げ側である位置（Ｂ）側に切り換わる。制御弁１１３，１１４のパイロットポートには、それぞれアーム用操作レバー１３２の操作によりパイロット圧が同時に作用する。アーム用操作レバー１３２の操作に応じて制御弁１１３，１１４はそれぞれアーム上げ（ＤＵＭＰ）側である位置（Ａ）側、または、アーム下げ（ＣＲＯＷＤ）側である位置（Ｂ）側に切り換わる。これによりブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４がそれぞれ駆動される。
【００２２】
図３に示すように、ブーム用操作レバー１３１が単独操作されて制御弁１１１，１１２がブーム下げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油は、制御弁１１１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給されるのに対し、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はロッド室３２Ｒに供給されず、制御弁１１２を通ってタンク１０９に戻される。
【００２３】
制御弁１１２がブーム下げ位置である位置（Ａ）に切り換わると、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂからの圧油をタンク１０９に排出する戻り油路に、制御弁１１２とブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒとを連通する再生油路２０３が接続される。これにより、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂとロッド室３２Ｒとを連通する再生回路が形成されて、ブーム３１の下げ動作によりブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂから排出される圧油がブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給される。したがって、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂの圧油の一部は、制御弁１１２内のチェック弁１１２ａを介してロッド室３２Ｒに導かれ、残りは制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００２４】
ブーム用操作レバー１３１が単独操作されて制御弁１１１，１１２がブーム上げ側の位置（Ｂ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１１，１１２を通過後に合流してブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに供給される。ロッド室３２Ｒの圧油は制御弁１１１，１１２を通過してタンク１０９に排出される。
【００２５】
アーム用操作レバー１３２が単独操作されて制御弁１１３，１１４がアーム上げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１３，１１４を通過後に合流してアームシリンダ３４のロッド室３４Ｒに供給される。ボトム室３４Ｂの圧油は制御弁１１３，１１４を通過してタンク１０９に排出される。
【００２６】
アーム用操作レバー１３２が単独操作されて制御弁１１３，１１４がアーム下げ側の位置（Ｂ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１３，１１４を通過後に合流してアームシリンダ３４のボトム室３４Ｂに供給される。ロッド室３４Ｒの圧油は制御弁１１３，１１４を通過してタンク１０９に排出される。
【００２７】
ブーム用操作レバー１３１およびアーム用操作レバー１３２が複合操作されたときには、制御弁１１１〜１１４がそれぞれ切り換わり、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は、各制御弁１１１〜１１４により流れが制御されてブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４へ供給され、ブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４からの圧油はタンク１０９に排出される。
【００２８】
なお、ブーム用制御弁１１１の入口ポートと出口ポートとを連通するバイパス油路２０１が設けられ、複合操作した時にアーム用制御弁１１３の入口ポートへ油を供給する。同様に、アーム用制御弁１１４の入口ポートと出口ポートとを連通するバイパス油路２０２が設けられ、複合操作した時にブーム用制御弁１１２の入口ポートへ油を供給する。
【００２９】
図２に示すように、コントローラ５０には、制御弁１１１，１１２に作用するブーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５１およびブーム上げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５２と、制御弁１１３，１１４に作用するアーム上げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５３およびアーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５４とが接続されている。
【００３０】
コントローラ５０は、圧力センサ１５１〜１５４からの信号に応じてレギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれに制御信号を出力する。レギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれには電磁比例減圧弁が設けられており、ポンプ傾転角は電磁比例減圧弁の制御圧に応じて変化する。後述するように、レギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれの電磁比例減圧弁の制御圧をコントローラ５０により制御することにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転角（吐出容量）が制御される。
【００３１】
図４は、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転制御に係るコントローラ５０における処理を説明するためのブロック図である。なお、図４ではブーム用操作レバー１３１の操作に基づく処理についてのみ示しており、アーム、バケット、走行、旋回などのその他の操作に基づく処理については図示を省略している。以下、ブーム３１のみが操作されたときの処理を示し、アーム、バケット、走行、旋回などのその他の操作はしていないものとして説明する。
【００３２】
傾転演算回路１７１Ｄには、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧の信号が入力され、傾転演算回路１７１Ｕには、圧力センサ１５２からブーム上げ操作圧の信号が入力される。
【００３３】
傾転演算回路１７１Ｄには、ブーム下げ操作圧ｐｉ、いわゆるポジコン圧がＰｍｉｎから所定値ｐ１に至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加し、ブーム下げ操作圧ｐｉが所定値ｐ１以上でポンプ傾転がｑ１となるような特性が記憶されている。ポンプの所定傾転ｑ１は、最小傾転ｑｍｉｎより大きくポンプ最大傾転ｑｍａｘよりも小さい。傾転演算回路１７１Ｕには、ブーム上げ操作圧ｐｉがＰｍｉｎからＰｍａｘに至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加するような特性が記憶されている。傾転演算回路１７１Ｄ，１７１Ｕは、上述した特性にしたがって、それぞれ圧力センサ１５１，１５２からのブーム下げ操作圧信号およびブーム上げ操作圧信号に応じた目標傾転角ｑｂを演算して出力する。
【００３４】
ブーム下げメークアップ改善モジュール１８０は、遅延制御回路１８１と、遅延用傾転演算回路１８２と、最大値選択回路１９３，１９４と、保持回路１９５，１９６とを有している。
【００３５】
遅延制御回路１８１および遅延用傾転演算回路１８２には、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧信号が入力される。
【００３６】
遅延制御回路１８１は、圧力センサ１５１からのブーム下げ操作圧信号に応じてハイ・ロー信号（以下、Ｓ値という）を出力する。具体的には、遅延制御回路１８１に入力されるブーム下げ操作圧信号が第１の閾値以上になると、遅延制御回路１８１はＳ値＝１を出力する。遅延制御回路１８１に入力されるブーム下げ操作圧信号が第２の閾値以下になると、遅延制御回路１８１はコントローラ５０に内蔵されるタイマにより時間の計測を開始する。なお、遅延制御回路１８１には、予め遅延時間が記憶されている。
【００３７】
遅延時間であるＸ秒が経過すると、遅延制御回路１８１はＳ値＝０を出力する。
【００３８】
遅延用傾転演算回路１８２には、ブーム下げ操作圧ｐｉがｐｍｉｎから所定値ｐ２に至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加し、ブーム下げ操作圧ｐｉが所定値ｐ２以上でポンプ傾転がｑ２となるような特性が記憶されている。ポンプの所定傾転ｑ２は、最小傾転ｑｍｉｎより大きくポンプ最大傾転ｑｍａｘよりも小さい。遅延用傾転演算回路１８２は、その特性にしたがって、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧信号に応じた目標傾転角ｑｄを演算して出力する。なお、本実施の形態では、遅延用傾転演算回路１８２で演算される目標傾転角ｑｄの最大値ｑ２と、傾転演算回路１７１Ｄで演算される目標傾転角ｑｂの最大値ｑ１との関係は、ｑ１＞ｑ２である。目標傾転角ｑｂの最大値ｑ１と目標傾転角ｑｄの最大値ｑ２は、第１可変容量油圧ポンプ１０１が目標傾転角ｑ１に制御された後、ブーム用操作レバー１３１が中立位置に戻されたときに、メークアップ油をブームシリンダ３２に供給するために必要な戻り油路内の背圧に応じて設定される。
【００３９】
最大値選択回路１９３は、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂと、保持回路１９５から出力される目標傾転角ｑｋ１とから最大値を選択し、これを目標傾転角ｑｃ１として出力する。
