特許 7261894 電動式油圧作業機械

(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】

(24)【登録日】2023-04-12

(45)【発行日】2023-04-20

(54)【発明の名称】電動式油圧作業機械

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20230413BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20230413BHJP

   F15B 11/17 20060101ALI20230413BHJP

   F15B 11/028 20060101ALI20230413BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 321A

F04B49/06 331A

F15B11/02 C

F15B11/17

F15B11/028 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021548006

(86)(22)【出願日】2019-09-24

(86)【国際出願番号】 JP2019037330

(87)【国際公開番号】W WO2021059337

(87)【国際公開日】2021-04-01

【審査請求日】2021-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】398071668

【氏名又は名称】株式会社日立建機ティエラ

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】高橋 究

(72)【発明者】

【氏名】木原 聖一

(72)【発明者】

【氏名】小川 雄一

(72)【発明者】

【氏名】石井 剛史

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１５５７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０８２６３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／１６４９２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０８４２１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１６８８８７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ４９／００－４９／２４

Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、前記電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記電動機の目標回転数に基づいて前記電動機の回転数を制御するコントローラとを備え、前記油圧ポンプを駆動して作業を行う電動式油圧作業機械において、
前記電動機が消費可能な最大許容動力を設定する最大許容動力設定装置と、
前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、
前記電動機の目標回転数を指示する目標回転数指示装置とを備え、
前記コントローラは、
前記油圧ポンプの容量と、前記圧力センサによって検出された前記油圧ポンプの吐出圧力と、前記目標回転数指示装置によって指示された前記電動機の目標回転数とに基づいて前記油圧ポンプが消費しようとしている目標動力を算出し、
前記目標動力と前記最大許容動力設定装置によって設定された前記最大許容動力の小さい方の動力に基づいて前記電動機の第１目標回転数を算出し、前記第１目標回転数と前記目標回転数指示装置によって指示された前記電動機の目標回転数の小さい方の目標回転数を第２目標回転数として選択し、前記第２目標回転数に基づいて前記目標動力が前記最大許容動力の範囲内になるように前記電動機の目標回転数を制御することを特徴とする電動式油圧作業機械。

【請求項2】

請求項１記載の電動式油圧作業機械において、
前記電動機に電力を供給する電源を更に備え、
前記最大許容動力設定装置には、前記電動機に電力を供給する電源に対応する最大許容動力が、前記電源の種類に応じて複数記憶されていることを特徴とする電動式油圧作業機械。

【請求項3】

請求項１記載の電動式油圧作業機械において、
前記油圧ポンプは可変容量型であり、
前記コントローラは、前記油圧ポンプの吸収トルク特性と同じ特性を設定したテーブルを有し、前記テーブルに前記圧力センサによって検出された前記油圧ポンプの吐出圧力を参照して前記油圧ポンプの容量を算出し、算出した前記油圧ポンプの容量を用いて前記目標動力を算出することを特徴とする電動式油圧作業機械。

【請求項4】

請求項３記載の電動式油圧作業機械において、
前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプの吐出圧力が導かれ、前記油圧ポンプの吸収トルクが所定値を超えないように前記油圧ポンプの容量を制御するトルク制御ピストンを備えたレギュレータを有し、
前記テーブルは、前記吸収トルク特性として、前記トルク制御ピストンによって制御される前記油圧ポンプの吸収トルク特性と同じ特性を設定していることを特徴とする電動式油圧作業機械。

【請求項5】

請求項１記載の電動式油圧作業機械において、
前記油圧ポンプは、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとを含む複数の油圧ポンプにより構成されており、
前記圧力センサは、前記第１油圧ポンプの吐出圧力を検出する第１圧力センサと、前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する第２圧力センサとを含む複数の圧力センサを備えており、
前記コントローラは、前記第１及び第２の油圧ポンプの容量と、前記第１及び第２圧力センサによって検出された前記第１及び第２油圧ポンプの吐出圧力と、前記電動機の目標回転数とに基づいて前記第１及び第２油圧ポンプが消費しようとしている動力を前記目標動力として算出することを特徴とする電動式油圧作業機械。

【請求項6】

請求項５記載の電動式油圧作業機械において、
前記第１油圧ポンプは可変容量型であり、前記第２油圧ポンプは固定容量型であり、
前記第１油圧ポンプは、前記第１油圧ポンプの吐出圧力と前記第２油圧ポンプの吐出圧力がそれぞれ導かれ、前記第１油圧ポンプの吸収トルクと前記第２油圧ポンプの吸収トルクの合計が所定値を超えないように前記第１油圧ポンプの容量を制御する第１及び第２トルク制御ピストンを備えたレギュレータを有し、
前記コントローラは、前記第１及び第２トルク制御ピストンによって制御される前記第１油圧ポンプの吸収トルク特性と同じ特性を設定した第１テーブルと、前記第２油圧ポンプの吸収トルク特性と同じ特性を設定した第２テーブルとを有し、前記第１テーブルに前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサによって検出された前記第１油圧ポンプの吐出圧力を参照して前記第１油圧ポンプの容量を算出し、算出した前記第１油圧ポンプの容量と、前記電動機の目標回転数と、前記第１圧力センサによって検出された前記第１油圧ポンプの吐出圧とを用いて第１目標動力を算出し、前記第２テーブルに前記第２圧力センサによって検出された前記第２油圧ポンプの吐出圧を参照して前記第２油圧ポンプの容量を算出し、算出した前記第２油圧ポンプの容量と、前記電動機の目標回転数と、前記第２圧力センサによって検出された前記第２油圧ポンプの吐出圧とを用いて第２目標動力を算出し、前記第１目標動力と前記第２目標動力を加算して前記目標動力を算出することを特徴とする電動式油圧作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機により油圧ポンプを駆動して各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機により油圧ポンプを駆動し、複数のアクチュエータにより各種作業を行う油圧ショベル等の電動式油圧作業機械が、エンジンによる排ガスを出さない点や、低騒音である点などの特徴により、排ガス排出が好ましくない環境、例えば屋内や地下等の作業環境で利用されている。

【0003】

特許文献１には、内蔵のバッテリに加え、商用電源接続コネクタ及び外部バッテリ接続コネクタと、その商用電源接続コネクタから供給される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を、内蔵バッテリから電動機駆動用インバータへ直流電力を供給するラインに合流させる交流・直流変換器と、外部バッテリから供給される直流電力の電圧を変換し、その直流電力を、前記と同様に内蔵バッテリから電動機駆動用インバータへ直流電力を供給するラインに合流させる電圧調整器を備える電動式油圧作業機械が開示されている。

【0004】

特許文献１の技術を用いれば、商用電源接続コネクタ及び外部バッテリ接続コネクタを備えているので、稼働中に内蔵バッテリの充電残容量が不足するような事態が生じても、商用電源接続コネクタを介して給電される商用交流電力、或いは外部バッテリ接続コネクタを介して供給される直流電力を用いて油圧ポンプを駆動することができる。これにより電動式油圧作業機械の継続的な稼働が可能となり、内蔵バッテリの充電切れに起因し、電動式油圧作業機械が建設現場において運転不能となるような事態を回避することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－８４８３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１においても、下記の問題があった。

【0007】

例えば、内蔵バッテリの充電残容量が低下した状態で作業機（例えば油圧ショベルのフロント作業機）を操作すると、油圧ポンプを駆動する電動機の消費電力によりバッテリ電圧が急激に低下し、バッテリ電圧が電動機を駆動するインバータの許容範囲を下回ってしまい、電動式油圧作業機械が急停止してしまう場合があった。

