特許 6551979 油圧作業機における油圧ポンプ制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6551979

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】油圧作業機における油圧ポンプ制御システム

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/02 20060101AFI20190722BHJP

   F15B 11/00 20060101ALI20190722BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/02 C

   F15B11/00 Q

   E02F9/22 R

   E02F9/22 L

【請求項の数】6

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-183163(P2015-183163)

(22)【出願日】2015年9月16日

(65)【公開番号】特開2017-57926(P2017-57926A)

(43)【公開日】2017年3月23日

【審査請求日】2018年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】505236469

【氏名又は名称】キャタピラー エス エー アール エル

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(72)【発明者】

【氏名】岸田 耕治

(72)【発明者】

【氏名】畑 嘉彦

(72)【発明者】

【氏名】的場 信明

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１４−５０８９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０５２７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８７７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第２７３１６２７（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／０２

Ｅ０２Ｆ ９／２２

Ｆ１５Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから圧油供給される油圧アクチュエータと、中立位置でポンプ流量を油タンクに流すブリードオフ開口を有するとともに油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するオープンセンタ型の流量制御弁と、油圧ポンプから流量制御弁のブリードオフ開口を経由して油タンクに至るセンタバイパス油路と、ブリードオフ開口の下流側のセンタバイパス油路に配されてネガコン圧を発生するネガコン絞りとを備えた油圧作業機の油圧回路において、
前記ネガコン絞りの上流側に配され、非作動時にはセンタバイパス油路を全開し、作動時にはセンタバイパス油路を閉じるバイパスカット弁と、油圧ポンプの可変容量手段にネガコン圧を出力するべく作動するネガコン圧出力用バルブと、前記バイパスカット弁およびネガコン圧出力用バルブの作動を制御する制御手段と、ネガコン圧出力用バルブの非作動時にはネガコン絞りにより発生するネガコン圧を油圧ポンプの容量可変手段に導き、ネガコン圧出力用バルブの作動時にはネガコン圧出力用バルブから出力されるネガコン圧を油圧ポンプの容量可変手段に導くネガコン圧導入手段とを設けるとともに、
前記制御手段は、
油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づきバイパスカット弁を作動させてセンタバイパス油路から油タンクに流れるブリードオフ流量を低減する一方、該バイパスカット弁の作動時に、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ブリードオフ流量とバイパスカット弁が作動した場合の実ブリードオフ流量との差分をブリードオフ低減流量として求めるとともに、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量から前記ブリードオフ低減流量を減じてポンプ要求流量を求め、油圧ポンプの吐出流量を該ポンプ要求流量にするべくネガコン圧出力用バルブを作動させる仮想ブリードオフ制御を行うことを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【請求項2】

請求項１において、制御手段は、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量を、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号と油圧ポンプのポンプ流量との関数テーブルを用いて、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に応じて設定する一方、前記関数テーブルは、バイパスカット弁およびネガコン圧出力用バルブを非作動にした状態で、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号を変化させたときにネガコン絞りにより発生するネガコン圧の検出値と、該ネガコン圧に対する所与のポンプ流量特性とに基づいて予め作成されることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【請求項3】

請求項１または２において、制御手段は、流量制御弁のブリードオフ開口面積とバイパスカット弁の開口面積と油圧ポンプのポンプ圧とに基づいてブリードオフ低減流量を演算するとともに、該演算を行うにあたり、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段により検出されたポンプ検出圧力から油圧系固有振動数の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ポンプ検出圧力から前記抽出された周波数成分を減じた圧力を油圧ポンプのポンプ圧として用いることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【請求項4】

請求項３において、制御手段は、ポンプ要求流量を求めるにあたり、前記バンドパスフィルタ処理で抽出した周波数成分を圧力フィードバックすることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【請求項5】

請求項１乃至４の何れか一項において、制御手段は、流量制御弁に設けられる油圧アクチュエータ圧油供給用開口とバイパスカット弁の開口との開閉タイミングを調整するためのレートリミッタ処理を行い、油圧アクチュエータ圧油供給用開口を開く場合には、流量制御弁に対してバイパスカット弁を遅く作動させ、油圧アクチュエータ圧油供給用開口を閉じる場合には、流量制御弁に対してバイパスカット弁を早く作動させることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【請求項6】

請求項１乃至５の何れか一項において、制御手段は、ネガコン圧出力用バルブを制御するにあたり、ネガコン圧出力用バルブの出力圧を検出する圧力検出手段により検出される実ネガコン圧をフィードバックすることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機における油圧ポンプ制御システムの技術分野に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、油圧ショベル等の油圧作業機に設けられる油圧回路においては、可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するオープンセンタ型の流量制御弁と、油圧ポンプから流量制御弁のブリードオフ開口を経由して油タンクに至るセンタバイパス油路と、ブリードオフ開口の下流側のセンタバイパス油路に配されてネガコン圧を発生するネガコン絞りとを備え、該ネガコン圧に応じて油圧ポンプのポンプ流量を増減制御するように構成したオープンセンタ制御システムが従来から広く知られている。
しかるに、前記オープンセンタ型の流量制御弁を用いてネガコン圧によりポンプ流量を制御するようにしたオープンセンタ制御システムでは、センタバイパス油路から油タンクに流れるブリードオフ流量が多く、省エネの妨げになるという問題があった。
そこで、センタバイパス油路にネガコン絞りを設けないとともに、流量制御弁に形成されるブリードオフ開口面積を小さくすることでブリードオフ流量を低減する一方、ネガコン絞りが設けられていると仮想した場合の仮想ネガコン圧算出手段を設け、該仮想ネガコン圧算出手段により算出される仮想ネガコン圧によりポンプ流量を制御するようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１４８１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、前記特許文献１のものは、油圧アクチュエータ用操作具（操作装置）の操作量と油圧ポンプの吐出圧とに基づいて仮想ネガコン圧を算出し、該仮想ネガコン圧を電磁比例弁から出力させて油圧ポンプの吐出量制御を行う構成になっており、このため、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサや、仮想ネガコン圧を出力する電磁比例弁が故障したような場合に、ポンプ流量を制御することができなくなって油圧アクチュエータを意図したとおりに作動させることができないという問題がある。また、特許文献１で用いられている流量制御弁は、ブリードオフ開口面積が小さく形成された特殊な流量制御弁であって、従来のオープンセンタ型の流量制御弁を用いた既存のオープンセンタ制御システムを、ブリードオフ流量を低減させるべく特許文献１の制御システムに変更しようとしても、上記特殊な流量制御弁を少なくとも油圧アクチュエータの数だけ用意しなければならず、変更が難しいうえコストもかかるという問題もある。
さらに、特許文献１の流量制御弁のブリードオフ開口面積は、従来のオープンセンタ型の流量制御弁のブリードオフ開口面積よりもかなり小さく設定されており、このためブリードオフ流量が少なくなって油圧システムのダンピングが悪くなると予想されるが、特許文献１では、圧力センサで検出された油圧ポンプの吐出圧をそのまま用いて仮想ネガコン圧や仮想ブリードオフ流量を算出しているため、ハンチングが発生しやすいという問題もある。さらにまた、油圧アクチュエータ操作具の操作量が少ない段階、つまり流量制御弁の油圧アクチュエータ供給用開口が殆ど開いていない段階でブリードオフ開口面積をかなり絞っているため、操作具をステップで操作した場合や、急激に反対方向に切換える切り返し操作をした場合に、ポンプ流量に対してブリードオフ開口面積が狭すぎ、ポンプ圧が急上昇して操作性が悪くなるというという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、可変容量型の油圧ポンプと、該油圧ポンプから圧油供給される油圧アクチュエータと、中立位置でポンプ流量を油タンクに流すブリードオフ開口を有するとともに油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するオープンセンタ型の流量制御弁と、油圧ポンプから流量制御弁のブリードオフ開口を経由して油タンクに至るセンタバイパス油路と、ブリードオフ開口の下流側のセンタバイパス油路に配されてネガコン圧を発生するネガコン絞りとを備えた油圧作業機の油圧回路において、前記ネガコン絞りの上流側に配され、非作動時にはセンタバイパス油路を全開し、作動時にはセンタバイパス油路を閉じるバイパスカット弁と、油圧ポンプの可変容量手段にネガコン圧を出力するべく作動するネガコン圧出力用バルブと、前記バイパスカット弁およびネガコン圧出力用バルブの作動を制御する制御手段と、ネガコン圧出力用バルブの非作動時にはネガコン絞りにより発生するネガコン圧を油圧ポンプの容量可変手段に導き、ネガコン圧出力用バルブの作動時にはネガコン圧出力用バルブから出力されるネガコン圧を油圧ポンプの容量可変手段に導くネガコン圧導入手段とを設けるとともに、前記制御手段は、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づきバイパスカット弁を作動させてセンタバイパス油路から油タンクに流れるブリードオフ流量を低減する一方、該バイパスカット弁の作動時に、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ブリードオフ流量とバイパスカット弁が作動した場合の実ブリードオフ流量との差分をブリードオフ低減流量として求めるとともに、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量から前記ブリードオフ低減流量を減じてポンプ要求流量を求め、油圧ポンプの吐出流量を該ポンプ要求流量にするべくネガコン圧出力用バルブを作動させる仮想ブリードオフ制御を行うことを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。
請求項２の発明は、請求項１において、制御手段は、バイパスカット弁が設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量を、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号と油圧ポンプのポンプ流量との関数テーブルを用いて、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に応じて設定する一方、前記関数テーブルは、バイパスカット弁およびネガコン圧出力用バルブを非作動にした状態で、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号を変化させたときにネガコン絞りにより発生するネガコン圧の検出値と、該ネガコン圧に対する所与のポンプ流量特性とに基づいて予め作成されることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。
請求項３の発明は、請求項１または２において、制御手段は、流量制御弁のブリードオフ開口面積とバイパスカット弁の開口面積と油圧ポンプのポンプ圧とに基づいてブリードオフ低減流量を演算するとともに、該演算を行うにあたり、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段により検出されたポンプ検出圧力から油圧系固有振動数の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ポンプ検出圧力から前記抽出された周波数成分を減じた圧力を油圧ポンプのポンプ圧として用いることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。
請求項４の発明は、請求項３において、制御手段は、ポンプ要求流量を求めるにあたり、前記バンドパスフィルタ処理で抽出した周波数成分を圧力フィードバックすることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、制御手段は、流量制御弁に設けられる油圧アクチュエータ圧油供給用開口とバイパスカット弁の開口との開閉タイミングを調整するためのレートリミッタ処理を行い、油圧アクチュエータ圧油供給用開口を開く場合には、流量制御弁に対してバイパスカット弁を遅く作動させ、油圧アクチュエータ圧油供給用開口を閉じる場合には、流量制御弁に対してバイパスカット弁を早く作動させることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか一項において、制御手段は、ネガコン圧出力用バルブを制御するにあたり、ネガコン圧出力用バルブの出力圧を検出する圧力検出手段により検出される実ネガコン圧をフィードバックすることを特徴とする油圧作業機における油圧ポンプ制御システムである。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の発明とすることにより、ブリードオフ流量および油圧ポンプの吐出流量を低減することができて省エネに貢献できるとともに、仮想ブリードオフ制御においても従来のオープンセンタ制御システムと同等に油圧アクチュエータを動作させることができる。しかも、バイパスカット弁およびネガコン圧出力用バルブが非作動の状態では、ネガコン絞りにより発生するネガコン圧が油圧ポンプの容量可変手段に導かれることになるから、仮にバイパスカット弁やネガコン圧出力用バルブが故障したような場合であっても、ネガコン絞りにより発生するネガコン圧で油圧ポンプのポンプ流量制御を行うことができる。さらに、既存のオープンセンタ制御システムからの変更も容易で、コスト抑制に大きく貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、仮想ブリードオフ制御における油圧アクチュエータの動作を、より確実にオープンセンタ制御と同等にすることができる。
請求項３の発明とすることにより、演算されるブリードオフ低減流量の周波数変動を抑制することができて、ポンプ圧のハンチングを防止できる。
請求項４の発明とすることにより、油圧系のダンピング係数が大きくなって、ハンチングの抑制に貢献できる。
請求項５の発明とすることにより、ポンプ圧の立ち上がりが滑らかになって操作性が向上するとともに、油圧アクチュエータ用操作具をステップで操作した場合や、急激に反対方向に切換える切り返し操作をしたような場合に、油圧ポンプの吐出油が閉じ込められてポンプ圧が急上昇してしまう不具合を回避できる。
請求項６の発明とすることにより、ネガコン圧出力用バルブのヒステリシスを低減できるとともに、応答性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】油圧ショベルの側面図である。

