(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械本体と、
この作業機械本体に対して上下方向に揺動自在に取り付けられ複数の可動部を有する作業フロントと、
この作業フロントの各可動部を駆動する駆動アクチュエータと、
この駆動アクチュエータの駆動を制御する制御演算を行う演算装置と、
前記駆動アクチュエータへの圧油の供給を制御する流量制御弁および操作レバーの操作に基づいて前記流量制御弁に供給するパイロット圧油を出力する比例減圧弁と、
前記操作レバーの操作量を検出するレバー操作量検出部と、
前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出部とを有するアクチュエータ駆動油圧回路とを備えた作業機械の駆動制御装置において、
前記演算装置は、
前記レバー操作量検出部により検出された前記操作レバーの操作量と前記姿勢検出部により検出された前記作業機械の姿勢に基づき、作業機械が急停止すると仮定した場合の作業機械の挙動を予測し前記作業機械の安定性を判定する安定性判定部と、
前記安定性判定部の判定結果に基づき前記駆動アクチュエータの減速度を制限して前記駆動アクチュエータを緩やかに停止させる緩停止指令および前記駆動アクチュエータの上限動作速度を制限する動作速度制限指令を演算し、出力する動作制限決定部とを有し、
前記アクチュエータ駆動油圧回路は、前記動作制限決定部からの前記緩停止指令および前記動作速度制限指令に応じて前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正するパイロット圧補正装置を有し、
このパイロット圧補正装置は、
前記操作レバーの停止操作時に前記駆動アクチュエータを緩やかに停止させるようにパイロット圧を補正する停止特性変更装置と、
前記駆動アクチュエータの動作速度を制限するようにパイロット圧を補正する動作速度制限装置とから構成され、
前記停止特性変更装置および前記動作速度制限装置は、前記動作制限決定部からの前記緩停止指令および前記動作速度制限指令によってそれぞれ駆動され、前記動作制限決定部から前記緩停止指令および前記動作速度制限指令が入力された場合は前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正し、前記動作制限決定部から前記緩停止指令および前記動作速度制限指令が入力されない場合には、前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正することなく前記流量制御弁に供給するよう構成され、
前記停止特性変更装置は、前記比例減圧弁と流量制御弁とを連結するパイロット油路上に、前記比例減圧弁以外のパイロット圧油供給装置と接続され、前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧よりも高い圧力を生成して出力する増速用電磁比例弁を含む増速装置を有し、
前記動作速度制限装置は、前記パイロット圧を減圧して出力する減速装置を有し、
前記駆動制御装置には、前記増速装置に含まれる増速用電磁比例弁の故障を検出する故障検出装置が更に備えられ、
前記アクチュエータ駆動油圧回路は、前記比例減圧弁以外のパイロット圧油供給装置から前記増速装置へのパイロット圧油の供給を遮断する増速遮断装置を更に有し、
前記演算装置は、前記故障検出装置において前記増速用電磁比例弁の故障が検出された場合には前記増速遮断装置によって前記増速装置へのパイロット圧油の供給を遮断することを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記増速装置には、前記増速用電磁比例弁と、前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧油と前記増速用電磁比例弁から出力されるパイロット圧油のうち高圧のものを選択して出力する高圧選択装置とが備えられ、
前記減速装置には電磁比例弁および電磁比例リリーフ弁のいずれかが備えられ、
前記故障検出装置には、前記増速用電磁比例弁の出力圧を検出する圧力センサが備えられ、
前記増速遮断装置には、前記パイロット圧油供給装置と前記増速用電磁比例弁とを接続する油路上に配置された増速遮断用電磁切換弁が備えられ、
前記演算装置は、前記故障検出装置において前記増速用電磁比例弁の故障が検出された場合には、前記増速遮断用電磁切換弁を切り換えることにより、前記パイロット圧油供給装置から前記増速用電磁比例弁へのパイロット圧油の供給を遮断することを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記減速装置に備えられる前記電磁比例弁は常時閉式の特性を有する電磁比例弁であることを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記アクチュエータ駆動油圧回路には、
複数の前記流量制御弁と複数の前記比例減圧弁と、
前記比例減圧弁と流量制御弁とを連結する複数のパイロット油路のそれぞれに対応して複数の前記パイロット圧補正装置と、
前記複数のパイロット圧補正装置の増速装置として複数の増速用電磁比例弁と、
前記増速遮断装置として、前記複数の増速用電磁比例弁全てへのパイロット圧油の供給を遮断するように配置された単一の増速遮断用電磁切換弁とが備えられ、
前記故障検出装置は、前記複数の増速用電磁比例弁それぞれの故障を検知し、
前記複数の増速用電磁比例弁のうちいずれか一つ以上の故障が検知された場合には、前記演算装置は、前記増速遮断用電磁切換弁を切り換えることにより、前記パイロット圧油供給装置から前記複数の増速用電磁比例弁全てへのパイロット圧油の供給を遮断することを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記演算装置には、所定の制御演算に基づいて前記パイロット圧補正装置に対する指令パイロット圧を算出する制御演算装置と、前記制御演算装置の算出結果と前記故障検出装置の検出結果に基づいて前記増速用電磁比例弁の故障の有無を判定する増速弁故障判定装置とが備えられ、
前記増速弁故障判定装置は、前記指令パイロット圧と前記故障検出装置で検出された前記増速用電磁比例弁の出力圧との差が所定の値を超えた場合に前記増速用電磁比例弁を故障状態と判定することを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械の駆動制御装置において、
前記パイロット圧油供給装置はパイロットポンプであり、このパイロットポンプは前記比例減圧弁のパイロット圧油供給装置として前記比例減圧弁にも接続され、
前記アクチュエータ駆動油圧回路は、前記パイロットポンプと前記比例減圧弁および前記増速遮断装置とを接続する油路上に配置されたパイロット元圧遮断装置を更に有し、
さらに前記減速装置は電磁比例弁を、および前記増速遮断装置は電磁切換弁を、各々含み、
前記演算装置は、前記減速装置の前記電磁比例弁および前記増速遮断装置の前記電磁切換弁のいずれかの故障が検出された場合に前記パイロット元圧遮断装置に前記減速装置および前記増速遮断装置へのパイロット圧油の供給を遮断させることを特徴とする作業機械の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物解体工事、廃棄物処理、スクラップ処理、道路工事、建設工事、土木工事等に使用される作業機械の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物解体工事、廃棄物処理、スクラップ処理、道路工事、建設工事、土木工事等に使用される作業機械として、動力系により走行する走行体の上部に旋回体を旋回自在に取り付けると共に、旋回体に多関節型の作業フロントを上下方向に揺動自在に取り付け、作業フロントを構成する各フロント部材をアクチュエータにて駆動する作業機械が知られている。このような作業機械の一例として、油圧ショベルをベースとし、一端が旋回体に揺動自在に連結されたブームと、一端がブームの先端に揺動自在に連結されたアームと、アームの先端に装着されたグラップル、バケット、ブレーカ、クラッシャ等のアタッチメントを備え、所望の作業を行えるようにした作業機械がある。
【０００３】
この種の作業機械は、作業フロントを構成するブーム、アームおよびアタッチメントを旋回体の外方に突き出した状態で種々姿勢を変えながら作業を行う。このため、過度の作業負荷をかける、過負荷かつフロントを伸ばした状態で急動作を行う等の無理な操作を行った場合に作業機械がバランスを崩すことがある。したがって、この種の作業機械については、従来種々の転倒防止技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、作業機械のブームおよびアームにそれぞれ角度センサを設け、これら各角度センサの検出信号を制御装置に入力し、制御装置が、前記検出信号に基づいて作業機械全体の重心位置と、走行体の接地面における安定支点の支持力を演算し、その演算結果に基づく安定支点における支持力値を表示装置に表示すると共に、後方安定支点における支持力が作業確保上の限界値以下になったときには警報を発するようにした技術が開示されている。
【０００５】
一方、前述の解体作業機械のような作業機械は、大質量の走行体、旋回体および作業フロントを駆動することにより作業を行うので、何らかの理由により操作者が動作中の走行体、旋回体又は作業フロントの駆動を急停止させる操作を行った場合、作業機械に大きな慣性力が作用し、安定性に大きな影響を与える。特に、搭載された警報装置から転倒の可能性を通知する警報が発せられた場合に、操作者が慌てて動作中の走行体、旋回体又は作業フロントの駆動を停止させる操作を行うと、転倒方向に大きな慣性力が重畳されて、却って転倒の可能性が高まる虞がある。
【０００６】
このような課題に対しては、特許文献２において、作業フロントを含む本体および走行体の各可動部の位置情報と急停止モデルとを用いて、操作レバーが操作状態から瞬時に停止指令状態に戻された場合の作業機械が完全に停止に至るまでの安定性変化を予測し、停止に至るまでのいずれの時刻においても不安定にならないように駆動アクチュエータの動作制限を行う制御技術が開示されている。
【０００７】
一方、特許文献３には、電磁比例弁が固着を起こした場合に遮断用電磁切換弁を閉じて電磁比例弁へのパイロット圧油の流路を遮断し、アクチュエータを停止させるようにした油圧パイロット式駆動油圧回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８７１１０５号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１６９５３１号
【特許文献３】特開平１０−３１１０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
作業機械に対して特許文献２に示される技術を適用することによって、無理な操作や操作ミスにより急に動作を停止させる場合であっても、作業機械が転倒することを未然に回避し、安定に作業を継続させることができる。特許文献２に示される技術は、制御演算結果に基づいて、作業機械の駆動アクチュエータの動作を制限する技術である。
【００１０】
一般に、作業機械の駆動アクチュエータは、駆動アクチュエータへの圧油の供給を制御するパイロット式流量制御弁と操作レバーの操作に基づいて流量制御弁にパイロット圧油を出力する比例減圧弁とを備えて構成される油圧パイロット式駆動油圧回路によって駆動制御される。
【００１１】
このような作業機械に特許文献２に示される技術を適用し、駆動アクチュエータに対して動作制限を行うためには、制御演算結果に応じてアクチュエータへの圧油の供給を変更する制御手段を駆動油圧回路に組み込む必要がある。しかしながら、従来例では、油圧パイロット式駆動油圧回路を備えた作業機械において、動作制限を実現するための構成が示されていない。また、駆動油圧回路に制御手段を組み込む際に、駆動油圧回路の構成を大幅に変更すると、応答性等が変化し、従来の操作性が損なわれる恐れがある。
【００１２】
また、制御演算結果に応じてアクチュエータへの圧油の供給を変更する制御手段を駆動油圧回路に組み込み、駆動アクチュエータの動作に対して制御介入を行う場合には、パイロットポンプと流量制御弁とを接続するパイロット油路に制御用電磁比例弁を設け、制御演算結果に基づいて制御用電磁比例弁を作動させる構成が考えられる。しかし、そのような構成においては、制御用電磁比例弁が異物のかみ込み等により固着した場合に、オペレータの意図や制御演算結果に反して制御用電磁比例弁からパイロット圧油が出力され続け、駆動アクチュエータを停止させることができなくなるという懸念がある。
【００１３】