【0008】

商用電源接続コネクタを介して商用電源で稼動している場合においても、油圧ポンプを駆動する電動機の消費電力（または電流）が、商用電源の電力容量（または電流容量）を超えてしまい、商用電源に備えられたブレーカが遮断作動し、電動式油圧作業機械が急激に動作を停止し、作業機が急停止してしまう場合があった。

【0009】

このように、電動式油圧作業機械の作業機が作動中に急停止すると、作業機械の安定性が損なわれて転倒の可能性が発生する場合や、インバータやブレーカをその都度復帰しないといけないなど、オペレータの利便性を損なう場合などがあった。

【0010】

本発明の目的は、電動機により油圧ポンプを駆動して作業を行う電動式油圧作業機械において、油圧ポンプが消費しようとしている動力が増加した場合に、電動機の消費動力が予め決められた値を越えないようにし、内蔵バッテリ電圧の異常低下や、商用電源のブレーカ作動によって発生する作業機の急停止を確実に防ぐことができる電動式油圧作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このような課題を解決するため、本発明は、電動機と、前記電動機によって駆動される油圧ポンプと、前記電動機の目標回転数に基づいて前記電動機の回転数を制御するコントローラとを備え、前記油圧ポンプを駆動して作業を行う電動式油圧作業機械において、前記電動機が消費可能な最大許容動力を設定する最大許容動力設定装置と、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサと、前記電動機の目標回転数を指示する目標回転数指示装置とを備え、前記コントローラは、前記油圧ポンプの容量と、前記圧力センサによって検出された前記油圧ポンプの吐出圧力と、前記目標回転数指示装置によって指示された前記電動機の目標回転数とに基づいて前記油圧ポンプが消費しようとしている目標動力を算出し、前記目標動力と前記最大許容動力設定装置によって設定された前記最大許容動力の小さい方の動力に基づいて前記電動機の第１目標回転数を算出し、前記第１目標回転数と前記目標回転数指示装置によって指示された前記電動機の目標回転数の小さい方の目標回転数を第２目標回転数として選択し、前記第２目標回転数に基づいて前記目標動力が前記最大許容動力の範囲内になるように前記電動機の目標回転数を制御するものとする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、電動機が消費する動力が、最大許容動力以下に確実に制限されるので、電動式油圧作業機械の稼動中に、電動機に電力を供給する内蔵バッテリ電圧の異常低下や、商用電源のブレーカが遮断位置に作動することを防止し、作業機の急停止を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施の形態における電動式油圧作業機械の外観を示す図である。

【図2】第１の実施の形態における電動式油圧作業機械に備えられた油圧駆動装置を示す図である。

【図3】トルク制御ピストン１２dによって制御されるメインポンプ２の吸収トルク特性を示す図である。

【図4】第１の実施の形態におけるコントローラ５０の機能ブロック図である。

【図5】第２の実施の形態の電動式油圧作業機械に備えられた油圧駆動装置を示す図である。

【図6】トルク制御ピストンによって制御されるメインポンプの吸収トルク特性を示す図である。

【図7】固定容量型のメインポンプの吸収トルク特性を示す図である。

【図8】第２の実施の形態におけるコントローラ５５の機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

【0015】

＜第１の実施の形態＞
～構成～
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動式油圧作業機械の外観を示す図である。

【0016】

電動式油圧作業機械は、下部走行体１０１と、上部旋回体１０２と、スイング式のフロント作業機１０４を備え、フロント作業機１０４は、ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３から構成されている。上部旋回体１０２と下部走行体１０１は旋回輪２１５によって回転自在に接続され、上部旋回体１０２は下部走行体１０１に対し旋回モータ３cの回転によって旋回可能である。上部旋回体１０２の前部にはスイングポスト１０３が取付けられ、このスイングポスト１０３にフロント作業機１０４が上下動可能に取付けられている。スイングポスト１０３はスイングシリンダ３eの伸縮により上部旋回体１０２に対して水平方向に回動可能であり、フロント作業機１０４のブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３はブームシリンダ３a、アームシリンダ３b、バケットシリンダ３dの伸縮により上下方向に回動可能である。下部走行体１０１の中央フレームには、右左の走行装置１０５a，１０５bと、ブレードシリンダ３hの伸縮により上下動作を行うブレード１０６が取付けられている。右左の走行装置１０５a，１０５bはそれぞれ駆動輪２１０a，２１０b、アイドラ２１１a，２１１b、履帯２１２a，２１２bを備え、右左の走行モータ３f，３gの回転により駆動輪２１０a，２１０bを介して履帯２１２a，２１２bを駆動することによって走行を行う。

【0017】

上部旋回体１０２には、旋回フレーム１０７の上にバッテリ７０を搭載するバッテリ搭載部１０９と、内部に運転室１０８を形成したキャビン１１０が設置され、運転室１０８内には、運転席１２２と、ブームシリンダ３a、アームシリンダ３b、バケットシリンダ３d、旋回モータ３c用の右左の操作レバー装置１２４A、１２４Bと、モニタ８０と、ゲートロックレバー２４（図２参照）が設けられている。

【0018】

図２は、第１の実施の形態における電動式油圧作業機械に備えられた油圧駆動装置を示す図である。

【0019】

油圧駆動装置は、電動機１と、電動機１によって駆動される可変容量型のメインの油圧ポンプ（以下メインポンプという）２及び固定容量型のパイロットポンプ３０と、メインポンプ２から吐出された圧油によって駆動される複数のアクチュエータである、ブームシリンダ３a、アームシリンダ３b、旋回モータ３c、バケットシリンダ３d（図１参照）、スイングシリンダ３e（同）、走行モータ３f，３g（同）、ブレードシリンダ３h（同）と、メインポンプ２から吐出された圧油を複数のアクチュエータ３a，３b，３c，３d，３e，３f，３g，３hへ導くための圧油供給路５と、圧油供給路５の下流に接続され、メインポンプ２から吐出された圧油が導かれる制御弁ブロック４とを備えている。以下、「アクチュエータ３a，３b，３c，３d，３f，３g，３h」は「アクチュエータ３a，３b，３c・・・」と簡略して標記する。

【0020】

制御弁ブロック４は、メインポンプ２から吐出された圧油を複数のアクチュエータ３a，３b，３c・・・に分配して供給する制御弁装置であり、制御弁ブロック４内には、複数のアクチュエータ３a，３b，３c・・・を制御するための複数の方向切換弁６a，６b，６c・・・と、複数の方向切換弁６a，６b，６c・・・の各メータイン開口の下流側にそれぞれ位置する複数の圧力補償弁７a，７b，７c・・・とが配置されている。複数の圧力補償弁７a，７b，７c・・・には、圧力補償弁７a，７b，７c・・・のスプールを閉じ方向に付勢する向きに方向切換弁６a，６b，６c・・・メータイン開口の上流側の圧力が導かれ、開き方向に付勢する向きにアクチュエータ３a，３b，３c・・・の負荷圧と、後述する差圧減圧弁１１の出力圧が導かれる。圧力補償弁７a，７b，７c・・・と方向切換弁６a，６b，６c・・・の間には、それぞれ、方向切換弁６a，６b，６c・・・から圧力補償弁７a，７b，７c・・・への圧油の逆流を防止するチェック弁８a，８b，８c・・・が設けられている。

