(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作を指示する第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータの動作を指示する第２操作装置と、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に再生する再生回路と、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに排出する排出回路と、前記再生回路と前記排出回路に流れる戻り油の流量の割合を調整する再生量調整装置と、前記再生量調整装置を制御するコントローラとを備えた作業機械において、
前記第１操作装置の操作量を検出する第１操作量検出器と、前記第１油圧アクチュエータの速度を演算する第１油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、
前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記再生量調整装置を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記第１操作量検出器で検出した前記第１操作装置の操作量に基づいて前記第１油圧アクチュエータの目標速度を演算し、
前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度が、前記第１油圧アクチュエータの目標速度を下回っているときは、それ以外のときに比べて、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御する指令信号を演算する再生量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量が大きくなる程、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御し、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度が小さくなる程、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記再生回路よりも前記排出回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御する指令信号を演算する再生量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記油圧ポンプの吐出流量を前記コントローラからの指令信号に基づいて調整可能な油圧ポンプ流量調整装置を備え、
前記コントローラは、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油が前記排出回路よりも前記再生回路に多く流れるように前記再生量調整装置を制御したときは、前記油圧ポンプの吐出流量が少なくなるように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記油圧ポンプの吐出流量を前記コントローラからの指令信号に基づいて調整可能な油圧ポンプ流量調整装置を備え、
前記第２操作装置の操作量を検出する第２操作量検出器と、前記第２油圧アクチュエータの速度を演算する第２油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、
前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量と、前記第２油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第２油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項５に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量に基づいて前記第２油圧アクチュエータの目標速度を演算し、
前記第２油圧アクチュエータ速度演算部で演算した前記第２油圧アクチュエータの速度が、前記第２油圧アクチュエータの目標速度を上回っているときは、それ以外のときに比べて、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項５に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記第２操作量検出器が検出した前記第２操作装置の操作量が小さくなる程、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御し、前記第２油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第２油圧アクチュエータの速度が大きくなる程、前記油圧ポンプの流量が減少するように前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項５に記載の作業機械において、
前記第１油圧アクチュエータはブームシリンダであり、
前記コントローラは、前記第１操作装置でブーム下げ操作が行われたときに前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記油圧ポンプ流量調整装置を制御する指令信号を演算するポンプ流量調整装置指令値演算部を備えた
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、作業機械に係り、更に詳しくは、作業部材を駆動する油圧アクチュエータを備え、油圧アクチュエータからのエネルギを再生する作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
