(57)【要約】  フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができるようにする。そのため、油圧システムのコントローラ１９に再生制御演算部１９bとポンプ流量制御演算部１９cを設け、再生制御演算部が再生弁１２を制御して再生を行わせるとき、ポンプ流量制御演算部が、慣性計測装置３１によって取得したアーム１６の姿勢情報に基づいて、アーム１６の向きが鉛直下向きに近づくにしたがって油圧ポンプ１の吐出流量が増加するようポンプ流量制御装置２０を制御する。
2019130451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフロントパーツで構成され、前記複数のフロントパーツはそれぞれ車体或いは他のフロントパーツと回動可能に連結されたフロント作業機と、
前記複数のフロントパーツを駆動する複数のアクチュエータを備えた油圧システムとを備え、
前記複数のフロントパーツは、自由落下方向に動作し得る第１フロントパーツを含み、
前記複数のアクチュエータは前記第１フロントパーツを駆動する油圧シリンダタイプの第１アクチュエータを含み、
前記油圧システムは、
前記第１アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を第２アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路と、
前記再生回路の再生状態を制御する再生制御装置と、
前記第２アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ流量制御装置とを備えた作業機械において、
前記第１フロントパーツの姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、
前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて前記再生制御装置及び前記ポンプ流量制御装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツが自由落下方向に動作するとき、前記再生制御装置を制御して前記再生回路によって再生を行わせる再生制御演算部と、
前記再生制御演算部が前記再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するポンプ流量制御演算部とを有することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
前記油圧システムは、前記第１アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力を取得する圧力情報取得装置を更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づいていないときであっても、前記圧力情報取得装置によって取得した前記第１アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力が低いときは、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吐出圧を上昇させるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１記載の作業機械において、
前記油圧システムは、前記第１アクチュエータの作動方向を取得する作動方向情報取得装置を更に備え、
前記再生制御演算部は、前記作動方向情報取得装置によって取得した前記第１アクチュエータの作動方向と前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツが自由落下方向に動作するかどうかを判断することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１記載の作業機械において、
前記第２アクチュエータは前記第１アクチュエータと同じアクチュエータであり、
前記再生回路は、前記第１アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を前記第１アクチュエータの圧油供給側に供給するよう接続され、
前記第１アクチュエータは前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるよう接続されていることを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１記載の作業機械において、
前記第２アクチュエータは前記第１フロントパーツとは別の第２フロントパーツを駆動する、前記第１アクチュエータとは別のアクチュエータであり、
前記再生回路は、前記第１アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を前記別のアクチュエータの圧油供給側に供給するよう接続され、
前記第１アクチュエータは、前記油圧ポンプとは別の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるように接続され。
前記別のアクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動されるよう接続されていることを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１記載の作業機械において、
前記油圧システムは、
オペレータにより操作され前記第２アクチュエータの動作を指令する操作装置と、
前記オペレータの操作に基づく前記操作装置の操作量を取得する操作量情報取得装置とを更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するとともに、前記操作量情報取得装置によって取得した操作量が小さくなるにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の増加量が小さくなるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１記載の作業機械において、
前記油圧システムは、
オペレータにより操作され前記第２アクチュエータの動作を指令する操作装置と、
前記オペレータの操作に基づく前記操作装置の操作量を取得する操作量情報取得装置と、
前記第１アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力を取得する圧力情報取得装置とを更に備え、
前記ポンプ流量制御演算部は、前記操作量情報取得装置によって取得した前記操作装置の操作量に基づいて前記油圧ポンプの基準流量を演算する基準ポンプ流量演算部と、前記第１フロントパーツの向きが水平に近いほど前記油圧ポンプの基準流量に対する低減量を大きくし、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくすることで、前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう制御するポンプ流量低減量演算部とを有し、
前記ポンプ流量低減量演算部は、前記圧力情報取得装置によって取得した前記第１アクチュエータの圧油流入側の圧力と前記油圧ポンプの吐出圧のいずれか一方の圧力が低いときは、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づいていないときであっても、前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくし、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吐出圧を上昇させるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項７記載の作業機械において、
