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WO2024043052A1 - 油圧駆動装置 - Google Patents

油圧駆動装置 Download PDF

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WO2024043052A1
WO2024043052A1 PCT/JP2023/028730 JP2023028730W WO2024043052A1 WO 2024043052 A1 WO2024043052 A1 WO 2024043052A1 JP 2023028730 W JP2023028730 W JP 2023028730W WO 2024043052 A1 WO2024043052 A1 WO 2024043052A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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pump
rotation speed
upper limit
limit value
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/028730
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一郎 藤田
紘充 小浦
浩司 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co Ltd filed Critical Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority to EP23857166.5A priority Critical patent/EP4545801A4/en
Priority to CN202380059965.5A priority patent/CN119731439A/zh
Publication of WO2024043052A1 publication Critical patent/WO2024043052A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7135Combinations of output members of different types, e.g. single-acting cylinders with rotary motors

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic drive device that includes an actuator and a pump that supplies oil to the actuator.
  • Patent Document 1 describes a technique related to a conventional pump.
  • the actuator hydraulic cylinder in the document
  • the rate of increase in the flow rate of oil supplied from the pump to the actuator is gradually increased.
  • it is possible to obtain good acceleration while reducing the shock when starting the actuator see the summary of the same document.
  • the flow rate of oil supplied from the pump to the actuator varies depending on the rotation speed of the pump.
  • the rotation speed of the pump is not taken into consideration. Therefore, depending on the rotational speed of the pump, there is a possibility that the effect of reducing shock at the time of starting the actuator and the effect of accelerating the actuator cannot be appropriately obtained.
  • problems may occur due to sudden changes in the flow rate of oil supplied from the pump to the actuator.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic drive device that can set the flow rate of oil supplied from a pump to an actuator to an appropriate amount depending on the rotation speed of the pump.
  • the hydraulic drive device includes a pump, an actuator, and a controller.
  • the pump discharges oil by being rotationally driven by a power source.
  • the pump has a variable capacity.
  • the actuator is operated by being supplied with oil discharged by the pump.
  • the controller controls the capacity of the pump according to the operation of the actuator.
  • the controller changes an upper limit value of the amount of change in pump capacity, which is the amount of change in the capacity of the pump per unit time, in accordance with the rotation speed of the pump.
  • the flow rate of oil supplied from the pump to the actuator can be set to an appropriate amount according to the rotation speed of the pump.
  • FIG. 3 is a side view of the working machine.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a hydraulic drive device according to an embodiment. 3 is a graph showing the relationship between the operation amount of the operating unit shown in FIG. 2 and the target pump capacity of the pump. It is a graph showing the time change of the operation amount of the operation unit and the time change of the pump capacity of the pump. It is a graph which shows the time change of the operation amount of the said operation part, and the time change of the pump discharge flow rate of the said pump, Comprising: It is a graph when an upper limit is constant. It is a graph which shows the relationship of the upper limit value with respect to the pump rotation speed of the said pump, and the relationship of the pump discharge flow rate change amount with respect to the pump rotation speed of the said pump.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of calculation processing performed by the controller shown in FIG. 2.
  • a hydraulic drive device 1 according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
  • the hydraulic drive device 1 is a device for setting the flow rate of oil supplied from the pump to the actuator to an appropriate amount according to the rotation speed of the pump.
  • the hydraulic drive device 1 includes a working machine 10 shown in FIG. 1, and an operating section 31, a manipulated variable detection section 33, and a controller 40 shown in FIG.
  • the work machine 10 is a machine that performs work, such as a construction machine that performs construction work, such as a shovel or a crane.
  • the work machine 10 may be operated by an operator within the operator's cab 13a, or may be remotely operated by an operator external to the work machine 10 (for example, an operator located in a remote location away from the work machine 10). It may be operated automatically.
  • the working machine 10 includes a lower traveling body 11, an upper rotating body 13, an attachment 15, a power source 17, and a hydraulic circuit 20 (see FIG. 2).
  • the lower traveling body 11 can run on a running surface (such as the ground).
  • the undercarriage 11 may include crawlers or wheels.
  • the upper rotating body 13 is rotatably mounted on the lower traveling body 11. Specifically, the upper revolving body 13 is rotatably mounted on the lower traveling body 11 around a rotating shaft extending in the vertical direction.
  • the upper revolving body 13 includes a driver's cab 13a.
  • the operator's cab 13a is a portion (operating room) in which an operator can operate the working machine 10.
  • the attachment 15 is a part that performs work, and includes, for example, a boom 15a, an arm 15b, and a tip attachment 15c.
  • the boom 15a is attached to the upper revolving body 13 so as to be able to rise and fall (rotate in the vertical direction).
  • Arm 15b is rotatably attached to boom 15a.
  • the tip attachment 15c is provided at the tip of the attachment 15, and is rotatably attached to the arm 15b.
  • the tip attachment 15c may be, for example, a bucket for scooping or digging the workpiece, a device for pinching the workpiece (such as a grapple or a nibbler), or a device for crushing the workpiece (such as a breaker). good.
  • the power source 17 drives the pump 21.
  • the power source 17 is mounted on the working machine 10 , specifically, mounted on the upper revolving structure 13 .
  • the power source 17 may be an internal combustion engine or an electric motor.
  • the power source 17 shown in FIG. 2 can change the number of rotations (rotational speed), and more specifically, can change the number of rotations of the output shaft 17a.
  • the rotation speed of the power source 17 may be changed according to an operation by an operator, or may be controlled according to a command from the controller 40.
  • the power source 17 includes an output shaft 17a.
  • the output shaft 17a is a shaft member that rotates when driven by the power source 17.
  • the hydraulic circuit 20 is a circuit that controls the actuator 25.
  • the hydraulic circuit 20 is mounted on the working machine 10 and mounted on the upper revolving body 13.
  • the hydraulic circuit 20 includes a pump 21, a pump displacement control section 23, an actuator 25, and a control valve 27.
  • the pump 21 is a hydraulic pump that discharges oil (hydraulic oil) by being rotationally driven by the power source 17.
  • the pump 21 is rotationally driven by the power source 17 to suck oil from the tank and discharge the oil.
  • the hydraulic circuit 20 may include only one pump 21 or may include a plurality of pumps 21.
  • Pump 21 is connected to output shaft 17a of power source 17. Specifically, for example, the input shaft of the pump 21 is connected to the output shaft 17a of the power source 17. Pump 21 may be directly connected to output shaft 17a.
  • the pump rotation speed N which is the rotation speed of the pump 21, may be equal to the rotation speed of the output shaft 17a of the power source 17.
  • Pump 21 may be connected to output shaft 17a via a transmission (reducer or speed increaser). When the speed ratio (reduction ratio or speed increase ratio) of the transmission is constant, the pump rotation speed N may be proportional to the rotation speed of the power source 17.
  • the pump capacity q which is the capacity of the pump 21, can be changed. That is, the pump 21 is a variable displacement hydraulic pump.
  • the pump capacity q may be changed, for example, as shown in FIG. 4, but the manner in which the pump capacity q is changed is not limited to the specific example shown in the graph shown in FIG.
  • the pump capacity q is equal to the flow rate of oil discharged by the pump 21 when the input shaft of the pump 21 rotates once.
  • the pump displacement q tilt displacement
  • a swash plate not shown
  • the pump capacity control unit 23 (regulator) controls the pump capacity q.
  • the pump capacity control unit 23 controls the pump capacity q in accordance with a pump capacity command, which is a command input to the pump capacity control unit 23 .
  • the pump displacement command may be, for example, an electrical signal output by the controller 40, and specifically may be, for example, a current value.
  • this current value may be referred to as a pump capacity command current (tilting angle command current).
  • the pump capacity control unit 23 may be configured to change the pump capacity q based on a pump capacity command of an electric signal. That is, the pump capacity control unit 23 may be configured to change the pump capacity q without converting the electrical signal.
  • the pump capacity control unit 23 may be configured to convert the pump capacity command from an electrical signal to a pilot pressure (hydraulic pressure), and change the pump capacity q based on the pilot pressure.
  • a pilot pressure hydroaulic pressure
  • the pump capacity control section 23 includes a pump capacity changing valve 23a and a pump capacity changing device 23b.
  • the pump capacity change valve 23a is a valve that converts an input electrical signal into pilot pressure (hydraulic pressure).
  • the pump capacity changing valve 23a may be an electromagnetic proportional valve, or may be another valve different from the electromagnetic proportional valve.
  • the pump capacity changing device 23b changes the pump capacity q (for example, the tilt angle of the pump 21) according to the pilot pressure output by the pump capacity changing valve 23a.
  • the actuator 25 is a hydraulic actuator that operates by being supplied with oil (hydraulic oil) discharged from the pump 21.
  • Actuator 25 operates work machine 10 .
  • the actuator 25 is connected to the pump 21 via an oil passage, which is a passage through which oil passes.
  • the hydraulic circuit 20 includes at least one actuator 25 .
  • the hydraulic circuit 20 includes a plurality of actuators 25.
  • the plurality of actuators 25 include a boom cylinder 25a, an arm cylinder 25b, a tip attachment cylinder 25c, a travel motor 25d, and a swing motor 25e.
  • the boom cylinder 25a raises and lowers the boom 15a with respect to the upper revolving structure 13.
  • the boom cylinder 25a is a telescopic cylinder (hydraulic cylinder) that expands and contracts when oil is supplied.
  • Each of the arm cylinder 25b and the tip attachment cylinder 25c is also a hydraulic cylinder similar to the boom cylinder 25a.
  • Arm cylinder 25b rotates arm 15b relative to boom 15a.
  • the tip attachment cylinder 25c rotates the tip attachment 15c with respect to the arm 15b.
  • the plurality of actuators 25 may include a cylinder or a motor for driving an opening/closing member for pinching the workpiece.
  • the plurality of actuators 25 may include a cylinder or a motor for driving a member that crushes the workpiece.
  • the traveling motor 25d causes the lower traveling body 11 to travel. Specifically, for example, the traveling motor 25d may drive a crawler of the lower traveling body 11.
  • Each of the travel motor 25d and the swing motor 25e is a hydraulic motor that rotates by being supplied with oil.
  • the turning motor 25e turns the upper rotating structure 13 with respect to the lower traveling structure 11. Note that in FIG. 2, only two hydraulic cylinders among the components of the actuator 25 are illustrated, and illustration of the other actuators 25 is omitted.
  • the control valve 27 is a valve that controls the operation of the plurality of actuators 25.
  • the control valve 27 is arranged in an oil path connecting at least one pump 21 and the plurality of actuators 25. In the specific example shown in FIG. 2, the control valve 27 is arranged between the two pumps 21 and the plurality of actuators 25.
  • the control valve 27 is a directional switching valve that switches the direction of oil flow (oil path), switches the actuator 25 to be operated, and switches the direction of operation of the actuator 25 (for example, the direction of expansion/contraction or the direction of rotation).
  • the control valve 27 may change the flow rate of oil supplied to the actuator 25 and change the operating speed of the actuator 25.
  • the operation unit 31 is a part for operating the actuator 25.
  • the operation unit 31 may be placed in the operator's cab 13a (see FIG. 1), or may be included in a device that performs remote control (remote control device). .
  • the operating section 31 may include an operating lever or an operating pedal.
  • the operation unit 31 outputs an operation command that is a command for operating the actuator 25.
  • the operation unit 31 outputs an operation command to the control valve 27 and controls (operates) the control valve 27 to operate the actuator 25 .
  • the operation command output by the operation unit 31 may be a pilot pressure.
  • the operating section 31 may be a hydraulic lever device including a hydraulic remote control valve.
  • the operation command output by the operation unit 31 may be an electrical signal.
  • the operation unit 31 may be an electric joystick.
  • the operation amount detection section 33 detects the operation amount of the operation section 31.
  • the amount of operation of the operation unit 31 will also be simply referred to as "the amount of operation.”
  • the operation amount detection section 33 may detect the operation angle of the operation section 31 as the operation amount.
  • the operating angle of the operating section 31 may be the angle of the operating lever or the angle of the operating pedal.
  • the operation amount detection section 33 may be a pressure sensor that detects this pilot pressure.
  • the operation amount detection section 33 may be a part of the controller 40.
  • the function of at least one of the operation unit 31 and the operation amount detection unit 33 may be part of the function of the controller 40.
  • the controller 40 has a function of controlling automatic operation of the work machine 10, and a section included in the controller 40 corresponding to the operation unit 31 determines the content of the operation of the actuator 25, and the operation amount included in the controller 40 The section corresponding to the detection unit 33 may acquire the details of the operation of the actuator 25.
  • the controller 40 includes a computer that performs input/output of signals, calculation (processing), storage of information, etc., and this computer has an arithmetic processing unit and a memory (storage unit).
  • each of the various functions of the controller 40 is realized by the arithmetic processing unit executing a program stored in the storage section of the controller 40.
  • the controller 40 may have a function of automatically operating the work machine 10.
  • the controller 40 may operate the actuator 25 by outputting a command to the control valve 27.
  • the controller 40 performs various controls. For example, the controller 40 performs control to change the upper limit value R of the amount of change in pump capacity ⁇ q, which is the amount of change in pump capacity q per unit time, in accordance with the pump rotation speed N.
  • the unit time may be one control cycle of the controller 40, seconds, or minutes. This also applies to "unit time" in the following explanation.
  • the controller 40 may be mounted on the working machine 10 or may be placed outside the working machine 10.
  • the controller 40 includes an operation content acquisition section 41, a pump rotation speed acquisition section 43, a pump capacity calculation section 45, and a pump capacity command section 47.
  • the operation content acquisition unit 41 acquires the operation content of the actuator 25.
  • the actuator operation content is the operation content for operating the actuator 25.
  • the operation content of the actuator 25 may be the operation content given by the operator to the operating lever or operating pedal of the operating unit 31, and in this case, The operation content may include information on the amount of the operation, information on the direction of the operation, or information on both the amount of the operation and the direction of the operation.
  • the operation content of the actuator 25 may be the content of a command output by the controller 40 to the control valve 27 in order to operate the actuator 25.
