以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
Below, the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding components are denoted by the same or corresponding reference numerals, and the description will be omitted.
最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル（作業機械）１００について説明する。図１はショベル１００の側面図であり、図２はショベル１００の上面図である。
First, a shovel (working machine) 100 as an excavator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is a side view of the shovel 100, and Figure 2 is a top view of the shovel 100.
本実施形態では、ショベル１００の下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行油圧モータ２ＭＲによって駆動される。
In this embodiment, the lower traveling body 1 of the excavator 100 includes a crawler 1C. The crawler 1C is driven by a traveling hydraulic motor 2M as a traveling actuator mounted on the lower traveling body 1. Specifically, the crawler 1C includes a left crawler 1CL and a right crawler 1CR. The left crawler 1CL is driven by a left traveling hydraulic motor 2ML, and the right crawler 1CR is driven by a right traveling hydraulic motor 2MR.
下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ２Ａによって駆動される。
The upper rotating body 3 is mounted on the lower traveling body 1 so as to be able to rotate via a rotation mechanism 2. The rotation mechanism 2 is driven by a rotation hydraulic motor 2A that serves as a rotation actuator mounted on the upper rotating body 3.
上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。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は、アタッチメントアクチュエータを構成している。
A boom 4 is attached to the upper rotating body 3. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment. The boom 4, arm 5, and bucket 6 constitute an excavation attachment AT, which is an example of an attachment. The boom 4 is driven by a boom cylinder 7, the arm 5 is driven by an arm cylinder 8, and the bucket 6 is driven by a bucket cylinder 9. The boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9 constitute an attachment actuator.
ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度θ１を検出できる。ブーム角度θ１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度θ１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。
The boom 4 is supported on the upper rotating body 3 so that it can rotate up and down. A boom angle sensor S1 is attached to the boom 4. The boom angle sensor S1 can detect the boom angle θ1, which is the rotation angle of the boom 4. The boom angle θ1 is, for example, the angle of ascent from the state in which the boom 4 is lowered to its lowest point. Therefore, the boom angle θ1 is maximum when the boom 4 is raised to its highest point.
アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度θ２を検出できる。アーム角度θ２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度θ２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。
The arm 5 is supported rotatably relative to the boom 4. An arm angle sensor S2 is attached to the arm 5. The arm angle sensor S2 can detect the arm angle θ2, which is the rotation angle of the arm 5. The arm angle θ2 is, for example, the opening angle from the most closed state of the arm 5. Therefore, the arm angle θ2 is maximum when the arm 5 is most open.
バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度θ３を検出できる。バケット角度θ３は、例えば、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度θ３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。
The bucket 6 is supported rotatably relative to the arm 5. A bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6. The bucket angle sensor S3 can detect the bucket angle θ3, which is the rotation angle of the bucket 6. The bucket angle θ3 is, for example, the opening angle from the bucket 6's most closed state. Therefore, the bucket angle θ3 is maximum when the bucket 6 is most open.
図１の実施形態では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。
In the embodiment of FIG. 1, the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3 are each configured with a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. However, they may also be configured with only an acceleration sensor. In addition, the boom angle sensor S1 may be a stroke sensor attached to the boom cylinder 7, or may be a rotary encoder, a potentiometer, an inertial measurement device, or the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3.
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、空間認識装置７０、向き検出装置７１、測位装置７３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、情報入力装置７２、表示装置Ｄ１、及び音声出力装置Ｄ２等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントＡＴが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。
The upper rotating body 3 is provided with a cabin 10 as a driver's cab, and is equipped with a power source such as an engine 11. The upper rotating body 3 is also equipped with a spatial recognition device 70, a direction detection device 71, a positioning device 73, a machine body tilt sensor S4, and a rotation angular velocity sensor S5. Inside the cabin 10, an operation device 26, a controller 30, an information input device 72, a display device D1, and a voice output device D2 are provided. For convenience, in this document, the side of the upper rotating body 3 to which the excavation attachment AT is attached is referred to as the front, and the side to which the counterweight is attached is referred to as the rear.
空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されている。空間認識装置７０は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、又は赤外線センサ等である。図１及び図２に示される例では、空間認識装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方センサ７０Ｒを含む。上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル１００に取り付けられていてもよい。
The spatial recognition device 70 is configured to recognize an object present in the three-dimensional space around the shovel 100. The spatial recognition device 70 is also configured to calculate the distance from the spatial recognition device 70 or the shovel 100 to the recognized object. The spatial recognition device 70 is, for example, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a monocular camera, a stereo camera, a LIDAR, a distance image sensor, or an infrared sensor. In the example shown in FIG. 1 and FIG. 2, the spatial recognition device 70 includes a forward sensor 70F attached to the front end of the upper surface of the cabin 10, a rear sensor 70B attached to the rear end of the upper surface of the upper rotating body 3, a left sensor 70L attached to the left end of the upper surface of the upper rotating body 3, and a right sensor 70R attached to the right end of the upper surface of the upper rotating body 3. An upper sensor that recognizes an object present in the space above the upper rotating body 3 may be attached to the shovel 100.
向き検出装置７１は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置７１は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、ロータリエンコーダ又はロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置７１は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。
The orientation detection device 71 is configured to detect information regarding the relative relationship between the orientation of the upper rotating body 3 and the orientation of the lower running body 1. The orientation detection device 71 may be configured, for example, as a combination of a geomagnetic sensor attached to the lower running body 1 and a geomagnetic sensor attached to the upper rotating body 3. Alternatively, the orientation detection device 71 may be configured as a combination of a GNSS receiver attached to the lower running body 1 and a GNSS receiver attached to the upper rotating body 3. The orientation detection device 71 may be a rotary encoder or a rotary position sensor, etc. In a configuration in which the upper rotating body 3 is driven to rotate by a rotating motor generator, the orientation detection device 71 may be configured as a resolver. The orientation detection device 71 may be attached, for example, to a center joint provided in association with the rotation mechanism 2 that realizes the relative rotation between the lower running body 1 and the upper rotating body 3.
向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが撮像した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置７１は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。クローラ１Ｃは上部旋回体３から突出しているため、向き検出装置７１は、クローラ１Ｃの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置７１は、コントローラ３０に統合されていてもよい。
The orientation detection device 71 may be configured with a camera attached to the upper rotating body 3. In this case, the orientation detection device 71 detects the image of the lower traveling body 1 included in the input image by performing known image processing on the image (input image) captured by the camera attached to the upper rotating body 3. The orientation detection device 71 then identifies the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the lower traveling body 1 using known image recognition technology. Then, the orientation detection device 71 derives the angle formed between the direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3 and the longitudinal direction of the lower traveling body 1. The direction of the front-rear axis of the upper rotating body 3 is derived from the mounting position of the camera. Since the crawler 1C protrudes from the upper rotating body 3, the orientation detection device 71 can identify the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the crawler 1C. In this case, the orientation detection device 71 may be integrated into the controller 30.
情報入力装置７２は、ショベルの操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン１０内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。また、情報入力装置７２は、通信装置であってもよい。この場合、操作者は、スマートフォン等の通信端末を介してコントローラ３０に情報を入力できる。
The information input device 72 is configured to allow the operator of the excavator to input information to the controller 30. In this embodiment, the information input device 72 is a switch panel installed close to the display unit of the display device D1. However, the information input device 72 may also be a touch panel placed on the display unit of the display device D1, or a voice input device such as a microphone placed inside the cabin 10. The information input device 72 may also be a communication device. In this case, the operator can input information to the controller 30 via a communication terminal such as a smartphone.
測位装置７３は、現在位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置７３は、ＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置７３は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置７３は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できる。
The positioning device 73 is configured to measure the current position. In this embodiment, the positioning device 73 is a GNSS receiver that detects the position of the upper rotating body 3 and outputs the detected value to the controller 30. The positioning device 73 may be a GNSS compass. In this case, the positioning device 73 can detect the position and orientation of the upper rotating body 3.
機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
The machine body inclination sensor S4 is configured to detect the inclination of the upper rotating body 3 relative to a predetermined plane. In this embodiment, the machine body inclination sensor S4 is an acceleration sensor that detects the inclination angle about the fore-aft axis and the lateral axis of the upper rotating body 3 relative to the horizontal plane. The fore-aft axis and the lateral axis of the upper rotating body 3 are, for example, mutually perpendicular and pass through the shovel center point, which is a point on the rotation axis of the shovel 100.
旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
The rotation angular velocity sensor S5 is configured to detect the rotation angular velocity of the upper rotating body 3. In this embodiment, the rotation angular velocity sensor S5 is a gyro sensor. The rotation angular velocity sensor S5 may be a resolver or a rotary encoder, etc. The rotation angular velocity sensor S5 may detect the rotation speed. The rotation speed may be calculated from the rotation angular velocity.
以下では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントＡＴの姿勢は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいて検出される。
In the following, at least one of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body inclination sensor S4, and the swing angular velocity sensor S5 is also referred to as an attitude detection device. The attitude of the excavation attachment AT is detected, for example, based on the outputs of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.
表示装置Ｄ１は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置Ｄ１は、キャビン１０内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置Ｄ１は、スマートフォン等の通信端末のディスプレイであってもよい。
The display device D1 is a device that displays information. In this embodiment, the display device D1 is a liquid crystal display installed in the cabin 10. However, the display device D1 may also be a display of a communication terminal such as a smartphone.
音声出力装置Ｄ２は、音声を出力する装置である。音声出力装置Ｄ２は、キャビン１０内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン１０外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも１つを含む。音声出力装置Ｄ２は、通信端末に付属しているスピーカであってもよい。
The audio output device D2 is a device that outputs audio. The audio output device D2 includes at least one of a device that outputs audio to an operator in the cabin 10 and a device that outputs audio to a worker outside the cabin 10. The audio output device D2 may be a speaker attached to the communication terminal.