増速を要しない作業状態においても作業部材の有する位置エネルギを有効に活用して燃費の向上を図ることができる油圧制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的として、ブーム下げ動作とアーム押し動作を同時に行う時であって、一の圧力センサの検出したブームボトム圧が、他の圧力センサの検出したアームロッド圧よりも高いという条件の下に、ブームシリンダのボトム側から排出される作動油を、再生管路上のバルブを介してアームシリンダのロッド側へ再生し、その分、油圧ポンプの流量を下げるという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２９６５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の技術においては、作業部材の位置エネルギを有効に活用できるので、燃費の向上を図ることができる。しかし、再生用バルブの開条件を、圧力センサが検出したブームボトム圧とアームロッド圧の大小関係としているので、圧力センサの単体の異常（例えば、信号線の断線等も含む）が発生すると、再生制御が実行できないという問題があった。このため、圧力センサの単体の異常が生じた場合でも、再生制御が実行可能な作業機械が要望されていた。
【０００５】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い省エネを実現する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】
【０００６】
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。本願は、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、第１油圧アクチュエータと、第２油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作を指示する第１操作装置と、前記第２油圧アクチュエータの動作を指示する第２操作装置と、前記第２油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油を前記第２油圧アクチュエータと前記油圧ポンプとの間に再生する再生回路と、前記第１油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに排出する排出回路と、前記再生回路と前記排出回路に流れる戻り油の流量の割合を調整する再生量調整装置と、前記再生量調整装置を制御するコントローラとを備えた作業機械において、前記第１操作装置の操作量を検出する第１操作量検出器と、前記第１油圧アクチュエータの速度を演算する第１油圧アクチュエータ速度演算部とを備え、前記コントローラは、前記第１操作量検出器が検出した前記第１操作装置の操作量と、前記第１油圧アクチュエータ速度演算部が演算した前記第１油圧アクチュエータの速度とに基づいて、前記再生量調整装置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い、省エネを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧システムの一例を示す概略図である。
【図３】本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図４】本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図５】本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【図６】本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、作業機械として油圧ショベルを例にとって本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、油圧アクチュエータを備えたハイブリッド作業機械全般に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の作業機械の第１の実施の形態の油圧ショベルを示す側面図である。  
図１において、油圧ショベルは走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体２０及び旋回体２０に装設したショベル機構３０を備えている。
【００１１】
走行体１０は、一対のクローラ１１ａ，１１ｂ及びクローラフレーム１２ａ，１２ｂ（図１では片側のみを示す）、各クローラ１１ａ，１１ｂを独立して駆動制御する一対の走行用油圧モータ１３ａ、１３ｂ及びその減速機構等で構成されている。
【００１２】
旋回体２０は、旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上に設けられた、原動機としてのエンジン２２と、旋回油圧モータ２７と、旋回油圧モータ２７の回転を減速する減速機構２６等から構成され、旋回油圧モータ２７の駆動力が減速機構２６を介して伝達され、その駆動力により走行体１０に対して旋回体２０（旋回フレーム２１）を旋回駆動させる。
【００１３】
また、旋回体２０にはショベル機構（フロント装置）３０が搭載されている。ショベル機構３０は、ブーム３１と、ブーム３１を駆動するためのブームシリンダ３２と、ブーム３１の先端部近傍に回転自在に軸支されたアーム３３と、アーム３３を駆動するためのアームシリンダ３４と、アーム３３の先端に回転可能に軸支されたバケット３５と、バケット３５を駆動するためのバケットシリンダ３６等で構成されている。