  • the operation content acquisition unit 41 may acquire the operation content of the operation unit 31 as the operation content of the actuator 25.
  • the “operation content” acquired by the operation content acquisition unit 41 may include information on whether or not the operation unit 31 is operated.
  • the “operation content” acquired by the operation content acquisition unit 41 may include information on the operation direction and amount of operation of one or more actuators 25 that are the targets of the operation of the operation unit 31.
  • the operation content acquisition unit 41 may acquire the detection result (for example, an electrical signal) by the operation amount detection unit 33. That is, the operation content acquisition unit 41 may acquire the operation amount of the operation unit 31 detected by the operation amount detection unit 33. Further, when the work machine 10 is automatically operated, the operation content acquisition unit 41 acquires the content of the command (operation content) set by the section (automatic operation control unit) corresponding to the operation unit 31 included in the controller 40. You may.
  • the pump rotation speed acquisition unit 43 acquires the pump rotation speed N.
  • the pump rotation speed acquisition unit 43 may acquire a detected value of the pump rotation speed N of the input shaft of the pump 21.
  • the pump rotation speed obtaining unit 43 may obtain the pump rotation speed N by obtaining the rotation speed of the power source 17 (for example, the engine rotation speed). In this case, for example, the pump rotation speed acquisition unit 43 may acquire a detected value of the rotation speed of the power source 17, or may acquire a rotation speed command from the controller 40 to the power source 17. If the rotation speed of the power source 17 and the pump rotation speed N are different from each other, the pump rotation speed acquisition unit 43 may calculate the pump rotation speed N based on the rotation speed of the power source 17.
  • the pump capacity calculation unit 45 calculates the pump capacity q that is commanded from the controller 40 to the pump capacity control unit 23.
  • the pump capacity calculation unit 45 calculates (determines) the pump capacity q based on the operation details of the operation unit 31 acquired by the operation content acquisition unit 41 and the pump rotation speed N acquired by the pump rotation speed acquisition unit 43. . Details of the calculation of the pump capacity q will be described later.
  • the pump capacity command unit 47 commands the pump capacity q. More specifically, the pump capacity command unit 47 outputs a pump capacity command, which is a command for the pump capacity q calculated by the pump capacity calculation unit 45, to the pump capacity control unit 23.
  • the pump displacement command output by the pump displacement command section 47 may be, for example, an electric signal (for example, a current value).
  • the hydraulic drive device 1 is configured to operate as follows. Below, the calculation processing performed by the pump capacity calculation section 45 of the controller 40 will be mainly described.
  • the controller 40 may perform positive control control.
  • the controller 40 calculates a target pump capacity qr, which is a target value of the pump capacity q, according to the operation content of the operation unit 31 (for example, the amount of operation of the operation unit 31).
  • the relationship between the operation details of the operation unit 31 and information regarding the target pump capacity qr is set in the controller 40 in advance.
  • the relationship may be, for example, a map such as a positive control map.
  • the above-mentioned "information regarding the target pump capacity qr" may be the target pump capacity qr, or may be information that substantially represents the target pump capacity qr, that is, information correlated to the target pump capacity qr.
  • the “information regarding the target pump capacity qr” may be the target value of the pump capacity command, that is, the target value of the command output from the controller 40 to the pump capacity control unit 23.
  • the "information regarding the target pump capacity qr” may be the target pump capacity command current Ir, which is the target current value.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the operation amount of the operation unit 31 and the target pump capacity qr.
  • the graph in FIG. 3 shows the relationship between the manipulated variable (eg, pilot pressure) and the target pump capacity qr (eg, target pump capacity command current Ir) when operating a specific actuator 25 in a specific direction.
  • the specific actuator 25 is any one of the plurality of actuators 25.
  • the specific direction is the operating direction (extension/contraction direction or rotation direction) of a specific actuator.
  • the target pump capacity command current Ir is simply written as "current Ir."
  • the graph of FIG. 3 shows the relationship between the manipulated variable (eg, pilot pressure) and the target pump capacity qr (eg, target pump capacity command current Ir) when operating a specific actuator 25 in a specific direction.
  • the specific actuator 25 is any one of the plurality of actuators 25.
  • the specific direction is the operating direction (extension/contraction direction or rotation direction) of a specific actuator.
  • the controller 40 does not need to calculate the target pump capacity qr based on a map as shown in FIG. For example, the controller 40 may calculate the target pump capacity qr according to the operation details of the operation unit 31 based on a mathematical formula.
  • control when the operation amount in a predetermined operation content changes will be explained. Specifically, control when the amount of operation for moving a specific actuator 25 in a specific direction changes will be described.
  • the case where the amount of operation in the predetermined operation content changes may include, for example, the case where the angle of the control lever or the control pedal is changed.
  • the controller 40 changes the target pump capacity qr according to changes in the manipulated variable (see FIG. 3). Then, the controller 40 changes the actual pump capacity q based on the target pump capacity qr.
  • the controller 40 may limit the amount of change in pump capacity ⁇ q.
  • the amount of change in pump capacity ⁇ q is the magnitude (absolute value) of the amount of change in pump capacity q per unit time.
  • the amount of change in pump capacity ⁇ q is the slope of the graph showing the relationship between pump capacity q and time shown in FIG.
  • the flow rate of oil discharged by the pump 21 per unit time is defined as a pump discharge flow rate Q (see FIG. 5).
  • a problem may occur due to a sudden change (rapid increase or sudden decrease) in the pump discharge flow rate Q. More specifically, when the manipulated variable changes suddenly, the target pump capacity qr determined by the controller 40 changes suddenly (see FIG. 3). If the pump capacity change amount ⁇ q is not limited, if the target pump capacity qr suddenly changes, the pump capacity q will change suddenly, the pump discharge flow rate Q will change suddenly, and the flow rate of oil supplied to the actuator 25 will change suddenly.
  • the PQ control is a control that adjusts the output of the pump 21 so that the output of the pump 21 does not exceed the output of the power source 17.
  • the oil supplied to the actuator 25 (for example, the swing motor 25e) becomes insufficient, and the pressure of the supply line, which is the oil path that supplies oil to the actuator 25, decreases, and cavitation may occur in the actuator 25, the supply line, etc. There is. Cavitation is likely to occur in the actuator 25 that operates an object on which a relatively large inertial force acts among the objects that the actuator 25 acts on. Specifically, for example, cavitation is likely to occur in the swing motor 25e that operates the upper rotating body 13, the arm cylinder 25b that operates the arm 15b, and the like.
  • the hydraulic circuit 20 may include a makeup circuit to prevent cavitation.
  • actuator 25 may include a makeup port that connects to a makeup circuit.
  • the makeup circuit is a circuit for preventing cavitation by supplying oil to the supply line of the actuator 25 from an oil path (tank line) connected to the tank. In this case, in order to make the makeup circuit function, it is necessary to supply oil to the tank line and ensure the pressure in the tank line.
  • the controller 40 does not need to limit the pump capacity change amount ⁇ q when the change in the manipulated variable is gentle.
  • the controller 40 may control the actual pump capacity q to the target pump capacity qr according to the operation amount. That is, the controller 40 may determine the target pump capacity qr corresponding to the manipulated variable using, for example, the map shown in FIG. 3, and may control the actual pump capacity q to the target pump capacity qr.
  • the case where the change in the manipulated variable is gentle corresponds to, for example, the case where the answer is NO in step S31 in FIG. 8, which will be described later, and the case where the answer is NO in step S41.
  • the controller 40 may limit the amount of change in pump capacity ⁇ q in order to suppress problems caused by sudden changes in the pump discharge flow rate Q. Below, the case where the controller 40 limits the amount of change in pump capacity ⁇ q will be mainly described.
  • the controller 40 limits the pump capacity change amount ⁇ q so that the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q is equal to or less than the upper limit value R.
  • the upper limit value R is the upper limit (limit amount) of the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q.
  • the controller 40 determines the upper limit value R of the amount of change in pump capacity ⁇ q when the pump capacity q increases (the upper limit value R on the increasing side) and the size of the amount of change in pump capacity ⁇ q when the pump capacity q decreases.
  • the upper limit value R of (the upper limit value R on the decreasing side) may be set.
  • the controller 40 may limit the amount of change in pump capacity ⁇ q when the pump capacity q increases and decreases.
  • the upper limit value R on the increasing side and the upper limit value R on the decreasing side may have different sizes or may have the same size. Note that the controller 40 may limit the pump capacity change amount ⁇ q only when the pump capacity q increases or decreases. Below, a case will be mainly described in which the controller 40 limits the amount of change in pump capacity ⁇ q when pump capacity q increases and decreases.
  • the upper limit value R is, for example, the upper limit of the amount of change per unit time in the pump displacement command output from the controller 40 to the pump displacement control section 23.
  • the upper limit value R is the upper limit of the amount of change (gain) of this current value per unit time.
  • the unit of the upper limit value R in this case may be "mA/control period", "mA/second", or "mA/minute”.
  • FIG. 4 shows the relationship between time and pump capacity q when the pump capacity change amount ⁇ q is not limited (graph G1) and when it is limited (graph G2). Further, FIG. 4 also shows the relationship between time and the manipulated variable. The amount of operation increases from time t0 to time t1, and remains constant at a predetermined amount of operation after time t1.
  • the pump capacity change amount ⁇ q is not limited (graph G1), from time t0 to time t1, the operation amount increases and the pump capacity q increases.
  • This pump capacity q reaches the target pump capacity qr, which is the pump capacity q according to the predetermined operation amount, at the same time or almost simultaneously (at time t1) when the operation amount becomes constant at the predetermined operation amount, and then the capacity becomes constant.
  • the upper limit value R may be set differently depending on the operation content of the operation unit 31 shown in FIG. 2.
  • the appropriate upper limit value R differs depending on the operating direction and operating amount of the actuator 25 to be operated. Therefore, the upper limit R may be changed depending on the type of actuator 25.
  • the controller 40 sets the upper limit value R to an appropriate size depending on the operation content. For example, a relationship (such as a map) between the operation details and the upper limit value R may be set in the controller 40 in advance. Further, for example, the controller 40 may calculate the upper limit value R based on a preset mathematical formula depending on the operation content.
  • Pump discharge flow rate Q (L/min) pump capacity q (cm 3 ) x pump rotation speed N (times/min)/1000
  • the amount of change in the pump discharge flow rate Q per unit time is defined as the amount of change in the pump discharge flow rate ⁇ Q.
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q may be referred to as a flow rate change gain, a flow rate increase gain, or a flow rate decrease gain.
  • the amount of change ⁇ Q in the pump discharge flow rate is the slope of the graph shown in FIG. 5 showing the relationship between the pump discharge flow rate Q and time.
  • the upper limit value R is set so that "problems due to sudden changes in pump discharge flow rate Q" do not occur when the pump rotation speed N is a specific "low pump rotation speed N"
  • the pump rotation speed N becomes the above-mentioned "low pump rotation speed N”. If the pump rotational speed N is higher than the low pump rotational speed N, a problem may occur due to a sudden change in the pump discharge flow rate Q.
  • the upper limit R is set so that "problems caused by sudden changes in pump discharge flow rate Q" do not occur when the pump rotation speed N is a specific "high pump rotation speed N", then the pump rotation speed N If the pump rotation speed N is lower than the "high pump rotation speed N", the above-mentioned "problem of slow change in pump discharge flow rate Q" may occur.
  • FIG. 5 is a graph showing the time change in the operation amount of the operation unit 31 and the time change in the pump discharge flow rate of the pump 21, and is a graph when the upper limit value R is constant.
  • FIG. 5 shows cases in which the upper limit R is set to a constant value ( ⁇ ), the pump rotation speed N is ⁇ (graph G3), and the pump rotation speed N is ( ⁇ /2).
  • the relationship between time and pump discharge flow rate Q is shown for case (graph G4).
  • FIG. 5 also shows the relationship between time and the manipulated variable (same as FIG. 4).
  • the pump capacity q becomes a constant value (target pump capacity qr) common to graphs G3 and G4.
  • the pump discharge flow rate Q of graph G4 becomes 1/2 of the pump discharge flow rate Q of graph G3.
  • the amount of change in pump discharge flow rate ⁇ Q slope of the graph when pump capacity q increases from time t0 to time t2 is different from each other.
  • the difference in the amount of change in pump discharge flow rate ⁇ Q when the upper limit value R is the same and the pump rotational speed N is different will be further explained using specific numerical values.
  • the minimum capacity (minimum value of pump capacity q) of the pump 21 shown in FIG. 2 is 10 cm 3 /rev, and the maximum capacity (maximum value of pump capacity q) is 200 cm 3 /rev.
  • the controller 40 sets the upper limit value R of the pump capacity change amount ⁇ q to 10 cc per 0.1 sec.
  • the pump discharge flow rate at time t 0.5 (sec).
  • Q is 60 L/min
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q per second is 100 L/min.
  • the pump discharge flow rate at time t 0.5 (sec).
  • Q is 120 L/min
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q per second is 200 L/min.
  • the threshold value of the amount of change in pump discharge flow rate ⁇ Q is 120 L/min, which causes a start-up shock of the actuator 25 (an example of a problem caused by a sudden change in the pump discharge flow rate Q).
  • the pump rotation speed N is 1000 times/min
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q per second is 100 L/min, which is less than the threshold (120 L/min), so startup shock is a problem.
  • the pump rotation speed N is 2000 times/min
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q per second is 200 L/min, which exceeds the threshold value (120 L/min), so starting shock becomes a problem.
  • the controller 40 changes the upper limit R of the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q, which is the change amount of the pump capacity per unit time, in accordance with the pump rotation speed N.
  • the controller 40 may set the upper limit value R as in the following [Condition 1], [Condition 2], and [Condition 3], for example.
  • each of the following conditions is a condition when an operation (predetermined operation content) of moving a specific actuator 25 in a specific direction is performed. When the actuator 25 to be operated changes or when the direction of operation changes, the following conditions do not necessarily have to hold. Further, each of the following conditions is a condition when the pump rotation speed N is within a predetermined range, and does not need to be satisfied when the pump rotation speed N is outside the predetermined range. A specific example of the predetermined range will be described later.