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、運転席に着座する操作者が利用できるようにキャビン１０内に設置されている。
The operating device 26 is a device used by the operator to operate the actuator. The operating device 26 is installed in the cabin 10 so that it can be used by the operator seated in the driver's seat.
コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、情報取得部３０ａ及び制御部３０ｂ等の機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。このように、各機能要素は、ソフトウェアで実現される。但し、各機能要素の少なくとも１つは、ハードウェア又はファームウェアで実現されてもよい。なお、各機能要素は、説明の便宜のために区別されたものであり、コントローラ３０の一部であることに変わりはなく、物理的に区別可能に構成されている必要はない。
The controller 30 is a control device for controlling the excavator 100. In this embodiment, the controller 30 is configured as a computer equipped with a CPU, RAM, NVRAM, ROM, etc. The controller 30 reads out programs corresponding to functional elements such as the information acquisition unit 30a and the control unit 30b from the ROM, loads them into the RAM, and causes the CPU to execute processing corresponding to each functional element. In this manner, each functional element is realized by software. However, at least one of each functional element may be realized by hardware or firmware. Note that each functional element is distinguished for the sake of convenience of explanation, and is still part of the controller 30, and does not need to be configured to be physically distinguishable.
次に、図３を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図３は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示している。
Next, referring to FIG. 3, an example of the configuration of a hydraulic system mounted on the excavator 100 will be described. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a hydraulic system mounted on the excavator 100. In FIG. 3, the mechanical power transmission system, hydraulic oil lines, pilot lines, and electrical control system are shown by double lines, solid lines, dashed lines, and dotted lines, respectively.
ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブユニット１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作センサ２９及びコントローラ３０等を含む。
The hydraulic system of the excavator 100 mainly includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, a pilot pump 15, a control valve unit 17, an operating device 26, a discharge pressure sensor 28, an operating sensor 29, and a controller 30.
図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。
In FIG. 3, the hydraulic system is configured to circulate hydraulic oil from the main pump 14 driven by the engine 11 through a center bypass line 40 or a parallel line 42 to a hydraulic oil tank.
エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。
The engine 11 is the driving source of the excavator 100. In this embodiment, the engine 11 is, for example, a diesel engine that operates to maintain a predetermined rotation speed. The output shaft of the engine 11 is connected to the input shafts of the main pump 14 and the pilot pump 15.
メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット１７に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
The main pump 14 is configured to supply hydraulic oil to the control valve unit 17 via a hydraulic oil line. In this embodiment, the main pump 14 is a swash plate type variable displacement hydraulic pump.
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。
The regulator 13 is configured to control the discharge volume of the main pump 14. In this embodiment, the regulator 13 controls the discharge volume of the main pump 14 by adjusting the swash plate tilt angle of the main pump 14 in response to a control command from the controller 30.
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５（後述する図４参照）を介して油圧制御機器（例えば、後述する方向切換弁１７１～１７６のパイロットポート）に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。
The pilot pump 15 is configured to supply hydraulic oil to hydraulic control devices (for example, pilot ports of directional control valves 171 to 176 described later) via a pilot line 25 (see FIG. 4 described later). In this embodiment, the pilot pump 15 is a fixed displacement hydraulic pump. The pilot pump 15 may be omitted. In this case, the function of the pilot pump 15 may be realized by the main pump 14. That is, the main pump 14 may have a function of supplying hydraulic oil to hydraulic control devices after reducing the pressure of the hydraulic oil by throttling or the like, in addition to the function of supplying hydraulic oil to the control valve unit 17.
コントロールバルブユニット１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブユニット１７は、方向切換弁１７１～１７６を含む。方向切換弁１７５は方向切換弁１７５Ｌ及び方向切換弁１７５Ｒを含み、方向切換弁１７６は方向切換弁１７６Ｌ及び方向切換弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブユニット１７は、方向切換弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。方向切換弁１７１～１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行油圧モータ２ＭＬ、右走行油圧モータ２ＭＲ、及び旋回油圧モータ２Ａを含む。
The control valve unit 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system in the excavator 100. In this embodiment, the control valve unit 17 includes directional control valves 171 to 176. The directional control valve 175 includes a directional control valve 175L and a directional control valve 175R, and the directional control valve 176 includes a directional control valve 176L and a directional control valve 176R. The control valve unit 17 is configured to selectively supply hydraulic oil discharged by the main pump 14 to one or more hydraulic actuators through the directional control valves 171 to 176. The directional control valves 171 to 176 control, for example, the flow rate of hydraulic oil flowing from the main pump 14 to the hydraulic actuators and the flow rate of hydraulic oil flowing from the hydraulic actuators to a hydraulic oil tank. The hydraulic actuators include a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, a left traveling hydraulic motor 2ML, a right traveling hydraulic motor 2MR, and a swing hydraulic motor 2A.
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも１つを含む。本実施形態では、電気式操作レバーを含む電気式操作システムを用いることができる。電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁（図４で後述する油圧制御弁３１Ｘ１，３１Ｘ２）が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁をコントロールバルブユニット１７内で移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。
The operating device 26 is a device used by an operator to operate the actuator. The operating device 26 includes, for example, an operating lever and an operating pedal. The actuator includes at least one of a hydraulic actuator and an electric actuator. In this embodiment, an electric operating system including an electric operating lever can be used. The lever operation amount of the electric operating lever is input to the controller 30 as an electric signal. In addition, solenoid valves (hydraulic control valves 31X1, 31X2 described later in FIG. 4) are arranged between the pilot pump 15 and the pilot port of each control valve. The solenoid valves are configured to operate in response to an electric signal from the controller 30. With this configuration, when manual operation is performed using the electric operating lever, the controller 30 can move each control valve within the control valve unit 17 by controlling the solenoid valve with an electric signal corresponding to the lever operation amount to increase or decrease the pilot pressure. Note that each control valve may be configured as an electromagnetic spool valve. In this case, the electromagnetic spool valve operates in response to an electric signal from the controller 30 corresponding to the lever operation amount of the electric operating lever.
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The discharge pressure sensor 28 is configured to detect the discharge pressure of the main pump 14. In this embodiment, the discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30.
操作センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。例えば、操作センサ２９は、操作レバーの操作角度を検出する角度センサである。操作装置２６の操作の内容は、角度センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
The operation sensor 29 is configured to detect the operation of the operation device 26 by the operator. In this embodiment, the operation sensor 29 detects the operation direction and operation amount of the operation device 26 corresponding to each actuator, and outputs the detected value to the controller 30. For example, the operation sensor 29 is an angle sensor that detects the operation angle of the operation lever. The operation of the operation device 26 may be detected using a sensor other than an angle sensor.
メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
The main pump 14 includes a left main pump 14L and a right main pump 14R. The left main pump 14L circulates hydraulic oil to the hydraulic oil tank via the left center bypass line 40L or the left parallel line 42L, and the right main pump 14R circulates hydraulic oil to the hydraulic oil tank via the right center bypass line 40R or the right parallel line 42R.
左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブユニット１７内に配置された方向切換弁１７１、１７３、１７５Ｌ、及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブユニット１７内に配置された方向切換弁１７２、１７４、１７５Ｒ、及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。
The left center bypass line 40L is a hydraulic oil line that passes through the directional control valves 171, 173, 175L, and 176L arranged in the control valve unit 17. The right center bypass line 40R is a hydraulic oil line that passes through the directional control valves 172, 174, 175R, and 176R arranged in the control valve unit 17.
方向切換弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 171 is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the left traveling hydraulic motor 2ML and to discharge the hydraulic oil discharged by the left traveling hydraulic motor 2ML to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 172 is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the right traveling hydraulic motor 2MR and to discharge the hydraulic oil discharged by the right traveling hydraulic motor 2MR to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 173 is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and to discharge the hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 174 is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the bucket cylinder 9 and to discharge the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。方向切換弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 175L is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the boom cylinder 7. The directional control valve 175R is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the boom cylinder 7 and to discharge the hydraulic oil in the boom cylinder 7 to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 176L is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the arm cylinder 8 and to discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
方向切換弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The directional control valve 176R is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the arm cylinder 8 and to discharge the hydraulic oil in the arm cylinder 8 to the hydraulic oil tank.
左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、方向切換弁１７１、１７３、及び１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の方向切換弁に作動油を供給できるように構成されている。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、方向切換弁１７２、１７４、及び１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の方向切換弁に作動油を供給できるように構成されている。
The left parallel pipe 42L is a hydraulic oil line that runs parallel to the left center bypass pipe 40L. The left parallel pipe 42L is configured to be able to supply hydraulic oil to a more downstream directional control valve when the flow of hydraulic oil through the left center bypass pipe 40L is restricted or blocked by any of the directional control valves 171, 173, and 175L. The right parallel pipe 42R is a hydraulic oil line that runs parallel to the right center bypass pipe 40R. The right parallel pipe 42R is configured to be able to supply hydraulic oil to a more downstream directional control valve when the flow of hydraulic oil through the right center bypass pipe 40R is restricted or blocked by any of the directional control valves 172, 174, and 175R.
レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収パワー（例えば吸収馬力）がエンジン１１の出力パワー（例えば出力馬力）を超えないようにするためである。
The regulator 13 includes a left regulator 13L and a right regulator 13R. The left regulator 13L controls the discharge volume of the left main pump 14L by adjusting the swash plate tilt angle of the left main pump 14L according to the discharge pressure of the left main pump 14L. Specifically, the left regulator 13L adjusts the swash plate tilt angle of the left main pump 14L in response to an increase in the discharge pressure of the left main pump 14L, for example, to reduce the discharge volume. The same is true for the right regulator 13R. This is to prevent the absorption power (e.g., absorption horsepower) of the main pump 14, which is expressed as the product of the discharge pressure and the discharge volume, from exceeding the output power (e.g., output horsepower) of the engine 11.