前記ポンプ流量低減量演算部は、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を小さくすることで、前記油圧ポンプの吐出流量が増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するとき、前記操作量情報取得装置によって取得した操作量が小さくなるにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量の低減量を大きくし、前記油圧ポンプの吐出流量の増加量が小さくなるよう前記ポンプ流量制御装置を制御することを特徴とする作業機械。
【請求項９】
請求項１記載の作業機械において、
前記第１フロントパーツは油圧ショベルのアームであり、
前記第１アクチュエータは前記アームを駆動するアームシリンダであることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧システムを備えた作業機械に係わり、特に油圧ショベルなど、油圧アクチュエータや油圧ポンプを有する作業機械であって、油圧アクチュエータの圧油エネルギーを再生する再生回路を油圧システムに備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に油圧ショベル等の作業機械は、フロント作業機を構成する複数のフロントパーツなどの被駆動体のアクチュエータを駆動するために油圧ポンプから圧油を供給している。この油圧ポンプの不要な動力を低減することにより、油圧ポンプを駆動する動力源としてのエンジンの動力消費を抑え、燃費の向上を図ることができる。このことを実現するため、油圧アクチュエータから排出される圧油を再生すると同時に油圧ポンプの吐出流量を低減し、油圧ポンプの動力を低減することで燃費の向上を実現する再生回路が知られており、例えばその一例が特許文献１に記載されている。特許文献１においては、アームが自由落下方向に作動する場合は、油圧ポンプの吐出流量を最小にしつつアームシリンダ
のロッド側から排出される圧油をアームシリンダのボトム側に再生するように制御し、それ以外では油圧ポンプを通常の吐出流量にしつつ、再生を解除するように制御することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているように、アームの作動方向を測定して油圧ポンプ出力を低減することができる。しかし、特許文献１に記載されているシステムでは、アームが水平に近い状態でアームを巻き込む方向に作動させた場合にはアームシリンダのロッド側から排出される圧油の流量（再生流量）が多く、鉛直に近づくにつれて再生流量が少なくなる。そのため、動作中にアームシリンダのボトム側に流入する圧油の流量が大きく変動してシリンダ速度が変動し、操作性が悪化する可能性がある。また、アームが鉛直方向下向きとなり、再生流量が零となる再生の切り替え時に、油圧ポンプの吐出流量が増大し、アームシリンダに流入する圧油の量が大きく変動してシリンダ速度が変動し、操作性が悪化する可能性がある。更に、フロント作業機の先端が重い場合に油圧ポンプの吐出流量を低減すると、アームシリンダのボトム側の圧力が負の値になってキャビテーションが発生し、アームシリンダを意図した速度に制御できなくなる。その結果、操作性が悪化してしまう。【０００５】
特許文献１に記載されているシステムは、アームシリンダのロッド側から排出された圧油を同じアクチュエータであるアームシリンダのボトム側に供給して再生するものであるが、アームシリンダとは別のアクチュエータにアームシリンダのロッド側から排出された圧油を再生する油圧システムにおいても、同様の問題が発生する。【０００６】
本発明は上述の事柄に基づいてなされたものであり、その目的は、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる油圧システムを備えた作業機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、複数のフロントパーツで構成され、前記複数のフロントパーツはそれぞれ車体或いは他のフロントパーツと回動可能に連結されたフロント作業機と、前記複数のフロントパーツを駆動する複数のアクチュエータを備えた油圧システムとを備え、前記複数のフロントパーツは、自由落下方向に動作し得る第１フロントパーツを含み、前記複数のアクチュエータは前記第１フロントパーツを駆動する油圧シリンダタイプの第１アクチュエータを含み、前記油圧システムは、前記第１アクチュエータの圧油排出側から排出された圧油を第２アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路と、前記再生回路の再生状態を制御する再生制御装置と、前記第２アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ流量制御装置とを備えた作業機械において、前記第１フロントパーツの姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置と、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて前記再生制御装置及び前記ポンプ流量制御装置を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツが自由落下方向に動作するとき、前記再生制御装置を制御して前記再生回路によって再生を行わせる再生制御演算部と、前記再生制御演算部が前記再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、前記姿勢情報取得装置によって取得した前記第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、前記第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって前記油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するよう前記ポンプ流量制御装置を制御するポンプ流量制御演算部とを有するものとする。【０００８】
このようにコントローラに再生制御演算部とポンプ流量制御演算部を設け、再生制御演算部が再生制御装置を制御して再生を行わせるとき、ポンプ流量制御演算部が、姿勢情報取得装置によって取得した第１フロントパーツの姿勢情報に基づいて、第１フロントパーツの向きが鉛直下向きに近づくにしたがって油圧ポンプの吐出流量が連続的に増加するようポンプ流量制御装置を制御することにより、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フロントパーツが自由落下方向に動作し、そのフロントパーツを駆動するアクチュエータから排出された圧油を再生するとき、フロントパーツの姿勢の変化による再生流量の変動に係わらず、キャビテーションを防止しながら再生流量が流入するアクチュエータの速度変動を抑制し、操作性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーに入力がない場合を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーにアームダンプ方向の入力がある場合を示す図である。る。
【図３】本発明の第１の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーにアームクラウド方向の入力がある場合を示す図である。
【図４】再生弁が遮断位置にあって再生回路が再生状態にある場合の再生流量と油圧ポンプの吐出流量の関係を示す図である。
【図５】水平面に対するアームの角度とアームシリンダのボトム側室の圧力の関係を示す図である。
【図６】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図７】再生制御演算部の処理フローを示すフローチャートである。