【００４０】
最大値選択回路１９３から出力される目標傾転角ｑｃ１は、遅延制御回路１８１から出力されるＳ値（１ｏｒ０）と乗算され、目標傾転角ｑｓ１として保持回路１９５および最大値選択回路１９１に出力される。保持回路１９５は、入力される目標傾転角ｑｓ１を目標傾転角ｑｋ１として保持し、最大値選択回路１９３に出力する。つまり、ｑｋ１＝ｑｓ１である。なお、保持回路１９５に保持されているｑｋ１は初期値として０が与えられている。
【００４１】
最大値選択回路１９１は、目標傾転角ｑｓ１と、ブーム上げ操作およびブーム下げ操作に応じて傾転演算回路１７１Ｕ，１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂと、図示しないバケットシリンダの操作レバーや走行レバーからの操作圧に基づいて、それぞれに対応する傾転演算回路（不図示）から出力される目標傾転角とから最大値を選択し、これを第１可変容量油圧ポンプ１０１の目標傾転角ｑｍ１として図示しない第１可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路に出力する。
【００４２】
最大値選択回路１９４は、遅延用傾転演算回路１８２から出力される目標傾転角ｑｄと、保持回路１９６から出力される目標傾転角ｑｋ２とから最大値を選択し、これを目標傾転角ｑｃ２として出力する。
【００４３】
最大値選択回路１９４から出力される目標傾転角ｑｃ２は、遅延制御回路１８１から出力されるＳ値（１ｏｒ０）と乗算され、目標傾転角ｑｓ２として保持回路１９６および最大値選択回路１９２に出力される。保持回路１９６は、入力される目標傾転角ｑｓ２を目標傾転角ｑｋ２として保持し、最大値選択回路１９４に出力する。つまり、ｑｋ２＝ｑｓ２である。なお、保持回路１９６に保持されているｑｋ２は初期値として０が与えられている。
【００４４】
最大値選択回路１９２は、目標傾転角ｑｓ２と、ブーム上げ操作に応じて傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂと、図示しないバケットシリンダの操作レバーや走行レバーからの操作圧に基づいて、それぞれに対応する傾転演算回路（不図示）から出力される目標傾転角とから最大値を選択し、これを第２可変容量油圧ポンプ１０２の目標傾転角ｑｍ２として図示しない第２可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路に出力する。
【００４５】
第１可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路では、目標傾転角ｑｍ１に対応した制御信号が演算され、制御信号がレギュレータ１０１ａの電磁比例減圧弁（不図示）に出力される。これにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１のポンプ傾転角が目標傾転角ｑｍ１に制御される。同様に、第２可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路では、目標傾転角ｑｍ２に対応した制御信号が演算され、制御信号がレギュレータ１０２ａの電磁比例減圧弁（不図示）に出力される。これにより、第２可変容量油圧ポンプ１０２のポンプ傾転角が目標傾転角ｑｍ２に制御される。
【００４６】
本実施の形態の特徴的な動作として、ブーム下げ操作を単独で実行した後に、素早くブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻したときの動作について説明する。
（１）ブーム下げ操作
ブーム用操作レバー１３１を単独で操作すると、図４に示す傾転演算回路１７１Ｄからはその操作量に応じた目標傾転角ｑｂ＝ｑｂ０が出力され、遅延用傾転演算回路１８２からはブーム用操作レバー１３１の操作量に応じた目標傾転角ｑｄ＝ｑｄ０が出力される。遅延制御回路１８１からはＳ値＝１が出力される。保持回路１９５，１９６には、それぞれｑｋ１およびｑｋ２の初期値である０が保持されているため、最大値選択回路１９３，１９４のそれぞれからはｑｃ１＝ｑｂ０と、ｑｃ２＝ｑｄ０が出力される。
【００４７】
このため、最大値選択回路１９１には、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｂ０と、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ１＝ｑｂ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０とが入力される。最大値選択回路１９１は、入力された複数の目標傾転角の中から最大値ｑｂ０を選択して出力する（ｑｂ０＞ｑｍｉｎ）。
【００４８】
最大値選択回路１９２には、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ２＝ｑｄ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ２＝ｑｄ０とが入力される。最大値選択回路１９２は、入力された複数の目標傾転角の中から最大値ｑｄ０を選択して出力する（ｑｄ０＞ｑｍｉｎ）。
【００４９】
以上のようにブーム下げ単独操作により、保持回路１９５には、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｓ１＝ｑｂ０が保持され、保持回路１９６には目標傾転角ｑｋ２＝ｑｓ２＝ｑｄ０が保持される。
【００５０】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１はブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じた目標傾転角ｑｂ０に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２はブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じた目標傾転角ｑｄ０に制御される。
【００５１】
第１可変容量油圧ポンプ１０１用の制御弁１１１および第２可変容量油圧ポンプ１０２用の制御弁１１２にはブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じたパイロット圧が作用し、制御弁１１１，１１２はそれぞれ図３に示すように位置（Ａ）に切り換わる。これにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油が制御弁１１１を介してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに作用し、ブームシリンダ３２が縮退し、ブーム３１が下方に回動する。
【００５２】
このときブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒとボトム室３２Ｂは制御弁１１２を介して連通し、ボトム室３２Ｂから排出された圧油の一部は制御弁１１２内のチェック弁１１２ａを介してロッド室３２Ｒに導かれる。これによりボトム室３２Ｂから排出された圧油が再生され、その分、ロッド室３２Ｒにより多くの油を供給することができる。なお、ボトム室３２Ｂから排出された圧油の残りは制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００５３】
このような構成により、ボトム室３２Ｂの圧油をロッド室３２Ｒに供給するようにしたので、タンク１０９に導かれる圧油の量が減少し、戻り油路内の圧力が低下する。なお、ブーム下げ単独操作時に第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は制御弁１１２を通って全量がタンク１０９へ流れ込むため、ブームシリンダ３２には導かれない。
【００５４】
（２）ブーム停止操作
ブーム用操作レバー１３１を単独で操作している状態から、素早く中立位置へ戻すようにブーム用操作レバー１３１を操作したときの油圧回路の動作について説明する。ブーム用操作レバー１３１の戻し操作により、図４に示す傾転演算回路１７１Ｄから目標傾転角ｑｂとして最小値ｑｍｉｎが出力され、遅延用傾転演算回路１８２から目標傾転角ｑｄとして最小値ｑｍｉｎが出力される。遅延制御回路１８１では、タイマによる時間の計測が開始される。時間計測開始時、遅延制御回路１８１は、Ｘ秒経過前であると判定してＳ値＝１を出力する。
【００５５】
ブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作からＸ秒が経過するまでの動作は以下のとおりである。最大値選択回路１９３では、目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｂ０とが比較されて、最大値ｑｃ１＝ｑｋ１＝ｑｂ０が選択されて出力される（ｑｂ０＞ｑｍｉｎ）。最大値選択回路１９４では、目標傾転角ｑｄ＝ｑｍｉｎと、目標傾転角ｑｋ２＝ｑｄ０とが比較されて、最大値ｑｃ２＝ｑｋ２＝ｑｄ０が選択されて出力される（ｑｄ０＞ｑｍｉｎ）。
【００５６】
このため、最大値選択回路１９１には、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ１＝ｑｂ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０とが入力される。最大値選択回路１９２には、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ２＝ｑｄ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ２＝ｑｄ０が入力される。よって、最大値選択回路１９１では、目標傾転角ｑｍ１＝ｑｓ１＝ｑｂ０が選択されて出力され、最大値選択回路１９２では、目標傾転角ｑｍ２＝ｑｓ２＝ｑｄ０が選択されて出力される。
【００５７】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１はブーム用操作レバー１３１の操作量に応じたポンプ最小傾転角ｑｍｉｎから増加した目標傾転角ｑｍ１＝ｑｂ０に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２はブーム用操作レバー１３１の操作量に応じたポンプ最小傾転角ｑｍｉｎから増加した目標傾転角ｑｍ２＝ｑｄ０に制御される。
【００５８】