【0021】

また、制御弁ブロック４内には、複数の方向切換弁６a，６b，６c・・・の負荷圧検出ポートに接続されたシャトル弁９a，９b，９c・・・が配置されている。シャトル弁９a，９b，９c・・・はトーナメント形式に接続されており、最上位のシャトル弁９aに最高負荷圧が検出され、油路８に出力される。

【0022】

更に、制御弁ブロック４内には、圧油供給路５の下流に、圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）が予め決められた設定圧力以上になると圧油供給路５の圧油をタンクに排出するメインリリーフ弁１４と、圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）Ppsと後述する最高負荷圧Pplmaxとの差圧を絶対圧Pls（＝Pps－Pplmax）として出力する差圧減圧弁１１と、圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）Ppsと最高負荷圧Pplmaxとの差圧がある設定圧（アンロード差圧）以上になると圧油供給路５の圧油をタンクに排出するアンロード弁１５とが配置されている。アンロード弁１５は、アンロード弁１５のスプールを閉じ方向に付勢する受圧部１５a，１５d及びバネ１５bと、開方向に付勢する受圧部１５cとを有し、受圧部１５aに複数のアクチュエータ３a，３b，３c・・・の最高負荷圧Pplmaxが導かれ、受圧部１５dに後述する原動機回転数検出弁１３の出力圧Pgr（目標LS差圧）が導かれ、受圧部１５cに圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）Ppsが導かれ、バネ１５bのバネ定数と、受圧部１５dに導かれる原動機回転数検出弁１３の出力圧（目標LS差圧Pgr）によりアンロード弁１５のアンロード差圧が設定される。

【0023】

可変容量型のメインポンプ２はレギュレータ１２を有し、レギュレータ１２は、圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）Ppsが導かれ、メインポンプ２の吸収トルクがバネ１２eにより設定された所定値を超えないようにメインポンプ２の容量（傾転角）を制御するトルク制御ピストン１２dを備えている。

【0024】

図３は、トルク制御ピストン１２dによって制御されるメインポンプ２の吸収トルク特性を示す図である。図３において、横軸はメインポンプ２の吐出圧力Pps、縦軸はメインポンプ２の容量q（傾転角）である。

【0025】

メインポンプ２の吐出圧力PpsがPpq1に上昇するまでは、メインポンプ２の容量qはメインポンプ２の仕様で決まる最大容量qmaxと等しく、吐出圧力PpsがPpq1以上に上昇すると、吐出圧力Ppsが上昇するにしたがって容量qは最大容量qmaxより徐々に小さくなっていき、吐出圧力PpsがPpq2に達すると容量qはqminと等しくなる。吐出圧力がPpq1からPpq2にある間、メインポンプ２の吸収トルクはバネ１２eにより設定された所定値に保たれる。Ppq2はメインリリーフ弁１４の設定圧力によって定まる最大圧力である。

【0026】

レギュレータ１２は、また、メインポンプ２の吐出流量を制御する流量制御ピストン１２cと、流量制御ピストン１２cに後述するパイロットリリーフ弁３２によって生成される一定のパイロット圧Pi0を導くか、流量制御ピストン１２cの圧力をタンクに排出するかを切換えるLS弁１２bとを備えている。

【0027】

LS弁１２bには、流量制御ピストン１２cに一定のパイロット圧Pi0を導くように切り換える方向に、差圧減圧弁１１の出力圧Plsが導かれ、流量制御ピストン１２cの圧油をタンクに排出するように切り換える方向に、原動機回転数検出弁１３の出力圧Pgr（目標LS差圧）が導かれる。LS弁１２bと流量制御ピストン１２cは、圧油供給路５の圧力（メインポンプ２の吐出圧力）Ppsが、メインポンプ２から吐出される圧油によって駆動されるアクチュエータの最高負荷圧Plmaxより原動機回転数検出弁１３の出力圧Pgr（目標LS差圧）だけ高くなるようメインポンプ２の容量を制御する。

【0028】

原動機回転数検出弁１３はパイロットポンプ３０のパイロット圧供給路３１aに設けられ、パイロットポンプ３０の吐出流量から電動機１の回転数を検出する。原動機回転数検出弁１３は、パイロットポンプ３０の圧油供給路３１aとパイロット圧供給路３１bとの間に接続された流量検出弁１３aと、その流量検出弁１３aの前後差圧を目標LS差圧Pgrとして出力する差圧減圧弁１３bとを有している。原動機回転数検出弁１３の下流のパイロット圧供給路３１bには、パイロット圧供給路３１bの圧力を一定に保ち、パイロット圧供給路３１bにパイロット油圧源を形成するパイロットリリーフ弁３２と、パイロット圧供給路３１bの圧力を複数の方向切換弁６a，６b，６c・・・を作動するための図示しない複数のパイロットバルブ（減圧弁）に供給するか否かを切り換える切換弁１００とが設けられている。複数のパイロットバルブは、ブームシリンダ３a、アームシリンダ３b、バケットシリンダ３d、旋回モータ３c用の操作レバー装置１２４A、１２４B（図１参照）を含む複数の操作レバー装置にそれぞれ内蔵され、対応する操作レバー装置の操作レバーを操作することにより作動し、パイロット圧供給路３１bからパイロット圧供給路３１cを経由して導かれた圧油をパイロット一次圧として、複数の方向切換弁６a，６b，６c・・・の作動するための操作パイロット圧を生成する。

【0029】

切換弁１００には、操作レバー装置の操作レバーの操作を許可するか否かを切替えるための前述したゲートロックレバー２４が設けられ、切換弁１００は、運転室１０８（図１参照）内においてオペレータがゲートロックレバー２４を操作することにより、複数のパイロットバルブ（図示せず）にパイロット圧供給路３１bの圧力がパイロット一次圧として供給されるか、パイロットバルブに供給されたパイロット一次圧をタンクに排出するかが切り換えられる。

【0030】

次に、本実施の形態における電動式油圧作業機械の特徴的な構成を説明する。

【0031】

本実施の形態において、メインポンプ２は電動機１によって駆動される油圧ポンプであり、電動式油圧作業機械はメインポンプ２を駆動して作業を行う電動式油圧作業機械である。また。電動式油圧作業機械は電動機１の目標回転数に基づいて電動機１の回転数を制御するコントローラ５０を備え、コントローラ５０は、メインポンプ２（油圧ポンプ）の容量と、圧力センサ４１によって検出されたメインポンプ２の吐出圧力と、電動機１の予め設定した目標回転数とに基づいてメインポンプ２が消費しようとしている目標動力を算出し、その目標動力が最大許容動力の範囲内になるように電動機１の目標回転数を制限する。以下にその詳細を説明する。

【0032】

本実施の形態において油圧駆動装置は、電動機１の回転数を制御するためのインバータ６０と、インバータ６０へ直流電力供給路６５を介して直流電力を供給するように接続されたバッテリ７０とを備えている。また、油圧駆動装置は、直流電力供給路６５に接続されたAC/DC変換器９０と、AC/DC変換器９０に接続されたコネクタ９１とを備え、コネクタ９１に商用電源９２が接続されたとき、商用電源９２から供給される交流電力を基にコネクタ９１、AC/DC変換器９０を介してインバータ６０に直流電力を供給できるように構成されている。