【図８】方向制御弁のメータイン開口面積特性を示す図である。
【図９】ポンプ流量制御演算部の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図１０】操作ポートの圧力と油圧ポンプの基準ポンプ流量との関係を示す図である。
【図１１】ポンプ流量低減量演算部の演算に用いるアーム角度とポンプ流量低減量との関係を示す図である。
【図１２】流量低減無効演算部の処理フローを示すフローチャートである。
【図１３】重いアタッチメントを取り付けた状態で油圧ポンプの吐出流量を低減した場合の、油圧ポンプの吐出圧とアームシリンダのボトム側室の圧力の関係を示している。
【図１４】本発明の第２の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーに入力がない場合を示す図である。
【図１５】流量低減無効演算部の処理フローを示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第３の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーに入力がない場合を示す図である。
【図１７】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図１８】アーム角度演算部におけるアームの姿勢情報（アーム角度）の演算内容を説明するための図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムであって、操作レバーにアームクラウド方向の入力がある場合を示す図である。
【図２０】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムのアームシリンダに係わる回路部分であって、操作レバーに入力がない場合を示す図である。
【図２２】本発明の第５の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムのバケットシリンダに係わる回路部分であって、操作レバーに入力がない場合を示す図である。
【図２３】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図２４】再生制御演算部の処理フローを示すフローチャートである。
【図２５】ポンプ流量制御演算部の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図２６】本発明の第６の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムにおけるコントローラのポンプ流量制御演算部の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図２７】ポンプ流量低減量演算部の処理の考え方を示す概念図である。
【図２８】ポンプ流量低減量演算部の処理内容を示す機能ブロック図である。
【図２９】作業機械（建設機械）の一例である油圧ショベルの外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態による作業機械を図１〜図１３及び図２９を用いて説明する。
【００１３】
図２９は、作業機械（建設機械）の一例である油圧ショベルの外観を示す図である。
【００１４】
油圧ショベルは下部走行体２０１と上部旋回体２０２とフロント作業機２０３を備えている。下部走行体２０１と上部旋回体２０２は車体を構成する。下部走行体２０１は左右のクローラ式走行装置２０１a，２０１b（片側のみ図示）を有し、クローラ式走行装置２０１a，２０１bは左右の走行モータ２０１c，２０１d（片側のみ図示）により駆動される。上部旋回体２０２は下部走行体２０１上に旋回可能に搭載され、旋回モータ２０２ａにより旋回駆動される。フロント作業機２０３は上部旋回体２０２の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体２０２にはキャビン（運転室）２０２ｂが備えられ、キャビン２０２ｂ内には運転席や、運転席の左右に位置するフロント及び旋回用の操作レバー装置、運転席の前側に位置する走行用の操作レバー／ペダル装置等の操作装置が配置されている。
【００１５】
フロント作業機２０３は、ブーム２０５、アーム１６、バケット３５の複数のフロントパーツを有する多関節構造であり、ブーム２０５は上部旋回体２０２（車体）に対して上下方向に回動可能に連結され、アーム１６はブーム２０５に対して上下及び前後方向に回動可能に連結され、バケット３５はアーム１６に対して上下及び前後方向に回動可能に連結されている。また、ブーム２０５はブームシリンダ３４の伸縮により上部旋回体２０２に対して回動し、アーム１６はアームシリンダ９の伸縮によりブーム２０５に対して回動し、バケット３５はバケットシリンダ１８の伸縮によりアーム１６に対して回動する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態の作業機械に備えられた油圧システムを示す図である。なお、図１は、アームシリンダ９に係わる回路部分だけを示しており、図示の簡略化のため、アームシリンダ９以外のアクチュエータ（図１に示すブームシリンダ３４、バケットシリンダ１８、旋回モータ２０２a、左右の走行モータ２０１c，２０１d）に係わる回路部分の図示を省略している。
【００１７】
図１において、本実施の形態における油圧システムは、エンジン５０と、このエンジン５０により駆動される可変容量型の油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１の吐出流量を制御するポンプ流量制御装置２０と、油圧ポンプ１の圧油供給管路２に接続された方向制御弁４と、アーム１６を駆動する上述したアームシリンダ９と、方向制御弁４をアームシリンダ９のボトム側室９bに接続するボトム管路５と、方向制御弁４をアームシリンダ９のロッド側室９rに接続するロッド管路６と、方向制御弁４をタンク１５に接続するセンタバイパス管路７と、方向制御弁４をタンク１５に接続するタンク管路８と、タンク管路８に配置された再生制御装置である電磁弁タイプの再生弁１２と、再生弁１２の上流側においてタンク管路８を圧油供給管路２に接続する再生管路１０と、再生管路１０に配置され、タンク管路８から圧油供給管路２には圧油が流れ、逆方向の圧油の流れは阻止するチェック弁１１とを備えている。
【００１８】
アーム１６には、アーム１６の姿勢情報を取得する姿勢情報取得装置として、水平面からのアーム１６の角度を測定するための慣性計測装置（IMU）３１が取り付けられている。この慣性計測装置３１は、３次元の角速度と加速度が測定できる装置であり、それらの情報を用いて水平面に対するアーム１６の角度を求めることができる。
【００１９】
また、油圧システムは、図２９に示したキャビン２０２ｂ内に配置された操作装置の１つである操作レバー装置２１を備え、操作レバー装置２１は操作レバー２１aと、操作レバー２１aの基端部に取り付けられたパイロット弁１３とで構成されている。パイロット弁１３は、パイロット管路２２を介して方向制御弁４のアームクラウド方向作動の操作ポート４cに、パイロット管路２３を介してアームダンプ方向作動の操作ポート４dにそれぞれ接続されており、操作レバー２１aの操作量に応じた圧力が、パイロット弁１３から方向制御弁４の操作ポート４cあるいは操作ポート４dへと導かれる。
【００２０】
圧油供給管路２には、油圧ポンプ１の吐出圧を取得する圧力情報取得装置として、油圧ポンプ１の吐出圧を測定するための圧力センサ３が取り付けられている。
【００２１】
パイロット管路２２には、アームシリンダ９の作動方向を取得する作動方向情報取得装置及びオペレータの操作に基づく操作レバー装置２１の操作量を取得する操作量情報取得装置として、操作ポート４cに伝えられる圧力を検出するための圧力センサ１４が取り付けられている。