特許文献３に示される技術は、作業機がオフセットブームを有する油圧ショベルの油圧パイロット式駆動油圧回路において、作業機の先端が干渉防止領域に侵入した場合に作業機の先端を干渉防止領域から退避させる電磁比例弁と、スイッチ操作により左右のオフセット動作を行わせるための２つの電磁比例弁とを設けたものであり、このような油圧回路では作業機械を安定に保つために必要な動作制限を従来の操作性を維持可能な構成で実現することはできない。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、作業機械を安定に保つために必要な動作制限を従来の操作性を維持可能な構成で実現し、かつパイロット油路に設けられた制御用電磁比例弁に異常が発生した場合であっても、駆動アクチュエータの意図しない動作を回避することができ、操作性および安定性の高い作業機械の駆動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作業機械本体と、この作業機械本体に対して上下方向に揺動自在に取り付けられ複数の可動部を有する作業フロントと、この作業フロントの各可動部を駆動する駆動アクチュエータと、この駆動アクチュエータの駆動を制御する制御演算を行う演算装置と、前記駆動アクチュエータへの圧油の供給を制御する流量制御弁および操作レバーの操作に基づいて前記流量制御弁に供給するパイロット圧油を出力する比例減圧弁と、前記操作レバーの操作量を検出するレバー操作量検出部と、前記作業機械の姿勢を検出する姿勢検出部とを有するアクチュエータ駆動油圧回路とを備えた作業機械の駆動制御装置において、前記演算装置は、前記レバー操作量検出部により検出された前記操作レバーの操作量と前記姿勢検出部により検出された前記作業機械の姿勢に基づき、作業機械が急停止すると仮定した場合の作業機械の挙動を予測し前記作業機械の安定性を判定する安定性判定部と、前記安定性判定部の判定結果に基づき前記駆動アクチュエータの減速度を制限して前記駆動アクチュエータを緩やかに停止させる緩停止指令および前記駆動アクチュエータの上限動作速度を制限する動作速度制限指令を演算し、出力する動作制限決定部とを有し、前記アクチュエータ駆動油圧回路は、前記動作制限決定部からの前記緩停止指令および前記動作速度制限指令に応じて前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正するパイロット圧補正装置を有し、このパイロット圧補正装置は、前記操作レバーの停止操作時に前記駆動アクチュエータを緩やかに停止させるようにパイロット圧を補正する停止特性変更装置と、前記駆動アクチュエータの動作速度を制限するようにパイロット圧を補正する動作速度制限装置とから構成され、前記停止特性変更装置および前記動作速度制限装置は、前記動作制限決定部からの前記緩停止指令および前記動作速度制限指令によってそれぞれ駆動され、前記動作制限決定部から前記緩停止指令および前記動作速度制限指令が入力された場合は前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正し、前記動作制限決定部から前記緩停止指令および前記動作速度制限指令が入力されない場合には、前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧を補正することなく前記流量制御弁に供給するよう構成され、前記停止特性変更装置は、前記比例減圧弁と流量制御弁とを連結するパイロット油路上に、前記比例減圧弁以外のパイロット圧油供給装置と接続され、前記比例減圧弁から出力されるパイロット圧よりも高い圧力を生成して出力する増速用電磁比例弁を含む増速装置を有し、前記動作速度制限装置は、前記パイロット圧を減圧して出力する減速装置を有し、前記駆動制御装置には、前記増速装置に含まれる増速用電磁比例弁の故障を検出する故障検出装置が更に備えられ、前記アクチュエータ駆動油圧回路は、前記比例減圧弁以外のパイロット圧油供給装置から前記増速装置へのパイロット圧油の供給を遮断する増速遮断装置を更に有し、前記演算装置は、前記故障検出装置において前記増速用電磁比例弁の故障が検出された場合には前記増速遮断装置によって前記増速装置へのパイロット圧油の供給を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、作業機械の安定状態に応じた動作制限が従来のアクチュエータ駆動回路を生かした構成で行われ、操作性を損なうことなく動作制限を行うことができ、作業機械を安定に保つことができる。また、パイロット油路に設けられた制御用電磁比例弁（増速用電磁比例弁）に異常が発生した場合にも、レバー操作による駆動アクチュエータの動作を生かしつつ駆動アクチュエータの意図しない動作を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る作業機械の側面図である。
【図２Ａ】一般的な作業機械の駆動アクチュエータの駆動油圧回路の全体概念図である。
【図２Ｂ】一般的な作業機械のブームシリンダの駆動油圧回路の概略構成図である。
【図３Ａ】安定化制御装置を搭載した第１の実施形態に係わる作業機械の駆動制御装置の概略構成図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した状態量検出装置と制御演算装置（安定化制御装置）の詳細を示す図である。
【図４Ａ】第１の実施形態に係わる作業機械の駆動制御装置における駆動油圧回路の全体概略図である。
【図４Ｂ】第１の実施形態に係わる作業機械の駆動制御装置におけるパイロット圧補正装置を含むブームシリンダの駆動油圧回路の概略構成図である。
【図５Ａ】第１の実施形態に係わる増速用電磁比例弁におけるパイロット圧補正の一例を示す図である。
【図５Ｂ】第１の実施の形態の変形例に係わる増速用電磁比例弁におけるパイロット圧補正の一例を示す図である。
【図５Ｃ】第１の実施形態に係る増速用電磁比例弁の出力特性（指令信号と電磁弁設定圧との関係）の一例を示す図である。
【図５Ｄ】第１の実施形態に係る増速用電磁比例弁への駆動指令値と時間との関係の一例を示す図である。
【図６Ａ】第１の実施形態に係わる減速用電磁比例弁におけるパイロット圧補正の一例を示す図である。
【図６Ｂ】第１の実施形態の変形例に係わる減速用電磁比例弁におけるパイロット圧補正の一例を示す図である。
【図６Ｃ】第１の実施形態に係る減速用電磁比例弁の出力特性（指令信号と電磁弁設定圧との関係）の一例を示す図である。
【図６Ｄ】第１の実施形態に係る減速用電磁比例弁への駆動指令値と時間との関係の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態の変更例に係るパイロット圧補正装置を含むブームシリンダの駆動油圧回路の概略構成図である。
【図８】第１の実施形態の他の変更例に係るパイロット圧補正装置を含むブームシリンダの駆動油圧回路の概略構成図である。
【図９】第１の実施形態に係る安定性評価方法の説明図である。
【図１０】第１の実施形態に係る動作制限決定部における演算手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
〜第１の実施形態〜  
本発明の第１の実施形態による作業機械の駆動制御装置を、図１乃至図９Ｂを用いて説明する。
【００２０】
＜作業機械＞  
図１に示すように、本実施形態に係る駆動制御装置を搭載する作業機械１は、走行体２と、走行体２の上部に旋回可能に取り付けられた旋回体３と、一端が旋回体３に連結された多関節型のリンク機構よりなる作業フロント６とを備えている。
【００２１】
旋回体３は旋回モータ７によって中心軸３ｃを中心に旋回駆動される。旋回体３上には運転室４およびカウンタウエイト８が設置されている。また、この旋回体３上の所要の部分には、動力系を構成するエンジン５と、駆動アクチュエータ（後述）の駆動油圧回路１００を含み、作業機械１の起動停止および動作全般を制御する駆動制御装置９が備えられている。なお、図中の符号２９は地表面を示している。
【００２２】
作業フロント６は、一端が旋回体３に連結されたブーム１０（可動部）と、一端がブーム１０の他端に連結されたアーム１２（可動部）と、一端がアーム１２の他端に連結されたアタッチメント２３（可動部）とを有しており、これらの各部材は、それぞれ上下方向に回動するように構成されている。
【００２３】
ブームシリンダ１１は、ブーム１０を支点４０の回りに回動する駆動アクチュエータであり、旋回体３とブーム１０とに連結されている。アームシリンダ１３は、アーム１２を支点４１の回りに回動する駆動アクチュエータであり、ブーム１０とアーム１２とに連結されている。アタッチメントシリンダ１５はアタッチメント２３を支点４２の回りに回動する駆動アクチュエータであり、リンク１６を介してアタッチメント２３と連結され、リンク１７を介してアーム１２に連結されている。アタッチメント２３は、マグネット、グラップル、カッタ、ブレーカ、バケット等の図示しない作業具に任意に交換可能である。旋回モータ７は、旋回体３を駆動する駆動アクチュエータである。
【００２４】
運転室４内には、オペレータが各駆動アクチュエータに対する動きの指示を入力するための複数の操作レバー５０が備えられている。
【００２５】
＜一般的な作業機械におけるアクチュエータ駆動油圧回路＞
図２Ａに油圧パイロット式操作装置を有する一般的な作業機械におけるアクチュエータ駆動油圧回路の全体概念図を示す。
【００２６】
図２Ａにおいて、作業機械１の各駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５，…はメインポンプ１０１から供給される圧油によって駆動される。駆動油圧回路１００Ａは、各駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５，…に圧油を供給するための回路であり、主に、エンジン５によって駆動されるメインポンプ１０１およびパイロットポンプ１０２と、メインポンプ１０１と接続され、各駆動アクチュエータへの供給流量を制御するパイロット式の流量制御弁群１１０と、パイロットポンプ１０２と接続され、複数の操作レバー５０の操作に応じて流量制御弁群１１０に供給するパイロット圧油を生成する比例減圧弁群１２０とから構成される。
【００２７】
流量制御弁群１１０は、ブーム流量制御弁１１１、アーム流量制御弁１１３、アタッチメント流量制御弁１１５、旋回流量制御弁１１７を含み、比例減圧弁群１２０は、ブーム伸長比例減圧弁１２１、ブーム縮小比例減圧弁１２２、アーム伸長比例減圧弁１２３、アーム縮小比例減圧弁１２４、アタッチメント伸長比例減圧弁１２５、アタッチメント縮小比例減圧弁１２６、右旋回比例減圧弁１２７、左旋回比例減圧弁１２８を含んでいる。
【００２８】
なお、各駆動アクチュエータの駆動方法はいずれの駆動アクチュエータでも同様であるため、以下では、ブームシリンダ１１を例にとって説明する。
【００２９】
図２Ｂに油圧パイロット式操作装置を有する一般的な作業機械におけるブームシリンダ１１の駆動油圧回路の概略構成図を示す。
【００３０】
図２Ｂにおいて、ブームの油圧パイロット式操作装置は、ブーム伸長比例減圧弁１２１と、ブーム縮小比例減圧弁１２２と、ブーム操作レバー５０ｂから構成される。比例減圧弁１２１，１２２は、ブーム操作レバー５０ｂを伸長側あるいは縮小側に操作することにより駆動され、パイロットポンプ１０２の吐出する圧油からブーム操作レバー５０ｂの操作量に対応する圧力のパイロット圧油を生成する。
【００３１】
ブーム伸長比例減圧弁１２１は、第一ポート１２１ａ、第二ポート１２１ｂ、および第三ポート１２１ｃを備えており、第一ポート１２１ａは作動油タンク１０３と、第二ポート１２１ｂはパイロットポンプ１０２と、第三ポート１２１ｃはブーム流量制御弁１１１のブーム伸長側パイロットポート１１１ｅと接続される。ブーム操作レバー５０ｂを伸長側に操作していない場合には、第一ポート１２１ａと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路が全開、第二ポート１２１ｂが全閉となり、パイロットポンプ１０２からの圧油は第三ポート１２１ｃへ供給されない。ブーム操作レバー５０ｂが伸長側に操作されると、その操作によって、第二ポート１２１ｂと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路が開くように駆動され、パイロットポンプ１０２から第三ポート１２１ｃへパイロット圧油が供給され、レバー操作量に応じた圧力の圧油が第三ポート１２１ｃから出力される。ブーム操作レバー５０ｂを操作状態から非操作状態に戻す方向に操作すると、ブーム伸長比例減圧弁１２１は、第二ポート１２１ｂと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路を閉じ、第一ポート１２１ａと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路を開く方向に駆動され、非操作状態まで戻されると、第一ポート１２１ａと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路が全開となる。この時、第三ポート１２１ｃに接続されるパイロット油路の圧油は、第一ポート１２１ａと第三ポート１２１ｃとを連通する弁路を流通して作動油タンク１０３に排出される。