【００１４】
さらに、旋回体２０の旋回フレーム２１上には、上述した走行用油圧モータ１３ａ、１３ｂ、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等の油圧アクチュエータを駆動するための油圧システム４０が搭載されている。
【００１５】
また、旋回体２０に支持されているブーム３１の基端部には、ブーム３１の角度を検出するブーム角度センサ４８が設けられ、アーム３３の一端側が回転可能に支持されているブーム３１の先端部には、ブーム３１に対するアーム３３の角度を検出するアーム角度センサ４９が設けられている。これらの角度センサ４８，４９が検出した角度信号は後述するコントローラ１００に入力される。
【００１６】
図２は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧システムの一例を示す概略図である。  
図２において、油圧システム４０は、第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂと、第１油圧ポンプ４１ａから圧油が供給され、油圧ショベルのブーム３１（図１参照）を駆動するブームシリンダ３２（第１油圧アクチュエータ）と、第２油圧ポンプ４１ｂから圧油が供給され、油圧ショベルのアーム３３（図１参照）を駆動するアームシリンダ３４（第２油圧アクチュエータ）と、第１油圧ポンプ４１ａからブームシリンダ３２に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するブームスプール４３と、第２油圧ポンプ４１ｂからアームシリンダ３４に供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するアームスプール４４と、ブーム３１の動作指令を出力しブームスプール４３を切り換えるブーム操作装置５１（第１操作装置）と、アーム３３の動作指令を出力しアームスプール４４を切り換えるアーム操作装置５２（第２操作装置）とを備えている。第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは図示しない他のアクチュエータにも圧油が供給されるように図示しないスプールにも接続されているが、それらの回路部分は省略している。
【００１７】
第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは、エンジン２２によって回転駆動され、回転数と容積の積に比例した作動油を吐出する可変容量型であり、ポンプ流量調整装置としてのレギュレータ４２ａ，４２ｂをそれぞれ備えている。レギュレータ４２ａ，４２ｂは、コントローラ１００（後述）からの制御信号によって駆動され、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの傾転角（容量）が制御されて吐出流量が制御される。第１油圧ポンプ４１ａ及び第２油圧ポンプ４１ｂは、圧油供給配管１４，１５を介してブームスプール４３，アームスプール４４に接続され、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの吐出油はブームスプール４３，アームスプール４４に供給される。
【００１８】
ブームスプール４３とアームスプール４４は、それぞれ、ボトム側管路１７，１９又はロッド側管路１６，１８を介してブームシリンダ３２及びアームシリンダ３４のボトム側油室３２ａ，３４ａ或いはロッド側油室３２ｂ，３４ｂに接続され、各スプール４３，４４の切換位置に応じて、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂの吐出油は各スプール４３，４４からボトム側管路１７，１９又はロッド側管路１６，１８を介してブームシリンダ３２及びアームシリンダ３４のボトム側油室３２ａ，３４ａ或いはロッド側油室３２ｂ，３４ｂに供給される。ブームシリンダ３２から排出された圧油は、少なくともその一部がブームスプール４３から管路を介してタンクに環流される。アームシリンダ３４から排出された圧油は、その全てがアームスプール４４から管路を介してタンクに環流される。
【００１９】
ブーム操作装置５１及びアーム操作装置５２は、それぞれ、操作レバー５１ａ，５２ａと図示しないパイロット弁とを有し、パイロット弁は、それぞれ、パイロット管路５３，５４及びパイロット管路５５，５６を介してブームスプール４３の操作部４３ａ，４３ｂ及びアームスプール４４の操作部４４ａ，４４ｂに接続されている。
【００２０】
ブーム操作レバー５１ａがブーム上げ方向（図示右方向）に操作されると、パイロット弁はブーム操作レバー５１ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５４を介してブームスプール４３の操作部４３ｂに伝えられ、ブームスプール４３はブーム上げ方向（図示左側の位置）に切り換えられる。ブーム操作レバー５１ａがブーム下げ方向（図示左方向）に操作されると、パイロット弁はブーム操作レバー５１ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５３を介してブームスプール４３の操作部４３ａに伝えられ、ブームスプール４３はブーム下げ方向（図示右側の位置）に切り換えられる。
【００２１】
