油圧制御装置及び油圧制御方法
【課題】仮想ブリードシステムでアンロード弁が開いているときの油圧ポンプの吐出流量を適正流量に維持すること。
【解決手段】本発明は、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、方向切換弁と油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、アンロード弁制御手段と、油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、仮想ネガコン圧に基づいて、油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える。
【解決手段】本発明は、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、方向切換弁と油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、アンロード弁制御手段と、油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、仮想ネガコン圧に基づいて、油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、方向切換弁と油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、油圧ポンプを制御する油圧制御装置及び油圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コントロールバルブの操作量に応じてブリード流量を変化させることによって、油圧アクチュエータ速度を制御する一般的なブリード制御に代えて、クローズドセンター型のコントロールバルブを用いる一方、コントロールバルブに仮想のブリード開口を設定し、この仮想ブリード開口の面積(仮想ブリード開口面積)を操作量に応じて変化させる可変容量ポンプの制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御方法では、仮想ブリード開口面積と、これに基づく仮想ブリード量とを用いて必要なポンプ吐出圧力が計算され、当該ポンプ吐出圧力が実現されるようにポンプ制御が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４７３０６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、上述の特許文献１に記載の技術では、仮想のブリード開口を設定するだけであり、ネガコン絞りを仮想していないので、仮想的にネガコンシステムを再現するものではない。一般的に知られるように、ネガコンシステムは、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の慣性に相性が良いものである。
【０００５】
他方、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する場合、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が閉ざされている場合に、油圧ポンプからの余分な流量をタンクへと排出するために、方向切換弁の前段にアンロード弁を設けることが必要となる。しかしながら、かかるアンロード弁で余剰流量を排出している間は、絞りがほとんどなく油圧ポンプの吐出圧がゼロに近くなる。この場合、かかる油圧ポンプの吐出圧に基づいて仮想的にネガコンシステムを再現しようとすると、油圧ポンプの吐出流量が増大するような指令値（例えば、最大流量を指示する指令値）が生成され、エネルギを無駄に損失してしまうという不都合が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する構成において、アンロード弁が開いているときの油圧ポンプの吐出流量を適正流量に維持することができる油圧制御装置及び油圧制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断され、且つ、前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように、前記アンロード弁を制御するアンロード弁制御手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記制御指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える、油圧制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する構成において、アンロード弁が開いているときの油圧ポンプの吐出流量を適正流量に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による油圧制御システム６０を示す回路図である。
【図３】オープンセンター型（ネガコン）システムで用いられる方向切換弁の概略図である。
【図４】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムにおいて再現されるネガコンシステムのブロック図である。
【図５】仮想方向切換弁及び方向切換弁の特性の一例を示す図である。
【図６】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図のベース部分である。
【図７】仮想ブリードシステムで再現されるネガコンシステムの一例の概要を示す図である。
【図８】仮想ネガコン圧−流量テーブル及び開口面積−流量テーブルの各一例を示す図である。
【図９】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図の追加部分である。
【図１０】本実施例の油圧制御システム６０により実現される主要制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。建設機械１は、油圧ショベル、フォークリフト、クレーン等のような、人が操作を行う油圧システムを搭載した機械である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。
【００１２】
図２は、本発明の一実施例による油圧制御システム６０を示す回路図である。油圧制御システム６０は、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である可変容量型の油圧ポンプ１１を含む。油圧ポンプ１１は、原動機（例えばエンジン）１７に接続され、原動機１７により回転駆動される。油圧ポンプ１１は、供給ライン１３及びクローズドセンター型の方向切換弁（コントロールバルブ）２０，２２，２４を介してブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９（油圧アクチュエータの一例）にパラレルに接続される。また、タンクＴに繋がる戻りライン１４には、方向切換弁２０，２２，２４を介してブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９がパラレルに接続される。油圧ポンプ１１は、レギュレータ装置１２により制御される。尚、方向切換弁２０，２２，２４は、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のようなコントローラ１０からの電気信号（駆動信号）により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１３】
尚、油圧制御システム６０は、走行用油圧モータや旋回用油圧モータのような他の油圧アクチュエータを含んでもよい。また、油圧制御システム６０に含まれる油圧アクチュエータの数は、図２の示す例では、３つであるが、１つを含む任意の数であってよい。
【００１４】
油圧ポンプ１１からの供給ライン１３には、油圧ポンプ１１の吐出圧（ポンプ吐出圧）を検出する油圧センサ３０が設けられる。油圧センサ３０は、ポンプ吐出圧に応じた電気信号をコントローラ１０に入力してよい。
【００１５】
供給ライン１３には、アンロード弁１８が設けられる。アンロード弁１８は、タンクＴに繋がる戻りライン１４が接続される。このようにして、供給ライン１３は、アンロード弁１８を介してタンクＴに連通する。アンロード弁１８は、その位置に応じて、供給ライン１３がタンクＴに連通する状態と、供給ライン１３がタンクＴから遮断された状態とを切り替える。アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９）への流路（アクチュエータライン）の開閉状態に応じて、制御されてもよい。例えば、アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各アクチュエータラインのいずれか１つでも開かれている場合には、閉成され、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出されないようにする。他方、アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各アクチュエータラインの全てが閉じられている場合には、開成され、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態を形成する。尚、アンロード弁１８は、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のような電気信号により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１６】
また、供給ライン１３には、リリーフ弁１９が設けられる。また、戻りライン１４は、各対応するリリーフ弁２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂを介して、ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の各ヘッド側及びロッド側にそれぞれ接続される。尚、図示の例では、リリーフ弁２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂは、補給逆止弁を含む。リリーフ弁１９，２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂは、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のような電気信号により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１７】
コントローラ１０は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１８】