【００３２】
ブーム縮小比例減圧弁１２２はブーム伸長比例減圧弁１２１と同様、第一ポート１２２ａ、第二ポート１２２ｂ、および第三ポート１２２ｃを備えており、第三ポート１２２ｃはブーム流量制御弁１１１のブーム縮小側パイロットポート１１１ｓと接続される。ブーム操作レバー５０ｂが縮小側に操作された場合には、ブーム伸長比例減圧弁１２１の代わりにブーム縮小比例減圧弁１２２が駆動され、レバー操作量に応じた圧力の圧油がブーム縮小比例減圧弁１２２の第三ポート１２２ｃから出力される。また、ブーム操作レバー５０ｂを縮小側に操作した状態から非操作状態に戻す方向に操作すると、ブーム縮小比例減圧弁１２２の第三ポート１２２ｃに接続されるパイロット油路の圧油は、第一ポート１２２ａと第三ポート１２２ｃとを連通する弁路を流通して作動油タンク１０３に排出される。
【００３３】
ブーム流量制御弁１１１は、ブーム伸長側パイロットポート１１１ｅとブーム縮小側パイロットポート１１１ｓを有するパイロット式の３位置切換弁である。ブーム伸長側パイロットポート１１１ｅには、ブーム伸長比例減圧弁１２１がブーム伸長側パイロット油路を介して接続され、ブーム縮小側パイロットポート１１１ｓには、ブーム縮小比例減圧弁１２２がブーム縮小側パイロット油路を介して接続される。また、ブーム流量制御弁１１１のアクチュエータ側ポート１１１ａ，１１１ｂは、それぞれブーム伸長側メイン油路およびブーム縮小側メイン油路を介してブームシリンダ１１のボトム側油室１１ｂおよびロッド側油室１１ｒに接続される。ブーム流量制御弁１１１のポンプポート１１１ｐはメインポンプ１０１と、タンクポート１１１ｔは作動油タンク１０３とそれぞれ接続されている。
【００３４】
ブーム流量制御弁１１１のブーム伸長側パイロットポート１１１ｅとブーム縮小側パイロットポート１１１ｓとのいずれにもパイロット圧油が供給されていない場合には、ブーム流量制御弁１１１は中立位置となり、ブームシリンダ１１への圧油の供給およびブームシリンダ１１からの圧油の排出は行われない。ブーム操作レバー５０ｂが伸長側に操作され、ブーム伸長側パイロットポート１１１ｅにパイロット圧油が供給されると、ブーム流量制御弁１１１は伸長駆動位置に切り換わり、メインポンプ１０１からの圧油がブームシリンダ１１のボトム側油室１１ｂに供給される。これにより、ブームシリンダ１１は伸長駆動される。一方、ブーム操作レバー５０ｂが縮小側に操作された場合には、ブーム縮小側パイロットポート１１１ｓにパイロット圧油が供給され、ブーム流量制御弁１１１が縮小駆動位置に切り換わり、メインポンプ１０１からの圧油がブームシリンダ１１のロッド側油室１１ｒに供給される。これにより、ブームシリンダ１１は縮小駆動される。この時、ブーム流量制御弁１１１の開口面積は、各パイロットポート１１１ｅ，１１１ｓに供給されるパイロット圧油の圧力によって決定され、ブームシリンダ１１はパイロット圧油の圧力に応じた速度で伸縮駆動される。
【００３５】
＜駆動制御装置＞
図３Ａに安定化制御装置を搭載した本実施の形態に係わる作業機械の駆動制御装置９の概略構成図を示す。
【００３６】
図３Ａに示すように、本実施形態に係る作業機械の駆動制御装置９は、駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５，…に対して各種制御を適用するために、前述した駆動アクチュエータ７，１１，１３，１５，…の駆動油圧回路１００Ａに加え、演算装置６０と、パイロット圧補正装置２００と、増速弁故障検出装置３１０と、増速遮断装置３３０とを備えている。その他、制御演算に必要とされる作業機械１の状態量を検出するための状態量検出装置３０等が設けられる。状態量検出装置３０としては、例えば、作業フロントの姿勢を計測するための角度センサや、操作レバー５０の操作量を検出する圧力センサなどが設けられる（後述）。
【００３７】
パイロット圧補正装置２００は増速装置２１０と減速装置２４０とから構成され、図２Ａに示した比例減圧弁群１２０と流量制御弁群１１０とを接続するパイロット油路上に設けられる。パイロット圧補正装置２００を演算装置６０からの制御演算結果に基づいて駆動することによって、オペレータのレバー操作によって比例減圧弁群１２０から出力されるパイロット圧油の圧力を補正し、制御介入を実現する。また、増速弁故障検出装置３１０によってパイロット圧補正装置２００を構成する増速装置２１０の故障を検出し、増速装置２１０に故障が発生した場合に増速遮断装置３３０を作動させることにより、増速機能を無効化する。これにより、増速装置２１０の故障時に駆動アクチュエータが意図しない動作をすることを防ぐ。
【００３８】
後述する如く、本実施の形態において、作業機械１には作業中の不安定化を防ぐ安定化制御装置１９０が搭載されている。安定化制御装置１９０は、無理な操作や誤った操作を行った場合であっても作業機械１が不安定にならないよう、安定性評価に基づいて駆動アクチュエータの動作を制限する装置である。好ましくは、安定化制御装置１９０は、作業機械１に備えられた全ての駆動アクチュエータに対して動作制限を行うように構成されている。しかし、以下では、作業機械１の安定性に特に大きな影響を与えるブームシリンダ１１とアームシリンダ１３に対してのみ動作制限を適用するように構成した場合を例にとって、アクチュエータ駆動油圧回路について説明する。
【００３９】
＜駆動アクチュエータの駆動油圧回路＞
図４Ａに本実施の形態に係わる作業機械の駆動油圧回路１００の全体概略図を示す。
【００４０】
図４Ａにおいて、パイロット圧補正装置２００は、オペレータからのレバー操作によって比例減圧弁群１２０から出力されるパイロット圧油の圧力を演算装置６０からの指令に応じて補正する油圧装置であり、比例減圧弁群１２０と流量制御弁群１１０とを接続するパイロット油路に設けられる。以下では、レバー操作に応じて比例減圧弁群１２０から出力されるパイロット圧油をレバー操作パイロット圧油、レバー操作パイロット圧油の圧力をレバー操作パイロット圧、パイロット圧補正装置２００によって補正されたパイロット圧油を補正パイロット圧油、補正パイロット圧油の圧力を補正パイロット圧、演算装置６０において算出される所望のパイロット圧を制御指令パイロット圧と呼ぶ。
【００４１】
パイロット圧補正装置２００を設けるにあたっては、従来の操作性を損なわない構成とする必要がある。従来の操作性を維持するためには、補正の必要のない場合には、パイロット圧補正装置２００を設けない場合と同様に、比例減圧弁群１２０から出力されるレバー操作パイロット圧油を流量制御弁群１１０に供給し、補正が必要な場合のみ、レバー操作パイロット圧を補正する構成とすることが望ましい。そこで、本実施形態では、比例減圧弁群１２０を用いた従来のパイロット圧油供給回路を生かしつつ、制御演算によってレバー操作パイロット圧の補正が必要と判断された場合のみ、補正を行うようにパイロット圧補正装置２００を構成する。
【００４２】
制御演算結果に基づいてパイロット圧を補正する必要があるのは、レバー操作によって生じる動作速度を低下させたい場合か、増大させたい場合かのいずれかである。一般に、前述のアクチュエータ駆動油圧回路１００を有する作業機械１では、パイロット圧を増大させると動作速度が増大し、パイロット圧を低下させると動作速度が低下する特性がある。したがって、パイロット圧補正装置２００は、レバー操作パイロット圧よりも高い圧力のパイロット圧油を生成する増速装置２１０と、レバー操作パイロット圧を低下させる減速装置２４０とが備えられている。
【００４３】
ブームシリンダ１１の動作に対して制御介入を行う場合には、パイロット圧補正装置２００として、ブーム伸長パイロット圧補正装置２０１とブーム縮小パイロット圧補正装置２０２がそれぞれのパイロット油路に設けられる。また、それぞれのパイロット圧補正装置に対応した増速装置２１０として、ブーム伸長増速装置２１１、ブーム縮小増速装置２１２が、減速装置２４０として、ブーム伸長減速装置２４１、ブーム縮小減速装置２４２が備えられる。アームシリンダ１３の動作に対して動作制限の制御介入を行う場合も同様であり、パイロット圧補正装置２００として、アーム伸長パイロット圧補正装置２０３とアーム縮小パイロット圧補正装置２０４がそれぞれのパイロット油路に設けられる。また、それぞれのパイロット圧補正装置に対応した増速装置２１０として、アーム伸長増速装置２１３、アーム縮小増速装置２１４が、減速装置２４０として、アーム伸長減速装置２４３、アーム縮小減速装置２４４が備えられる。
【００４４】
増速遮断装置３３０は、増速装置２１０の上流側、すなわち、パイロットポンプ１０２と増速装置２１０とを連結する油路上に設けられる。増速遮断装置３３０は、増速装置２１０の故障が検出されたとき、演算装置６０からの指令によって切り換えられ、パイロットポンプ１０２から増速装置２１０へのパイロット圧油の供給を遮断し、増速機能を無効化する。増速遮断装置３３０は、図４Ａに示すように、増速装置２１０を構成するブーム伸長増速装置２１１、ブーム縮小増速装置２１２、アーム伸長増速装置２１３、アーム縮小増速装置２１４の全てに対してパイロット圧油の供給を遮断するように設けられる。
【００４５】
＜パイロット圧補正装置＞
各パイロット圧補正装置２０１，２０２，２０３，２０４の構成はいずれについても同様であるため、以下では、ブーム伸長パイロット圧油の補正を例にとり、図４Ｂを参照してブーム伸長パイロット圧補正装置２０１の詳細を説明する。図４Ｂは本実施の形態に係わる作業機械の駆動制御装置におけるブームシリンダ１１の駆動油圧回路の概略構成図を示す図である。
【００４６】
前述のようにブーム伸長パイロット圧補正装置２０１は、ブーム伸長増速装置２１１とブーム伸長減速装置２４１とから構成される。ブーム伸長比例減圧弁１２１から出力されたレバー操作パイロット圧油は、まず、ブーム伸長増速装置２１１に入力され、演算装置６０で算出される制御指令パイロット圧に基づいて増圧処理される。ブーム伸長増速装置２１１によって補正されたパイロット圧油はブーム伸長減速装置２４１に入力され、制御指令パイロット圧に基づいて減圧処理される。ブーム伸長減速装置２４１によって補正されたパイロット圧油は、ブーム流量制御弁１１１のブーム伸長側パイロットポート１１１ｅに入力される。以下ではブーム伸長増速装置２１１とブーム伸長減速装置２４１の詳細を説明する。
【００４７】
＜＜増速装置＞＞
ブーム伸長増速装置２１１は、増速用電磁比例弁２２１と高圧選択装置（高圧選択弁）２３１とから構成される。増速用電磁比例弁２２１は、主に、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高い場合に演算装置６０からの指令により駆動され、パイロットポンプ１０２から吐出される圧油から増速用パイロット圧油を生成するものである。また、高圧選択装置２３１は、レバー操作パイロット圧油と、増速用パイロット圧油とのうち高圧のものを選択して出力するものである。
【００４８】
増速用電磁比例弁２２１は第一ポート２２１ａ、第二ポート２２１ｂ、第三ポート２２１ｃ、およびソレノイド２２１ｄを備えている。第一ポート２２１ａには作動油タンク１０３が、第二ポート２２１ｂにはパイロットポンプ１０２がそれぞれ接続される。演算装置６０からの指令信号によってソレノイド２２１ｄが励磁されると、指令信号に応じた圧力の増速用パイロット圧油が第三ポート２２１ｃに出力される。増速用電磁比例弁２２１は、ソレノイド２２１ｄが励磁されていない時に、第一ポート２２１ａと第三ポート２２１ｃとを連通する弁路が全開、第二ポート２２１ｂが全閉となり、パイロットポンプ１０２から第三ポート２２１ｃ側への圧油の供給が遮断される常時閉式の特性を持つ。したがって、ソレノイド２２１ｄが非励磁状態の場合には、第三ポート２２１ｃ側の圧力はタンク圧となる。演算装置６０からの指令信号によってソレノイド２２１ｄが励磁されると、第二ポート２２１ｂと第三ポート２２１ｃを連通する弁路を開く方向に駆動され、パイロットポンプ１０２からの圧油が第三ポート２２１ｃに出力される。増速用電磁比例弁２２１は、ソレノイド２２１ｄに与えられる指令信号が大きくなるにつれて、第三ポート２２１ｃから出力される圧油の圧力が高くなるような特性を持つ。演算装置６０からソレノイド２２１ｄへの駆動指令は、制御指令パイロット圧に基づいて行われる。
【００４９】
高圧選択装置２３１は、例えばシャトル弁であって、比例減圧弁１２１から出力されるレバー操作パイロット圧油と増速用電磁比例弁２２１から出力される増速用パイロット圧油とが入力される。高圧選択装置２３１は、入力されたレバー操作パイロット圧油と増速用パイロット圧油とのうち高圧のものを選択して、増速装置２１１の出力とする。高圧選択装置２３１はスプールタイプの高圧選択弁であってもよい。
【００５０】