【図2】油圧ショベルの油圧回路図である。

【図3】コントローラの入出力を示すブロック図である。

【図4】メインルーチンのフローチャート図である。

【図5】オープンセンタ制御のフローチャート図である。

【図6】仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御のフローチャート図である。

【図7】ポンプ・バルブ制御ブロックの構成を示すブロック図である。

【図8】流量制御弁制御ブロックの構成を示すブロック図である。

【図9】ブリードオフ開口面積設定ブロックの構成を示すブロック図である。

【図10】仮想ポンプ流量設定ブロックの構成を示すブロック図である。

【図11】バイパスカット弁設定ブロックの構成を示すブロック図である。

【図12】ポンプ流量制御ブロックの構成を示すブロック図である。

【図13】ネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロックの構成を示すブロック図である。

【図14】レートリミッタの構成を示すブロック図である。

【図15】流量制御弁とバイパスカット弁の開閉タイミングを示す図である。

【図16】（Ａ）、（Ｂ）はオープンセンタ制御システムにおけるセンタバイパス油路のモデル図である。

【図17】仮想ブリードオフ制御システムにおけるセンタバイパス油路のモデル図である。

【図18】流量制御弁およびバイパスカット弁の開口特性図である。

【図19】ポンプ流量・ネガコン圧特性図である。

【図20】ゲイン補正器の特性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の油圧作業機の一例である油圧ショベル１を示す図であって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上方に上部旋回体３が旋回自在に支持され、該上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、バケット６からなるフロント作業部７が装着されているとともに、下部走行体２を走行せしめる左右の走行モータ８Ｌ、８Ｒ、上部旋回体３を旋回せしめる旋回モータ９、ブーム４、アーム５、バケット６をそれぞれ揺動せしめるブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２等の各種油圧アクチュエータを備えて構成されている。

【0009】

図２は、前記油圧ショベル１に設けられる油圧回路を示す図であって、該油圧回路に本発明の油圧ポンプ制御システムが実施されているが、該図２において、８Ｌ、８Ｒ、９，１０，１１、１２は前記左右の走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ（これら左右の走行モータ８Ｌ、８Ｒ、旋回モータ９、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２は本発明の油圧アクチュエータに相当し、以下の説明において、油圧アクチュエータＡと称する場合もある）であり、また、１３、１４はこれら油圧アクチュエータＡの油圧供給源となる容量可変型の第一、第二メインポンプ（これら第一、第二メインポンプ１３，１４は本発明の油圧ポンプに相当するが、本実施の形態では、第一、第二メインポンプ１３，１４として斜板式ピストンポンプが採用されている）、１３ａ、１４ａは第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段（本実施の形態では斜板制御手段）、１５はパイロット油圧源となるパイロットポンプ、１６は油タンクである。また、１７は前記第一、第二メインポンプ１３、１４およびパイロットポンプ１５を駆動せしめるエンジンである。

【0010】

さらに図２において、１８、１９は第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出油が供給される第一、第二吐出ラインであって、第一吐出ライン１８には、左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の各流量制御弁２０〜２３がそれぞれ接続されており、また、第二吐出ライン１９には、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２４〜２７がそれぞれ接続されている。

【0011】

前記左走行用流量制御弁２０、右走行用流量制御弁２４は、左右の走行用操作具の前進側、後進側操作に基づいて、第一、第二メインポンプ１３、１４から左走行モータ８Ｌ、右走行モータ８Ｒへの供給流量、および左走行モータ８Ｌ、右走行モータ８Ｒから油タンク１６への排出流量をそれぞれ制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。

【0012】

また、バケット用流量制御弁２１は、バケット用操作具のクローズ側、オープン側操作に基づいて、第一メインポンプ１３からバケットシリンダ１２への供給流量、およびバケットシリンダ１２から油タンク１６への排出流量を制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。

【0013】

また、旋回用流量制御弁２５は、旋回用操作具の左旋回側、右旋回側操作に基づいて、第二メインポンプ１４から旋回モータ９への供給流量、および旋回モータ９から油タンク１６への排出流量を制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。

【0014】

また、第一速ブーム用流量制御弁２２は、ブーム用操作具の上昇側、下降側操作に基づいて、第一メインポンプ１３からブームシリンダ１０への供給流量、およびブームシリンダ１０から油タンク１６への排出流量を制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。さらに、第二速ブーム用流量制御弁２７は、ブーム用操作具の上昇側操作に基づいて、第二メインポンプ１４からブームシリンダ１０への供給流量を制御するバルブである。

【0015】

また、第一速アーム用流量制御弁２６は、アーム用操作具のイン側、アウト側操作に基づいて第二メインポンプ１４からアームシリンダ１１への供給流量、およびアームシリンダ１１から油タンク１６への排出流量を制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。さらに、第二速アーム用流量制御弁２３は、アーム用操作具のイン側、アウト側操作に基づいて、第一メインポンプ１３からアームシリンダ１１への供給流量、およびアームシリンダ１１から油タンク１６への排出流量を制御するバルブであって、油の流れの方向を切換える方向制御弁の機能も有している。
尚、前記左右の走行用操作具、バケット用操作具、旋回用操作具、ブーム用操作具、アーム用操作具は、操作レバーや操作ペダルであって、図示しないが、以下の説明において、油圧アクチュエータ用操作具、または単に操作具と称する場合もあり、本発明の油圧アクチュエータ用操作具に相当する。

【0016】

前記左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２０〜２７は、何れも操作具操作に基づいて対応するパイロット圧出力用電磁比例弁５３（図２には、パイロット圧出力用電磁比例弁５３は図示しないが、複数のパイロット圧出力用電磁比例弁５３が組み込まれたパイロットバルブブロック２８として図示する）から出力されるパイロット圧より切換わるパイロット作動式のスプール弁であって、パイロット圧が供給されていない状態では、油圧アクチュエータＡへの圧油供給を行わない中立位置に位置しているが、パイロット圧が供給されることにより、スプールが変位して油圧アクチュエータＡに対する圧油供給制御を行う作動位置に切換わって、第一、第二メインポンプ１３、１４から対応する油圧アクチュエータＡへの圧油供給用開口（以降、ＰＣ開口と称する）、油圧アクチュエータＡから油タンクへの油排出用開口（以降、ＣＴ開口と称する）を開くように構成されているとともに、これらＰＣ開口、ＣＴ開口の開口面積はスプール変位量に応じて変化し、これにより第一、第二メインポンプ１３、１４から油圧アクチュエータＡへの供給流量制御、油圧アクチュエータＡから油タンク１６への排出流量制御が行われるようになっている。尚、前記流量制御弁２０〜２７にパイロット圧を出力するパイロット圧出力用電磁比例弁５３は後述するコントローラ５０により制御されるが、該制御については後述する。

【0017】

さらに、前記各流量制御弁２０〜２７は、オープンセンタ型のバルブであって、第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出油を油タンク１６に流すためのブリードオフ開口（ＰＴ開口）２０ａ〜２７ａを有している。該ブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの開口面積は、図１８に示すように、中立位置で最も大きく、スプール変位量が大きくなるにつれて開口面積が小さくなるように設定されている。尚、以下の説明において、左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の流量制御弁２０〜２７を流量制御弁ＣＶと称し、また、各流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａをブリードオフ開口ＣＶａと称する場合もある。