コントローラ１０には、各種操作部材４０，４２，４３が電気的に接続される。操作部材４０，４２は、ユーザが建設機械１を操作すべく各方向切換弁２０，２２，２４の位置を可変操作するための部材である。操作部材４０，４２，４３は、例えばレバーやペダルの形態であってよい。本例では、操作部材４０，４２，４３は、それぞれ、アーム５を操作するためのアーム操作レバー、ブーム４を操作するためのブーム操作レバー、バケット６を操作するためのバケット操作レバーである。ユーザによる操作部材４０，４２，４３の操作量（ストローク）は、電気信号としてコントローラ１０に入力される。ユーザによる操作部材４０，４２，４３の操作量の検知方法は、パイロット圧を圧力センサで検知する方法であってもよいし、レバー角度を検知する方法であってもよい。
【００１９】
コントローラ１０は、操作部材４０，４２，４３の操作量等に基づいて、方向切換弁２０，２２，２４、アンロード弁１８を制御する。尚、方向切換弁２０，２２，２４が油圧により位置制御されるタイプである場合は、方向切換弁２０，２２，２４は、操作部材４０，４２，４３の操作に応じて変化されるパイロット圧によりダイレクトに制御される。
【００２０】
また、コントローラ１０は、操作部材４０，４２，４３の操作量等に基づいて、レギュレータ装置１２を介して油圧ポンプ１１を制御する。尚、この油圧ポンプ１１の制御方法については、後に詳説する。
【００２１】
次に、本実施例のコントローラ１０による特徴的な制御方法について説明する。
【００２２】
本実施例のコントローラ１０は、図２に示したクローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を備える油圧回路において、オープンセンター型（ネガコンシステム）の制御特性をポンプ制御によって再現する。以下、このようなシステムを、「仮想ブリードシステム」という。
【００２３】
図３は、オープンセンター型（ネガコン）システムで用いられる方向切換弁の概略図である。ネガコンシステムでは、方向切換弁が中立状態にあるとき、図３（Ａ）に示すように、油圧ポンプの吐出流量は、センターバイパスラインを通って全てタンクへとアンロードされる。例えば操作部材の操作によって、方向切換弁が右側へ動いたとき、図３（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータへの流路が開かれると同時にセンターバイパスラインが絞られる。フル操作状態になると、図３（Ｃ）に示すように、センターバイパスラインは完全に閉じられ、油圧ポンプの吐出流量は、全て油圧アクチュエータへ供給される。これらの関係は、次のように表すことができる。
【００２４】
【数１】
ここで、ρは密度であり、Ｑｄ，ｐｄは、油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧であり、ｃｂ、Ａｂは、方向切換弁におけるセンターバイパスラインに関する流量係数及び開口面積（ブリード開口面積）であり、ｃａ、Ａａは、方向切換弁におけるアクチュエータラインに関する流量係数及び開口面積であり、ｐａｃｔは、アクチュエータライン圧である。ネガコンシステムでは、センターバイパスラインは、方向切換弁の後段にネガコン絞りが設けられ、ネガコン絞りを介してタンクへと連通される（図７参照）。
【００２５】
数１の式から分かるように、負荷によりアクチュエータライン圧が上昇すると差圧（ｐｄ−ｐａｃｔ）が減少し、油圧アクチュエータへ流入する流量が減少する。油圧ポンプからの吐出流量Ｑｄが同じであれば、この減少分がセンターバイパスラインを通って流れることになる。これは、油圧アクチュエータの負荷により、同じ操作量であっても油圧アクチュエータの速度が異なることを意味している。
【００２６】
図４は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムにおいて再現されるネガコンシステムのブロック図である。尚、図４において、Ｑｂはアンロード弁通過流量、Ｋは体積弾性率、Ｖｐはポンプ−コントロールバルブ容量、Ｖａはコントロールバルブ−シリンダ容量、Ａはシリンダ受圧面積、Ｍはシリンダ容量、Ｆは外乱を表す。
【００２７】
本実施例では、仮想ブリードシステムにおいてネガコンシステムを再現するために、図４のブロック７０に示すように、オープンセンター型の方向切換弁（図３参照）を仮想し、この仮想方向切換弁におけるブリード部分を演算して仮想ブリード量Ｑｂを算出し、ネガコンシステムの制御則に基づく油圧ポンプの吐出流量の目標値Ｑｄｔから仮想ブリード量Ｑｂを減算した量を指令値として、油圧ポンプ１１を制御する。
【００２８】
仮想ブリード量Ｑｂは、実際のネガコンシステムではセンターバイパスラインにおいてネガコン絞りにより背圧が生じていることを考慮して、以下のように算出されてもよい。即ち、仮想ブリードシステムにおいては、実際のネガコンシステムをモデル化すべく、仮想方向切換弁からのセンターバイパスラインに、タンクに連通するネガコン絞りが設けられることを仮想して、この仮想ネガコン絞りによる背圧が考慮されてもよい。
【００２９】
【数２】
ここで、ｐｎは、仮想ネガコン絞りによる背圧（以下、「仮想ネガコン圧」という）である。
【００３０】
一方、仮想ネガコン絞りでは、以下の式が成り立つ。
【００３１】
【数３】
ここで、ｐｔは、タンク圧であり、ここではゼロとする。仮想ネガコン圧ｐｎに対しては、所定の上限値ｐｎｍａｘが設定される。上限値ｐｎｍａｘは、仮想したネガコンシステムにおけるリリーフ弁の設定圧に対応してよい。
【００３２】
数２と数３の式から仮想ネガコン圧ｐｎは、以下のように表すことができる。
【００３３】
【数４】
数４の式から、仮想方向切換弁におけるセンターバイパスラインに関する流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、仮想ネガコン絞りにおける流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎに基づいて、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄから仮想ネガコン圧ｐｎを算出することができることが分かる。ここで、流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎについては、仮想の値として初期的に設定することができる（従って、これらは既知）。流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎについては、想定される仮想ネガコン絞りの特性に基づく。開口面積Ａｂの特性の一例については、後述する。
【００３４】
このようにして、実際のブリード開口が無くても（即ち、センターバイパスラインやネガコン絞りが存在しなくても）、仮想したネガコンシステムの特性（流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎ）に基づいて、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄ（例えば油圧センサ３０の検出値又はダミー値）から仮想ネガコン圧ｐｎを算出することができ、仮想ネガコン圧ｐｎに基づいて、油圧ポンプ１１の吐出流量を制御することができる。即ち、仮想ネガコン圧ｐｎを、ネガコンシステムで得られるネガコン圧と同様に扱って油圧ポンプ１１の吐出流量を制御することで、ネガコンシステムを再現することができる。
【００３５】
図５は、仮想方向切換弁及び方向切換弁の特性の一例を示す図である。具体的には、特性Ｃ１は、仮想方向切換弁における操作量（ストローク）と開口面積（仮想ブリード開口面積）Ａｂとの関係を表す曲線である。特性Ｃ２は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示し、特性Ｃ３は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示す。特性Ｃ１を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対して用意される。
【００３６】
図６は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図のベース部分である。尚、以下の説明では、ネガコンシステムとポジコンシステムとが選択的に実現される構成について説明するが、ネガコンシステムのみが仮想ブリードシステムにおいて再現されてもよい。尚、ネガコンシステムは、図５のブロック９０に対応し、ポジコンシステムは、図５のブロック９２に対応する。ポジコンシステムの制御ブロックは、通常のポジコンシステムと同様であるので、ここでは、特にネガコンシステムの制御ブロックについて説明する。尚、図６に示すブロック９０は、図４に示したブロック７０の部分に対応する。
【００３７】
この仮想ブリードシステムでは、一例として、図７に示すようなネガコンシステムが再現される。このネガコンシステムでは、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応するオープンセンター型の方向切換弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（仮想ブリードシステムでの仮想方向切換弁に対応）が直列に接続され、センターバイパスライン１００の後段にはネガコン絞り１０４（仮想ブリードシステムでの仮想ネガコン絞りに対応）が配置されている。尚、図７では、各方向切換弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対して設けられる各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９）については図示が省略されている。
【００３８】
図６に示すように、ネガコンシステム及びポジコンシステムのブロック９０，９２には、操作部材４０，４２，４３の操作量、即ちアーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３を表す信号が入力される。また、ネガコンシステム及びポジコンシステムのブロック９０，９２には、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄ（以下、単に「ポンプ吐出圧ｐｄ」という）を表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、後述の如く、油圧センサ３０の検出値又はダミー値（図９参照）であってよい。
【００３９】
アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図５参照）９０−１にて、開口面積Ａｂに変換され、ブロック９０−２にて、対応する流量係数ｃｂが乗算され、ブロック９０−５に入力される。ブロック９０−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａｅを以下の式で表すことができることに基づいて、各仮想方向切換弁の全体としてのパラメータｃｅＡｅを算出する。
【００４０】
【数５】
ここで、Ａｉは、各仮想方向切換弁（方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応する各仮想方向切換弁）の仮想ブリード開口面積である。この考えに流量係数を加えると、以下の通りとなる。
【００４１】
【数６】
ここで、ｃｉは、各仮想方向切換弁（方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応する各仮想方向切換弁）の流量係数である。尚、ｉは、方向切換弁の数（ひいては油圧アクチュエータの数）に対応し、例えば方向切換弁２０しか存在しない構成では、シグマを取らない計算式となる（即ち、単に方向切換弁２０に係る流量係数ｃ及び開口面積Ａの積が算出されることになる）。
