特許 6903250 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6903250

(24)【登録日】2021年6月24日

(45)【発行日】2021年7月14日

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20210701BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 F

【請求項の数】7

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2021-508654(P2021-508654)

(86)(22)【出願日】2019年3月28日

(86)【国際出願番号】JP2019013839

(87)【国際公開番号】WO2020194732

(87)【国際公開日】20201001

【審査請求日】2020年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 賢人

(72)【発明者】

【氏名】井村 進也

(72)【発明者】

【氏名】杉山 玄六

(72)【発明者】

【氏名】小高 克明

(72)【発明者】

【氏名】釣賀 靖貴

(72)【発明者】

【氏名】千葉 孝昭

【審査官】 亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−０８０５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３５６４９１１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第３０５６２５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００５−１２１１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１３５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５９３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０６１３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１５９３０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０−９／２２

Ｅ０２Ｆ ３／４２−３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４−３／８５

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｆ１５Ｂ ２０／００−２１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、
前記走行体上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
前記旋回体に取り付けられた作業装置と、
前記旋回体または前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
油圧ポンプと、
前記複数の油圧アクチュエータの負荷圧力に応じて前記油圧ポンプの馬力制御を行うレギュレータと、
前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの供給流量を調整する複数の方向制御弁と、
前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバー装置と、
パイロットポンプと、
前記操作レバー装置からの動作指示量に応じて前記パイロットポンプの吐出圧を減圧し、前記複数の方向制御弁の操作圧として出力する操作圧生成用バルブ装置と、
前記作業装置が予め設定された領域へ侵入することを防止する領域制限制御機能の有効化または無効化を指示するための制御有効化スイッチと、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量に応じた操作圧が出力されるように前記操作圧生成用バルブ装置を制御し、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量に応じた操作圧が補正されて出力されるように前記操作圧生成用バルブ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、
前記複数の方向制御弁の各上流に接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量を制限可能な複数の補助流量制御装置を備え、
前記コントローラは、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が変動するように前記複数の補助流量制御装置を制御し、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が変動しないように前記複数の補助流量制御装置を制御すると共に、前記馬力制御により前記油圧ポンプの現在吐出流量が前記油圧ポンプの目標吐出流量よりも減少するサチュレーションが生じたときに、前記目標吐出流量に対する前記現在吐出流量の比率であるポンプ流量減少率に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が減少するように前記複数の補助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2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記複数の補助流量制御装置は、それぞれ、
補助可変絞りを形成するシート形の主弁と、
前記主弁のシート弁体の移動量に応じて開口面積を変化させる制御可変絞りと、
通過流量に応じて前記シート弁体の移動量を決定するパイロットラインと、
前記パイロットラインに配置され、前記コントローラからの指令に応じて開口量を変化させるパイロット可変絞りとを有し、
前記コントローラは、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記主弁の通過流量が変動するように前記パイロット可変絞りの開口量を制御し、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記主弁の通過流量が変動しないように前記パイロット可変絞りの開口量を制御すると共に、前記サチュレーションが生じたときに、前記ポンプ流量減少率に応じて前記主弁の通過流量が減少するように前記パイロット可変絞りの開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項２に記載の作業機械において、
前記パイロット可変絞りは油圧可変絞り弁で構成され、
前記作業機械は、
前記油圧ポンプの吐出ラインに設けられた第１圧力センサと、
前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第２圧力センサと、
前記コントローラからの指令に応じて前記パイロットポンプの吐出圧を減圧し、前記油圧可変絞り弁の操作圧として出力する比例電磁減圧弁とを更に備え、
前記コントローラは、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量を基に前記油圧可変絞り弁の目標開口量を算出し、前記油圧可変絞り弁の開口特性と前記油圧可変絞り弁の操作圧とを基に前記油圧可変絞り弁の現在開口量を算出し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御し、
前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量を基に前記主弁の目標通過流量を算出し、前記第１圧力センサ及び前記第２圧力センサで検出した前記主弁の前後差圧と前記比例電磁減圧弁から出力された操作圧に対する前記主弁の現在開口量とを基に前記主弁の現在通過流量を算出し、前記目標通過流量と前記現在通過流量との差が小さくなるように前記比例電磁減圧弁を介して前記油圧可変絞り弁の開口量を制御する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項２に記載の作業機械において、
前記複数の方向制御弁の前後差圧を検出する前後差圧検出装置を更に備え、
前記複数の方向制御弁の開口特性と前記操作圧生成用バルブ装置から出力された操作圧とに基づいて前記複数の方向制御弁の現在開口量を算出し、
前記コントローラは、
前記前後差圧検出装置で検出した前記複数の方向制御弁の前後差圧と前記複数の方向制御弁の現在開口量とに基づいて前記複数の方向制御弁から前記複数の油圧アクチュエータへの現在供給流量を算出し、
前記複数の方向制御弁から前記複数の油圧アクチュエータへの現在供給流量を合計することにより前記油圧ポンプの現在吐出流量を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項４に記載の作業機械において、
前記前後差圧検出装置は、前記複数の方向制御弁と前記主弁とを接続する油路に設けられた第２圧力センサと、前記複数の油圧アクチュエータの作動油供給側ポートと前記複数の方向制御弁とを接続する油路に設けられた第３圧力センサとで構成された
ことを特徴とする作業機械。

【請求項6】

請求項４に記載の作業機械において、
前記前後差圧検出装置は、前記複数の油圧アクチュエータの作動油排出側ポートと前記複数の方向制御弁とを接続する油路に設けられた第４圧力センサと、前記複数の方向制御弁と作動油タンクとを接続する油路に設けられた第５圧力センサとで構成された
ことを特徴とする作業機械。

【請求項7】

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、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合でかつ前記サチュレーションが生じたときに、前記ポンプ流量減少率に前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれに対して予め設定された補正係数を掛けて前記ポンプ流量減少率を補正し、前記複数の油圧アクチュエータごとに補正された前記ポンプ流量減少率に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が減少するように前記複数の補助流量制御装置を制御する
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、油圧ショベル等の作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の作業機械は、旋回体を含む車体と、旋回体に取り付けられる作業装置（フロント装置）とを備え、作業装置が、旋回体に上下方向の回動可能に接続されるブーム（フロント部材）と、このブームの先端に上下方向の回動可能に接続されるアーム（フロント部材）と、このブームの先端に上下方向の回動可能に接続されるアーム（フロント部材）と、このアームの先端に上下方向の回動可能に接続されるバケット（フロント部材）と、ブームを駆動するブームシリンダ（アクチュエータ）と、アームを駆動するアームシリンダ（アクチュエータ）と、バケットを駆動するバケットシリンダ（アクチュエータ）とを含む。作業機械のフロント部材をそれぞれの手動操作レバーによって操作し、所定の領域を掘削することは容易では無く、オペレータには習熟した操作技術が必要とされる。そこで、このような作業を容易にするための技術が提案されている（特許文献１，２）。

【0003】

特許文献１に記載の建設機械の領域制限掘削制御装置は、フロント装置の位置を検出手段と、この検出手段からの信号によりフロント装置の位置を演算する演算部と、フロント装置の進入を禁止する侵入不可領域の設定部と、侵入不可領域とフロント装置位置から操作レバー信号の制御ゲインを算出する演算部とを備えるコントローラと、算出された制御ゲインからアクチュエータの動きを制御するアクチュエータ制御手段とを備えている。このような構成によると、侵入不可領域の境界線までの距離に応じてレバー操作信号が制御されるため，オペレータが誤って侵入不可領域にバケット先端を移動しようとしても、自動的にバケット先端の軌跡が境界上を沿うように制御される。これによって、オペレータの操作技術の習熟度に左右されること無く、誰でも精度良く安定した作業を行うことができる。