アーム操作レバー５２ａがアームクラウド方向（図示右方向）に操作されると、パイロット弁はアーム操作レバー５２ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５５を介してアームスプール４４の操作部４４ｂに伝えられ、アームスプール４４はアームクラウド方向（図示左側の位置）に切り換えられる。アーム操作レバー５２ａがアームダンプ方向（図示左方向）に操作されると、パイロット弁はアーム操作レバー５２ａの操作量に応じた操作パイロット圧を生成し、この操作パイロット圧はパイロット管路５６を介してアームスプール４４の操作部４４ａに伝えられ、アームスプール４４はアームダンプ方向（図示右側の位置）に切り換えられる。
【００２２】
本実施の形態における油圧システム４０は、上述した構成要素に加えて、ブームシリンダ３２のボトム側管路１７に配置され、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａから排出される圧油の流量を、ブームスプール４３側（タンク側）とアームシリンダ３４の圧油供給管路１５側（再生管路側）とに分配調整可能とする再生流量調整装置としての２位置３ポートの再生制御弁４５と、再生制御弁４５の一方の出口ポートに一端側が接続され他端側が圧油供給管路１５に接続される再生管路４７と、再生制御弁４５の他方の出口ポートに一端側が接続され他端側がブームスプール４３のポートに接続される排出管路４６と、圧力センサ２３，２４，２８，２９と、コントローラ１００とを備えている。
【００２３】
再生制御弁４５は、コントローラ１００からの電力により直接制御される電磁ソレノイド部４５ａとを備えた電磁比例弁であって、ストロークを制御することで、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａからタンク側（ブームスプール４３側）へ流れる排出流量と、ブームシリンダ３２のボトム側油室３２ａから再生管路４７を介してアームスプール４４側へ流れる再生流量とを調整する。
【００２４】
再生制御弁４５によって、ブームシリンダボトム側油室３２ａからアームスプール４４へ作動油を流し、その分、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすと、各油圧ポンプ４１ａ，４１ｂを駆動するエンジン２２の動力を減らすことができるので、アーム３３の動作速度を変えずに燃費を低減することができる。また、再生制御弁４５によって、ブームシリンダボトム側油室３２ａからアームスプール４４へ作動油を流した場合に、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らさないようにすると、アーム３３の動作速度を増速することができる。
【００２５】
圧力センサ２３はブームシリンダ３２のロッド側管路１６に設けられ、圧力センサ２４はブームシリンダ３２のボトム側管路１７に設けられている。圧力センサ２８はアームシリンダ３４のロッド側管路１８に設けられ、圧力センサ２９はアームシリンダ３４のボトム側管路１９に設けられている。
【００２６】
圧力センサ５３ａはパイロット管路５３に設けられ、ブーム操作装置５１のブーム下げ方向の操作パイロット圧を検出し、圧力センサ５４ａはパイロット管路５４に設けられ、ブーム操作装置５１のブーム上げ方向の操作パイロット圧を検出する。また、圧力センサ５５ａは、アーム操作装置５２のパイロット管路５５に設けられ、アーム操作装置５２のアームクラウド方向の操作パイロット圧を検出し、圧力センサ５６ａは、アーム操作装置５２のパイロット管路５６に設けられ、アーム操作装置５２のアームダンプ方向の操作パイロット圧を検出する。
【００２７】
コントローラ１００は、圧力センサ２３，２４，２８，２９、５３ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａ、からの検出信号を入力し、それらの信号に基づいて所定の演算を行い、電磁比例弁である再生制御弁４５とレギュレータ４２ａ，４２ｂに制御指令を出力する。本実施の形態においては、油圧アクチュエータの圧力センサ２３、２４、２８、２９が故障した場合を想定し、これらの油圧アクチュエータの圧力センサからの入力信号を用いない制御装置を説明する。これらの圧力センサからの信号に代えて、ブーム角度センサ４８が検出したブーム角度信号とアーム角度センサが検出したアーム角度信号がコントローラ１００には入力されている。
【００２８】
次に、本実施の形態における制御方法について図３を用いて説明する。図３は、本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施の形態の制御は、図３に示すように、コントローラ１００と、ブーム下げ操作量検出部としての圧力センサ５３ａと、ブーム下げ速度演算部１１１と、再生量調整装置としての再生制御弁４５とで構成され、コントローラ１００の内部演算は、再生量調整装置指令値演算部１３０で構成されている。
【００３０】
ブーム下げ操作量検出部は、例えば、ブーム操作装置５１のブーム下げ方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５３ａで構成される。圧力センサ５３ａが検出したブーム下げ操作量の信号は、コントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０へ出力される。
【００３１】
ブーム下げ速度演算部１１１は、例えば、旋回体２０に対するブーム３１の角度を検出するブーム角度センサ４８と、ブーム角度センサ４８が検出したブーム角度信号を微分演算することで角速度を演算し、算出した角速度の信号をブーム下げ速度信号としてコントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０へ出力する他のコントローラから構成されている。この他のコントローラはコントローラ１００と別に設けられている。
【００３２】