【0018】

さらに、図２において、２９、３０は第一、第二センタバイパス油路であって、第一センタバイパス油路２９は、第一吐出ライン１８から分岐され、左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の各流量制御弁２０〜２３のブリードオフ開口２０ａ〜２３ａを直列状に通って油タンク１６に至るように形成されており、また、第二センタバイパス油路３０は、第二吐出ライン１９から分岐され、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２４〜２７のブリードオフ開口２４ａ〜２７ａを直列状に通って油タンク１６に至るように形成されている。

【0019】

前記第一、第二センタバイパス油路２９、３０には、最も下流側に配される流量制御弁２３、２７（第一センタバイパス油路２９では第二速アーム用流量制御弁２３、第二センタバイパス油路３０では第二速ブーム用流量制御弁２７）の下流側に、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ配されており、さらに該第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ，３１Ｒの下流側に、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒと第一、第二ネガコン用リリーフ弁３３Ｌ、３３Ｒとがそれぞれ配されている。

【0020】

前記第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ，３１Ｒは、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒの上流側において第一、第二センタバイパス油路２９，３０を開閉する電磁弁であって、後述するコントローラ５０からの制御指令に基づいて、第一、第二センタバイパス油路２９，３０を全開する全開位置Ｎ（非作動状態）から、第一、第二センタバイパス油路２９、３０を可変に閉じる作動位置Ｘに切換わるとともに、該作動位置Ｘの開口面積はコントローラ５０によって増減制御されるようになっている。

【0021】

また、前記第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒは、前記第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ，３１Ｒが全開しているとき（非作動状態のとき）に、第一、第二センタバイパス油路２９，３０を流れる圧油を絞ることで第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒの上流側に制御圧（ネガコン圧）を発生させるためのものであって、該第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒの上流側に発生したネガコン圧は、第一、第二ネガコンライン３４Ｌ、３４Ｒを経由して後述する第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒの一方の入力ポート３５Ｌａ、３５Ｒａに入力されるようになっている。

【0022】

また、前記第一、第二ネガコン用リリーフ弁３３Ｌ、３３Ｒは、前記第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒと並列状に配されていて、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒの上流側の第一、第二センタバイパス油路２９，３０の圧力が所定のリリーフ圧を超えた場合に、該第一、第二センタバイパス油路２９，３０の圧油を油タンク１６に逃すように構成されている。
尚、前述した左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２０〜２７、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ，３１Ｒ、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒ、第一、第二ネガコン用リリーフ弁３３Ｌ、３３Ｒは、コントロールバルブ３７としてユニット化された状態で組付けられている。

【0023】

さらに、図２において、３８Ｌ、３８Ｒは第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁（本発明のネガコン圧出力用バルブに相当する）であって、該第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒは、後述するように仮想ブリードオフ制御において、コントローラ５０からの制御指令に基づいてネガコン圧を出力するようになっているとともに、該出力圧は、前記第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒの他方の入力ポート３５Ｌｂ、３５Ｒｂに入力されるようになっている。

【0024】

また、前記第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒは、一方の入力ポート３５Ｌａ、３５Ｒａから入力される第一、第二ネガコンライン３４Ｌ、３４Ｒの圧力と、他方の入力ポート３５Ｌｂ、３５Ｒｂから入力される第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの出力圧とのうち高圧側を選択し、該選択した圧力をポンプ制御用のネガコン圧として、第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段１３ａ、１４ａに出力する。そして、該容量可変手段１３ａ、１４ａは、図１９のポンプ流量・ネガコン圧特性図に示されるように、ネガコン圧が高くなるほどポンプ流量を少なくするネガティブコントロールを行うように構成されている。尚、前記第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒは、本発明のネガコン圧導入手段に相当する。

【0025】

さらに、図２において、３９Ｌ、３９Ｒは第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出圧を検出する第一、第二ポンプ圧センサ（本発明の油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出手段に相当する）、４０Ｌ、４０Ｒは第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒから出力されるポンプ制御用ネガコン圧を検出する第一、第二ネガコン圧センサ（本発明のネガコン出力用バルブの出力圧を検出する圧力検出手段に相当する）であって、これらセンサ３９Ｌ、３９Ｒ、４０Ｌ、４０Ｒから出力される検出信号は、前記コントローラ５０に入力されるようになっている。

【0026】

尚、図２中、４１はリターン回路に設けられる背圧チェック弁、４２はオイルクーラーである。また、４３は走行直進弁であって、該走行直進弁４３は、左右の走行用操作具と他の油圧アクチュエータ用操作具とが同時に操作された場合に、走行の直進性を確保するべく中立位置Ｎから作動位置Ｎに切換わるようになっているが、本実施の形態では走行直進弁４３が中立位置Ｎに位置している場合について説明するとともに、該走行直進弁４３が中立位置Ｎに位置している状態では、左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の各流量制御弁２０〜２３には第一メインポンプ１３の吐出油が供給され、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２４〜２７には第二メインポンプ１４の吐出油が供給されるようになっている。さらに、図２において、４４はブーム用再生弁、４５は可変旋回優先弁、４６はアーム用再生弁であり、４７は第一、第二吐出ライン１８、１９に接続されるメインリリーフ弁である。

【0027】

一方、前記コントローラ５０は、本発明の制御手段に相当するが、図３のブロック図に示す如く、入力側に、各油圧アクチュエータ用操作具（左右の走行用操作具、バケット用操作具、旋回用操作具、ブーム用操作具、アーム用操作具）の操作方向および操作量をそれぞれ検出する操作検出手段５１、前記第一、第二ポンプ圧センサ３９Ｌ、３９Ｒ、第一、第二ネガコン圧センサ４０Ｌ、４０Ｒ、後述するモードスイッチ５２等が接続される一方、出力側には、前記左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の各流量制御弁２０〜２７にそれぞれパイロット圧を出力するパイロット圧出力用電磁比例弁５３（左走行前進側電磁比例弁５３−１ａ、左走行後進側電磁比例弁５３−１ｂ、バケットクローズ側電磁比例弁５３−２ａ、バケットオープン側電磁比例弁５３−２ｂ、第一速ブーム上昇側電磁比例弁５３−３ａ、第一速ブーム下降側電磁比例弁５３−３ｂ、第二速アームイン側電磁比例弁５３−４ａ、第二速アームアウト側電磁比例弁５３−４ｂ、右走行前進側電磁比例弁５３−５ａ、右走行後進側電磁比例弁５３−５ｂ、左旋回側電磁比例弁５３−６ａ、右旋回側電磁比例弁５３−６ｂ、第一速アームイン側電磁比例弁５３−７ａ、第一速アームアウト側電磁比例弁５３−７ｂ、第二速ブーム上昇側電磁比例弁５３−８ａ）、前記第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒ、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒ等が接続されているとともに、油圧ショベル１の運転室に配されるモニタ装置５４に相互に入出力可能に接続されている。
ここで、前記モニタ装置５４は、機体情報やカメラ情報等の各種情報を表示するディスプレイ５４ａを備えているとともに、画面切換えや各種設定、コントローラ５０のメモリ書き換え等を行うための操作手段５４ｂ（タッチパネルや操作キー等）を備えている。
また、前記モードスイッチ５２は、制御モードを切換えるためにオペレータが操作するスイッチであって、油圧ショベル１の運転室に配されている。そして、該モードスイッチ５２によって、後述する『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成モード』、『仮想ブリードオフ制御モード』、『オープンセンタ制御モード』の何れかの制御モードを任意に選択することができるようになっている。尚、本実施の形態では、モードスイッチ５２はモニタ装置５４とは別に設けられているが、モニタ装置５４の操作手段を用いて制御モードを切換える構成にすることもできる。

【0028】

次に、前記コントローラ５０の行う制御について、図４〜図２０にもとづいて説明する。
まず、図４にメインルーチンのフローチャート図を示すが、メインルーチンがスタートすると、コントローラ５０は、まず、ステップＳ１で、前記第一、第二ポンプ圧センサ３９Ｌ、３９Ｒ、第一、第二ネガコン圧センサ４０Ｌ、４０Ｒ、操作検出手段５１、モードスイッチ５２の信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、流量制御弁制御を実行する。該流量制御弁制御は、後述する流量制御弁制御ブロック６１で行われる制御であって、操作検出手段５１から入力される油圧アクチュエータ用操作具の操作信号に基づいて各流量制御弁２０〜２７を制御するが、その詳細については後述する。さらにコントローラ５０は、ステップＳ３で、モードスイッチ５２により選択されたモードを判定する。そして、該選択されたモードに対応する制御、つまり、『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成モード』が選択されている場合には『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』（ステップＳ４）、『仮想ブリードオフ制御モード』が選択されている場合には『仮想ブリードオフ制御』（ステップＳ５）、『オープンセンタ制御モード』が選択されている場合には『オープンセンタ制御』（ステップＳ６）をそれぞれ実行する。
ここで、前記『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』は、『仮想ブリードオフ制御』で用いる「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブル（該「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルは、本発明の油圧アクチュエータ用操作具の操作信号と油圧ポンプのポンプ流量との関数テーブルに相当する）を作成するための制御であって、「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルは、各油圧アクチュエータＡについてそれぞれ作成される。また、『仮想ブリードオフ制御』は、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒを作動させてブリードオフ流量（第一、第二メインポンプ１３、１４から第一、第二センタバイパス油路２９、３０を経由して油タンク１６に流れる流量）を低減する一方で、オープンセンタ制御時と同等に油圧アクチュエータＡを作動させるためのポンプ流量制御を行う制御である。さらに、『オープンセンタ制御』は、油圧アクチュエータ用流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの通過量に応じて発生するネガコン圧に基づいてポンプ流量制御を行うための制御である。