  • the controller 40 sets the upper limit value R to the first upper limit value R1 when the pump rotation speed N is the first rotation speed N1. It is preferable that the controller 40 sets the upper limit value R to a second upper limit value R2 that is smaller than the first upper limit value R1 when the pump rotation speed N is a second rotation speed N2 that is larger than the first rotation speed N1. .
  • the magnitude of the pump displacement change ⁇ q1 when the pump rotation speed N is the first rotation speed N1 is limited by the first upper limit value R1
  • the magnitude of the pump displacement change ⁇ q1 when the pump rotation speed N is the second rotation speed N2 is limited by the first upper limit value R1.
  • the magnitude of the pump capacity change amount ⁇ q2 is limited by the second upper limit value R2.
  • the controller 40 is configured such that the magnitude (absolute value) of the pump displacement variation ⁇ q at the second rotation speed N2 is smaller than the magnitude (absolute value) of the pump displacement variation ⁇ q1 at the first rotation speed N1. It is preferable to set an upper limit value R to . By setting the upper limit value R in this way, the hydraulic drive device 1 can suppress the problem caused by sudden changes in the pump discharge flow rate Q, regardless of the pump rotation speed N, and can also solve the problem of slow changes in the pump discharge flow rate Q. can be suppressed.
  • a threshold value regarding the pump rotation speed N may be set in advance in the controller 40.
  • the threshold value may be set before the upper limit value R is set.
  • the controller 40 sets the upper limit value R to a first upper limit value R1 when the pump rotation speed N is less than a threshold value, and sets the upper limit value R to a second upper limit value R2 when the pump rotation speed N is greater than or equal to the threshold value. May be set.
  • the above-mentioned first rotation speed N1 is a value included in a range below the threshold value
  • the above-mentioned second rotation speed N2 is a value included in a range above the threshold value.
  • the controller 40 sets the upper limit value R so that as the pump rotation speed N increases, the upper limit value R becomes smaller.
  • the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q is limited by an upper limit value R that decreases as the pump rotation speed N increases. It is preferable that the controller 40 sets the upper limit value R so that the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q decreases as the pump rotation speed N increases.
  • the controller 40 may decrease the upper limit value R in stages as the pump rotational speed N increases.
  • the controller 40 may continuously decrease the upper limit value R as the pump rotation speed N increases.
  • the graph representing the relationship between the pump rotation speed N and the upper limit value R (the graph that satisfies [condition 2b]) may be linear or curved.
  • the controller 40 sets the upper limit value R so that the upper limit value R is proportional to the pump rotation speed N (see, for example, Equation 1 below). It is preferable that the controller 40 sets the upper limit value R such that the magnitude of the amount of change in pump capacity ⁇ q limited by the upper limit value R is proportional to the pump rotation speed N.
  • the controller 40 preferably sets the upper limit value R so that the pump discharge flow rate variation ⁇ Q is constant no matter where the pump rotation speed N is within a predetermined range. It is preferable that the controller 40 sets the upper limit value R so that the amount of change in pump discharge flow rate ⁇ Q is constant regardless of the pump rotation speed N. “Within a predetermined range” of the pump rotation speed N may be, for example, a range of the pump rotation speed N used when operating the work machine 10 (for example, a usage area), or even a range narrower than the usage area. good.
  • the graph shown in FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pump rotation speed N and the upper limit value R, and the relationship between the pump rotation speed N and the pump discharge flow rate variation ⁇ Q.
  • the upper limit value R in the graph of FIG. 6 may be the magnitude (absolute value) of the pump capacity change amount ⁇ q limited by the upper limit value R.
  • the controller 40 may set the magnitude of the pump capacity change amount ⁇ q to the upper limit value R that is set according to the pump rotation speed N.
  • This graph is a graph when the above-mentioned [condition 1], [condition 2], [condition 2b1], and [condition 3] are satisfied.
  • the controller 40 may calculate the upper limit value R as follows.
  • the controller 40 determines a reference upper limit value Rs, which is the upper limit value R at the reference rotation speed Ns as a reference for the pump rotation speed N.
  • the reference rotation speed Ns may be, for example, the maximum value of the usage range of the pump rotation speed N (high idle), or may be a value other than high idle.
  • a relationship (map) between the operation details and the reference upper limit value Rs may be set in the controller 40 in advance.
  • the controller 40 may calculate the reference upper limit Rs according to a predetermined condition such as a mathematical formula.
  • the controller 40 calculates a rotation speed ratio that is a ratio between the reference rotation speed Ns and the current pump rotation speed N (used rotation speed Nc).
  • the rotation speed ratio is expressed as (Ns/Nc), for example.
  • the controller 40 calculates the upper limit value R at the operating rotation speed Nc based on the reference upper limit value Rs and the rotation speed ratio (Ns/Nc). Calculating the upper limit value R at the current used rotation speed Nc based on the reference upper limit value Rs at the reference rotation speed Ns means that the reference upper limit value Rs at the reference rotation speed Ns is set to the upper limit value R at the current used rotation speed Nc. This can be translated as "correcting".
  • the controller 40 may calculate the magnitude ⁇ of the upper limit value R using the following equation 1.
  • the pump discharge flow rate variation ⁇ Q remains constant at any pump rotational speed N within a predetermined range (use area).
  • the relationship between the pump rotation speed N and the upper limit value R will be further explained using specific numerical values.
  • the threshold value of the magnitude of the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q per second is 200 L/min, which can suppress problems caused by sudden changes in the pump discharge flow rate Q. Assume that there is.
  • the upper limit value R such that the magnitude of the pump discharge flow rate change ⁇ Q per second is 200 L/min is calculated.
  • the pump displacement command is a current value (pump displacement command current) and the upper limit value R is the upper limit of the amount of change in the current value per unit time.
  • the pump capacity change amount ⁇ q which is obtained by converting "unit time” into one control cycle, is calculated using the following formula.
  • the amount of change in the pump displacement command current for changing the pump displacement q by 1 cm 3 is assumed to be 20 (mA/cm 3 ). Then, the amount of change in the pump displacement command current per one control period for adjusting the amount of change in pump displacement ⁇ q to 1 (cm 3 /control period) is calculated using the following formula.
  • the magnitude of change in pump discharge flow rate ⁇ Q per second can be set to 200 (L/control cycle). min), that is, the above threshold value.
  • the pump capacity change amount ⁇ q which is obtained by converting "unit time” into one control cycle, is calculated using the following formula.
  • the amount of change in the pump displacement command current for changing the pump displacement q by 1 (cm 3 ) is 20 (mA/cm 3 ). Then, the amount of change in the pump displacement command current per one control period for adjusting the amount of change in pump displacement ⁇ q to 2 (cm 3 /control period) is calculated using the following equation.
  • the magnitude of change in pump discharge flow rate ⁇ Q per second can be set to 200 (L/control cycle). min), that is, the above threshold value.
  • FIG. 7 is a graph showing changes over time in the operation amount of the operation unit 31 and changes over time in the pump discharge flow rate of the pump 21.
  • FIG. 7 is a graph when the upper limit value R is changed according to the pump rotation speed N.
  • graph G3 graph G3
  • Graph G5 shows the relationship between time and pump discharge flow rate Q.
  • FIG. 7 also shows the relationship between time and the amount of operation.
  • the relationship between time and manipulated variable is the same as the graphs shown in FIGS. 4 and 5.
  • the graph G3 when the pump rotation speed N is ⁇ is the same graph as the graph G3 shown in FIG. In this example, ⁇ is the reference rotation speed Ns.
  • be the magnitude of the upper limit value R (that is, the reference upper limit value Rs) when the pump rotation speed N is ⁇ .
  • the magnitude of the upper limit R is different from ⁇ , and specifically, is 2 ⁇ .
  • step S11 the controller 40 (operation content acquisition unit 41) acquires (takes in) the operation content of the operation unit 31.
  • the acquired operation content may be, for example, the amount of operation given to the operation unit 31 by the operator.
  • the controller 40 (pump rotation speed acquisition unit 43) acquires (takes in) the pump rotation speed N.
  • step S12 the controller 40 determines the target pump capacity qr (specifically, the target pump capacity command current Ir) according to the acquired operation details. For example, the controller 40 calculates the target pump capacity qr according to the operation content based on a map as shown in FIG. 3 showing the relationship between the preset operation content and the target pump capacity qr. In FIG. 8, the target pump capacity command current Ir is simply written as "current Ir.”
  • step S13 the controller 40 shown in FIG. 2 determines the upper limit value R (reference upper limit value Rs) at the reference rotation speed Ns according to the acquired operation details. For example, the controller 40 reads the reference upper limit value Rs corresponding to the operation content based on a relationship (map) between the operation content and the reference upper limit Rs set in advance. The controller 40 sets a reference upper limit value Rs on the increasing side of the pump displacement q (specifically, the reference current upper limit value Id1 on the increasing side) and a reference upper limit value Rs on the decreasing side of the pump displacement q (specifically, the reference upper limit value Rs on the decreasing side). The reference current upper limit value Id2) may be determined. Each of the reference current upper limit value Id1 on the increasing side and the reference current upper limit value Id2 on the decreasing side is a reference upper limit value of the amount of change in the current value that is the pump capacity command.
  • step S14 the controller 40 calculates the upper limit value R at the operating speed Nc.
  • the controller 40 sets the upper limit value R of the pump displacement q on the increasing side (specifically, the corrected current upper limit value Id3 on the increasing side) and the upper limit value R of the pump displacement q on the decreasing side (specifically, the corrected current upper limit value Id3 on the decreasing side).
  • the upper limit value Id4) is calculated. Specifically, the controller 40 calculates the corrected current upper limit value Id3 on the increasing side and the corrected current upper limit value Id4 on the decreasing side using the following formula.
  • Correction current upper limit value Id3 on the increasing side reference current upper limit value Id1 on the increasing side ⁇ (reference rotation speed Ns/use rotation speed Nc)
  • Correction current upper limit value Id4 on the decreasing side Reference current upper limit value Id2 on the decreasing side ⁇ (reference rotation speed Ns/use rotation speed Nc)
  • step S21 the controller 40 shown in FIG. 2 determines whether the acquired operation content is an operation content that increases the pump capacity q or an operation content that does not change the pump capacity q. Specifically, the controller 40 determines whether the value obtained by subtracting the pump capacity q commanded one control period ago (the pump capacity q commanded last time) from the current target pump capacity qr is greater than or equal to 0. . The value obtained by subtracting the pump capacity q commanded one control period ago (previously) from the current target pump capacity qr is also referred to as the "target value of the pump capacity change amount ⁇ q".
  • the controller 40 determines whether the value obtained by subtracting the previously commanded pump capacity command current (previous value I n-1 ) from the target pump capacity command current Ir (see step S12) is 0 or more. (Whether “Ir ⁇ previous value I n ⁇ 1 ⁇ 0” or not) is determined. If the operation content is an operation that increases the pump capacity q or an operation that does not change the pump capacity q (YES in step S21), the controller 40 performs the process of step S31. If the operation content is an operation to decrease the pump capacity q (NO in step S21), the controller 40 performs the process of step S41.
  • step S31 the controller 40 determines whether the target value of the pump capacity change amount ⁇ q is greater than or equal to the upper limit value R (upper limit value R on the increasing side). Specifically, the controller 40 determines whether the value obtained by subtracting the previously commanded pump capacity command current from the target pump capacity command current Ir is greater than or equal to the increasing correction current upper limit value Id3 (Ir - previous value I n - 1 ⁇ Id3).
  • the controller 40 adjusts the previously commanded pump capacity q and the upper limit value R.
  • the sum is set to the pump capacity q to be commanded this time (step S32).
  • step S41 the controller 40 determines whether the magnitude (absolute value) of the target value of the pump capacity change amount ⁇ q is greater than or equal to the upper limit value R (upper limit value R on the decreasing side). Specifically, the controller 40 determines whether the value obtained by subtracting the target pump capacity command current Ir from the previously commanded pump capacity command current (previous value I n-1 ) is greater than or equal to the correction current upper limit value Id4 on the decreasing side. It is determined whether or not (“previous value I n-1 ⁇ Ir ⁇ Id4”).
  • controller 40 determines whether the absolute value of the value obtained by subtracting the previous value I n-1 from the target pump capacity command current Ir is greater than or equal to the correction current upper limit value Id4 on the decreasing side (“
  • the controller 40 may command (output) the pump displacement q (specifically, the current value I n ) to be commanded this time, determined in step S32, S33, S42, or S43, to the pump displacement control unit 23.
  • the controller 40 may return to the process of step S11 after step S32, S33, S42, or S43. In this case, step S51 may be omitted.
  • the controller 40 may perform the process of step S51 after step S42 or step S43.
  • step S51 the controller 40 may perform other control regarding the pump capacity q, or may correct the pump capacity q.
  • the controller 40 may perform control (for example, PQ control) to limit the output of the pump 21.
  • control for example, PQ control
  • the above-mentioned "previously commanded pump capacity q" and "currently commanded pump capacity q" are values determined in step S32, S33, S42, or S43 before step S51 is performed, This is not the pump capacity q corrected in step S51.
  • step S32, S33, S42, or S43 the controller 40 returns to the process of step S11. The controller 40 repeats the processing from step S11 to step S51.
  • the hydraulic drive device 1 includes a pump 21, an actuator 25, and a controller 40.
  • the pump 21 is rotationally driven by the power source 17 to discharge oil.
  • the pump 21 can change its capacity.
  • the actuator 25 is operated by being supplied with oil discharged by the pump 21.
  • the controller 40 controls the capacity of the pump 21 according to the operation of the actuator 25.
  • the controller 40 changes the upper limit value R of the pump capacity change amount ⁇ q, which is the amount of change in the capacity of the pump 21 per unit time, according to the rotation speed of the pump 21 (pump rotation speed N). (See Figure 6).