制御弁１１１，１１２は中立位置に切り換わっているので、ブームシリンダ３２への油の流れが阻止されるが、ブーム３１を含むフロント装置３０は急停止せず、フロント装置３０の慣性力により降下を続け、図５に示すように、ブームシリンダ３２も縮退を続ける。
【００５９】
前述したように、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２は、それぞれ目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０、ｑｓ２＝ｑｄ０に制御され、制御弁１１１，１１２が中立位置なので第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は戻り油路に導かれる。図５では、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油の流れを太い実線で模式的に表している。このように、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻した後にも第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のそれぞれがポンプ最小傾転から増加した傾転に制御されることで、ブーム用操作レバー１３１の単独操作時よりも戻り油路へ導かれる油量が増加し背圧が発生する。このため、戻り油路からの油の一部、すなわちメークアップ油がメークアップ油路のチェック弁１４１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給される。
【００６０】
ブーム下げ急停止時、ブーム３１の降下速度が速いほど、つまり短時間に行われるブーム用操作レバー１３１の戻し操作量が大きいほどブーム停止操作時に多くのメークアップ油が必要となる。図４に示したように、傾転演算回路１７１Ｄおよび遅延用傾転演算回路１８２は、ブーム用操作レバー１３１の操作量が大きいほど大きい目標傾転角ｑｂ，ｑｄを出力し、その目標傾転角が保持回路１９５，１９６に保持される。そのため、短時間に行われるブーム用操作レバー１３１の戻し操作量に応じた、すなわちブーム３１の回動の速度に応じた適切なメークアップ油を供給できる。
【００６１】
ブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作からＸ秒が経過したときの動作は以下のとおりである。図４に示す遅延制御回路１８１において、ブーム停止操作が実行されてからＸ秒が経過したことが判定されると、遅延制御回路１８１からはＳ値＝０が出力される。Ｓ値＝０が出力されると、最大値選択回路１９３の出力に依存する最大値選択回路１９１の入力はｑｓ１＝０となる。同様に、最大値選択回路１９４の出力に依存する最大値選択回路１９２の入力はｑｓ２＝０となる。最大値選択回路１９１では、傾転演算回路１７１Ｄ，１７１Ｕのそれぞれから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、ｑｓ１＝０とが比較されて、最大値ｑｍ１＝ｑｂ＝ｑｍｉｎが選択されて出力される（ｑｍｉｎ＞０）。最大値選択回路１９２では、傾転演算回路１７１Ｕから入力されるｑｂ＝ｑｍｉｎと、ｑｓ２＝０とが比較されて、最大値ｑｍ２＝ｑｂ＝ｑｍｉｎが選択されて出力される（ｑｍｉｎ＞０）。
【００６２】
なお、保持回路１９５には、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｓ１＝０が保持され、保持回路１９６には目標傾転角ｑｋ２＝ｑｓ２＝０が保持される。換言すると、保持回路１９５，１９６の目標傾転角ｑｋ１，ｑｋ２がそれぞれ初期値にリセットされる。
【００６３】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１は目標傾転角ｑｍ１＝ｑｍｉｎ（最小傾転角）に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２は目標傾転角ｑｍ２＝ｑｍｉｎ（最小傾転角）に制御される。
【００６４】
以上説明した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）ブーム用操作レバー１３１がブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のそれぞれの傾転をポンプ最小傾転から増加した傾転に制御して、戻り油路に接続されるメークアップ油路からブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへメークアップ油を供給する構成とした。これにより、ブーム停止操作時に戻り油路を流れる油量を増加させて背圧を発生させることができるため、ブームシリンダ３２へ十分なメークアップ油を供給できる。この結果、操作終了後にフロント装置３０の上下動がすぐに減衰されるように、ブームシリンダ３２の動作を安定させることができるため、オペレータは次の作業に容易に移行することができる。
【００６５】
（２）ブーム停止操作後、所定時間が経過すると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２が最小傾転に制御される。このため、必要以上に戻り油路に油を流す必要がなくなるため、効率的である。
【００６６】
（３）ブーム３１の降下速度が速いほど、つまりブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作量が大きくなるほど、ポンプの傾転を増加させるようにしたので、ブーム停止操作時に、ブーム３１の回動の速度に応じた適切なメークアップ油を供給できる。
【００６７】
（４）本実施の形態に係る油圧制御装置は、ブーム下げ操作時にブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂからの圧油をタンク１０９に排出する戻り油路に再生油路２０３が接続され、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂから排出された圧油の一部をブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへ供給する再生回路が形成される。そのため、再生回路が形成されない油圧制御装置に比べて、ブーム下げ操作時にタンク１０９に回収される油量が減少して戻り油路内の圧力が下がる。しかしながら、本実施の形態に係る油圧制御装置は、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻したときに第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの油が戻り油路に供給されるため、停止操作後すぐに戻り油路に必要な背圧を発生させてメークアップ油をブームシリンダ３２に供給することができる。
【００６８】
（５）従来技術では、戻り油路内の背圧を調整する流量制御弁を設ける必要があったが、本実施の形態では、流量制御弁を設ける必要がないため、コストを抑えることができる。
【００６９】
―第２の実施の形態―
図６〜図８を参照して本発明による油圧制御装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、制御弁１１２の構成である。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００７０】
図６〜図８は、第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図２、図３および図５と同一の箇所には同一の符号を付す。第２の実施の形態に係る制御弁１１２には、チェック弁１１２ａが省略されており、制御弁１１２が位置（Ａ）に切り換えられたとき、図示するＢポートとＡポートとの間に油の流通がない（図７参照）。
【００７１】
したがって、図７に示すように、制御弁１１１，１１２がブーム下げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油は、制御弁１１１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給されるのに対し、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はロッド室３２Ｒに供給されず、制御弁１１２を通ってタンク１０９に戻される。ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂの圧油は、制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００７２】
なお、ブーム上げ側の位置（Ｂ）では、第１の実施の形態と同様、第１可変容量油圧ポンプ１０１と第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油は合流してブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに供給される。ロッド室３２Ｒの圧油は制御弁１１１，１１２を通過してタンク１０９に排出される。
【００７３】
第１の実施の形態では制御弁１１２により、ボトム室３２Ｂの圧油をロッド室３２Ｒに導く再生回路が形成されたが、第２の実施の形態では再生回路は形成されず、ボトム室３２Ｂから排出された圧油は再生されない。
【００７４】
このように、再生回路が形成されない場合であっても、ブーム下げ操作をした後、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻した際に、所定時間だけ第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転をポンプ最小傾転から増加した傾転に制御することで、図８に示すように、戻り油路内に背圧を発生させてロッド室３２Ｒへ十分なメークアップ油を供給することができるため、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００７５】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）第１および第２の実施の形態では、ブーム用操作レバー１３１が下げ操作から中立位置に操作されたとき、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の双方の傾転を所定時間だけ、最小傾転から増加した傾転に制御する構成としたが、本発明はこれに限定されない。必要とするメークアップ量が少なくてもよい場合には、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のいずれか一方の傾転を所定時間だけ最小傾転から増加した傾転に制御する構成としてもよい。メークアップ油の供給時に第１可変容量油圧ポンプ１０１だけを最小傾転から増加した傾転に制御する場合は、図４に示した遅延用傾転演算回路１８２、最大値選択回路１９４および保持回路１９６を省略することができる。メークアップ油の供給時に第２可変容量油圧ポンプ１０２だけを最小傾転から増加した傾転に制御する場合は、最大値選択回路１９３および保持回路１９５を省略することができる。