【0029】

次に、前記『オープンセンタ制御』について、図５に示すフローチャート図に基づいて説明する。該『オープンセンタ制御』に移行すると、コントローラ５０は、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒに対して全開となるように制御指令を出力し、さらに、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒに対して出力圧が最低圧（Ｍｉｎ圧、タンク圧）となるように制御指令を出力する（ステップＳ６−１）。
そして、前記ステップＳ６−１で第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが全開となることにより、第一、第二センタバイパス油路２９、３０を流れるブリードオフ流量は、全開の第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒを通過して第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３３Ｒに供給される。これにより第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３３Ｒの上流側には、油圧アクチュエータ用流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの通過量に応じて増減するネガコン圧が発生し、該ネガコン圧が第一、第二ネガコンライン３４Ｌ、３４Ｒを経由して第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒの一方の入力ポート３５Ｌａ、３５Ｒａに入力される。一方、第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒの他方の入力ポート３５Ｌａ、３５Ｒａには第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの出力圧が入力されるが、該出力圧は前記ステップＳ６−１で最低値となるように制御されるため、前記一方の入力ポート３５Ｌａ、３５Ｒａから入力されるネガコン圧が第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒから出力されて第一、第二メインポンプ１３，１４の容量可変手段１３ａ、１４ａに入力される。これにより第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量は、油圧アクチュエータ用流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの通過量に応じて発生するネガコン圧により増減制御される。
而して、『オープンセンタ制御』では、油圧アクチュエータ用流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの通過量に応じて発生するネガコン圧によって、第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量が増減制御される。この場合、何れの油圧アクチュエータ用操作具も操作されていない場合には、ブリードオフ開口２０ａ〜２７ａを通過するブリードオフ流量が最大となってネガコン圧が高くなり、これによりポンプ流量が最低流量となるように制御される一方、油圧アクチュエータ用操作具が操作されると、その操作量に応じてブリードオフ開口２０ａ〜２７ａを通過するブリードオフ流量が減少してネガコン圧が低くなり、これによりポンプ流量が増大するように制御されるが、この制御は、従来から汎用的に採用されている制御であるため、詳細な説明は省略する。
ここで、前記第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒは、コントローラ５０から制御指令が出力されない非作動状態で全開位置Ｎに位置し、また、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの出力圧は、コントローラ５０から制御指令が出力されない非作動状態で最低圧（タンク圧）となるように構成されている。而して、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒや第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒに何らかの不具合が生じて作動しない場合であっても、オープンセンタ制御を行うことができるようになっている。
また、図１８に示すように、全開位置Ｎでの第一バイパスカット３１の開口面積は、中立位置の流量制御弁ＣＶのブリードオフ開口面積よりも小さく設定されているが、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが全開のときには、該全開の第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒによって第一、第二センタバイパス油路２９、３０を流れる圧油が絞られないように設定されており、これにより、『オープンセンタ制御』では、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが設けられていない場合と同等のネガティブコントロール制御が行われるようになっている。

【0030】

次に、前記『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』について、図６に示すフローチャート図に基づいて説明する。該『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』に移行すると、コントローラ５０は、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒに対して全開となるように制御信号を出力し、さらに、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒに対して出力圧が最低圧（Ｍｉｎ圧、タンク圧）となるように制御信号を出力する（ステップＳ４−１）。このステップＳ４−１の処理は、前述した『オープンセンタ制御』のステップＳ６−１の制御と同じであり、これにより、第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量は、油圧アクチュエータ用流量制御弁２０〜２７のブリードオフ開口２０ａ〜２７ａの通過量に応じて発生するネガコン圧によって増減制御されるオープンセンタ制御状態になる。

【0031】

前記ステップＳ４−１の処理後、コントローラ５０は、続けて、モニタ装置５４のブィスプレイ５４ａに、作動させる何れか一つの油圧アクチュエータＡと、該油圧アクチュエータＡに応じたフロント作業部４の初期姿勢とを表示（ステップＳ４−２）して、オペレータに知らせる。そして、オペレータは、フロント作業部４をデイスプレイ５４ａの表示に従って初期姿勢にした後、モニタ装置５４の操作手段５４ｂに設けられた開始スイッチをＯＮ操作する。

【0032】

次いで、コントローラ５０は、前記開始スイッチがＯＮ操作されたか否かを判断する（ステップＳ４−３）。そして、該判断で「ＮＯ」の場合、つまり開始スイッチがＯＮ操作されていない場合には、フロント作業部４が初期姿勢にセットされていないと判断して、前記ステップＳ４−２の処理に戻る。

【0033】

一方、前記ステップＳ４−３の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり開始スイッチがＯＮ操作された場合には、フロント作業部４が初期姿勢にセットされていると判断して、コントローラ５０は、自動的にランプ状に信号を出力して、前記モニタ装置５４に表示された油圧アクチュエータＡの操作信号を一定速度でゼロから最大（フル操作）まで増加させる（ステップＳ４−４）。該操作信号に基づく流量制御弁ＣＶの制御は、後述する流量制御弁制御ブロック６１で行われる制御あって、その詳細は後述するが、ステップＳ４−４で油圧アクチュエータＡの操作信号を一定速度で増加させることによって流量制御弁ＣＶのスプールが変位し、これにより油圧アクチュエータＡに圧油供給されるとともに流量制御弁ＣＶのブリードオフ開口ＣＶａの開口面積が減少して、ネガコン圧が減少していく。

【0034】

そして、コントローラ５０は、前記ステップＳ４−４で一定速度で増加させたときの操作信号と、そのときのネガコン圧の値とを記憶する（ステップＳ４−５）。

【0035】

次いで、第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量・ネガコン圧特性を元に、ネガコン圧からポンプ流量を求める（ステップＳ４−６）。第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量・ネガコン圧特性（ネガコン圧に対する所与のポンプ流量特性）は図１９に示されるようなものであって、予め設定されている。

【0036】

次いで、操作信号が最大（フル操作）になったか否かを判断する（ステップＳ４−７）。そして、該判断で「ＮＯ」の場合、つまり操作信号が最大になっていない場合には、前記ステップＳ４−４に戻り、該ステップＳ４−４〜ステップＳ４−６の処理を繰り返す。

【0037】

一方、前記ステップＳ４−７の判断で「ＹＥＳ」の場合、つまり操作信号が最大になった場合には、操作信号と、前記ステップＳ４−６で求めたポンプ流量とを用いて、「操作信号ｖｓポンプ流量」の関数テーブルを作成し、メモリに記憶（ステップＳ４−８）してからリターンする。

【0038】

而して、『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』では、ステップＳ４−１の処理でオープンセンタ制御状態とし、この状態で、「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルを作成することになる。そして、該作成された「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルは、後述する『仮想ブリードオフ制御』における仮想ポンプ流量設定に用いられる。
尚、図６に示すフローチャートには、一つの油圧アクチュエータ用の「操作信号ｖｓポンプ流量」の作成手順を示したが、他の油圧アクチュエータ用の「操作信号ｖｓポンプ流量」についても、同様の手順で順次作成される。

【0039】

次に、『仮想ブリードオフ制御』について、図７〜図２０に基づいて説明する。尚、該図７〜図１３に示す制御ブロック図は、第一メインポンプ１３、該第一メインポンプ１３から圧油供給される左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の流量制御弁２０〜２３、および第一バイパスカット弁３１Ｌに関する制御を示すものであって、以下、これらの制御について説明するが、第二メインポンプ１４、該第二メインポンプ１４から圧油供給される右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の流量制御弁２４〜２７、および第二バイパスカット弁３１Ｒに関する制御については、同様であるため図示および説明を省略する。

【0040】

図７は、コントローラ５０に設けられるポンプ・バルブ制御ブロック６０を示す図であって、該ポンプ・バルブ制御ブロック６０には、左走行、バケット、ブーム、アームの操作信号（操作検出手段５１により検出される左走行用操作具、バケット用操作具、ブーム用操作具、アーム用操作具の操作信号）５１−１、５１−２、５１−３、５１−４に基づいて左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の流量制御弁２０〜２３を制御する流量制御弁制御ブロック６１、該流量制御弁制御ブロック６１から出力されるパイロット圧出力用電磁比例弁指令値に基づいて各流量制御弁２０〜２３のブリードオフ開口面積（ブリードオフ開口２０ａ〜２３ａの開口面積）を設定するブリードオフ開口面積設定ブロック６２、上記操作信号５１−１、５１−２、５１−３、５１−４に基づいて仮想ポンプ流量を設定する仮想ポンプ流量設定ブロック６３、操作信号５１−１、５１−２、５１−３、５１−４に基づいて第一バイパスカット弁３１Ｌの開口面積を設定するバイパスカット弁設定ブロック６４、第一ポンプ圧センサ３９Ｌから入力される第一メインポンプ圧力信号３９Ｌ−１と上記ブリードオフ開口面積設定ブロック６２、仮想ポンプ流量設定ブロック６３、バイパスカット弁設定ブロック６４の出力信号とに基づいてネガコン圧指令を出力するポンプ流量制御ブロック６５、第一ネガコン圧センサ４０Ｌから入力される第一ネガコン圧力信号４０Ｌ−１と上記ポンプ流量制御ブロック６５から出力されるネガコン圧指令に基づいて第一ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌを制御するネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６、モードスイッチ５２で設定された制御モードに基づいてネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６の出力値とＭｉｎ圧設定器６７の出力値との何れか一方を選択する第一信号選択器６８、モードスイッチ５２で設定された制御モードに基づいてバイパスカット弁設定ブロック６４の出力値と全開設定器６９の出力値との何れか一方を選択する第二信号選択器７０が設けられている。そして、前記流量制御弁制御ブロック６１からは、パイロット圧出力用電磁比例弁５３（左走行前進側電磁比例弁５３−１ａ、左走行後進側電磁比例弁５３−１ｂ、バケットクローズ側電磁比例弁５３−２ａ、バケットオープン側電磁比例弁５３−２ｂ、第一速ブーム上昇側電磁比例弁５３−３ａ、第一速ブーム下降側電磁比例弁５３−３ｂ、第二速アームイン側電磁比例弁５３−４ａ、第二速アームアウト側電磁比例弁５３−４ｂ）に制御指令が出力され、また、第一信号選択器６８からは第一ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌに制御指令が出力され、また、第二信号選択器７０からは第一バイパスカット弁３１Ｌに制御指令が出力されるようになっている。
尚、前記各ブロック６１〜６６の詳細については後述するが、流量制御弁制御ブロック６１の制御は、前述したメインルーチンのステップＳ２で行われる制御であって、『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』、『仮想ブリードオフ制御モード』、『オープンセンタ制御モード』の全ての制御において実行される。
また、第一、第二信号選択器６８、７０は、モードスイッチ５２で設定された制御モードに基づいて信号を切換えるものであって、『オープンセンタ制御モード』および『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』が設定されている場合には、これら第一、第二信号選択器６８、７０によって、Ｍｉｎ圧設定器６７から出力される第一ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌの最低圧（Ｍｉｎ圧、タンク圧）指令値、全開設定器６９から出力される第一バイパスカット弁３１Ｌの全開指令値がそれぞれ選択され、これにより前述したステップＳ６−１、ステップＳ４−１の処理が行われる。一方、『仮想ブリードオフ制御』が選択されている場合には、第一、第二信号選択器６８、７０によって、ネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６からの出力値、バイパスカット弁設定ブロック６４からの出力値がそれぞれ選択されるようになっている。