【００２２】
圧力センサ３と圧力センサ１４と慣性計測装置３１はコントローラ１９に電気的に接続され、コントローラ１９はポンプ流量制御装置２０と再生弁１２のソレノイドに電気的に接続されている。コントローラ１９は、プログラムが組み込まれたCPU１９aを有し、コントローラ１９に入力された圧力センサ３と圧力センサ１４と慣性計測装置３１の検出値に対して、そのプログラムに基づいて所定の演算処理を行い、ポンプ流量制御装置２０と再生弁１２のソレノイドに制御信号を生成する。
【００２３】
アーム１６は自由落下方向に動作し得る第１フロントパーツであり、アームシリンダ９はその第１フロントパーツ（アーム１６）を駆動するための油圧シリンダタイプの第１アクチュエータである。ここで、「自由落下方向」とは、アーム１６がアーム１６とバケット３５の重量（バケット３５が土砂を保持している場合は、土砂の重量を含む）によりブーム２０５との回動支点回りに鉛直方向下向きに向けて自由落下する動作方向を意味し、「アーム１６が自由落下方向に動作する」は「アーム１６が鉛直方向下向きに向けて動作する」と言い換えることもできる。
【００２４】
また、本実施の形態において、再生管路１０とチェック弁１１は、第１アクチュエータ（アームシリンダ９）の圧油排出側（ロッド側室９r）から排出された圧油を第２アクチュエータの圧油供給側に供給する再生回路４１を構成する。本実施の形態において、第２アクチュエータは第１アクチュエータと同じアクチュエータ（アームシリンダ９）であり、アームシリンダ９は第１アクチュエータと第２アクチュエータを兼ねている。また、再生弁１２は、再生回路４１の再生状態を制御する再生制御装置を構成する。
【００２５】
次に、本実施の形態の基本動作について、図１から図３を用いて説明する。
【００２６】
図１は、操作レバー２１aに入力がなく、方向制御弁４を介して圧油供給管路２とセンタバイパス管路７が連通し、かつ再生弁１２が連通位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ１からの圧油は圧油供給管路２を通り、方向制御弁４を通ってセンタバイパス管路７に流れ、その後タンク１５に戻される。
【００２７】
図２は、操作レバー２１aのアームダンプ方向の入力で方向制御弁４の操作ポート４dに伝わる圧力が増加し、圧油供給管路２とロッド管路６が連通し、ボトム管路５とタンク管路８が連通し、かつ再生弁１２が連通位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ１からの圧油は圧油供給管路２を通り、方向制御弁４を通ってロッド管路６に流れてアームシリンダ９のロッド側室９rに流入する。それと同時に、アームシリンダ９のボトム側室９bから排出された圧油はボトム管路５を通り、方向制御弁４を通ってタンク管路８に送られる。ここで、再生弁１２が連通位置にあるため、タンク管路８の圧油は再生弁１２を通ってタンク１５へと戻される。
【００２８】
図３は、操作レバー２１aのアームクラウド方向の入力で方向制御弁４の操作ポート４cにかかる圧力が増加し、圧油供給管路２とボトム管路５が連通し、ロッド管路６とタンク管路８が連通し、かつ再生弁１２が遮断位置にある場合を示している。この場合、油圧ポンプ１からの圧油は圧油供給管路２を通り、方向制御弁４を通ってボトム管路５に流れてアームシリンダ９のボトム側室９bに流入する。それと同時に、アームシリンダ９のロッド側室９rから排出された圧油はロッド管路６を通り、方向制御弁４を通ってタンク管路８に送られる。ここで、再生弁１２が遮断位置にあるため、タンク管路８の圧油は再生管路１０とチェック弁１１を通って油圧ポンプ１の圧油供給管路２へと再生される。再生弁１２は、アーム１６が重力で自由落下方向に動作する場合は遮断位置にあり、そうでない場合には連通位置に切り換わるように制御される。再生弁１２が連通位置にある場合は、タンク管路８の圧油は再生弁１２を通ってタンク１５へと戻される。
【００２９】
次に、図３のように再生弁１２が遮断位置にあって再生回路４１が再生状態にある場合の再生流量と油圧ポンプ１の吐出流量の関係を、図４を用いて説明する。図４のグラフの縦軸は流量、横軸は水平面に対するアーム１６の角度である。点線は油圧ポンプ１の吐出流量、破線は再生流量、実線はその合計流量である。図４に示されるように、アーム１６の角度が水平に近いほど再生流量は増加し、アーム１６の角度が鉛直に近いほど再生流量は減少する。本実施の形態では、それに合わせて、アーム１６の角度が水平に近いほど油圧ポンプ１の吐出流量を減少させ、アーム１６の角度が鉛直に近いほど油圧ポンプ１の吐出流量を増加させるよう制御することで、アームシリンダ９のボトム側室９bに流入する流量の変化を小さくする。
【００３０】
次に、本実施の形態において、油圧ポンプ１の吐出流量の低減制御を行わない条件について説明する。
【００３１】
まず、操作レバー２１aへの入力がなく方向制御弁４の操作ポート４cに圧力が導かれていない条件１と、再生回路４１による再生が行われていない条件２においては、油圧ポンプ１の吐出流量の低減制御を行わない。また、キャビテーションが発生する可能性がある条件３においても油圧ポンプ１の吐出流量の低減制御を行わない。ここで、キャビテーションが発生する可能性がある条件３について、図５を用いて説明する。
【００３２】
図５は、水平面に対するアーム１６の角度とアームシリンダ９のボトム側室９bの圧力の関係を示している。点線はフロント作業機２０３に通常のバケット３５が取り付けられていてかつ油圧ポンプ１の吐出流量を低減しなかった場合（操作レバー２１aの操作量に応じて油圧ポンプ１の吐出流量が増大するよう制御される場合）、破線はバケット３５に代えて重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ１の吐出流量を低減しなかった場合、実線は重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ１の吐出流量を低減した場合を、それぞれ示している。
【００３３】
油圧ポンプ１の吐出流量を低減した場合は、低減しなかった場合よりもアームシリンダ９のボトム側室９bの圧力は低下する。また、重いアタッチメントが取り付けられている場合は、通常のバケットが取り付けられている場合よりもアームシリンダ９にかかる外力が大きくなるので、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が更に低下する。
【００３４】
そのため、図５の長円で囲んだ部分のように、重いアタッチメントが取り付けられていてかつ油圧ポンプ１の吐出流量を低減した場合は、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が負の値になり、キャビテーションが発生する可能性がある。
【００３５】
そこで、図５の長円で囲んだ部分の範囲では油圧ポンプ１の吐出流量を低減せずに破線上を推移させ、長円で囲んだ部分以外の範囲では油圧ポンプ１の吐出流量を低減して実線上を推移させるよう制御することで、燃費を低減しつつキャビテーションを防止することができる。
【００３６】
以上のように本実施の形態においては、油圧ポンプ１の吐出流量を低減するとアームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が負の値になるときには、油圧ポンプ１の吐出流量の低減制御を行わないものとする。
【００３７】
なお、本実施の形態の場合は、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力を直接計測していないが、図３の状態では、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力と、方向制御弁４を介してボトム管路５と接続している圧油供給管路２の圧力とが所定の関係にあるため、圧油供給管路２の圧力を測定する圧力センサ３の値を用いることで、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力の判定が可能となる。