演算装置６０において算出される制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高い場合には、増速用電磁比例弁２２１から出力される増速用パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高く、高圧選択装置２３１により、増速用パイロット圧が選択され、制御介入が行われる。一方、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧と等しい場合や低い場合には、増速用パイロット圧に対してレバー操作パイロット圧が高く、高圧選択装置２３１により、レバー操作パイロット圧が選択される。したがって、この場合には、増速装置２１１においてレバー操作パイロット圧油は補正されることなく出力される。
【００５１】
＜＜減速装置＞＞
本実施形態では、ブーム伸長減速装置２４１として減速用電磁比例弁２５１を備える。減速用電磁比例弁２５１は、演算装置６０からの指令により駆動され、主に、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも低い場合に、補正パイロット圧を制御指令パイロット圧まで低下させるものである。
【００５２】
減速用電磁比例弁２５１は、第一ポート２５１ａ、第二ポート２５１ｂ、第三ポート２５１ｃ、およびソレノイド２５１ｄを備えている。第一ポート２５１ａには作動油タンク１０３が、第二ポート２５１ｂには高圧選択装置２３１の出力ポートが、第三ポート２５１ｃにはブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅがそれぞれ接続される。演算装置６０からの指令信号によってソレノイド２５１ｄが励磁されると、指令信号に応じた圧力まで減圧された圧油が第三ポート２５１ｃに出力される。この第三ポート２５１ｃから出力される圧油が、補正パイロット圧油である。減速用電磁比例弁２５１は、増速用電磁比例弁２２１と同様、常時閉式の特性を有している。したがって、ソレノイド２５１ｄが励磁されていない場合には、ブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅは作動油タンク１０３と連通され、補正パイロット圧はタンク圧となる。一方、演算装置６０からの指令信号によってソレノイド２５１ｄが励磁されると第二ポート２５１ｂと第三ポート２５１ｃとを連通する弁路を開く方向に駆動され、増速装置２１１から第二ポート２５１ｂに供給されるパイロット圧油が、第三ポート２５１ｃに出力される。第二ポート２５１ｂと第三ポート２５１ｃとを連通する弁路を流通する圧油の圧力は、ソレノイド２５１ｄに与えられる指令信号の大きさによって決定される。ここで、指令信号によって決定されるのは流通する圧油の上限圧であり、補正パイロット圧は、第二ポート２５１ｂに供給される圧油の圧力と、ソレノイド２５１ｄに与えられる指令信号によって決定される上限圧との低い方となる。また、ソレノイド２５１ｄに対して最大の指令信号を与えた場合には、第二ポート２５１ｂと第三ポート２５１ｃとを連通する弁路が全開となり、第二ポート２５１ｂに供給される圧油の圧力によらず、補正パイロット圧は増速装置２１１の出力圧と等しくなる。演算装置６０からソレノイド２５１ｄへの駆動指令は、制御指令パイロット圧に基づいて行われる。
【００５３】
演算装置６０において算出された制御指令パイロット圧が増速装置２１１の出力圧よりも低い場合には、パイロット圧油は減速用電磁比例弁２５１によって減圧され、指令された制御介入が実現される。一方、増速装置２１１の出力圧が制御指令パイロット圧よりも低い場合には、パイロット圧油は減速用電磁比例弁２５１によって補正されず、増速装置２１１の出力するパイロット圧油がブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅに供給される。
【００５４】
以上で説明したように、本実施形態の増速装置２１１は、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高く、パイロット圧を増大させる必要がある場合のみ、増速用電磁比例弁２２１により生成された増速用パイロット圧油を出力し、パイロット圧を増大させる必要がない場合には、従来のパイロット圧油供給回路と同様、比例減圧弁１２１から出力されるレバー操作パイロット圧油を出力する。また、減速装置２４１は、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも低く、パイロット圧を低下させる必要がある場合のみ、減速用電磁比例弁２５１により、パイロット圧油を減圧し、パイロット圧を低下させる必要のない場合には、増速装置２１１から供給されるパイロット圧油をそのまま出力する。つまり、レバー操作パイロット圧と制御指令パイロット圧が等しく、制御介入の必要がない場合には、増速装置２１１および減速装置２４１のいずれにおいても、レバー操作パイロット圧は補正されず、従来のパイロット圧油供給回路と同様、比例減圧弁１２１から出力されるレバー操作パイロット圧油がブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅに供給される。このように、従来のパイロット圧油供給回路を生かした構成とすることによって、従来の操作性に影響を与えることなく、制御介入を行うことができる。
【００５５】
ブーム縮小パイロット圧補正装置２０２もブーム伸長パイロット圧補正装置２０１と同様の構成を有しており、本実施形態では、増速用電磁比例弁として、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２を、高圧選択装置として、ブーム伸長高圧選択装置２３１、ブーム縮小高圧選択装置２３２、減速用電磁比例弁として、ブーム伸長減速用電磁比例弁２５１、ブーム縮小減速用電磁比例弁２５２を備えている。
【００５６】
＜電磁比例弁故障によるリスク＞
前述のパイロット圧補正装置２００を用いることにより、パイロット圧を演算装置６０において算出される制御指令パイロット圧に補正することができる。一方、パイロット圧の補正のために電磁比例弁を設けた場合、電磁比例弁の駆動回路に故障が発生したり、ゴミ等の異物のかみ込みにより電磁比例弁が固着すると、出力圧が演算装置６０からの指令される圧力にならず、意図しない圧力のパイロット圧油が流量制御弁群１１０に供給される恐れがある。例えば、演算装置６０から電磁比例弁に対して出力圧を０とするような駆動指令を行った場合であっても出力圧が０とはならず、駆動アクチュエータを停止できない恐れがある。
【００５７】
特に、増速用電磁比例弁２２０（ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１およびブーム縮小増速用電磁比例弁２２２を代表）は、パイロットポンプ１０２から吐出されるパイロット圧油を減圧して出力する構成であるため、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生した場合には、演算装置６０からの指令によらず一定圧力の圧油が出力されつづけ、駆動アクチュエータが意図しない動作を続け、停止不能になる恐れがある。
【００５８】
一方、減速用電磁比例弁２５０（ブーム伸長減速用電磁比例弁２５１およびブーム縮小減速用電磁比例弁２５２を代表）に故障が発生した場合には、演算装置６０からの指令によってパイロット圧油の減圧、すなわち減速を行うことはできない。しかし、減速用電磁比例弁２５０は増速装置２１０の出力するパイロット圧油を減圧して出力する構成であるため、減速用電磁比例弁２５０に故障が発生しても、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生していない場合には、操作レバー５０を中立位置に戻すことによって駆動アクチュエータを停止させることができる。また、前述のように減速用電磁比例弁２５０として、演算装置からの制御指令がない場合に圧油の供給を遮断する常時閉式の特性を有するものを用いれば、電磁比例弁の駆動回路に故障が発生した場合にも、駆動アクチュエータを停止状態に保つことができる。
【００５９】
本実施形態では、特に故障時のリスクの高い増速用電磁比例弁２２０の故障を監視し、万が一、故障が発生した場合には、増速用電磁比例弁２２０へのパイロット圧油の供給を遮断し、増速機能を無効化することによって駆動アクチュエータが意図しない動作を続け、停止不能となることを回避する。一方、減速用電磁比例弁２５０の故障については、万が一、故障が発生した場合にも駆動アクチュエータが停止不能となる恐れがないため、パイロット圧油の遮断等の処理を行なわず、レバー操作によるパイロット圧油の供給を生かした構成とする。これにより、簡易な構成で、電磁比例弁故障時のアクチュエータの誤作動を回避し、かつ、電磁比例弁故障時にもレバー操作による作業機械の駆動を可能とし、作業を継続させることができる。
【００６０】
＜増速弁故障検出装置＞
本実施形態では、増速用電磁比例弁２２０の故障を検出する増速弁故障検出装置３１０として、圧力センサが増速装置２１０を構成する増速用電磁比例弁２２０と高圧選択装置２３０（ブーム伸長高圧選択装置２３１およびブーム縮小高圧選択装置２３２を代表）とを連結する油路に備えられる。増速用電磁比例弁２２０に故障が発生している場合には、増速用電磁比例弁２２０から出力される圧油の圧力が、演算装置６０から指令される圧力からずれる。したがって、増速用電磁比例弁２２０の出力圧、すなわち、増速用電磁比例弁２２０の第三ポート２２０ｃ側圧力を監視することによって増速用電磁比例弁２２０の故障を検出することができる。
【００６１】
本実施形態の作業機械１には、増速用電磁比例弁２２０として、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２が備えられている。それぞれの増速用電磁比例弁の故障を検出するために、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１とブーム伸長高圧選択装置２３１とを連結する油路にブーム伸長増速圧力センサ３１１が、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２とブーム縮小高圧選択装置２３２とを連結する油路にブーム縮小増速圧力センサ３１２がそれぞれ設けられる。圧力センサ３１１，３１２の検出信号は演算装置６０に入力され、演算装置６０内の後述する増速弁故障判定装置６０ｆにおいて、増速用電磁比例弁２２１，２２２それぞれの故障判定に用いられる。
【００６２】
＜増速遮断装置＞
本実施形態では、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生した際に駆動アクチュエータが意図しない動作を続け、停止不能となることを防止するために、増速機能を無効化する増速遮断装置３３０を備える。また、本実施形態では、増速遮断装置３３０として、増速遮断用電磁切換弁３４０が増速用電磁比例弁２２０の上流側、すなわち、パイロットポンプ１０２と増速用電磁比例弁２２０とを連結する油路上に設けれる。増速遮断用電磁切換弁３４０は、演算装置６０からの指令によって切り換えられ、パイロットポンプ１０２から増速用電磁比例弁２２０へのパイロット圧油の供給を遮断する電磁切換弁である。
【００６３】
本実施形態では、ブーム伸長、ブーム縮小のそれぞれの増速装置として、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２が備えられており、パイロットポンプ１０２からのパイロット圧油はそれぞれの増速用電磁比例弁２２１，２２２の第二ポートに供給される。増速遮断用電磁切換弁３４０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、全ての増速用電磁比例弁２２１，２２２，…へのパイロット圧油の供給を遮断するように設けられる。
【００６４】
増速遮断用電磁切換弁３４０は、第一ポート３４０ａ、第二ポート３４０ｂ、第三ポート３４０ｃおよびソレノイド３４０ｄを備えた電磁切換弁である。第一ポート３４０ａにはパイロットポンプ１０２が、第二ポート３４０ｂには作動油タンク１０３が接続される。ソレノイド３４０ｄが励磁されていない場合には、第二ポート３４０ｂと第三ポート３４０ｃとが連通され、ソレノイド３４０ｄが励磁されると第一ポート３４０ａと第三ポート３４０ｃとが連通される。したがって、ソレノイド３４０ｄが励磁状態では、パイロットポンプ１０２からのパイロット圧油が第三ポート３４０ｃから出力される供給状態、ソレノイド３４０ｄが非励磁状態では、第三ポート３４０ｃ側へパイロットポンプ１０２からのパイロット圧油の供給が遮断される遮断状態となる。増速遮断用電磁切換弁３４０の第三ポート３４０ｃは全ての増速用電磁比例弁２２１，２２２，…の第二ポートに接続される油路と接続される。したがって、演算装置６０からの指令により、ソレノイド３４０ｄを非励磁状態とすることによって全ての増速用電磁比例弁２２１，２２２へのパイロット圧油の供給を遮断することができる。以下では、ブーム伸長増速装置２１１を例にとって増速遮断装置３３０の作用を説明する。
【００６５】