【0033】

油圧駆動装置は、更に、電動機１の目標回転数を指示する目標回転数指示ダイヤル（目標回転数指示装置）５１と、電動機１が消費可能な最大許容動力を設定する最大許容動力設定装置８１を内蔵したモニタ８０と、圧油供給路５に接続され、メインポンプ２の吐出圧力Ppsとして圧油供給路５の圧力を検出する圧力センサ４１とを備え、圧力センサ４１の出力、目標回転数指示ダイヤル５１の出力、最大許容動力設定装置８１の出力はそれぞれコントローラ５０に導かれる。コントローラ５０は電動機１の目標回転数を指令回転数としてインバータ６０へ出力する。

【0034】

モニタ８０に内蔵された最大許容動力設定装置８１には、電動機１に電力を供給する電源に対応する最大許容動力が、電源の種類に応じて複数記憶されており、その記憶した最大許容動力の中から電動機１に電力を供給する電源であるバッテリ７０及び商用電源９２に対応するものを選択し、最大許容動力を設定するよう構成されている。最大許容動力として例えば電流値が記憶される。

【0035】

図４は、第１の実施の形態におけるコントローラ５０の機能ブロック図である。

【0036】

図４において、コントローラ５０は、その処理機能として、テーブル５０a、乗算部５０b、乗算部５０c、最小値選択部５０d、除算部５０e、除算部５０f、最小値選択部５０gを有している。

【0037】

テーブル５０aには、前述したレギュレータ１２のトルク制御ピストン１２dによって制御されるメインポンプ２の吸収トルク特性（図３参照）と同じ特性が設定されている。圧力センサ４１からの出力であるメインポンプ２の吐出圧力Ppsはテーブル５０aに導かれ、テーブル５０aにメインポンプ２の吐出圧力Ppsを参照してメインポンプ２の容量qが算出される。

【0038】

なお、メインポンプ２は固定容量型であってもよく、その場合は、後述する第２の実施の形態における油圧ポンプ２１のように、図７に示すような一定の容量qmaxを設定したテーブルを用意し、その時のメインポンプの吐出圧から容量を算出すればよい。また、一定の容量qmaxをコントローラ５０のメモリに記憶しておき、その容量qmaxを用いてもよい。

【0039】

目標回転数指示ダイヤル５１からの入力である目標回転数Nacは、テーブル５０aで算出された容量qとともに乗算部５０bに導かれ、目標流量Qacが算出される。この目標流量Qacと圧力センサ４１からの出力であるメインポンプ２の吐出圧力Ppsは乗算部５０cに導かれ、目標動力Pwacが算出される。

【0040】

更に、モニタ８０に内蔵された最大許容動力設定装置８１からの出力である最大許容動力Pwmaxと、乗算部５０cで算出された目標動力Pwacは最小値選択部５０dに導かれ、制限後動力Pwregが算出される。制限後動力Pwregと圧力センサ４１からの出力であるメインポンプ２の吐出圧力Ppsは除算部５０eに導かれ、制限後流量Qregが算出される。制限後流量Qregとテーブル５０aで算出された容量qは除算部５０fに導かれ、制限後回転数Nregが算出される。

【0041】

制限後回転数Nregと目標回転数指示ダイヤル５１からの入力である目標回転数Nacは最小値選択部５０gに入力され、制限後回転数Nregと目標回転数Nacの小さい方の値が指令回転数Ndとして選択され、インバータ６０へ出力される。

【0042】

このようにコントローラ５０は、目標動力Pwacと最大許容動力設定装置８１によって設定された最大許容動力Pwmaxの小さい方の動力である制限後動力Pwregに基づいて電動機１の第１目標回転数（制限後回転数）Nregを算出し、この第１目標回転数Nregと目標回転数指示装置（目標回転数指示ダイヤル）５１によって指示された電動機１の目標回転数Nacの小さい方の目標回転数を第２目標回転数（指令目標回転数）Ndとして選択し、第２目標回転数Ndに基づいて電動機１の回転数を制御する。

【0043】

～動作～
第１の実施の形態の動作を説明する。

【0044】

固定容量式のパイロットポンプ３０から吐出された圧油は、パイロット圧供給路３１aに供給され、原動機回転数検出弁１３は、パイロットポンプ３０の吐出流量に応じて目標LS差圧Pgrを出力する。パイロットリリーフ弁３２によって生成されるパイロット1次圧は、ゲートロックレバーによって切換作動される切換弁１００を介して、操作レバー装置１２４A、１２４Bを含む複数の操作レバー装置のそれぞれのパイロットバルブに供給される。

【0045】

操作レバー装置１２４A，１２４B（図１参照）を含む複数の操作レバー装置のうち任意の操作レバー装置の操作レバーを操作すると対応するパイロットバルブが作動して対応する方向切換弁が切り換わり、対応するアクチュエータに圧油が供給される。このとき方向切換弁は操作レバーの操作量に応じたストロークで切り換わり、電動機１により駆動されるメインポンプ２は、レギュレータ１２のLS弁１２bと流量制御ピストン１２cによるロードセンシング制御により操作レバーの操作量に応じた流量を吐出し、アクチュエータは操作レバーの操作量に応じた速度で駆動される。

【0046】

なお、本実施の形態において、LS弁１２bと流量制御ピストン１２cによるメインポンプ２の流量制御は、一般的なロードセンシング制御であるため、その詳細は省略する。

【0047】

バッテリ７０から供給される直流電力、或いは商用電源９２からコネクタ９１を介しAC/DC変換器９０により交流電力から変換され供給される直流電力、或いはその両方の直流電力が、直流電力供給路６５を介して、電動機１を駆動するインバータ６０へ供給される。

【0048】

モニタ８０内に内蔵された最大許容動力設定装置８１から予め設定された最大許容動力Pwmaxがコントローラ５０に入力される。

【0049】

圧力センサ４１からの出力はポンプ吐出圧力Ppsとして、目標回転数指示ダイヤル５１からの出力は目標回転数Nacとして、それぞれコントローラ５０に入力される。

【0050】

以下に、コントローラ５０内の処理を場合分けして説明する。

【0051】

（ａ）メインポンプ２の目標動力Pwacが最大許容動力Pwmaxと同じか、または小さい場合（Pwac≦Pwmax）
最小値選択部５０dには、最大許容動力Pwmaxと目標動力Pwacが導かれ、最小値であるPwacが選択され、制限後動力PwregはPwreg＝Pwacとなる。

【0052】

除算部５０eでは、Pwreg／Ppsが計算される。このとき、Pwac≦Pwmaxの場合は、Pwreg＝Pwacであるので、制限後流量QregはQreg＝Pwreg／Pps＝Pwac／Pps＝Qacとなる。

【0053】

除算部５０fでは、Qreg／qが計算される。このとき、前述のようにQreg＝Qacであるので、制限後回転数NregはNreg＝Qreg／q＝Qac／q＝Nacとなる。

【0054】

制限後回転数Nregと目標回転数Nacが最小値選択部５０gに入力され、最小値が選択される。このとき、前述のようにNreg＝Nacなので、コントローラ５０からインバータ６０へ出力される指令回転数Ndは、最小値選択部５０gで制限されることなく、Nd＝Nacとなる。