【００７６】
（２）油圧制御装置は、油圧ショベルに適用される場合に限定されない。クレーンなどの種々の建設用作業機械に本発明に係る油圧制御装置を適用することができる。さらに、本発明は建設用作業機械に搭載される油圧制御装置に限定されるものでもない。油圧アクチュエータを備える種々の産業用作業機械に本発明を適用することができる。
【００７７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
３０ フロント装置、３１ ブーム、３２ ブームシリンダ、３２Ｒ ロッド室、３２Ｂ ボトム室、３３ アーム、３４ アームシリンダ、３４Ｒ ロッド室、３４Ｂ ボトム室、４０ 油圧制御システム、５０ コントローラ、１０１ 第１可変容量油圧ポンプ、１０２ 第２可変容量油圧ポンプ、１１１，１１２，１１３，１１４ 制御弁、１１２ａ チェック弁、１１９ リリーフ弁、１３１ ブーム用操作レバー、１３２ アーム用操作レバー、１４１，１４２，１４３，１４４ チェック弁、１５１，１５２，１５３，１５４ 圧力センサ、１８０ ブーム下げメークアップ改善モジュール、１８１ 遅延制御回路、１８２ 遅延用傾転演算回路、１９１，１９２，１９３，１９４ 最大値選択回路、１９５，１９６ 保持回路、２０１，２０２ バイパス油路、２０３ 再生油路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブームシリンダにメークアップ油を供給するメークアップ油路を有する作業機械の油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械では、旋回モータやブームシリンダ等の油圧アクチュエータを操作した後、操作レバーを急に中立位置に戻した場合、上部旋回体やフロント装置の慣性力により油圧アクチュエータの流入側油路が負圧になる。
【０００３】
そこで、油圧アクチュエータの流入側油路が負圧になることを防止するため、油圧アクチュエータからの油をタンクに戻す戻り油路内の背圧を調整して、戻り油の一部を油圧アクチュエータに供給する油圧制御装置が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１１４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の油圧制御装置では、戻り油路内の背圧を調整する流量制御弁を設ける必要があるため、低コスト化が困難である。さらに、油圧アクチュエータ駆動用のポンプに可変容量型のポンプを採用した場合、操作レバーを中立位置に戻したときに戻り油路に流れる油量が減少して戻り油路内の背圧が下がってしまうため、十分なメークアップ油が供給できなくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、第１可変容量油圧ポンプと、第２可変容量油圧ポンプと、第１可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第１制御弁と、第２可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第２制御弁と、作業機本体に回動可能に装着されたブームを駆動するシリンダであって、第１および第２制御弁で制御されるポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダと、ブームシリンダの駆動を指令して第１および第２制御弁を切り換え制御する操作レバーと、ブームシリンダからの戻り油をタンクに戻す戻り油路と、戻り油路からブームシリンダのロッド室へメークアップ油を供給するメークアップ油路と、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転を操作レバーの操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、傾転制御手段は、操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの少なくとも一方の傾転をポンプ最小傾転より大きくポンプ最大傾転よりも小さい所定傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の油圧制御装置において、傾転制御手段は、操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの双方の傾転を制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の油圧制御装置において、第２制御弁がブーム下げ位置に切換えられたときにブームシリンダのボトム室からの圧油をタンクに排出する戻り油路に接続され、ブームの下げ動作によりブームシリンダのボトム室から排出される圧油をブームシリンダのロッド室に供給する再生油路を有していることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、傾転制御手段は、所定時間だけ所定傾転を保持し、所定時間経過後に所定傾転をポンプ最小傾転に制御することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油圧制御装置と、第１および第２可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動されるブーム以外のフロント装置用油圧アクチュエータとを備え、傾転制御手段は、ブームシリンダおよびフロント装置用油圧アクチュエータの操作圧に基づいて第１および第２可変容量油圧ポンプの傾転を制御することを特徴とする作業機械である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コストを抑えつつ、ブームシリンダへ十分なメークアップ油を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧制御装置を備える油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図４】第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転制御に係るコントローラの構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
―第１の実施の形態―
以下、図面を参照して本発明による作業機械の油圧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油圧制御装置を備える作業機械の一例である油圧ショベルの側面図である。
【００１０】
油圧ショベルは、下部走行体１０と、下部走行体１０上に旋回可能に設けられた上部旋回体２０とを有する。下部走行体１０は、クローラ１１およびクローラフレーム１２、各クローラ１１を独立して駆動制御する一対の走行モータ１３，１４およびその減速機構（図示せず）を備えている。上部旋回体２０は、旋回フレーム２１と、エンジン２２と、下部走行体１０に対して上部旋回体２０を旋回駆動させるための旋回モータ２６とを備えている。
【００１１】
上部旋回体２０には、上部旋回体２０に回動可能に軸支されたブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回動可能に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６とを含んだフロント装置３０が搭載されている。
【００１２】
上部旋回体２０の旋回フレーム２１上には、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２６を駆動制御するための油圧ポンプおよび油圧制御弁を備えた油圧制御システム４０が搭載されている。上部旋回体２０の左前部には運転室（キャブ）４５が設けられている。
【００１３】
運転室４５には、図示しないが、オペレータが着座する運転席と、走行レバーと、操作レバーとが設けられている。オペレータは、走行レバーを操作することによって下部走行体１０を走行させることができ、操作レバーを操作することによって上部旋回体２０を旋回させたり、フロント装置３０のブーム３１，アーム３３およびバケット３５を起伏動させることができる。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施の形態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では、ブームシリンダ３２とアームシリンダ３４を第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油により駆動させるための油圧制御装置の構成を示す油圧回路を示し、旋回モータ、走行モータ、および、バケットシリンダを駆動させるための油圧回路については図示を省略する。なお、図示しないが走行モータ、バケットシリンダについても、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出される圧油で駆動される。
【００１５】
油圧回路は、エンジンにより駆動される第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油により駆動されるブームシリンダ３２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油により駆動されるアームシリンダ３４と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からブームシリンダ３２への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁１１１，１１２と、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からアームシリンダ３４への圧油の流れをそれぞれ制御する一対の制御弁１１３，１１４と、ブームシリンダ３２の駆動を指令するブーム用操作レバー１３１と、アームシリンダ３４の駆動を指令するアーム用操作レバー１３２とを有する。