  • the controller 40 sets the upper limit value R of the magnitude of the pump capacity change amount ⁇ q in consideration of the pump rotation speed N. Therefore, for example, compared to the case where the upper limit value R is set without considering the pump rotation speed N, the hydraulic drive device 1 sets the pump capacity change amount ⁇ q to an appropriate size according to the pump rotation speed N. can do. Therefore, the hydraulic drive device 1 can set the flow rate of oil supplied from the pump 21 to the actuator 25 to an appropriate amount according to the pump rotation speed N. As a result, the hydraulic drive device 1 can set an upper limit value R that can suppress sudden changes in the pump discharge flow rate Q, and can also change the pump discharge flow rate Q in response to changes in the operation content (for example, the amount of operation). It becomes possible to set an upper limit value R that prevents the speed from being too slow.
  • the controller 40 sets the upper limit R when the pump rotation speed N is the first rotation speed N1 to the first upper limit value R1, and sets the upper limit R when the pump rotation speed N is the first rotation speed N1 to the second upper limit value R1 when the pump rotation speed N is higher than the first rotation speed N1.
  • the upper limit value R when the rotation speed is N2 is set to the second upper limit value R2, which is smaller than the first upper limit value R1.
  • the controller 40 determines the magnitude of the pump displacement variation ⁇ q (the magnitude of the pump displacement variation ⁇ q limited by the upper limit value R), The first pump capacity change amount ⁇ q1 is set.
  • the controller 40 controls the magnitude of the pump capacity change amount ⁇ q (the pump capacity change amount ⁇ q limited by the upper limit value R). (size) is set as the second pump capacity change amount ⁇ q2. The controller 40 sets the upper limit value R so that the second pump capacity change amount ⁇ q2 is smaller than the first pump capacity change amount ⁇ q1.
  • the above [Configuration 2] provides the following effects. If the pump capacity change amount ⁇ q is the same, the larger the pump rotation speed N is, the larger the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q is (see FIG. 5), and the pump discharge flow rate Q is more likely to change suddenly. Therefore, according to the above [Configuration 2], when the pump rotation speed N is the second rotation speed N2 which is larger than the first rotation speed N1, the second pump capacity change amount ⁇ q2 is made smaller than the first pump capacity change amount ⁇ q1. (See Figure 6). Therefore, the hydraulic drive device 1 can suppress sudden changes in the pump discharge flow rate Q when the pump rotational speed N is the second rotational speed N2, which is large. As a result, for example, the hydraulic drive device 1 can suppress undesirable movement (such as shock) of the actuator 25 and cavitation in and around the actuator 25.
  • the hydraulic drive device 1 can prevent the pump discharge flow rate Q from changing too slowly with respect to the change in the operation details (for example, the operation amount) when the pump rotation speed N is the small first rotation speed N1.
  • the hydraulic drive device 1 can ensure responsiveness of the actuation of the actuator 25 to changes in the operation content (for example, the amount of operation). Therefore, with [Configuration 2] described above, the hydraulic drive device 1 can set the flow rate of oil supplied from the pump 21 to the actuator 25 to a more appropriate amount according to the pump rotation speed N.
  • the controller 40 sets the upper limit value R so that the upper limit value R does not become smaller as the pump rotation speed N increases.
  • the controller 40 controls the amount of change in the discharge flow rate of the pump 21 per unit time (the amount of change in pump discharge flow rate ⁇ Q) to be constant when the pump rotation speed N is within a predetermined range.
  • An upper limit value R is set for .
  • the pump discharge flow rate change amount ⁇ Q can be made constant regardless of the pump rotation speed N (see FIG. 6). Therefore, sudden changes in the pump discharge flow rate Q can be more reliably suppressed, and changes in the pump discharge flow rate Q that are too slow relative to changes in the operation content (for example, the amount of operation) can be more reliably suppressed. Therefore, the hydraulic drive device 1 can set a more appropriate pump capacity change amount ⁇ q according to the pump rotation speed N. As a result, the hydraulic drive device 1 can set the flow rate of oil supplied from the pump 21 to the actuator 25 to a more appropriate amount according to the pump rotation speed N.
  • the above embodiment may be modified in various ways.
  • the number of components (including modified examples) of the above embodiments may be changed, and some of the components may not be provided.
  • the modified examples of the above embodiments may be combined in various ways.
  • the components may be fixed or connected to each other directly or indirectly.
  • the connections of each component shown in FIG. 2 may be changed.
  • the inclusion relationship of components may be changed in various ways. For example, what is described as a lower-order component included in a certain higher-order component may not be included in this higher-order component, and may be included in another component.
  • what has been described as a plurality of mutually different members or parts may be considered as one member or part.
  • the controller 40 may be provided separately as a plurality of different members or portions.
  • various parameters may be set in advance in the controller 40, or may be set directly by an operator's manual operation.
  • the various parameters may be calculated by the controller 40 based on information set by an operator's manual operation, or may be calculated by the controller 40 based on information detected by a sensor.
  • various parameters may not be changed, may be changed manually, or may be changed automatically by the controller 40 depending on some conditions.
  • the order of the steps in the flowchart shown in FIG. 8 may be changed, and some of the steps may not be performed.
  • each component may have only a portion of each feature (functionality, arrangement, shape, operation, etc.).

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Abstract

油圧駆動装置(1)は、ポンプ(21)と、アクチュエータ(25)と、コントローラ(40)と、を備える。ポンプ(21)は、動力源(17)に回転駆動されることで油を吐出する。ポンプ(21)は、容量を変更可能である。アクチュエータ(25)は、ポンプ(21)が吐出した油が供給されることで作動する。コントローラ(40)は、アクチュエータ(25)の操作内容に応じてポンプ(21)の容量を制御する。コントローラ(40)は、ポンプ(21)の容量の単位時間当たりの変化量であるポンプ容量変化量(Δq)の大きさの上限値(R)を、ポンプ(21)の回転数(N)に応じて変える。

Description

油圧駆動装置
 本発明は、アクチュエータと当該アクチュエータに油を供給するポンプとを備える油圧駆動装置に関する。
 例えば特許文献1には、従来のポンプに関する技術が記載されている。同文献に記載の技術では、アクチュエータ(同文献では油圧シリンダ)の起動時に、ポンプからアクチュエータに供給される油の流量の増加の割合が徐々に大きくされる。これにより、アクチュエータの起動時のショックを低減しつつ良好な加速性を得ることが図られる(同文献の要約を参照)。
 ポンプからアクチュエータに供給される油の流量は、ポンプの回転数によって変わる。しかし、同文献に記載の発明では、ポンプの回転数は考慮されていない。そのため、ポンプの回転数によっては、アクチュエータの起動時のショック低減効果、およびアクチュエータの加速性を得る効果が適切に得られないおそれがある。また、アクチュエータの起動時のショック以外にも、ポンプからアクチュエータに供給される油の流量が急変することに起因する問題が生じる場合がある。
特開2005-139658号公報
 そこで、本発明は、ポンプからアクチュエータに供給される油の流量を、ポンプの回転数に応じた適切な量に設定することができる油圧駆動装置を提供することを目的とする。