増速遮断用電磁切換弁３４０のソレノイド３４０ｄを励磁状態とし、パイロットポンプ１０２からの圧油を増速用電磁比例弁２２１に供給する状態とした場合には、増速遮断用電磁切換弁３４０を設けない場合と同じ構成となる。すなわち、増速用電磁比例弁２２１において、パイロットポンプ１０２の吐出するパイロット圧油から増速用パイロット圧が生成され、高圧選択装置２３１において増速用パイロット圧油とレバー操作パイロット圧油とのうち高圧のものが選択され、出力される。一方、増速遮断用電磁切換弁３４０のソレノイド３４０ｄを非励磁状態とし、パイロットポンプ１０２から増速用電磁比例弁２２１への圧油の供給を遮断した場合には、増速用電磁比例弁２２１の状態によらず、増速用電磁比例弁２２１の第三ポート２２１ｃ側圧力はタンク圧となり、高圧選択装置２３１において、常にレバー操作パイロット圧が選択される。したがって、増速遮断用電磁切換弁３４０を遮断状態とすることによって、増速用電磁比例弁２２１から指令とは異なる圧力の圧油が出力され続け、ブームシリンダ１１が停止不能となることを回避できる。また、増速遮断用電磁切換弁３４０を遮断状態とした場合にも比例減圧弁１２１へのパイロット圧油の供給は継続され、増速装置２１１からレバー操作に応じたレバー操作パイロット圧油が出力されるため、ブーム操作レバー５０ｂの操作によってブームシリンダ１１を動作させることができる。つまり、増速用電磁比例弁２２１の故障によってブームシリンダ１１が意図しない動作をすることを防止する一方で、レバー操作による駆動を可能とするため、作業を継続でき、利便性を高く保つことができる。
【００６６】
前述のように、増速遮断用電磁切換弁３４０は、全ての増速用電磁比例弁へのパイロット圧油の供給を遮断するように配置されており、増速遮断用電磁切換弁３４０を遮断状態とした場合には、ブーム伸長増速装置２１１と同様に、ブーム縮小増速装置２１２においても、パイロットポンプ１０２からのパイロット圧油の供給が遮断され、レバー操作パイロット圧が出力される。このような構成とすることにより、パイロット圧補正装置が複数備えられる場合においても増速遮断用電磁切換弁３４０を１つのみ設ければよく、簡易な構成で増速用電磁比例弁２２０の故障による駆動アクチュエータの意図しない動作を防止することができる。
【００６７】
＜演算装置＞
図３Ａに戻り、演算装置６０は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、およびフラッシュメモリ等からなる記憶部、およびこれらを備えるマイクロコンピュータ並びに図示しない周辺回路などから構成され、例えばＲＯＭに格納されるプログラムにしたがって作動する。
【００６８】
演算装置６０は、状態量検出装置３０や増速弁故障検出装置３１０等からの信号が入力される入力部６０ｘ、入力部６０ｘに入力される信号を受けて所定の演算を行う演算部６０ｚ、演算部６０ｚからの出力信号を受けて、パイロット圧補正装置２００および増速遮断装置３３０への駆動指令を出力する出力部６０ｙを備える。
【００６９】
＜演算部＞
演算部６０ｚは、状態量検出装置３０から取り込まれる信号に応じて所定の制御演算を行い、制御指令パイロット圧を算出する制御演算装置６０ａと、制御演算装置６０ａからの出力に基づいてパイロット圧補正装置２００への駆動指令値を算出する指令値生成装置６０ｉと、増速弁故障検出装置３１０から取り込まれる信号に基づいてパイロット圧補正装置２００の増速装置２１０に含まれる増速用電磁比例弁２２０の故障を判定し、増速遮断装置３３０への駆動指令値を決定する増速弁故障判定装置６０ｆとから構成される。
【００７０】
＜制御演算装置＞
制御演算装置６０ａは安定化制御演算装置として機能するものであり、状態量検出装置３０の検出結果に基づいて作業機械１の安定性を評価し、この安定性評価結果に基づいて動作制限の要否を判定し、動作制限が必要な場合には制御指令パイロット圧を算出する。安定化制御演算装置の詳細は後述する。
【００７１】
＜指令値生成装置その１＞
指令値生成装置６０ｉは、制御演算装置６０ａから出力された制御指令パイロット圧に基づいてパイロット圧補正装置２００の駆動指令値を算出し、演算装置６０の出力部６０ｙに出力する。
【００７２】
本実施形態では、ブーム伸長、ブーム縮小のそれぞれのパイロット圧の補正を行うためにパイロット圧補正装置２０１，２０２が備えられており、指令値生成装置６０ｉは、パイロット圧補正装置２０１，２０２を構成する増速用電磁比例弁２２１，２２２および減速用電磁比例弁２５１，２５２に対する駆動指令値を算出する。駆動指令値の算出方法はいずれのパイロット圧補正装置についても同様であるため、以下では、ブーム伸長パイロット圧油の補正を例にとって、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１およびブーム伸長減速用電磁比例弁２５１の駆動指令値の算出方法を説明する。
【００７３】
前述のように増速用電磁比例弁２２１は、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高い場合に、パイロットポンプ１０２の吐出する圧油を減圧し、制御指令パイロット圧のパイロット圧油を生成するために用いられる。したがって、増速用電磁比例弁指令圧は、図５Ａに示すように、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも高い場合には制御指令パイロット圧を増速用電磁比例弁指令圧として決定し、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧以下の場合には増速用電磁比例弁指令圧を０と決定する。増速用電磁比例弁２２１の出力する圧油の圧力はソレノイド２２１ｄに与えられる指令信号の大きさによって決定され、指令信号と圧力との関係は、弁の出力特性として、例えば、図５Ｃのように与えられる。その結果、増速用電磁比例弁２２１への駆動指令値は、増速用電磁比例弁指令圧と増速用電磁比例弁２２１の出力特性を用いて図５Ｄのように決定する。
【００７４】
減速用電磁比例弁２５１は、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧よりも低い場合に、パイロット圧を制御指令パイロット圧まで減圧するために用いられる。したがって、減速用電磁比例弁指令圧は、例えば、図６Ａに示すように、制御指令パイロット圧がレバー操作パイロット圧以下の場合には制御指令パイロット圧を減速用電磁比例弁指令圧として決定し、その他の場合には減速用電磁比例弁２５１の最大の設定圧力を減速用電磁比例弁指令圧と決定する。減速用電磁比例弁２５１の出力する圧油の圧力はソレノイド２５１ｄに与えられる指令信号の大きさによって決定され、指令信号と圧力との関係は、弁の出力特性として、例えば、図６Ｃのように与えられる。減速用電磁比例弁２５１への駆動指令値は、上述の減速用電磁比例弁指令圧と減速用電磁比例弁２５１の出力特性を用いて図６Ｄのように決定する。
【００７５】
＜増速弁故障判定装置＞
増速弁故障判定装置６０ｆは、増速弁故障検出装置３１０を構成する増速圧力センサ３１１，３１２の検出値と指令値生成装置６０ｉにおいて算出された増速用電磁比例弁指令圧とを比較することにより、増速用電磁比例弁２２０の故障の有無を判定する。増速用電磁比例弁２２０に故障が発生している場合には、増速用電磁比例弁指令圧とは異なる圧力のパイロット圧油が増速用電磁比例弁２２０から出力される。そこで、増速弁故障判定装置６０ｆは、増速用電磁比例弁指令圧と増速圧力センサの検出値との差を算出し、この差が所定値以内の場合には増速用電磁比例弁２２０は「正常」であると判断し、この差が所定値よりも大きい場合には増速用電磁比例弁２２０が「故障」状態であると判断する。
【００７６】
本実施形態では、ブーム伸長、ブーム縮小のそれぞれのパイロット圧補正のために、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２が備えられており、増速弁故障判定装置６０ｆでは、それぞれの増速用電磁比例弁に対して故障判定を行う。そして、増速用電磁比例弁２２１，２２２のいずれにおいても故障判定結果が「正常」の場合には、増速遮断用電磁切換弁３４０に対して、パイロットポンプ１０２から増速用電磁比例弁２２１，２２２への圧油を供給可能な連通状態にするように指令を行う。
【００７７】
一方、増速用電磁比例弁２２１，２２２のうち少なくとも１つが「故障」状態と判定された場合には、増速遮断用電磁切換弁３４０に対して、全ての増速用電磁比例弁２２１，２２２へのパイロットポンプ１０２からの圧油の供給を遮断する遮断状態にするように指令を与える。前述のように本実施形態の増速遮断用電磁切換弁３４０は、ソレノイド３４０ｄを非励磁状態とするとパイロットポンプ１０２からの圧油の供給を遮断する遮断状態に、励磁状態とするとパイロットポンプ１０２からの圧油を供給可能な連通状態となる。したがって、全ての増速用電磁比例弁の故障判定結果が「正常」の場合のみ、増速遮断用電磁切換弁３４０のソレノイド３４０ｄを励磁するように指令信号を出力し、その他の場合には増速遮断用電磁切換弁３４０のソレノイド３４０ｄを非励磁するように指令を与える。
【００７８】
＜安定化制御＞
本実施形態に係る作業機械１には、作業中の不安定化を防ぐ安定化制御装置１９０が搭載されている。作業機械１では、オペレータが操作レバー５０を操作することにより、種々の作業が行われるが、作業フロント６を伸ばした姿勢で作業を行う場合やアタッチメント２３に加わる負荷が大きい場合には安定性が低下する。また、急操作を行った場合には、急激な速度変化に伴って大きな慣性力が作用し、その影響により、作業機械１の安定性が大きく変化する。特に、操作レバー５０を操作状態から瞬時に停止指令状態に戻すような急停止操作時には、転倒方向に大きな慣性力が働き、作業機械１が不安定になりやすい。
【００７９】
本実施形態の安定化制御装置１９０は、無理な操作や誤った操作を行った場合であっても作業機械１が不安定にならないよう、安定性評価に基づいて駆動アクチュエータの動作を制限する装置である。また、本実施形態の安定化制御装置１９０は、急停止操作により安定性が大幅に低下することを考慮し、作業機械１を安定に保つための動作制限として、緩停止と動作速度制限を行う。
【００８０】
ここで、緩停止とは停止操作時の可動部の減速加速度を制限し、可動部を緩やかに停止させる作用であり、動作速度制限とは駆動アクチュエータの最大速度を制限する作用である。緩停止を導入することにより、急停止操作時に発生する慣性力を抑制することができ、急停止に伴って発生する大きな慣性力によって作業機械１が不安定になることを防ぐことができる。一方、緩停止を行うと、制動距離が増大するため、あらかじめ許容制動距離を定め、許容制動距離内で停止できるように停止特性を設定する必要がある。そこで、本実施形態の安定化制御装置１９０は、あらかじめ定められた許容制動距離の範囲内で必要に応じて緩停止を行い、また、いかなる動作状態においても許容制動距離内で安定に作業できるように動作速度を制限する。
【００８１】
＜安定化制御装置＞
図３Ｂは図３Ａに示した駆動制御装置９の状態量検出装置３０と制御演算装置６０ａの詳細を示す図である。以下に図３Ｂを用いて安定化制御装置１９０の詳細を説明する。
【００８２】
＜状態量検出装置＞
作業機械１の主要部分には、状態量検出装置３０として、機械の状態量を検出するセンサが備えられる。状態量検出装置３０は、作業機械１の姿勢を検出する姿勢検出部４９と、各駆動アクチュエータに対するオペレータからの動作指令量を検出するレバー操作量検出部５０ａとから構成される。
【００８３】
姿勢検出部４９は、作業機械１の姿勢を検出する機能ブロックであり、姿勢センサ３ｂ、角度センサ３ｓ，４０ａ，４１ａ，４２ａから構成される。図１に示すように、旋回体３には、作業機械１の傾きを検出するための姿勢センサ３ｂが設けられる。また、旋回体３の中心軸３ｃ上には、走行体２と旋回体３の旋回角度を検出するための旋回角度センサ３ｓが設けられる。旋回体３とブーム１０の支点４０には、ブーム１０の回動角度を計測するためのブーム角度センサ４０ａが設けられる。ブーム１０とアーム１２の支点４１には、アーム１２の回動角度を計測するためのアーム角度センサ４１ａが設けられる。アーム１２とアタッチメント２３の支点４２には、アタッチメント角度センサ４２ａが設けられる。
【００８４】
レバー操作量検出部５０ａは、作業機械１の各駆動アクチュエータに対するオペレータからの動作指令量を検出する機能ブロックであり、操作レバー５０の操作量を検出するレバー操作量センサが設けられる。前述の油圧パイロット式操作装置では、操作レバー５０を操作すると比例減圧弁群１２０のうちの対応する比例減圧弁が駆動され、レバー操作量に応じた圧力のパイロット圧油が出力される。したがって、各比例減圧弁の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサを設けることにより、オペレータからの動作指令量を検出することができる。
【００８５】
