(57)【要約】      （修正有）【課題】操作装置の操作部材の操作量と作業装置の動作の速さとの関係を、油圧シリンダに作用する負荷に影響されることのなく一定させることができる作業機械の提供。【解決手段】操作装置１９による作業装置の動作の方向の指令（操作レバー１９ａの中立位置からの操作方向Ｄ，Ｕ方向）に基づき、方向制御弁１３の弁位置を第１弁位置ｂ１または第２弁位置ｂ２に切り換えるとともに、方向制御弁１３の弁位置を第１，第２弁位置のいずれに切り換える場合にも、方向制御弁１３の開度を毎回同じに制御する動作方向制御手段３０ａと、操作装置１９による作業装置の動作の速さの指令（操作レバー１９ａの操作量）に基づき電動モータ１１の回転速度をインバータ１１ａを介して制御することによって油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する吐出流量制御手段３０ｂとを備える。【選択図】図２
2013002453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油を供給されて駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダにより駆動されて荷の上げ下ろしを行う作業装置と、操作部材の操作方向および操作量のそれぞれに基づき前記作業装置の動作の方向および速さのそれぞれを指令する操作装置と、この操作装置による指令に基づき前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の流れの方向および流量を制御する制御手段と、前記作業装置の下方向の動作が行われるときの前記油圧シリンダのメータアウト側の管路に設けられ、そのときの前記油圧シリンダのメータイン側の圧力をパイロット圧として作動するカウンタバランス弁とを備える作業機械において、
前記制御手段は、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダの間に介在して設けられ、前記油圧シリンダを停止させる中立位置、前記油圧シリンダを収縮させる第１弁位置および前記油圧シリンダを伸長させる第２弁位置に切換可能な方向制御弁と、
前記操作装置による前記作業装置の動作の方向の指令に基づき、前記方向制御弁の弁位置を前記第１弁位置または前記第２弁位置に切り換えるとともに、前記方向制御弁の弁位置を前記第１，第２弁位置のいずれに切り換える場合にも、前記操作装置の操作量に関わらず、前記方向制御弁の開度を所定の開度に制御する動作方向制御手段と、
前記操作装置による前記作業装置の動作の速さの指令に基づき前記油圧ポンプの吐出流量を制御する吐出流量制御手段とを備える
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、
前記メータアウト側の管路には、前記カウンタバランス弁と前記油圧シリンダとの間に、前記メータアウト側の管路に生じる背圧を制御することにより、前記メータイン側の管路の圧力を調整する圧力制御弁を備え、前記圧力制御弁は、前記メータイン側の管路の圧力に基づいて、前記メータイン側の管路の背圧が、前記メータイン側の管路の圧力を前記カウンタバランス弁の始動圧力以上となるように背圧調整手段によって制御される
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２または３に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記油圧シリンダにより駆動されて上下方向に動作するアームと、このアームの先端部に設けられ荷を把持する把持装置とを備える
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、油圧シリンダにより駆動され、荷の上げ下ろしを行う作業装置を備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の作業機械としては特許文献１に開示されたものがある。この作業機械は、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油を供給されて駆動される油圧シリンダと、この油圧シリンダにより駆動されて上下方向に動作するクレーン（作業装置）と、油圧ポンプと油圧シリンダの間に介在して設けられ、油圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する油圧パイロット式の切換弁（方向制御弁）と、操作レバー（操作装置）と、この操作レバーの操作方向および操作量に応じたパイロット圧を切換弁に与える手段と、クレーンの下方向の回動により荷が下ろされる際の油圧シリンダのメータアウト側（排出側）の管路に設けられ、油圧シリンダのメータイン側（供給側）の圧力をパイロット圧として作動するカウンタバランス弁とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８７４０８号公報（段落０００２〜段落０００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の特許文献１に開示された作業機械においては、油圧ポンプと油圧シリンダの間に介在して設けられた方向制御弁（切換弁）に対して操作装置（操作レバー）の操作量に応じたパイロット圧が与えられると、方向制御弁の開度が変化し、これによって油圧シリンダに供給される圧油の流量が変化する。つまり、操作装置の操作量に応じて方向制御弁の開度が制御されることによって、油圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油の流量、すなわち、作業装置の動作の速さが制御される。