【００１６】
油圧回路は、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油を合流させてブームシリンダ３２に供給し、ブームシリンダ３２からの戻り油を合流させてタンク１０９に戻す合流回路とされている。アームシリンダ３４もブームシリンダ３２と同様に合流回路で駆動される。なお、後述するようにブーム下げ操作時には、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油はブームシリンダ３２に供給されるが、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はブームシリンダ３２に供給されない。
【００１７】
第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２から制御弁１１１〜１１４に圧油を供給する油路には、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油圧を制御するリリーフ弁１１０が設けられている。ブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４からの戻り油をタンク１０９に戻す戻り油路には、背圧を与えるリリーフ弁１１９が設けられている。
【００１８】
ブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに接続されるロッド室側油路とタンク１０９との間には、ロッド室３２Ｒ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４１が設けられたメークアップ油路が接続されている。ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに接続されるボトム室側油路とタンク１０９との間には、ボトム室３２Ｂ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４２が設けられたメークアップ油路が接続されている。
【００１９】
アームシリンダ３４のロッド室３４Ｒに接続されるロッド室側油路とタンク１０９との間には、ロッド室３４Ｒ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４３が設けられたメークアップ油路が接続されている。アームシリンダ３４のボトム室３４Ｂに接続されるボトム室側油路とタンク１０９との間には、ボトム室３４Ｂ側の方向への流れのみを許容するチェック弁１４４が設けられたメークアップ油路が接続されている。
【００２０】
第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２は、コントローラ５０からの制御信号により後述するようにポンプ傾転角が制御される。
【００２１】
制御弁１１１〜１１４は、それぞれ油圧パイロット式切換弁である。制御弁１１１，１１２のパイロットポートには、それぞれブーム用操作レバー１３１の操作によりパイロット圧が同時に作用する。ブーム用操作レバー１３１の操作に応じて制御弁１１１，１１２はそれぞれブーム下げ側である位置（Ａ）側、または、ブーム上げ側である位置（Ｂ）側に切り換わる。制御弁１１３，１１４のパイロットポートには、それぞれアーム用操作レバー１３２の操作によりパイロット圧が同時に作用する。アーム用操作レバー１３２の操作に応じて制御弁１１３，１１４はそれぞれアーム上げ（ＤＵＭＰ）側である位置（Ａ）側、または、アーム下げ（ＣＲＯＷＤ）側である位置（Ｂ）側に切り換わる。これによりブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４がそれぞれ駆動される。
【００２２】
図３に示すように、ブーム用操作レバー１３１が単独操作されて制御弁１１１，１１２がブーム下げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油は、制御弁１１１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給されるのに対し、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はロッド室３２Ｒに供給されず、制御弁１１２を通ってタンク１０９に戻される。
【００２３】
制御弁１１２がブーム下げ位置である位置（Ａ）に切り換わると、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂからの圧油をタンク１０９に排出する戻り油路に、制御弁１１２とブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒとを連通する再生油路２０３が接続される。これにより、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂとロッド室３２Ｒとを連通する再生回路が形成されて、ブーム３１の下げ動作によりブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂから排出される圧油がブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給される。したがって、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂの圧油の一部は、制御弁１１２内のチェック弁１１２ａを介してロッド室３２Ｒに導かれ、残りは制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００２４】
ブーム用操作レバー１３１が単独操作されて制御弁１１１，１１２がブーム上げ側の位置（Ｂ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１１，１１２を通過後に合流してブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに供給される。ロッド室３２Ｒの圧油は制御弁１１１，１１２を通過してタンク１０９に排出される。
【００２５】
アーム用操作レバー１３２が単独操作されて制御弁１１３，１１４がアーム上げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１３，１１４を通過後に合流してアームシリンダ３４のロッド室３４Ｒに供給される。ボトム室３４Ｂの圧油は制御弁１１３，１１４を通過してタンク１０９に排出される。
【００２６】
アーム用操作レバー１３２が単独操作されて制御弁１１３，１１４がアーム下げ側の位置（Ｂ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はそれぞれ制御弁１１３，１１４を通過後に合流してアームシリンダ３４のボトム室３４Ｂに供給される。ロッド室３４Ｒの圧油は制御弁１１３，１１４を通過してタンク１０９に排出される。
【００２７】
ブーム用操作レバー１３１およびアーム用操作レバー１３２が複合操作されたときには、制御弁１１１〜１１４がそれぞれ切り換わり、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は、各制御弁１１１〜１１４により流れが制御されてブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４へ供給され、ブームシリンダ３２およびアームシリンダ３４からの圧油はタンク１０９に排出される。
【００２８】
なお、ブーム用制御弁１１１の入口ポートと出口ポートとを連通するバイパス油路２０１が設けられ、複合操作した時にアーム用制御弁１１３の入口ポートへ油を供給する。同様に、アーム用制御弁１１４の入口ポートと出口ポートとを連通するバイパス油路２０２が設けられ、複合操作した時にブーム用制御弁１１２の入口ポートへ油を供給する。
【００２９】
図２に示すように、コントローラ５０には、制御弁１１１，１１２に作用するブーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５１およびブーム上げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５２と、制御弁１１３，１１４に作用するアーム上げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５３およびアーム下げ側の操作圧力を検出する圧力センサ１５４とが接続されている。
【００３０】
コントローラ５０は、圧力センサ１５１〜１５４からの信号に応じてレギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれに制御信号を出力する。レギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれには電磁比例減圧弁が設けられており、ポンプ傾転角は電磁比例減圧弁の制御圧に応じて変化する。後述するように、レギュレータ１０１ａ，１０２ａのそれぞれの電磁比例減圧弁の制御圧をコントローラ５０により制御することにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転角（吐出容量）が制御される。
【００３１】
図４は、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転制御に係るコントローラ５０における処理を説明するためのブロック図である。なお、図４ではブーム用操作レバー１３１の操作に基づく処理についてのみ示しており、アーム、バケット、走行、旋回などのその他の操作に基づく処理については図示を省略している。以下、ブーム３１のみが操作されたときの処理を示し、アーム、バケット、走行、旋回などのその他の操作はしていないものとして説明する。
【００３２】
傾転演算回路１７１Ｄには、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧の信号が入力され、傾転演算回路１７１Ｕには、圧力センサ１５２からブーム上げ操作圧の信号が入力される。
【００３３】