【００３８】
次に、コントローラ１９の処理内容を、図６の機能ブロック図を用いて説明する。
【００３９】
コントローラ１９は、再生制御演算部１９bとポンプ流量制御演算部１９cの機能を備えている。
【００４０】
再生制御演算部１９bは、慣性計測装置３１からアーム１６の姿勢情報であるアーム角度情報を、圧力センサ１４から操作ポート４cの圧力情報（作動方向情報）を、それぞれ入力し、再生弁１２の励磁目標値を演算する。そしてその目標値の信号を、再生弁１２のソレノイドとポンプ流量制御演算部１９cに出力する。
【００４１】
ポンプ流量制御演算部１９cは、慣性計測装置３１からアーム角度情報を、再生制御演算部１９bから再生弁１２のソレノイドの励磁目標値情報を、圧力センサ１４から方向制御弁４の操作ポート４cの圧力情報（操作量情報）を、圧力センサ３から油圧ポンプ１の吐出圧情報を、それぞれ入力し、油圧ポンプ１の吐出流量目標値を演算する。そしてその目標値の信号を、ポンプ流量制御装置２０に出力する。
【００４２】
次に、再生制御演算部１９bの処理内容を、図７と図８を用いて説明する。
【００４３】
図７は再生制御演算部１９bの処理フローを示しており、例えばコントローラ１９が動作している間、所定の演算サイクルでその処理フローが繰り返される。
【００４４】
コントローラ１９が起動されると、ステップS１０１において再生制御演算部１９bの演算処理がスタートする。
【００４５】
まず、再生制御演算部１９bは、ステップS１０２において、操作ポート４cの圧力が所定の閾値以上かを判定する。この判定は、アーム１６が自由落下方向に動作しているかどうかを判定するものであり、操作ポート４c圧が所定の閾値以上であった場合、ステップS１０２においてYesと判定し、ステップS１０３の処理へと進む。
【００４６】
ステップS１０３では、アーム１６の姿勢が鉛直方向下向きまで達していないかを判定する。アーム１６の姿勢が鉛直方向下向きまで達していない場合、ステップS１０４の処理へと進む。
【００４７】
ステップS１０４では、アームシリンダ９の再生制御を行うと判定する。この場合、再生制御演算部１９bは再生弁１２のソレノイドを励磁するための励磁目標値を演算し、その信号を出力する。
【００４８】
ステップS１０２又はS１０３でNoと判定された場合、ステップS１０５の処理へと進む。ステップS１０５では、アームシリンダ９の再生制御を行わないと判定する。この場合、再生制御演算部１９bは再生弁１２のソレノイドを励磁しない励磁目標値を演算し、その信号を出力する。
【００４９】
次に、図７のステップS１０２における所定の閾値について、図８を用いて説明する。図８は方向制御弁４のメータイン開口面積特性を示している。横軸は操作ポート４cの圧力、縦軸はメータイン開口面積を表している。
【００５０】
操作ポート４cの圧力が図中の値Pth1以上になると、方向制御弁４のメータイン開口は０ではなくなり、ボトム管路５を介してアームシリンダ９のボトム側室９bに圧油が供給される。よって、所定の閾値をPth1とする。
【００５１】
次に、ポンプ流量制御演算部１９cの処理内容を、図９と図１０と図１１と図１２を用いて説明する。
【００５２】
図９はポンプ流量制御演算部１９cの処理内容を示す機能ブロック図である。
【００５３】
ポンプ流量制御演算部１９cは、基準ポンプ流量演算部２４、流量低減無効演算部２５、ポンプ流量低減量演算部２６、乗算部３７、減算部３８の機能を有している。
【００５４】
まず、基準ポンプ流量演算部２４は、操作ポート４cの圧力を入力し、油圧ポンプ１の基準ポンプ流量を演算する。図１０は操作ポート４cの圧力と油圧ポンプ１の基準ポンプ流量との関係を示す図である。基準ポンプ流量は、操作ポート４cの圧力が上昇するにしたがって増加するように設定されている。基準ポンプ流量演算部２４は、そのような操作ポート４cの圧力と油圧ポンプ１の基準ポンプ流量との関係を記憶したテーブルを有し、操作ポート４cの圧力をそのテーブルに入力し、油圧ポンプ１の基準ポンプ流量を演算する。
【００５５】
次に、ポンプ流量低減量演算部２６は、水平面に対するアームの角度を入力し、油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を演算する。図１１は、図９のポンプ流量低減量演算部２６の演算に用いるアーム角度とポンプ流量低減量との関係を示している。ポンプ流量低減量は、アーム１６の角度が水平に近いほど大きく、鉛直方向下向きに近いほど小さくなり、鉛直方向下向きになると０になるように設定されている。ポンプ流量低減量演算部２６は、そのような関係を記憶したテーブルを有し、アームの角度を入力し、油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を演算する。このようにすることで、アーム１６が水平に近く、再生管路１０を流れる圧油の量が多いときに油圧ポンプ１の吐出流量が低減され、油圧ポンプ１の出力が下がることで燃費が向上する。また、アームが鉛直方向下向きに達し、再生弁１２のソレノイドが非励磁状態になって再生管路１０を流れる圧油の流量がなくなっても、油圧ポンプ１の吐出流量が連続的に増加するため速度が下がりにくくなる。
【００５６】
次に、流量低減無効演算部２５は、油圧ポンプ１の吐出圧と再生弁１２の励磁目標値を入力し、油圧ポンプ１の吐出流量の低減無効演算を行う。このとき、油圧ポンプ１の吐出流量の低減を無効にする場合は０を出力し、無効にしない場合は１を出力する。
【００５７】
図１２は、図９の流量低減無効演算部２５の処理フローを示している。これは、例えばコントローラ１９が動作している間、所定の演算サイクルでその処理フローが繰り返される。
【００５８】
コントローラ１９が起動されると、ステップS２０１において流量低減無効演算部２５の演算処理がスタートする。
【００５９】
まず、流量低減無効演算部２５はステップS２０３において、油圧ポンプ１の吐出圧が所定の閾値以上かを判定する。これは、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が負の値になってキャビテーションが発生しないようにするための判定である。油圧ポンプ１の吐出圧が所定の閾値以上であった場合、ステップS２０３においてYesと判定し、ステップS２０４の処理へと進む。
【００６０】
ステップS２０４では、再生弁１２のソレノイドが励磁されているかを判定する。再生弁１２のソレノイドを励磁する信号を入力している場合、ステップS２０４においてYesと判定し、ステップS２０５の処理へと進む。ステップS２０３，S２０４のいずれかでNoと判定された場合、ステップS２０６の処理へと進む。
【００６１】
ステップS２０５では、油圧ポンプ１の吐出流量の低減を行うと判定し、１を出力する。ステップS２０６では、油圧ポンプ１の吐出流量の低減を行わないと判定し、０を出力する。
【００６２】
次に、図１２におけるステップS２０３の所定の閾値について、図１３を用いて説明する。
【００６３】
図１３は、重いアタッチメントを取り付けた状態で油圧ポンプ１の吐出流量を低減した場合の、油圧ポンプ１の吐出圧とアームシリンダ９のボトム側室９bの圧力の関係を示している。配管損失により、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力は油圧ポンプ１の吐出圧より小さい値になる。その圧力差の値がΔP1であるとすると、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が0MPaになるときの油圧ポンプ１の吐出圧はΔP1になる。この値ΔP1を所定の閾値とする。
【００６４】