【００４２】
このようにして得られたｃｅＡｅは、ブロック９０−６に入力される。ブロック９０−６には、その他、Ａｎｃｎ及びポンプ吐出圧ｐｄが入力される。Ａｎｃｎは、仮想ネガコン絞りにおける開口面積Ａｎに仮想ネガコン絞りにおける流量係数ｃｎを乗じたものであり、ブロック９０−３及び９０−４から入力される。ブロック９０−６では、上述の数４の式に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。このようにして算出された仮想ネガコン圧ｐｎは、ブロック９０−７及び９０−８に入力される。
【００４３】
ブロック９０−７では、ポンプ吐出圧ｐｄと仮想ネガコン圧ｐｎから、上述の数２の式に基づいて、油圧ポンプ１１の仮想ブリード量Ｑｂが算出される。ブロック９０−８では、所与の仮想ネガコン圧−流量テーブル（図８（Ａ）参照）に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎから油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔが算出される。油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔは、ネガコンシステムの制御則に基づいて決定される。即ち、仮想ネガコン圧−流量テーブルは、仮想ネガコン圧ｐｎと油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔとの関係を表視し、この関係は、仮想されるネガコンシステムの制御則に基づいて決定されてもよい。図８（Ａ）に示す仮想ネガコン圧−流量テーブルは、仮想ネガコン圧ｐｎが高いときは、吐出流量の目標値Ｑｄｔが小さくなり、仮想ネガコン圧ｐｎが低下すると、吐出流量の目標値Ｑｄｔが大きくなる関係を有する。ここで、仮想ブリードシステムでは、実際のネガコンシステムと異なり、仮想ブリード量Ｑｂが余分であるので、油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔから、仮想ブリード量Ｑｂが減算され、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（仮想ネガコン制御目標値）が算出される。尚、図示していないが、エンジン回転数と設定トルクから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出され、仮想ネガコン制御目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方が最終目標値として選択される。
【００４４】
尚、モードセレクタ９４は、ポジコンシステムを実現するポジコンモードとネガコンシステムを実現するネガコンモードとを切り替える。モードセレクタ９４は、ユーザの操作に応じてこれらのモードを切り替えてもよいし、所定の条件に従って自動的にモードを切り替えてもよい。尚、ポジコンモードでは、ブロック９２−１で、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３に基づいて、アクチュエータラインの開口面積が算出され、ブロック９２−２で、開口面積とアクチュエータ要求流量との関係を表す開口面積−流量テーブル（図８（Ｂ）参照）に基づいて、各油圧アクチュエータのアクチュエータ要求流量の指令値（ポジコン制御目標値）が算出される。尚、各油圧アクチュエータのアクチュエータ要求流量は、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３に基づいて、操作量−流量テーブルによりダイレクトに算出されてもよい。また、仮想ネガコン制御目標値の場合と同様、エンジン回転数と設定トルクから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出され、ポジコン制御目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方が最終目標値として選択される。
【００４５】
このようにモードセレクタ９４を設定することで、精密な操作を可能にできるポジコンシステムと、人間の感性と相性が良いとされるネガコンシステムとを適宜切り替えて使用することができる。
【００４６】
このように、本実施例では、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を使用するので、ネガコンシステムで必要となるブリードが不要となり、省エネ性を高めることができる。また、仮想方向切換弁の特性は、電子データに基づくものであり、容易に変更することができ、結果として、仮想方向切換弁の特性（特に仮想ブリード開口面積の特性、図５の特性Ｃ１参照）の調整を容易に実現することができる。これについては、仮想ネガコン絞りの特性についても同様である。また、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を使用するので、方向切換弁のブリードラインが不要となり、方向切換弁のコストダウンを図ることができる。
【００４７】
図９は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図の追加部分である。この図９に示すブロック図は、図６に示したブロック図（ベース部）に追加的に結合されてよい。具体的には、図９に示すブロック図から出力されるポンプ吐出圧ｐｄが、図６に示したブロック図の入力段のポンプ吐出圧ｐｄに対応してよい。即ち、図９に示すブロック図は、図６に示したブロック図の入力段のポンプ吐出圧ｐｄを算出する部分である。尚、図９に示すブロック図には、アンロード弁１８の制御ブロック８０−３が併せて示されている。
【００４８】
図９に示すように、ブロック８０−１には、操作部材４０，４２，４３の操作量、即ちアーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３を表す信号が入力される。ブロック８０−１では、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれについて、所定の閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるか否かが判定される。所定の閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３は、各方向切換弁２０，２２，２４のアクチュエータラインの開口が開き始める際の操作量に対応する。従って、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれが閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるときは、各方向切換弁２０，２２，２４のアクチュエータラインの開口が閉じた状態となる。
【００４９】
ブロック８０−１における各判定結果は、ブロック８０−２にてアンドゲートに入力され、全ての判定結果が肯定判定である場合に限り、Ｈｉｇｈが出力される。従って、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるときは、Ｈｉｇｈが出力され、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３を越えると、Ｌｏｗが出力される。ブロック８０−２の出力は、ブロック８０−３及び８０−５に入力される。
【００５０】
ブロック８０−３では、ブロック８０−２の出力がＨｉｇｈであるときは、アンロード弁１８を開く指令が生成される。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態が形成される。他方、ブロック８０−２の出力がＬｏｗであるときは、アンロード弁１８を閉じる指令が生成される。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油が全て、当該開いているアクチュエータラインの開口を通って流れる状態が形成される。
【００５１】
ブロック８０−４には、ポンプ吐出圧ｐｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ３０の検出値であってよい。ブロック８０−４では、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下であるか否かが判定される。所定の閾値Ｐｄｔｈは、制御不能となるポンプ吐出圧ｐｄの閾値に対応し、例えば０であってもよい。ブロック８０−４の判定結果は、ブロック８０−２の出力と共にブロック８０−５にてＯＲゲートに入力される。このようにして、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合、又は、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、ブロック８０−５からＨｉｇｈが出力される。他方、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔより大きく、且つ、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いている場合には、Ｌｏｗが出力される。尚、このブロック８０−４及び８０−５は省略されてもよい。
【００５２】
ブロック８０−７には、ポンプ吐出圧ｐｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ３０の検出値であってよい。また、ブロック８０−７には、ブロック８０−６からダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が入力される。ダミーポンプ吐出圧は、これに基づき算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）が所定流量となるような値である。即ち、ダミーポンプ吐出圧は、この所定流量から逆算されて導出されてもよい。所定流量は、スタンバイ状態として適正な流量であればよい。例えば、所定流量は、油圧ポンプ１１の最小吐出流量（例えば電源オン時に実現できる最小吐出流量）であってもよい。
【００５３】
ブロック８０−７は、ブロック８０−５からの入力に応じて、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）又はブロック８０−６からのダミーポンプ吐出圧（ダミー値）を選択するスイッチとして機能する。具体的には、ブロック８０−５からの入力がＨｉｇｈであるとき、ブロック８０−６からのダミーポンプ吐出圧（ダミー値）を選択して、後段へと出力する。他方、ブロック８０−５からの入力がＬｏｗであるとき、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）を選択して、後段へと出力する。
【００５４】