【０００５】
このため、操作装置の操作量が一定した状態であっても、作業装置（クレーン）の姿勢（角度）の変化に伴って油圧シリンダに作用する負荷が変化すると、すなわち、油圧シリンダへの圧油の流入のしやすさが変化すると、油圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油の流量が変化し、これに伴って作業装置の動作の速さが変化してしまう。また、作業装置の上下方向の動作により重量の小さい荷を上げ下ろしする場合と、重量の大きな荷を上げ下ろしする場合とでは、操作装置の操作量が同じであっても作業装置の動作の速さが違ってしまう。つまり、操作装置の操作量と作業装置の動作の速さとの関係が一定していないため、オペレータの意に反した速さで作業装置が動作してしまう虞がある。
【０００６】
本発明は前述の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、操作装置の操作部材の操作量と作業装置の動作の速さとの関係を、油圧シリンダに作用する負荷に影響されることのなく一定させることができ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】
【０００７】
前述の目的を達成するために本発明に係る作業機械は次のように構成されている。
【０００８】
〔１〕  本発明に係る作業機械は、油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出油を供給されて駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダにより駆動されて荷の上げ下ろしを行う作業装置と、操作部材の操作方向および操作量のそれぞれに基づき前記作業装置の動作の方向および速さのそれぞれを指令する操作装置と、この操作装置による指令に基づき前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される圧油の流れの方向および流量を制御する制御手段と、前記作業装置の下方向の動作が行われるときの前記油圧シリンダのメータアウト側の管路に設けられ、そのときの前記油圧シリンダのメータイン側の圧力をパイロット圧として作動するカウンタバランス弁とを備える作業機械において、前記制御手段は、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダの間に介在して設けられ、前記油圧シリンダを停止させる中立位置、前記油圧シリンダを収縮させる第１弁位置および前記油圧シリンダを伸長させる第２弁位置に切換可能な方向制御弁と、前記操作装置による前記作業装置の動作の方向の指令に基づき、前記方向制御弁の弁位置を前記第１弁位置または前記第２弁位置に切り換えるとともに、前記方向制御弁の弁位置を前記第１，第２弁位置のいずれに切り換える場合にも、前記操作装置の操作量に関わらず、前記方向制御弁の開度を所定の開度に制御する動作方向制御手段と、前記操作装置による前記作業装置の動作の速さの指令に基づき前記油圧ポンプの吐出流量を制御する吐出流量制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
方向制御弁の開度が一定した状態においては、油圧ポンプから方向制御弁を通じて油圧シリンダに供給される圧油の流量は油圧ポンプの吐出流量に比例する。「〔１〕」に記載の作業機械は、動作方向制御手段が方向制御弁の弁位置を第１，第２弁位置のいずれかに切り換える場合に、操作装置の操作量に関わらず、方向制御弁の開度を所定の開度に制御し、吐出流量制御手段が操作装置により指令された作業装置の動作の速さ、すなわち操作部材の操作量に基づき油圧ポンプの吐出流量を制御するので、操作装置の操作量と作業装置の動作の速さとの関係を、油圧シリンダに作用する負荷に影響されることなく一定させることができる。
【００１０】
〔２〕  本発明に係る作業機械は、「〔１〕」に記載の作業機械において、前記メータアウト側の管路には、前記カウンタバランス弁と前記油圧シリンダとの間に、前記メータアウト側の管路に生じる背圧を制御することにより、前記メータイン側の管路の圧力を調整する圧力制御弁を備え、前記圧力制御弁は、前記メータイン側の管路の圧力に基づいて、前記メータイン側の管路の背圧が、前記メータイン側の管路の圧力を前記カウンタバランス弁の始動圧力以上となるように背圧調整手段によって制御されることを特徴とする。
【００１１】
作業装置を下方向に動作させるために、油圧ポンプの吐出油が油圧シリンダに供給されると、メータイン側の背圧により油圧シリンダのメータイン側の圧力が上昇する。そして、そのメータイン側の圧力がカウンタバランス弁の始動圧力以上になると、カウンタバランス弁は開く。これにより油圧シリンダは収縮し、これに伴って作業装置が下方向に動作する。
【００１２】
作業装置が下方向に動作して荷を下ろす場合、その荷に慣性力が作用するため、作業装置は、油圧シリンダに供給される圧油の流量に相応する速さよりも速く下方向に動作し、これに伴って油圧シリンダのメータイン側の圧力がカウンタバランス弁の始動圧力よりも低くなる場合がある。この場合、カウンタバランス弁は閉じ、これに伴って油圧シリンダのメータアウト側の圧油の流れが阻止されるため、作業装置は下方向の動作を停止する。その後、油圧シリンダのメータイン側の圧力がカウンタバランス弁の始動圧力以上に上昇すると、カウンタバランス弁は再び開き、これによって作業装置は下方向の動作を再開する。