【0004】

一方、特許文献２に記載の油圧駆動装置では、各アクチュエータの方向制御弁のそれぞれの圧力補償をする圧力補償弁を各方向制御弁に直列に配置している。これにより、オペレータは、負荷変動に影響されること無く、レバー操作量に応じた流量をアクチュエータに供給することが可能となる。また、ポンプ吐出流量が馬力制御などによって目標流量を吐出できなくなった場合に圧力補償弁の目標補償差圧を変化させることで、各アクチュエータへ送る流量は減少しつつも、その流量配分比を維持して流量をアクチュエータに供給することが可能となる。さらに、アクチュエータ自身の自己の負荷圧力の増加に応じて圧力補償弁の流量を減少させる程度を示すいわゆる右下がり特性を設定することで、そのアクチュエータ自身の自己の負荷特性に応じてハンチングを生じないような右下がり特性を持たせ、アクチュエータ動作の安定性を向上することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３０５６２５４号公報

【0006】

【特許文献2】特許第３５６４９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の建設機械において、オペレータの手動操作機能と車体の自動制御機能とを作業内容に応じて切り替えることを想定した場合、以下の課題がある。

【0008】

コントローラからの指令によって車体の自動制御を行う場合は、フロント装置の先端が目標とする軌跡に沿って正確に移動することが重要であり、そのためにはアクチュエータに目標流量を正確に供給する必要がある。しかし、特許文献１の領域制限掘削制御装置では、レバー操作量に応じて制御されるのが方向制御弁の開口量であるため、アクチュエータの負荷変動に伴う弁の前後差圧の変化によって、アクチュエータへの流量供給が不安定になる場合がある。

【0009】

一方、特許文献２の技術では、操作レバーの入力量に対して方向制御弁の開口量を制御するだけでなく、圧力補償弁によって方向制御弁の前後差圧も制御することで、アクチュエータの負荷に依存することなくアクチュエータへの正確な流量供給を可能となる。従って、特許文献２の技術を特許文献１の領域制限掘削制御装置に適用することにより、自動制御においても負荷変動によらずアクチュエータに目標流量を正確に流すことが可能になると考えられる。

【0010】

しかしながら、負荷変動によってアクチュエータの動作が変化することは、オペレータが操作レバーを介して車体を操作する上での重要な判断材料のひとつである。上述のように負荷変動によらずアクチュエータに目標流量を正確に流すことができる機能を実装することは、負荷変動に伴うアクチュエータの動作変化が失われることを意味する。そのため、オペレータは車体の操作感覚に強い違和感を覚え、車体の操作性の低下を招く恐れがある。

【0011】

このように油圧ショベル等の作業機械のオペレータの手動操作機能と車体の自動制御機能とでは、求められる性能が異なり、それに適した油圧システム構成も異なる。そのため、ひとつの作業機械の油圧システムでこれら２つの機能を切り替えられたとしても、それぞれの機能で求められる性能を両立させることが難しい。

【0012】

本発明は、このような実情を鑑みて考案されたものであり、その目的は、オペレータが手動操作する場合には高い操作性を確保しつつ、コントローラの指令入力によって車体を自動制御する場合には負荷変動によらずアクチュエータに正確に目標流量を供給することでより速くかつ正確にアクチュエータを駆動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】

【0013】

上記目的を達成するために、本発明は、走行体と、前記走行体上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、前記旋回体に取り付けられた作業装置と、前記旋回体または前記作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記複数の油圧アクチュエータの負荷圧力に応じて前記油圧ポンプの馬力制御を行うレギュレータと、前記油圧ポンプの吐出ラインにパラレルに接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの供給流量を調整する複数の方向制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示するための操作レバー装置と、パイロットポンプと、前記操作レバー装置からの動作指示量に応じて前記パイロットポンプの吐出圧を減圧し、前記複数の方向制御弁の操作圧として出力する操作圧生成用バルブ装置と、前記作業装置が予め設定された領域へ侵入することを防止する領域制限制御機能の有効化または無効化を指示するための制御有効化スイッチと、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量に応じた操作圧が出力されるように前記操作圧生成用バルブ装置を制御し、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記操作レバー装置からの動作指示量に応じた操作圧が補正されて出力されるように前記操作圧生成用バルブ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、前記複数の方向制御弁の各上流に接続されており、前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量を制限可能な複数の補助流量制御装置を備え、前記コントローラは、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が変動するように前記複数の補助流量制御装置を制御し、前記制御有効化スイッチにより前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、前記複数の油圧アクチュエータの負荷変動に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が変動しないように前記複数の補助流量制御装置を制御すると共に、前記馬力制御により前記油圧ポンプの現在吐出流量が前記油圧ポンプの目標吐出流量よりも減少するサチュレーションが生じたときに、前記目標吐出流量に対する前記現在吐出流量の比率であるポンプ流量減少率に応じて前記油圧ポンプから前記複数の方向制御弁への供給流量が減少するように前記複数の補助流量制御装置を制御するものとする。

【0014】

以上のように構成した本発明によれば、領域制限制御機能が無効な場合は、補助流量制御装置の流量制御を無効とし、補助流量制御装置はオペレータの操作入力量に応じた開口を維持し、複数の油圧アクチュエータへと分流を行う。この場合は、アクチュエータの負荷変動に応じたアクチュエータ動作の変化をオペレータがより感じ取りやすくなるため、オペレータ操作時の作業機械の操作性が確保される。一方、領域制限制御機能が有効な場合は、補助流量制御はアクチュータの負荷変動に依存することなくコントローラが指令する目標流量通りに流量を高応答かつ確実にアクチュエータへ供給することができ、アクチュエータの自動制御精度を向上できる。これらにより、オペレータの手動操作時とコントローラによる自動制御時の２種類の操作形態において、それぞれの操作形態に適した油圧システム特性へと切り替えることで、それぞれの操作形態で要求される性能を両立させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る作業機械よれば、オペレータが手動操作する場合には高い操作性を確保しつつ、コントローラの指令入力によって車体を自動制御する場合には負荷変動によらずアクチュエータに正確に目標流量を供給することでより速くかつ正確にアクチュエータを駆動させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。

【図2A】本発明の第１の実施例における油圧駆動装置の回路図（１／２）である。

【図2B】本発明の第１の実施例における油圧駆動装置の回路図（２／２）である。

【図3】本発明の第１の実施例における切換弁ユニットの構成図である。

【図4】本発明の第１の実施例における電磁比例弁ユニットの構成図である。

【図5】本発明の第１の実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。

【図6A】本発明の第１の実施例におけるコントローラの演算処理を示すフロー図である。

【図6B】本発明の第１実施例における制御無効化処理の詳細を示すフロー図である。

【図6C】本発明の第１実施例における制御有効化処理の詳細を示すフロー図である。

【図7A】本発明の第２実施例における油圧駆動装置の回路図（１／２）である。

【図7B】本発明の第２実施例における油圧駆動装置の回路図（１／２）である。

【図8】本発明の第３実施例におけるコントローラの機能ブロック図である。

【図9A】本発明の第３実施例におけるコントローラの演算処理を示すフロー図である。

【図9B】本発明の第３の実施例における制御有効化処理の詳細を示すフロー図（１／２）である。

【図9C】本発明の第３の実施例における制御有効化処理の詳細を示すフロー図（２／２）である。

【図10A】本発明の第３の実施例における流量補正比率の一例を示す図である。

【図10B】本発明の第３の実施例における補正係数の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

【0018】

図１は、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。

【0019】

図１に示すように、油圧ショベル３００は、走行体２０１と、この走行体２０１上に配置され、車体を構成する旋回体２０２と、この旋回体２０２に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置２０３とを備えている。