このようにして、図９に示すブロック図によれば、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合、又は、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、ダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が出力される。他方、それ以外の場合、即ち、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔより大きく、且つ、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いている場合には、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が出力される。このようにして出力されるダミーポンプ吐出圧又はポンプ吐出圧ｐｄは、図６に示したブロック図（ベース部）の入力として使用される。尚、方向切換弁の数が１つである場合は、その方向切換弁のアクチュエータラインの開口が閉じている場合は、ダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が出力されることになる。
【００５５】
ここで、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、上述の如く、アンロード弁１８が開かれるので、油圧ポンプ１１から吐出される油は、タンクＴへと排出される。このようにしてアンロード弁１８で余剰流量を排出している間は、絞りがほとんどなくポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）がゼロに近くなる。この場合、このポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）を用いて仮想的にネガコンシステムを再現しようとすると、略ゼロの仮想ネガコン圧ｐｎが算出されることになり（図６のブロック９０−６参照）、仮想ネガコン圧−流量テーブル（図６のブロック９０−８、図８（Ａ）参照）から油圧ポンプ１１の吐出流量が増大するような指令値（例えば、最大流量を指示する指令値）が生成され、エネルギを無駄に損失してしまうという不都合が生じる。このような不都合は、アンロード弁１８が開かれていないときでも、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合に生じうる。
【００５６】
これに対して、本実施例によれば、上述の如く、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合（ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合も同様）には、ダミーポンプ吐出圧に基づいて油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）が決定されるので、かかる不都合を適切に防止することができる。即ち、ダミーポンプ吐出圧に基づいて算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値は、所定流量（例えば、上述の如く、スタンバイ状態として適正な流量）であるので、油圧ポンプ１１の吐出流量が無駄に大きくなることを防止することができる。このようにして、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が低くなる状況下においても制御の安定化を実現することができる。
【００５７】
尚、上述した実施例では、ポンプ吐出圧ｐｄをダミー値で置き換えるものであったが、他のパラメータを、同様のダミー値で置き換えても同様の効果を得ることができる。即ち、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）自体を補正することで又は油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値を算出するのに用いる任意のパラメータを補正することで、同様の効果を得ることができる。例えば、仮想ネガコン圧ｐｎを適切なダミー値で置き換えてもよいし、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値自体を適切なダミー値（上述の所定流量）で置き換えてもよい。或いは、図６のブロック９０−８で用いる仮想ネガコン圧−流量テーブルの特性（図８（Ａ）参照）を変更してもよい。
【００５８】
尚、上述した実施例においては、図９のブロック８０−３が、特許請求の範囲における「アンロード弁制御手段」を実現し、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値を算出する各ブロック（図６のブロック９０）が、特許請求の範囲における「指令値算出手段」を実現し、図９のブロック８０−６，８０−７が、特許請求の範囲における「補正手段」を実現している。
【００５９】
図１０は、本実施例の油圧制御システム６０により実現される主要制御の一例を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、上述した図６及び図８に示す構成に基づいて実行されてもよい。図１０に示す処理ルーチンは、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。
【００６０】
ステップ１０００では、油圧センサ３０によりポンプ吐出圧が検出される。
【００６１】
ステップ１００２では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈより大きいか否かが判定される。ポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈより大きい場合は、ステップ１００６に進み、ポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合は、ステップ１００４に進む。
【００６２】
ステップ１００４では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に対して、ダミー値（ダミーポンプ吐出圧）が挿入される。ダミーポンプ吐出圧は、上述の如く、これに基づき算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値が所定流量（例えば油圧ポンプ１１の最小吐出流量）となるような値である。
【００６３】
ステップ１００６では、操作部材４０，４２，４３の操作量（スプール変位量）、即ちアーム操作量，ブーム操作量及びバケット操作量が検出される。
【００６４】
ステップ１００８では、操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３より大きいか否かが判定される。操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３より大きい場合は、ステップ１０１４に進み、操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれも、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下である場合は、ステップ１０１０に進む。
【００６５】
ステップ１０１０では、アンロード弁１８が開かれる。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態が形成される。
【００６６】
ステップ１０１２では、上記ステップ１００４と同様、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に対して、ダミー値（ダミーポンプ吐出圧）が挿入される。尚、上記ステップ１００４で既にダミー値が挿入されている場合は、本ステップ１０１２は省略されてもよい。
【００６７】
ステップ１０１４では、アンロード弁１８が閉じられる。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油が全て、当該開いているアクチュエータラインの開口を通って流れる状態が形成される。
【００６８】
ステップ１０１６では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧又はダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。即ち、ステップ１００４又はステップ１０１４を経由した場合は、ダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出され、それ以外の場合は、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。
【００６９】
ステップ１０１８では、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値が算出される。尚、ダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出された場合、算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値は、所定流量（例えば油圧ポンプ１１の最小吐出流量）に対応することになる。
【００７０】
尚、上述した実施例においては、図１０のステップ１０１６，１０１８が、特許請求の範囲における「指令値算出手段」を実現し、図１０のステップ１００４，１０１２が、特許請求の範囲における「補正手段」を実現している。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ コントローラ
１１ 油圧ポンプ
１２ レギュレータ装置
１３ 供給ライン
１４ 戻りライン
１７ 原動機
１８ アンロード弁
１９ リリーフ弁
２０ 方向切換弁
２１ａ、２１ｂ リリーフ弁
２２ 方向切換弁
２３ａ、２３ｂ リリーフ弁
２４ 方向切換弁
２５ａ、２５ｂ リリーフ弁
３０ 油圧センサ
４０、４２、４３ 操作部材
６０ 油圧制御システム
１００ センターバイパスライン
１０４ ネガコン絞り
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、方向切換弁と油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、油圧ポンプを制御する油圧制御装置及び油圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コントロールバルブの操作量に応じてブリード流量を変化させることによって、油圧アクチュエータ速度を制御する一般的なブリード制御に代えて、クローズドセンター型のコントロールバルブを用いる一方、コントロールバルブに仮想のブリード開口を設定し、この仮想ブリード開口の面積(仮想ブリード開口面積)を操作量に応じて変化させる可変容量ポンプの制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この制御方法では、仮想ブリード開口面積と、これに基づく仮想ブリード量とを用いて必要なポンプ吐出圧力が計算され、当該ポンプ吐出圧力が実現されるようにポンプ制御が実行される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４７３０６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、上述の特許文献１に記載の技術では、仮想のブリード開口を設定するだけであり、ネガコン絞りを仮想していないので、仮想的にネガコンシステムを再現するものではない。一般的に知られるように、ネガコンシステムは、負荷が高い場合に油圧アクチュエータの速度が低速となり、負荷が低い場合に油圧アクチュエータの速度が高速となる点で人間の慣性に相性が良いものである。