 油圧駆動装置は、ポンプと、アクチュエータと、コントローラと、を備える。前記ポンプは、動力源に回転駆動されることで油を吐出する。前記ポンプは、容量を変更可能である。前記アクチュエータは、前記ポンプが吐出した油が供給されることで作動する。前記コントローラは、前記アクチュエータの操作内容に応じて前記ポンプの容量を制御する。前記コントローラは、前記ポンプの容量の単位時間当たりの変化量であるポンプ容量変化量の大きさの上限値を、前記ポンプの回転数に応じて変える。
 上記構成により、ポンプからアクチュエータに供給される油の流量を、ポンプの回転数に応じた適切な量に設定することができる。
作業機械を横から見た図である。 実施形態に係る油圧駆動装置の回路図である。 図2に示す操作部の操作量とポンプの目標ポンプ容量との関係を示すグラフである。 前記操作部の操作量の時間変化および前記ポンプのポンプ容量の時間変化を示すグラフである。 前記操作部の操作量の時間変化および前記ポンプのポンプ吐出流量の時間変化を示すグラフであって、上限値が一定の場合のグラフである。 前記ポンプのポンプ回転数に対する上限値の関係および前記ポンプのポンプ回転数に対するポンプ吐出流量変化量の関係を示すグラフである。 前記操作部の操作量の時間変化および前記ポンプのポンプ吐出流量の時間変化を示すグラフであって、前記ポンプのポンプ回転数に応じて上限値が変わる場合のグラフである。 図2に示すコントローラが行う演算処理の一例を示すフローチャートである。
 図1~図8を参照して、実施形態に係る油圧駆動装置1について説明する。
 油圧駆動装置1は、ポンプからアクチュエータに供給される油の流量を、ポンプの回転数に応じた適切な量に設定するための装置である。油圧駆動装置1は、図1に示す作業機械10と、図2に示す操作部31、操作量検出部33およびコントローラ40と、を備える。
 作業機械10は、図1に示すように、作業を行う機械であり、例えば建設作業を行う建設機械であり、例えばショベルでもよく、クレーンでもよい。以下では、主に、作業機械10がショベルである場合について説明する。作業機械10は、運転室13a内の操作者に操作されてもよく、作業機械10の外部の操作者(例えば作業機械10から離れた遠隔地にいる操作者)に遠隔操作されてもよく、自動運転により操作されてもよい。作業機械10は、下部走行体11と、上部旋回体13と、アタッチメント15と、動力源17と、油圧回路20(図2参照)と、を備える。
 下部走行体11は、走行面(地面など)を走行可能である。下部走行体11は、クローラを備えてもよく、ホイールを備えてもよい。
 上部旋回体13は、下部走行体11に旋回可能に搭載される。具体的には、上部旋回体13は、上下方向に延びる回転軸を中心に回転可能に下部走行体11に搭載される。上部旋回体13は、運転室13aを備える。運転室13aは、操作者が作業機械10を操作することが可能な部分(操作室)である。
 アタッチメント15は、作業を行う部分であり、例えば、ブーム15aと、アーム15bと、先端アタッチメント15cと、を備える。ブーム15aは、上部旋回体13に起伏可能(上下方向に回転可能)に取り付けられる。アーム15bは、ブーム15aに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント15cは、アタッチメント15の先端部に設けられ、アーム15bに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント15cは、例えば作業対象物をすくう作業や掘削などを行うバケットでもよく、作業対象物を挟む装置(グラップル、ニブラなど)でもよく、作業対象物の破砕などを行う装置(ブレーカなど)でもよい。
 動力源17は、ポンプ21を駆動する。動力源17は、作業機械10に搭載され、具体的には上部旋回体13に搭載される。動力源17は、内燃機関(エンジン)でもよく、電動機でもよい。図2に示す動力源17は、回転数(回転速度)を変更可能であり、さらに詳しくは出力軸17aの回転数を変更可能である。動力源17の回転数は、操作者の操作に応じて変更されてもよく、コントローラ40からの指令に応じて制御されてもよい。動力源17は、出力軸17aを備える。出力軸17aは、動力源17の駆動により回転する軸部材である。
 油圧回路20は、アクチュエータ25を制御する回路である。油圧回路20は、作業機械10に搭載され、上部旋回体13に搭載される。油圧回路20は、ポンプ21と、ポンプ容量制御部23と、アクチュエータ25と、コントロールバルブ27と、を備える。
 ポンプ21は、動力源17に回転駆動されることで油(作動油)を吐出する油圧ポンプである。ポンプ21は、動力源17に回転駆動されることで、タンクから油を吸い込み、油を吐出する。油圧回路20は、1つのポンプ21のみを備えていてもよく、複数のポンプ21を備えていてもよい。ポンプ21は、動力源17の出力軸17aに接続される。具体的には例えば、ポンプ21の入力軸は、動力源17の出力軸17aに接続される。ポンプ21は、出力軸17aに直結されてもよい。ポンプ21の回転数であるポンプ回転数Nは、動力源17の出力軸17aの回転数と等しくてもよい。ポンプ21は、変速機(減速機または増速機)を介して出力軸17aに接続されてもよい。変速機の変速比(減速比または増速比)が一定の場合、ポンプ回転数Nは、動力源17の回転数に比例してもよい。
 ポンプ21の容量であるポンプ容量qは、変更可能である。すなわち、ポンプ21は、可変容量型の油圧ポンプである。ポンプ容量qは、例えば図4に示されているように変更されてもよいが、ポンプ容量qの変更の態様は、図4に示すグラフに示される具体例に限られない。ポンプ容量qは、ポンプ21の入力軸が1回転したときにポンプ21が吐出する油の流量と等しい。具体的には例えば、ポンプ21の入力軸に対する斜板(図示なし)の傾転角が変更されることで、ポンプ容量q(傾転容量)が変更される。
 ポンプ容量制御部23(レギュレータ)は、ポンプ容量qを制御する。ポンプ容量制御部23は、ポンプ容量制御部23に入力される指令であるポンプ容量指令に応じて、ポンプ容量qを制御する。ポンプ容量指令は、例えば、コントローラ40が出力する電気信号であってもよく、具体的には例えば、電流値であってもよい。以下では、この電流値のことをポンプ容量指令電流(傾転角指令電流)と称することがある。ポンプ容量制御部23は、電気信号のポンプ容量指令に基づいてポンプ容量qを変えるように構成されてもよい。すなわち、ポンプ容量制御部23は、当該電気信号を変換することなくポンプ容量qを変えるように構成されてもよい。また、ポンプ容量制御部23は、ポンプ容量指令を電気信号からパイロット圧力(油圧)に変換し、パイロット圧力に基づいてポンプ容量qを変えるように構成されてもよい。ポンプ容量制御部23が、電気信号をパイロット圧力に変換する場合の具体例は、次の通りである。この場合、ポンプ容量制御部23は、ポンプ容量変更弁23aと、ポンプ容量変更装置23bと、を備える。
 ポンプ容量変更弁23aは、入力された電気信号をパイロット圧力(油圧)に変換する弁である。ポンプ容量変更弁23aは、電磁比例弁でもよく、電磁比例弁とは異なる他の弁であってもよい。
 ポンプ容量変更装置23bは、ポンプ容量変更弁23aが出力したパイロット圧力に応じて、ポンプ容量qを(例えばポンプ21の傾転角を)変える。
 アクチュエータ25は、ポンプ21から吐出された油(作動油)が供給されることで作動する油圧アクチュエータである。アクチュエータ25は、作業機械10を作動させる。アクチュエータ25は、油が通る流路である油路を介してポンプ21に接続される。油圧回路20は、少なくとも一つのアクチュエータ25を備える。本実施形態では、油圧回路20は、複数のアクチュエータ25を備える。例えば、図1に示すように、前記複数のアクチュエータ25は、ブームシリンダ25aと、アームシリンダ25bと、先端アタッチメントシリンダ25cと、走行モータ25dと、旋回モータ25eと、を含む。ブームシリンダ25aは、上部旋回体13に対してブーム15aを起伏させる。ブームシリンダ25aは、油が供給されることで伸縮する伸縮シリンダ(油圧シリンダ)である。アームシリンダ25bおよび先端アタッチメントシリンダ25cのそれぞれもブームシリンダ25aと同様の油圧シリンダである。アームシリンダ25bは、ブーム15aに対してアーム15bを回転させる。先端アタッチメントシリンダ25cは、アーム15bに対して先端アタッチメント15cを回転させる。先端アタッチメント15cが作業対象物を挟む装置である場合、複数のアクチュエータ25は、作業対象物を挟むための開閉部材を駆動するためのシリンダまたはモータを含んでいてもよい。また、先端アタッチメント15cが作業対象物を破砕する装置である場合、複数のアクチュエータ25は、作業対象物を破砕する部材を駆動するためのシリンダまたはモータを含んでいてもよい。走行モータ25dは、下部走行体11を走行させる。具体的には例えば、走行モータ25dは、下部走行体11のクローラを駆動してもよい。走行モータ25dおよび旋回モータ25eのそれぞれは、油が供給されることで回転する油圧モータである。旋回モータ25eは、下部走行体11に対して上部旋回体13を旋回させる。なお、図2では、アクチュエータ25の構成要素のうち、2つの油圧シリンダのみが図示され、他のアクチュエータ25の図示は省略されている。
 コントロールバルブ27は、複数のアクチュエータ25の作動を制御するバルブである。コントロールバルブ27は、少なくとも一つのポンプ21と複数のアクチュエータ25との間をつなぐ油路に配置されている。図2に示す具体例では、コントロールバルブ27は、2つのポンプ21と複数のアクチュエータ25との間に配置されている。コントロールバルブ27は、油の流れる方向(油路)を切り換える方向切換弁であり、作動させるアクチュエータ25を切り換え、アクチュエータ25の作動の方向(例えば伸縮方向または回転方向)を切り換える。コントロールバルブ27は、アクチュエータ25に供給される油の流量を変え、アクチュエータ25の作動速度を変えてもよい。
 操作部31は、アクチュエータ25を操作するための部分である。作業機械10を操作者が操作する場合は、操作部31は、運転室13a(図1参照)内に配置されてもよく、遠隔操作を行う装置(遠隔操作装置)に含まれていてもよい。操作部31は、操作レバーを有していてもよく、操作ペダルを有していてもよい。操作部31は、アクチュエータ25を操作するための指令である操作指令を出力する。操作部31は、操作指令をコントロールバルブ27に出力し、コントロールバルブ27を制御(操作)することで、アクチュエータ25を操作する。操作部31が出力する操作指令は、パイロット圧力でもよい。この場合、操作部31は、油圧リモコン弁を備える油圧レバー装置でもよい。操作部31が出力する操作指令は、電気信号でもよい。この場合、操作部31は、電気ジョイスティックでもよい。
 操作量検出部33は、操作部31の操作量を検出する。以下では、操作部31の操作量を単に「操作量」ともいう。操作者が作業機械10を操作する場合は、操作量検出部33は、操作部31の操作角度を操作量として検出してもよい。この場合、操作部31の操作角度は、操作レバーの角度であってもよく、操作ペダルの角度であってもよい。例えば、操作量に応じたパイロット圧力(油圧リモコン弁の2次圧)を操作部31が出力する場合、操作量検出部33は、このパイロット圧力を検出する圧力センサであってもよい。例えば、操作量に応じた電気信号を操作部31が出力する場合、操作量検出部33は、この電気信号を検出してもよい。この場合、操作量検出部33は、コントローラ40の一部であってもよい。
 なお、作業機械10が自動運転により操作される場合は、操作部31および操作量検出部33の少なくとも一方の機能は、コントローラ40の機能の一部であってもよい。この場合、コントローラ40は、作業機械10の自動運転を制御する機能を備え、コントローラ40に含まれる操作部31に対応するセクションがアクチュエータ25の操作の内容を決定し、コントローラ40に含まれる操作量検出部33に対応するセクションがアクチュエータ25の操作の内容を取得してもよい。
 コントローラ40は、信号の入出力、演算(処理)、情報の記憶などを行うコンピュータを備え、このコンピュータは演算処理装置とメモリ(記憶部)とを有する。例えば、コントローラ40の種々の機能のそれぞれは、コントローラ40の記憶部に記憶されたプログラムを演算処理装置が実行することにより実現される。例えば、コントローラ40は、作業機械10の自動運転を行う機能を有してもよい。コントローラ40は、コントロールバルブ27に指令を出力することで、アクチュエータ25を操作してもよい。
 コントローラ40は、様々な制御を行う。例えば、コントローラ40は、単位時間あたりのポンプ容量qの変化量であるポンプ容量変化量Δqの大きさの上限値Rを、ポンプ回転数Nに応じて変える制御を行う。上記単位時間は、コントローラ40の1制御周期であってもよく、秒であってもよく、分であってもよい。このことは、以下の説明における「単位時間」についても同様である。
 コントローラ40の全体または一部は、作業機械10に搭載されてもよく、作業機械10の外部に配置されてもよい。コントローラ40は、操作内容取得部41と、ポンプ回転数取得部43と、ポンプ容量演算部45と、ポンプ容量指令部47と、を備える。
 操作内容取得部41は、アクチュエータ25の操作内容を取得する。アクチュエータの操作内容は、アクチュエータ25を操作するための操作の内容である。具体的には、操作者が作業機械10を操作する場合、アクチュエータ25の操作内容は、操作者によって操作部31の操作レバーまたは操作ペダルに与えられる操作の内容であってもよく、この場合、操作内容は、操作の操作量の情報を含んでいてもよく、操作の操作方向の情報を含んでいてもよく、操作の操作量および操作の操作方向の両方の情報を含んでいてもよい。また、作業機械10が自動運転により操作される場合、アクチュエータ25の操作内容は、アクチュエータ25を操作するためにコントローラ40がコントロールバルブ27に出力する指令の内容であってもよい。
 操作者が作業機械10を操作する場合を例に挙げて具体的に説明すると、次のとおりである。操作内容取得部41は、アクチュエータ25の操作内容として、操作部31の操作内容を取得してもよい。操作内容取得部41が取得する「操作内容」は、操作部31の操作の有無の情報を含んでいてもよい。操作内容取得部41が取得する「操作内容」は、操作部31の操作の対象となる1つまたは複数のアクチュエータ25の操作方向および操作量の情報を含んでいてもよい。操作内容取得部41は、操作量検出部33による検出結果(例えば電気信号)を取得してもよい。すなわち、操作内容取得部41は、操作量検出部33が検出する操作部31の操作量を取得してもよい。また、作業機械10が自動運転される場合は、操作内容取得部41は、コントローラ40に含まれる操作部31に対応するセクション(自動運転制御部)が設定する指令の内容(操作内容)を取得してもよい。
 ポンプ回転数取得部43は、ポンプ回転数Nを取得する。ポンプ回転数取得部43は、ポンプ21の入力軸のポンプ回転数Nの検出値を取得してもよい。ポンプ回転数取得部43は、動力源17の回転数(例えばエンジン回転数)を取得することで、ポンプ回転数Nを取得してもよい。この場合、例えば、ポンプ回転数取得部43は、動力源17の回転数の検出値を取得してもよく、コントローラ40から動力源17への回転数の指令を取得してもよい。動力源17の回転数とポンプ回転数Nとが互いに異なる場合は、ポンプ回転数取得部43は、動力源17の回転数に基づいてポンプ回転数Nを算出してもよい。
 ポンプ容量演算部45は、コントローラ40からポンプ容量制御部23に指令するポンプ容量qを演算する。ポンプ容量演算部45は、操作内容取得部41が取得した操作部31の操作内容、および、ポンプ回転数取得部43が取得したポンプ回転数Nに基づいて、ポンプ容量qを演算(決定)する。ポンプ容量qの演算の詳細については後述する。
 ポンプ容量指令部47は、ポンプ容量qを指令する。さらに詳しくは、ポンプ容量指令部47は、ポンプ容量演算部45が算出したポンプ容量qの指令であるポンプ容量指令を、ポンプ容量制御部23に出力する。ポンプ容量指令部47が出力するポンプ容量指令は、例えば電気信号(例えば電流値)であってもよい。
 油圧駆動装置1は、以下のように作動するように構成される。以下では主に、コントローラ40のポンプ容量演算部45が行う演算処理について説明する。
 (操作内容に応じた目標ポンプ容量qrの算出)
 コントローラ40は、ポジティブコントロール制御を行ってもよい。コントローラ40は、操作部31の操作内容(例えば操作部31の操作量)に応じて、ポンプ容量qの目標値である目標ポンプ容量qrを算出する。具体的には例えば、操作部31の操作内容と、目標ポンプ容量qrに関する情報と、の関係が、コントローラ40に予め設定される。当該関係は、例えば、ポジティブコントロールマップなどのマップであってもよい。
 上記の「目標ポンプ容量qrに関する情報」は、目標ポンプ容量qrでもよく、実質的に目標ポンプ容量qrを表す情報、すなわち、目標ポンプ容量qrに相関する情報でもよい。「目標ポンプ容量qrに関する情報」は、ポンプ容量指令の目標値、すなわち、コントローラ40からポンプ容量制御部23に出力する指令の目標値でもよい。具体的には例えば、「目標ポンプ容量qrに関する情報」は、電流値の目標である目標ポンプ容量指令電流Irでもよい。