【0041】

次に、前記流量制御弁制御ブロック６１について、図８に基づいて説明する。該図８において、６１−１は左走行操作信号５１−１に基づいて左走行前進側電磁比例弁５３−１ａ、左走行後進側電磁比例弁５３−１ｂに制御指令を出力する左走行用流量制御弁制御ブロックであって、該左走行用流量制御弁制御ブロック６１−１は、左走行操作信号５１−１のプラス側（前進側）信号を抽出するプラス側操作関数テーブル６１−１ａと、信号の上げ・下げの応答を調整するプラス側レートリミッタ６１−１ｂと、該プラス側レートリミッタ６１−１ｂからの出力信号を元に左走行前進側電磁比例弁５３−１ａに対する指令値を設定する左走行前進側電磁比例弁指令値テーブル６１−１ｃと、左走行操作信号５１−１のマイナス側（後進側）信号を抽出するマイナス側操作関数テーブル６１−１ｄと、信号の上げ・下げの応答を調整するマイナス側レートリミッタ６１−１ｅと、該マイナス側レートリミッタ６１−１ｅからの出力信号を元に左走行後進側電磁比例弁５３−１ｂに対する指令値を設定する左走行後進側電磁比例弁指令値テーブル６１−１ｆの各要素を備えて構成されている。
また、６１−２はバケット操作信号５１−２に基づいてバケットクローズ側電磁比例弁５３−２ａ、バケットオープン側電磁比例弁５３−２ｂに制御指令を出力するバケット用流量制御弁制御ブロック、６１−３はブーム操作信号５１−３に基づいて第一速ブーム上昇側電磁比例弁５３−３ａ、第一速ブーム下降側電磁比例弁５３−３ｂに制御指令を出力する第一速ブーム用流量制御弁制御ブロック、６１−４はアーム操作信号５１−４に基づいて第二速アームイン側電磁比例弁５３−４ａ、第二速アームアウト側電磁比例弁５３−４ｂに制御指令を出力する第二速アーム用流量制御弁制御ブロックであって、これらバケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の各流量制御弁制御ブロック６１−２、６１−３、６１−４は、図示しないが、前記左走行用流量制御弁制御ブロック６１−１と同様の各要素を備えて構成されている。
さらに、６１−５は第二速アーム用制限テーブルであって、該第二速アーム用制限テーブル６１−５は、ブーム上昇とアームインとの連動操作性向上のため、ブーム上昇側操作信号に基づいてアームイン操作信号を制限するためのものであって、該第二速アーム用制限テーブル６１−５から出力される第二速アームイン制限信号は、Ｍｉｎ（最小値）選択器６１−６に入力される。そして、該Ｍｉｎ選択器６１−６は、上記第二速アーム用制限テーブル６１−５から出力される第二速アームイン制限信号と、操作検出手段５１により検出されるアームイン操作信号５１−４とのうち最小値を選択し、該最小値をアームイン操作信号として前記第二速アーム用流量制御弁制御ブロック６１−４に出力するようになっている。

【0042】

次に、前記ブリードオフ開口面積設定ブロック６２について、図９に基づいて説明する。該図９において、６２−１は左走行用ブリードオフ開口面積設定ブロック、６２−２はバケット用ブリードオフ開口面積設定ブロック、６２−３は第一速ブーム用ブリードオフ開口面積設定ブロック、６２−４は第二速アーム用ブリードオフ開口面積設定ブロックであって、これら各ブリードオフ開口設定ブロック６２−１、６２−２、６２−３、６２−３は、前記流量制御弁制御ブロック６１から出力される各パイロット圧出力用電磁比例弁５３の指令値を入力し、該指令値に基づいて左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の流量制御弁２０〜２３のブリードオフ開口面積Ａptiを求めて出力する。
前記各ブリードオフ開口設定ブロック６２−１、６２−２、６２−３、６２−３の構成について説明すると、左走行用ブリードオフ開口面積設定ブロック６２−１は、左走行前進側電磁比例弁５３−１ａ指令値を元に左走行用流量制御弁２０のブリードオフ開口面積を求める左走行用前進側ブリードオフ開口面積テーブル６２−１ａと、左走行後進側電磁比例弁５３−１ｂ指令値に基づいて左走行用流量制御弁２０のブリードオフ開口面積を求める左走行用後進側ブリードオフ開口面積テーブル６２−１ｂと、これら左走行用前進側、後進用のブリードオフ開口面積テーブル６２−１ａ、６２−１ｂで求められたブリードオフ開口面積のうち最小値を選択するＭｉｎ（最小値）選択器６２−１ｃの各要素を備えて構成されており、Ｍｉｎ選択器６２−１ｃで選択された値を左走行用ブリードオフ開口面積Ａptiとして出力する。
また、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用のブリードオフ開口面積設定ブロック６２−２、６２−３、６２−４は、図示しないが、前記左走行用ブリードオフ開口面積設定ブロック６２−１と同様の要素を備えていて、バケット用ブリードオフ開口面積設定ブロック６２−２は、バケットクローズ側電磁比例弁５３−２ａ指令値、バケットオープン側電磁比例弁５３−２ｂ指令値に基づいてバケット用流量制御弁２１のブリードオフ開口面積（バケット用ブリードオフ開口面積Ａpti）を求めて出力し、また、第一速ブーム用ブリードオフ開口面積設定ブロック６２−３は、第一速ブーム上昇側電磁比例弁５３−３ａ指令値、第一速ブーム下降側電磁比例弁５３−３ｂ指令値に基づいて第一速ブーム用流量制御弁２２のブリードオフ開口面積（第一速ブーム用ブリードオフ開口面積Ａpti）を求めて出力し、また、第二速アーム用ブリードオフ開口面積設定ブロック６２−４は、第二速アームイン側電磁比例弁５３−４ａ指令値、第二速アームアウト側電磁比例弁５３−４ｂ指令値に基づいて第二速アーム用流量制御弁２３のブリードオフ開口面積（第二速アーム用ブリードオフ開口面積Ａpti）を求めて出力する。

【0043】

次に、前記仮想ポンプ流量設定ブロック６３について、図１０に基づいて説明するが、該仮想ポンプ流量設定ブロック６３は、左走行操作信号５１−１、バケット操作信号５１−２、ブーム操作信号５１−３、アーム操作信号５１−４の操作信号を入力し、該操作信号に基づいて仮想ポンプ流量を演算して出力する。
図１０において、６３−１は左走行用仮想ポンプ流量設定部、６３−２はバケット用仮想ポンプ流量設定部、６３−３は第一速ブーム用仮想ポンプ流量設定部、６３−４は第二速アーム用仮想ポンプ流量設定部であって、これら仮想ポンプ流量設定部６３−１、６３−２、６３−３、６３−４には、前述した『仮想ポンプ流量設定用テーブル作成制御』で作成した左走行用、バケット用、ブーム用、アーム用の「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルが、仮想ポンプ流量設定用のテーブルとしてそれぞれ収納されている。そして、仮想ポンプ流量設定部６３−１、６３−２、６３−３、６３−４は、上記「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブルを用いて、左走行操作信号５１−１、バケット操作信号５１−２、ブーム操作信号５１−３、アーム操作信号５１−４にそれぞれ対応するポンプ流量を求め、該ポンプ流量を仮想ポンプ流量として出力する。
また、６３−５は第二速アーム用制限テーブルであって、該第二速アーム用制限テーブル６３−５は、ブーム上昇とアームインとの連動操作性向上のため、ブーム上昇側操作信号に基づいてアームイン操作信号を制限するためのものであって、該第二速アーム用制限テーブルから出力される第二速アームイン制限信号は、Ｍｉｎ（最小値）選択器６３−６に入力される。そして、該Ｍｉｎ選択器６３−６は、上記第二速アーム用制限テーブル６３−５から出力される第二速アームイン制限信号と、操作検出手段５１により検出されるアームイン操作信号とのうち最小値を選択し、該最小値をアームイン操作信号として第二速アーム用仮想ポンプ流量テーブル６３−４に出力するようになっている。
さらに、６３−７はＭａｘ（最大値）選択器であって、該Ｍａｘ選択器６３−７は、前記左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の仮想ポンプ流量設定部６３−１、６３−２、６３−３、６３−４から出力される仮想ポンプ流量のうち最大値を選択する。そして、該選択された最大値は、油圧アクチュエータＡの加速、減速性を調整するために設けられたレートリミッタ６３−８によりポンプ流量の増加、減少速度の調整がなされてから、仮想ポンプ流量Ｑvpとして仮想ポンプ流量設定ブロック６３から出力される。