操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ、及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。
The operating device 26 includes a left operating lever 26L, a right operating lever 26R, and a driving lever 26D. The driving lever 26D includes a left driving lever 26DL and a right driving lever 26DR.
左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７６のパイロットポートに作用させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７３のパイロットポートに作用させる。
The left operating lever 26L is used for turning operations and operating the arm 5. When the left operating lever 26L is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the directional control valve 176. When the left operating lever 26L is operated in the left/right direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the directional control valve 173.
具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、方向切換弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、方向切換弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、方向切換弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、方向切換弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、方向切換弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、方向切換弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the left operating lever 26L is operated in the arm closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the directional control valve 176L and introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 176L and introduces hydraulic oil to the right pilot port of the directional control valve 176R. When the left operating lever 26L is operated in the left turning direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 173, and when operated in the right turning direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the directional control valve 173.
右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７５のパイロットポートに作用させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７４のパイロットポートに作用させる。
The right operating lever 26R is used to operate the boom 4 and the bucket 6. When the right operating lever 26R is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the directional control valve 175. When the right operating lever 26R is operated in the left/right direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the directional control valve 174.
具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、方向切換弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、方向切換弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、方向切換弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、方向切換弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、方向切換弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
Specifically, when the right operating lever 26R is operated in the boom lowering direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the boom raising direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the directional control valve 175L and also introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 175R. When the right operating lever 26R is operated in the bucket closing direction, it introduces hydraulic oil to the right pilot port of the directional control valve 174, and when the right operating lever 26R is operated in the bucket opening direction, it introduces hydraulic oil to the left pilot port of the directional control valve 174.
走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行レバー２６ＤＬは、左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７１のパイロットポートに作用させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行レバー２６ＤＲは、右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を方向切換弁１７２のパイロットポートに作用させる。
The travel lever 26D is used to operate the crawler 1C. Specifically, the left travel lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL. The left travel lever 26DL may be configured to be linked to the left travel pedal. When the left travel lever 26DL is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the lever operation amount to the pilot port of the directional control valve 171. The right travel lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. The right travel lever 26DR may be configured to be linked to the right travel pedal. When the right travel lever 26DR is operated in the forward/backward direction, it uses the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a control pressure corresponding to the lever operation amount to the pilot port of the directional control valve 172.
吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。
The discharge pressure sensor 28 includes a discharge pressure sensor 28L and a discharge pressure sensor 28R. The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the left main pump 14L and outputs the detected value to the controller 30. The same is true for the discharge pressure sensor 28R.
操作センサ２９は、操作センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、及び２９ＤＲを含む。操作センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）等である。
The operation sensor 29 includes operation sensors 29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, and 29DR. The operation sensor 29LA detects the content of the operation of the left operating lever 26L in the forward/rearward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The content of the operation includes, for example, the lever operation direction and the lever operation amount (lever operation angle), etc.
同様に、操作センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
Similarly, the operation sensor 29LB detects the operation of the left operating lever 26L in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RA detects the operation of the right operating lever 26R in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29RB detects the operation of the right operating lever 26R in the left-right direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DL detects the operation of the left travel lever 26DL in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30. The operation sensor 29DR detects the operation of the right travel lever 26DR in the forward-backward direction by the operator, and outputs the detected value to the controller 30.
コントローラ３０は、操作センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。
The controller 30 receives the output of the operation sensor 29, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, thereby changing the discharge volume of the main pump 14. The controller 30 also receives the output of the control pressure sensor 19 provided upstream of the orifice 18, and outputs a control command to the regulator 13 as necessary, thereby changing the discharge volume of the main pump 14. The orifice 18 includes a left orifice 18L and a right orifice 18R, and the control pressure sensor 19 includes a left control pressure sensor 19L and a right control pressure sensor 19R.
左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある方向切換弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。
In the left center bypass line 40L, a left throttle 18L is disposed between the hydraulic oil tank and the directional control valve 176L located most downstream. Therefore, the flow of hydraulic oil discharged by the left main pump 14L is restricted by the left throttle 18L. The left throttle 18L generates a control pressure for controlling the left regulator 13L. The left control pressure sensor 19L is a sensor for detecting this control pressure, and outputs the detected value to the controller 30. The controller 30 controls the discharge rate of the left main pump 14L by adjusting the swash plate tilt angle of the left main pump 14L according to this control pressure. The controller 30 reduces the discharge rate of the left main pump 14L as this control pressure increases, and increases the discharge rate of the left main pump 14L as this control pressure decreases. The discharge rate of the right main pump 14R is also controlled in a similar manner.
具体的には、油圧システムが、図３で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する方向切換弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。
Specifically, when the hydraulic system is in a standby state in which none of the hydraulic actuators in the excavator 100 are operated as shown in FIG. 3, the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L passes through the left center bypass line 40L and reaches the left throttle 18L. The flow of hydraulic oil discharged by the left main pump 14L increases the control pressure generated upstream of the left throttle 18L. As a result, the controller 30 reduces the discharge amount of the left main pump 14L to the allowable minimum discharge amount, suppressing the pressure loss (pumping loss) when the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L passes through the left center bypass line 40L. On the other hand, when any of the hydraulic actuators is operated, the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L flows into the hydraulic actuator to be operated through the directional control valve corresponding to the hydraulic actuator to be operated. The flow of hydraulic oil discharged by the left main pump 14L reduces or eliminates the amount of hydraulic oil reaching the left throttle 18L, lowering the control pressure generated upstream of the left throttle 18L. As a result, the controller 30 increases the discharge volume of the left main pump 14L, circulating sufficient hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated and ensuring the drive of the hydraulic actuator to be operated. The controller 30 also controls the discharge volume of the right main pump 14R in the same way.
上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０で発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
With the above-mentioned configuration, the hydraulic system of FIG. 3 can suppress unnecessary energy consumption in the main pump 14 in a standby state. The unnecessary energy consumption includes pumping loss caused in the center bypass line 40 by the hydraulic oil discharged from the main pump 14. Furthermore, when operating a hydraulic actuator, the hydraulic system of FIG. 3 can reliably supply the necessary and sufficient hydraulic oil from the main pump 14 to the hydraulic actuator to be operated.
次に、コントローラ３０が有する機能要素である情報取得部３０ａ及び制御部３０ｂについて説明する。情報取得部３０ａは、ショベル１００に関する情報を取得するように構成されている。本実施形態では、情報取得部３０ａは、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、シリンダ圧センサ、旋回圧センサ（図４で後述する旋回圧センサ２７Ｘ１、２７Ｘ２）、走行圧センサ、ブームシリンダストロークセンサ、アームシリンダストロークセンサ、バケットシリンダストロークセンサ、吐出圧センサ２８、操作センサ２９、空間認識装置７０、向き検出装置７１、情報入力装置７２、測位装置７３、及び通信装置のうちの少なくとも１つから、ショベル１００に関する情報を取得するように構成されている。シリンダ圧センサは、例えば、ブームロッド圧センサ、ブームボトム圧センサ、アームロッド圧センサ、アームボトム圧センサ、バケットロッド圧センサ、及びバケットボトム圧センサのうちの少なくとも１つを含む。
Next, the information acquisition unit 30a and the control unit 30b, which are functional elements of the controller 30, will be described. The information acquisition unit 30a is configured to acquire information about the excavator 100. In this embodiment, the information acquisition unit 30a is configured to acquire information about the excavator 100 from at least one of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body inclination sensor S4, the swing angular velocity sensor S5, the cylinder pressure sensor, the swing pressure sensor (the swing pressure sensors 27X1 and 27X2 described later in FIG. 4), the travel pressure sensor, the boom cylinder stroke sensor, the arm cylinder stroke sensor, the bucket cylinder stroke sensor, the discharge pressure sensor 28, the operation sensor 29, the spatial recognition device 70, the orientation detection device 71, the information input device 72, the positioning device 73, and the communication device. The cylinder pressure sensor includes, for example, at least one of the boom rod pressure sensor, the boom bottom pressure sensor, the arm rod pressure sensor, the arm bottom pressure sensor, the bucket rod pressure sensor, and the bucket bottom pressure sensor.
情報取得部３０ａは、例えば、ショベル１００に関する情報として、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度、旋回角速度、ブームロッド圧、ブームボトム圧、アームロッド圧、アームボトム圧、バケットロッド圧、バケットボトム圧、旋回圧、走行圧、ブームストローク量、アームストローク量、バケットストローク量、メインポンプ１４の吐出圧、操作装置２６の操作圧、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体に関する情報、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報、コントローラ３０に対して入力された情報、及び、現在位置に関する情報のうちの少なくとも１つを取得する。
The information acquisition unit 30a acquires, for example, at least one of the following information about the shovel 100: boom angle, arm angle, bucket angle, machine body inclination angle, swing angular velocity, boom rod pressure, boom bottom pressure, arm rod pressure, arm bottom pressure, bucket rod pressure, bucket bottom pressure, swing pressure, traveling pressure, boom stroke amount, arm stroke amount, bucket stroke amount, discharge pressure of the main pump 14, operating pressure of the operating device 26, information about objects present in the three-dimensional space around the shovel 100, information about the relative relationship between the orientation of the upper swing body 3 and the orientation of the lower running body 1, information input to the controller 30, and information about the current position.