【0055】

（ｂ）メインポンプ２の目標動力Pwacが最大許容動力Pwmaxより大きい場合（Pwac＞Pwmax）
最小値選択部５０dには、最大許容動力Pwmaxと目標動力Pwacがそれぞれ導かれる。この場合は最大許容動力Pwmaxが最小値として選択され、制限後動力PwregはPwreg＝Pwmaxとなる。

【0056】

除算部５０eにより、制限後流量QregはQreg＝Pwmax／Ppsと算出される。このときは、元々、Qac＝Pwac／Ppsの関係が成り立っているので、これら２つの式から、Qreg／Qac＝Pwmax／Pwac（＜1）の関係が成り立つ。

【0057】

続いて、除算部５０fにより、制限後回転数Nregは、Nreg＝Qreg／q＝Pwmax／Pps／qと算出される。この場合も、元々、Nac＝Qac／qの関係が成り立っているので、これら２つの式から、Nreg／Nac＝Qreg／Qac＝Pwmax／Pwac（＜1）の関係が成立する。

【0058】

制限後回転数Nregと目標回転数Nacは最小値選択部５０gに入力される。このときは、前述のようにNreg＜Nacなので、目標回転数Nacより小さい値であるNregが指令回転数Ndとして選択され、コントローラ５０からインバータ６０へ出力される。

【0059】

～効果～
本実施の形態においては、以下の効果が得られる。

【0060】

１．コントローラ５０は、メインポンプ２の容量qと、圧力センサ４１によって検出されたメインポンプ２の吐出圧力Ppsと、電動機１の目標回転数Nacとに基づいてメインポンプ２が消費しようとしている目標動力Pwacを算出し、目標動力Pwacが最大許容動力Pwmaxの範囲内になるように指令回転数Ndをインバータ６０に出力し、電動機１の目標回転数Nacを制限するので、電動機１の消費動力が最大許容動力Pwmax以下に確実に制限される。これにより電動式油圧作業機械の稼動中に、電動機１に電力を供給するバッテリ７０の電圧の異常低下や、商用電源９２のブレーカが遮断位置に作動することを防止し、フロント作業機１０４の急停止を確実に防止することができる。

【0061】

２．また、オペレータが目標回転数指示ダイヤル５１を手動で操作しなくても、電動機１の消費動力が最大許容動力Pwmaxを越えないように電動機１の目標回転数Nacを制限するので、バッテリ７０の電圧の異常低下や、商用電源９２のブレーカ作動によって発生するフロント作業機１０４の急停止を確実に防ぐとともに、必要以上にフロント作業機１０４の作動速度を低下させることなく、作業効率の低下を最小限に抑えることができる。

【0062】

すなわち、一般的に、電動式油圧作業機械の電動機が消費する電力は、電動機によって駆動される油圧ポンプの消費動力とほぼ等しく、「吐出圧力」×「吐出流量」に比例することが知られており、吐出流量は電動機の回転数に比例するため、電動機の消費電力を抑えたい場合には、オペレータが目標回転数指示ダイヤルの指示値を小さく設定することが一般的に行われている。しかし、目標回転数指示ダイヤルの指示値をどこまで小さく設定すれば電動式油圧作業機械が稼働中に停止することを防ぐことができるのかは、実際の作業を行いながらオペレータが自ら学習する必要があり、その煩わしさからオペレータの快適性を損なう原因になっていた。また、目標回転数指示ダイヤルの指示値を小さくし過ぎると、電動式油圧作業機械の油圧ポンプの負荷が小さく、回転数を低く抑える必要がない場合にも作業機の動作スピードが遅くなってしまい、作業効率を低下させる原因になっていた。

【0063】

本実施の形態では、コントローラ５０は、メインポンプ２の容量qと、圧力センサ４１によって検出されたメインポンプ２の吐出圧力Ppsと、目標回転数指示ダイヤル５１によって指示された電動機１の目標回転数Nacとに基づいてメインポンプ２が消費しようとしている目標動力Pwacを算出する。このため電動式油圧作業機械のオペレータは、電動機１の目標回転数指示ダイヤル５１を操作して電動機１の回転数を制限する必要がなく、操作の手間を省くことができる。

【0064】

また、電動機１の目標動力が小さい場合に、不必要に電動機１の回転数を制限し、フロント作業機１０４の作動速度を低下させることがないので、電動式油圧作業機械の作業効率の低下を最小限に抑えることができる。

【0065】

３．最大許容動力設定装置８１は、予め記憶した複数の最大許容動力の中から電動機１に電力を供給する電源であるバッテリ７０及び商用電源９２に対応するものを選択し、最大許容動力を設定するよう構成されているので、電動式油圧作業機械の扱いに不慣れなオペレータであっても、容易に最大許容動力を設定することができる。

【0066】

４．コントローラ５０は、テーブル５０aにメインポンプ２の吸収トルク特性（図４参照）と同じ特性を設定し、テーブル５０aに圧力センサ１によって検出されたメインポンプ２の吐出圧力Ppsを参照してメインポンプ２の容量qを算出するので、メインポンプ２の吸収トルクを正確に算出し、電動機１に電力を供給するバッテリ７０の電圧の異常低下や、商用電源９２のブレーカが遮断位置に作動することを確実に防止することができる。

【0067】

５．コントローラ５０は、制限後動力Pwregに基づいて算出した電動機１の制限後回転数（第１目標回転数）Nregをそのまま指令回転数Ndとしてインバータ６０に出力するのではなく、制限後回転数Nregと目標回転数指示ダイヤル５１によって指示された目標回転数Nacの小さい方の目標回転数（第２目標回転数）を指令回転数Ndとしてインバータ６０に出力し、電動機１の回転数を制御するので、メインポンプ２の目標動力Pwacが最大許容動力Pwmaxと同じか、または小さい場合（Pwac≦Pwmax）は、コントローラ５０の処理速度或いは応答性に影響されることなく、安定した電動機１の回転数制御を行うことができる。

【0068】

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態について、その構成、動作、効果を第１の実施の形態と異なる部分を中心に説明する。

【0069】

～構成～
図５は、第２の実施の形態の電動式油圧作業機械に備えられた油圧駆動装置を示す図である。

【0070】

第２の実施の形態において、油圧駆動装置は、油圧ポンプがロードセンシングによる流量制御を行わない油圧ポンプであり、かつその油圧ポンプとして、２つの油圧ポンプ（第１及び第２油圧ポンプ）を備える点、２つの油圧ポンプの１つがスプリットフロー型であり、それに対応して、油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサとして３つの圧力センサを備える点、制御弁ブロックが分流制御を行わないオープンセンタ型の方向切換弁を備えた制御弁装置である点、油圧ポンプのレギュレータが全トルク制御（複数の油圧ポンプがある場合に、複数の油圧ポンプの吸収トルクの合計が所定値を超えないように１つの油圧ポンプの容量を制御するトルク制御）を行うように構成されている点が第１の実施の形態と異なっている。

【0071】

図５において、本実施の形態の油圧駆動装置は、電動機１によって駆動されるスプリットフロータイプの油圧ポンプである可変容量型のメインの油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）２０と、固定容量型の油圧ポンプであるメインの油圧ポンプ（第２油圧ポンプ）２１とを備えている。スプリットフロータイプのメインポンプ２０は、斜板、ピストン等を含む共通の圧送機構から押し出された圧油を吐出する２つの吐出ポート２０a，２０bを有し、吐出ポート２０a，２０bから吐出された圧油はそれぞれの方向切換弁に供給される。