以上のようにポンプ流量低減量演算部２６で油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を演算し、流量低減無効演算部２５で油圧ポンプ１の吐出流量の低減無効演算を行った後、ポンプ流量低減量演算部２６の出力と流量低減無効演算部２５の出力を乗算部３７で掛け合わせ、その値を減算部３８において、基準ポンプ流量演算部２４の出力値から差し引く。この値が最終的な油圧ポンプ１の吐出流量の目標値となる。
【００６５】
以上のように構成した本実施の形態においては、アーム１６の角度が水平に近いときには油圧ポンプ１の吐出流量を低減し、アーム１６の角度が鉛直方向下向きに近づくにつれて油圧ポンプ１の吐出流量を連続的に増加させるよう制御することにより、油圧ポンプ１の出力を下げて燃費を向上させつつ、アーム１６の速度低下を抑えて操作性を保つことができる。
【００６６】
また、フロント作業機２０３に重いアタッチメントが取り付けられている場合でも、油圧ポンプ１の吐出圧が所定の閾値以上でない場合は油圧ポンプ１の吐出流量の低減を行わないため、アームシリンダ９のボトム側室９bの圧力が負の値にならず、燃費を低減しつつキャビテーションを防止することができる。
【００６７】
なお、図７のステップS１０２において、圧力センサ１４の代わりに慣性計測装置３１からのアーム角度の情報を用いて、アーム１６が自由落下方向に動作している（鉛直方向下向きに向けて動作している）かどうかを判定することもできる。その場合は、図６の再生制御演算部１９bには操作ポート４cの圧力の代わりに慣性計測装置３１からアーム角度が入力される。また、図７のステップS１０３において、慣性計測装置３１からのアーム角度の情報を用いて、例えば１ステップ前のアーム角度と現在のアーム角度を比較し、アーム１６が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。これにより図６の再生制御演算部１９bでは、操作ポート４cの圧力を用いず、慣性計測装置３１からの情報だけを用いてアームシリンダ９の再生制御を行うかどうかを判定することができる。
【００６８】
また、圧力センサ１４の代わりに方向制御弁４のストローク量を測るストロークセンサ（移動量測定装置）からの情報を用いて、アーム１６が自由落下方向に動作しているかどうかを判定することもできる。その場合、図６の再生制御演算部１９bには操作ポート４cの圧力の代わりに方向制御弁４のストローク量が入力される。また、図７のステップS１０３において、方向制御弁４のストローク量を用いてアーム１６が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。
【００６９】
更に、操作レバー装置２１が操作レバー２１aの操作量に応じた電気信号を出力する電気式であり、コントローラ１９において方向制御弁４の移動量の指令値が演算される場合は、その指令値を用いてアーム１６の動作方向を判定することもできる。その場合、図６の再生制御演算部１９bには操作ポート４cの圧力の代わりに方向制御弁４の移動量の指令値が入力される。また、図７のステップS１０３において、方向制御弁４の移動量の指令値が閾値以上かどうかを判定することで、アーム１６が鉛直方向下向きに向けて動作しているかどうかを判定する。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態による作業機械の油圧システムを図１４及び図１５を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
【００７１】
図１４に示す本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる個所は、圧油供給管路２に取り付けられている圧力センサ３の代わりに、アームシリンダ９（第１アクチュエータ）の圧油流入側の圧力を取得する圧力情報取得装置として、アームシリンダ９のボトム側室６bの圧力を測定するための圧力センサ３０がボトム管路５に取り付けられている点である。圧力センサ３０は、コントローラ１９に電気的に接続されている。
【００７２】
図１５は、第２の実施の形態における流量低減無効演算部２５の処理フローを示している。図１５において、第１の実施の形態の図１２と異なるのは、ステップS２０３がステップS２０７に置き換わっていることである。ステップS２０３では、油圧ポンプ１の吐出圧が所定の閾値以上かを判定していたが、ステップS２０７では圧力センサ３０で測定したアームシリンダ９のボトム圧が所定の閾値（例えば0MPa）以上かを判定している。これにより、第１の実施の形態よりもキャビテーションの発生条件をより正確に検知することができる。
【００７３】
本実施の形態によると、第１の実施の形態よりもアームシリンダ９のボトム側室９bの圧力をより正確に測定できるため、キャビテーションをより効率的に回避することができる。
【００７４】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態による作業機械の油圧システムを図１６から図１８を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
【００７５】
まず、第３の実施の形態の構成について、図１６を用いて説明する。第１の実施の形態と異なる個所は、姿勢情報取得装置として、アーム１６に取り付けられた慣性計測装置３１の代わりに、水平面に対する車体（下部走行体２０１と上部旋回体２０２）の角速度を測定する角速度センサ２７と、車体とブームとのなす角度を測定する角度センサ２８と、ブームとアームのなす角度を測定する角度センサ２９とが取り付けられている点である。角速度センサ２７は、各時点における車体の角速度を検出し、それを積分することで水平面に対する車体の角度を求めるものである。角速度センサ２７、角度センサ２８、角度センサ２９は、それぞれコントローラ１９と電気的に接続されている。
【００７６】
次に、コントローラ１９の処理内容について、図１７を用いて説明する。第１の実施の形態と異なるのは、コントローラ１９がアーム角度演算部１９dを更に備え、慣性計測装置３１から入力される姿勢情報の代わりに、角速度センサ２７、角度センサ２８、角度センサ２９からの情報が入力され、それらを用いてアーム角度演算部１９dでアームの姿勢情報が演算されている点である。再生制御演算部１９b及びポンプ流量制御演算部１９cは、アーム角度演算部１９dから出力されるアーム１６の姿勢情報を基にして、第１の実施の形態と同様の演算を行う。
【００７７】
次に、アーム角度演算部１９dの演算内容について、図１８を用いて説明する。アーム角度演算部１９dでは、角速度センサ２７から水平面に対する車体の傾きθbody、角度センサ２８から車体とブーム２０５の連結点とアーム１６とブーム２０５の連結点がなす直線と車体との角度θB、角度センサ２９からアーム１６とブーム２０５の連結点とアーム１６とバケット３５の連結点がなす直線と車体とブームの連結点とアーム１６とブーム２０５の連結点がなす直線のなす角度θAを取得する。このとき、図１６に記載している式（１）により、水平面に対するアームの角度θArmを求めることができる。
【００７８】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７９】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態による作業機械の油圧システムを図１９及び図２０を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
【００８０】
まず、第４の実施の形態の構成について、図１９を用いて説明する。第１の実施の形態と異なる個所は、姿勢情報取得装置として、アーム１６に取り付けられた慣性計測装置３１の代わりに、水平面に対する車体（下部走行体２０１と上部旋回体２０２）の角速度を測定する角速度センサ２７と、ブームシリンダ３４のストローク長を測定するためのストロークセンサ３２と、アームシリンダ９のストローク長を測定するためのストロークセンサ３３とが取り付けられている点である。角速度センサ２７とストロークセンサ３２，３３は、それぞれコントローラ１９と電気的に接続されている。