傾転演算回路１７１Ｄには、ブーム下げ操作圧ｐｉ、いわゆるポジコン圧がＰｍｉｎから所定値ｐ１に至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加し、ブーム下げ操作圧ｐｉが所定値ｐ１以上でポンプ傾転がｑ１となるような特性が記憶されている。ポンプの所定傾転ｑ１は、最小傾転ｑｍｉｎより大きくポンプ最大傾転ｑｍａｘよりも小さい。傾転演算回路１７１Ｕには、ブーム上げ操作圧ｐｉがＰｍｉｎからＰｍａｘに至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加するような特性が記憶されている。傾転演算回路１７１Ｄ，１７１Ｕは、上述した特性にしたがって、それぞれ圧力センサ１５１，１５２からのブーム下げ操作圧信号およびブーム上げ操作圧信号に応じた目標傾転角ｑｂを演算して出力する。
【００３４】
ブーム下げメークアップ改善モジュール１８０は、遅延制御回路１８１と、遅延用傾転演算回路１８２と、最大値選択回路１９３，１９４と、保持回路１９５，１９６とを有している。
【００３５】
遅延制御回路１８１および遅延用傾転演算回路１８２には、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧信号が入力される。
【００３６】
遅延制御回路１８１は、圧力センサ１５１からのブーム下げ操作圧信号に応じてハイ・ロー信号（以下、Ｓ値という）を出力する。具体的には、遅延制御回路１８１に入力されるブーム下げ操作圧信号が第１の閾値以上になると、遅延制御回路１８１はＳ値＝１を出力する。遅延制御回路１８１に入力されるブーム下げ操作圧信号が第２の閾値以下になると、遅延制御回路１８１はコントローラ５０に内蔵されるタイマにより時間の計測を開始する。なお、遅延制御回路１８１には、予め遅延時間が記憶されている。
【００３７】
遅延時間であるＸ秒が経過すると、遅延制御回路１８１はＳ値＝０を出力する。
【００３８】
遅延用傾転演算回路１８２には、ブーム下げ操作圧ｐｉがｐｍｉｎから所定値ｐ２に至るまでポンプ傾転が最小傾転ｑｍｉｎから比例的に増加し、ブーム下げ操作圧ｐｉが所定値ｐ２以上でポンプ傾転がｑ２となるような特性が記憶されている。ポンプの所定傾転ｑ２は、最小傾転ｑｍｉｎより大きくポンプ最大傾転ｑｍａｘよりも小さい。遅延用傾転演算回路１８２は、その特性にしたがって、圧力センサ１５１からブーム下げ操作圧信号に応じた目標傾転角ｑｄを演算して出力する。なお、本実施の形態では、遅延用傾転演算回路１８２で演算される目標傾転角ｑｄの最大値ｑ２と、傾転演算回路１７１Ｄで演算される目標傾転角ｑｂの最大値ｑ１との関係は、ｑ１＞ｑ２である。目標傾転角ｑｂの最大値ｑ１と目標傾転角ｑｄの最大値ｑ２は、第１可変容量油圧ポンプ１０１が目標傾転角ｑ１に制御された後、ブーム用操作レバー１３１が中立位置に戻されたときに、メークアップ油をブームシリンダ３２に供給するために必要な戻り油路内の背圧に応じて設定される。
【００３９】
最大値選択回路１９３は、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂと、保持回路１９５から出力される目標傾転角ｑｋ１とから最大値を選択し、これを目標傾転角ｑｃ１として出力する。
【００４０】
最大値選択回路１９３から出力される目標傾転角ｑｃ１は、遅延制御回路１８１から出力されるＳ値（１ｏｒ０）と乗算され、目標傾転角ｑｓ１として保持回路１９５および最大値選択回路１９１に出力される。保持回路１９５は、入力される目標傾転角ｑｓ１を目標傾転角ｑｋ１として保持し、最大値選択回路１９３に出力する。つまり、ｑｋ１＝ｑｓ１である。なお、保持回路１９５に保持されているｑｋ１は初期値として０が与えられている。
【００４１】
最大値選択回路１９１は、目標傾転角ｑｓ１と、ブーム上げ操作およびブーム下げ操作に応じて傾転演算回路１７１Ｕ，１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂと、図示しないバケットシリンダの操作レバーや走行レバーからの操作圧に基づいて、それぞれに対応する傾転演算回路（不図示）から出力される目標傾転角とから最大値を選択し、これを第１可変容量油圧ポンプ１０１の目標傾転角ｑｍ１として図示しない第１可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路に出力する。
【００４２】
最大値選択回路１９４は、遅延用傾転演算回路１８２から出力される目標傾転角ｑｄと、保持回路１９６から出力される目標傾転角ｑｋ２とから最大値を選択し、これを目標傾転角ｑｃ２として出力する。
【００４３】
最大値選択回路１９４から出力される目標傾転角ｑｃ２は、遅延制御回路１８１から出力されるＳ値（１ｏｒ０）と乗算され、目標傾転角ｑｓ２として保持回路１９６および最大値選択回路１９２に出力される。保持回路１９６は、入力される目標傾転角ｑｓ２を目標傾転角ｑｋ２として保持し、最大値選択回路１９４に出力する。つまり、ｑｋ２＝ｑｓ２である。なお、保持回路１９６に保持されているｑｋ２は初期値として０が与えられている。
【００４４】
最大値選択回路１９２は、目標傾転角ｑｓ２と、ブーム上げ操作に応じて傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂと、図示しないバケットシリンダの操作レバーや走行レバーからの操作圧に基づいて、それぞれに対応する傾転演算回路（不図示）から出力される目標傾転角とから最大値を選択し、これを第２可変容量油圧ポンプ１０２の目標傾転角ｑｍ２として図示しない第２可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路に出力する。
【００４５】
第１可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路では、目標傾転角ｑｍ１に対応した制御信号が演算され、制御信号がレギュレータ１０１ａの電磁比例減圧弁（不図示）に出力される。これにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１のポンプ傾転角が目標傾転角ｑｍ１に制御される。同様に、第２可変容量油圧ポンプ用の信号発生回路では、目標傾転角ｑｍ２に対応した制御信号が演算され、制御信号がレギュレータ１０２ａの電磁比例減圧弁（不図示）に出力される。これにより、第２可変容量油圧ポンプ１０２のポンプ傾転角が目標傾転角ｑｍ２に制御される。
【００４６】
本実施の形態の特徴的な動作として、ブーム下げ操作を単独で実行した後に、素早くブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻したときの動作について説明する。
（１）ブーム下げ操作
ブーム用操作レバー１３１を単独で操作すると、図４に示す傾転演算回路１７１Ｄからはその操作量に応じた目標傾転角ｑｂ＝ｑｂ０が出力され、遅延用傾転演算回路１８２からはブーム用操作レバー１３１の操作量に応じた目標傾転角ｑｄ＝ｑｄ０が出力される。遅延制御回路１８１からはＳ値＝１が出力される。保持回路１９５，１９６には、それぞれｑｋ１およびｑｋ２の初期値である０が保持されているため、最大値選択回路１９３，１９４のそれぞれからはｑｃ１＝ｑｂ０と、ｑｃ２＝ｑｄ０が出力される。
【００４７】
このため、最大値選択回路１９１には、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｂ０と、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ１＝ｑｂ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０とが入力される。最大値選択回路１９１は、入力された複数の目標傾転角の中から最大値ｑｂ０を選択して出力する（ｑｂ０＞ｑｍｉｎ）。
【００４８】
最大値選択回路１９２には、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ２＝ｑｄ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ２＝ｑｄ０とが入力される。最大値選択回路１９２は、入力された複数の目標傾転角の中から最大値ｑｄ０を選択して出力する（ｑｄ０＞ｑｍｉｎ）。
【００４９】
以上のようにブーム下げ単独操作により、保持回路１９５には、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｓ１＝ｑｂ０が保持され、保持回路１９６には目標傾転角ｑｋ２＝ｑｓ２＝ｑｄ０が保持される。
【００５０】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１はブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じた目標傾転角ｑｂ０に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２はブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じた目標傾転角ｑｄ０に制御される。
【００５１】
第１可変容量油圧ポンプ１０１用の制御弁１１１および第２可変容量油圧ポンプ１０２用の制御弁１１２にはブーム用操作レバー１３１の下げ操作量に応じたパイロット圧が作用し、制御弁１１１，１１２はそれぞれ図３に示すように位置（Ａ）に切り換わる。これにより、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油が制御弁１１１を介してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに作用し、ブームシリンダ３２が縮退し、ブーム３１が下方に回動する。
【００５２】
このときブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒとボトム室３２Ｂは制御弁１１２を介して連通し、ボトム室３２Ｂから排出された圧油の一部は制御弁１１２内のチェック弁１１２ａを介してロッド室３２Ｒに導かれる。これによりボトム室３２Ｂから排出された圧油が再生され、その分、ロッド室３２Ｒにより多くの油を供給することができる。なお、ボトム室３２Ｂから排出された圧油の残りは制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００５３】
このような構成により、ボトム室３２Ｂの圧油をロッド室３２Ｒに供給するようにしたので、タンク１０９に導かれる圧油の量が減少し、戻り油路内の圧力が低下する。なお、ブーム下げ単独操作時に第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は制御弁１１２を通って全量がタンク１０９へ流れ込むため、ブームシリンダ３２には導かれない。