また、情報取得部３０ａは、取得したショベル１００に関する情報に基づいて、ショベル１００の動作に関する情報を取得する。ショベル１００の動作に関する情報は、例えば、ショベル１００が行っている動作に関する情報を含む。ショベル１００が行っている動作は、例えば、上部旋回体３を旋回させる旋回単独動作、ブーム４を上げながら上部旋回体３を旋回させるブーム上げ旋回複合動作、ブーム４を下げながら上部旋回体３を旋回させるブーム下げ旋回複合動作、アーム５を開きながら上部旋回体３を旋回させるアーム開き旋回複合動作、アーム５を閉じながら上部旋回体３を旋回させるアーム閉じ旋回複合動作、バケット６を開きながら上部旋回体３を旋回させるバケット開き旋回複合動作、バケット６を閉じながら上部旋回体３を旋回させるバケット閉じ旋回複合動作等を含む。
The information acquisition unit 30a also acquires information about the operation of the shovel 100 based on the acquired information about the shovel 100. The information about the operation of the shovel 100 includes, for example, information about the operation being performed by the shovel 100. The operations being performed by the shovel 100 include, for example, a swing-only operation for swinging the upper swing body 3, a boom-raising swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while raising the boom 4, a boom-lowering swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while lowering the boom 4, an arm-opening swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while opening the arm 5, an arm-closing swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while closing the arm 5, a bucket-opening swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while opening the bucket 6, and a bucket-closing swing combined operation for swinging the upper swing body 3 while closing the bucket 6.
制御部３０ｂは、情報取得部３０ａで取得した情報に基づいてショベル１００の動きを制御できるように構成されている。
The control unit 30b is configured to control the movement of the shovel 100 based on the information acquired by the information acquisition unit 30a.
次に、ショベル１００の操作システムについて、図４を用いて説明する。図４は、電気式操作システムの構成例を示す図である。具体的には、図４の電気式操作システムは、旋回操作システムの一例である。なお、図４の電気式操作システムは、ブーム操作システム、アーム操作システム、バケット操作システム、及び走行操作システム等にも同様に適用され得る。
Next, the operation system of the excavator 100 will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of an electric operation system. Specifically, the electric operation system of FIG. 4 is an example of a swing operation system. Note that the electric operation system of FIG. 4 can also be similarly applied to a boom operation system, an arm operation system, a bucket operation system, a traveling operation system, and the like.
電気式操作システムは、主に、パイロット圧作動型のコントロールバルブユニット１７の方向切換弁１７３（併せて図３参照）と、電気式操作レバーとしての操作装置２６と、左旋回操作用の油圧制御弁３１Ｘ１と、右旋回操作用の油圧制御弁３１Ｘ２と、圧力センサ３２Ｘ１と、圧力センサ３２Ｘ２と、コントローラ３０と、で構成されている。
The electric operation system is mainly composed of a directional control valve 173 of a pilot pressure operated control valve unit 17 (see also FIG. 3), an operation device 26 as an electric operation lever, a hydraulic control valve 31X1 for left turning operation, a hydraulic control valve 31X2 for right turning operation, a pressure sensor 32X1, a pressure sensor 32X2, and a controller 30.
方向切換弁１７３は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータである旋回油圧モータ２Ａに流れる作動油の流量を制御する。具体的には、方向切換弁１７３は、パイロットポートＰ１，Ｐ２を有し、パイロットポートＰ１，Ｐ２に作動油（パイロット圧）を供給することでスプールを移動させる。
The directional control valve 173 controls the flow rate of hydraulic oil flowing from the main pump 14 to the hydraulic swing motor 2A, which is a hydraulic actuator. Specifically, the directional control valve 173 has pilot ports P1 and P2, and moves the spool by supplying hydraulic oil (pilot pressure) to the pilot ports P1 and P2.
電気式操作レバーとしての操作装置２６は、操作者による操作装置２６の操作の内容（操作方向、操作量）を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する操作センサ２９を有する。
The operating device 26, which serves as an electric operating lever, has an operation sensor 29 that detects the operation of the operating device 26 by the operator (operation direction, operation amount) and outputs the detected value to the controller 30.
電磁比例弁としての油圧制御弁３１Ｘ１は、パイロットポンプ１５と方向切換弁１７３のパイロットポートＰ１とを接続するパイロットライン２５上に設けられ、方向切換弁１７３のパイロットポートＰ１に作動油（パイロット圧）を供給する。これにより、油圧制御弁３１Ｘ１は、方向切換弁１７３のスプールを中立位置から軸方向で一端側（図４において右側）に移動させる。メインポンプ１４から供給された作動油は、旋回油圧モータ２Ａの左側ポートに供給され、上部旋回体３を左旋回させることができる。
The hydraulic control valve 31X1, which serves as an electromagnetic proportional valve, is provided on the pilot line 25 that connects the pilot pump 15 and the pilot port P1 of the directional control valve 173, and supplies hydraulic oil (pilot pressure) to the pilot port P1 of the directional control valve 173. As a result, the hydraulic control valve 31X1 moves the spool of the directional control valve 173 from the neutral position to one end side (the right side in FIG. 4) in the axial direction. The hydraulic oil supplied from the main pump 14 is supplied to the left port of the swing hydraulic motor 2A, allowing the upper swing body 3 to swing to the left.
電磁比例弁としての油圧制御弁３１Ｘ２は、パイロットポンプ１５と方向切換弁１７３のパイロットポートＰ２とを接続するパイロットライン２５上に設けられ、方向切換弁１７３のパイロットポートＰ２に作動油（パイロット圧）を供給する。これにより、油圧制御弁３１Ｘ１は、方向切換弁１７３のスプールを中立位置から軸方向で他端側（図４において左側）に移動させる。メインポンプ１４から供給された作動油は、旋回油圧モータ２Ａの右側ポートに供給され、上部旋回体３を右旋回させることができる。
The hydraulic control valve 31X2, which serves as an electromagnetic proportional valve, is provided on the pilot line 25 that connects the pilot pump 15 and the pilot port P2 of the directional control valve 173, and supplies hydraulic oil (pilot pressure) to the pilot port P2 of the directional control valve 173. As a result, the hydraulic control valve 31X1 moves the spool of the directional control valve 173 from the neutral position to the other end side (left side in FIG. 4) in the axial direction. The hydraulic oil supplied from the main pump 14 is supplied to the right port of the swing hydraulic motor 2A, allowing the upper swing body 3 to swing to the right.
圧力センサ３２Ｘ１は、油圧制御弁３１Ｘ１の二次側の作動油の圧力を検出する。圧力センサ３２Ｘ１は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The pressure sensor 32X1 detects the pressure of the hydraulic oil on the secondary side of the hydraulic control valve 31X1. The pressure sensor 32X1 outputs the detected value to the controller 30.
圧力センサ３２Ｘ２は、油圧制御弁３１Ｘ２の二次側の作動油の圧力を検出する。圧力センサ３２Ｘ２は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The pressure sensor 32X2 detects the pressure of the hydraulic oil on the secondary side of the hydraulic control valve 31X2. The pressure sensor 32X2 outputs the detected value to the controller 30.
旋回圧センサ２７Ｘ１は、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ２Ａの左側ポートにおける作動油の圧力（左旋回時の負荷圧）を検出する。旋回圧センサ２７Ｘ１は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The rotation pressure sensor 27X1 detects the pressure of the hydraulic oil in the left port of the rotation hydraulic motor 2A, which is a hydraulic actuator (load pressure during left rotation). The rotation pressure sensor 27X1 outputs the detected value to the controller 30.
旋回圧センサ２７Ｘ２は、油圧アクチュエータである旋回油圧モータ２Ａの右側ポートにおける作動油の圧力（右旋回時の負荷圧）を検出する。旋回圧センサ２７Ｘ２は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The rotation pressure sensor 27X2 detects the pressure of the hydraulic oil in the right port of the rotation hydraulic motor 2A, which is a hydraulic actuator (load pressure during right rotation). The rotation pressure sensor 27X2 outputs the detected value to the controller 30.
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
The discharge pressure sensor 28 detects the discharge pressure of the main pump 14. The discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30.
コントローラ３０は、旋回操作レバーのレバー操作量（左操作レバー２６Ｌの左旋回方向の操作）を検出する操作センサ２９ＬＢの出力に基づいて、油圧制御弁３１Ｘ１を制御することにより、方向切換弁１７３のポートＰ１に供給するパイロット圧を制御することができる。このとき、コントローラ３０は、油圧制御弁３１Ｘ１の二次側の作動油の圧力を検出する圧力センサ３２Ｘ１の出力を監視しながら、油圧制御弁３１Ｘ１を制御する。また、コントローラ３０は、旋回操作レバーのレバー操作量（左操作レバー２６Ｌの右旋回方向の操作）を検出する操作センサ２９ＬＢの出力に基づいて、油圧制御弁３１Ｘ２を制御することにより、方向切換弁１７３のポートＰ２に供給するパイロット圧を制御することができる。このとき、コントローラ３０は、油圧制御弁３１Ｘ２の二次側の作動油の圧力を検出する圧力センサ３２Ｘ２の出力を監視しながら、油圧制御弁３１Ｘ２を制御する。即ち、コントローラ３０は、油圧制御弁３１Ｘ１，３１Ｘ２を制御することで、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御することができるように構成されている。
The controller 30 can control the pilot pressure supplied to the port P1 of the directional control valve 173 by controlling the hydraulic control valve 31X1 based on the output of the operation sensor 29LB that detects the lever operation amount of the turning operation lever (operation of the left operation lever 26L in the left turning direction). At this time, the controller 30 controls the hydraulic control valve 31X1 while monitoring the output of the pressure sensor 32X1 that detects the pressure of the hydraulic oil on the secondary side of the hydraulic control valve 31X1. The controller 30 can also control the pilot pressure supplied to the port P2 of the directional control valve 173 by controlling the hydraulic control valve 31X2 based on the output of the operation sensor 29LB that detects the lever operation amount of the turning operation lever (operation of the left operation lever 26L in the right turning direction). At this time, the controller 30 controls the hydraulic control valve 31X2 while monitoring the output of the pressure sensor 32X2 that detects the pressure of the hydraulic oil on the secondary side of the hydraulic control valve 31X2. That is, the controller 30 is configured to control the spool stroke amount of the directional control valve 173 by controlling the hydraulic control valves 31X1 and 31X2.