【0044】

次に、前記バイパスカット弁設定ブロック６４について、図１１、図１８に基づいて説明する。図１８は、流量制御弁ＣＶのスプール変位量と、流量制御弁ＣＶに形成されるＰＣ開口面積（油圧アクチュエータＡへの圧油供給用開口の開口面積）およびブリードオフ開口面積と、第一バイパスカット弁３１Ｌの開口面積との関係の一例を示す特性図であって、『仮想ブリードオフ制御』においては、該図１８に示すように、第一バイパスカット弁３１Ｌをブリードオフ開口ＣＶａよりも早めに閉じて、第一センタバイパス油路２９を通って油タンク１６に流れるブリードオフ流量をカットするようになっている。
一方、図１１において、６４−１は左走行用バイパスカット開口設定ブロック、６４−２はバケット用バイパスカット開口設定ブロック、６４−３は第一速ブーム用バイパスカット開口設定ブロック、６４−４は第二速アーム用バイパスカット開口設定ブロックであって、これら各バイパスカット開口設定ブロック６４−１、６４−２、６４−３、６４−４は、左走行操作信号５１−１、バケット操作信号５１−２、ブーム操作信号５１−３、アーム操作信号５１−４に基づいて、対応する油圧アクチュエータＡが作動したときの第一バイパスカット弁３１Ｌの開口面積を設定する。
前記各バイパスカット開口設定ブロック６４−１、６４−２、６４−３、６４−４の構成について説明すると、左走行用バイパスカット開口設定ブロック６４−１は、左走行操作信号５１−１のプラス側（前進側）信号を抽出する前進側操作関数テーブル６４−１ａと、信号の上げ・下げの応答を応答を調整するプラス側レートリミッタ６４−１ｂと、プラス側レートリミッタ６４−１ｂからの出力信号を元に第一バイパスカット弁３１Ｌの開口面積を設定する左走行前進側バイパスカット弁開口面積テーブル６４−１ｃと、左走行操作信号のマイナス側（後進側）信号を抽出するマイナス側操作関数テーブル６４−１ｄと、信号の上げ・下げの応答を応答を調整するマイナス側レートリミッタ６４−１ｅと、マイナス側レートリミッタ６４−１ｅからの出力信号を元に第一バイパスカット弁３１Ｌの開口面積を設定する左走行後進側バイパスカット弁開口面積テーブル６４−１ｆと、上記左走行前進側バイパスカット弁開口面積テーブル６４−１ｃの出力信号と左走行後進側バイパスカット弁開口面積テーブル６４−１ｆの出力信号とのうち最小値を選択するＭｉｎ選択器６４−１ｇの各要素を備えて構成されており、Ｍｉｎ選択器６４−１ｇで選択された最小値を左走行用バイパスカット弁開口面積として出力する。
また、バケット用バイパスカット開口設定ブロック６４−２、第一速ブーム用バイパスカット開口設定ブロック６４−３、第二速アーム用バイパスカット開口設定ブロック６４−４は、図示しないが、前記左走行用バイパスカット開口設定ブロック６４−１と同様の各要素を備えて構成されており、それぞれ、バケット操作信号５１−２、ブーム操作信号５１−３、アーム操作信号５１−４を入力して、バケット用バイパスカット弁開口面積、第一速ブーム用バイパスカット弁開口面積、第二速アーム用バイパスカット弁開口面積を出力する。
また、６４−５は第二速アーム用制限テーブルであって、該第二速アーム用制限テーブル６４−５は、ブーム上昇とアームインとの連動操作性向上のため、ブーム上昇側操作信号に基づいてアームイン操作信号を制限するためのものであって、該第二速アーム用制限テーブル６４−５から出力される第二速アームイン制限信号は、Ｍｉｎ（最小値）選択器６４−６に入力される。そして、該Ｍｉｎ選択器６４−６は、上記第二速アーム用制限テーブルから出力される第二速アームイン制限信号と、操作検出手段５１により検出されるアームイン操作信号とのうち最小値を選択し、該最小値をアームイン操作信号として第二速アーム用バイパスカット開口設定ブロック６４−４に出力するようになっている。
さらに、６４−７はＭｉｎ選択器であって、該Ｍｉｎ選択器６４−７は、前記前記左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用の各バイパスカット開口設定ブロック６４−１、６４−２、６４−３、６４−４から出力される左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用のバイパスカット弁開口面積のうち最小値を選択する。そして、該選択された最小値は、バイパスカット弁開口面積Ａbcとしてバイパスカット弁設定ブロック６４から出力されるとともに、バイパスカット弁指令値テーブル６４−８に入力され、該バイパスカット弁指令値テーブル６４−８においてバイパスカット弁指令値に変換されて、バイパスカット弁設定ブロック６４から出力される。そして、前述したようにモードスイッチ５２により『仮想ブリードオフ制御モード』が選択されている場合には、上記バイパスカット弁設定ブロック６４からの出力値が第二信号選択器７０により選択されて、第一バイパスカット弁３１Ｌを制御する。

【0045】

ここで、図１６、図１７に、センタバイパス油路のモデル図を示す。図１６（Ａ）は、オープンセンタ制御システムを示すモデル図であって、該オーブンセンタ制御システムのセンタバイパス油路ＳＢには、複数の流量制御弁のブリードオフ開口ＣＶａ（開口面積Ａpti）およびネガコン絞りＮＣ（開口面積Ａnc）が直列に接続されているが、該直列に接続された複数のブリードオフ開口ＣＶａは、図１６（Ｂ）に示す如く等価ブリードオフ開口面積Ａeptのブリードオフ開口ＣＶａとして表すことができる（複数のブリードオフ開口ＣＶａの開口面積Ａptiと等価ブリードオフ開口面積Ａeptとの関係は、後述する式（数１）で表される）。また、該等価ブリードオフ開口面積Ａeptのブリードオフ開口ＣＶａの上流側の圧力と、ネガコン絞りＮＣの下流側との圧力差がポンプ圧Ｐｐとなる。一方、図１７は、本発明の仮想ブリードオフ制御システムを示すモデル図であって、該仮想ブリードオフ制御システムのセンタバイパス油路ＳＢには、ネガコン絞りＮＣの上流側にバイパスカット弁ＢＣ（開口面積Ａbc）が配されている。尚、図１６、図１７において、Ｐは油圧ポンプ、Ｔは油タンクである。
そして、仮想ブリードオフ制御システムでは、バイパスカット弁ＢＣでセンタバイパス油路ＳＢを操作具操作量が少ない段階で閉じてブリードオフ流量を削減する一方で、オープンセンタ制御システムと同等に油圧アクチュエータを動作させるために、以下の計算ステップ（１）〜（３）でポンプ流量を求める。
（１）流量制御弁のブリードオフ開口面積（等価ブリードオフ開口面積Ａept）とネガコン絞り開口面積Ａncとポンプ圧Ｐｐとから、図１６に示すオープンセンタ制御システムのブリードオフ流量を、バイパスカット弁ＢＣが設けられていないと仮想した場合の仮想ブリードオフ流量として求める。
（２）流量制御弁のブリードオフ開口面積（等価ブリードオフ開口面積Ａept）とネガコン絞り開口面積Ａncとバイパスカット弁開口面積Ａbcとポンプ圧Ｐｐとから、図１７に示す仮想ブリードオフ制御システムのブリードオフ流量を、実ブリードオフ流量として求める。
（３）オープンセンタ制御システムと同等に油圧アクチュエータを動作させるために必要な仮想ブリードオフ制御システム時のポンプ流量（ポンプ要求流量）を、下記の式（式１）を用いて求める。
ポンプ要求流量＝仮想ポンプ流量−ブリードオフ低減流量・・・（式１）
尚、（式１）の仮想ポンプ流量は、バイパスカット弁ＢＣが設けられていないと仮想した場合のポンプ流量、つまりオープンセンタ制御システム時のポンプ流量である。そして、該仮想ポンプ流量は、前述した仮想ポンプ流量設定ブロック６３から出力される仮想ポンプ流量Ｑvpを用いることができる。また、ブリードオフ低減流量は、上記（１）で求めた仮想ブリードオフ流量（オープンセンタ制御システム時のブリードオフ流量）と、（２）で求めた実ブリードオフ流量（仮想ブリードオフ制御システム時のブリードオフ流量）との差分（仮想ブリードオフ流量−実ブリードオフ流量）である。
そして、前記（１）、（２）、（３）のステップの計算は、後述するポンプ流量制御ブロック６５において行われる。

【0046】

次に、前記ポンプ流量制御ブロック６５について、図１２に基づいて説明すると、該ポンプ流量制御ブロック６５には、前記ブリードオフ開口面積設定ブロック６２から出力される左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用のブリードオフ開口面積Ａpti、仮想ポンプ流量設定ブロック６３から出力される仮想ポンプ流量Ｑvp、バイパスカット弁設定ブロック６４から出力されるバイパスカット弁開口面積Ａbc、および第一ポンプ圧センサ３９Ｌにより検出される第一メインポンプ圧力信号３９Ｌ−１が入力され、これら入力信号に基づいて、仮想ブリードオフ制御時のポンプ流量（ポンプ要求流量）を求める。
図１２において、６５−１は等価ブリードオフ開口面積演算ブロックであって、該等価プリードオフ開口面積演算ブロック６５−１は、下記の式（数１）を用いて、直列に接続された左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用のブリードオフ開口面積Ａptiから等価ブリードオフ開口面積Ａeptを求める。

【0047】

【数1】

また、６５−３は仮想センタバイパス開口面積演算ブロックであって、該仮想センタバイパス開口面積演算ブロック６５−３は、データ部６５−２に収納されている第一ネガコン絞り３２Ｌの開口面積Ａncと、前記等価ブリードオフ開口面積演算ブロック６５−１で求めた等価ブリードオフ開口面積Ａeptとから、下記の式（数２）を用いて、第一バイパスカット弁３１Ｌが設けられていないと仮想した場合の第一センタパイパス通路２９の開口面積Ａvpt（仮想センタバイパス開口面積Ａvpt）を求める。