なお、角速度を演算することをコントローラ１００で実行しても良く、その場合はブーム角度センサ４８で検出した値がコントローラ１００に直接入力される。また、ブーム角度センサ４８の代わりにブームシリンダ３２の変位を検出する変位センサ（ブームストロークセンサ）を用いても良い。この場合も検出した変位信号を微分することによってブーム下げ速度を演算する。また、ブーム下げ速度演算部１１１で使用する角度センサやシリンダの変位センサは、クレーン作業時の安定性計算や情報化施工で使用するものと共用すれば、コストを抑えることができる。
【００３３】
再生量調整装置である再生制御弁４５は、電磁ソレノイド部４５ａに受けたコントローラ１００からの指令値（電力）に基づいて駆動し、バルブ位置を切り替える。指令値が最小値以下の時は、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てブームスプール４３へ流れる位置に駆動し、指令値が最大値の時は、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てアームスプール４４へ流れる位置に駆動する。指令値が最小値と最大値の間の時は、その値に従って、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油がブームスプール４３とアームスプール４４へ配分される位置に駆動する。なお、再生量調整装置である再生制御弁４５は、その位置を切り換える際に電力を用いず、コントローラからの指令値に基づいて油圧を発生させて、その油圧によりバルブを切り換える構成にしても良い。この場合、バルブへの指令値は例えば、０ＭＰａから４ＭＰａとしても良い。
【００３４】
再生量調整装置指令値演算部１３０は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力したブーム下げ操作量が大きいほど大きくなるようにブーム下げ速度目標値を演算する。次に、演算したブーム下げ速度目標値から実際のブーム下げ速度（ブーム下げ速度演算部１１１が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定したテーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくように再生量調整装置指令値を演算し、出力する。
【００３５】
具体的には、ブーム下げ速度目標値より実際のブーム下げ速度が小さいときには、偏差が正方向に大きくなる。このときには、指令値を最小値に近づける。このことにより、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てブームスプール４３へ流れる位置に駆動するので、ブーム下げ速度が増加し、ブーム下げ速度目標値に近づく。逆に、ブーム下げ速度目標値より実際のブーム下げ速度が大きいときには、偏差が負方向に大きくなる。このときには、指令値を最大値に近づける。このことにより、ブームシリンダボトム側油室３２ａからの戻り油が全てアームスプール４４へ流れる位置に駆動するので、ブーム下げ速度は減少し、ブーム下げ速度目標値に近づく。
【００３６】
以上のように制御することで、ブーム下げ速度が目標速度通りになるように再生量を調整することができる。なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。
【００３７】
上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、油圧アクチュエータの圧力センサに異常が生じた場合でも、再生制御を行い、省エネを実現することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、油圧アクチュエータの圧力センサが故障した場合における制御を説明したが、これらの圧力センサを最初から備えていない作業機械にも、本発明は適用できる。
【実施例２】
【００３９】
以下、本発明の作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
本発明の作業機械の第２の実施の形態においては、図３に示す第１の実施の形態の制御ブロック図に対して、アーム操作量検出部としての圧力センサ５５ａ、５６ａと、ポンプ流量調整装置としてのレギュレータ４２ｂとが追加構成され、コントローラの内部演算は、ポンプ流量基準値演算部１３１とポンプ流量調整装置指令値演算部１３２とが追加構成されている。
【００４１】
アーム操作量検出部は、例えば、アーム操作装置５２のアームクラウド方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５５ａと、アームダンプ方向の操作パイロット圧を検出する圧力センサ５６ａとで構成される。圧力センサ５５ａ，５６ａが検出したアーム操作量の信号は、コントローラ１００の再生量調整装置指令値演算部１３０とポンプ流量基準値演算部１３１へ出力される。
【００４２】
ポンプ流量調整装置であるレギュレータ４２ｂは、コントローラ１００からの指令値（電力）に基づいて駆動し、第２油圧ポンプ４１ｂの傾転角（容量）を調整することでポンプ吐出流量を制御する。指令値が最小値のときは第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最小となる傾転角に調整し、指令値が最大値のときは第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最大となる傾転角に調整し、指令値が最小値と最大値の間のときは、第２油圧ポンプ４１ｂの容積が最小値と最大値の間となる傾転角に調整される。なお、ポンプ流量調整装置であるレギュレータ４２ｂは、第２油圧ポンプ４１ｂの傾転角を調整する際に電力を用いず、コントローラからの指令値に基づいて油圧を発生させて、その油圧により傾転角を切り換える構成にしても良い。この場合、油圧の指令値は例えば、０ＭＰａから４ＭＰａとしても良い。