【００８１】
次に、コントローラ１９の処理内容について、図２０を用いて説明する。第１の実施の形態と異なるのは、コントローラ１９がアーム角度演算部１９dを更に備え、慣性計測装置３１からの姿勢情報の代わりに、角速度センサ２７、ストロークセンサ３２、ストロークセンサ３３からの情報が入力され、それらを用いてアーム角度演算部１９dでアームの姿勢情報が演算されている点である。再生制御演算部１９b及びポンプ流量制御演算部１９cは、アーム角度演算部１９dから出力されるアーム１６の姿勢情報を基にして、第１の実施の形態と同様の演算を行う。
【００８２】
次に、アーム角度演算部１９dの演算内容について説明する。アーム角度演算部１９dでは、あらかじめ、ストロークセンサ３２の出力値と図１８の角度θBの関係、及びストロークセンサ３３と図１８の角度θAとの関係を求めておく。そして動作中、ストロークセンサ３２，３３の実測値から角度θB，θAを求めるとともに、角速度センサ２７から図１８の車体の傾きθbodyを取得する。そして、図１８の式（１）を用いて水平面に対するアームの角度θArmを求める。
【００８３】
本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態による作業機械の油圧システムを図２１から図２４を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
【００８５】
まず、第５の実施の形態の油圧システムの回路構成について、図２１及び図２２を用いて説明する。図２１は、油圧システムのアームシリンダ９に係わる回路部分を示す図であり、図２２は、油圧システムのバケットシリンダ１８に係わる回路部分を示す図である。
【００８６】
本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、再生回路７１の設置位置である。
【００８７】
すなわち、本実施の形態における油圧システムは、図２１に示す再生弁１２の上流側においてタンク管路８を図２２に示す油圧ポンプ１０１の圧油供給管路１０２に接続する再生管路６０と、再生管路６０に配置され、タンク管路８から圧油供給管路１０２には圧油が流れ、逆方向の圧油の流れは阻止するチェック弁６１とを備え、再生管路６０とチェック弁６１とで再生回路７１を構成している。
【００８８】
また、図２２に示すように、本実施の形態における油圧システムは、エンジン５０により駆動される可変容量型の上述した油圧ポンプ１０１と、油圧ポンプ１０１の吐出流量を制御するポンプ流量制御装置１２０と、油圧ポンプ１０１の圧油供給管路１０２に接続された方向制御弁１０４と、図２９に示したバケット３５を駆動するバケットシリンダ１８と、方向制御弁４をバケットシリンダ１８のボトム側室１８bに接続するボトム管路１０５と、方向制御弁１０４をバケットシリンダ１８のロッド側室９rに接続するロッド管路１０６と、方向制御弁１０４をタンク１５に接続するセンタバイパス管路１０７と、方向制御弁１０４をタンク１５に接続するタンク管路１０８とを備えている。
【００８９】
また、本実施の形態における油圧システムは、図２９に示したキャビン２０２ｂ内に配置された操作装置の１つである操作レバー装置１２１を備え、操作レバー装置１２１は操作レバー１２１aと、操作レバー１２１aの基端部に取り付けられたパイロット弁１１３とで構成されている。パイロット弁１１３は、パイロット管路１２２を介して方向制御弁１０４のバケットクラウド方向作動の操作ポート１０４cに、パイロット管路１２３を介してバケットダンプ方向作動の操作ポート１０４dにそれぞれ接続されており、操作レバー１２１aの操作量に応じた圧力が、パイロット弁１１３から方向制御弁１０４の操作ポート１０４cあるいは操作ポート１０４dへと導かれる。
【００９０】
圧油供給管路１０２には、油圧ポンプ１０１の吐出圧を取得する圧力情報取得装置として、油圧ポンプ１０１の吐出圧を測定するための圧力センサ１０３が取り付けられている。
【００９１】
パイロット管路１２２には、バケットシリンダ１８方向を取得する作動方向情報取得装置及びオペレータの操作に基づく操作レバー装置１２１の操作量を取得する操作量情報取得装置として、操作ポート１０４cに伝えられる圧力を検出するための圧力センサ１１４が取り付けられている。
【００９２】
圧力センサ１０３と圧力センサ１１４は、図２１に示した圧力センサ１４及び慣性計測装置３１とともにコントローラ１９に電気的に接続され、コントローラ１９はポンプ流量制御装置１２０と再生弁１２のソレノイドに電気的に接続されている。コントローラ１９は、プログラムが組み込まれたCPU１９aを有し、圧力センサ１０３と圧力センサ１４，１１４と慣性計測装置３１の検出値を入力し、そのプログラムに基づいて所定の演算処理を行い、ポンプ流量制御装置１２０と再生弁１２のソレノイドに制御信号を出力する。
【００９３】
再生管路６０とチェック弁６１で構成される再生回路７１は、第１アクチュエータであるアームシリンダ９の圧油排出側（ロッド側室９r）から排出された圧油を第２アクチュエータであるバケットシリンダ１８の圧油供給側（ボトム側室１８b）に供給する。すなわち、本実施の形態において、第２アクチュエータは、第１フロントパーツであるアーム１６と別の第２フロントパーツであるバケット３５を駆動する、第１アクチュエータとは別のアクチュエータ（バケットシリンダ１８）である。
【００９４】
次に、コントローラ１９の処理内容を、図２３の機能ブロック図を用いて説明する。
【００９５】
第１の実施の形態におけるコントローラ１９と異なるのは、再生制御演算部１９bとポンプ流量制御演算部１９cが再生制御演算部１１９bとポンプ流量制御演算部１１９cに置き換わり、操作ポート１０４cの圧力情報が再生制御演算部１１９bに追加で入力され、ポンプ流量制御演算部１１９cに、操作ポート４cの圧力情報及び油圧ポンプ１の吐出圧情報の代わりに操作ポート１０４cの圧力情報及び油圧ポンプ１０１の吐出圧情報が入力されている点である。
【００９６】
次に、再生制御演算部１１９bの処理内容を、図２４を用いて説明する。図２４は再生制御演算部１１９bの処理フローを示している。第１の実施の形態の図７の処理フローと異なるのは、ステップS１０２でYesと判定された場合、ステップS１０６の処理に進む点である。ステップS１０６では、操作ポート１０４cの圧力が所定の閾値以上かを判定する。操作ポート１０４cの圧力が所定の閾値以上だった場合、ステップS１０６においてYesと判定し、ステップS１０３の処理へと進む。操作ポート１０４cの圧力が所定の閾値より小さい場合、ステップS１０６においてNoと判定し、ステップS１０５の処理へと進む。ステップS１０６の所定の閾値は、ステップS１０２の所定の閾値と同様、方向制御弁１０４のメータイン開口が０でなくなる値とする。
【００９７】
第１の実施の形態と同様、ステップS１０３で、アーム１６の姿勢が鉛直方向下向きまで達しておらずYesと判定されると、ステップS１０４の処理へと進む。ステップS１０４では、再生制御演算部１９bは再生弁１２のソレノイドを励磁するための信号を出力する。ステップS１０５では、再生制御演算部１１９bは再生弁１２のソレノイドを励磁しない信号を出力する。
【００９８】
この処理により、アーム１６とバケット３５が両方操作されている場合のみ再生が行われるようになる。
【００９９】
次に、ポンプ流量制御演算部１１９cの処理内容を、図２５を用いて説明する。図２５は、ポンプ流量制御演算部１１９cの処理内容を示す機能ブロック図である。ポンプ流量制御演算部１１９cの処理が第１の実施の形態の図９に示す機能ブロック図の処理と異なるのは、基準ポンプ流量演算部２４と流量低減無効演算部２５とポンプ流量低減量演算部２６が基準ポンプ流量演算部１２４と流量低減無効演算部１２５とポンプ流量低減量演算部１２６に置き換わり、操作ポート１０４cの圧力情報が基準ポンプ流量演算部１２４に入力され、油圧ポンプ１０１の吐出圧情報と再生弁１２の励磁目標値情報が流量低減無効演算部１２５に入力されている点である。