【００１３】
油圧シリンダのメータイン側の圧力がカウンタバランス弁の始動圧力よりも低くなったタイミングに対し、カウンタバランス弁が閉じるタイミングには応答遅れが生じる。このため、カウンタバランス弁は閉じる動作と開く動作を交互に繰り返し、これに伴って油圧シリンダのメータアウト側の背圧は急激な上昇と低下を交互に繰り返す。これにより油圧シリンダには収縮の停止と収縮の再開を交互に繰り返す現象、すなわちハンチングが生じる。「〔２〕」に記載の作業機械において、圧力制御弁は、メータイン側の管路の圧力に基づいて、メータイン側の管路の背圧が、メータイン側の管路の圧力をカウンタバランス弁の始動圧力以上となるように背圧調整手段によって制御されるので、「〔２〕」に記載の作業機械は、カウンタバランス弁が閉じる動作と開く動作を交互に繰り返すことを防止でき、これによって油圧シリンダのハンチングを低減することができる。
【００１４】
〔３〕  本発明に係る作業機械は、「〔１〕」または「〔２〕」に記載の作業機械において、前記作業装置は、前記油圧シリンダにより駆動されて上下方向に動作するアームと、このアームの先端部に設けられ荷を把持する把持装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この「〔３〕」に記載の作業機械は、把持装置により把持した荷を、アームの上下方向の動作により上げ下ろしする。この際、「〔１〕」に記載の動作方向制御手段および吐出流量制御手段によって、操作装置の操作量と作業装置の動作の速さとの関係を、油圧シリンダに作用する負荷に影響されることなく一定させることができる。また、アームを下方向に動作させることで荷を下ろす際、荷に作用する慣性力に起因するアームの上下振動を、「〔２〕」に記載の背圧調整手段によって低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る作業機械によれば、前述のように、操作装置の操作部材の操作量と作業装置の動作の速さとの関係を、油圧シリンダに作用する負荷に影響されることなく一定させることができる。この結果、オペレータの意に反した速さで作業装置が上方向または下方向に動作してしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る作業機械であるハンドリング機の側面図である。
【図２】図１に示したアームを上下方向に動作させるための油圧駆動装置を示す油圧回路図である。
【図３】図２に示した起伏用シリンダのロッド室内の圧力と減圧弁の始動圧力との対応関係を示す図である。
【図４】図２に示した減圧弁の始動圧力の制御に係るフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る作業機械について図１〜図４を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る作業機械１はハンドリング機である。この作業機械１は、履帯を駆動して走行する走行体２と、この走行体２の上部に旋回可能に設けられた旋回体３と、この旋回体３に設けられた作業装置４とを備える。
【００２０】
作業装置４は、旋回体３に対して上下方向に動作可能に結合したテレスコピック式のアーム５と、このアーム５の先端に上下方向および左右方向に回動可能に設けられた把持装置６とを備える。アーム５は起伏用シリンダ２１（油圧シリンダ）により駆動されて旋回体３に対して上下方向に回動するようになっているとともに、伸縮用シリンダ２２（油圧シリンダ）により駆動されて伸縮するようになっている。把持装置６は縦振り用シリンダ２３（油圧シリンダ）により駆動されてアーム５に対して上下方向に回動するようになっているとともに、横振り用シリンダ２４（油圧シリンダ）により駆動されてアーム５に対して左右方向に回動するようになっている。把持装置６は、可動爪６ａを固定爪６ｂの方向に回動させることにより荷を把持するものであり、可動爪６ａは把持用シリンダ２５（油圧シリンダ）により固定爪６ｂに対して近づく方向および離れる方向に駆動されるようになっている。
【００２１】
作業機械１は、図２に示すように、アーム５に上下方向の動作を行わせるための専用の油圧駆動装置１０を備える。この油圧駆動装置１０は、電動モータ１１と、この電動モータ１１の出力を伝達されて駆動される油圧ポンプ１２と、この油圧ポンプ１２の吐出油を供給されて駆動する前述の起伏用シリンダ２１（片ロッド形複動シリンダ）と、油圧ポンプ１２と起伏用シリンダ２１の間に介在して設けられた方向制御弁１３とを備える。これら電動モータ１１、油圧ポンプ１２、方向制御弁１３の詳細について次に説明する。
【００２２】
電動モータ１１はインバータ１１ａから電力を供給されて駆動されるようになっている。そのインバータ１１ａの電源は、ディーゼルエンジン（図示省略）により駆動される発電機（図示省略）、または、この発電機により発電された電力を蓄えた蓄電装置（図示省略）である。
【００２３】
油圧ポンプ１２は定容量形であり、回転速度に比例した流量の圧油を吐出する。また、油圧ポンプ１２の最高吐出圧はリリーフ弁１２ａにより規制されている。
【００２４】