【０００５】
他方、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する場合、方向切換弁における油圧アクチュエータへの流路が閉ざされている場合に、油圧ポンプからの余分な流量をタンクへと排出するために、方向切換弁の前段にアンロード弁を設けることが必要となる。しかしながら、かかるアンロード弁で余剰流量を排出している間は、絞りがほとんどなく油圧ポンプの吐出圧がゼロに近くなる。この場合、かかる油圧ポンプの吐出圧に基づいて仮想的にネガコンシステムを再現しようとすると、油圧ポンプの吐出流量が増大するような指令値（例えば、最大流量を指示する指令値）が生成され、エネルギを無駄に損失してしまうという不都合が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する構成において、アンロード弁が開いているときの油圧ポンプの吐出流量を適正流量に維持することができる油圧制御装置及び油圧制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断され、且つ、前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように、前記アンロード弁を制御するアンロード弁制御手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記制御指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える、油圧制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、クローズドセンター型の方向切換弁を使用して仮想的にネガコンシステムを再現する構成において、アンロード弁が開いているときの油圧ポンプの吐出流量を適正流量に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による油圧制御システム６０を示す回路図である。
【図３】オープンセンター型（ネガコン）システムで用いられる方向切換弁の概略図である。
【図４】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムにおいて再現されるネガコンシステムのブロック図である。
【図５】仮想方向切換弁及び方向切換弁の特性の一例を示す図である。
【図６】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図のベース部分である。
【図７】仮想ブリードシステムで再現されるネガコンシステムの一例の概要を示す図である。
【図８】仮想ネガコン圧−流量テーブル及び開口面積−流量テーブルの各一例を示す図である。
【図９】本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図の追加部分である。
【図１０】本実施例の油圧制御システム６０により実現される主要制御の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明に係る建設機械１の構成例を示す図である。建設機械１は、油圧ショベル、フォークリフト、クレーン等のような、人が操作を行う油圧システムを搭載した機械である。図１において、建設機械１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブレーカや破砕機等のような他のアタッチメントであってもよい。
【００１２】
図２は、本発明の一実施例による油圧制御システム６０を示す回路図である。油圧制御システム６０は、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である可変容量型の油圧ポンプ１１を含む。油圧ポンプ１１は、原動機（例えばエンジン）１７に接続され、原動機１７により回転駆動される。油圧ポンプ１１は、供給ライン１３及びクローズドセンター型の方向切換弁（コントロールバルブ）２０，２２，２４を介してブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９（油圧アクチュエータの一例）にパラレルに接続される。また、タンクＴに繋がる戻りライン１４には、方向切換弁２０，２２，２４を介してブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９がパラレルに接続される。油圧ポンプ１１は、レギュレータ装置１２により制御される。尚、方向切換弁２０，２２，２４は、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のようなコントローラ１０からの電気信号（駆動信号）により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１３】
尚、油圧制御システム６０は、走行用油圧モータや旋回用油圧モータのような他の油圧アクチュエータを含んでもよい。また、油圧制御システム６０に含まれる油圧アクチュエータの数は、図２の示す例では、３つであるが、１つを含む任意の数であってよい。
【００１４】
油圧ポンプ１１からの供給ライン１３には、油圧ポンプ１１の吐出圧（ポンプ吐出圧）を検出する油圧センサ３０が設けられる。油圧センサ３０は、ポンプ吐出圧に応じた電気信号をコントローラ１０に入力してよい。
【００１５】
供給ライン１３には、アンロード弁１８が設けられる。アンロード弁１８は、タンクＴに繋がる戻りライン１４が接続される。このようにして、供給ライン１３は、アンロード弁１８を介してタンクＴに連通する。アンロード弁１８は、その位置に応じて、供給ライン１３がタンクＴに連通する状態と、供給ライン１３がタンクＴから遮断された状態とを切り替える。アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９）への流路（アクチュエータライン）の開閉状態に応じて、制御されてもよい。例えば、アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各アクチュエータラインのいずれか１つでも開かれている場合には、閉成され、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出されないようにする。他方、アンロード弁１８は、各方向切換弁２０，２２，２４における各アクチュエータラインの全てが閉じられている場合には、開成され、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態を形成する。尚、アンロード弁１８は、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のような電気信号により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１６】
また、供給ライン１３には、リリーフ弁１９が設けられる。また、戻りライン１４は、各対応するリリーフ弁２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂを介して、ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の各ヘッド側及びロッド側にそれぞれ接続される。尚、図示の例では、リリーフ弁２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂは、補給逆止弁を含む。リリーフ弁１９，２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂは、油圧により位置制御されるタイプであってもよいし、図示のような電気信号により位置制御されるタイプであってもよい。
【００１７】
コントローラ１０は、マイクロコンピュータを中心に構成されており、例えば、ＣＰＵ、制御プログラム等を格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する。
【００１８】
コントローラ１０には、各種操作部材４０，４２，４３が電気的に接続される。操作部材４０，４２は、ユーザが建設機械１を操作すべく各方向切換弁２０，２２，２４の位置を可変操作するための部材である。操作部材４０，４２，４３は、例えばレバーやペダルの形態であってよい。本例では、操作部材４０，４２，４３は、それぞれ、アーム５を操作するためのアーム操作レバー、ブーム４を操作するためのブーム操作レバー、バケット６を操作するためのバケット操作レバーである。ユーザによる操作部材４０，４２，４３の操作量（ストローク）は、電気信号としてコントローラ１０に入力される。ユーザによる操作部材４０，４２，４３の操作量の検知方法は、パイロット圧を圧力センサで検知する方法であってもよいし、レバー角度を検知する方法であってもよい。
【００１９】
コントローラ１０は、操作部材４０，４２，４３の操作量等に基づいて、方向切換弁２０，２２，２４、アンロード弁１８を制御する。尚、方向切換弁２０，２２，２４が油圧により位置制御されるタイプである場合は、方向切換弁２０，２２，２４は、操作部材４０，４２，４３の操作に応じて変化されるパイロット圧によりダイレクトに制御される。
【００２０】
また、コントローラ１０は、操作部材４０，４２，４３の操作量等に基づいて、レギュレータ装置１２を介して油圧ポンプ１１を制御する。尚、この油圧ポンプ１１の制御方法については、後に詳説する。
【００２１】
次に、本実施例のコントローラ１０による特徴的な制御方法について説明する。
【００２２】
本実施例のコントローラ１０は、図２に示したクローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を備える油圧回路において、オープンセンター型（ネガコンシステム）の制御特性をポンプ制御によって再現する。以下、このようなシステムを、「仮想ブリードシステム」という。
【００２３】
図３は、オープンセンター型（ネガコン）システムで用いられる方向切換弁の概略図である。ネガコンシステムでは、方向切換弁が中立状態にあるとき、図３（Ａ）に示すように、油圧ポンプの吐出流量は、センターバイパスラインを通って全てタンクへとアンロードされる。例えば操作部材の操作によって、方向切換弁が右側へ動いたとき、図３（Ｂ）に示すように、油圧アクチュエータへの流路が開かれると同時にセンターバイパスラインが絞られる。フル操作状態になると、図３（Ｃ）に示すように、センターバイパスラインは完全に閉じられ、油圧ポンプの吐出流量は、全て油圧アクチュエータへ供給される。これらの関係は、次のように表すことができる。
【００２４】
【数１】