 図3は、操作部31の操作量と目標ポンプ容量qrとの関係の一例を示すグラフである。図3のグラフは、特定のアクチュエータ25を特定の方向に操作する場合における、操作量(例えばパイロット圧力)と、目標ポンプ容量qr(例えば目標ポンプ容量指令電流Ir)と、の関係を示す。特定のアクチュエータ25は、複数のアクチュエータ25のうちの何れかである。特定の方向は、特定のアクチュエータの動作方向(伸縮方向または回転方向)である。図3では、目標ポンプ容量指令電流Irは単に「電流Ir」と記載されている。図3のグラフでは、操作量が増加するにつれて目標ポンプ容量qrが増加する曲線部分と、操作量が特定の値以上のときに目標ポンプ容量qrが一定値となる直線部分と、を含む関係が示されている。ただし、この曲線部分の形状は、様々に設定可能である。また、グラフの直線部分は省略可能である。曲線部分の一部または全部は、直線でもよい。また、コントローラ40は、図3に示すようなマップに基づいて目標ポンプ容量qrを算出しなくてもよい。例えば、コントローラ40は、操作部31の操作内容に応じた目標ポンプ容量qrの算出を、数式に基づいて行ってもよい。
 (ポンプ容量変化量Δqの制限)
 次に、所定の操作内容における操作量が変化する場合の制御について説明する。具体的には、特定のアクチュエータ25を特定の方向に動かす操作の操作量が変化する場合の制御について説明する。所定の操作内容における操作量が変化する場合には、例えば、操作レバーまたは操作ペダルの角度が変えられる場合が含まれていてもよい。
 コントローラ40は、操作量の変化に応じて、目標ポンプ容量qrを変化させる(図3参照)。そして、コントローラ40は、目標ポンプ容量qrに基づいて、実際のポンプ容量qを変化させる。
 コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqを制限する場合がある。ポンプ容量変化量Δqは、単位時間当たりのポンプ容量qの変化量の大きさ(絶対値)である。ポンプ容量変化量Δqは、図4に示すポンプ容量qと時間との関係を示すグラフの傾きである。
 (ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題)
 単位時間当たりにポンプ21が吐出する油の流量を、ポンプ吐出流量Q(図5参照)と定義する。ポンプ容量変化量Δqが制限されない場合は、ポンプ吐出流量Qの急変(急増または急減)に起因する問題が生じるおそれがある。さらに詳しくは、操作量が急変すると、コントローラ40が決定する目標ポンプ容量qrが急変する(図3参照)。ポンプ容量変化量Δqが制限されない場合は、目標ポンプ容量qrが急変すると、ポンプ容量qが急変し、ポンプ吐出流量Qが急変し、アクチュエータ25に供給される油の流量が急変する。その結果、アクチュエータ25が好ましくない動きをするおそれ、油圧回路20でキャビテーションが発生するおそれなどがある。以下、ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題の具体例について説明する。ポンプ吐出流量Qが急増する場合の問題([問題A])と、ポンプ吐出流量Qが急減する場合の問題([問題B])と、について説明する。
 [問題A]操作量が急増し、ポンプ吐出流量Qが急増する場合は、次の問題が生じるおそれがある。
 [問題A1]ポンプ吐出流量Qが急増すると、作業機械10にショックが生じるおそれがある。さらに詳しくは、ポンプ吐出流量Qが急増すると、アクチュエータ25に供給される流量が急増し、アクチュエータ25が急加速し、作業機械10において衝撃、揺れ、煽りなどのショックが生じるおそれがある。例えば、アクチュエータ25が停止状態から急加速する場合には、アクチュエータ25の起動による作業機械10のショックである起動ショックが生じるおそれがある。
 [問題A2]ポンプ吐出流量Qが急増すると、ポンプ21の出力が動力源17の出力を超える問題が生じるおそれがある。さらに詳しくは、ポンプ21の出力は、ポンプ21の吐出圧(P)とポンプ吐出流量Qとの積に比例する。よって、ポンプ吐出流量Qが急増すると、ポンプ21の出力が急増する。ポンプ21の出力が急増すると、コントローラ40によるP-Q制御が間に合わないおそれがある。P-Q制御は、ポンプ21の出力が動力源17の出力を超えないように、ポンプ21の出力を調整する制御である。P-Q制御が間に合わず、ポンプ21の出力が動力源17の出力を超えると、動力源17の(出力軸17aの)回転数が低下するおそれや、動力源17が停止(エンジンストールなど)するおそれがある。
 [問題A2-1]P-Q制御が間に合わず、動力源17の回転数が低下すると、ポンプ回転数Nが低下し、ポンプ吐出流量Qが低下し、アクチュエータ25の速度が低下するおそれがある。また、動力源17が停止すると、アクチュエータ25が停止するおそれがある。
 [問題A2-2]P-Q制御が間に合わず、動力源17の回転数が一旦低下した後、P-Q制御が行われ、動力源17の回転数が増加する(戻る)場合が想定される。この場合は、アクチュエータ25に供給される油の流量が、一旦減少した後、増加する。すると、アクチュエータ25が滑らかに動作しない(例えば2段動作を行う)おそれがある。
 [問題A3]ポンプ吐出流量Qが急増すると、油圧機器(アクチュエータ25、コントロールバルブ27、配管など)に過剰な流量の油が供給され、油圧機器に対して急激な押し込みが生じる。その結果、油圧機器が、急激な圧力変動(サージ圧)を受け、ダメージを受ける(損傷する)おそれがある。
 [問題A4]ポンプ吐出流量Qが急増すると、ポンプ21が過剰な流量の油の供給を行うことになる場合がある。この場合は、作業機械10の燃費が悪化する。
 [問題B]操作量が急減し、ポンプ吐出流量Qが急減する場合は、次の問題が生じるおそれがある。
 [問題B1]ポンプ吐出流量Qが急減すると、油圧回路20でキャビテーションが生じるおそれがある。例えば、操作量が、ゼロよりも大きい量(アクチュエータ25を作動させる操作量)から、急に、ゼロ(アクチュエータ25を作動させない操作量)になる。すると、アクチュエータ25に供給される油の流量が急減する。一方で、アクチュエータ25が作動させる対象物は、操作量がゼロになっても、対象物の慣性力により、減速しながらも動き続ける。具体的には例えば、旋回モータ25e(図1参照)を作動させるための操作の操作量がゼロになっても、旋回モータ25eが作動させる対象物である上部旋回体13は、旋回し続ける(オーバーランする)。すると、アクチュエータ25(例えば旋回モータ25e)に供給される油が不足し、アクチュエータ25に油を供給する油路である供給ラインの圧力が低下し、アクチュエータ25、供給ラインなどにおいてキャビテーションが発生するおそれがある。キャビテーションは、アクチュエータ25が作動させる対象物のうち、比較的大きい慣性力が作用する対象物を作動させるアクチュエータ25で生じやすい。具体的には例えば、キャビテーションは、上部旋回体13を作動させる旋回モータ25e、アーム15bを作動させるアームシリンダ25bなどにおいて生じやすい。
 [問題B1-1]図2に示すアクチュエータ25や供給ラインでキャビテーションが発生すると、アクチュエータ25に供給される油の流量が変動し、アクチュエータ25の速度が変動する。その結果、アクチュエータ25が好ましくない動きをするおそれ、ハンチングが生じるおそれなどがある。
 [問題B1-2]アクチュエータ25、供給ラインなどにおいてキャビテーションが発生すると、油圧機器が、キャビテーションによるダメージを受けるおそれがある。
 [問題B1-3]油圧回路20は、キャビテーションを防ぐためのメイクアップ回路を備える場合がある。例えば、アクチュエータ25は、メイクアップ回路につながるメイクアップポートを備える場合がある。メイクアップ回路は、タンクにつながる油路(タンクライン)から、アクチュエータ25の供給ラインに油を供給することで、キャビテーションを防ぐための回路である。この場合、メイクアップ回路を機能させるためには、タンクラインに油を供給し、タンクラインの圧力を確保する必要が生じる。
 (ポンプ吐出流量Qの変化が穏やかな場合)
 操作量の変化が穏やかな場合、具体的にはポンプ容量変化量Δqが後述する上限値R未満の場合は、上記のポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題が生じにくい。そこで、コントローラ40は、操作量の変化が穏やかな場合は、ポンプ容量変化量Δqを制限しなくてもよい。この場合、コントローラ40は、操作量に応じた目標ポンプ容量qrに実際のポンプ容量qを制御してもよい。すなわち、コントローラ40は、例えば図3に示すマップを用いて操作量に対応する目標ポンプ容量qrを決定し、目標ポンプ容量qrに実際のポンプ容量qを制御してもよい。操作量の変化が穏やかな場合は、例えば、後述する図8のステップS31でNOの場合と、ステップS41でNOの場合とが該当する。
 (上限値Rについて)
 コントローラ40は、ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題が生じることを抑制するために、ポンプ容量変化量Δqを制限する場合がある。以下では、主に、コントローラ40がポンプ容量変化量Δqを制限する場合について説明する。コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が上限値R以下となるように、ポンプ容量変化量Δqを制限する。上限値Rは、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)の上限(制限量)である。コントローラ40は、ポンプ容量qが増加する時のポンプ容量変化量Δqの大きさの上限値R(増加側の上限値R)と、ポンプ容量qが減少する時のポンプ容量変化量Δqの大きさの上限値R(減少側の上限値R)と、を設定してもよい。コントローラ40は、ポンプ容量qの増加時および減少時にポンプ容量変化量Δqを制限してもよい。増加側の上限値Rと減少側の上限値Rとは、互いに異なる大きさでもよく、互いに同じ大きさでもよい。なお、コントローラ40は、ポンプ容量qの増加時および減少時のいずれか一方でのみポンプ容量変化量Δqを制限してもよい。以下では、主に、コントローラ40が、ポンプ容量qの増加時および減少時にポンプ容量変化量Δqを制限する場合について説明する。
 上限値Rは、具体的には例えば、コントローラ40からポンプ容量制御部23に出力するポンプ容量指令の、単位時間当たりの変化量の上限である。ポンプ容量指令が電流値(ポンプ容量指令電流)である場合は、上限値Rは、この電流値の単位時間当たりの変化量(ゲイン)の上限である。この場合の上限値Rの単位は、「mA/制御周期」であってもよく、「mA/秒」であってもよく、「mA/分」であってもよい。
 図4に、ポンプ容量変化量Δqが制限されない場合(グラフG1)と制限される場合(グラフG2)とについて、時間とポンプ容量qとの関係を示す。また、図4には、時間と操作量との関係も示されている。操作量は、時刻t0から時刻t1では増加し、時刻t1以後では所定操作量で一定である。
 ポンプ容量変化量Δqが制限されない場合(グラフG1)、時刻t0から時刻t1では、操作量が増加するとともに、ポンプ容量qが増加する。このポンプ容量qは、操作量が所定操作量で一定になるのと同時または略同時に(時刻t1に)、所定操作量に応じたポンプ容量qである目標ポンプ容量qrに達し、その後、その容量で一定になる。
 ポンプ容量変化量Δqが制限される場合(グラフG2)、時刻t0から時刻t2では、操作量の増加とともに、ポンプ容量qが増加する。時刻t2は、時刻t1よりも後の時刻である。ポンプ容量変化量Δqが制限される場合は、ポンプ容量変化量Δqが制限されない場合に比べ、ポンプ容量変化量Δq(すなわちグラフの傾き)が小さく、ポンプ容量qの増加速度が遅い。操作量が所定操作量で一定になった後の時刻t1から時刻t2では、ポンプ容量qは、所定操作量に応じたポンプ容量qである目標ポンプ容量qrになるまで増加を続ける。時刻t2以後では、ポンプ容量qは目標ポンプ容量qrで一定となる。
 (上限値Rの大きさ)
 上限値Rは、図2に示す操作部31の操作内容に応じて異なるように設定されてもよい。操作対象となるアクチュエータ25の操作方向および操作量によって、適切な上限値Rは異なる。従って、上限値Rは、アクチュエータ25の種類に応じて変えられてもよい。コントローラ40は、操作内容に応じた適切な大きさに上限値Rを設定する。例えば、操作内容と上限値Rとの関係(マップなど)が、コントローラ40に予め設定されてもよい。また、例えば、コントローラ40は、操作内容に応じて、予め設定された数式に基づいて上限値Rを算出してもよい。
 上限値Rが大きすぎると、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が大きくなり、上記のようなポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題が生じるおそれがある。
 (ポンプ吐出流量Qの変化が遅い問題)
 一方、上限値Rが小さすぎると、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が小さくなり、ポンプ吐出流量Qの変化が遅くなるという問題が生じる。
 [問題C]さらに詳しくは、操作量の変化量に対してポンプ容量変化量Δqの大きさが小さすぎると、ポンプ吐出流量Qの変化が遅くなり、アクチュエータ25に供給される油の流量の変化が遅くなる。すると、操作量の変化に対する、アクチュエータ25の速度変化の応答性が悪化するおそれがある。作業機械10が操作者に操作される場合は、ポンプ吐出流量Qの変化が遅いことにより、アクチュエータ25の操作性が悪化する。
 [問題C-1]具体的には、操作量の増加に対して、ポンプ容量変化量Δqが小さすぎると、アクチュエータ25に供給される油の流量の増加が遅くなり、アクチュエータ25の作動に必要な流量を確保できず、アクチュエータ25の加速が遅くなる。
 [問題C-2]操作量の減少に対して、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が小さすぎると、アクチュエータ25の減速が遅くなる。
 (ポンプ吐出流量変化量ΔQについて)
 上記のように、操作量が変化すると、ポンプ容量qが変化し、ポンプ吐出流量Qが変化する。ポンプ吐出流量Qは、ポンプ回転数Nとポンプ容量qとの積に比例する。具体的には例えば、ポンプ吐出流量Qは、次の式で表される。
 ポンプ吐出流量Q(L/min)=ポンプ容量q(cm)×ポンプ回転数N(回/min)/1000
 ここで、単位時間当たりのポンプ吐出流量Qの変化量を、ポンプ吐出流量変化量ΔQと定義する。ポンプ吐出流量変化量ΔQは、流量変化ゲイン、流量増加ゲインまたは流量減少ゲインと称されてもよい。ポンプ吐出流量変化量ΔQは、図5に示すポンプ吐出流量Qと時間との関係を示すグラフの傾きである。
 (上限値Rがポンプ回転数Nに応じて変わらない場合の問題)
 上記のように、ポンプ吐出流量Qは、ポンプ回転数Nとポンプ容量qとの積に比例する。よって、ポンプ吐出流量変化量ΔQは、ポンプ回転数Nに比例する。そのため、図5のグラフG3およびグラフG4に示すように、ポンプ容量変化量Δqの上限値Rが同じでも、ポンプ回転数Nが異なると、ポンプ吐出流量変化量ΔQが異なる。ポンプ回転数Nが高いほど、ポンプ吐出流量変化量ΔQが大きくなり、ポンプ吐出流量変化量ΔQが大きいほど、上記の「ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題」が生じやすい。ポンプ回転数Nが特定の「低いポンプ回転数N」である場合に「ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題」が生じないように上限値Rを設定すると、ポンプ回転数Nが上記の「低いポンプ回転数N」よりも高いポンプ回転数Nである場合にはポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題が生じるおそれがある。一方、ポンプ回転数Nが特定の「高いポンプ回転数N」である場合に「ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題」が生じないように上限値Rを設定すると、ポンプ回転数Nが上記の「高いポンプ回転数N」よりも低いポンプ回転数Nである場合には、上記の「ポンプ吐出流量Qの変化が遅い問題」が生じるおそれがある。
 図5は、操作部31の操作量の時間変化およびポンプ21のポンプ吐出流量の時間変化を示すグラフであって、上限値Rが一定の場合のグラフである。具体的には、図5は、上限値Rが一定値(α)に設定された場合において、ポンプ回転数Nがβの場合(グラフG3)と、ポンプ回転数Nが(β/2)の場合(グラフG4)とについて、時間とポンプ吐出流量Qとの関係を示す。また、図5は、時間と操作量との関係(図4と同様)も示す。