コントローラ３０は、操作センサ２９で検出した操作装置２６の操作の内容（操作方向、操作量）に基づいて、油圧制御弁３１Ｘ１，３１Ｘ２を制御し、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、コントローラ３０は、操作センサ２９で検出した操作装置２６の操作の内容（操作方向、操作量）及び吐出圧センサ２８で検出したメインポンプ１４の吐出圧に基づいて、油圧制御弁３１Ｘ１，３１Ｘ２を制御し、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、コントローラ３０は、操作センサ２９で検出した操作装置２６の操作の内容（操作方向、操作量）及び吐出圧センサ２８で検出したメインポンプ１４の吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧に基づいて、油圧制御弁３１Ｘ１，３１Ｘ２を制御し、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。
The controller 30 controls the hydraulic control valves 31X1 and 31X2 based on the operation contents (operation direction, operation amount) of the operating device 26 detected by the operation sensor 29, and controls the spool stroke amount of the directional control valve 173. The controller 30 also controls the hydraulic control valves 31X1 and 31X2 based on the operation contents (operation direction, operation amount) of the operating device 26 detected by the operation sensor 29 and the discharge pressure of the main pump 14 detected by the discharge pressure sensor 28, and controls the spool stroke amount of the directional control valve 173. The controller 30 also controls the hydraulic control valves 31X1 and 31X2 based on the operation contents (operation direction, operation amount) of the operating device 26 detected by the operation sensor 29 and the differential pressure between the discharge pressure of the main pump 14 detected by the discharge pressure sensor 28 and the load pressure of the hydraulic actuator, and controls the spool stroke amount of the directional control valve 173.
次に、レバー操作量と方向切換弁の開口面積との特性について、図５を用いて説明する。図５は、レバー操作量と方向切換弁の開口面積との特性を示すグラフである。図５において、横軸はレバー操作量を示し、縦軸は方向切換弁のＰＴ開口面積（メインポンプ１４と接続されるポートと作動油タンクと接続されるポートとの間における開口面積）を示す。また、旋回操作レバー（左操作レバー２６Ｌの左右方向の操作）のレバー操作量と旋回油圧モータ２Ａを制御する方向切換弁１７３のＰＴ開口面積との開口特性（旋回開口特性）５１０を実線で示す。また、ブーム操作レバー（右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向への操作）のレバー操作量とブームシリンダ７を制御する方向切換弁１７５のＰＴ開口面積との開口特性（ブーム開口特性）５２０を破線で示す。
Next, the characteristics of the lever operation amount and the opening area of the directional control valve will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a graph showing the characteristics of the lever operation amount and the opening area of the directional control valve. In FIG. 5, the horizontal axis shows the lever operation amount, and the vertical axis shows the PT opening area of the directional control valve (the opening area between the port connected to the main pump 14 and the port connected to the hydraulic oil tank). In addition, the opening characteristic (swing opening characteristic) 510 between the lever operation amount of the swing operation lever (left and right operation of the left operation lever 26L) and the PT opening area of the directional control valve 173 that controls the swing hydraulic motor 2A is shown by a solid line. In addition, the opening characteristic (boom opening characteristic) 520 between the lever operation amount of the boom operation lever (right operation of the right operation lever 26R in the boom raising direction) and the PT opening area of the directional control valve 175 that controls the boom cylinder 7 is shown by a dashed line.
図５に示すように、旋回開口特性５１０とブーム開口特性５２０とは、異なっている。具体的には、旋回開口特性５１０は、レバー操作量に対してＰＴ開口面積が減少する曲線で表される。一方、ブーム開口特性５２０は、レバー操作量に対してＰＴ開口面積が急に（傾きが大きく）減少する開口特性５２１と、レバー操作量に対してＰＴ開口面積が緩やかに(傾きが小さく)減少する開口特性５２２と、を有している。このため、図５に示すように、レバー操作量に対するＰＴ開口面積の減少率は、ブーム開口特性５２０の方が、旋回開口特性５１０に比較して大きくなっている。
As shown in FIG. 5, the swing opening characteristic 510 and the boom opening characteristic 520 are different. Specifically, the swing opening characteristic 510 is represented by a curve in which the PT opening area decreases with respect to the lever operation amount. On the other hand, the boom opening characteristic 520 has an opening characteristic 521 in which the PT opening area decreases abruptly (with a steep slope) with respect to the lever operation amount, and an opening characteristic 522 in which the PT opening area decreases gradually (with a shallow slope) with respect to the lever operation amount. For this reason, as shown in FIG. 5, the rate of decrease in the PT opening area with respect to the lever operation amount is greater for the boom opening characteristic 520 than for the swing opening characteristic 510.
ここで、図３に示すように、センターバイパス管路４０上に方向切換弁１７３及び方向切換弁１７５が配置されている。また、図５に示すように、レバー操作量に対するＰＴ開口面積の減少率は、旋回動作時に比べてブーム動作時の方が大きくなっている。これにより、例えば、ブーム動作のレバー操作量が入力されると、方向切換弁１７５のＰＴ開口面積が開口特性５２０に沿って速やかに減少し、回路圧（吐出圧センサ２８で検出するメインポンプ１４の吐出圧）が立ち上がる。したがって、ブーム動作と旋回動作の複合動作における回路圧は、旋回単独動作における回路圧よりも高くなる。
As shown in FIG. 3, directional control valve 173 and directional control valve 175 are disposed on center bypass line 40. Also, as shown in FIG. 5, the rate of decrease in the PT opening area relative to the lever operation amount is greater during boom operation than during swing operation. As a result, for example, when the lever operation amount for boom operation is input, the PT opening area of directional control valve 175 decreases quickly in line with opening characteristic 520, and the circuit pressure (the discharge pressure of main pump 14 detected by discharge pressure sensor 28) rises. Therefore, the circuit pressure during combined boom and swing operation is higher than the circuit pressure during swing operation alone.
このため、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量（換言すれば、方向切換弁１７３のＰＴ開口面積が等しい場合）であっても、旋回単独動作時よりもブーム旋回複合動作時の方が回路圧が高くなり、旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の流量が増加する。即ち、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、旋回単独動作時よりもブーム旋回複合動作時の方が、上部旋回体３の旋回速度が速くなる。
For this reason, even if the operation amount of the rotation operation lever is the same (in other words, when the PT opening area of the directional control valve 173 is the same), the circuit pressure is higher during combined boom rotation operation than during rotation alone, and the flow rate of hydraulic oil flowing into the rotation hydraulic motor 2A increases. In other words, even if the operation amount of the rotation operation lever is the same, the rotation speed of the upper rotating body 3 is faster during combined boom rotation operation than during rotation alone.
これに対し、ショベル１００の操作者は、例えば、ブーム旋回複合動作時において、旋回操作レバーの操作量を少なくするように調整し、上部旋回体３の旋回速度を調整する。また、ショベル１００の操作者は、レバー操作量を調整する必要が生じるため、操作者の疲労につながるおそれがある。
In response to this, the operator of the excavator 100, for example, adjusts the amount of operation of the swing operation lever to be reduced during the combined boom swing operation, thereby adjusting the swing speed of the upper swing body 3. In addition, the operator of the excavator 100 needs to adjust the amount of lever operation, which may lead to fatigue of the operator.
図６は、参考例に係るショベルにおける制御を説明する図である。
Figure 6 is a diagram explaining the control in a shovel according to a reference example.
図６（ａ）は、旋回操作レバーのレバー操作量と方向切換弁１７３のスプールストローク量とのレバー操作特性６１０を示すグラフである。図６（ａ）において、横軸は旋回操作レバーのレバー操作量を示し、縦軸は、方向切換弁１７３のスプールストローク量を示す。参考例に係るショベルにおいては、後述する回路圧と負荷圧との差圧に関わらず、レバー操作量に対してスプールストローク量を１つのレバー操作特性６１０で制御する。
Figure 6(a) is a graph showing the lever operation characteristic 610 of the lever operation amount of the swing operation lever and the spool stroke amount of the directional control valve 173. In Figure 6(a), the horizontal axis shows the lever operation amount of the swing operation lever, and the vertical axis shows the spool stroke amount of the directional control valve 173. In the excavator according to the reference example, the spool stroke amount is controlled with respect to the lever operation amount by one lever operation characteristic 610, regardless of the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure described below.
図６（ｂ）は、旋回操作レバーのレバー操作量と旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量との特性を示すグラフである。図６（ｂ）において、横軸は旋回操作レバーのレバー操作量を示し、縦軸は旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量を示す。ここで、旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量は、旋回油圧モータ２Ａの回転速度、上部旋回体３の旋回速度に対応する。即ち、図６（ｂ）に示す流量特性は、旋回油圧モータ２Ａの動作特性に対応する。
Figure 6(b) is a graph showing the characteristics of the lever operation amount of the swing operation lever and the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A. In Figure 6(b), the horizontal axis shows the lever operation amount of the swing operation lever, and the vertical axis shows the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A. Here, the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A corresponds to the rotation speed of the swing hydraulic motor 2A and the swing speed of the upper swing body 3. In other words, the flow rate characteristics shown in Figure 6(b) correspond to the operating characteristics of the swing hydraulic motor 2A.