ここで、ρは密度であり、Ｑｄ，ｐｄは、油圧ポンプの吐出流量及び吐出圧であり、ｃｂ、Ａｂは、方向切換弁におけるセンターバイパスラインに関する流量係数及び開口面積（ブリード開口面積）であり、ｃａ、Ａａは、方向切換弁におけるアクチュエータラインに関する流量係数及び開口面積であり、ｐａｃｔは、アクチュエータライン圧である。ネガコンシステムでは、センターバイパスラインは、方向切換弁の後段にネガコン絞りが設けられ、ネガコン絞りを介してタンクへと連通される（図７参照）。
【００２５】
数１の式から分かるように、負荷によりアクチュエータライン圧が上昇すると差圧（ｐｄ−ｐａｃｔ）が減少し、油圧アクチュエータへ流入する流量が減少する。油圧ポンプからの吐出流量Ｑｄが同じであれば、この減少分がセンターバイパスラインを通って流れることになる。これは、油圧アクチュエータの負荷により、同じ操作量であっても油圧アクチュエータの速度が異なることを意味している。
【００２６】
図４は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムにおいて再現されるネガコンシステムのブロック図である。尚、図４において、Ｑｂはアンロード弁通過流量、Ｋは体積弾性率、Ｖｐはポンプ−コントロールバルブ容量、Ｖａはコントロールバルブ−シリンダ容量、Ａはシリンダ受圧面積、Ｍはシリンダ容量、Ｆは外乱を表す。
【００２７】
本実施例では、仮想ブリードシステムにおいてネガコンシステムを再現するために、図４のブロック７０に示すように、オープンセンター型の方向切換弁（図３参照）を仮想し、この仮想方向切換弁におけるブリード部分を演算して仮想ブリード量Ｑｂを算出し、ネガコンシステムの制御則に基づく油圧ポンプの吐出流量の目標値Ｑｄｔから仮想ブリード量Ｑｂを減算した量を指令値として、油圧ポンプ１１を制御する。
【００２８】
仮想ブリード量Ｑｂは、実際のネガコンシステムではセンターバイパスラインにおいてネガコン絞りにより背圧が生じていることを考慮して、以下のように算出されてもよい。即ち、仮想ブリードシステムにおいては、実際のネガコンシステムをモデル化すべく、仮想方向切換弁からのセンターバイパスラインに、タンクに連通するネガコン絞りが設けられることを仮想して、この仮想ネガコン絞りによる背圧が考慮されてもよい。
【００２９】
【数２】
ここで、ｐｎは、仮想ネガコン絞りによる背圧（以下、「仮想ネガコン圧」という）である。
【００３０】
一方、仮想ネガコン絞りでは、以下の式が成り立つ。
【００３１】
【数３】
ここで、ｐｔは、タンク圧であり、ここではゼロとする。仮想ネガコン圧ｐｎに対しては、所定の上限値ｐｎｍａｘが設定される。上限値ｐｎｍａｘは、仮想したネガコンシステムにおけるリリーフ弁の設定圧に対応してよい。
【００３２】
数２と数３の式から仮想ネガコン圧ｐｎは、以下のように表すことができる。
【００３３】
【数４】
数４の式から、仮想方向切換弁におけるセンターバイパスラインに関する流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、仮想ネガコン絞りにおける流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎに基づいて、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄから仮想ネガコン圧ｐｎを算出することができることが分かる。ここで、流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎについては、仮想の値として初期的に設定することができる（従って、これらは既知）。流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎについては、想定される仮想ネガコン絞りの特性に基づく。開口面積Ａｂの特性の一例については、後述する。
【００３４】
このようにして、実際のブリード開口が無くても（即ち、センターバイパスラインやネガコン絞りが存在しなくても）、仮想したネガコンシステムの特性（流量係数ｃｂ及び開口面積Ａｂ、及び、流量係数ｃｎ及び開口面積Ａｎ）に基づいて、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄ（例えば油圧センサ３０の検出値又はダミー値）から仮想ネガコン圧ｐｎを算出することができ、仮想ネガコン圧ｐｎに基づいて、油圧ポンプ１１の吐出流量を制御することができる。即ち、仮想ネガコン圧ｐｎを、ネガコンシステムで得られるネガコン圧と同様に扱って油圧ポンプ１１の吐出流量を制御することで、ネガコンシステムを再現することができる。
【００３５】
図５は、仮想方向切換弁及び方向切換弁の特性の一例を示す図である。具体的には、特性Ｃ１は、仮想方向切換弁における操作量（ストローク）と開口面積（仮想ブリード開口面積）Ａｂとの関係を表す曲線である。特性Ｃ２は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示し、特性Ｃ３は、方向切換弁におけるメータイン側の開口特性を示す。特性Ｃ１を表すテーブルは、ブリード開口データテーブルとして、方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対して用意される。
【００３６】
図６は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図のベース部分である。尚、以下の説明では、ネガコンシステムとポジコンシステムとが選択的に実現される構成について説明するが、ネガコンシステムのみが仮想ブリードシステムにおいて再現されてもよい。尚、ネガコンシステムは、図５のブロック９０に対応し、ポジコンシステムは、図５のブロック９２に対応する。ポジコンシステムの制御ブロックは、通常のポジコンシステムと同様であるので、ここでは、特にネガコンシステムの制御ブロックについて説明する。尚、図６に示すブロック９０は、図４に示したブロック７０の部分に対応する。
【００３７】
この仮想ブリードシステムでは、一例として、図７に示すようなネガコンシステムが再現される。このネガコンシステムでは、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応するオープンセンター型の方向切換弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３（仮想ブリードシステムでの仮想方向切換弁に対応）が直列に接続され、センターバイパスライン１００の後段にはネガコン絞り１０４（仮想ブリードシステムでの仮想ネガコン絞りに対応）が配置されている。尚、図７では、各方向切換弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３に対して設けられる各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９）については図示が省略されている。
【００３８】
図６に示すように、ネガコンシステム及びポジコンシステムのブロック９０，９２には、操作部材４０，４２，４３の操作量、即ちアーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３を表す信号が入力される。また、ネガコンシステム及びポジコンシステムのブロック９０，９２には、油圧ポンプ１１の吐出圧ｐｄ（以下、単に「ポンプ吐出圧ｐｄ」という）を表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、後述の如く、油圧センサ３０の検出値又はダミー値（図９参照）であってよい。
【００３９】
アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３は、それぞれ、対応するブリード開口データテーブル（図５参照）９０−１にて、開口面積Ａｂに変換され、ブロック９０−２にて、対応する流量係数ｃｂが乗算され、ブロック９０−５に入力される。ブロック９０−５は、直列に接続された絞りの等価開口面積Ａｅを以下の式で表すことができることに基づいて、各仮想方向切換弁の全体としてのパラメータｃｅＡｅを算出する。
【００４０】
【数５】
ここで、Ａｉは、各仮想方向切換弁（方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応する各仮想方向切換弁）の仮想ブリード開口面積である。この考えに流量係数を加えると、以下の通りとなる。
【００４１】
【数６】
ここで、ｃｉは、各仮想方向切換弁（方向切換弁２０，２２，２４のそれぞれに対応する各仮想方向切換弁）の流量係数である。尚、ｉは、方向切換弁の数（ひいては油圧アクチュエータの数）に対応し、例えば方向切換弁２０しか存在しない構成では、シグマを取らない計算式となる（即ち、単に方向切換弁２０に係る流量係数ｃ及び開口面積Ａの積が算出されることになる）。
【００４２】
このようにして得られたｃｅＡｅは、ブロック９０−６に入力される。ブロック９０−６には、その他、Ａｎｃｎ及びポンプ吐出圧ｐｄが入力される。Ａｎｃｎは、仮想ネガコン絞りにおける開口面積Ａｎに仮想ネガコン絞りにおける流量係数ｃｎを乗じたものであり、ブロック９０−３及び９０−４から入力される。ブロック９０−６では、上述の数４の式に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。このようにして算出された仮想ネガコン圧ｐｎは、ブロック９０−７及び９０−８に入力される。
【００４３】
ブロック９０−７では、ポンプ吐出圧ｐｄと仮想ネガコン圧ｐｎから、上述の数２の式に基づいて、油圧ポンプ１１の仮想ブリード量Ｑｂが算出される。ブロック９０−８では、所与の仮想ネガコン圧−流量テーブル（図８（Ａ）参照）に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎから油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔが算出される。油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔは、ネガコンシステムの制御則に基づいて決定される。即ち、仮想ネガコン圧−流量テーブルは、仮想ネガコン圧ｐｎと油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔとの関係を表視し、この関係は、仮想されるネガコンシステムの制御則に基づいて決定されてもよい。図８（Ａ）に示す仮想ネガコン圧−流量テーブルは、仮想ネガコン圧ｐｎが高いときは、吐出流量の目標値Ｑｄｔが小さくなり、仮想ネガコン圧ｐｎが低下すると、吐出流量の目標値Ｑｄｔが大きくなる関係を有する。ここで、仮想ブリードシステムでは、実際のネガコンシステムと異なり、仮想ブリード量Ｑｂが余分であるので、油圧ポンプ１１の吐出流量の目標値Ｑｄｔから、仮想ブリード量Ｑｂが減算され、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（仮想ネガコン制御目標値）が算出される。尚、図示していないが、エンジン回転数と設定トルクから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出され、仮想ネガコン制御目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方が最終目標値として選択される。