【0020】

作業装置２０３は、旋回体２０２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２０４と、このブーム２０４の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム２０５と、このアーム２０５の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたバケット２０６と、ブーム２０４を駆動するブームシリンダ２０４ａと、アーム２０５を駆動するアームシリンダ２０５ａと、バケット２０６を駆動するバケットシリンダ２０６ａとを含んでいる。

【0021】

旋回体２０２上の前側位置には運転室２０７が設けられており、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウエイト２０９が設けられている。運転室２０７とカウンタウエイト２０９の間にはエンジン及び油圧ポンプ等が収容される機械室２０８が設けられており、機械室２０８にはコントロールバルブ２１０が設置されている。

【0022】

本実施の形態に係る油圧ショベル３００には、以下の実施例で説明する油圧駆動装置が搭載されている。

【実施例1】

【0023】

図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の第１の実施例における油圧駆動装置の回路図である。

【0024】

（１）構成
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、第１の実施例における油圧駆動装置４００は、図示しないエンジンによって駆動される３つの主油圧ポンプ、例えばそれぞれ可変容量形油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、および第３油圧ポンプ３を備えている。また、図示しないエンジンによって駆動されるパイロットポンプ４を備えると共に、第１〜第３油圧ポンプ１，２，３、およびパイロットポンプ４に油を供給する作動油タンク５を備えている。

【0025】

第１油圧ポンプ１の傾転角は、この第１油圧ポンプ１に付設したレギュレータによって制御される。この第１油圧ポンプ１のレギュレータは、流量制御指令圧ポート１ａ、第１油圧ポンプ自己圧ポート１ｂ、第２油圧ポンプ自己圧ポート１ｃを含んでいる。同様に、第２油圧ポンプ２の傾転角は、この第２油圧ポンプ２に付設したレギュレータによって制御される。この第２油圧ポンプ２のレギュレータは、流量制御指令圧ポート２ａ、第２油圧ポンプ自己圧ポート２ｂ、第１油圧ポンプ自己圧ポート２ｃを含んでいる。また同様に、第３油圧ポンプ３の傾転角は、この第３油圧ポンプ３に付設したレギュレータによって制御される。この第３油圧ポンプ３のレギュレータは、流量制御指令圧ポート３ａ、第３油圧ポンプ自己圧ポート３ｂを含んでいる。

【0026】

第１油圧ポンプ１には、最上流に走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない右走行モータに供給される圧油の流れを制御する右走行用方向制御弁６が接続されている。この右走行用方向制御弁６の下流に、バケットシリンダ２０６ａに供給される圧油の流れを制御するバケット用方向制御弁７と、アームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れを制御する第２アーム用方向制御弁８と、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する第１ブーム用方向制御弁９とが接続されている。これらのバケット用方向制御弁７、第２アーム用方向制御弁８、及び第１ブーム用方向制御弁９は、右走行用方向制御弁に接続される管路４１、及びこの管路４１に管路４２，４３，４４を介して互いにパラレルに接続されている。

【0027】

第２油圧ポンプ２には、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する第２ブーム用方向制御弁１０と、アームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れを制御する第１アーム用方向制御弁１１と、例えばバケット２０６に代えて設けられる小割機等の第１特殊アタッチメントを駆動する図示しない第１アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第１アタッチメント用方向制御弁１２と、走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない左走行モータの駆動を制御する左走行用方向制御弁１３とが接続されている。これらの第２ブーム用方向制御弁１０、第１アーム用方向制御弁１１、第１アタッチメント用方向制御弁１２、及び左走行用方向制御弁１３は、第２油圧ポンプ２に接続される管路４５、及びこの管路４５に管路４６，４７，４８，４９を介して互いにパラレルに接続されている。また、管路４９は、合流弁１７を介して管路４１に接続されている。

【0028】

第３油圧ポンプ３には、旋回体２０２を駆動する図示しない旋回モータに供給される圧油の流れを制御する旋回用方向制御弁１４と、ブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する第３ブーム用方向制御弁１５と、第１特殊アタッチメントに加えて、第２アクチュエータを備えた第２特殊アタッチメントが装着され、または、第１特殊アクチュエータに代えて、第１アクチュエータと第２アクチュエータとを備えた第２特殊アタッチメントが装着された際に、図示しない第２アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する第２アタッチメント用方向制御弁１６とが接続されている。

【0029】

旋回用方向制御弁１４と、第３ブーム用方向制御弁１５と、第２アタッチメント用方向制御弁１６とは、第３油圧ポンプ３に接続される管路５０、及びこの管路５０に管路５１，５２，５３を介して互いにパラレルに接続されている。

【0030】

ブームシリンダ２０４ａには、ボトム側の圧力を検出する圧力センサ７１ａ、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ７１ｂが設けられている。同様に、アームシリンダ２０５ａには、ボトム側の圧力を検出する圧力センサ７２ａ、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ７２ｂが設けられている。また同様に、バケットシリンダ２０６ａには、ボトム側の圧力を検出する圧力センサ７３ａ、ロッド側の圧力を検出する圧力センサ７３ｂが設けられている。また、車体の動作状態を取得することを目的として、ブームシリンダ２０４ａのストローク量を検出するストロークセンサ７４、アームシリンダ２０５ａのストローク量を検出するストロークセンサ７５、及びバケットシリンダ２０６ａのストローク量を検出するストロークセンサ７６が設けられている。なお、車体の動作状態を取得する手段は傾斜センサ、回転角センサ、ＩＭＵなど多様であり、上述したストロークセンサに限るものではない。

【0031】

バケット用方向制御弁７に接続された管路４２、第２アーム用方向制御弁８に接続された管路４３、および第１ブーム用方向制御弁９に接続された管路４４には、複合操作時に第１油圧ポンプ１から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制限する補助流量制御装置２１，２２，２３がそれぞれ設けられている。

【0032】

第２ブーム用方向制御弁１０に接続された管路４６、および第１アーム用方向制御弁１１に接続された管路４７には、複合操作時に第２油圧ポンプ２から各方向制御弁に供給される圧油の流量を制限する補助流量制御装置２４，２５がそれぞれ設けられている。第１の実施例では、補助流量制御装置２４は、補助可変絞りを形成するシート形の主弁３１と、主弁３１の弁体３１ａの移動量に応じて開口面積を変化させる弁体３１ａに設けられた制御可変絞りとしてのフィードバック絞り３１ｂと、パイロット可変絞りとしての油圧可変絞り弁３２とで構成される。主弁３１が内蔵されるハウジングは、主弁３１と管路４６の接続部に形成された第１圧力室３１ｃと、主弁３１と第２ブーム用方向制御弁１０間の管路５７の接続部に形成された第２圧力室３１ｄと、第１圧力室３１ｃとフィードバック絞り３１ｂを介して連通するように形成された第３圧力室３１ｅとを有する。第３圧力室３１ｅと油圧可変絞り弁３２とは管路６３ａで接続されており、油圧可変絞り弁３２と管路５７とは管路６３ｂで接続されており、これら管路６３ａ，６３ｂはパイロットライン６３を形成している。

【0033】

油圧可変絞り弁３２の圧力信号ポート３２ａは比例電磁減圧弁３５の出力ポートと接続されており、比例電磁減圧弁３５の供給ポートはパイロットポンプ４と接続されており、油圧可変絞り弁３２のタンクポートは作動油タンク５と接続されている。