【0072】

なお、メインポンプ２０は１つの吐出ポートを有する油圧ポンプであってもよい。また、メインポンプ２０は１つの吐出ポートを有する２つ以上の油圧ポンプであってもよい。

【0073】

本実施の形態の油圧駆動装置は、また、メインポンプ２０の一方の吐出ポート２０aから吐出された圧油を複数のアクチュエータ３a，３d，３gへ導くための圧油供給路５aと、メインポンプ２０の他方の吐出ポート２０bから吐出された圧油を複数のアクチュエータ３b，３fへ導くための圧油供給路５bと、メインポンプ２１から吐出された圧油を複数のアクチュエータ３c，３e，３hへ導くための圧油供給路５cと、圧油供給路５a，５b，５cの下流に接続され、メインポンプ２０，２１から吐出された圧油が導かれる制御弁ブロック４０とを備えている。複数のアクチュエータ３a，３b，３c，３d，３e，３f，３g，３hは、第１の実施の形態で説明したように、それぞれ、ブームシリンダ、アームシリンダ、旋回モータ、バケットシリンダ、スイングシリンダ、走行モータ、ブレードシリンダである。

【0074】

制御弁ブロック４０は、メインポンプ２０，２１から吐出された圧油を複数のアクチュエータ３a，３b，３c，３d，３e，３f，３g，３hに分配して供給する制御弁装置であり、制御弁ブロック４０内には、複数のアクチュエータ３a，３b，３c，３d，３e，３f，３g，３hを制御するための複数の方向切換弁１６a，１６b，１６c，１６d，１６e，１６f，１６g，１６hと、圧油供給路５a，５b，５cに接続され、圧油供給路５a，５b，５cの圧力が予め決められた設定圧力以上になると前記圧油供給路５a，５b，５cの圧油をタンクに排出するメインリリーフ弁１４a，１４b，１４cとが配置され、圧油供給路５a，５b，５cと複数の方向切換弁１６a，１６b，１６c，１６d，１６e，１６f，１６g，１６hとの間には、それぞれ、方向切換弁１６a，１６b，１６c，１６d，１６e，１６f，１６g，１６hから圧油供給路５a，５b，５cへの圧油の逆流を防止するチェック弁１８a，１８b，１８c，１８d，１８e，１８f，１８g，１８hが設けられている。

【0075】

可変容量型のメインポンプ２０はレギュレータ２２を有し、レギュレータ２２は、圧油供給路５a，５bの圧力（メインポンプ２０の２つの吐出ポート２０a，２０bの吐出圧力）と圧油供給路５cの圧油がそれぞれ導かれ、メインポンプ２０の吸収トルクとメインポンプ２１の吸収トルクの合計がバネ２２eにより設定された所定値を超えないようにメインポンプ２０の容量（傾転角）を制御するトルク制御ピストン２２f，２２g，２２hを備えている。

【0076】

図６は、トルク制御ピストン２２f，２２g，２２hによって制御されるメインポンプ２０の吸収トルク特性を示す図である。図６において、横軸はメインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2、縦軸はメインポンプ２０の容量q12（傾転角）である。また、Pps1，Pps2はメインポンプ２０の２つの吐出ポート２０a，２０bのそれぞれの吐出圧力であり、Pps3はメインポンプ２１の吐出圧力である。

【0077】

メインポンプ２０の容量q12は、図３に示した第１の実施の形態におけるレギュレータ１２の吸収トルク特性と同様に、メインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2がPpq1a～Ppq1cに上昇するまでは、メインポンプ２０の仕様で決まる最大容量qmax12と等しく、平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2がPpq1a～Ppq1c以上に上昇すると、平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2が上昇するにしたがって容量q12は最大容量qmax12より徐々に小さくなっていき、平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2がPpq2に達すると容量q12はqmin12a～qmin12cと等しくなる。平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2がPpq1a～Ppq1cからPpq2にある間、メインポンプ２０の吸収トルクはバネ２２eにより設定された所定値に保たれる。Ppq2はメインリリーフ弁１４a，１４bの設定圧力によって決まる最大圧力である。

【0078】

Ppq1a～Ppq1cからPpq2の間の特性は、メインポンプ２１の吐出圧力Pps3の大きさによって変化し、吐出圧力Pps3の値が小さい場合は曲線a上の特性に、吐出圧力Pps3の値が大きい場合は、曲線c上の特性に、吐出圧力Pps3の値がその中間の場合には曲線b上の特性となる。

【0079】

固定容量型のパイロットポンプ３０はパイロット圧供給路３１bに直接接続され、パイロット圧供給路３１bには、第１の実施の形態と同様、パイロットリリーフ弁３２と切換弁１００とが設けられている。

【0080】

図７は、固定容量型のメインポンプ２１の吸収トルク特性を示す図である。図７において、横軸はメインポンプ２１の吐出圧力Pps3、縦軸はメインポンプ２１の容量q3（傾転角）である。メインポンプ２１は固定容量型であるため、メインポンプ２１の吐出圧力Pps3の値に係わらず、容量はqmax3で一定である。Ppq3はメインリリーフ弁１４cの設定圧力によって定まる最大圧力である。

【0081】

また、本実施の形態において、油圧駆動装置は、インバータ６０へ電動機１の目標回転数を指令回転数として出力するコントローラ５５を備え、かつ圧油供給路５a，５bに接続され、メインポンプ２０の２つの吐出ポート２０a，２０bの吐出圧力Pps1，Pps2を検出する圧力センサ４１a，４１bと、圧油供給路５cに接続され、メインポンプ２１の吐出圧力Pps3を検出する圧力センサ４１cとを備えている。圧力センサ４１a，４１b，４１cの出力、目標回転数指示ダイヤル５１の出力、最大許容動力設定装置８１の出力はそれぞれコントローラ５５に導かれる。

【0082】

図８は、第２の実施の形態におけるコントローラ５５の機能ブロック図である。

【0083】

図８において、コントローラ５５は、その処理機能として、加算部５５a、ゲイン５５b、テーブル５５c、ゲイン５５d、乗算部５５e、乗算部５５f、加算部５５g、テーブル５５h、乗算部５５i、乗算部５５j、最小値選択部５５k、ゲイン５５l、除算部５５m、除算部５５n、最小値選択部５５oを有している。

【0084】

圧力センサ４１a，４１b からの出力であるメインポンプ２０の吐出圧力Pps1， Pps2は加算部５５aに導かれ、更にゲイン５５bで1/2にされ、メインポンプ２０の２つの吐出ポート２０a，２０bの平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2が算出される。このメインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2はテーブル５５cに導かれる。また、圧力センサ４１cからの出力であるメインポンプ２１の吐出圧力Pps3がテーブル５５cに導かれる。

【0085】

テーブル５５cには、前述したレギュレータ２２のトルク制御ピストン２２f，２２g，２２hによって制御されるメインポンプ２０の吸収トルク特性（図６）と同じ特性が設定されている。メインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2とメインポンプ２１の吐出圧力Pps3はテーブル５５cに導かれ、メインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2とメインポンプ２１の吐出圧力Pps3をテーブル５５cに参照してメインポンプ２０の容量q12が算出される。