【００４４】
尚、モードセレクタ９４は、ポジコンシステムを実現するポジコンモードとネガコンシステムを実現するネガコンモードとを切り替える。モードセレクタ９４は、ユーザの操作に応じてこれらのモードを切り替えてもよいし、所定の条件に従って自動的にモードを切り替えてもよい。尚、ポジコンモードでは、ブロック９２−１で、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３に基づいて、アクチュエータラインの開口面積が算出され、ブロック９２−２で、開口面積とアクチュエータ要求流量との関係を表す開口面積−流量テーブル（図８（Ｂ）参照）に基づいて、各油圧アクチュエータのアクチュエータ要求流量の指令値（ポジコン制御目標値）が算出される。尚、各油圧アクチュエータのアクチュエータ要求流量は、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３に基づいて、操作量−流量テーブルによりダイレクトに算出されてもよい。また、仮想ネガコン制御目標値の場合と同様、エンジン回転数と設定トルクから馬力制御時の最大流量（馬力制御目標値）が算出され、ポジコン制御目標値と馬力制御目標値のいずれか小さい方が最終目標値として選択される。
【００４５】
このようにモードセレクタ９４を設定することで、精密な操作を可能にできるポジコンシステムと、人間の感性と相性が良いとされるネガコンシステムとを適宜切り替えて使用することができる。
【００４６】
このように、本実施例では、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を使用するので、ネガコンシステムで必要となるブリードが不要となり、省エネ性を高めることができる。また、仮想方向切換弁の特性は、電子データに基づくものであり、容易に変更することができ、結果として、仮想方向切換弁の特性（特に仮想ブリード開口面積の特性、図５の特性Ｃ１参照）の調整を容易に実現することができる。これについては、仮想ネガコン絞りの特性についても同様である。また、クローズドセンター型の方向切換弁２０，２２，２４を使用するので、方向切換弁のブリードラインが不要となり、方向切換弁のコストダウンを図ることができる。
【００４７】
図９は、本実施例のコントローラ１０により実現される仮想ブリードシステムの制御ブロック図の追加部分である。この図９に示すブロック図は、図６に示したブロック図（ベース部）に追加的に結合されてよい。具体的には、図９に示すブロック図から出力されるポンプ吐出圧ｐｄが、図６に示したブロック図の入力段のポンプ吐出圧ｐｄに対応してよい。即ち、図９に示すブロック図は、図６に示したブロック図の入力段のポンプ吐出圧ｐｄを算出する部分である。尚、図９に示すブロック図には、アンロード弁１８の制御ブロック８０−３が併せて示されている。
【００４８】
図９に示すように、ブロック８０−１には、操作部材４０，４２，４３の操作量、即ちアーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３を表す信号が入力される。ブロック８０−１では、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれについて、所定の閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるか否かが判定される。所定の閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３は、各方向切換弁２０，２２，２４のアクチュエータラインの開口が開き始める際の操作量に対応する。従って、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれが閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるときは、各方向切換弁２０，２２，２４のアクチュエータラインの開口が閉じた状態となる。
【００４９】
ブロック８０−１における各判定結果は、ブロック８０−２にてアンドゲートに入力され、全ての判定結果が肯定判定である場合に限り、Ｈｉｇｈが出力される。従って、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のそれぞれが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下であるときは、Ｈｉｇｈが出力され、アーム操作量ＬＳ１，ブーム操作量ＬＳ２及びバケット操作量ＬＳ３のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３を越えると、Ｌｏｗが出力される。ブロック８０−２の出力は、ブロック８０−３及び８０−５に入力される。
【００５０】
ブロック８０−３では、ブロック８０−２の出力がＨｉｇｈであるときは、アンロード弁１８を開く指令が生成される。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態が形成される。他方、ブロック８０−２の出力がＬｏｗであるときは、アンロード弁１８を閉じる指令が生成される。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油が全て、当該開いているアクチュエータラインの開口を通って流れる状態が形成される。
【００５１】
ブロック８０−４には、ポンプ吐出圧ｐｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ３０の検出値であってよい。ブロック８０−４では、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下であるか否かが判定される。所定の閾値Ｐｄｔｈは、制御不能となるポンプ吐出圧ｐｄの閾値に対応し、例えば０であってもよい。ブロック８０−４の判定結果は、ブロック８０−２の出力と共にブロック８０−５にてＯＲゲートに入力される。このようにして、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合、又は、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、ブロック８０−５からＨｉｇｈが出力される。他方、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔより大きく、且つ、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いている場合には、Ｌｏｗが出力される。尚、このブロック８０−４及び８０−５は省略されてもよい。
【００５２】
ブロック８０−７には、ポンプ吐出圧ｐｄを表す信号が入力される。尚、ポンプ吐出圧ｐｄは、油圧センサ３０の検出値であってよい。また、ブロック８０−７には、ブロック８０−６からダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が入力される。ダミーポンプ吐出圧は、これに基づき算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）が所定流量となるような値である。即ち、ダミーポンプ吐出圧は、この所定流量から逆算されて導出されてもよい。所定流量は、スタンバイ状態として適正な流量であればよい。例えば、所定流量は、油圧ポンプ１１の最小吐出流量（例えば電源オン時に実現できる最小吐出流量）であってもよい。
【００５３】
ブロック８０−７は、ブロック８０−５からの入力に応じて、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）又はブロック８０−６からのダミーポンプ吐出圧（ダミー値）を選択するスイッチとして機能する。具体的には、ブロック８０−５からの入力がＨｉｇｈであるとき、ブロック８０−６からのダミーポンプ吐出圧（ダミー値）を選択して、後段へと出力する。他方、ブロック８０−５からの入力がＬｏｗであるとき、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）を選択して、後段へと出力する。
【００５４】
このようにして、図９に示すブロック図によれば、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合、又は、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、ダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が出力される。他方、それ以外の場合、即ち、ポンプ吐出圧ｐｄが所定の閾値Ｐｄｔより大きく、且つ、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いている場合には、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が出力される。このようにして出力されるダミーポンプ吐出圧又はポンプ吐出圧ｐｄは、図６に示したブロック図（ベース部）の入力として使用される。尚、方向切換弁の数が１つである場合は、その方向切換弁のアクチュエータラインの開口が閉じている場合は、ダミーポンプ吐出圧（ダミー値）が出力されることになる。
【００５５】
ここで、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合には、上述の如く、アンロード弁１８が開かれるので、油圧ポンプ１１から吐出される油は、タンクＴへと排出される。このようにしてアンロード弁１８で余剰流量を排出している間は、絞りがほとんどなくポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）がゼロに近くなる。この場合、このポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）を用いて仮想的にネガコンシステムを再現しようとすると、略ゼロの仮想ネガコン圧ｐｎが算出されることになり（図６のブロック９０−６参照）、仮想ネガコン圧−流量テーブル（図６のブロック９０−８、図８（Ａ）参照）から油圧ポンプ１１の吐出流量が増大するような指令値（例えば、最大流量を指示する指令値）が生成され、エネルギを無駄に損失してしまうという不都合が生じる。このような不都合は、アンロード弁１８が開かれていないときでも、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合に生じうる。
【００５６】
これに対して、本実施例によれば、上述の如く、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じている場合（ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合も同様）には、ダミーポンプ吐出圧に基づいて油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）が決定されるので、かかる不都合を適切に防止することができる。即ち、ダミーポンプ吐出圧に基づいて算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値は、所定流量（例えば、上述の如く、スタンバイ状態として適正な流量）であるので、油圧ポンプ１１の吐出流量が無駄に大きくなることを防止することができる。このようにして、ポンプ吐出圧ｐｄ（油圧センサ３０の検出値）が低くなる状況下においても制御の安定化を実現することができる。