【０１００】
基準ポンプ流量演算部１２４は操作ポート１０４cの圧力を入力し、油圧ポンプ１０１の基準ポンプ流量を演算する。このときの操作ポート１０４cの圧力と油圧ポンプ１０１の基準ポンプ流量との関係は、図１０に示した第１の実施の形態の基準ポンプ流量演算部２４におけるものと同じであり、基準ポンプ流量は、操作ポート１０４cの圧力が上昇するにしたがって増加するように設定されている。
【０１０１】
流量低減無効演算部１２５は油圧ポンプ１０１の吐出圧と再生弁１２の励磁目標値を入力し、流量低減無効演算を行う。このときの流量低減無効演算部１２５の処理フローは図１２に示した流量低減無効演算部２５の処理フローのステップS２０３において、油圧ポンプ１の吐出圧の代わりに油圧ポンプ１０１の吐出圧が所定の閾値以上かを判定する点を除いて、図１２に示した流量低減無効演算部２５の処理フローと同じである。流量低減無効演算部１２５は、図１２のステップS２０５，ステップS２０６の判定結果に応じて１か０を出力する。
【０１０２】
ポンプ流量低減量演算部１２６は、水平面に対するアームの角度を入力し、油圧ポンプ１０１の吐出流量の低減量を演算する。この演算方法は、図９に示した第１の実施の形態におけるポンプ流量低減量演算部２６と同様、図１１に示したアーム角度とポンプ流量低減量との関係と同様な関係を用いて油圧ポンプ１０１の吐出流量の低減量を演算する。
【０１０３】
その後、乗算部３７において、ポンプ流量低減量演算部１２６の出力と流量低減無効演算１２５の出力を掛け合わせ、減算部３８において、その値を基準ポンプ流量演算１２４の出力値から差し引き、最終的な油圧ポンプ１０１の吐出流量の目標値を算出する。
【０１０４】
本実施の形態によれば、アームの角度が水平に近い時にはバケットシリンダ１８に供給される油圧ポンプ１０１の吐出流量を低減し、アーム１６の角度が鉛直に近づくにつれてバケットシリンダ１８に供給される油圧ポンプ１０１の吐出流量を増加させていくことにより、油圧ポンプ１０１の出力を下げて燃費を向上させつつアーム１６の速度低下を抑えて操作性を保つことができる。
【０１０５】
＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態による作業機械の油圧システムを図２６と図２７と図２８を用いて説明する。なお、第１の実施の形態と同様の個所については説明を省略する。
【０１０６】
本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる箇所は、図６に機能ブロック図で示した第１の実施の形態におけるコントローラ１９の機能において、ポンプ流量制御演算部１９cの処理である。
【０１０７】
本実施の形態におけるポンプ流量制御演算部１９cの処理内容を、図２６と図２７と図２８を用いて説明する。
【０１０８】
図２６はポンプ流量制御演算部１９cの処理内容を示す機能ブロック図である。第１の実施の形態と異なるのは、ポンプ流量低減量演算部２２６に、操作ポート４cの圧力情報が入力されている点である。
【０１０９】
図２７は、図２６のポンプ流量低減量演算部２２６の処理の考え方を示している。アーム１６の角度が水平に近いほど油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を大きくし、アーム１６の角度が鉛直に近いほど油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を小さくする。また、操作ポート４cの圧力が低いほど油圧ポンプ１の吐出流量低減量を小さくし、操作ポート４cの圧力が高いほど油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を大きくする。
【０１１０】
次に、ポンプ流量低減量演算部２２６の具体的な処理内容を、図２８を用いて説明する。
【０１１１】
図２８において、操作ポート４cの圧力がテーブル２２６aに入力される。このテーブル２２６aにおいては、操作ポート４cの圧力が０［MPa］のときには０を、操作ポート４cの圧力が所定の値Pth2［MPa］のときには１を出力し、操作ポート４cの圧力が０［MPa］から所定の値Pth2［MPa］に増加するにしたがって出力が０から１に増加するように、操作ポート４cの圧力と出力の関係が設定されている。所定の値Pth2［MPa］は操作ポート4cの圧力の最大値とする。
【０１１２】
アーム１６の角度は、図１１に示したアーム角度とポンプ流量低減量との関係と同じテーブル２２６bに入力され、油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を演算する。
【０１１３】
最後に、上記の２つの値を乗算部２２６cにて掛け合わせ、図２７の考え方を反映した油圧ポンプ１の吐出流量の低減量を演算する。
【０１１４】
このようにすることで、アーム１６が水平に近く、再生管路１０を流れる圧油の量が多いときに油圧ポンプ１の吐出流量が低減され、油圧ポンプ１の出力が低減することで燃費が向上する。また、アーム１６が鉛直に達して再生弁１２が非励磁状態になって再生管路１０を流れる圧油の量が少なくなっても、油圧ポンプ１の吐出流量が十分に多いためアームシリンダ９の速度（アーム１６の速度）が下がりにくくなる。更に、操作ポート４cの圧力が小さいことにより、基準ポンプ流量演算部２４で演算される油圧ポンプ１の基準ポンプ流量が小さい場合に、油圧ポンプ１の吐出流量の低減量が大きすぎてアームシリンダ９の速度（アーム１６の速度）が遅くなりすぎることを防ぐことができる。
【０１１５】
〜その他〜
以上の実施の形態では、作業機械がフロント作業機と上部旋回体と下部走行体を備えた油圧ショベルである場合について説明したが、フロント作業機を上下動させる油圧シリンダを含む作業機械であれば、ホイールローダ、油圧クレーン、テレハンドラー等、油圧ショベル以外の作業機械に本発明を同様に適用することができ、その場合も同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１１６】
１，１０１  油圧ポンプ
２，１０２  圧油供給管路
３，１０３  圧力センサ（圧力情報取得装置）
４，１０４  方向制御弁
５，１０５  ボトム管路
６，１０６  ロッド管路
７，１０７  センタバイパス管路
８，１０８  タンク管路
９  アームシリンダ（第１アクチュエータ兼第２アクチュエータ）
１０、６０  再生管路
１１，６１  チェック弁
１２  再生弁（再生制御装置）
１３，１１３  パイロット弁
１４，１１４  圧力センサ（作動方向情報取得装置；操作量情報取得装置）
１５  タンク
１６  アーム（第１フロントパーツ）
１８  バケットシリンダ（第２アクチュエータ）
１９  コントローラ
１９a  CPU
１９b、１１９b  再生制御演算部
１９c，１１９c  ポンプ流量制御演算部
２０，１２０  ポンプ流量制御装置
２１，１２１  操作レバー装置（操作装置）
２１a，１２１a  操作レバー
２２，１２２  パイロット管路
２３，１２３  パイロット管路
２４  基準ポンプ流量演算部
２５  流量低減無効演算部
２６  ポンプ流量低減量演算部
２７  角速度センサ
２８，２９  角度センサ
３０  圧力センサ（圧力情報取得装置）
３１  慣性計測装置（IMU）（姿勢情報取得装置）
３２，３３  ストロークセンサ
３４  ブームシリンダ
３５  バケット（第２フロントパーツ）
４１，７１  再生回路
２０３  フロント作業機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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