【0034】

第２油圧ポンプに接続される管路４５には圧力センサ７７が設けられている。第２ブーム用方向制御弁１０と補助流量制御装置２４とを接続する管路５７には圧力センサ７８が設けられている。第２ブーム用方向制御弁１０とブームシリンダ２０４ａのボトム側とを接続する管路には圧力センサ７９ａが設けられている。第２ブーム用方向制御弁１０とブームシリンダ２０４ａのロッド側とを接続する管路には圧力センサ７９ｂが設けられている。第１アーム用方向制御弁１１と補助流量制御装置２５とを接続する管路５８には圧力センサ８０が設けられている。第１アーム用方向制御弁１１とアームシリンダ２０５ａのボトム側とを接続する管路には圧力センサ８１ａが設けられている。第１アーム用方向制御弁１１とアームシリンダ２０５ａのロッド側とを接続する管路には圧力センサ８１ｂが設けられている。

【0035】

なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置２１〜２９及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。

【0036】

この第１の実施例における油圧駆動装置４００は、第１ブーム用方向制御弁９、第２ブーム用方向制御弁１０、第３ブーム用方向制御弁１５、及びバケット用方向制御弁７をそれぞれを切り換え操作可能な操作レバー９１ａおよびパイロットバルブ９２ａと、第１アーム用方向制御弁１１、第２アーム用方向制御弁８をそれぞれを切り換え操作可能な操作レバー９１ｂおよびパイロットバルブ９２ｂを備えている。パイロットバルブ９２ａ，９２ｂと切換弁ユニット９３とを接続する管路９７には、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６が操作されたことを検出する圧力センサ１０２が設けられている。なお、説明が煩雑となるので、旋回用方向制御弁１４を切り換え操作する旋回用操作装置、右走行用方向制御弁６を切り換え操作する右走行用操作装置、左走行用方向制御弁１３を切り換え操作する左走行用操作装置、第１アタッチメント用方向制御弁１２を切り換え操作する第１アタッチメント用操作装置、第２アタッチメント用方向制御弁１６を切り換え操作する第２アタッチメント用操作装置については、図示を省略している。

【0037】

切換弁ユニット９３は、管路９８を介して第１〜第３油圧ポンプ１，２，３の流量制御指令ポートに接続されており、管路９９を介して各方向制御弁のパイロットポートに接続されており、管路１００，１０１を介して電磁比例弁ユニット９４に接続されている。

【0038】

図３は、切換弁ユニット９３の構成図である。図３に示すように、切換弁ユニット９３は、コントローラ９５からの指令により切換制御される複数の電磁切換弁９３ａを内蔵している。制御有効化スイッチ９６により領域制限制御機能の無効化が指示されると電磁切換弁９３ａは図示Ａ位置に切り換えられ、領域制限制御機能の有効化が指示されると図示Ｂ位置に切り換えられる。電磁切換弁９３ａが図示Ａ位置にあるときは、管路９７から入力されたパイロット圧力信号は、管路９８，９９を介して各方向制御弁のパイロットポート又は第１〜第３油圧ポンプ１，２，３の流量制御指令圧ポート３ａ，３ｂ，３ｃに出力される。一方、電磁切換弁９３ａがＢ位置にあるときは、管路９７から入力されたパイロット圧力信号は、管路１００を介して電磁比例弁ユニット９４に出力される。同時に、管路１０１を介して電磁比例弁ユニット９４から入力されたパイロット圧力信号は、管路９８，９９を介して各方向制御弁のパイロットポート又は第１〜第３油圧ポンプ１，２，３の流量制御指令圧ポート３ａ，３ｂ，３ｃに出力される。

【0039】

図４は、電磁比例弁ユニット９４の構成図である。図４に示すように、電磁比例弁ユニット９４は、コントローラ９５からの指令により開口量が制御される複数の比例電磁減圧弁９４ａを内蔵している。管路１００から入力されたパイロット圧力信号は、比例電磁減圧弁９４ａによって補正され、管路１０１を介して切換弁ユニット９３に出力される。

【0040】

第１の実施例における油圧駆動装置４００では、コントローラ９５を備え、圧力センサ７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ，７７，７８，７９ａ，７９ｂ，８０，８１ａ，８１ｂの出力値と、ストロークセンサ７４，７５，７６の出力値と、及び制御有効化スイッチ９６の指令値はコントローラ９５へ入力される。また、コントローラ９５は、切換弁ユニット９３に備えられる切換弁と、電磁比例弁ユニット９４に備えられる各電磁弁と、比例電磁減圧弁３５，３６（及び図示されない比例電磁減圧弁）へと指令を出力する。

【0041】

図５は、コントローラ９５の機能ブロック図である。図５において、コントローラ９５は、入力部９５ａと、制御有効化判断部９５ｂと、車体姿勢演算部９５ｃと、要求流量演算部９５ｄと、目標流量演算部９５ｅと、修正目標流量演算部９５ｆと、目標ポンプ流量演算部９５ｇと、ポンプ流量減少率演算部９５ｈと、アクチュエータ流量演算部９５ｉと、現在ポンプ流量演算部９５ｊと、出力部９５ｋとを有する。

【0042】

入力部９５ａは、制御有効化スイッチ９６の信号およびセンサ出力値を取得する。制御有効化判断部９５ｂは、制御有効化スイッチ９６の信号を基に領域制限制御を有効にするか無効にするかを判断する。車体姿勢演算部９５ｃは、センサ出力値を基に旋回体２０２および作業装置２０３の姿勢を演算する。要求流量演算部９５ｄは、センサ出力値を基にアクチュエータの要求流量を演算する。目標流量演算部９５ｅは、車体の姿勢および要求流量を基にアクチュエータの目標流量を演算する。目標ポンプ流量演算部９５ｇは、目標流量演算部９５ｅからの各アクチュエータの目標流量を基に油圧ポンプの目標吐出流量（目標ポンプ流量）を演算する。アクチュエータ流量演算部９５ｉは、センサ出力値を基にアクチュエータの現在流量を演算する。現在ポンプ流量演算部９５ｊは、アクチュエータ流量演算部９５ｉからの各アクチュエータの現在流量を基に油圧ポンプの現在吐出流量（現在ポンプ流量）を演算する。ポンプ流量減少率演算部９５ｈは、目標ポンプ流量と現在ポンプ流量とを基に油圧ポンプの吐出流量減少率（ポンプ流量減少率）を演算する。修正目標流量演算部９５ｆは、目標流量演算部９５ｅからの目標流量とポンプ流量減少率演算部９５ｈからのポンプ流量減少率とを基にアクチュエータの修正目標流量を演算する。出力部９５ｋは、制御有効化判断部９５ｂからの判断結果と、修正目標流量演算部９５ｆからの修正目標流量と、入力部９５ａからの圧力センサ出力値とを基に指令電気信号を生成し、切換弁ユニット９３、電磁比例弁ユニット９４、および比例電磁減圧弁３５，３６に出力する。

【0043】

図６Ａは、第１の実施例におけるコントローラ９５の演算処理を示すフロー図である。コントローラ９５は、制御有効化スイッチ９６がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１００）、制御有効化スイッチ９６がＯＦＦである（ＮＯ）と判定した場合は制御無効化処理（ステップＳ２００）を実行し、制御有効化スイッチ９６がＯＮである（ＹＥＳ）と判定した場合は制御有効化処理（ステップＳ３００）を実行する。

【0044】

図６Ｂは、制御無効化処理（ステップＳ２００）の詳細を示すフロー図である。コントローラ９５は、切換弁ユニット９３をＯＦＦに切り換え（ステップＳ２０１）、操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0045】

ステップＳ２０２で操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、制御無効化処理（ステップＳ２００）を終了する。

【0046】

ステップＳ２０２で操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、操作レバー入力量に応じてパイロットバルブ９２ａ，９２ｂがパイロット指令圧を生成し（ステップＳ２０３）、パイロット指令圧に応じて方向制御弁を開口させ（ステップＳ２０４）、アクチュエータに圧油を送ってアクチュエータを動作させる（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５に続き、複数のアクチュエータに対する分流が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。