【００５７】
尚、上述した実施例では、ポンプ吐出圧ｐｄをダミー値で置き換えるものであったが、他のパラメータを、同様のダミー値で置き換えても同様の効果を得ることができる。即ち、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値（図６に示したブロック図の出力）自体を補正することで又は油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値を算出するのに用いる任意のパラメータを補正することで、同様の効果を得ることができる。例えば、仮想ネガコン圧ｐｎを適切なダミー値で置き換えてもよいし、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値自体を適切なダミー値（上述の所定流量）で置き換えてもよい。或いは、図６のブロック９０−８で用いる仮想ネガコン圧−流量テーブルの特性（図８（Ａ）参照）を変更してもよい。
【００５８】
尚、上述した実施例においては、図９のブロック８０−３が、特許請求の範囲における「アンロード弁制御手段」を実現し、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値を算出する各ブロック（図６のブロック９０）が、特許請求の範囲における「指令値算出手段」を実現し、図９のブロック８０−６，８０−７が、特許請求の範囲における「補正手段」を実現している。
【００５９】
図１０は、本実施例の油圧制御システム６０により実現される主要制御の一例を示すフローチャートである。図１０に示す処理は、上述した図６及び図８に示す構成に基づいて実行されてもよい。図１０に示す処理ルーチンは、所定周期毎に繰り返し実行されてよい。
【００６０】
ステップ１０００では、油圧センサ３０によりポンプ吐出圧が検出される。
【００６１】
ステップ１００２では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈより大きいか否かが判定される。ポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈより大きい場合は、ステップ１００６に進み、ポンプ吐出圧が所定の閾値Ｐｄｔｈ以下である場合は、ステップ１００４に進む。
【００６２】
ステップ１００４では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に対して、ダミー値（ダミーポンプ吐出圧）が挿入される。ダミーポンプ吐出圧は、上述の如く、これに基づき算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値が所定流量（例えば油圧ポンプ１１の最小吐出流量）となるような値である。
【００６３】
ステップ１００６では、操作部材４０，４２，４３の操作量（スプール変位量）、即ちアーム操作量，ブーム操作量及びバケット操作量が検出される。
【００６４】
ステップ１００８では、操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３より大きいか否かが判定される。操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれかが、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３より大きい場合は、ステップ１０１４に進み、操作部材４０，４２，４３の各操作量のいずれも、それぞれ対応する閾値ＬＳｔｈ１，ＬＳｔｈ２，ＬＳｔｈ３以下である場合は、ステップ１０１０に進む。
【００６５】
ステップ１０１０では、アンロード弁１８が開かれる。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれのアクチュエータラインの開口も閉じているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油がタンクＴへと排出される状態が形成される。
【００６６】
ステップ１０１２では、上記ステップ１００４と同様、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に対して、ダミー値（ダミーポンプ吐出圧）が挿入される。尚、上記ステップ１００４で既にダミー値が挿入されている場合は、本ステップ１０１２は省略されてもよい。
【００６７】
ステップ１０１４では、アンロード弁１８が閉じられる。これにより、各方向切換弁２０，２２，２４のいずれかのアクチュエータラインの開口が開いているときには、油圧ポンプ１１から吐出された油が全て、当該開いているアクチュエータラインの開口を通って流れる状態が形成される。
【００６８】
ステップ１０１６では、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧又はダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。即ち、ステップ１００４又はステップ１０１４を経由した場合は、ダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出され、それ以外の場合は、油圧センサ３０により検出されたポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出される。
【００６９】
ステップ１０１８では、油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値が算出される。尚、ダミーポンプ吐出圧に基づいて、仮想ネガコン圧ｐｎが算出された場合、算出される油圧ポンプ１１の吐出流量の指令値は、所定流量（例えば油圧ポンプ１１の最小吐出流量）に対応することになる。
【００７０】
尚、上述した実施例においては、図１０のステップ１０１６，１０１８が、特許請求の範囲における「指令値算出手段」を実現し、図１０のステップ１００４，１０１２が、特許請求の範囲における「補正手段」を実現している。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ コントローラ
１１ 油圧ポンプ
１２ レギュレータ装置
１３ 供給ライン
１４ 戻りライン
１７ 原動機
１８ アンロード弁
１９ リリーフ弁
２０ 方向切換弁
２１ａ、２１ｂ リリーフ弁
２２ 方向切換弁
２３ａ、２３ｂ リリーフ弁
２４ 方向切換弁
２５ａ、２５ｂ リリーフ弁
３０ 油圧センサ
４０、４２、４３ 操作部材
６０ 油圧制御システム
１００ センターバイパスライン
１０４ ネガコン絞り
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断され、且つ、前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように、前記アンロード弁を制御するアンロード弁制御手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記制御指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える、油圧制御装置。
【請求項２】
前記所定流量は、前記油圧ポンプの最小吐出流量に対応する、請求項１に記載の油圧制御装置。
【請求項３】
油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御方法であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断されるように、前記アンロード弁を制御すると共に、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出するステップと、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように前記アンロード弁を制御すると共に、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出するステップとを含むことを特徴とする、油圧制御方法。
【請求項１】
油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御装置であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断され、且つ、前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように、前記アンロード弁を制御するアンロード弁制御手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出する指令値算出手段と、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記制御指令値又は該制御指令値の算出に使用される任意のパラメータを補正する補正手段とを備える、油圧制御装置。
【請求項２】
前記所定流量は、前記油圧ポンプの最小吐出流量に対応する、請求項１に記載の油圧制御装置。
【請求項３】
油圧アクチュエータがクローズドセンター型の方向切換弁を介して油圧ポンプに接続されると共に、前記方向切換弁と前記油圧ポンプの間に、タンクに繋がるアンロード弁が設けられる建設機械において、前記油圧ポンプを制御する油圧制御方法であって、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が開かれた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が遮断されるように、前記アンロード弁を制御すると共に、前記方向切換弁の位置を可変するための操作部材の操作量と、前記油圧ポンプの吐出圧とに基づいて、ネガコンシステムを仮想した場合の仮想ネガコン圧を算出し、前記仮想ネガコン圧に基づいて、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出するステップと、
前記方向切換弁における前記油圧アクチュエータへの流路が閉じられた状況下で、前記油圧ポンプと前記タンクとの間の連通が確立されるように前記アンロード弁を制御すると共に、前記油圧ポンプの吐出流量が所定流量となるように、前記油圧ポンプに対する制御指令値を算出するステップとを含むことを特徴とする、油圧制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６８２５７（Ｐ２０１３−６８２５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６４４３（Ｐ２０１１−２０６４４３）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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