方向制御弁１３はスプリングセンタ式の３位置弁であり、油圧ポンプ１２に接続されたポンプポート１３ｃと、作動油タンク１４に接続されたタンクポート１３ｄと、管路１５を介して起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａに接続されたロッド室側ポート１３ｅと、管路１６を介して起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂに接続されたボトム室側ポート１３ｆとを備える。また、方向制御弁１３は一対のソレノイド１３ａ，１３ｂを備え、これらのソレノイド１３ａ，１３ｂのいずれかに電力を供給されて作動する電気操作式の弁である。方向制御弁１３の弁位置はソレノイド１３ａに電力を供給された場合に中立位置ｂ０から第１弁位置ｂ１に切り換わり、逆に、ソレノイド１３ｂに電力を供給された場合に中立位置ｂ０から第２弁位置ｂ２に切り換わる。中立位置ｂ０は、ポンプポート１３ｃ、タンクポート１３ｄ、ロッド室側ポート１３ｅおよびボトム室側ポート１３ｆを互いに遮断することによって、起伏用シリンダ２１の伸縮を停止させる、すなわち起伏用シリンダ２１の長さを維持する弁位置である。第１弁位置ｂ１は、ポンプポート１３ｃをロッド室側ポート１３ｅに接続し、かつ、タンクポート１３ｄをボトム室側ポート１３ｆに接続することによって、起伏用シリンダ２１を収縮させる圧油の流れを油圧ポンプ１２、起伏用シリンダ２１、作動油タンク１４間に発生させる弁位置である。第２弁位置ｂ２は、ポンプポート１３ｃをボトム室側ポート１３ｆに接続し、かつ、タンクポート１３ｄをロッド室側ポート１３ｅに接続することによって、起伏用シリンダ２１を伸長させる圧油の流れを油圧ポンプ１２、起伏用シリンダ２１、作動油タンク１４間に発生させる弁位置である。
【００２５】
油圧駆動装置１０はさらに、操作レバー１９ａの操作方向および操作量のそれぞれに基づき作業装置４の動作の方向および速さのそれぞれを、電気信号の形で指令する操作装置１９と、この操作装置１９からの指令に基づき方向制御弁１３およびインバータ１１ａを制御するコントローラ３０とを備える。これら操作装置１９とコントローラ３０の詳細について次に説明する。
【００２６】
操作装置１９の操作レバー１９ａは、中立位置から相反する２方向、すなわちＤ方向およびＵ方向に操作可能な操作部材である。操作装置１９は、操作レバー１９ａのＤ方向への傾倒操作に基づき作業装置４のアーム５の下方向の動作を指令するとともに、このときの操作レバー１９ａの操作量、すなわち中立位置からＤ方向への操作レバー１９ａの傾倒角度に基づき作業装置４の下方向の動作の速さを指令する。また、操作装置１９は、操作レバー１９ａのＵ方向への傾倒操作に基づき作業装置４のアーム５の上方向の動作を指令するとともに、このときの操作レバー１９ａの操作量、すなわち中立位置からのＵ方向への操作レバー１９ａの傾倒角度に基づき作業装置４の上方向の動作の速さを指令する。
【００２７】
コントローラ３０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータであり、方向制御弁１３を制御することで起伏用シリンダ２１の動作方向を制御する動作方向制御手段３０ａと、インバータ１１ａを介して電動モータ１１の回転速度を制御することにより油圧ポンプ１２の吐出流量を制御する吐出流量制御手段３０ｂとを備える。これら動作方向制御手段３０ａと吐出流量制御手段３０ｂは、コントローラ３０のＲＯＭに書き込まれた制御プログラムに従って動作する手段である。これら動作方向制御手段３０ａ、吐出流量制御手段３０ｂの詳細について次に説明する。
【００２８】
動作方向制御手段３０ａは、操作装置１９によるアーム５の動作の方向の指令（操作レバー１９ａの中立位置からの操作方向）と、方向制御弁１３のソレノイド１３ａ，１３ｂに与える電流との対応関係を、予めコントローラ３０のＲＯＭに記憶し、操作装置１９により指令されたアーム５の動作の方向に基づき方向制御弁１３の弁位置と開度を制御する。具体的には、動作方向制御手段３０ａは、操作装置１９によりアーム５の下方向の動作が指令された場合には、方向制御弁１３のソレノイド１３ａに電流値Ｉ１（固定値）の電流を供給することによって、方向制御弁１３の弁位置を第１弁位置ｂ１に切り換える。このとき、方向制御弁１３の第１弁位置ｂ１における開度は、操作装置１９の操作量に関わらず、所定の開度ＯＰ１に制御される。また、動作方向制御手段３０ａは、操作装置１９によりアーム５の上方向の動作が指令された場合には、方向制御弁１３のソレノイド１３ｂに電流値Ｉ２（固定値）の電流を供給することによって、方向制御弁１３の弁位置を第２弁位置ｂ２に切り換える。このときも前述と同様、方向制御弁１３の第２弁位置ｂ２における開度は、操作装置１９の操作量に関わらず、所定の開度ＯＰ２に制御される。
【００２９】
吐出流量制御手段３０ｂは、操作装置１９による動作の速さの指令（操作レバー１９ａの中立位置からの操作量）と油圧ポンプ１２の回転速度との対応関係を予めコントローラ３０のＲＯＭに記憶し、操作装置１９により指令された作業装置４の動作の速さの指令に相応する油圧ポンプ１２の回転速度が得られるようインバータ１１ａを制御する。
【００３０】