【００５４】
（２）ブーム停止操作
ブーム用操作レバー１３１を単独で操作している状態から、素早く中立位置へ戻すようにブーム用操作レバー１３１を操作したときの油圧回路の動作について説明する。ブーム用操作レバー１３１の戻し操作により、図４に示す傾転演算回路１７１Ｄから目標傾転角ｑｂとして最小値ｑｍｉｎが出力され、遅延用傾転演算回路１８２から目標傾転角ｑｄとして最小値ｑｍｉｎが出力される。遅延制御回路１８１では、タイマによる時間の計測が開始される。時間計測開始時、遅延制御回路１８１は、Ｘ秒経過前であると判定してＳ値＝１を出力する。
【００５５】
ブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作からＸ秒が経過するまでの動作は以下のとおりである。最大値選択回路１９３では、目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｂ０とが比較されて、最大値ｑｃ１＝ｑｋ１＝ｑｂ０が選択されて出力される（ｑｂ０＞ｑｍｉｎ）。最大値選択回路１９４では、目標傾転角ｑｄ＝ｑｍｉｎと、目標傾転角ｑｋ２＝ｑｄ０とが比較されて、最大値ｑｃ２＝ｑｋ２＝ｑｄ０が選択されて出力される（ｑｄ０＞ｑｍｉｎ）。
【００５６】
このため、最大値選択回路１９１には、傾転演算回路１７１Ｄから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ１＝ｑｂ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０とが入力される。最大値選択回路１９２には、傾転演算回路１７１Ｕから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、遅延制御回路１８１からのＳ値＝１と目標傾転角ｑｃ２＝ｑｄ０とが乗算されて求められた目標傾転角ｑｓ２＝ｑｄ０が入力される。よって、最大値選択回路１９１では、目標傾転角ｑｍ１＝ｑｓ１＝ｑｂ０が選択されて出力され、最大値選択回路１９２では、目標傾転角ｑｍ２＝ｑｓ２＝ｑｄ０が選択されて出力される。
【００５７】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１はブーム用操作レバー１３１の操作量に応じたポンプ最小傾転角ｑｍｉｎから増加した目標傾転角ｑｍ１＝ｑｂ０に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２はブーム用操作レバー１３１の操作量に応じたポンプ最小傾転角ｑｍｉｎから増加した目標傾転角ｑｍ２＝ｑｄ０に制御される。
【００５８】
制御弁１１１，１１２は中立位置に切り換わっているので、ブームシリンダ３２への油の流れが阻止されるが、ブーム３１を含むフロント装置３０は急停止せず、フロント装置３０の慣性力により降下を続け、図５に示すように、ブームシリンダ３２も縮退を続ける。
【００５９】
前述したように、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２は、それぞれ目標傾転角ｑｓ１＝ｑｂ０、ｑｓ２＝ｑｄ０に制御され、制御弁１１１，１１２が中立位置なので第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油は戻り油路に導かれる。図５では、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油の流れを太い実線で模式的に表している。このように、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻した後にも第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のそれぞれがポンプ最小傾転から増加した傾転に制御されることで、ブーム用操作レバー１３１の単独操作時よりも戻り油路へ導かれる油量が増加し背圧が発生する。このため、戻り油路からの油の一部、すなわちメークアップ油がメークアップ油路のチェック弁１４１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給される。
【００６０】
ブーム下げ急停止時、ブーム３１の降下速度が速いほど、つまり短時間に行われるブーム用操作レバー１３１の戻し操作量が大きいほどブーム停止操作時に多くのメークアップ油が必要となる。図４に示したように、傾転演算回路１７１Ｄおよび遅延用傾転演算回路１８２は、ブーム用操作レバー１３１の操作量が大きいほど大きい目標傾転角ｑｂ，ｑｄを出力し、その目標傾転角が保持回路１９５，１９６に保持される。そのため、短時間に行われるブーム用操作レバー１３１の戻し操作量に応じた、すなわちブーム３１の回動の速度に応じた適切なメークアップ油を供給できる。
【００６１】
ブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作からＸ秒が経過したときの動作は以下のとおりである。図４に示す遅延制御回路１８１において、ブーム停止操作が実行されてからＸ秒が経過したことが判定されると、遅延制御回路１８１からはＳ値＝０が出力される。Ｓ値＝０が出力されると、最大値選択回路１９３の出力に依存する最大値選択回路１９１の入力はｑｓ１＝０となる。同様に、最大値選択回路１９４の出力に依存する最大値選択回路１９２の入力はｑｓ２＝０となる。最大値選択回路１９１では、傾転演算回路１７１Ｄ，１７１Ｕのそれぞれから出力される目標傾転角ｑｂ＝ｑｍｉｎと、ｑｓ１＝０とが比較されて、最大値ｑｍ１＝ｑｂ＝ｑｍｉｎが選択されて出力される（ｑｍｉｎ＞０）。最大値選択回路１９２では、傾転演算回路１７１Ｕから入力されるｑｂ＝ｑｍｉｎと、ｑｓ２＝０とが比較されて、最大値ｑｍ２＝ｑｂ＝ｑｍｉｎが選択されて出力される（ｑｍｉｎ＞０）。
【００６２】
なお、保持回路１９５には、目標傾転角ｑｋ１＝ｑｓ１＝０が保持され、保持回路１９６には目標傾転角ｑｋ２＝ｑｓ２＝０が保持される。換言すると、保持回路１９５，１９６の目標傾転角ｑｋ１，ｑｋ２がそれぞれ初期値にリセットされる。
【００６３】
この結果、第１可変容量油圧ポンプ１０１は目標傾転角ｑｍ１＝ｑｍｉｎ（最小傾転角）に制御され、第２可変容量油圧ポンプ１０２は目標傾転角ｑｍ２＝ｑｍｉｎ（最小傾転角）に制御される。
【００６４】
以上説明した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）ブーム用操作レバー１３１がブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のそれぞれの傾転をポンプ最小傾転から増加した傾転に制御して、戻り油路に接続されるメークアップ油路からブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへメークアップ油を供給する構成とした。これにより、ブーム停止操作時に戻り油路を流れる油量を増加させて背圧を発生させることができるため、ブームシリンダ３２へ十分なメークアップ油を供給できる。この結果、操作終了後にフロント装置３０の上下動がすぐに減衰されるように、ブームシリンダ３２の動作を安定させることができるため、オペレータは次の作業に容易に移行することができる。
【００６５】
（２）ブーム停止操作後、所定時間が経過すると、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２が最小傾転に制御される。このため、必要以上に戻り油路に油を流す必要がなくなるため、効率的である。
【００６６】
（３）ブーム３１の降下速度が速いほど、つまりブーム用操作レバー１３１の中立戻し操作量が大きくなるほど、ポンプの傾転を増加させるようにしたので、ブーム停止操作時に、ブーム３１の回動の速度に応じた適切なメークアップ油を供給できる。
【００６７】
（４）本実施の形態に係る油圧制御装置は、ブーム下げ操作時にブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂからの圧油をタンク１０９に排出する戻り油路に再生油路２０３が接続され、ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂから排出された圧油の一部をブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒへ供給する再生回路が形成される。そのため、再生回路が形成されない油圧制御装置に比べて、ブーム下げ操作時にタンク１０９に回収される油量が減少して戻り油路内の圧力が下がる。しかしながら、本実施の形態に係る油圧制御装置は、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻したときに第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２からの油が戻り油路に供給されるため、停止操作後すぐに戻り油路に必要な背圧を発生させてメークアップ油をブームシリンダ３２に供給することができる。
【００６８】
（５）従来技術では、戻り油路内の背圧を調整する流量制御弁を設ける必要があったが、本実施の形態では、流量制御弁を設ける必要がないため、コストを抑えることができる。
【００６９】
―第２の実施の形態―
図６〜図８を参照して本発明による油圧制御装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、制御弁１１２の構成である。以下では、第１の実施の形態との相違点を主に説明する。
【００７０】
図６〜図８は、第２の実施の形態に係る油圧制御装置の構成を示す油圧回路図である。なお、図２、図３および図５と同一の箇所には同一の符号を付す。第２の実施の形態に係る制御弁１１２には、チェック弁１１２ａが省略されており、制御弁１１２が位置（Ａ）に切り換えられたとき、図示するＢポートとＡポートとの間に油の流通がない（図７参照）。
【００７１】
したがって、図７に示すように、制御弁１１１，１１２がブーム下げ側の位置（Ａ）に切り換わると、第１可変容量油圧ポンプ１０１からの圧油は、制御弁１１１を通過してブームシリンダ３２のロッド室３２Ｒに供給されるのに対し、第２可変容量油圧ポンプ１０２からの圧油はロッド室３２Ｒに供給されず、制御弁１１２を通ってタンク１０９に戻される。ブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂの圧油は、制御弁１１１内の絞り１１１ａおよび制御弁１１２内の絞り１１２ｂを介してタンク１０９に排出される。