 ポンプ回転数Nがβの場合(グラフG3)およびポンプ回転数Nが(β/2)の場合(グラフG4)のそれぞれにおいて、時刻t0から時刻t2では、操作量の増加とともにポンプ吐出流量Qが増加する。ポンプ回転数Nが(β/2)の場合のポンプ吐出流量変化量ΔQ(グラフG4の傾き)は、ポンプ回転数Nがβの場合のポンプ吐出流量変化量ΔQ(グラフG3の傾き)の1/2である。
 時刻t2以後では、ポンプ容量qは、グラフG3とグラフG4とで共通の一定値(目標ポンプ容量qr)になる。この例では、時刻t2以後において、グラフG4のポンプ吐出流量Qは、グラフG3のポンプ吐出流量Qの1/2になる。グラフG3とグラフG4において、時刻t0から時刻t2までのポンプ容量qの増加時におけるポンプ吐出流量変化量ΔQ(グラフの傾き)は、互いに相違する。
 (数値を用いた具体例)
 上限値Rが同じかつポンプ回転数Nが異なる場合の、ポンプ吐出流量変化量ΔQの相違について、具体的数値を用いてさらに説明する。図2に示すポンプ21の最小容量(ポンプ容量qの最小値)を10cm/revとし、最大容量(ポンプ容量qの最大値)を200cm/revとする。コントローラ40が、ポンプ容量変化量Δqの上限値Rを、0.1sec当たり10ccに設定したと仮定する。
 ポンプ回転数Nが1000回/minである場合、例えば、時刻t=0(sec)のときのポンプ吐出流量Qは10L/minとなり、時刻t=0.5(sec)のときのポンプ吐出流量Qは60L/minとなり、時刻t=1(sec)のときのポンプ吐出流量Qは110L/minとなる。この場合、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQは、100L/minである。
 ポンプ回転数Nが2000回/minである場合、例えば、時刻t=0(sec)のときのポンプ吐出流量Qは20L/minとなり、時刻t=0.5(sec)のときのポンプ吐出流量Qは120L/minとなり、時刻t=1(sec)のときのポンプ吐出流量Qは220L/minとなる。この場合、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQは、200L/minである。
 アクチュエータ25の起動ショック(ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題の一例)が問題となるポンプ吐出流量変化量ΔQの閾値が、120L/minである場合を例に挙げて説明する。この例では、ポンプ回転数Nが1000回/minである場合は、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQは100L/minであり、閾値(120L/min)未満であるため、起動ショックが問題とならない。一方、ポンプ回転数Nが2000回/minである場合は、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQは200L/minであり、閾値(120L/min)を超えるので、起動ショックが問題となる。
 次に、アクチュエータ25の起動ショックが問題となるポンプ吐出流量変化量ΔQの閾値が、220L/minである場合を例に挙げて説明する。この例では、ポンプ回転数Nが2000回/minである場合でも起動ショックは問題とならない。しかし、ポンプ回転数Nが1000回/minである場合に、上記のポンプ吐出流量Qの変化が遅い問題が生じるおそれがある。
 (ポンプ回転数Nに応じた上限値R)
 本実施形態では、コントローラ40は、単位時間当たりのポンプ容量の変化量であるポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)の上限値Rを、ポンプ回転数Nに応じて変える。
 コントローラ40は、具体的には例えば、下記の[条件1]、[条件2]、[条件3]のように上限値Rを設定してもよい。なお、下記の各条件は、特定のアクチュエータ25を特定の方向に動かす操作(所定の操作内容)が行われる場合の条件である。操作対象となるアクチュエータ25が変わった場合や、操作方向が変わった場合には、下記の各条件が必ずしも成り立たなくてもよい。また、下記の各条件は、ポンプ回転数Nが所定範囲内の場合の条件であり、ポンプ回転数Nが所定範囲外の場合に満たされる必要はない。所定範囲の具体例については後述する。
 [条件1]図6に示すように、コントローラ40は、ポンプ回転数Nが第1回転数N1であるときに、上限値Rを第1上限値R1に設定する。コントローラ40は、ポンプ回転数Nが第1回転数N1よりも大きい第2回転数N2のときに、上限値Rを、第1上限値R1よりも小さい第2上限値R2に設定することが好ましい。この場合、ポンプ回転数Nが第1回転数N1であるときのポンプ容量変化量Δq1の大きさは、第1上限値R1によって制限され、ポンプ回転数Nが第2回転数N2であるときのポンプ容量変化量Δq2の大きさは、第2上限値R2によって制限される。
 コントローラ40は、第1回転数N1のときのポンプ容量変化量Δq1の大きさ(絶対値)よりも第2回転数N2のときのポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が小さくなるように、上限値Rを設定することが好ましい。油圧駆動装置1は、このように上限値Rを設定することにより、ポンプ回転数Nに関わらず、ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題を抑制できるともに、ポンプ吐出流量Qの変化が遅い問題を抑制できる。
 [条件1a]例えば、コントローラ40には、ポンプ回転数Nに関する閾値が予め設定されていてもよい。前記閾値は、上限値Rの設定前に設定されていてもよい。コントローラ40は、ポンプ回転数Nが閾値未満である場合に、上限値Rを第1上限値R1に設定し、ポンプ回転数Nが閾値以上である場合に、上限値Rを第2上限値R2設定してもよい。この場合、上記の第1回転数N1は、閾値未満の範囲に含まれる値であり、上記の第2回転数N2は、閾値以上の範囲に含まれる値である。
 [条件2]コントローラ40は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって、上限値Rが小さくなるように、上限値Rを設定することが好ましい。この場合、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって小さくなる上限値Rによって制限される。コントローラ40は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)が小さくなるように、上限値Rを設定することが好ましい。
 [条件2a]例えば、コントローラ40は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって、上限値Rを段階的に小さくしてもよい。[条件2b]例えば、コントローラ40は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって、上限値Rを連続的に小さくしてもよい。この場合、ポンプ回転数Nと上限値Rとの関係を表すグラフ([条件2b]を満たすグラフ)は、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。[条件2b1]例えば、コントローラ40は、ポンプ回転数Nに対して上限値Rが比例するように、上限値Rを設定することが好ましい(例えば下記の式1を参照)。コントローラ40は、上限値Rで制限されたポンプ容量変化量Δqの大きさが、ポンプ回転数Nに対して比例するように、上限値Rを設定することが好ましい。
 [条件3]コントローラ40は、ポンプ回転数Nが所定範囲内の何れの回転数の場合でも、ポンプ吐出流量変化量ΔQが一定になるように、上限値Rを設定することが好ましい。コントローラ40は、ポンプ回転数Nに関わらず、ポンプ吐出流量変化量ΔQが一定になるように、上限値Rを設定することが好ましい。ポンプ回転数Nの「所定範囲内」は、例えば作業機械10の運転時に使用されるポンプ回転数Nの範囲(例えば使用領域)であってもよく、前記使用領域よりも狭い範囲であってもよい。
 図6に示すグラフは、ポンプ回転数Nと上限値Rとの関係、および、ポンプ回転数Nとポンプ吐出流量変化量ΔQとの関係を示すグラフである。図6のグラフにおける上限値Rは、上限値Rで制限されたポンプ容量変化量Δqの大きさ(絶対値)であってもよい。コントローラ40は、ポンプ回転数Nに応じて設定される上限値Rにポンプ容量変化量Δqの大きさを設定してもよい。このグラフは、上記の[条件1]、[条件2]、[条件2b1]、および[条件3]を満たす場合のグラフである。
 (上限値Rの算出)
 具体的には例えば、コントローラ40は、次のように上限値Rを算出してもよい。
 まず、コントローラ40は、ポンプ回転数Nの基準としての基準回転数Nsにおける上限値Rである基準上限値Rsを決定する。基準回転数Nsは、例えば、ポンプ回転数Nの使用領域の最大値(ハイアイドル)でもよく、ハイアイドル以外の値であってもよい。例えば、操作内容と基準上限値Rsとの関係(マップ)が、コントローラ40に予め設定されてもよい。例えば、コントローラ40は、数式などの所定の条件に応じて基準上限値Rsを算出してもよい。また、コントローラ40は、基準回転数Nsと、現在のポンプ回転数N(使用回転数Nc)と、の比である回転数比を算出する。回転数比は、例えば(Ns/Nc)で表される。そして、コントローラ40は、基準上限値Rsと回転数比(Ns/Nc)とに基づいて、使用回転数Ncにおける上限値Rを算出する。基準回転数Nsにおける基準上限値Rsに基づいて現在の使用回転数Ncにおける上限値Rを算出することは、基準回転数Nsにおける基準上限値Rsを、現在の使用回転数Ncにおける上限値Rに補正することと言い換えることができる。
 具体的には例えば、コントローラ40は、次の式1により上限値Rの大きさαを算出してもよい。
 α=基準上限値Rs×(基準回転数Ns/使用回転数Nc)・・・(式1)
 この場合、図6に示すように、ポンプ吐出流量変化量ΔQは、所定範囲(使用領域)の何れのポンプ回転数Nにおいても一定になる。
 (数値を用いた具体例)
 ポンプ回転数Nと上限値Rとの関係について、具体的数値を用いてさらに説明する。アクチュエータの操作内容が所定の操作内容である場合に、ポンプ吐出流量Qの急変に起因する問題を抑制できるような、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQの大きさの閾値が200L/minであると仮定する。以下では、ポンプ回転数Nが1000回/minおよび2000回/minのそれぞれの場合に、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQの大きさが200L/minとなるような上限値Rを算出する。ここでは、ポンプ容量指令が電流値(ポンプ容量指令電流)であり、上限値Rが、電流値の単位時間当たりの変化量の上限である場合について説明する。
 [計算1]ポンプ回転数Nが2000(回/min)である場合、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQを上記閾値である200(L/min)に調節するのに必要なポンプ容量変化量Δqは、次の式を用いて演算される。
 200(L/min/sec)÷2000(回/min)×1000=100(cm/sec)
 コントローラ40の制御周期を10(msec)とすると、「単位時間」を1制御周期に換算したポンプ容量変化量Δqは、次の式用いて演算される。
 100(cm/sec)×10(msec)÷1000(msec)=1(cm/制御周期)
 ポンプ容量qを1cm変化させるためのポンプ容量指令電流の変化量を、20(mA/cm)とする。すると、ポンプ容量変化量Δqを1(cm/制御周期)に調節するための、1制御周期当たりのポンプ容量指令電流の変化量は、次の式用いて演算される。
 20(mA/cm)×1(cm/制御周期)=20(mA/制御周期)
 したがって、1制御周期当たりのポンプ容量指令電流の変化量(上限値R)を20(mA/制御周期)に設定すれば、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQの大きさを200(L/min)、すなわち上記閾値に調節することができる。
 [計算2]ポンプ回転数Nが1000(回/min)である場合、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQを上記閾値である200(L/min)に調節するの必要なポンプ容量変化量Δqは、次の式を用いて演算される。
 200(L/min/sec)÷1000(回/min)×1000=200(cm/sec)
 この例では、コントローラ40の制御周期を10(msec)とするので、「単位時間」を1制御周期に換算したポンプ容量変化量Δqは、次の式を用いて演算される。
 200(cm/sec)×10(msec)÷1000(msec)=2(cm/制御周期)
 この例では、ポンプ容量qを1(cm)変化させるためのポンプ容量指令電流の変化量は、20(mA/cm)である。すると、ポンプ容量変化量Δqを2(cm/制御周期)に調節するための、1制御周期当たりのポンプ容量指令電流の変化量は、次の式を用いて演算される。
 20(mA/cm)×2(cm/制御周期)=40(mA/制御周期)
 したがって、1制御周期当たりのポンプ容量指令電流の変化量(上限値R)を40(mA/制御周期)に設定すれば、1秒当たりのポンプ吐出流量変化量ΔQの大きさを200(L/min)、すなわち上記閾値に調節することができる。
 上記の式1の妥当性を検討する。上記[計算1]の状態を基準として、基準回転数Nsを2000(回/min)とし、基準上限値Rsを20(mA/制御周期)とする。使用回転数Ncが1000(回/min)のときの上限値Rは、上記の式1を用いて次のように演算される。
 20(mA/制御周期)×2000/1000=40(mA/制御周期)
 この演算結果は、上記[計算2]で求めた上限値Rと一致している。同様に、ポンプ回転数Nを様々に変えた場合でも、ポンプ吐出流量変化量ΔQが上記の閾値となるような上限値Rを、式1により算出することができる。
 図7は、操作部31の操作量の時間変化およびポンプ21のポンプ吐出流量の時間変化を示すグラフである。図7は、ポンプ回転数Nに応じて上限値Rを変えた場合のグラフであり、ポンプ回転数Nがβの場合(グラフG3)と、ポンプ回転数Nが(β/2)の場合(グラフG5)とについて、時間とポンプ吐出流量Qとの関係を示す。また、図7は、時間と操作量との関係も示す。時間と操作量との関係は、図4および図5に示すグラフと同じである。ポンプ回転数Nがβの場合のグラフG3は、図5に示すグラフG3と同じグラフである。この例では、βは、基準回転数Nsである。ポンプ回転数Nがβの場合の上限値R(すなわち基準上限値Rs)の大きさをαとする。ポンプ回転数Nが(β/2)の場合(グラフG5)、上限値Rの大きさは、αとは異なる大きさであり、具体的には2αである。その結果、時刻t1から時刻t1aの間で、ポンプ回転数Nがβの場合(グラフG3)とポンプ回転数Nが(β/2)の場合(グラフG5)とでグラフの傾き(ポンプ吐出流量変化量ΔQ)が等しい。
 (フローチャート)
 図8に示すフローチャートを参照して、図2に示すコントローラ40によるポンプ容量qの算出の具体例を説明する。以下では、フローチャートのステップS11~S51については、図8を参照して説明する。この例でも、特定のアクチュエータ25(例えば図2に示すアクチュエータ25のうちの1つ)を特定の方向に動かす操作(所定の操作内容)が行われる場合について説明する。また、ポンプ容量指令が電流値(ポンプ容量指令電流)であり、上限値Rが、電流値の単位時間当たりの変化量の上限である場合について説明する。
 ステップS11では、コントローラ40(操作内容取得部41)は、操作部31の操作内容を取得する(取り込む)。取得される操作内容は、例えば、操作者によって操作部31に与えられる操作の操作量であってもよい。また、コントローラ40(ポンプ回転数取得部43)は、ポンプ回転数Nを取得する(取り込む)。
 ステップS12では、コントローラ40は、取得した操作内容に応じて、目標ポンプ容量qr(具体的には目標ポンプ容量指令電流Ir)を決定する。例えば、コントローラ40は、予め設定された操作内容と目標ポンプ容量qrとの関係を示す図3のようなマップに基づいて、操作内容に応じた目標ポンプ容量qrを演算する。図8では目標ポンプ容量指令電流Irが単に「電流Ir」と記載されている。