【0047】

ステップＳ２０６で分流が必要でない（ＮＯ）と判定した場合は、コントローラ９５から比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力せず（ステップＳ２０７）、パイロット可変絞り３２，３４を全開させ（ステップＳ２０８）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を全開させ（ステップＳ２０９）、制御無効化処理（ステップＳ２００）を終了する。

【0048】

ステップＳ２０６で分流が必要である（ＹＥＳ）と判定した場合は、コントローラ９５から比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力し（ステップＳ２１０）、比例電磁減圧弁３５，３６からの指令圧に応じてパイロット可変絞り３２，３４を開口させ（ステップＳ２１１）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を開口させ（ステップＳ２１２）、主弁３１，３３…の流量（方向制御弁からアクチュエータに送られる流量）を制御し（ステップＳ２１３）、制御無効化処理（ステップＳ２００）を終了する。

【0049】

図６Ｃは、制御有効化処理（ステップＳ３００）の詳細を示すフロー図である。コントローラ９５は、切換弁ユニット９３をＯＮに切り換え（ステップＳ３０１）、操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

【0050】

ステップＳ３０２で操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、制御有効化処理（ステップＳ３００）を終了する。

【0051】

ステップＳ３０２で操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、操作レバー入力量に応じて電磁比例弁ユニット９４の比例電磁減圧弁９４ａがパイロット指令圧を生成し（ステップＳ３０３）、パイロット指令圧に応じて方向制御弁を開口させ（ステップＳ３０４）、アクチュエータに圧油を送ってアクチュエータを動作させる（ステップＳ３０５）。

【0052】

ステップＳ３０５に続き、コントローラ９５の要求流量演算部９５ｄにてアクチュエータの要求流量を算出し（ステップＳ３０６）、コントローラ９５の目標流量演算部９５ｅにてアクチュエータの目標流量を算出し（ステップＳ３０７）、コントローラ９５の目標ポンプ流量演算部９５ｇにて油圧ポンプの目標ポンプ流量を算出し（ステップＳ３０８）、コントローラ９５のアクチュエータ流量演算部９５ｉにてアクチュエータの現在流量を算出し（ステップＳ３０９）、コントローラ９５の現在ポンプ流量演算部９５ｊにて油圧ポンプの現在ポンプ流量を算出し（ステップＳ３１０）、コントローラ９５のポンプ流量減少率演算部９５ｈにて油圧ポンプの目標ポンプ流量と現在ポンプ流量からポンプ流量減少率αを算出する（ステップ３１１）。ステップ３１１に続き、ポンプ流量減少率αが１より小さい（すなわち、油圧ポンプが実際に吐出できる流量が目標ポンプ流量よりも低下するサチュレーション状態である）か否かを判定する（ステップＳ３１２）。

【0053】

ステップＳ３１２でサチュレーション状態でない（ＮＯ）と判定した場合は、コントローラ９５の出力部９５ｋにてアクチュエータの目標流量と補助流量制御装置２４，２５の前後差圧とを基に指令電気信号を算出し（ステップＳ３１３）、比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力し（ステップＳ３１４）、比例電磁減圧弁３５，３６からの指令圧に応じてパイロット可変絞り３２，３４を開口させ（ステップＳ３１５）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を開口させ（ステップＳ３１６）、主弁３１，３３の流量（方向制御弁からアクチュエータに送られる流量）を制御し（ステップＳ３１７）、制御有効化処理（ステップＳ３００）を終了する。

【0054】

ステップＳ３１２でサチュレーション状態である（ＹＥＳ）と判定した場合は、コントローラ９５の修正目標流量演算部９５ｆにてアクチュエータの目標流量にポンプ流量減少率αを掛けて修正目標流量を算出し（ステップＳ３１８）、コントローラ９５の出力部９５ｋにて修正目標流量と補助流量制御装置２４，２５の前後差圧を基に指令電気信号を算出し（ステップＳ３１９）、比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力し（ステップＳ３２０）、比例電磁減圧弁３５，３６からの指令圧に応じてパイロット可変絞り３２，３４を開口させ（ステップＳ３２１）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を開口させ（ステップＳ３２１）、主弁３１，３３の流量（方向制御弁からアクチュエータに送られる流量）を制御し（ステップＳ３２３）、制御有効化処理（ステップＳ３００）を終了する。

【0055】

なお、上記では具体的な制御対象としてブーム２０４、アーム２０５の方向制御弁、補助流量制御装置、比例電磁減圧弁を取り上げたが、図６Ａ〜図６Ｃに示すフローは、図示しないものを含め全ての方向制御弁、補助流量制御装置、比例電磁減圧弁に対して実行される。

【0056】

（２）動作
このように構成した第１の実施例における油圧駆動装置４００にあっては、以下に述べるような操作及び制御が可能である。なお、ここでは説明を簡便にするために、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６の３複合動作を行った場合を取り上げて、動作を説明する。

【0057】

「オペレータによる手動操作」
制御有効化スイッチ９６から油圧ショベル３００の領域制限制御を無効とする信号がコントローラ９５へ送られると、コントローラ９５は、操作レバー９１ａ，９１ｂへの入力からパイロットバルブ９２ａ，９２ｂを介して生成されたパイロット指令圧を直接各アクチュエータの方向制御弁の各パイロットポートへ作用させるように切換弁ユニット９３内の油路を切り換える。これにより、オペレータの入力した操作量に応じて各アクチュエータを駆動させることが可能となる。

【0058】

コントローラ９５は、ブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６の操作量を基に、油圧可変絞り弁の目標開口量を算出し、例えば、第１アーム用方向制御弁１１に対応する補助流量制御装置２５の油圧可変絞り弁３４の開口特性と比例電磁減圧弁３６からの操作圧とを基に油圧可変絞り弁３４の開口量が目標開口量となるように比例電磁減圧弁３６を介して油圧可変絞り弁３４の開口量を制御する。

【0059】

ここで、主弁３３の変位はオペレータの操作入力量のみで、アームシリンダ２０５ａの負荷に依存することなく決定される。そのため、オペレータが操作レバー９１ｂの入力量を維持した状態でアームシリンダ２０５ａの負荷が変動すると、主弁３３の前後差圧が変化し、主弁３３がアームシリンダ２０５ａへ分流する流量が変化する。この流量変化は、アームシリンダ２０５ａの挙動に如実に反映され、その変化をオペレータが認識することで操作レバー９１ｂの入力を調整し、オペレータが意図した操作をおこなうことができる。

【0060】

「領域制限制御による自動操作」
制御有効化スイッチ９６から油圧ショベル３００の領域制限制御を有効とする信号がコントローラ９５へ送られると、コントローラ９５は、操作レバー９１ａ，９１ｂへの入力からパイロットバルブ９２ａ，９２ｂを介して生成されたパイロット指令圧を電磁比例弁ユニット９４へと導くように切換弁ユニット９３内の油路を切り換える。電磁比例弁ユニット９４へ導かれた信号圧は、電磁比例弁ユニット９４へ備えられる比例電磁減圧弁９４ａとコントローラ９５の指令によって制御され、再び切換弁ユニット９３へと導かれる。切換弁ユニット９３へ導かれた信号圧は、各アクチェータの方向制御弁のパイロットポートへ導かれる。

【0061】

これにより、コントローラ９５の制御によってアクチュエータを駆動させることが可能となり、油圧ショベル３００の領域制限制御が行われる。

【0062】

コントローラ９５は、ブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６の操作量を各圧力センサや各ストロークセンサから取得された車体動作状態を基にアクチュエータの目標流量を算出し、またアクチュエータの目標流量を基に油圧ポンプの目標ポンプ流量を算出する。同時に方向制御弁の前後に取り付けられた圧力センサ８０，８１ｂ（または圧力センサ８０，８１ａ）から取得される方向制御弁前後差圧と、方向制御弁の圧力指令ポートに作用しているパイロット圧に対する方向制御弁の開口面積特性を基に算出される方向制御弁の開口面積とを用いてアクチュエータのメータイン側の現在流量を算出し、またアクチュエータの現在流量を基に油圧ポンプの現在ポンプ流量を算出する。さらに目標ポンプ流量と現在ポンプ流量とを基にポンプ流量減少率αを算出する。