また、回路圧（吐出圧センサ２８で検出するメインポンプ１４の吐出圧）と油圧アクチュエータ（図４の例では、旋回油圧モータ２Ａ）の負荷圧（図４の例では、旋回圧センサ２７Ｘ１で検出する旋回油圧モータ２Ａの左側ポートの作動油の圧力）との差圧について、差圧が通常状態の場合（例えば、旋回単独動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性６２１を実線で示す。
In addition, regarding the pressure difference between the circuit pressure (the discharge pressure of the main pump 14 detected by the discharge pressure sensor 28) and the load pressure of the hydraulic actuator (in the example of FIG. 4, the swing hydraulic motor 2A) (in the example of FIG. 4, the pressure of the hydraulic oil in the left port of the swing hydraulic motor 2A detected by the swing pressure sensor 27X1), the flow characteristic 621 of the lever operation amount and the flow rate when the pressure difference is in a normal state (for example, during swing operation alone) is shown by a solid line.
また、例えばブーム旋回複合動作時において、旋回単独動作時と比較して回路圧が高くなり、回路圧と負荷圧との差圧も大きくなる。このような差圧が通常状態よりも大きくなる場合（例えば、ブーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性６２２を破線で示す。差圧が通常状態の流量特性６２１と差圧が大きい状態の流量特性６２２とを対比して示すように、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、差圧が大きい状態の方が通常状態と比較して、旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の流量が増加し、上部旋回体３の旋回速度が速くなる。
In addition, for example, during combined boom rotation operations, the circuit pressure is higher than during rotation alone, and the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is also larger. The broken line shows flow rate characteristics 622 of the lever operation amount and flow rate when such differential pressure is larger than normal (for example, during combined boom rotation operations). As shown by comparing flow rate characteristics 621 when the differential pressure is normal with flow rate characteristics 622 when the differential pressure is large, even if the operation amount of the rotation operation lever is the same, the flow rate of hydraulic oil flowing into the rotation hydraulic motor 2A is higher when the differential pressure is large compared to the normal state, and the rotation speed of the upper rotating body 3 is faster.
また、例えばアーム旋回複合動作時において、旋回油圧モータ２Ａよりも負荷の小さいアームシリンダ８に作動油が流れることで、旋回単独動作時と比較して回路圧が低くなり、回路圧と負荷圧との差圧も小さくなる。このような差圧が通常状態よりも小さくなる場合（例えば、アーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性６２３を一点鎖線で示す。差圧が通常状態の流量特性６２１と差圧が小さい状態の流量特性６２３とを対比して示すように、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、差圧が小さい状態の方が通常状態と比較して、旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の流量が減少し、上部旋回体３の旋回速度が遅くなる。
In addition, for example, during combined arm rotation operation, hydraulic oil flows to the arm cylinder 8, which has a smaller load than the rotation hydraulic motor 2A, so that the circuit pressure is lower than during rotation alone, and the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is also smaller. The flow characteristic 623 of the lever operation amount and flow rate when the differential pressure is smaller than the normal state (for example, during combined arm rotation operation) is shown by a dashed dotted line. As shown by comparing flow characteristic 621 when the differential pressure is normal with flow characteristic 623 when the differential pressure is small, even if the operation amount of the rotation operation lever is the same, the flow rate of hydraulic oil flowing into the rotation hydraulic motor 2A is reduced in the state where the differential pressure is small compared to the normal state, and the rotation speed of the upper rotating body 3 is slower.
このように、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、回路圧の違いによって、上部旋回体３の旋回速度が変化する。換言すれば、旋回操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、回路圧と負荷圧との差圧の違いによって、上部旋回体３の旋回速度が変化する。さらに換言すれば、ショベルの動作（旋回単独動作、ブーム旋回複合動作、アーム旋回複合動作等）の違いによって、上部旋回体３の旋回速度が変化する。このため、ショベルの操作者に違和感を抱かせるおそれがある。
In this way, even if the amount of operation of the swing operation lever is the same, the swing speed of the upper swing body 3 changes depending on the difference in circuit pressure. In other words, even if the amount of operation of the swing operation lever is the same, the swing speed of the upper swing body 3 changes depending on the difference in the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure. In other words, the swing speed of the upper swing body 3 changes depending on the operation of the excavator (swing only operation, boom swing combined operation, arm swing combined operation, etc.). This may cause the excavator operator to feel uncomfortable.
図６（ｃ）は、操作レバーの操作範囲の一例を示す模式図である。矢印は、操作レバーの操作可能範囲を示す。ここで、スプールストローク量が最大となる操作レバーの操作位置６３１の一例を示す。参考例に係るショベルにおいて、操作位置６３１は、操作レバーの操作可能範囲と一致するように設定されている。即ち、操作レバーを操作可能範囲最大まで操作すると、スプールストローク量が最大となる。
Figure 6 (c) is a schematic diagram showing an example of the operating range of the operating lever. The arrow indicates the operable range of the operating lever. Here, an example of the operating position 631 of the operating lever where the spool stroke amount is maximum is shown. In the shovel according to the reference example, the operating position 631 is set to match the operable range of the operating lever. In other words, when the operating lever is operated to the maximum of the operable range, the spool stroke amount is maximum.
図７は、本実施形態に係るショベル１００における制御を説明する図である。
Figure 7 is a diagram explaining the control of the shovel 100 according to this embodiment.
図７（ａ）は、旋回操作レバーのレバー操作量と方向切換弁１７３のスプールストローク量との特性を示すグラフである。図７（ａ）において、横軸は旋回操作レバーのレバー操作量を示し、縦軸は、方向切換弁１７３のスプールストローク量を示す。本実施形態に係るショベル１００においては、回路圧と負荷圧との差圧に応じて、レバー操作量に対するスプールストローク量のレバー操作特性７１１～７１３を異ならせて制御する。
Figure 7 (a) is a graph showing the characteristics of the lever operation amount of the swing operation lever and the spool stroke amount of the directional control valve 173. In Figure 7 (a), the horizontal axis shows the lever operation amount of the swing operation lever, and the vertical axis shows the spool stroke amount of the directional control valve 173. In the excavator 100 according to this embodiment, the lever operation characteristics 711 to 713 of the spool stroke amount relative to the lever operation amount are controlled differently according to the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure.
回路圧と負荷圧との差圧が通常状態の場合（例えば、旋回単独動作時）におけるレバー操作量とスプールストローク量のレバー操作特性７１１を実線で示す。
The solid line shows the lever operation characteristic 711 of the lever operation amount and the spool stroke amount when the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is in a normal state (for example, during a swing-only operation).
回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも大きい場合（例えば、ブーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量とスプールストローク量のレバー操作特性７１２を破線で示す。また、差圧が大きいほど、レバー操作量に対するスプールストローク量を小さくする。
The dashed line shows the lever operation characteristic 712 of the lever operation amount and the spool stroke amount when the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure is larger than in the normal state (for example, during combined boom rotation operation). In addition, the larger the pressure difference is, the smaller the spool stroke amount relative to the lever operation amount is.
回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも小さい場合（例えば、アーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量とスプールストローク量のレバー操作特性７１３を一点鎖線で示す。また、差圧が小さいほど、レバー操作量に対するスプールストローク量を大きくする。
The dashed and dotted line shows the lever operation characteristic 713 of the lever operation amount and the spool stroke amount when the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure is smaller than in the normal state (for example, during combined arm rotation operation). In addition, the smaller the pressure difference is, the larger the spool stroke amount relative to the lever operation amount is.
図７（ｂ）は、旋回操作レバーのレバー操作量と旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量との特性を示すグラフである。図７（ｂ）において、横軸は旋回操作レバーのレバー操作量を示し、縦軸は旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量を示す。ここで、旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量は、旋回油圧モータ２Ａの回転速度、上部旋回体３の旋回速度に対応する。即ち、図７（ｂ）に示す流量特性は、旋回油圧モータ２Ａの動作特性に対応する。
Figure 7(b) is a graph showing the characteristics of the lever operation amount of the swing operation lever and the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A. In Figure 7(b), the horizontal axis shows the lever operation amount of the swing operation lever, and the vertical axis shows the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A. Here, the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A corresponds to the rotation speed of the swing hydraulic motor 2A and the swing speed of the upper swing body 3. In other words, the flow rate characteristics shown in Figure 7(b) correspond to the operating characteristics of the swing hydraulic motor 2A.
また、回路圧と負荷圧との差圧が通常状態の場合（例えば、旋回単独動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性７２１を実線で示す。回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも大きい場合（例えば、ブーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性７２２を破線で示す。回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも小さい場合（例えば、アーム旋回複合動作時）におけるレバー操作量と流量との流量特性７２３を一点鎖線で示す。
The solid line shows flow rate characteristics 721 of the lever operation amount and flow rate when the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure is normal (e.g., during a swing-only operation). The dashed line shows flow rate characteristics 722 of the lever operation amount and flow rate when the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure is greater than the normal state (e.g., during a boom swing combined operation). The dashed line shows flow rate characteristics 723 of the lever operation amount and flow rate when the pressure difference between the circuit pressure and the load pressure is smaller than the normal state (e.g., during a swing-only operation).
このように、回路圧と負荷圧との差圧が通常状態である場合（例えば、旋回単独動作時）、図７（ａ）に示すように、コントローラ３０は、通常状態のレバー操作特性７１１を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように、レバー操作量と旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量との流量特性は、通常状態の流量特性７２１となる。
In this way, when the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is in a normal state (for example, during swing-only operation), as shown in FIG. 7(a), the controller 30 uses the lever operation characteristic 711 in the normal state to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. As a result, as shown in FIG. 7(b), the flow characteristic between the lever operation amount and the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A becomes the flow characteristic 721 in the normal state.