【0048】

【数2】

また、６５−４は実センタバイパス開口面積演算ブロックであって、該実センタバイパス開口面積演算ブロック６５−４は、バイパスカット弁開口面積Ａbc
と、前記仮想センタバイパス開口面積演算ブロック６５−３で求めた仮想センタバイパス開口面積Ａvptとから、下記の式（数３）を用いて、第一バイパスカット弁３１Ｌがある場合の第一センタパイパス通路２９の開口面積Ａapt（実センタバイパス開口面積Ａapt）を求める。

【0049】

【数3】

また、６５−５は第一減算器であって、該第一減算器６５−５で、第一バイパスカット弁３１Ｌが設けられていないと仮想した場合の仮想センタバイパス開口面積Ａvptから、第一バイパスカット弁３１Ｌがある場合の実センタバイパス開口面積Ａaptを引き、該引いた面積（Ａvpt−Ａapt）を出力する。
一方、６５−６はバンドパスフィルタであって、該バンドパスフィルタ６５−６は、第一ポンプ圧センサ３９Ｌにより検出される第一メインポンプ圧力信号３９Ｌ−１から油圧系固有振動数の周波数成分を抽出する。そして、第二減算器６５−７で、第一メインポンプ圧力信号３９Ｌ−１から上記バンドパスフィルタ６５−６で抽出された油圧系固有振動数の周波数成分を減じて、平滑化された安定したポンプ圧信号Ｐｐにする。
さらに、平方根演算器６５−８で、前記第二減算器６５−７で求めた平滑化されたポンプ圧Ｐｐの平方根を求め、該平方根にゲイン６５−９で係数Ｃｑを乗じる。さらに、第一乗算器６５−１０で、前記第一減算器６５−５から出力された面積（Ａvpt−Ａapt）とゲイン６５−９の出力値とを乗じて、仮想ブリードオフ流量Ｑvboを求める。上記第一減算器６５−５、平方根演算器６５−８、ゲイン６５−９、第一乗算器６５−１０の処理は、下記の式（数４）で表される。

【0050】

【数4】

また、前記ゲイン６５−９で用いる係数Ｃｑは、下記の式（数５）で表される。

【0051】

【数5】

尚、上記（数５）において、ｃは流量係数、ρは作動油の密度である。
さらに、６５−１１は第三減算器であって、該第三減算器６５−１１で、仮想ポンプ流量設定ブロック６３から出力される仮想ポンプ流量Ｑvpから、前記第一乗算器６５−１０で求めた仮想ブリードオフ流量Ｑvboを引いて、ポンプ要求流量Ｑrqを求める。
一方、前記バンドパスフィルタ６５−６で抽出された油圧系固有振動数の周波数成分は、フィードバックゲイン６５−１２で圧力フィードバックゲインＫｐを乗じる。また、６５−１３はゲイン補償器であって、該ゲイン補償器６５−１３は、前記等価ブリードオフ開口面積演算ブロック６５−１から出力される等価ブリードオフ開口面積Ａeptを元にゲイン補償係数を出力するものであり、図２０に示すように、等価ブリードオフ開口面積Ａeptが全閉のとき、および流量制御弁２０〜２３が全て中立位置で等価ブリードオフ開口面積Ａeptが全開のときは、圧力フィードバックが不要であるのでゲイン補償係数はゼロに設定している。そして、第二乗算器６５−１４で、前記フィードバックゲイン６５−１２の出力値にゲイン補償器６５−１３の出力値を乗じる。さらに、第四減算器６５−１５で、前記第二乗算器６５−１４の出力値を、前記第三減算器６５−１１で求めたポンプ要求流量Ｑrqに圧力フィードバックして、ポンプ流量指令値Ｑpcdを設定する。さらに、所与のポンプ流量・ネガコン圧特性に基づいて作成されたネガコン圧指令テーブル６５−１６で、ポンプ流量指令値Ｑpcdをネガコン圧指令値に変換し、該ネガコン圧指令値がポンプ流量制御ブロック６５から出力される。

【0052】

次に、前記ネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６について、図１３に基づいて説明する。該ネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６には、前記ポンプ流量制御ブロック６５から出力されるネガコン圧指令と第一ネガコン圧センサ４０Ｌにより検出される実ネガコン圧（第一ネガコン圧力信号４０Ｌ−１）が入力される。
図１３において、６６−１は所与のネガコン圧指令値とネガコン圧出力用電磁比例弁指令値との関係が示された電磁比例弁特性テーブルであって、該電磁比例弁特性テーブル６６−１を用いてネガコン圧指令値からネガコン圧出力用電磁比例弁指令値を求める。
さらに、減算器６６−２で、ネガコン圧指令に対して第一ネガコン圧センサ４０Ｌにより検出される実ネガコン圧をフィードバックし、制御器６６−３でＰＩＤ制御等の制御演算を行う。そして、加算器６６−４で、前記電磁比例弁特性テーブル６６−１の出力値と制御器６６−３の出力値とを加算し、該加算値を第一ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ指令としてネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６から出力する。そして、前述したようにモードスイッチ５２により『仮想ブリードオフ制御モード』が選択されている場合には、上記ネガコン圧出力用電磁比例弁制御ブロック６６からの出力値が第一信号選択器６８により選択されて、第一ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌを制御する。

【0053】

次に、前記流量制御弁制御ブロック６１、仮想ポンプ流量設定ブロック６３、バイパスカット弁設定ブロック６４に用いられているレートリミッタ（流量制御弁制御ブロック６１のプラス側、マイナス側レートリミッタ６１−１ｂ、６１−１ｅ、仮想ポンプ流量設定ブロック６３のレートリミッタ６３−８、バイパスカット弁設定ブロック６４のプラス側、マイナス側レートリミッタ６４−１ｂ、６４−１ｅ）について、図１４の演算ブロック図に基づいて説明する。尚、ここでは上記レートリミッタ６１−１ｂ、６１−１ｅ、６３−８、６４−１ｂ、６４−１ｅを、レートリミッタ７１として説明する。
図１４において、７１−１は減算器、７１−２は減算器７１−１の出力を制限するリミッタ、７１−３はリセット機能付き積分器である。リミッタ７１−２のプラス側制限値を大きくすると出力が速く立ち上がり、小さくすると立ち上がりが遅くなる。また、リミッタ７１−２のマイナス側制限値を小さくすると出力が速く中立に戻り、大きくすると中立への戻りが遅くなる。リセット機能付き積分器７１−３は、反対側の信号が立ち上がると積分がリセットされる。例えば、アームイン操作から急激にアームアウト操作をしたとき、アーム操作信号がアウト側に立ち上がるとアームイン側の信号が強制的にゼロにされ、迅速に切り返しできるようにしている。尚、ポンプ流量は逆方向の信号がないので、仮想ポンプ流量設定ブロック６３に用いられるレートリミッタ処理器６３−８の積分器には、リセット機能は不要である。

【0054】

そして、本実施の形態では、流量制御弁制御ブロック６１およびバイパスカット弁設定ブロック６４に設けられたレートリミッタ７１が行うレートリミッタ処理によって、流量制御弁ＣＶと第一バイパスカット弁３１Ｌの開閉タイミングを調整しており、その結果を図１５に示す。
図１５の下図において、点線はレートリミット処理を行わない場合、実線はレートリミット処理を行った場合を示す。レートリミット処理を行わない場合は、油圧アクチュエータ用操作具をステップ状に操作した場合に、流量制御弁ＣＶのＰＣ開口（油圧アクチュエータＡへの圧油供給用開口）が十分に開かないうちに第一バイパスカット弁３１Ｌが閉まる。また、操作具を中立位置に戻したときにＰＣ開口がほとんど閉まった時点で第一バイパスカット弁３１Ｌが開く。このため、第一メインポンプ１３の吐出油が閉じ込められ、ポンプ圧が急上昇してメインリリーフ弁４７が噴く不具合が生じる。
そこで、流量制御弁ＣＶのＰＣ開口と第一バイパスカット弁３１Ｌの開閉タイミングを調整するレートリミッタ処理を行う。つまり、操作具を中立位置側からフル操作側に操作する場合（ＰＣ開口を開く場合）には、流量制御弁ＣＶに対して第一バイパスカット弁３１Ｌを遅く作動させる一方、操作具をフル操作側から中立位置側に操作する場合（ＰＣ開口を閉じる場合）には、流量制御弁ＣＶに対して第一バイパスカット弁３１Ｌを速く作動させる（図１５では、ＰＣ開口を閉じる場合、流量制御弁ＣＶも第一バイパスカット弁３１Ｌもレートリミッタ処理しない場合よりも遅く作動させているが、第一バイパスカット弁３１Ｌの方が遅くなる度合いが小さく、これにより、相対的に流量制御弁ＣＶに対して第一バイパスカット弁３１Ｌを速く作動させている）ように、レートリミッタ処理する。このようなレートリミッタ処理を行うと、操作具をステップ状に操作しても、流量制御弁ＣＶのＰＣ開口面積が十分に開いた状態で第一バイパスカット弁３１Ｌが閉まる。また、操作具を中立位置に戻したときに第一バイバスカット弁３１Ｌが十分に開いた状態でＰＣ開口が閉まり、これにより、第一メインポンプ１３の吐出油が閉じ込められてポンプ圧が急上昇する不具合を確実に解消できる。

【0055】

而して、『仮想ブリードオフ制御』では、コントローラ５０から出力される制御指令により、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて第一バイパスカット弁３１Ｌが作動して第一センタバイパス油路２９を閉じ、これにより第一センタバイパス油路２９のブリードオフ流量が低減される。一方、第一ネガコン圧出力用バルブ３１Ｌからネガコン圧が出力され、該ネガコン圧が第一シャトル弁３５Ｌにより第一メインポンプ１３の容量可変手段１３ａに導かれて第一メインポンプ１３のポンプ流量を増減制御する。この場合に、コントローラ５０は、第一バイパスカット弁３１Ｌが設けられていないと仮想した場合の仮想ブリードオフ流量と第一バイパスカット弁３１Ｌが作動した場合の実ブリードオフ流量との差分をブリードオフ低減流量として求めるとともに、第一バイパスカット弁３１Ｌが設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量から前記ブリードオフ低減流量を減じてポンプ要求流量を求め、油圧ポンプの吐出流量を該ポンプ要求流量にするべく第一ネガコン圧出力用バルブ３８Ｌを制御する。これにより、『仮想ブリードオフ制御』においても、オープンセンタ制御時と同等のポンプ流量が油圧アクチュエータＡに供給されて、油圧アクチュエータＡを同等に動作させることができるようになっている。