【００７２】
なお、ブーム上げ側の位置（Ｂ）では、第１の実施の形態と同様、第１可変容量油圧ポンプ１０１と第２可変容量油圧ポンプ１０２の吐出油は合流してブームシリンダ３２のボトム室３２Ｂに供給される。ロッド室３２Ｒの圧油は制御弁１１１，１１２を通過してタンク１０９に排出される。
【００７３】
第１の実施の形態では制御弁１１２により、ボトム室３２Ｂの圧油をロッド室３２Ｒに導く再生回路が形成されたが、第２の実施の形態では再生回路は形成されず、ボトム室３２Ｂから排出された圧油は再生されない。
【００７４】
このように、再生回路が形成されない場合であっても、ブーム下げ操作をした後、ブーム用操作レバー１３１を中立位置に戻した際に、所定時間だけ第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の傾転をポンプ最小傾転から増加した傾転に制御することで、図８に示すように、戻り油路内に背圧を発生させてロッド室３２Ｒへ十分なメークアップ油を供給することができるため、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００７５】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
［変形例］
（１）第１および第２の実施の形態では、ブーム用操作レバー１３１が下げ操作から中立位置に操作されたとき、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２の双方の傾転を所定時間だけ、最小傾転から増加した傾転に制御する構成としたが、本発明はこれに限定されない。必要とするメークアップ量が少なくてもよい場合には、第１可変容量油圧ポンプ１０１および第２可変容量油圧ポンプ１０２のいずれか一方の傾転を所定時間だけ最小傾転から増加した傾転に制御する構成としてもよい。メークアップ油の供給時に第１可変容量油圧ポンプ１０１だけを最小傾転から増加した傾転に制御する場合は、図４に示した遅延用傾転演算回路１８２、最大値選択回路１９４および保持回路１９６を省略することができる。メークアップ油の供給時に第２可変容量油圧ポンプ１０２だけを最小傾転から増加した傾転に制御する場合は、最大値選択回路１９３および保持回路１９５を省略することができる。
【００７６】
（２）油圧制御装置は、油圧ショベルに適用される場合に限定されない。クレーンなどの種々の建設用作業機械に本発明に係る油圧制御装置を適用することができる。さらに、本発明は建設用作業機械に搭載される油圧制御装置に限定されるものでもない。油圧アクチュエータを備える種々の産業用作業機械に本発明を適用することができる。
【００７７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
３０ フロント装置、３１ ブーム、３２ ブームシリンダ、３２Ｒ ロッド室、３２Ｂ ボトム室、３３ アーム、３４ アームシリンダ、３４Ｒ ロッド室、３４Ｂ ボトム室、４０ 油圧制御システム、５０ コントローラ、１０１ 第１可変容量油圧ポンプ、１０２ 第２可変容量油圧ポンプ、１１１，１１２，１１３，１１４ 制御弁、１１２ａ チェック弁、１１９ リリーフ弁、１３１ ブーム用操作レバー、１３２ アーム用操作レバー、１４１，１４２，１４３，１４４ チェック弁、１５１，１５２，１５３，１５４ 圧力センサ、１８０ ブーム下げメークアップ改善モジュール、１８１ 遅延制御回路、１８２ 遅延用傾転演算回路、１９１，１９２，１９３，１９４ 最大値選択回路、１９５，１９６ 保持回路、２０１，２０２ バイパス油路、２０３ 再生油路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１可変容量油圧ポンプと、
第２可変容量油圧ポンプと、
前記第１可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第１制御弁と、
前記第２可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第２制御弁と、
作業機本体に回動可能に装着されたブームを駆動するシリンダであって、前記第１および第２制御弁で制御されるポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダと、
前記ブームシリンダの駆動を指令して前記第１および第２制御弁を切り換え制御する操作レバーと、
前記ブームシリンダからの戻り油をタンクに戻す戻り油路と、
前記戻り油路から前記ブームシリンダのロッド室へメークアップ油を供給するメークアップ油路と、
前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転を前記操作レバーの操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、
前記傾転制御手段は、前記操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの少なくとも一方の傾転をポンプ最小傾転より大きくポンプ最大傾転よりも小さい所定傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧制御装置において、
前記傾転制御手段は、前記操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの双方の傾転を制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油圧制御装置において、
前記第２制御弁がブーム下げ位置に切換えられたときに前記ブームシリンダのボトム室からの圧油をタンクに排出する戻り油路に接続され、前記ブームの下げ動作により前記ブームシリンダのボトム室から排出される圧油を前記ブームシリンダのロッド室に供給する再生油路を有していることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
前記傾転制御手段は、前記所定時間だけ前記所定傾転を保持し、所定時間経過後に前記所定傾転を前記ポンプ最小傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油圧制御装置と、
前記第１および第２可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される前記ブーム以外のフロント装置用油圧アクチュエータとを備え、
前記傾転制御手段は、前記ブームシリンダおよび前記フロント装置用油圧アクチュエータの操作圧に基づいて前記第１および第２可変容量油圧ポンプの傾転を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項１】
第１可変容量油圧ポンプと、
第２可変容量油圧ポンプと、
前記第１可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第１制御弁と、
前記第２可変容量油圧ポンプからの圧油の流れを制御する第２制御弁と、
作業機本体に回動可能に装着されたブームを駆動するシリンダであって、前記第１および第２制御弁で制御されるポンプ吐出油で駆動されるブームシリンダと、
前記ブームシリンダの駆動を指令して前記第１および第２制御弁を切り換え制御する操作レバーと、
前記ブームシリンダからの戻り油をタンクに戻す戻り油路と、
前記戻り油路から前記ブームシリンダのロッド室へメークアップ油を供給するメークアップ油路と、
前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの傾転を前記操作レバーの操作量が大きくなるほど増加させる傾転制御手段とを備え、
前記傾転制御手段は、前記操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの少なくとも一方の傾転をポンプ最小傾転より大きくポンプ最大傾転よりも小さい所定傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧制御装置において、
前記傾転制御手段は、前記操作レバーがブーム下げ操作から中立位置に操作されたとき、所定時間だけ、前記第１可変容量油圧ポンプおよび第２可変容量油圧ポンプの双方の傾転を制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の油圧制御装置において、
前記第２制御弁がブーム下げ位置に切換えられたときに前記ブームシリンダのボトム室からの圧油をタンクに排出する戻り油路に接続され、前記ブームの下げ動作により前記ブームシリンダのボトム室から排出される圧油を前記ブームシリンダのロッド室に供給する再生油路を有していることを特徴とする油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の油圧制御装置において、
前記傾転制御手段は、前記所定時間だけ前記所定傾転を保持し、所定時間経過後に前記所定傾転を前記ポンプ最小傾転に制御することを特徴とする油圧制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の油圧制御装置と、
前記第１および第２可変容量油圧ポンプから吐出される圧油で駆動される前記ブーム以外のフロント装置用油圧アクチュエータとを備え、
前記傾転制御手段は、前記ブームシリンダおよび前記フロント装置用油圧アクチュエータの操作圧に基づいて前記第１および第２可変容量油圧ポンプの傾転を制御することを特徴とする作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４７０００（Ｐ２０１２−２４７０００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９１４８（Ｐ２０１１−１１９１４８）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【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２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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