【００４３】
再生量調整装置指令値演算部１３０は、第１の実施の形態と同様に、ブーム下げ操作量検出部からのブーム下げ操作量と、ブーム下げ速度演算部１１１からのブーム下げ速度から再生量調整装置指令値を演算し、出力する。このことにより、ブーム下げ速度が目標速度となるように再生量を調整することができる。本実施の形態においては、アーム操作量検出部からアームクラウド操作量とアームダンプ操作量とを入力している。これは、アームクラウド操作量とアームダンプ操作量とがいずれも０のときには、再生する必要がないので、出力する指令値を０とする機能を付加できるようにしたものである。
【００４４】
ポンプ流量基準値演算部１３１は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力したアームクラウド操作量が大きいほど大きくなるようにポンプ流量基準値１を演算する。同様に、予め設定したテーブルを用いて、入力したアームダンプ操作量が大きいほど大きくなるようにポンプ流量基準値２を演算する。最後に、ポンプ流量基準値１とポンプ流量基準値２を比較して、大きい方をポンプ流量基準値としてポンプ流量調整装置指令値演算部１３２へ出力する。
【００４５】
ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号とポンプ流量基準値演算部１３１からのポンプ流量基準値信号とを入力する。ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、入力した再生量調整装置指令値が大きいほど大きくなるように、ポンプ流量減少値を演算する。次に、入力したポンプ流量基準値からポンプ流量減少値を減算した値を、ポンプ流量調整装置指令値として出力する。
【００４６】
具体的には、アーム操作量検出部からの信号を基に、ポンプ流量基準値演算部１３１で算出したポンプ流量基準値は、その作業に必要な第２油圧アクチュエータが必要とする第２油圧ポンプ４１ｂの要求流量に該当する。これに対して、再生量調整装置指令値演算部１３０から入力される再生量調整装置指令値からポンプ流量減少値を演算するが、これは、第２油圧ポンプ４１ｂの吐出流量に追加される第１油圧アクチュエータからの再生流量に該当する。ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、第２油圧ポンプ４１ｂの要求流量から第１油圧アクチュエータからの再生流量を減算して、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量を演算してレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。
【００４７】
このような制御がなされることで、アーム３３の動作速度を変えずに第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
なお、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２において、ポンプ流量減少値の減算を実行せず、ポンプ流量基準値をそのままポンプ流量調整装置指令値として出力すれば、アーム３３の動作速度を増速することができる。
【００４８】
本実施の形態においては、再生流量調整装置による再生流量と、第２油圧ポンプの吐出流量とを独立して制御できるので、さらに燃費の向上を図ることができる。
【００４９】
上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５０】
以下、本発明の作業機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
本発明の作業機械の第３の実施の形態においては、図４に示す第２の実施の形態の制御ブロック図に対して、アーム速度演算部１１３が追加構成され、コントローラの内部演算は、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２の演算方法が異なっている。また、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２には、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号が入力されず、アーム速度演算部１１３からのアーム速度信号とポンプ流量基準値演算部１３１からのポンプ流量基準値信号が入力される。
【００５２】
アーム速度演算部１１３は、例えば、ブーム３１に対するアーム３３の角度を検出するアーム角度センサ４９と、アーム角度センサ４９が検出したアーム角度信号を微分演算することで角速度を演算し、算出した角速度の信号をアーム速度信号としてコントローラ１００のポンプ流量調整装置指令値演算部１３２へ出力する他のコントローラから構成されている。この他のコントローラはコントローラ１００と別に設けられている。
【００５３】
なお、角速度を演算することをコントローラ１００で実行しても良く、その場合はアーム角度センサ４９で検出した値がコントローラ１００に直接入力される。また、アーム角度センサ４９の代わりにアームシリンダ３４の変位を検出する変位センサ（アームストロークセンサ）を用いても良い。この場合も検出した変位信号を微分することによってアーム速度を演算する。また、アーム速度演算部１１３で使用する角度センサやシリンダの変位センサは、クレーン作業時の安定性計算や情報化施工で使用するものと共用すれば、コストを抑えることができる。
【００５４】
ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、アームクラウド操作がされている時はアームクラウド操作量から、アームダンプ操作がされている時はアームダンプ操作量から、アーム速度目標値を演算する。次に、演算したアーム速度目標値から実際のアーム速度（アーム速度演算部１１３が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定したテーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくようにポンプ流量減少値を演算する。
【００５５】
具体的には、アーム速度目標値より実際のアーム速度が小さいときには、偏差が正方向に大きくなる。このときには、ポンプ流量減少値を最小値に近づける。このことにより、ポンプ流量基準値演算部１３１で算出したポンプ流量基準値から減算されるポンプ流量減少値が最小値となるので、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量が増加するようにレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。このことにより、実際のアーム速度は増加し、アーム速度目標値に近づく。逆に、アーム速度目標値より実際のアーム速度が大きいときには、偏差が負方向に大きくなる。このときには、ポンプ流量減少値を最大値に近づける。このことにより、ポンプ流量基準値から減算されるポンプ流量減少値が最大値となるので、第２油圧ポンプ４１ｂが単独で吐出すべき流量が減少するようにレギュレータ４２ｂに指令値を出力する。このことにより、実際のアーム速度は減少し、アーム速度目標値に近づく。
【００５６】
以上のように制御することで、実際のアーム速度が目標速度通りになるように油圧ポンプ流量を調整することができる。なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。このことにより、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
【００５７】
上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
【実施例４】
【００５９】
以下、本発明の作業機械の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成するコントローラの制御ブロック図である。図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
本発明の作業機械の第４の実施の形態においては、図５に示す第３の実施の形態の制御ブロック図に対して、コントローラ１００の内部演算のポンプ流量調整装置指令値演算部１３２の演算方法が異なっている。また、ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２には、再生量調整装置指令値演算部１３０から再生量調整装置指令値信号が入力されている。
【００６１】
ポンプ流量調整装置指令値演算部１３２は、初めに、予め設定したテーブルを用いて、アームクラウド操作がされている時はアームクラウド操作量から、アームダンプ操作がされている時はアームダンプ操作量から、アーム速度目標値を演算する。次に、演算したアーム速度目標値から実際のアーム速度（アーム速度演算部１１３が演算した値）を減算して偏差を計算する。最後に、予め設定した２次元テーブルを用いて、偏差が正方向に大きいほど最小値に近く、偏差が負方向に大きいほど最大値に近づくようになり、また、再生量調整装置指令値演算部１３０からの再生量調整装置指令値信号が大きいほど大きくなるように、ポンプ流量減少値を演算する。
【００６２】
なお、偏差に基づいて制御せず、偏差の積分値に基づいて制御しても良く、そうすることで定常的な偏差を無くすことができる。このことにより、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
【００６３】
上述した本発明の作業機械の第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
また、上述した本発明の作業機械の第４の実施の形態によれば、アーム３３の動作速度を変えずに、第２油圧ポンプ４１ｂが吐出する作動油の流量を減らすことができ、燃費を低減できる。
【００６５】
本発明は上述した第１乃至第４の実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０：走行体、１１：クローラ、１２：クローラフレーム、１３：走行用油圧モータ、２０：旋回体、２１：旋回フレーム、２２：エンジン、２６：減速機構、２７：旋回油圧モータ、３０：ショベル機構、３１：ブーム、３２：ブームシリンダ（第１油圧アクチュエータ）、３３：アーム、３４：アームシリンダ（第２油圧アクチュエータ）、３５：バケット、３６：バケットシリンダ、４０：油圧システム、４１ａ：第１油圧ポンプ、４１ｂ：第２油圧ポンプ、４２ａ、４２ｂ：レギュレータ（油圧ポンプ流量調整装置）、４３：ブームスプール、４４：アームスプール、４５：再生量調整装置（再生制御弁）、５１：ブーム操作装置（第１操作装置）、５２：アーム操作装置（第２操作装置）、１００：コントローラ、１１１：ブーム下げ速度演算部、１１３：アーム速度演算部、１３０：再生量調整装置指令値演算部、１３２：ポンプ流量調整装置指令値演算部
【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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