【0056】

叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベル１の油圧回路は、可変容量型の第一、第二メインポンプ１３、１４と、第一、第二メインポンプ１３、１４から圧油供給される油圧アクチュエータＡ（左右の走行モータ８Ｌ、８Ｒ、旋回モータ９、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２）と、中立位置でポンプ流量を油タンク１６に流すブリードオフ開口ＣＶａ（ブリードオフ開口２０ａ〜２７ａ）を有するとともに油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づいて第一、第二メインポンプ１３、１４から油圧アクチュエータＡへの供給流量を制御するオープンセンタ型の流量制御弁ＣＶ（左走行用、バケット用、第一速ブーム用、第二速アーム用、右走行用、旋回用、第一速アーム用、第二速ブーム用の流量制御弁２０〜２７）と、第一、第二メインポンプ１３，１４から流量制御弁ＣＶのブリードオフ開口ＣＶａを経由して油タンク１６に至る第一、第二センタバイパス油路２９、３０と、ブリードオフ開口ＣＶａの下流側の第一、第二センタバイパス２９、３０油路に配されてネガコン圧を発生する第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒとを備えて構成されているが、さらに、上記第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒの上流側に配され、非作動時には第一、第二センタバイパス油路２９、３０を全開し、作動時には第一、第二センタバイパス油路２９、３０を閉じる第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒと、第一、第二メインポンプ１３、１４の可変容量手段１３ａ、１４ａにネガコン圧を出力するべく作動する第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒと、上記第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの作動を制御するコントローラ５０と、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの非作動時には第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒにより発生するネガコン圧を第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段１３ａ、１４ａに導き、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの作動時には該第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒから出力されるネガコン圧を第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段１３ａ、１４ａに導く第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒとが設けられている。そして、前記コントローラ５０は、油圧アクチュエータ用操作具の操作に基づき第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒを作動させて第一、第二センタバイパス油路２９、３０から油タンク１６に流れるブリードオフ流量を低減する一方、該第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒの作動時に、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが設けられていないと仮想した場合の仮想ブリードオフ流量と第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが作動した場合の実ブリードオフ流量との差分をブリードオフ低減流量として求めるとともに、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量から前記ブリードオフ低減流量を減じてポンプ要求流量を求め、第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出流量を該ポンプ要求流量にするべく第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒを作動させる仮想ブリードオフ制御を行うことになる。

【0057】

この結果、前記コントローラ５０の行う仮想ブリードオフ制御によって、第一、第二センタバイパス油路２９、３０から油タンク１６に流れるブリードオフ流量を低減することができるとともに、第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出流量をブリードオフ低減流量分少なくすることができて、省エネに貢献できる。しかも、油圧アクチュエータＡへの供給流量は、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが設けられていない従来のオープンセンタ制御システムにおける油圧アクチュエータＡへの供給流量と同等になり、而して、仮想ブリードオフ制御においてもオープンセンタ制御と同等に油圧アクチュエータＡを動作させることができる。

【0058】

さらにこのものでは、仮想ブリードオフ制御に用いる第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒが非作動の場合には、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒにより発生するネガコン圧が第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段１３ａ、１４ａに導かれる構成になっているから、仮想ブリードオフ制御においてコントローラ５０からの指令で作動する第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒや第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒ、あるいは第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒから出力されるネガコン圧を制御するために必要なセンサ等が故障したような場合、または、油圧アクチュエータ用操作具を殆どフル操作させるためにブリードオフ流量が少量であるような場合には、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒを非作動にすることにより、第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒにより発生するネガコン圧でポンプ流量を制御するオープンセンタ制御にすることができる。而して、仮に第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒや第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒ、あるいはセンサ等が故障したような場合であっても、何ら支障なくオープンセンタ制御で油圧アクチュエータＡを動作させることができることになる。

【0059】

しかもこのものは、従来から設けられているオープンセンタ制御システムの油圧回路に、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒと第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒとを設けるとともに、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの非作動時には第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒにより発生するネガコン圧を第一、第二メインポンプ１３、１４の容量可変手段１３ａ、１４に導き、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの作動時には第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒから出力されるネガコン圧を容量可変手段１３ａ、１４に導く第一、第二シャトル弁３５Ｌ、３５Ｒを設けただけの簡単な構成であって、オープンセンタ制御システムの流量制御弁をそのまま用いて仮想ブリードオフ制御を行う構成であるから、既存のオープンセンタ制御システムからの変更も容易で、コスト抑制にも大きく貢献できる。

【0060】

しかも、前記コントローラ５０は、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒが設けられていないと仮想した場合の仮想ポンプ流量を、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号と第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ流量との関数テーブル（「操作信号ｖｓポンプ流量」のテーブル）を用いて、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に応じて設定する一方、上記関数テーブルは、第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒおよび第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒを非作動にした状態、つまりオープンセンタ制御状態で、油圧アクチュエータ用操作具の操作信号を変化させたときに第一、第二ネガコン絞り３２Ｌ、３２Ｒにより発生するネガコン圧の検出値と、該ネガコン圧に対する所与のポンプ流量特性とに基づいて予め作成される構成であるから、仮想ポンプ流量は、オープンセンタ制御における実際のポンプ流量に即したものとなり、よって、仮想ブリードオフ制御における油圧アクチュエータの動作を、より確実にオープンセンタ制御と同等にすることができる。

【0061】

さらに、前記コントローラ５０は、流量制御弁ＣＶのブリードオフ開口面積ＣＶａと第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒの開口面積と第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ圧とに基づいてブリードオフ低減流量を演算することになるが、この場合に、第一、第二ポンプ圧センサ３９Ｌ、３９Ｒにより検出されたポンプ検出圧力から油圧系固有振動数の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を行い、ポンプ検出圧力から上記抽出された周波数成分を減じた滑らかな安定した圧力を第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ圧として用いる構成になっており、これにより、演算されるブリードオフ低減流量の周波数変動を抑制することができて、ポンプ圧のハンチングを防止できる。

【0062】

さらに、前記コントローラ５０は、ポンプ要求流量を求めるにあたり、前記バンドパスフィルタ処理で抽出した周波数成分を圧力フィードバックする構成になっており、これにより、ポンプ流量と油圧アクチュエータ速度とのあいだの伝達関数におけるダンピング係数が大きくなって油圧系が安定し、ハンチングの抑制に貢献できる。

【0063】

さらに、前記コントローラ５０は、流量制御弁ＣＶに設けられる油圧アクチュエータ圧油供給用開口（ＰＣ開口）と第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒの開口との開閉タイミングを調整するためのレートリミッタ処理を行って、ＰＣ開口を開く場合には、流量制御弁ＣＶに対して第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１Ｒを遅く作動させ、ＰＣ開口を閉じる場合には、流量制御弁ＣＶに対して第一、第二バイパスカット弁３１Ｌ、３１を早く作動させる構成になっており、これにより、第一、第二メインポンプ１３、１４のポンプ圧の立ち上がりが滑らかになって操作性が向上するとともに、操作具をステップで操作した場合や、急激に反対方向に切換える切り返し操作をしたような場合に、第一、第二メインポンプ１３、１４の吐出油が閉じ込められてポンプ圧が急上昇しリリーフ圧に達してしまう不具合を回避できる。

【0064】

さらに、前記コントローラ５０は、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒを制御するにあたり、第一、第二ネガコン圧センサ４０Ｌ、４０Ｒにより検出される実ネガコン圧をフィードバックする構成になっており、これにより、ヒステリシスを低減できるとともに、応答性を向上させることができて、第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁３８Ｌ、３８Ｒの制御性が向上する。

【0065】

尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、上記実施の形態では、二つの油圧ポンプ（第一、第二メインポンプ）が設けられており、これに対応してセンタバイパス油路、ネガコン絞り、バイパスカット弁、ネガコン圧出力用バルブ（第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁）、シャトル弁もそれぞれ二つずつ設けられているが、油圧ポンプの数は単数、或いは三つ以上の複数であっても本発明を実施でき、この場合には、センタバイパス油路、ネガコン絞り、バイパスカット弁、ネガコン圧出力用バルブ、シャトル弁もそれぞれ単数、或いは三つ以上設けられる。
また、本発明は、油圧ショベルに限定されることなく、各種油圧作業機の油圧ポンプ制御に実施できることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明は、油圧ショベル等の油圧作業機における油圧ポンプの制御に利用することができる。

【符号の説明】

【0067】

８Ｒ、８Ｌ、９〜１２ 油圧アクチュエータ
１３、１４ 第一、第二メインポンプ
１３ａ、１４ａ 第一、第二メインポンプの容量可変手段
１６ 油タンク
２０〜２７ 流量制御弁
２０ａ〜２７ａ 流量制御弁のブリードオフ開口
２９、３０ 第一、第二センタバイパス油路
３１Ｌ、３１Ｒ 第一、第二バイパスカット弁
３２Ｌ、３２Ｒ 第一、第二ネガコン絞り
３５Ｌ、３５Ｒ 第一、第二シャトル弁
３８Ｌ、３８Ｒ 第一、第二ネガコン圧出力用電磁比例弁
３９Ｌ、３９Ｒ 第一、第二ポンプ圧センサ
４０Ｌ、４０Ｒ 第一、第二ネガコン圧センサ
５０ コントローラ
６４−１ｂ、６４−１ｅ、７１ レートリミッタ
６５−６ バンドパスフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】