より具体的には、図４Ｂに示すように、ブーム伸長比例減圧弁１２１の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるブーム伸長操作量センサ５１と、ブーム縮小比例減圧弁１２２の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるブーム縮小操作量センサ５２とが設けられる。同様に、アーム伸長比例減圧弁１２３の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるアーム伸長操作量センサ５３と、アーム縮小比例減圧弁の１２４出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるアーム縮小操作量センサ５４と、アタッチメント伸長比例減圧弁１２５の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるアタッチメント伸長操作量センサ５５と、アタッチメント縮小比例減圧弁１２６の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサであるアタッチメント縮小操作量センサ５６と、右旋回比例減圧弁１２７の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサである右旋回操作量センサ５７と、左旋回比例減圧弁１２８の出力する圧油の圧力を検出する圧力センサである左旋回操作量センサ５８とが設けられる。
【００８６】
＜安定化制御演算装置＞
前述したように、制御演算装置６０ａは安定化制御演算装置として機能するものであり、本実施形態の安定化制御装置１９０では、作業機械１を安定に保つための動作制限として、緩停止と動作速度制限を行う。安定化制御演算装置６０ａは、状態量検出装置３０の検出結果に基づいて作業機械１の安定性を評価し、この安定性評価結果に基づいて動作制限の要否を判定し、動作制限が必要な場合には緩停止の制御指令パイロット圧（以下緩停止指令値という）および動作速度制限の制御指令パイロット圧（以下動作速度制限値という）を出力する。
【００８７】
作業機械１の安定性の評価方法および動作制限の決定方法は、種々の方法が考えられるが、本実施形態では、安定性評価指標としてＺＭＰ（Ｚｅｒｏ  Ｍｏｍｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ）を用い、急停止時の挙動予測に基づいて動作制限を算出する方法を適用する場合を例にとって説明する。
【００８８】
前述のように、操作レバー５０を操作状態から瞬時に停止指令状態に戻すような急停止操作時には、転倒方向に大きな慣性力が働き、作業機械１が不安定になりやすい。そのため、本実施形態の安定化制御演算装置６０ａでは、急停止操作が行われると仮定した場合の作業機械１の挙動を予測し、急停止操作時にも安定状態が保たれるように動作制限を決定する。
【００８９】
作業機械１を安定に保つための動作制限を算出する方法は、安定条件からの逆演算による方法と、適用する動作制限を変えて挙動予測および安定性評価を複数回繰り返す順演算による方法とがある。前者は一度の演算で最適な動作制限を算出できるが、複雑な演算式を導出する必要がある。一方、後者は、複数回の試行が必要であるが、比較的簡易な演算式を用いることができる。以下では、後者の手法を例にとって説明する。
【００９０】
図３Ｂに示すように、安定化制御演算装置６０ａは、速度推定部６０ｂと、急停止時挙動予測部６０ｃと、安定性判定部６０ｄと、動作制限決定部６０ｈの各機能ブロックから構成される。速度推定部６０ｂでは、状態量検出装置３０の検出結果から各駆動アクチュエータの動作速度を推定する。急停止時挙動予測部６０ｃでは、急停止操作が行われると仮定し、作業機械１が完全に停止するまでの作業機械１の挙動を予測する。安定性判定部６０ｄでは、急停止時挙動予測部６０ｃの予測結果に基づき、急停止過程のＺＭＰ軌跡を算出し、安定性を判定する。そして、動作制限決定部６０ｈでは、安定性判定部６０ｄの判断結果に基づいて、動作制限の要否を判断し、緩停止指令および動作速度制限指令を出力する。
【００９１】
＜＜ＺＭＰに基づく安定性評価＞＞
安定化制御演算装置６０ａの各機能ブロックの詳細を説明する前に、本実施形態において作業機械１の安定性の評価に用いるＺＭＰと、ＺＭＰを用いた安定性判定方法（ＺＭＰ安定判別規範）について説明する。なお、ＺＭＰの概念ならびにＺＭＰ安定判別規範については「ＬＥＧＧＥＤ  ＬＯＣＯＭＯＴＩＯＮ  ＲＯＢＯＴＳ：Ｍｉｏｍｉｒ  Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ著（「歩行ロボットと人工の足：加藤一郎訳，日刊工業新聞社」）により詳しく記載されている。
【００９２】
ＺＭＰは、対象物に加わるモーメントがゼ口になる路面上の点を意味する。作業機械１から地表面２９には重力、慣性力、外力およびこれらのモーメントが作用するが、ダランベールの原理によればこれらは地表面２９から作業機械１への反作用としての床反力および床反力モーメントとつりあう。したがって、作業機械１が地表面２９に安定に接地している場合、作業機械１と地表面２９との接地点を凹にならないように結んだ支持多角形の辺上あるいはその内側にピッチ軸およびロール軸方向のモーメントがゼロになる点が存在する。この点をＺＭＰと呼ぶ。逆に言えば、ＺＭＰが支持多角形内に存在し、作業機械１から地表面２９に作用する力が地表面２９を押す向きであれば作業機械１は安定に接地しているといえる。
【００９３】
ＺＭＰが支持多角形の中心に近いほど安定性は高く、支持多角形の内側にあれば作業機械１は安定状態を保ち、転倒することなく作業を行うことができる。一方、ＺＭＰが支持多角形上に存在する場合には作業機械１は転倒を開始する。したがって、ＺＭＰと作業機械１と地表面２９とが形成する支持多角形とを比較することによって安定性を判定することができる。
【００９４】
ＺＭＰは、重力、慣性力、外力によって発生するモーメントの釣り合いから導出される以下の方程式の式（１）を用いて算出される。
【００９５】
【数１】
0006487872.tif 000002
【００９６】
ｒｚｍｐ：ＺＭＰ位置ベクトル
ｍｉ：ｉ番目の質点の質量
ｒｉ：ｉ番目の質点の位置ベクトル
ｒ”ｉ：ｉ番目の質点に加わる加速度ベクトル（重力加速度含む）
Ｍｊ：ｊ番目の外力モーメント
ｓｋ：ｋ番目の外力作用点位置ベクトル
Ｆｋ：ｋ番目の外力ベクトル
なお、各ベクトルはＸ成分、Ｙ成分、Ｚ成分で構成される３次元ベクトルである。
【００９７】
作業機械１が静止状態にあり、作業機械１に対して重力のみが働く場合のＺＭＰは、作業機械１の重心（質量中心）の地表面２９への投影点と一致する。したがって、ＺＭＰは動的状態と静的状態との両方を考慮した重心の地表面２９への投影点として扱うことが可能であり、ＺＭＰを指標として用いることによって、作業機械１が静止している場合と動作を行っている場合との両方を統一的に扱うことができる。
【００９８】
＜＜速度推定部＞＞
速度推定部６０ｂでは、状態量検出装置３０の検出結果をもとに、現在のレバー操作によって生じる各駆動アクチュエータの動作速度を推定する。一般に、作業機械１の各駆動アクチュエータの動作速度は、作業状況や負荷状態によって変化するものの、対応する操作レバー５０の操作量、すなわちレバー操作パイロット圧に概ね比例して変化する。操作レバー５０の操作と動作速度との間には油圧および機構による遅れが存在するため、レバー操作情報を用いることによって近未来の動作速度を予測することができる。そこで、速度推定部６０ｂでは、過去のレバー操作パイロット圧と現在のレバー操作パイロット圧と現在の動作速度を用いて近未来の動作速度を予測する。
【００９９】
具体的には、速度推定部６０ｂでは、まず、過去のレバー操作パイロット圧と現在の動作速度から速度算出モデルを同定する。次に、同定された速度算出モデルに現在のレバー操作パイロット圧を入力することにより、近未来の動作速度を予測する。速度算出モデルはエンジン回転数、負荷の大きさ、姿勢、油温等によって時々刻々と変化することが予想されるが、微小な時刻間では作業状況の変化が小さいため、モデルの変化も小さいものと考えてよい。速度推定部６０ｂのより簡易な実現部として、操作レバー５０を操作してから駆動アクチュエータが動き始めるまでのむだ時間ＴＬと、レバー操作パイロット圧と動作速度との比例係数αｖとを用いる方法がある。ここで、むだ時間ＴＬは変化しないものと仮定し、あらかじめ求めておく。ＴＬ秒後の速度は、以下の手順で算出する。
【０１００】
（ステップ１）
ＴＬ秒前のレバー操作パイロット圧Ｐｌｅｖ（ｔ−ＴＬ）と現在の速度Ｖ（ｔ）より以下の式（２）を用いて比例係数αｖを算出する。
【０１０１】
【数２】
0006487872.tif 000003
【０１０２】
（ステップ２）
算出した比例係数αｖと現在のレバー操作パイロット圧Ｐｌｅｖ（ｔ）より以下の式（３）を用いてＴＬ秒後の速度の推定値ｖ（ｔ＋ＴＬ）を算出する。
【０１０３】
【数３】
0006487872.tif 000004
【０１０４】
＜＜急停止時挙動予測部＞＞
急停止時挙動予測部６０ｃでは、急停止指令が行われると仮定し、急停止指令時の作業機械１の挙動を予測する。現在の姿勢情報と速度推定部６０ｂの速度推定結果と急停止モデルとから、急停止指令が行われてから駆動アクチュエータが完全に停止するまでの位置軌跡、速度軌跡、加速度軌跡を算出する。急停止モデルとしては、例えば、急停止時の速度軌跡をモデル化し、その速度軌跡から位置軌跡および加速度軌跡を算出する方法が考えられる。あらかじめ急停止指令時の速度軌跡をモデル化し、時刻ｔにおいて急停止指令が行われたときの時刻（操作レバー開放時刻）からｔｅ秒後のシリンダ速度をＶｓｔｏｐ（ｔ，ｔｅ）として与えたとき、ｔｅ秒後のシリンダ長ｌｓｔｏｐ（ｔ，ｔｅ）とシリンダ加速度ａｓｔｏｐ（ｔ，ｔｅ）は、急停止開始時のシリンダ長ｌｓｔｏｐ（ｔ，０）を用いて以下の式（４）で算出できる。
【０１０５】
【数４】
0006487872.tif 000005
【０１０６】
実時間で急停止時挙動予測を行うためには、急停止時の速度軌跡を簡易なモデルでモデル化するとよい。急停止時の速度軌跡の簡易モデルとしては、１次遅れ系や多次遅れ系や多項式関数が考えられる。本実施形態の安定化制御では緩停止を行うため、急停止指令に加え、緩停止指令時の挙動についても同様のモデル化を行う。
【０１０７】
＜＜安定性判定部＞＞
【０１０８】
安定性判定部６０ｄは、この急停止時挙動予測部６０ｃにおいて算出された急停止時軌跡を用いて、急停止過程におけるＺＭＰ軌跡を算出し、安定性を判定する。
【０１０９】
具体的には、安定性判定部６０ｄでは、まず、急停止時挙動予測部６０ｃの予測結果を用いて、作業機械１の主要構成部材の重心の位置ベクトル軌跡と加速度ベクトル軌跡を算出する。そして、式（１）から導出される以下の式（５）および式（６）を用いてＺＭＰ軌跡を算出する。
【０１１０】
【数５】
0006487872.tif 000006
【０１１１】
【数６】
0006487872.tif 000007
【０１１２】
上式のｒに各主要構成部材の重心の急停止時位置ベクトル軌跡を、ｒ”に急停止時加速度ベクトル軌跡を代入することにより、急停止時のＺＭＰ軌跡を算出することができる。
【０１１３】
次に、算出された急停止時のＺＭＰ軌跡を用いて急停止時の安定性を判定する。前述のようにＺＭＰが作業機械１と地表面２９とで形成する支持多角形Ｌの十分内側の領域に存在する場合には、作業機械１は不安定になる可能性はほとんどなく、安定に作業を行うことができる。走行体２が地表面２９に成立している場合、支持多角形Ｌは、走行体２の平面形状と等しい。したがって、走行体２の平面形状が矩形の場合、支持多角形Ｌは図９に示すように矩形となる。より具体的には、走行体２としてクローラを有している場合の支持多角形Ｌは左右のスプロケットの中心点を結んだ線を前方境界線、左右のアイドラの中心点を結んだ線を後方境界線、左右それぞれのトラックリンク外側端を左右の境界線とした四角形である。なお、前方および後方の境界は、最も前方の下部ローラおよび最も後方の下部ローラを接地点としてもよい。
【０１１４】
安定性判定部６０ｄでは、支持多角形Ｌを作業機械１が不安定となる可能性が十分に低い通常領域Ｊと不安定となる可能性の高い安定警告領域Ｎとに分け、ＺＭＰがいずれの領域にあるかを判定することによって安定性を判定する。通常、領域Ｊと安定警告領域Ｎとの境界Ｋは、安全率に従って決定される比率に応じて支持多角形Ｌを中心点側に縮小した多角形、あるいは、安全率に従って決定される長さだけ支持多角形Ｌを内側に移動した多角形に設定される。安定性判定部６０ｄでは、急停止時のＺＭＰ軌跡上の全ての点が通常領域Ｊにある場合に、安定性判定結果を「安定」として出力する。一方、急停止時のＺＭＰ軌跡が安定警告領域Ｎに侵入する場合、すなわち、急停止過程のいずれかの時点でＺＭＰが安定警告領域Ｎに侵入する場合には、判定結果を「不安定」として出力する。
【０１１５】
＜＜動作制限決定部＞＞