【0063】

ポンプ流量減少率α＝１の場合は、主弁３３の目標流量を修正することなく、コントローラ９５にて主弁３３の目標流量と圧力センサ７７，８０から得られる補助流量制御装置２５の前後差圧とを基に指令電気信号を算出し、パイロット可変絞り３４へ比例電磁減圧弁３６を介して指令を出力する。

【0064】

ポンプ流量減少率α＜１の場合は、アクチュエータの目標流量にαを掛けて修正目標流量を算出し、コントローラ９５にて主弁３３の修正目標流量と圧力センサ７７，８０から得られる補助流量制御装置２５の前後差圧とを基に指令電気信号を算出し、パイロット可変絞り３４へ比例電磁減圧弁３６を介して指令を出力する。

【0065】

以上、補助流量制御装置２５の動作を説明したが、他の補助流量制御装置の動作も同様である。

【0066】

第１の実施例では、走行体２０１と、走行体２０１上に旋回可能に取り付けられた旋回体２０２と、旋回体２０２に取り付けられた作業装置２０３と、旋回体２０２または作業装置２０３を駆動する複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…と、油圧ポンプ１，２，３と、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の負荷圧力に応じて油圧ポンプ１，２，３の馬力制御を行うレギュレータ１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，２ｃ，３ａ，３ｂと、油圧ポンプ１，２，３の吐出ラインにパラレルに接続されており、油圧ポンプ１，２，３から複数の油圧アクチュエータへの供給流量を調整する複数の方向制御弁と、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の動作を指示するための操作レバー装置９１ａ，９１ｂと、パイロットポンプ４と、操作レバー装置９１ａ，９１ｂからの動作指示量に応じてパイロットポンプ４の吐出圧を減圧し、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の操作圧として出力する操作圧生成用バルブ装置９３，９４と、作業装置３０３が予め設定された領域へ侵入することを防止する領域制限制御機能の有効化または無効化を指示するための制御有効化スイッチ９６と、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、操作レバー装置９１ａ，９１ｂからの動作指示量に応じた操作圧が出力されるように操作圧生成用バルブ装置９３，９４を制御し、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、操作レバー装置９１ａ，９１ｂからの動作指示量に応じた操作圧が補正されて出力されるように操作圧生成用バルブ装置９３，９４を制御するコントローラ９５とを備えた作業機械３００において、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の各上流に接続されており、油圧ポンプ１，２，３から複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６への供給流量を制限可能な複数の補助流量制御装置２１〜２９を備え、コントローラ９５は、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の負荷変動に応じて油圧ポンプ１，２，３から複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６への供給流量が変動するように複数の補助流量制御装置２１〜２９を制御し、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の負荷変動に応じて油圧ポンプ１，２，３から複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６への供給流量が変動しないように複数の補助流量制御装置２１〜２９を制御すると共に、前記馬力制御により油圧ポンプ１，２，３の現在吐出流量が油圧ポンプ１，２，３の目標吐出流量よりも減少するサチュレーションが生じたときに、前記目標吐出流量に対する前記現在吐出流量の比率であるポンプ流量減少率αに応じて油圧ポンプ１，２，３から複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６への供給流量が減少するように複数の補助流量制御装置２１〜２９を制御する。

【0067】

また、複数の補助流量制御装置２１〜２９は、それぞれ、補助可変絞りを形成するシート形の主弁３１，３３…と、主弁３１，３３…のシート弁体の移動量に応じて開口面積を変化させる制御可変絞り３１ｂ，３３ｂ…と、通過流量に応じて前記シート弁体の移動量を決定するパイロットライン６３，６４…と、パイロットライン６３，６４…に配置され、コントローラ９５からの指令に応じて開口量を変化させるパイロット可変絞り３２，３４…とを有し、コントローラ９５は、制御有効化スイッチ９６により領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の負荷変動に応じて主弁３１，３３…の通過流量が変動するようにパイロット可変絞り３２，３４…の開口量を制御し、制御有効化スイッチ９６により領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の負荷変動に応じて主弁３１，３３…の通過流量が変動しないようにパイロット可変絞り３２，３４…の開口量を制御すると共に、前記サチュレーションが生じたときに、ポンプ流量減少率αに応じて主弁３１，３３…の通過流量が減少するようにパイロット可変絞り３２，３４…の開口量を制御する。

【0068】

また、パイロット可変絞り３２，３４…は油圧可変絞り弁で構成され、作業機械３００は、油圧ポンプ１，２，３の吐出ラインに設けられた第１圧力センサ７７…と、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６と主弁３１，３３…とを接続する油路に設けられた第２圧力センサ７８，８０…と、コントローラ９５からの指令に応じてパイロットポンプ４の吐出圧を減圧し、油圧可変絞り弁３２，３４…の操作圧として出力する比例電磁減圧弁３５，３６…とを更に備え、コントローラ９５は、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の無効化が指示された場合に、操作レバー装置９１ａ，９１ｂからの動作指示量を基に油圧可変絞り弁３２，３４…の目標開口量を算出し、油圧可変絞り弁３２，３４…の開口特性と油圧可変絞り弁３２，３４…の操作圧とを基に油圧可変絞り弁３２，３４…の現在開口量を算出し、前記目標開口量と前記現在開口量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁３５，３６…を介して油圧可変絞り弁３２，３４…の開口量を制御し、制御有効化スイッチ９６により前記領域制限制御機能の有効化が指示された場合に、操作レバー装置９１ａ，９１ｂからの動作指示量を基に主弁３１，３３…の目標通過流量を算出し、第１圧力センサ７７及び第２圧力センサ７８，８０…で検出した主弁３１，３３…の前後差圧と比例電磁減圧弁３５，３６…から出力された操作圧に対する主弁３１，３３…の現在開口量とを基に主弁３１，３３…の現在通過流量を算出し、前記目標通過流量と前記現在通過流量との差が小さくなるように比例電磁減圧弁３５，３６…を介して油圧可変絞り弁３２，３４…の開口量を制御する。

【0069】

また、作業機械３００は、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の前後差圧を検出する前後差圧検出装置を更に備え、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の開口特性と操作圧生成用バルブ装置９３，９４から出力された操作圧とに基づいて複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の現在開口量を算出し、コントローラ９５は、前記前後差圧検出装置で検出した複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の前後差圧と複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の現在開口量とに基づいて複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６から複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…への現在供給流量を算出し、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６から複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…への現在供給流量を合計することにより油圧ポンプ１，２，３の現在吐出流量を算出する。

【0070】

また、前記前後差圧検出装置は、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６と主弁３１，３３…とを接続する油路に設けられた第２圧力センサ７８，８０…と、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の作動油供給側ポートと複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６とを接続する油路に設けられた第３圧力センサ７９ｂ，８１ｂ…（７９ａ，８１ａ…）とで構成されている。