また、回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも大きい場合（例えば、ブーム旋回複合動作時）、図７（ａ）に示すように、コントローラ３０は、通常状態のレバー操作特性７１１と比較して、レバー操作量に対するスプールストローク量が小さいレバー操作特性７１２を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように、レバー操作量と旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量との流量特性は、流量特性７２２となり、通常状態の流量特性７２１に近づけることができる。
In addition, when the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is greater than in the normal state (for example, during combined boom rotation operation), as shown in FIG. 7(a), the controller 30 controls the spool stroke amount of the directional control valve 173 using lever operation characteristics 712, which have a smaller spool stroke amount relative to the lever operation amount compared to lever operation characteristics 711 in the normal state. As a result, as shown in FIG. 7(b), the flow characteristic of the lever operation amount and the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A becomes flow characteristic 722, which can be made closer to the flow characteristic 721 in the normal state.
また、回路圧と負荷圧との差圧が通常状態よりも小さい場合（例えば、アーム旋回複合動作時）、図７（ａ）に示すように、コントローラ３０は、通常状態のレバー操作特性７１１と比較して、レバー操作量に対するスプールストローク量が大きいレバー操作特性７１３を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように、レバー操作量と旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量との流量特性は、流量特性７２３となり、通常状態の流量特性７２１に近づけることができる。
In addition, when the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure is smaller than in the normal state (for example, during combined arm rotation operation), as shown in FIG. 7(a), the controller 30 controls the spool stroke amount of the directional control valve 173 using lever operation characteristics 713, which have a larger spool stroke amount relative to the lever operation amount compared to lever operation characteristics 711 in the normal state. As a result, as shown in FIG. 7(b), the flow characteristic of the lever operation amount and the flow rate of hydraulic oil supplied to the rotation hydraulic motor 2A becomes flow characteristic 723, which can be brought closer to the flow characteristic 721 in the normal state.
このように、本実施形態に係るショベル１００によれば、旋回単独動作時や旋回動作と他の動作（ブーム動作、アーム動作）との複合動作時であっても、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性が向上する。
In this way, with the excavator 100 according to this embodiment, the rotation speed of the upper rotating body 3 can be made approximately equal to the amount of operation of the rotation operation lever, even during a rotation operation alone or a combination of a rotation operation and another operation (boom operation, arm operation), improving operability for the operator.
図７（ｃ）は、操作レバーの操作範囲の一例を示す模式図である。矢印は、操作レバーの操作可能範囲を示す。
Figure 7 (c) is a schematic diagram showing an example of the operating range of the operating lever. The arrow indicates the operable range of the operating lever.
ここで、差圧が通常状態におけるスプールストローク量が最大となる操作レバーの操作位置７３１の一例を示す。ここでは、操作位置７３１は、操作レバーの操作可能範囲と一致するように設定されている。即ち、差圧が通常状態において、操作レバーを操作可能範囲最大まで操作すると、スプールストローク量が最大となる。
Here, an example of the operating position 731 of the control lever where the spool stroke amount is maximum when the differential pressure is normal is shown. Here, the operating position 731 is set to match the operable range of the control lever. In other words, when the differential pressure is normal and the control lever is operated to the maximum of the operable range, the spool stroke amount is maximum.
また、差圧が通常状態よりも大きい場合におけるスプールストローク量が最大となる操作レバーの操作位置７３２の一例を示す。ここでは、操作位置７３２は、操作レバーの操作可能範囲よりも外側に設定されている。即ち、差圧が通常状態よりも大きい場合において、操作レバーを操作可能範囲最大まで操作しても、スプールストローク量は最大に到達しないようになっている。
An example of the operating position 732 of the operating lever where the spool stroke amount is maximum when the differential pressure is greater than normal is also shown. Here, the operating position 732 is set outside the operable range of the operating lever. In other words, when the differential pressure is greater than normal, even if the operating lever is operated to the maximum of the operable range, the spool stroke amount does not reach its maximum.
また、差圧が通常状態よりも小さい場合におけるスプールストローク量が最大となる操作レバーの操作位置７３３の一例を示す。ここでは、操作位置７３３は、操作レバーの操作可能範囲よりも内側に設定されている。即ち、差圧が通常状態よりも小さい場合において、操作レバーを操作可能範囲最大まで操作する前に、操作レバーを操作位置７３３まで操作すると、スプールストローク量が最大となる。
An example of the operating position 733 of the control lever where the spool stroke amount is maximum when the pressure difference is smaller than the normal state is shown. Here, the operating position 733 is set inside the operable range of the control lever. In other words, when the pressure difference is smaller than the normal state, if the control lever is operated to the operating position 733 before being operated to the maximum of the operable range, the spool stroke amount is maximum.
即ち、スプールストローク量が最大となる操作レバーの操作位置（７３１～７３３）は、差圧が大きいほど操作レバーの中立位置から遠ざけ、差圧が小さいほど操作レバーの中立位置に近づける。
In other words, the operating position (731 to 733) of the operating lever at which the spool stroke amount is maximum is moved farther from the neutral position of the operating lever as the pressure difference increases, and moved closer to the neutral position of the operating lever as the pressure difference decreases.
なお、コントローラ３０は、回路圧と負荷圧との差圧に基づいて、レバー操作特性７１１～７１３を変更するものとして説明したが、これに限られるものではない。
Note that, although the controller 30 has been described as changing the lever operation characteristics 711 to 713 based on the differential pressure between the circuit pressure and the load pressure, this is not limited to this.
コントローラ３０は、回路圧に基づいて、レバー操作特性７１１～７１３を変更してもよい。即ち、回路圧が通常状態である場合（例えば、旋回単独動作時）、コントローラ３０は、通常状態のレバー操作特性７１１を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、回路圧が通常状態よりも大きい場合（例えば、ブーム旋回複合動作時）、コントローラ３０は、レバー操作特性７１２を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、回路圧が通常状態よりも小さい場合（例えば、アーム旋回複合動作時）、コントローラ３０は、レバー操作特性７１３を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。この様な制御によっても、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性が向上する。
The controller 30 may change the lever operation characteristics 711 to 713 based on the circuit pressure. That is, when the circuit pressure is in a normal state (for example, during a swing-only operation), the controller 30 uses the lever operation characteristics 711 in the normal state to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. When the circuit pressure is higher than the normal state (for example, during a boom swing combined operation), the controller 30 uses the lever operation characteristics 712 to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. When the circuit pressure is lower than the normal state (for example, during an arm swing combined operation), the controller 30 uses the lever operation characteristics 713 to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. This type of control also makes it possible to make the swing speed of the upper swing body 3 approximately equal to the amount of operation of the swing operation lever, improving the operability of the operator.
また、コントローラ３０は、ショベル１００の動作（旋回単独動作、ブーム旋回複合動作、アーム旋回複合動作等）に基づいて、レバー操作特性７１１～７１３を変更してもよい。即ち、コントローラ３０は、操作センサ２９で検出した操作装置２６の操作の内容に基づいて、ショベル１００が行っている動作（旋回単独動作、ブーム旋回複合動作、アーム旋回複合動作等）を判定する。そして、ショベル１００が行っている動作が旋回単独動作と判定した場合、コントローラ３０は、レバー操作特性７１１を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、ショベル１００が行っている動作がブーム旋回複合動作と判定した場合、コントローラ３０は、レバー操作特性７１２を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。また、ショベル１００が行っている動作がアーム旋回複合動作と判定した場合、コントローラ３０は、レバー操作特性７１３を用いて、方向切換弁１７３のスプールストローク量を制御する。この様な制御によっても、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性が向上する。
The controller 30 may also change the lever operation characteristics 711 to 713 based on the operation of the shovel 100 (swing only operation, boom swing combined operation, arm swing combined operation, etc.). That is, the controller 30 determines the operation (swing only operation, boom swing combined operation, arm swing combined operation, etc.) performed by the shovel 100 based on the operation of the operating device 26 detected by the operation sensor 29. If the operation performed by the shovel 100 is determined to be a swing only operation, the controller 30 uses the lever operation characteristics 711 to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. If the operation performed by the shovel 100 is determined to be a boom swing combined operation, the controller 30 uses the lever operation characteristics 712 to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. If the operation performed by the shovel 100 is determined to be an arm swing combined operation, the controller 30 uses the lever operation characteristics 713 to control the spool stroke amount of the directional control valve 173. This type of control also makes it possible to make the rotation speed of the upper rotating body 3 approximately equal to the amount of operation of the rotation control lever, improving operability for the operator.
また、図７（ｂ）に示す旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量は、旋回油圧モータ２Ａの回転速度（油圧アクチュエータの動作速度）に対応する。コントローラ３０は、レバー操作量と油圧アクチュエータの動作速度との動作特性（流量特性）として、基準となる基準動作特性（例えば流量特性７２１）を有している。そして、コントローラ３０は、動作特性が基準動作特性に近づくように、レバー操作特性７１１～７１３を変更する。この様な制御によっても、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性が向上する。
The flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A shown in FIG. 7(b) corresponds to the rotation speed of the swing hydraulic motor 2A (the operating speed of the hydraulic actuator). The controller 30 has a reference operating characteristic (e.g., flow characteristic 721) as the operating characteristic (flow characteristic) between the lever operation amount and the operating speed of the hydraulic actuator. The controller 30 then changes the lever operation characteristics 711 to 713 so that the operating characteristic approaches the reference operating characteristic. This type of control also makes it possible to make the swing speed of the upper swing body 3 approximately equal to the operation amount of the swing operation lever, improving operability for the operator.
以上、ショベル１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
Although the above describes the embodiment of the shovel 100, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims.