動作制限決定部６０ｈでは、安定性判定部６０ｄの判定結果を元に動作制限の要否を判定し、動作制限指令を算出する。本実施形態の安定化制御装置１９０では、作業機械１を安定に保つために緩停止と動作速度制限を行う。したがって、動作制限決定部６０ｈは、動作制限指令値として緩停止指令値と動作速度制限指令値を算出し、指令値生成装置６０ｉに出力する。
【０１１６】
前述のように、本実施形態の安定化制御演算装置６０ａでは、挙動予測および安定性評価を必要に応じて複数回繰り返すことにより、安定化に必要な動作制限を算出する。動作制限および繰り返し演算の要否判定方法について、図１０を用いて説明する。
【０１１７】
図１０において、第一回目の試行においては、速度推定部６０ｂの推定結果および急停止モデルを用いる設定とし（ステップＳ７１）、挙動予測（ステップＳ７２）および安定性の判定を行う（ステップＳ７３）。
【０１１８】
ステップＳ７３における判定結果が「安定」であった場合には、動作制限を行わない（ステップＳ７３のＯＫ）。この場合には、「緩停止なし」、「動作速度制限ゲイン＝１」を出力する（ステップＳ７１０）。
【０１１９】
一方、安定性判定部６０ｄの判定結果が「不安定」であった場合（ステップＳ７３のＮＧ）は、急停止モデルに代えて緩停止モデルを用いる設定とし（ステップＳ７４）、設定変更後での挙動予測（ステップＳ７５）および安定性判定を行う（ステップＳ７６）。
【０１２０】
ステップＳ７６における安定性判定部６０ｄの判定結果が「安定」であった場合（ステップＳ７６のＯＫ）は、動作速度制限ゲインを１とし、緩停止のみを行うように動作制限指令を行う（ステップＳ７１１）。
【０１２１】
一方、安定性判定部６０ｄの判定結果が「不安定」であった場合（ステップＳ７６のＮＧ）は、速度推定値に動作速度制限ゲインα（＜１）を乗じたものと、緩停止モデルとを用いる設定とし（ステップＳ７７）、設定変更後での挙動予測（ステップＳ７８）および安定性判定（ステップＳ７９）を行う。
【０１２２】
安定性判定部６０ｄの判定結果が「安定」であった場合（ステップＳ７９のＯＫ）は、緩停止指令および動作速度制限ゲインαの動作速度制限を行うように動作制限指令を行う（ステップＳ７１２）。
【０１２３】
一方、安定性判定部６０ｄの判定結果が「不安定」であった場合（ステップＳ７９のＮＧ）は、動作速度制限ゲインαを徐々に小さくし、安定性判定部６０ｄの判定結果が「安定」となるまで、挙動予測（ステップＳ７８）と安定性判定（ステップＳ７９）を繰り返す。
【０１２４】
なお、上記では、緩停止指令時に選択される停止特性が一通りである場合を例にとって説明したが、複数の停止特性を設定し、安定状態に応じて緩停止の程度を変更するように構成しでもよい。緩停止の程度を表す指標としては、停止に要する時間（停止時間）、停止に要する距離（制動距離）、減速加速度、単位時間当たりのパイロット圧の低下量（パイロット圧変化率）等が例として挙げられ、複数の設定を設ける場合には、あらかじめそれぞれの設定のおいて満たすべき停止特性を定める。また、動作制限決定部６０ｈでは、全ての緩停止設定において安定性判定結果が不安定となった場合に初めて動作速度を制限するように動作制限指令値を算出する。
【０１２５】
＜指令値生成装置その２＞
指令値生成装置６０ｉは、安定化制御演算装置６０ａから出力された緩停止指令および動作速度制限指令に基づいて、パイロット圧補正装置２００の駆動指令値を生成し、演算装置６０の出力部６０ｙに出力する。
【０１２６】
より具体的には、指令値生成装置６０ｉは、緩停止指令値から増速装置２１０の駆動指令値を、動作速度制限ゲインから減速装置２４０の駆動指令値を算出する。本実施形態の安定化制御装置１９０では、図４Ａに示したように、ブーム伸長、ブーム縮小、アーム伸長、アーム縮小のそれぞれのパイロット油路に、増速装置２１１，２１２，２１３，２１４および減速装置２４１，２４２，２４３，２４４が設けられており、指令値生成装置６０ｉは、各増速装置２１１，２１２，２１３，２１４および各減速装置２４１，２４２，２４３，２４４に対して駆動指令値を算出する。以下では、ブーム伸長パイロット圧油の補正を例にとって、ブーム伸長増速装置２１１およびブーム伸長減速装置２４１の駆動指令値の算出方法を説明する。
【０１２７】
なお、以下において、増速装置は緩停止のため停止特性の変更を行うための装置であることから停止特性変更装置といい、減速装置は動作速度制限を行うための装置であることから動作速度制限装置という。更に、増速装置に含まれる増速用電磁比例弁２２１，２２２を緩停止用電磁比例弁といい、減速装置に含まれる減速用電磁比例弁２５１，２５２を速度制限用電磁比例弁という。
【０１２８】
また、ブーム伸長増速用電磁比例弁２２１はブーム伸長緩停止用電磁比例弁といい、ブーム縮小増速用電磁比例弁２２２はブーム縮小緩停止用電磁比例弁といい、ブーム伸長減速用電磁比例弁２５１はブーム伸長速度制限用電磁比例弁といい、ブーム縮小減速用電磁比例弁２５２はブーム縮小速度制限用電磁比例弁という。高圧選択装置２３１，２３２は緩停止用高圧選択装置という。
【０１２９】
まず、ブーム伸長停止特性変更装置２１１の駆動指令値の算出方法について説明する。図４Ｂを用いて説明したように、本実施形態の停止特性変更装置２１１は、緩停止用電磁比例弁２２１と緩停止用高圧選択装置２３１とから構成されている。停止特性変更装置２１１では、急減速操作あるいは停止操作が行われた場合に、動作制限決定部６０ｈから出力された緩停止指令を満たすパイロット圧油を生成するように緩停止用電磁比例弁２２１を駆動することにより、駆動アクチュエータを緩やかに停止させる。
【０１３０】
緩停止を行うための駆動指令値の算出方法は、緩停止時の停止特性の設定方法により種々考えられるが、以下では、停止特性としてブーム流量制御弁１１１に供給するパイロット圧油の圧力の変化率を指令し、レバー操作パイロット圧を図５Ａに実線で示す補正曲線を用いて補正する場合を例にとって説明する。
【０１３１】
前述のように、ブーム流量制御弁１１１に供給するパイロット圧油の圧力と駆動アクチュエータの動作速度は比例の関係にある。このため、減速および停止操作時のレバー操作パイロット圧の変化率が指令値よりも大きい場合は指令された停止特性よりも速やかに減速し、指令値よりも小さい場合は、指令された停止特性よりも緩やかに減速する。本実施形態の安定化制御装置１９０において動作制限を行う必要があるのは、指令された停止特性よりも速やかに停止する場合である。
【０１３２】
このために、指令値生成装置６０ｉでは、まず、レバー操作パイロット圧の変化率と変化率指令値を比較する。そして、レバー操作パイロット圧の変化率が変化率指令値よりも大きい場合には、図５Ａに実線で示す補正曲線を用いて、パイロット圧が変化率指令値を満たす単調減少となるように補正する。つまり、停止特性変更装置２１１の出力するパイロット圧油の圧力を以下の式（７）のようにする。
【０１３３】
【数７】
0006487872.tif 000008
【０１３４】
ここで、Ｐｌｅｖ（ｔ）は時刻ｔにおけるレバー操作パイロット圧、Ｐ２１１（ｔ）は時刻ｔにおいて停止特性変更装置２１１の出力するパイロット圧油の圧力、ｋはパイロット圧変化率指令値である。停止特性変更装置２１１においてレバー操作パイロット圧油を補正せずに出力する場合には、緩停止用電磁比例弁２２１を駆動する必要はなく、レバー操作パイロット圧の変化率が変化率指令値よりも大きい場合のみ、式（７）で算出される圧力の緩停止パイロット圧油を生成するように緩停止用電磁比例弁２２１を駆動すればよい。したがって、緩停止用電磁比例弁２２１の指令圧は以下の式（８）のように算出する。
【０１３５】
【数８】
0006487872.tif 000009
【０１３６】
ここで、Ｐ２２１ｃ（ｔ）は時刻ｔにおける緩停止用電磁比例弁２２１の指令圧である。
【０１３７】
緩停止用電磁比例弁２２１の出力する圧油の圧力は指令信号の大きさによって決定され、指令信号と圧力との関係は、弁の出力特性として、前述した図５Ｃのように与えられる。緩停止用電磁比例弁２２１への駆動指令値は、式（８）で算出される指令圧と緩停止用電磁比例弁２２１の出力特性を用いて決定する。例えば、図５Ａに実線で示した補正を行う場合の緩停止用電磁比例弁２２１への駆動指令値は図５Ｄのように算出される。
【０１３８】
本実施形態の安定化制御装置１９０では、ブームシリンダ１１およびアームシリンダ１３に対して動作制限を行うため、ブーム伸長緩停止用電磁比例弁２２１、ブーム縮小緩停止用電磁比例弁２２２、アーム伸長緩停止用電磁比例弁（図示せず）、アーム縮小緩停止用電磁比例弁（図示せず）の４つの緩停止用電磁比例弁が備えられている。指令値生成装置６０ｉは、それぞれの緩停止用電磁比例弁に対して、それぞれの対応するレバー操作パイロット圧を用いて駆動指令値を算出する。
【０１３９】
次に、ブーム伸長動作速度制限装置２４１の駆動指令値の算出方法について説明する。前述のように、本実施形態では動作速度制限装置２４１として速度制限用電磁比例弁２５１を備えており、速度制限用電磁比例弁２５１への駆動指令値によって、ブーム流量制御弁１１１のパイロットポートに供給されるパイロット圧油の上限圧が決定される。駆動アクチュエータの動作速度はパイロット圧に概ね比例するため、動作制限決定部６０ｈから出力された動作速度制限指令（動作速度制限ゲイン）に基づいて速度制限用電磁比例弁２５１の駆動指令値を算出すればよい。
【０１４０】
具体的には、速度制限用電磁比例弁２５１に対して最大の駆動指令を与えた場合には、停止特性変更装置２１１から速度制限用電磁比例弁２５１に入力されるパイロット圧油の圧力によらず、入力された圧油が補正されることなく出力される。したがって、動作速度制限ゲインが１である場合は、速度制限用電磁比例弁２５１に対し、最大の駆動指令を行う。
【０１４１】
一方、動作速度制限ゲインが１未満の場合は、レバー操作パイロット圧を減ずる必要があるため、動作速度制限ゲインに応じて、レバー操作パイロット圧を減圧するように駆動指令を行う。ここで、動作速度制限ゲインは、レバー操作によって指令された動作速度からの必要な減速率を表しており、レバー操作パイロット圧に対して行うべき減圧率と考えてよい。つまり、速度制限用電磁比例弁２５１から出力される補正パイロット圧油の圧力を、レバー操作パイロット圧に動作速度制限ゲインを乗じた圧力以下とするように、速度制限用電磁比例弁２５１を駆動すればよい。したがって、速度制限用電磁比例弁２５１の指令圧は以下のように算出される。
【０１４２】
【数９】
0006487872.tif 000010
【０１４３】
ここで、Ｐ２５１ｃ（ｔ）は時刻ｔにおける速度制限用電磁比例弁２５１の指令圧であり、ＰＭＡＸは速度制限用電磁比例弁２５１の定格圧力である。
【０１４４】
緩停止用電磁比例弁２２１の場合と同様、速度制限用電磁比例弁２５１の出力する圧油の圧力は指令信号の大きさによって決定され、指令信号と圧力との関係は、弁の出力特性として、前述した図６Ｃのように与えられる。速度制限用電磁比例弁２５１への駆動指令値は、式（９）で算出される指令圧と速度制限用電磁比例弁２５１の出力特性を用いて決定する。例えば、図６Ａに実線で示した補正を行う場合の速度制限用電磁比例弁２５１への駆動指令値は図６Ｄのように算出される。
【０１４５】
本実施形態の安定化制御装置１９０では、ブームシリンダ１１およびアームシリンダ１３に対して動作制限を行うため、ブーム伸長速度制限用電磁比例弁２５１、ブーム縮小速度制限用電磁比例弁２５２、アーム伸長速度制限用電磁比例弁（図示せず）、アーム縮小速度制限用電磁比例弁（図示せず）の４つの速度制限用電磁比例弁が備えられており、指令値生成装置６０ｉは、それぞれの電磁比例弁に対して駆動指令値を算出する。駆動指令値は、それぞれ対応するレバー操作パイロット圧から式（９）を用いて算出する。このようにレバー操作パイロット圧に基づいて駆動指令値を算出することによって、作業状態によってパイロット圧と動作速度との関係が変化する場合であっても、速度制限用電磁比例弁２５１によって、安定化制御演算装置６０ａから指令された動作速度制限を確実に実現することができる。
【０１４６】
＜効果＞
以上で説明したように、本実施形態によれば、作業機械１に対して無理な操作や誤った操作を行った場合にも、作業機械１を安定に保つために必要な動作制限が行われ、安定性を損なうことなく、作業を継続させることができる。また、本実施形態では、動作制限が必要な場合のみ、パイロット圧補正装置２００における補正を行い、動作制限の必要のない場合には従来と同様に比例減圧弁群から出力されるパイロット圧油を用いて駆動アクチュエータを駆動する構成を有しており、従来の操作性を損なうことなく、動作制限を行うことができる。したがって、本実施形態により、操作性および安定性の高い作業機械を提供することができる。
【０１４７】
また、本実施形態によれば、パイロット油路に設けられた増速用電磁比例弁２２０（緩停止用電磁比例弁）に異常が発生した場合にも、レバー操作による駆動アクチュエータの動作を生かしつつ駆動アクチュエータの意図しない動作を回避することができる。
【０１４８】
また、減速用電磁比例弁２５０（速度制限用電磁比例弁）として、演算装置６０からの制御指令がない場合に圧油の供給を遮断する常時閉式の特性を有するものを用いたため、減速用電磁比例弁の駆動回路に故障が発生した場合にも、駆動アクチュエータを停止状態に保つことができる。