【0071】

（３）効果
以上のように構成した第１の実施例によれば、領域制限制御機能が無効な場合は、補助流量制御装置２１〜２９の流量制御を無効とし、補助流量制御装置２１〜２９はオペレータの操作入力量に応じた開口を維持し、複数の油圧アクチュエータへと分流を行う。この場合は、アクチュエータの負荷変動に応じたアクチュエータ動作の変化をオペレータがより感じ取りやすくなるため、オペレータ操作時の油圧ショベル３００の操作性が確保される。一方、領域制限制御機能が有効な場合は、補助流量制御装置２１〜２９はアクチュータの負荷変動に依存することなくコントローラ９５が指令する目標流量通りに流量を高応答かつ確実にアクチュエータへ供給することができ、アクチュエータの自動制御精度を向上できる。また、サチュレーション状態になった場合でも、各アクチュエータへの分流比率を維持することができ、アクチュエータの制御精度を低下させることなく自動制御が可能となる。これらにより、オペレータの手動操作時とコントローラ９５による自動制御時の２種類の操作形態において、それぞれの操作形態に適した油圧システム特性へと切り替えることで、それぞれの操作形態で要求される性能を両立させることができる。

【実施例2】

【0072】

図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第２の実施例における油圧駆動装置の回路図である。

【0073】

（１）構成
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、第２の実施例における油圧駆動装置４００Ａの構成は、第１の実施例における油圧駆動装置４００（図２Ａおよび図２Ｂに示す）とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。

【0074】

第２ブーム用方向制御弁１０のタンクラインに圧力センサ１１１が設けられ、第１アーム用方向制御弁１１のタンクラインに圧力センサ１１２が設けられている。

【0075】

なお、説明を簡便にするため一部図示を省略しているが、補助流量制御装置２１〜２９及び周辺の機器、配管、配線は全て同じ構成である。また、コントローラ９５の演算処理は、第１の実施例（図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示す）と同様である。

【0076】

（２）動作
第２の実施例における油圧駆動装置４００Ａの動作は、第１の実施例における油圧駆動装置４００の動作とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。

【0077】

「領域制限制御による自動操作」
制御有効化スイッチ９６から油圧ショベル３００の領域制限制御を有効とする信号がコントローラ９５へ送られ、領域制限制御による自動操作が行われる状態において、コントローラ９５は、ブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６の操作量を各圧力センサや各ストロークセンサから取得された車体動作状態を基にアクチュエータの目標流量を算出し、また各アクチュエータの目標流量を基に油圧ポンプの目標ポンプ流量を算出する。同時に方向制御弁の前後に取り付けられた圧力センサ８１ｂ，１１２（または圧力センサ８１ａ，１１２）から取得される方向制御弁前後差圧と、方向制御弁の圧力指令ポートに作用しているパイロット圧に対する方向制御弁の開口面積特性を基に算出される開口面積からアクチュエータのメータアウト側の現在流量を算出し、また各アクチュエータの現在流量を基に油圧ポンプの現在ポンプ流量を算出する。さらに前記目標ポンプ流量と前記現在ポンプ流量を基にポンプ流量減少率αを算出する。

【0078】

（３）効果
第２の実施例では、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６の前後差圧を検出する前後差圧検出装置は、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…の作動油排出側ポートと複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６とを接続する油路に設けられた第４圧力センサ７９ａ，８１ａ…（７９ｂ，８１ｂ…）と、複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６と作動油タンク５とを接続する油路に設けられた第５圧力センサ１１１，１１２…とで構成されている。

【0079】

以上のように構成した第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0080】

方向制御弁のメータアウト側のアクチュエータ回路の圧力とタンク回路の圧力を計測することで、大きな慣性体を駆動するアクチュエータ（例えば旋回モータ）の様にアクチュエータの動作とメータイン側流量にズレが生じやすい油圧回路においても正確にアクチュエータの現在流量を算出することができる。これにより、現在ポンプ流量やポンプ流量減少率αをより精度よく算出することができ、サチュレーション時に分流比を維持してより安定したアクチュエータの操作を行うことができる。

【実施例3】

【0081】

本発明の第３の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

【0082】

（１）構成
第３の実施例における油圧駆動装置の構成は、第１の実施例における油圧駆動装置４００（図２Ａおよび図２Ｂに示す）と同様であるが、コントローラ９５の処理内容が異なる。

【0083】

図８は、第３の実施例におけるコントローラ９５の機能ブロック図である。図８において、コントローラ９５は、第１の実施例（図５に示す）の構成に加えて、流量補正比率演算部９５ｌと圧力状態判断部９５ｍとを有する。

【0084】

流量補正比率演算部９５ｌは、ポンプ流量減少率演算部９５ｈからのポンプ流量減少率αと各アクチュエータに対して予め設定された補正比率γを掛けて流量補正比率βを演算する。修正目標流量演算部９５ｆは、目標流量演算部９５ｅからの目標流量と流量補正比率演算部９５ｌからの流量補正比率βとを基にアクチュエータの修正目標流量を演算する。圧力状態判断部９５ｍは入力部９５ａの圧力センサ出力値を基に分流を必要とするアクチュエータのうち最も負荷圧が高いアクチュエータを判断する。出力部９５ｋは、制御有効化判断部９５ｂからの判断結果と、修正目標流量演算部９５ｆからの修正目標流量と、入力部９５ａからの圧力センサ出力値と、圧力状態判断部９５ｍの判断結果とを基に指令電気信号を生成し、切換弁ユニット９３、電磁比例弁ユニット９４、比例電磁減圧弁３５，３６に出力する。

【0085】

図９Ａは、第３の実施例におけるコントローラ９５Ａの演算処理を示すフロー図である。コントローラ９５Ａは、制御有効化スイッチ９６がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ１００）、制御有効化スイッチ９６がＯＦＦである（ＮＯ）と判定した場合は制御無効化処理（ステップＳ２００）を実行し、制御有効化スイッチ９６がＯＮである（ＹＥＳ）と判定した場合は制御有効化処理（ステップＳ３００Ａ）を実行する。

【0086】

図９Ｂおよび図９Ｃは、制御有効化処理（ステップＳ３００Ａ）の詳細を示すフロー図である。図９Ｂにおいて、ステップＳ３０１〜Ｓ３１７は、第１の実施例（図６Ｃに示す）と同様である。

【0087】

ステップＳ３１２でサチュレーション状態である（ＹＥＳ）と判定した場合は、コントローラ９５の流量補正比率演算部９５ｌにて、ポンプ流量減少率αに流量制御対象のアクチュエータに対して予め設定された補正係数γを掛けて流量補正比率βを算出し（ステップＳ３４１）、コントローラ９５の修正目標流量演算部９５ｆにて流量制御対象のアクチュエータの目標流量に流量補正比率βを掛けて修正目標流量を算出し（ステップＳ３４２）、コントローラ９５の出力部９５ｋにて修正目標流量と補助流量制御装置２４，２５の前後差圧とを基に指令電気信号を算出し（ステップＳ３４３）、コントローラ９５の圧力状態判断部９５ｍにて入力部９５ａからの圧力センサ出力値を基に流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのなかで最も高いか否かを判定する（ステップＳ３４５）。

【0088】

ステップＳ３４５で流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのうちの最高負荷圧ではない（ＮＯ）と判定した場合は、コントローラ９５の出力部９５ｋにて比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力し（ステップＳ３４６）、比例電磁減圧弁３５，３６からの指令圧に応じてパイロット可変絞り３２，３４を開口させ（ステップＳ３４７）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を開口させ（ステップＳ３４８）、主弁３１，３３の流量（方向制御弁からアクチュエータに送られる流量）を制御し（ステップＳ３４９）、制御有効化処理（ステップＳ３００）を終了する。

【0089】

ステップＳ３４５で流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのなかで最も高い（ＹＥＳ）と判定した場合は、コントローラ９５の出力部９５ｋにて比例電磁減圧弁３５，３６へ指令電気信号を出力せず（ステップＳ３４４）、比例電磁減圧弁３５，３６からの指令圧（タンク圧）に応じてパイロット可変絞り３２，３４を全開させ（ステップＳ３４５）、パイロット可変絞り開口に応じて補助流量制御装置２４，２５の主弁３１，３３を全開させ（ステップＳ３４６）、制御有効化処理（ステップＳ３００ａ）を終了する。