油圧駆動装置１０はさらに、管路１６、すなわちアーム５の下方向の動作が行われる際の起伏用シリンダ２１のメータアウト側の管路に、カウンタバランス弁１７を備える。このカウンタバランス弁１７は管路１５内の圧力、すなわち起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌを外部パイロット圧として作動する弁である。このカウンタバランス弁１７は、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌがリターンスプリング１７ａにより規定される始動圧力Ｐｃ以上で開弁し、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌが高くなるにつれて開度が大きくなるように作動する。言い換えると、始動圧力Ｐｃ以上の状態において、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力が低いときには開度が小さくなり、起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内の背圧を高くするように作動する。始動圧力Ｐｃは、把持装置６が荷を把持していない状態でアーム５が下方向に動作する際、作業装置４に作用する慣性力によって起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内が負圧になることを防止するための、すなわち、起伏用シリンダ２１に供給される圧油の流量に相応する速さよりも速くアーム５が下方向に動作することを防止するための背圧を起伏用シリンダ２１のメータアウト側（起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内）に発生させるように、カウンタバランス弁１７を開かせることを意図して設定されている。なお、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内がカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃよりも低くなった場合、カウンタバランス弁１７は閉じ、これによって起伏用シリンダ２１のメータアウト側の圧油の流れ、すなわち起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂから圧油が排出されることが阻止され、この結果、アーム５は下方向の動作を停止する。
【００３１】
カウンタバランス弁１７には、チェック弁３２が並列して設けられている。このチェック弁３２は、方向制御弁１３のボトム室側ポート１３ｆから起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂに向かう方向の圧油の流れを許可し、その逆方向の圧油の流れを阻止する。
【００３２】
油圧駆動装置１０はさらに、カウンタバランス弁１７と起伏用シリンダ２１の間に介在して設けられ、管路１６の流路を絞る可変絞りとして機能する圧力制御弁である比例電磁式の減圧弁１８と、管路１５内の圧力、すなわち起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌを圧力検出信号（電気信号）に変換してコントローラ３０に出力する圧力センサ３１とを備える。減圧弁１８は、指令値としての始動圧力Ｐｒが低いほど、開度が小さくなって管路１６に発生する背圧を高くするように作動する。
【００３３】
減圧弁１８には、チェック弁３３が並列して設けられている。このチェック弁３３は、チェック弁３２から起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂに向かう方向の圧油の流れを許可し、その逆方向の圧油の流れを阻止する。
【００３４】
コントローラ３０は、圧力センサ３１からの圧力検出信号に示された起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値に基づき、減圧弁１８を制御する背圧調整手段３０ｃを備える。この背圧調整手段３０ｃは、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内に発生する背圧（メータアウト側の圧力）が、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌ（メータイン側の圧力）をカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃ以上にするような圧力になるよう減圧弁１８を制御するものである。また、この背圧調整手段３０ｃは、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値と、減圧弁１８のソレノイド１８ａに供給する電流値との対応関係を、コントローラ３０のＲＯＭに予め記憶している。その対応関係によって、減圧弁１８の指令値としての始動圧力Ｐｒは図３に示すよう制御される。具体的には、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値が０以下のときに、背圧調整手段３０ｃは減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを最低始動圧力Ｐｒｍinに設定して減圧弁１８の開度を小さくし、また、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値が０よりも高く規定値Ｐｌｓ（＞Ｐｃ）よりも低い状態においては、減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを一次関数Ｆに従った値に設定して、ロッド室２１ａ内の圧力が高くなるにつれ、減圧弁１８の開度を大きくし、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値がカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｌｓ以上の状態においては、減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを最高始動圧力Ｐｒｍａｘに設定して、減圧弁１８の開度を最大にして、起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内に発生する背圧（メータアウト側の圧力）が、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌ（メータイン側の圧力）をカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃ以上となるように制御する。