【0086】

テーブル５５cで算出されたメインポンプ２０の容量q12はゲイン５５dで２倍にされる。

【0087】

また、目標回転数指示ダイヤル５１からの入力である目標回転数Nacは、ゲイン５５dで算出された容量q12*2とともに乗算部５５eに導かれ、メインポンプ２０の目標流量Q12acが算出される。目標流量Q12acはメインポンプ２０の２つの吐出ポート２０a，２０bの吐出流量の合計である。この目標流量Q12acとゲイン５５bで算出されたメインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2は乗算部５５fに導かれ、メインポンプ２０の目標動力Pw12acが算出される。

【0088】

一方、テーブル５５hには、前述した固定容量型のメインポンプ２１の吸収トルク特性（図７参照）と同じ特性が設定されている。圧力センサ４１cからの出力であるメインポンプ２１の吐出圧力Pps3はテーブル５５hに導かれ、メインポンプ２１の吐出圧力Pps3をテーブル５５hに参照してメインポンプ２１の容量q3が算出される。テーブル５５hは、吐出圧力Pps3の値に係わらず、容量q3として一定の値qmax3を出力する。

【0089】

なお、容量qmax3は一定であるため、テーブル５５hを用いて容量qmax3を算出する代わりに、一定の容量qmax3をコントローラ５５のメモリに記憶しておき、その容量qmax3を用いてもよい。

【0090】

また、目標回転数指示ダイヤル５１からの入力である目標回転数Nacは、テーブル５５hで算出された容量q3とともに乗算部５５iに導かれ、メインポンプ２１の目標流量Q3acが算出される。この目標流量Q3acと圧力センサ４１cからの出力であるメインポンプ２１の吐出圧力Pps3は乗算部５５jに導かれ、メインポンプ２１の目標動力Pw3acが算出される。

【0091】

乗算部５５fで算出した目標動力Pw12acと乗算部５５jで算出した目標動力Pw3acは加算部５５gで加算され、合計の目標動力Pw123acが算出される。

【0092】

モニタ８０に内蔵された最大許容動力設定装置８１からの出力である最大許容動力Pwmaxと、加算部５５gで算出された目標動力Pw123acは最小値選択部５５kに導かれ、制限後動力Pwregが算出される。最小値選択部５５kの出力である制限後動力Pwregはゲイン５５lに導かれ、制限後動力PwregにPw12ac／Pw123acが乗じられ、メインポンプ２０が使用可能な制限後動力Pw12regが算出される。Pw12ac／Pw123acは、加算部５５gで算出された可変容量型のメインポンプ２０と固定容量型のメインポンプ２１の合計の目標動力Pw123acに対する、乗算部５５fで算出された可変容量型のメインポンプ２０の目標動力Pw12acの比を表しており、言い換えれば最大許容動力Pwmaxに制限された動力のうち、可変容量型のメインポンプ２０が消費可能な動力を表している。

【0093】

制限後動力Pw12regとゲイン５５bで算出されたメインポンプ２０の平均吐出圧力（Pps1+Pps2）／2は除算部５５mに導かれ、制限後流量Q12regが算出される。制限後流量Q12regとゲイン５５dで算出された容量q12*2は除算部５５nに導かれ、制限後回転数Nregが算出される。

【0094】

制限後回転数Nregと目標回転数指示ダイヤル５１からの入力である目標回転数Nacは最小値選択部５５oに入力され、制限後回転数Nregと目標回転数Nacの小さい方の値が指令回転数Ndとして選択され、インバータ６０へ出力される。

【0095】

このように本実施の形態において、油圧駆動装置は、２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）を含む複数の油圧ポンプを備え、圧力センサとして、２つのメインポンプ２０，２１のそれぞれの吐出圧力を検出する第１圧力センサ４１a，４１b及び第２圧力センサ４１cを含む複数の圧力センサを備え、コントローラ５５は、２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）の容量と、第１圧力センサ４１a，４１b及び第２圧力センサ４１cによって検出された２つのメインポンプ２０，２１の吐出圧力と、電動機１の目標回転数とに基づいて２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）が消費しようとしている目標動力を算出する。

【0096】

また、メインポンプ２０（第１油圧ポンプ）は可変容量型であり、メインポンプ２１（第２油圧ポンプ）は固定容量型であり、メインポンプ２０（第１油圧ポンプ）は、メインポンプ２０の吐出圧力と、メインポンプ２１（第２油圧ポンプ）の吐出圧力がそれぞれ導かれ、メインポンプ２０の吸収トルクとメインポンプ２１の吸収トルクの合計が所定値を超えないようにメインポンプ２０の容量を制御する第１トルク制御ピストン２２f，２２g及び第２トルク制御ピストン２２hを備えたレギュレータ２２を有し、コントローラ５５のテーブル５５cは、メインポンプ２０の吸収トルク特性として、第１トルク制御ピストン２２f，２２g及び第２トルク制御ピストン２２hによって制御されるメインポンプ２０の吸収トルク特性を設定している。

【0097】

～動作～
第２の実施の形態の動作を説明する。

【0098】

操作レバー装置１２４A，１２４B（図１参照）を含む複数の操作レバー装置のうち任意の操作レバー装置の操作レバーを操作すると、対応する方向切換弁が切り換わり、対応するアクチュエータに圧油が供給される。このとき方向切換弁は操作レバーの操作量に応じたストロークで切り換わり、電動機１により駆動されるメインポンプ２０，２１は、電動機１の回転数とレギュレータ２２のトルク制御ピストン２２f，２２g，２２hの吸収トルク制御に応じた流量を吐出し、アクチュエータは操作レバーの操作量に応じた速度で駆動される。

【0099】

なお、本実施の形態において、吸収トルク制御を行うレギュレータ２２及びオープンセンタ型の方向切換弁の作動については、一般的であることから、その詳細は省略する。

【0100】

バッテリ７０から供給される直流電力、或いは商用電源９２からコネクタ９１を介しAC/DC変換器９０により交流電力から変換され供給される直流電力、或いはその両方の直流電力が、直流電力供給路６５を介して、電動機１を駆動するインバータ６０へ供給される。

【0101】

モニタ８０内に内蔵された最大許容動力設定装置８１から予め設定された最大許容動力Pwmaxがコントローラ５５に入力される。

【0102】

圧力センサ４１a，４１b，４１cからの出力はポンプ吐出圧力Pps1，Pps2，Pps3として、目標回転数指示ダイヤル５１からの出力は目標回転数Nacとして、それぞれコントローラ５５に入力される。

【0103】

以下に、コントローラ５５内の処理を場合分けして説明する。

【0104】

（ａ）メインポンプ２０とメインポンプ２１の目標動力Pw123acが最大許容動力Pwmaxと同じか、または小さい場合（Pw123ac≦Pwmax）、
最小値選択部５５kには、最大許容動力Pwmaxと目標動力Pw123acが導かれ、最小値であるPw123acが選択され、制限後動力PwregはPwreg＝Pw123acとなる。

【0105】

ゲイン５５lで制限後動力PwregにPw12ac／Pw123acが乗じられ、メインポンプ２０が使用可能な制限後動力Pw12regはPw12reg＝Pwreg（＝Pw123ac）×Pw12ac／Pw123ac＝Pw12acとなる。

【0106】

除算部５５mでは、Pw12reg／(Pps1+Pps2)／2が計算される。このとき、Pw123ac≦Pwmaxの場合は、Pw12reg＝Pw12acであるので、制限後流量Q12regはQ12reg＝Pw12reg／(Pps1+Pps2)／2＝Pw12ac／(Pps1+Pps2)／2＝Q12acとなる。