 ステップS13では、図2に示すコントローラ40は、取得した操作内容に応じて、基準回転数Nsにおける上限値R(基準上限値Rs)を決定する。例えば、コントローラ40は、予め設定された操作内容と基準上限値Rsとの関係(マップ)に基づいて、操作内容に応じた基準上限値Rsを読み込む。コントローラ40は、ポンプ容量qの増加側の基準上限値Rs(具体的には増加側の基準電流上限値Id1)と、ポンプ容量qの減少側の基準上限値Rs(具体的には減少側の基準電流上限値Id2)と、を決定してもよい。増加側の基準電流上限値Id1および減少側の基準電流上限値Id2のそれぞれは、ポンプ容量指令である電流値の変化量の、基準となる上限の値である。
 ステップS14では、コントローラ40は、使用回転数Ncにおける上限値Rを算出する。コントローラ40は、ポンプ容量qの増加側の上限値R(具体的には増加側の補正電流上限値Id3)、およびポンプ容量qの減少側の上限値R(具体的には減少側の補正電流上限値Id4)を算出する。具体的には、コントローラ40は、次の式により、増加側の補正電流上限値Id3および減少側の補正電流上限値Id4を算出する。
 増加側の補正電流上限値Id3=増加側の基準電流上限値Id1×(基準回転数Ns/使用回転数Nc)
 減少側の補正電流上限値Id4=減少側の基準電流上限値Id2×(基準回転数Ns/使用回転数Nc)
 ステップS21では、図2に示すコントローラ40は、取得した操作内容が、ポンプ容量qを増加させる操作内容またはポンプ容量qを変化させない操作内容であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ40は、現在の目標ポンプ容量qrから、1制御周期前に指令したポンプ容量q(前回指令したポンプ容量q)を引いた値が0以上であるか否かを判定する。現在の目標ポンプ容量qrから、1制御周期前に(前回)指令したポンプ容量qを引いた値を、「ポンプ容量変化量Δqの目標値」ともいう。さらに具体的には、コントローラ40は、目標ポンプ容量指令電流Ir(ステップS12参照)から、前回指令したポンプ容量指令電流(前回値In-1)を引いた値が0以上であるか否か(「Ir-前回値In-1≧0」であるか否か)を判定する。操作内容が、ポンプ容量qを増加させる操作またはポンプ容量qを変化させない操作の場合(ステップS21でYESの場合)、コントローラ40は、ステップS31の処理を行う。操作内容が、ポンプ容量qを減少させる操作である場合(ステップS21でNOの場合)、コントローラ40は、ステップS41の処理を行う。
 ステップS31では、コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさが、上限値R(増加側の上限値R)以上であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ40は、目標ポンプ容量指令電流Irから、前回指令したポンプ容量指令電流を引いた値が、増加側の補正電流上限値Id3以上か否か(Ir-前回値In-1≧Id3であるか否か)を判定する。
 ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさが、増加側の上限値R以上である場合(ステップS31でYESの場合)、コントローラ40は、前回指令したポンプ容量qと、上限値Rと、の和を、今回指令するポンプ容量qに設定する(ステップS32)。具体的には、コントローラ40は、前回指令したポンプ容量指令電流(前回値In-1)と、増加側の補正電流上限値Id3と、の和を、今回指令するポンプ容量指令電流(今回値I)に設定する(I=前回値In-1+Id3)。
 ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさが、増加側の上限値R未満である場合(ステップS31でNOの場合)、コントローラ40は、今回指令するポンプ容量qを、目標ポンプ容量qrに設定する(ステップS33)。この場合、コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqの大きさを上限値Rで制限しない。具体的には、コントローラ40は、今回指令するポンプ容量指令電流(今回値I)を、目標ポンプ容量指令電流Irにする(I=Ir)。コントローラ40は、ステップS32またはステップS33の後、ステップS51の処理を行う。
 ステップS41では、コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさ(絶対値)が、上限値R(減少側の上限値R)以上であるか否かを判定する。具体的には、コントローラ40は、前回指令したポンプ容量指令電流(前回値In-1)から、目標ポンプ容量指令電流Irを引いた値が、減少側の補正電流上限値Id4以上であるか否か(「前回値In-1-Ir≧Id4」であるか否か)を判定する。なお、コントローラ40は、目標ポンプ容量指令電流Irから前回値In-1を引いた値の絶対値が、減少側の補正電流上限値Id4以上であるか否か(「|Ir-前回値In-1|≧Id4」であるか否か)を判定してもよい。
 ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさが上限値R以上である場合(ステップS41でYESの場合)、コントローラ40は、前回指令したポンプ容量qの大きさから、上限値Rを引いた値を、今回指令するポンプ容量qの大きさに設定する(ステップS42)。具体的には、コントローラ40は、前回指令したポンプ容量指令電流(前回値In-1)から、補正電流上限値Id4を引いた値を、今回指令するポンプ容量指令電流(今回値I)に設定する(I=前回値In-1-Id4)。
 ポンプ容量変化量Δqの目標値の大きさが上限値R以上でない場合(ステップS41でNOの場合)、コントローラ40は、今回指令するポンプ容量qを、目標ポンプ容量qrに設定する(ステップS43)。この場合、コントローラ40は、ポンプ容量変化量Δqの大きさを上限値Rで制限しない。具体的には、コントローラ40は、今回指令するポンプ容量指令電流(今回値I)を、目標ポンプ容量指令電流Irに設定する(I=Ir)。
 コントローラ40は、ステップS32、S33、S42、またはS43で決定した、今回指令するポンプ容量q(具体的には今回値I)を、ポンプ容量制御部23に指令(出力)してもよい。コントローラ40は、ステップS32、S33、S42、またはS43の後、ステップS11の処理に戻ってもよい。この場合、ステップS51は省略されてもよい。
 コントローラ40は、ステップS42またはステップS43の次に、ステップS51の処理を行ってもよい。ステップS51では、コントローラ40は、ポンプ容量qに関する他の制御を行ってもよく、ポンプ容量qを補正してもよい。具体的には例えば、コントローラ40は、ポンプ21の出力を制限する制御(例えばP-Q制御など)を行ってもよい。なお、上記の「前回指令したポンプ容量q」、および、「今回指令するポンプ容量q」は、ステップS51が行われる前に、ステップS32、S33、S42、またはS43で決定された値であり、ステップS51で補正されるポンプ容量qではない。具体的には、上記のポンプ容量指令電流の「今回値I」および「前回値In-1」は、ステップS51が行われる前に、ステップS32、S33、S42、またはS43で決定された値であり、ステップS51で補正される電流値ではない。ステップS51の後、コントローラ40は、ステップS11の処理に戻る。コントローラ40は、ステップS11からステップS51の処理を繰り返す。
 (第1の発明の効果)
 図2に示す油圧駆動装置1による効果は、次の通りである。油圧駆動装置1は、ポンプ21と、アクチュエータ25と、コントローラ40と、を備える。ポンプ21は、動力源17に回転駆動されることで油を吐出する。ポンプ21は、容量を変更可能である。アクチュエータ25は、ポンプ21が吐出した油が供給されることで作動する。コントローラ40は、アクチュエータ25の操作内容に応じてポンプ21の容量を制御する。
 [構成1]コントローラ40は、ポンプ21の容量の単位時間当たりの変化量であるポンプ容量変化量Δqの大きさの上限値Rを、ポンプ21の回転数(ポンプ回転数N)に応じて変える(図6参照)。
 上記[構成1]では、コントローラ40は、ポンプ回転数Nを考慮した、ポンプ容量変化量Δqの大きさの上限値Rを設定する。よって、例えば、ポンプ回転数Nが考慮されずに上限値Rが設定される場合に比べ、油圧駆動装置1は、ポンプ容量変化量Δqを、ポンプ回転数Nに応じた適切な大きさに設定することができる。したがって、油圧駆動装置1は、ポンプ21からアクチュエータ25に供給される油の流量を、ポンプ回転数Nに応じた適切な量に設定することができる。その結果、油圧駆動装置1は、ポンプ吐出流量Qの急変を抑制できるような上限値Rの設定が可能になり、また、操作内容(例えば操作量)の変化に対してポンプ吐出流量Qの変化が遅すぎることを抑制できるような上限値Rの設定が可能になる。
 (第2の発明の効果)
 [構成2]コントローラ40は、ポンプ回転数Nが第1回転数N1のときの上限値Rを、第1上限値R1に設定し、ポンプ回転数Nが第1回転数N1よりも大きい第2回転数N2のときの上限値Rを、第1上限値R1よりも小さい第2上限値R2に設定する。具体的には、コントローラ40は、ポンプ回転数Nが第1回転数N1のときに、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(上限値Rで制限されたポンプ容量変化量Δqの大きさ)を、第1ポンプ容量変化量Δq1に設定する。また、コントローラ40は、ポンプ回転数Nが第1回転数N1よりも大きい第2回転数N2のときに、ポンプ容量変化量Δqの大きさ(上限値Rで制限されたポンプ容量変化量Δqの大きさ)を、第2ポンプ容量変化量Δq2に設定する。コントローラ40は、第2ポンプ容量変化量Δq2が第1ポンプ容量変化量Δq1よりも小さくなるように、上限値Rを設定する。
 上記[構成2]により、次の効果が得られる。ポンプ容量変化量Δqが同じであれば、ポンプ回転数Nが大きいほど、ポンプ吐出流量変化量ΔQが大きくなり(図5参照)、ポンプ吐出流量Qが急変しやすい。そこで、上記[構成2]により、ポンプ回転数Nが第1回転数N1よりも大きい第2回転数N2のときに、第2ポンプ容量変化量Δq2を、第1ポンプ容量変化量Δq1よりも小さくすることができる(図6参照)。よって、油圧駆動装置1は、ポンプ回転数Nが大きい第2回転数N2のときの、ポンプ吐出流量Qの急変を抑制できる。その結果、例えば、油圧駆動装置1は、アクチュエータ25の好ましくない動き(ショックなど)、および、アクチュエータ25およびその周辺におけるキャビテーションなどを抑制できる。
 また、ポンプ容量変化量Δqが同じであれば、ポンプ回転数Nが小さいほど、ポンプ吐出流量変化量ΔQが小さくなり、操作内容(例えば操作量)の変化に対してポンプ吐出流量Qの変化が遅くなりやすい(図5参照)。そこで、上記[構成2]により、ポンプ回転数Nが第2回転数N2よりも小さい第1回転数N1のときに、第1ポンプ容量変化量Δq1を、第2ポンプ容量変化量Δq2よりも大きくすることができる(図6参照)。よって、油圧駆動装置1は、ポンプ回転数Nが小さい第1回転数N1のときに、操作内容(例えば操作量)の変化に対してポンプ吐出流量Qの変化が遅すぎることを抑制できる。その結果、例えば、油圧駆動装置1は、操作内容(例えば操作量)の変化に対するアクチュエータ25の作動の応答性を確保することができる。したがって、上記[構成2]により、油圧駆動装置1は、ポンプ21からアクチュエータ25に供給される油の流量を、ポンプ回転数Nに応じた、より適切な量に設定することができる。
 (第3の発明の効果)
 [構成3]コントローラ40は、ポンプ回転数Nが大きくなるにしたがって、上限値Rが小さくなくように、上限値Rを設定する。
 上記[構成3]により、上記[構成2]による効果を、より確実に得ることができる。
 (第4の発明の効果)
 [構成4]コントローラ40は、ポンプ回転数Nが所定範囲内のポンプ回転数Nのときに、ポンプ21の吐出流量の単位時間当たりの変化量(ポンプ吐出流量変化量ΔQ)が一定になるように、上限値Rを設定する。
 上記[構成4]では、ポンプ回転数Nに関わらず、ポンプ吐出流量変化量ΔQを一定にすることができる(図6参照)。よって、ポンプ吐出流量Qの急変をより確実に抑制でき、操作内容(例えば操作量)の変化に対してポンプ吐出流量Qの変化が遅すぎることをより確実に抑制できる。したがって、油圧駆動装置1は、ポンプ回転数Nに応じた、より適切なポンプ容量変化量Δqを設定することができる。その結果、油圧駆動装置1は、ポンプ21からアクチュエータ25に供給される油の流量を、ポンプ回転数Nに応じた、より適切な量に設定することができる。
 (第5の発明の効果)
 [構成5]動力源17およびポンプ21は、作業機械10に搭載される。アクチュエータ25は、作業機械10を作動させる。
 上記[構成5]では、ポンプ21からアクチュエータ25に供給される油の流量をポンプ回転数Nに応じた適切な量に設定できる効果を、動力源17、ポンプ21、およびアクチュエータ25を有する作業機械10において得ることができる。
 (変形例)
 上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要素(変形例を含む)の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、上記実施形態の変形例どうしが様々に組み合わされてもよい。例えば、構成要素どうしの固定や連結などは、直接的でも間接的でもよい。例えば、図2に示す各構成要素の接続は変更されてもよい。例えば、構成要素の包含関係は様々に変更されてもよい。例えば、ある上位の構成要素に含まれる下位の構成要素として説明したものが、この上位の構成要素に含まれなくてもよく、他の構成要素に含まれてもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したもの(例えばコントローラ40)が、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。例えば、各種パラメータ(設定値、閾値、範囲など)は、コントローラ40に予め設定されてもよく、操作者の手動操作により直接的に設定されてもよい。各種パラメータは、操作者の手動操作により設定された情報に基づいてコントローラ40に算出されてもよく、センサに検出された情報に基づいてコントローラ40に算出されてもよい。例えば、各種パラメータは、変えられなくてもよく、手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じてコントローラ40が自動的に変えてもよい。例えば、図8に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、各構成要素は、各特徴(作用機能、配置、形状、作動など)の一部のみを有してもよい。
 1 油圧駆動装置
 10 作業機械
 17 動力源
 21 ポンプ
 25 アクチュエータ
 40 コントローラ
 N ポンプ回転数(ポンプ21の回転数)
 N1 第1回転数
 N2 第2回転数
 R 上限値
 Δq ポンプ容量変化量
 Δq1 第1ポンプ容量変化量
 Δq2 第2ポンプ容量変化量

 

Claims (5)

  1.  動力源に回転駆動されることで油を吐出するポンプであって容量を変更可能であるポンプと、
     前記ポンプが吐出した油が供給されることで作動するアクチュエータと、
     前記アクチュエータの操作内容に応じて前記ポンプの容量を制御するコントローラと、
     を備え、
     前記コントローラは、前記ポンプの容量の単位時間当たりの変化量であるポンプ容量変化量の大きさの上限値を、前記ポンプの回転数に応じて変える、
     油圧駆動装置。
  2.  請求項1に記載の油圧駆動装置であって、
     前記コントローラは、
     前記ポンプの回転数が第1回転数のときの前記上限値を、第1上限値に設定し、
     前記ポンプの回転数が前記第1回転数よりも大きい第2回転数のときの前記上限値を、前記第1上限値よりも小さい第2上限値に設定する、油圧駆動装置。
  3.  請求項2に記載の油圧駆動装置であって、
     前記コントローラは、前記ポンプの回転数が大きくなるにしたがって、前記上限値が小さくなくように、前記上限値を設定する、油圧駆動装置。
  4.  請求項3に記載の油圧駆動装置であって、
     前記コントローラは、前記ポンプの回転数が所定範囲内の回転数のときに、前記ポンプの吐出流量の単位時間当たりの変化量が一定になるように、前記上限値を設定する、油圧駆動装置。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の油圧駆動装置であって、
     前記動力源および前記ポンプは、作業機械に搭載され、
     前記アクチュエータは、前記作業機械を作動させる、油圧駆動装置。

     
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