本実施形態に係るショベル１００では、旋回単独動作時を通常状態（基準となる状態）とし、旋回動作と他の動作（ブーム動作、アーム動作等）との複合動作時において、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度が、旋回単独動作時の旋回速度と略等しくなるように、レバー操作特性７１２，７１３を変更する場合を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、ブーム旋回複合動作時を通常状態（基準となる状態）として、旋回単独動作時において、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度が、ブーム旋回複合動作時の旋回速度と略等しくなるように、レバー操作特性を変更する構成であってもよい。或いは、アーム旋回複合動作時を通常状態（基準となる状態）として、旋回単独動作時において、旋回操作レバーの操作量に対する上部旋回体３の旋回速度が、アーム旋回複合動作時の旋回速度と略等しくなるように、レバー操作特性を変更する構成であってもよい。何れの動作時を通常状態（基準となる状態）としても、同じ操作感が実現されればよいだけであり、基準となる状態を何れの動作時とするかは操作感には関係が無いためである。
In the excavator 100 according to the present embodiment, the lever operation characteristics 712, 713 are changed so that the swing speed of the upper swing body 3 relative to the amount of operation of the swing operation lever during a combined operation of a swing operation and another operation (boom operation, arm operation, etc.) is approximately equal to the swing speed during a swing operation alone, while the swing operation alone is set as the normal state (reference state). However, the present invention is not limited to this. For example, the lever operation characteristics may be changed so that the swing speed of the upper swing body 3 relative to the amount of operation of the swing operation lever during a swing operation alone is approximately equal to the swing speed during the boom swing combined operation. Alternatively, the lever operation characteristics may be changed so that the swing speed of the upper swing body 3 relative to the amount of operation of the swing operation lever during a swing operation alone is approximately equal to the swing speed during the arm swing combined operation, while the arm swing combined operation is set as the normal state (reference state). Regardless of which operation is designated as the normal state (reference state), the same operational feel should be achieved, and which operation is designated as the reference state has no bearing on the operational feel.
本実施形態に係るショベル１００では、旋回単独動作や旋回動作と他の動作（ブーム動作、アーム動作等）との複合動作において、旋回油圧モータ２Ａを制御する方向切換弁１７３のレバー操作特性７１１～７１３を変更する場合を例に説明したが、これに限られるものではない。
In the excavator 100 according to this embodiment, the lever operation characteristics 711 to 713 of the directional control valve 173 that controls the swing hydraulic motor 2A are changed in a swing operation alone or in a combined swing operation with another operation (boom operation, arm operation, etc.), but this is not limiting.
例えば、バケット単独動作やバケット動作と他の動作（ブーム動作、アーム動作等）との複合動作において、バケットシリンダ９を制御する方向切換弁１７４のレバー操作特性を変更する構成であってもよい。バケット操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、バケット動作とブーム動作の複合動作では、バケット単独動作の場合と比較して、バケット６の開閉速度が増加する。また、バケット操作レバーの操作量が同じ操作量であっても、バケット動作とアーム動作の複合動作では、バケット単独動作の場合と比較して、バケット６の開閉速度が減少する。これに対し、バケットシリンダ９を制御する方向切換弁１７４のレバー操作特性を変更することにより、バケット操作レバーの操作量に対するバケット６の開閉速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性が向上する。
For example, the configuration may be such that the lever operation characteristics of the directional control valve 174 that controls the bucket cylinder 9 are changed in the bucket alone operation or in a combined operation of bucket operation and other operations (boom operation, arm operation, etc.). Even if the operation amount of the bucket operation lever is the same, the opening and closing speed of the bucket 6 increases in the combined operation of bucket operation and boom operation compared to the bucket alone operation. Also, even if the operation amount of the bucket operation lever is the same, the opening and closing speed of the bucket 6 decreases in the combined operation of bucket operation and arm operation compared to the bucket alone operation. In response to this, by changing the lever operation characteristics of the directional control valve 174 that controls the bucket cylinder 9, the opening and closing speed of the bucket 6 can be made approximately equal to the operation amount of the bucket operation lever, improving operability for the operator.
同様に、走行油圧モータ２Ｍを制御する方向切換弁１７１，１７２、ブームシリンダ７を制御する方向切換弁１７５、アームシリンダ８を制御する方向切換弁１７６のレバー操作特性を変更する構成であってもよい。
Similarly, the configuration may be such that the lever operation characteristics of the directional control valves 171, 172 that control the traveling hydraulic motor 2M, the directional control valve 175 that controls the boom cylinder 7, and the directional control valve 176 that controls the arm cylinder 8 are changed.
また、遠隔操作されるショベル１００に適用してもよい。遠隔操作されるショベル１００において、操作者は、例えば空間認識装置７０（例えば、カメラ）で取得された映像を見て、ショベル１００を操作する。このため、作業者は、振動や加速度等のショベル１００の情報を体感することはできない。このため、操作レバーの操作量に対する油圧アクチュエータの動作速度が異なると、ショベル１００の操作者に違和感をより抱かせるおそれがある。これに対し、本実施形態に係るショベル１００によれば、操作レバーの操作量に対する油圧アクチュエータの動作速度を略等しくすることができるので、操作者の操作性を向上することができる。
It may also be applied to a remotely operated shovel 100. In a remotely operated shovel 100, the operator operates the shovel 100 by viewing images captured by a spatial recognition device 70 (e.g., a camera), for example. For this reason, the worker cannot physically experience information about the shovel 100, such as vibrations and acceleration. For this reason, if the operating speed of the hydraulic actuator varies with respect to the amount of operation of the control lever, the operator of the shovel 100 may feel more uncomfortable. In contrast, with the shovel 100 according to this embodiment, the operating speed of the hydraulic actuator can be made substantially equal with respect to the amount of operation of the control lever, thereby improving operability for the operator.
なお、旋回単独動作時においては、メインポンプ１４が吐出する作動油は、旋回油圧モータ２Ａには供給されるが、他の油圧アクチュエータには供給されない。一方で、例えば、ブーム上げ旋回複合動作時においては、メインポンプ１４が吐出する作動油は、旋回油圧モータ２Ａ及びブームシリンダ７のそれぞれに供給される。そのため、メインポンプ１４の吐出圧が同じであれば、旋回単独動作時に旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量は、ブーム上げ旋回複合動作時に旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量よりも多くなる。ブーム上げ旋回複合動作時においては、旋回油圧モータ２Ａの負荷圧は、ブームシリンダ７の負荷圧、及び、メインポンプ１４の吐出圧よりも低いためである。すなわち、メインポンプ１４が吐出する作動油は、圧力が低い側に流れやすいため、ブームシリンダ７よりも旋回油圧モータ２Ａに流入されやすいためである。また、メインポンプ１４の吐出圧が同じであれば、旋回単独動作時に旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量は、アーム閉じ旋回複合動作時に旋回油圧モータ２Ａに供給される作動油の流量よりも少なくなる。アーム閉じ旋回複合動作時においては、アームシリンダ８の負荷圧は、旋回油圧モータ２Ａの負荷圧、及び、メインポンプ１４の吐出圧よりも低いためである。すなわち、メインポンプ１４が吐出する作動油は、圧力が低い側に流れやすいため、旋回油圧モータ２Ａよりもアームシリンダ８に流入されやすいためである。
In addition, during the swing-only operation, the hydraulic oil discharged by the main pump 14 is supplied to the swing hydraulic motor 2A but not to other hydraulic actuators. On the other hand, for example, during the boom-raising swing combined operation, the hydraulic oil discharged by the main pump 14 is supplied to each of the swing hydraulic motor 2A and the boom cylinder 7. Therefore, if the discharge pressure of the main pump 14 is the same, the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A during the swing-only operation is greater than the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A during the boom-raising swing combined operation. This is because, during the boom-raising swing combined operation, the load pressure of the swing hydraulic motor 2A is lower than the load pressure of the boom cylinder 7 and the discharge pressure of the main pump 14. In other words, the hydraulic oil discharged by the main pump 14 is more likely to flow to the side with lower pressure, and is therefore more likely to flow into the swing hydraulic motor 2A than into the boom cylinder 7. In addition, if the discharge pressure of the main pump 14 is the same, the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A during a swing-only operation is less than the flow rate of hydraulic oil supplied to the swing hydraulic motor 2A during a combined arm-closing swing operation. This is because, during a combined arm-closing swing operation, the load pressure of the arm cylinder 8 is lower than the load pressure of the swing hydraulic motor 2A and the discharge pressure of the main pump 14. In other words, the hydraulic oil discharged by the main pump 14 tends to flow to the side with lower pressure, and is therefore more likely to flow into the arm cylinder 8 than into the swing hydraulic motor 2A.
そこで、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧と旋回油圧モータ２Ａの負荷圧との差圧に基づいて旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の量を把握するように構成されている。なお、コントローラ３０は、差圧ではなく、操作装置２６の操作量に基づいて旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の量を把握するように構成されていてもよい。コントローラ３０は、操作装置２６の操作量に基づき、メインポンプ１４の吐出圧と旋回油圧モータ２Ａの負荷圧との差圧を推定でき、更には、旋回油圧モータ２Ａに流入する作動油の量を推定できるためである。なお、操作装置２６の操作量は、例えば、左操作レバー２６Ｌ及び右操作レバー２６Ｒのそれぞれの操作量である。
The controller 30 is configured to grasp the amount of hydraulic oil flowing into the swing hydraulic motor 2A based on the pressure difference between the discharge pressure of the main pump 14 and the load pressure of the swing hydraulic motor 2A. The controller 30 may be configured to grasp the amount of hydraulic oil flowing into the swing hydraulic motor 2A based on the operation amount of the operating device 26, rather than the pressure difference. This is because the controller 30 can estimate the pressure difference between the discharge pressure of the main pump 14 and the load pressure of the swing hydraulic motor 2A based on the operation amount of the operating device 26, and can further estimate the amount of hydraulic oil flowing into the swing hydraulic motor 2A. The operation amount of the operating device 26 is, for example, the operation amount of each of the left operating lever 26L and the right operating lever 26R.