なお、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌが始動圧力Ｐｌｓ以上の状態においては、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌは、カウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃ以上となるため、減圧弁１８の開度が最大になって減圧弁１８による背圧制御が行われない状態となる。
【００３５】
背圧調整手段３０ｃによる減圧弁１８の制御の流れは、図４に示すように設定されている。つまり、はじめに操作装置１９によるアーム５の動作の方向の指令が上方向か下方向かを、すなわち操作レバー１９ａの操作方向がＤ方向かＵ方向かの判定を行う（ステップＳ１）。この判定の結果、操作レバー１９ａの操作方向がＤ方向である場合、圧力センサ３１からの圧力検出信号を入力する（ステップＳ２）。そして、その圧力検出信号に示されるロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値に基づき減圧弁１８のソレノイド１８ａに電流を供給して、減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを決定する（ステップＳ３）。この結果、図３に示すように、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値が０以下の状態において減圧弁１８の始動圧力Ｐｒは最低始動圧力Ｐｒｍinに決定され、また、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値が０よりも高く規定値Ｐｌｓよりも低い状態において減圧弁１８の始動圧力Ｐｒはロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌに比例するよう決定され、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌが規定値Ｐｌｓ以上の状態において減圧弁１８の始動圧力Ｐｒは最高始動圧力Ｐｒｍａｘに決定される。
【００３６】
ステップＳ１における判定の結果、操作レバー１９ａの操作方向がＵ方向である場合には、背圧調整手段３０ｃは減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを最高始動圧力Ｐｒｍａｘに決定する（ステップＳ４）。つまり、減圧弁１８の開度は最大を保ち、操作レバー１９ａの操作方向がＵ方向のときには、ロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌによる背圧制御は行われないようにする。
【００３７】
背圧調整手段３０ｃは、図４に示した制御の流れを、ＣＰＵのクロック周波数に基づき数ミリ秒の周期で繰り返すよう設定されている。これによって、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの変動に対するカウンタバランス弁１７の応答よりも早く、起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内の背圧が調整される。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る作業機械１の動作を、（１）アーム５を下方向に動作させる場合と、（２）アーム５を上方向に動作させる場合とに分けて説明する。
【００３９】
（１）  アーム５を下方向に動作させる場合、操作装置１９の操作レバー１９ａが中立位置からＤ方向に操作される。これにより、コントローラ３０においては操作レバー１９ａの操作方向がＤ方向であることに基づき、すなわちアーム５の下方向の動作の指令に基づき、動作方向制御手段３０ａが方向制御弁１３のソレノイド１３ａに電流値Ｉ１の電流を供給し、方向制御弁１３の弁位置を第１弁位置ｂ１に切り換えるとともに、方向制御弁１３の開度をＯＰ１に設定する。
【００４０】
この方向制御弁１３の制御と並行して、コントローラ３０の吐出流量制御手段３０ｂは、操作装置１９の操作レバー１９ａの中立位置からＤ方向への操作量（傾倒角度）に基づき、すなわち、アーム５の下方向への動作の速さの指令に基づき、その指令に相応する回転速度で油圧ポンプ１２が回転するようインバータ１１ａを制御する。
【００４１】
そして、油圧ポンプ１２の吐出油は、第１弁位置ｂ１に切り換わった状態の方向制御弁１３と、管路１５を通じて起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａに供給される。これに伴い、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａの圧力ＰｌがＰｃに達すると、カウンタバランス弁１７は、その圧力Ｐｃをパイロット圧としてリターンスプリング１７ａに抗して開く。