【０１４９】
その他、本実施の形態によれば、先に説明した種々の効果が得られる。
〜変更例〜
＜増速遮断用電磁切換弁の故障対策の追加＞
上記の実施形態では、増速遮断装置３３０として増速遮断用電磁切換弁３４０を設け、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生した場合に、増速遮断用電磁切換弁３４０によって増速機能を無効化する例を示したが、増速遮断用電磁切換弁３４０も他の電磁弁と同様に故障が発生する可能性がある。図８に示すように、増速遮断用電磁切換弁３４０の第三ポート３４０ｃ側に圧力センサ４１１を設け、増速遮断用電磁切換弁３４０の故障を検知するように構成してもよい。増速遮断用電磁切換弁３４０の故障が検知された場合には、減速用電磁比例弁２５０の指令圧をレバー操作パイロット圧以下とすることにより、増速用電磁比例弁２２０の故障時に駆動アクチュエータが意図しない動作を続け、停止不能になることを回避する。
【０１５０】
＜指令値生成装置の変更例＞
上記の実施形態では、指令値生成装置６０ｉにおいて、増速用電磁比例弁２２０に対する増速用電磁比例弁指令圧の決定方法として図５Ａに示すように決定する例を示したが、図５Ｂに示すように、制御指令パイロット圧とレバー操作パイロット圧との大小によらず、常に制御指令パイロット圧を増速用電磁比例弁指令圧としてもよい。図５Ａに示す方法では、増速用電磁比例弁２２０の駆動を限定することができ、消費電流を小さく保つことができ、また、故障判定を行いやすいという利点がある。一方で、レバー操作パイロット圧と制御指令パイロット圧とを比較するためにレバー操作パイロット圧を検出する圧力センサ５１〜５８を備える必要がある。また、増速用電磁比例弁の応答性が低い場合には、指令圧までの立ち上がりのタイムラグにより、圧力が一時的に低下する可能性がある。一方、図５Ｂに示す方法では、常にある程度の圧力の圧油を出力するため、消費電流が増大するものの、レバー操作パイロット圧を検出する必要がなく、また、応答性の影響を受けづらいという利点がある。
【０１５１】
また、減速用電磁比例弁２５０に対する減速用電磁比例弁指令圧の決定方法として図６Ａに示すように決定する例を示したが、図６Ｂに示すように、制御指令パイロット圧とレバー操作パイロット圧との大小によらず、常に制御指令パイロット圧を減速用電磁比例弁指令圧としてもよい。図６Ａに示す方法に対して図６Ｂに示す方法では、減速用電磁比例弁の応答性が低い場合には、レバー操作パイロット圧の立ち上がりに対して補正パイロット圧の立ち上がりが遅れる可能性があるが、レバー操作パイロット圧と制御指令パイロット圧とを比較するためにレバー操作パイロット圧を検出する圧力センサを備える必要がなく、また、最大の指令信号を出力する条件が限定され、消費電流が減少するという利点がある。
【０１５２】
＜増速遮断用電磁切換弁の変更例＞
上記の実施形態では、増速遮断用電磁切換弁３４０として常時閉式の特性を持つ電磁切換弁を用いる例を示したが、増速遮断用電磁切換弁３４０は、演算装置６０からの指令に応じて、パイロットポンプ１０２から吐出される圧油の増速用電磁比例弁２２０への供給を遮断する機能を有すればよく、例えば、常時開式の特性を持つ電磁切換弁を用いてよい。常時開式の電磁切換弁では、ソレノイド３４０ｄを非励磁状態とした場合にはパイロットポンプ１０２からの圧油の供給を可能とする供給状態となり、ソレノイド３４０ｄを励磁状態とした場合にはパイロットポンプ１０２からの圧油の供給を遮断する遮断状態となる。したがって、演算装置６０の増速弁故障判定装置６０ｆにおいて、増速用電磁比例弁２２０のいずれかに故障が検知された場合には、ソレノイド３４０ｄを励磁状態とし、正常時にはソレノイド３４０ｄを非励磁状態とすればよい。
【０１５３】
＜増速用電磁比例弁、減速用電磁比例弁の変更例＞
上記の実施形態では、増速用電磁比例弁２２０および減速用電磁比例弁２５０として常時閉式の特性を持つ電磁比例弁を用いる例を示したが、増速用電磁比例弁２２０および減速用電磁比例弁２５０はパイロット圧油の圧力を指令圧まで減圧する機能を有すればよく、例えば常時開式の特性を持つ電磁比例弁を用いてもよい。
【０１５４】
また、上記の実施形態では、減速装置２４０として減速用電磁比例弁２５０を設ける例を示したが、減速用電磁比例弁２５０の代わりに、例えば、電磁比例リリーフ弁２６０を用いてもよい。
【０１５５】
図７にブーム伸長減速装置２４１として減速用電磁比例リリーフ弁２６１を備える場合のブーム伸長パイロット圧補正装置２０１の概略構成を示す。減速用電磁比例リリーフ弁２６１は、入力ポート２６１ａとタンクポート２６１ｂとソレノイド２６１ｃとを備えており、入力ポート２６１ａは増速装置２１１とブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅとを接続するパイロット油路に、タンクポート２６１ｂは作動油タンク１０３にそれぞれ接続される。ソレノイド２６１ｃは演算装置６０からの指令信号によって励磁され、その指令信号の大きさによって、減速用電磁比例リリーフ弁２６１の設定圧が決定される。入力ポート２６１ａ側の圧力が設定圧よりも高い場合には、入力ポート２６１ａとタンクポート２６１ｂとを連通する弁路が開き、入力ポート２６１ａに接続される油路の圧油が作動油タンク１０３に排出される。これにより、増速装置２１１からブーム流量制御弁１１１のパイロットポート１１１ｅへ供給されるパイロット圧油の圧力は、設定圧以下に保たれる。また、入力ポート２６１ａとタンクポート２６１ｂとを連通する弁路が全閉である場合には、パイロット圧油は減速用電磁比例リリーフ弁２６１によって補正されない。したがって、減速用電磁比例リリーフ弁２６１の設定圧は、減速用電磁比例弁指令圧の場合と同様に設定すればよい。
【０１５６】
＜パイロット元圧遮断装置の追加＞
上記の実施形態では、増速遮断装置３３０を設け、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生した場合に増速機能を無効化する例を示したが、より確実な無効化が必要とされる場合には、図８に示すように、増速遮断装置３３０に加え、パイロットポンプ１０２と比例減圧弁群１２０および増速遮断装置３３０とを連結する油路上にパイロット元圧遮断装置３５０を設ける構成としてもよい。
【０１５７】
パイロット元圧遮断装置３５０は、例えば、増速遮断用電磁切換弁３４０と同様の特性を有する電磁切換弁であり、演算装置６０からの指令によって切り換えられ、パイロットポンプ１０２からの圧油の供給を遮断する。演算装置６０は、減速用電磁比例弁２５０および増速遮断用電磁切換弁３４０のいずれかの故障が検知された場合に、パイロット元圧遮断装置３５０を遮断状態にするように指令を与える。パイロット元圧遮断装置３５０を遮断状態とした場合には、パイロットポンプ１０２から比例減圧弁および増速遮断装置３３０へのパイロット圧油の供給が遮断されるため、操作レバー５０や演算装置６０からの指令状態や、各弁装置の状態によらず、駆動アクチュエータは停止する。したがって、増速遮断用電磁切換弁３４０以外の弁装置の故障にも対応可能であり、より確実に無効化できる構成とすることができる。
【０１５８】
＜故障判定方法の変更例＞
上記の実施形態では、増速弁故障判定装置６０ｆにおいて、増速用電磁比例弁指令圧と増速用電磁比例弁の出力圧との差を算出し、この差が所定値よりも大きい場合に増速用電磁比例弁２２０が「故障」状態であると判定する例を示した。増速用電磁比例弁２２０の故障の判定方法は上述の方法に限定されず、例えば、以下のように増速用電磁比例弁２２０への駆動指令が行われない状態においてのみ故障判定を行うようにしてもよい。増速用電磁比例弁２２０への駆動指令が行われていないにもかかわらず、増速用電磁比例弁２２０からタンク圧よりも高い圧力の圧油が出力されている場合には、増速用電磁比例弁２２０に故障が発生していると判断してよい。したがって、増速弁故障判定装置６０ｆでは、まず、増速用電磁比例弁２２０に対する増速用電磁比例弁指令圧が予め定められた閾値よりも大きいか否かを判定する。増速用電磁比例弁指令圧が閾値よりも大きい場合には故障判定を行わず、前回の故障判定結果を保持する。増速用電磁比例弁指令圧が所定値以下の場合には、増速圧力センサの検出値が予め定められた故障判定圧力以下か否かを判定する。増速圧力センサの検出値が故障判定圧力以下の場合には、増速用電磁比例弁２２０は「正常」であると判断し、故障判定圧力よりも大きい場合には「故障」と判定する。故障判定に用いる故障判定圧力はタンク圧および圧力センサの検出誤差を考慮して決定する。この方法では、故障判定を行う状態が限定されるが、増速用電磁比例弁２２０の応答遅れの影響により増速用電磁比例弁指令圧と増速用電磁比例弁の出力圧との差が一時的に大きくなり、誤って故障状態と判断されることを防ぐことができる。
【０１５９】
＜電磁比例弁のフィードバック電流の監視の追加＞
上記の実施形態では、増速弁故障検出装置３１０として、圧力センサを設け、増速用電磁比例弁２２０の出力圧を監視することによって増速用電磁比例弁２２０の故障を検知する例を示したが、増速用電磁比例弁２２０の出力圧に加え、増速用電磁比例弁２２０のソレノイドに流れる電流（フィードバック電流）を監視するように構成してもよい。フィードバック電流値と演算装置６０から増速用電磁比例弁２２０に与えられる指令信号と差を監視することにより、増速用電磁比例弁２２０の電気的異常を検知することができる。
【０１６０】
上記実施形態では、急停止時挙動予測手段６０ｃにおいて、速度推定手段６０ｂの推定結果を用いる例を示したが、急停止時挙動予測手段６０ｃで用いる速度は角度センサの出力値から算出される現在の動作速度であっても良い。その場合は、速度推定手段６０ｂを除いた構成とすることができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１        作業機械
２        走行体
３        旋回体
３ｂ      姿勢センサ（旋回体）
３ｓ      旋回角度センサ
４        運転室
５        エンジン
６        作業フロント
７        旋回モータ
８        カウンタウエイト
９        駆動制御装置
１０      ブーム
１１      ブームシリンダ（駆動アクチュエータ）
１２      アーム
１３      アームシリンダ（駆動アクチュエータ）
１５      アタッチメントシリンダ（駆動アクチュエータ）
２３      アタッチメント
３０      状態量検出装置
４９      姿勢検出部
５０      操作レバー
５０ａ    レバー操作量検出部
６０      演算装置
６０ａ    制御演算装置（安定化制御演算装置）
６０ｂ    速度推定部
６０ｃ    急停止時挙動予測部
６０ｄ    安定性判定部
６０ｆ    増速弁故障判定装置
６０ｈ    動作制限決定部
６０ｉ    指令値生成装置
６０ｘ    入力部
６０ｙ    出力部
６０ｚ    演算部
１００    アクチュエータ駆動油圧回路
１０１    メインポンプ
１０２    パイロットポンプ（パイロット圧油供給装置）
１０３    作動油タンク
１１０    流量制御弁群
１２０    比例減圧弁群
２００    パイロット圧補正装置
２１０    増速装置（停止特性変更装置）
２２０    増速用電磁比例弁
２３０    増速用高圧選択装置
２４０    減速装置（動作速度制限装置）
２５０    減速用電磁比例弁
２６０    減速用電磁比例リリーフ弁
３１０    増速弁故障検出装置
３１１，３１２  圧力センサ
３３０    増速遮断装置
３４０    増速遮断用電磁切換弁
３５０    パイロット元圧遮断装置
【図１】
0006487872.tif 000011
【図２Ａ】
0006487872.tif 000012
【図２Ｂ】
0006487872.tif 000013
【図３Ａ】
0006487872.tif 000014
【図３Ｂ】
0006487872.tif 000015
【図４Ａ】
0006487872.tif 000016
【図４Ｂ】
0006487872.tif 000017
【図５Ａ】
0006487872.tif 000018
【図５Ｂ】
0006487872.tif 000019
【図５Ｃ】
0006487872.tif 000020
【図５Ｄ】
0006487872.tif 000021
【図６Ａ】
0006487872.tif 000022
【図６Ｂ】
0006487872.tif 000023
【図６Ｃ】
0006487872.tif 000024
【図６Ｄ】
0006487872.tif 000025
【図７】
0006487872.tif 000026
【図８】
0006487872.tif 000027
【図９】
0006487872.tif 000028
【図１０】
0006487872.tif 000029