【0107】

除算部５５nでは、Nreg＝Q12reg／（2×q12）が計算される。このとき、前述のようにQ12reg＝Q12acであるので、制限後回転数NregはNreg＝Q12reg／（2×q12）＝Q12ac／（2×q12）＝Nacとなる。

【0108】

制限後回転数Nregと目標回転数Nacが最小値選択部５５oに入力され、最小値が選択される。このとき、前述のようにNreg＝Nacなので、コントローラ５５からインバータ６０へ出力される指令回転数Ndは、最小値選択部５５oで制限されることなく、Nd＝Nacとなる。

【0109】

（ｂ）メインポンプ２０とメインポンプ２１の目標動力Pw123acが最大許容動力Pwmaxより大きい場合（Pw123ac＞Pwmax）
最小値選択部５５kには、最大許容動力Pwmaxと目標動力Pw123acが導かれる。この場合は最大許容動力Pwmaxが最小値として選択され、制限後動力PwregはPwreg＝Pwmaxとなる。

【0110】

ゲイン５５lで制限後動力PwregにPw12ac／Pw123acが乗じられ、メインポンプ２０が消費可能な制限後動力Pw12regはPw12reg＝Pwreg（＝Pwmax）×Pw12ac／Pw123acが算出される。

【0111】

除算部５５mにより、制限後流量Q12regはQ12reg＝Pwmax×Pw12ac／Pw123ac／(Pps1+Pps2)／2と算出される。このときは、元々、Q12ac＝Pw12ac／(Pps1+Pps2)／2の関係が成り立っているので、これら２つの式から、Q12reg／Q12ac＝Pwmax／Pw123ac（＜1）の関係が成り立つ。

【0112】

続いて、除算部５５nにより、制限後回転数Nregは、Nreg＝Q12reg／（2×q12）＝Q12ac×（Pwmax／Pw123ac）／（2×q12）と算出される。この場合も、元々、Nac＝Q12ac／（2×q12）の関係が成り立っているので、これら２つの式から、Nreg／Nac＝Q12reg／Q12ac＝Pwmax／Pw123ac（＜1）の関係が成立する。

【0113】

制限後回転数Nregと目標回転数Nacは最小値選択部５５oに入力される。このときは、前述のように、Nreg＜Nacなので、目標回転数Nacより小さい値であるNregが指令回転数Ndとして選択され、コントローラ５５からインバータ６０へ出力される。

【0114】

～効果～
本実施の形態においては、以下の効果が得られる。

【0115】

１．コントローラ５５は、メインポンプ２０，２１の容量q12，q3と、圧力センサ４１a，４１b，４１cによって検出されたメインポンプ２０，２１の吐出圧力Pps1，Pps2，Pps3と、電動機１の目標回転数Nacとに基づいてメインポンプ２０，２１が消費しようとしている目標動力Pw123acを算出し、目標動力Pw123acが最大許容動力Pwmaxの範囲内になるように指令回転数Ndをインバータ６０に出力し、電動機１の目標回転数Nacを制限するので、第１の実施の形態と同様、電動機１の消費動力が、最大許容動力Pwmax以下に確実に制限される。これにより電動式油圧作業機械の稼動中に、電動機１に電力を供給するバッテリ７０の電圧の異常低下や、商用電源９２のブレーカが遮断位置に作動することを防止し、フロント作業機１０４の急停止を確実に防止することができる。

【0116】

また、電動式油圧作業機械のオペレータは、電動機１の目標回転数指示ダイヤル５１を操作する必要がないので、操作の手間を省くことができるなど、第１の実施の形態の２～５項と同じ効果が得られる。

【0117】

２．油圧駆動装置は、油圧ポンプとして、２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）を含む複数の油圧ポンプを備え、圧力センサとして、２つのメインポンプ２０，２１のそれぞれの吐出圧力Pps1，Pps2，Pps3を検出する第１圧力センサ４１a，４１b及び第２圧力センサ４１cを含む複数の圧力センサを備え、コントローラ５５は、２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）の容量q12，q3と、第１圧力センサ４１a，４１b及び第２圧力センサ４１cによって検出された２つのメインポンプ２０，２１の吐出圧力Pps1，Pps2，Pps3と、電動機１の目標回転数Nacとに基づいて２つのメインポンプ２０，２１（第１及び第２油圧ポンプ）が消費しようとしている目標動力Pw123acを算出する。

【0118】

これにより油圧駆動装置が、油圧ポンプとして複数の油圧ポンプ（メインポンプ２０，２１）を備えている場合でも、複数の油圧ポンプ（２つのメインポンプ２０，２１）が消費しようとしている目標動力Pw123acを算出し、目標動力Pw123acが最大許容動力Pwmaxの範囲内になるように電動機１の目標回転数Nacを制限することができる。

【0119】

３．メインポンプ２０が可変容量型であり、メインポンプ２１が固定容量型であり、メインポンプ２０（第１油圧ポンプ）のレギュレータ２２は、メインポンプ２０の吐出圧力とメインポンプ２１（第２油圧ポンプ）の吐出圧力がそれぞれ導かれ、メインポンプ２０の吸収トルクとメインポンプ２１の吸収トルクの合計が所定値を超えないようにメインポンプ２０の容量を制御するトルク制御ピストン（第１トルク制御ピストン）２２f，２２g及びトルク制御ピストン（第２トルク制御ピストン）２２hを備え、全トルク制御をおこなう場合でも、コントローラ５５のテーブル５５cは、メインポンプ２０の吸収トルク特性と同じ吸収トルク特性を設定し、テーブル５５hは、メインポンプ２１の吸収トルク特性と同じ吸収トルク特性を設定しているため、コントローラ５５は、２つのメインポンプ２０，２１が消費しようとしている目標動力Pw123acを算出し、目標動力Pw123acが最大許容動力Pwmaxの範囲内になるように電動機１の目標回転数Nacを制限することができる。

【符号の説明】

【0120】

１ 電動機
２ 可変容量型のメインポンプ（油圧ポンプ）
３a～３h アクチュエータ
４ 制御弁ブロック
５ 圧油供給路
５a、５b、５c 圧油供給路
６a～６c 方向切換弁
７a～７c 圧力補償弁
８a～８c チェック弁
９a～９c シャトル弁
１１ 差圧減圧弁
１２、２２ レギュレータ
１２d トルク制御ピストン
１２e、２２e バネ
１２c 流量制御ピストン
１２b LS弁
１３ 原動機回転数検出弁
１４ メインリリーフ弁
１４a、１４b、１４c メインリリーフ弁
１５ アンロード弁
１５a、１５c、１５d 受圧部
１５b バネ
２０ 可変容量型のメインポンプ（第１油圧ポンプ）
２１ 固定容量型のメインポンプ（第２油圧ポンプ）
２２f、２２g、２２h トルク制御ピストン
３０ パイロットポンプ
３１a、３１b、３１c パイロット圧供給路
２４ ゲートロックレバー
３２ パイロットリリーフ弁
４０ 制御弁ブロック
４１ 圧力センサ
４１a、４１b、４１c 圧力センサ
５０、５５ コントローラ
５１ 目標回転数指示ダイヤル
６０ インバータ
６５ 直流電力供給路
７０ バッテリ
８０ モニタ
８１ 最大許容動力設定装置
９０ AC/DC変換器
９１ コネクタ
９２ 商用電源
１００ 切換弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】