【００４２】
この一方で、コントローラ３０の背圧調整手段３０ｃは、圧力センサ３１によるロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値Ｐｃに基づき減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを関数Ｆに従って設定し、これにより減圧弁１８の開度が決定される。したがって、起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内の圧油は、減圧弁１８と、カウンタバランス弁１７と、第１弁位置ｂ１に切り換わった状態の方向制御弁１３とを通じて作動油タンク１４に戻され、これによって起伏用シリンダ２１は収縮し、これに伴ってアーム５は下方向に動作する。
【００４３】
このようにしてアーム５が下方向に動作する際、第１弁位置ｂ１に切り換わった状態の方向制御弁１３の開度は、操作装置１９の操作レバー１９ａの中立位置からの操作量に関係なく、操作レバー１９ａが中立位置からＤ方向に操作されたことのみに基づいて所定の開度ＯＰ１に決定されているため、油圧ポンプ１２から方向制御弁１３を通じて起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａに供給される圧油の流量は、油圧ポンプ１２の吐出流量と同じである。また、油圧ポンプ１２の吐出流量は油圧ポンプ１２の回転速度に比例し、油圧ポンプ１２の回転速度は操作レバー１９ａの操作量に基づきコントローラ３０がインバータ１１ａを介して電動モータ１１の回転速度を制御することで決定される。これらのことから、操作レバー１９ａのＤ方向の操作量とアーム５の下方向の動作の速さとの関係は、起伏用シリンダ２１に作用する負荷に影響されることなく一定する。
【００４４】
把持装置６により荷が把持されている状態でアーム５の下方向への動作が行われるとき、その荷に慣性力が作用するため、その慣性力によって、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力ＰｌがＰｌｓよりも低くなる場合がある。この場合、コントローラ３０の背圧調整手段３０ｃは、図４に示した「ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３」の処理を行うことによって、すなわち、圧力センサ３１によるロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌの検出値に基づき、図３に示す関数Ｆに従って減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを制御することによって、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌが規定値Ｐｌｓよりも低いほど減圧弁１８の開度を小さくする。この結果、起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内の背圧は規定値Ｐｌｓ以上に上昇する。規定値Ｐｌｓはカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃよりも高く設定されたものであるから、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌは始動圧力Ｐｃ以上に維持される。
【００４５】
ところで、アーム５が下方向に動作しているとき、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内がカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃよりも低くった場合には、カウンタバランス弁１７は閉じ、これによって起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂからの圧油の排出が阻止され、その後、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力がカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃ以上に上昇すると、カウンタバランス弁１７は再び開く。起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力がカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃよりも低くなったタイミングに対し、カウンタバランス弁１７が閉じるタイミングには応答遅れが生じるため、カウンタバランス弁１７は閉じる動作と開く動作を交互に繰り返し、これに伴って起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内の背圧は急激な上昇と低下を交互に繰り返す。これにより起伏用シリンダ２１には収縮の停止と収縮の再開を交互に繰り返す現象、すなわちハンチングが生じ、アーム５に上下の振動が発生する。
【００４６】
これに対し、背圧調整手段３０ｃは、前述のように、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌがカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃよりも高い規定値Ｐｌｓに低下した段階で減圧弁１８の始動圧力Ｐｒを制御することで、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌを規定値Ｐｌｓ以上に上昇させるため、すなわち起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧力Ｐｌを始動圧力Ｐｃ以上に維持するため、カウンタバランス弁１７が閉じることが防止され、この結果、起伏用シリンダ２１のハンチングが抑えられる。
【００４７】
（２）  アーム５を上方向に動作させる場合、操作装置１９の操作レバー１９ａが中立位置からＵ方向に操作される。これにより、コントローラ３０においては操作レバー１９ａの操作方向がＵ方向であることに基づき、すなわちアーム５の上方向の動作の指令に基づき、動作方向制御手段３０ａが方向制御弁１３のソレノイド１３ｂに電流値Ｉ２の電流を供給し、方向制御弁１３の弁位置を第２弁位置ｂ２に切り換えるとともに、方向制御弁１３の開度をＯＰ２に設定する。
【００４８】
この方向制御弁１３の制御と並行して、コントローラ３０の吐出流量制御手段３０ｂは、操作装置１９の操作レバー１９ａの中立位置からＵ方向への操作量（傾倒角度）に基づき、すなわち、アーム５の上方向への動作の速さの指令に基づき、その指令に相応する回転速度で油圧ポンプ１２が回転するようインバータ１１ａを制御する。
【００４９】
そして、油圧ポンプ１２の吐出油は、第２弁位置ｂ２に切り換わった状態の方向制御弁１３と、チェック弁３２，３３を通じて起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂに供給され、これと並行して、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内の圧油は管路１５と、第２弁位置ｂ２に切り換わった状態の方向制御弁１３を通じて作動油タンク１４に戻され、これによって起伏用シリンダ２１は伸長し、これに伴ってアーム５は上方向に動作する。
【００５０】
このようにしてアーム５が上方向に動作する際、第２弁位置ｂ２に切り換わった状態の方向制御弁１３の開度は、操作装置１９の操作レバー１９ａの中立位置からの操作量に関係なく、操作レバー１９ａが中立位置からＵ方向に操作されたことのみに基づいて開度ＯＰ２に決定されているため、油圧ポンプ１２から方向制御弁１３を通じて起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂに供給される圧油の流量は、油圧ポンプ１２の吐出流量と同じである。また、油圧ポンプ１２の吐出流量は油圧ポンプ１２の回転速度に比例し、油圧ポンプ１２の回転速度は操作レバー１９ａの操作量に基づきコントローラ３０がインバータ１１ａを介して電動モータ１１の回転速度を制御することで決定される。これらのことから、操作レバー１９ａのＵ方向の操作量とアーム５の動作の速さとの関係は、起伏用シリンダ２１に作用する負荷に影響されることなく一定する。
【００５１】
本実施形態に係る作業機械１によれば次の効果を得られる。
【００５２】
本実施形態に係る作業機械１は、動作方向制御手段３０ａが方向制御弁１３の弁位置を第１弁位置ｂ１および第２弁位置ｂ２のいずれかに切り換える場合に、方向制御弁１３の開度を毎回同じに制御し、吐出流量制御手段３０ｂが操作装置１９により指令された作業装置４のアーム５の動作の速さ、すなわち操作レバー１９ａの操作量に基づき油圧ポンプ１２の吐出流量を制御するので、操作レバー１９ａの操作量と作業装置４の動作の速さとの関係を、起伏用シリンダ２１に作用する負荷に影響されることなく一定させることができる。この結果、オペレータの意に反した速さで作業装置４のアーム５が上方向または下方向に動作してしまうことを防止できる。
【００５３】
本実施形態に係る作業機械１は、作業装置４のアーム５を下方向に動作させる際、背圧調整手段３０ｃによって、起伏用シリンダ２１のロッド室２１ａ内（メータイン側）の圧力Ｐｌに基づき、その圧力Ｐｌをカウンタバランス弁１７の始動圧力Ｐｃ以上に維持する背圧が起伏用シリンダ２１のボトム室２１ｂ内（メータアウト側）に発生するよう減圧弁１８（圧力制御弁）を制御するので、カウンタバランス弁１７が閉じる動作と開く動作を交互に繰り返すことを防止でき、これによって起伏用シリンダ２１のハンチング、すなわちアーム５の上下振動を低減することができる。
【００５４】
なお、前述の実施形態の油圧駆動装置１０は、油圧ポンプ１２を電動モータ１１の出力を伝達して駆動するものであったが、電動モータ１１の替わりにディーゼルエンジンなどの内燃機関が用いられてもよい。この場合、油圧ポンプ１２の吐出流量の制御は、内燃機関の回転速度を制御することにより行われることになる。
【符号の説明】
【００５５】
１  作業機械
４  作業装置
５  アーム
６  把持装置
１０  油圧駆動装置
１１  電動モータ
１１ａ  インバータ
１２  油圧ポンプ
１３  方向制御弁
１５  管路
１６  管路
１７  カウンタバランス弁
１８  減圧弁
１９  操作装置
１９ａ  操作レバー
２１  起伏用シリンダ
２１ａ  ロッド室
２１ｂ  ボトム室
３０  コントローラ
３０ａ  動作方向制御手段
３０ｂ  吐出流量制御手段
３０ｃ  背圧調整手段
３１  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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