【0090】

ここで、流量補正比率βは、図１０Ａに示されるように各アクチュエータに設定された補正係数γとポンプ流量減少率αの積で求められる。また、補正係数γは一定である必要は無く、図１０Ｂに例示されるようにアクチュエータの負荷圧Ｐｌに応じて変化させてもよい。

【0091】

なお、上記では具体的な制御対象としてブーム２０４、アーム２０５の方向制御弁、補助流量制御装置、比例電磁減圧弁を取り上げたが、図９Ａ〜図９Ｃに示すフローは図示しないものを含め全ての方向制御弁、補助流量制御装置、比例電磁減圧弁に対して実行される。また、上記では、大きな慣性体を駆動するアクチュエータであって、流量変化が慣性体の挙動に及ぼす影響が大きいアクチュエータ（旋回モータおよびブームシリンダ２０４ａ）の流量補正比率βを高く設定した場合を例示したが、各アクチュエータの流量補正比率βの設定は、油圧システムや稼働条件などに応じて設計者などが任意に設定するものであり、例示した内容に限るものではない。

【0092】

（２）動作
第３の実施例における油圧駆動装置の動作は、第１の実施例における油圧駆動装置４００の動作とほぼ同様であるが、以下の点で異なる。

【0093】

「領域制限制御による自動操作」
制御有効化スイッチ９６から油圧ショベル３００の領域制限制御を有効とする信号がコントローラ９５へ送られ、領域制限制御による自動操作が行われる状態において、コントローラ９５Ａは、ブーム２０４、アーム２０５及びバケット２０６の操作量と各圧力センサや各ストロークセンサから取得された車体動作状態とを基にアクチュエータの目標流量を算出し、また各アクチュエータの目標流量を基に油圧ポンプの目標ポンプ流量を算出する。同時に方向制御弁の前後に取り付けられた圧力センサ８０，８１ｂ（または圧力センサ８０，８１ａ）から取得される方向制御弁前後差圧と、方向制御弁の圧力指令ポートに作用しているパイロット圧に対する方向制御弁の開口面積特性を基に算出される開口面積からアクチュエータのメータイン側現在流量を算出し、また各アクチュエータの現在流量を基に油圧ポンプの現在ポンプ流量を算出する。さらに目標ポンプ流量と現在ポンプ流量とを基にポンプ流量減少率αを算出する。

【0094】

ポンプ流量減少率α＝１の場合は、目標流量を修正することなく、コントローラ９５にて主弁３３の目標流量と圧力センサ７７，８０から得られる補助流量制御装置２５の前後差圧とを基に指令電気信号を算出し、パイロット可変絞り３４へ比例電磁減圧弁３６を介して指令を出力する。

【0095】

ポンプ流量減少率α＜１の場合は、ポンプ流量減少率αに各アクチュエータに対して予め設定された補正係数γを掛けて流量補正比率β（補正後のポンプ流量比率）を算出する。さらに各アクチュエータの目標流量に流量補正比率βを掛けて修正目標流量を算出し、コントローラ９５Ａにて主弁３３の修正目標流量と圧力センサ７７，８０から得られる補助流量制御装置２５の前後差圧とを基に目標指令電気信号を算出する。同時に、コントローラ９５にて圧力センサ出力値から流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのなかで最も高いか否かを判断する。

【0096】

流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのうちの最高負荷圧でない場合は、コントローラ９５Ａから目標指令電気信号を比例電磁減圧弁３６へ出力し、目標指令電気信号を受けて比例電磁減圧弁３６が油圧可変絞り弁３４の操作圧を出力する。

【0097】

流量制御対象のアクチュエータの負荷圧が分流対象のアクチュエータのなかで最も高い場合は、コントローラ９５Ａから目標指令電気信号を比例電磁減圧弁３６へ出力せず、比例電磁減圧弁３６が油圧可変絞り弁３４の操作圧としてタンク圧を出力することで、主弁３３を全開にする。

【0098】

以上、補助流量制御装置２５の動作を説明したが、他の補助流量制御装置の動作も同様である。

【0099】

第３の実施例では、コントローラ９５Ａは、制御有効化スイッチ９６により領域制限制御機能の有効化が指示された場合でかつサチュレーションが生じたときに、ポンプ流量減少率αに複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…のそれぞれに対して予め設定された補正係数γを掛けてポンプ流量減少率αを補正し、複数の油圧アクチュエータ２０４ａ，２０５ａ，２０６ａ…ごとに補正されたポンプ流量減少率βに応じて油圧ポンプ１，２，３から複数の方向制御弁７〜１２，１４〜１６への供給流量が減少するように複数の補助流量制御装置２１〜２９を制御する。

【0100】

（３）効果
以上のように構成した第３の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0101】

アクチュエータの負荷圧上昇に伴うポンプの馬力制御などにより、目標ポンプ流量よりも実際のポンプ吐出流量が少なくなりサチュレーション状態となった場合、大きな慣性体を有するアクチュエータ（例えば旋回モータなど）に対してはポンプ流量減少率αを増加側に補正して優先的に油を流すことによってサチュレーションに対する流量低下量を軽減することで、サチュレーション時のアクチュエータ挙動の安定性を高めることができ、より安定したアクチュエータの操作を行うことができる。

【0102】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、本発明は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。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

【符号の説明】

【0103】

１…第１油圧ポンプ、１ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、１ｂ…第１油圧ポンプ自己圧ポート（レギュレータ）、１ｃ…第２油圧ポンプ自己圧ポート（レギュレータ）、２…第２油圧ポンプ、２ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、２ｂ…第１油圧ポンプ自己圧ポート（レギュレータ）、２ｃ…第２油圧ポンプ自己圧ポート（レギュレータ）、３…第３油圧ポンプ、３ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、３ｂ…第３油圧ポンプ自己圧ポート（レギュレータ）、４…パイロットポンプ、５…作動油タンク、６…右走行用方向制御弁、７…バケット用方向制御弁、８…第２アーム用方向制御弁、９…第１ブーム用方向制御弁、１０…第２ブーム用方向制御弁、１１…第１アーム用方向制御弁、１２…第１アタッチメント用方向制御弁、１３…左走行用方向制御弁、１４…旋回用方向制御弁、１５…第３ブーム用方向制御弁、１６…第２アタッチメント用方向制御弁、１７…合流弁、２１…バケット用補助流量制御装置、２２…第２アーム用補助流量制御装置、２３…第１ブーム用補助流量制御装置、２４…第２ブーム用補助流量制御装置、２５…第１アーム用補助流量制御装置、２６…第１アタッチメント用補助流量制御装置、２７…旋回用補助流量制御装置、２８…第３ブーム用補助流量制御装置、２９…第２アタッチメント用補助流量制御装置、３１…主弁、３１ａ…弁体、３１ｂ…フィードバック絞り（制御可変絞り）、３１ｃ…第１圧力室、３１ｄ…第２圧力室、３１ｅ…第３圧力室、３２…油圧可変絞り弁（パイロット可変絞り）、３２ａ…圧力信号ポート、３３…主弁、３３ａ…弁体、３３ｂ…フィードバック絞り（制御可変絞り）、３３ｃ…第１圧力室、３３ｄ…第２圧力室、３３ｅ…第３圧力室、３４…油圧可変絞り弁（パイロット可変絞り）、３４ａ…圧力信号ポート、３５…比例電磁減圧弁、３５ａ…ソレノイド、３６…比例電磁減圧弁、３６ａ…ソレノイド、４１〜６２…管路、６３…パイロットライン、６３ａ，６３ｂ，６３ｃ…管路、６４…パイロットライン、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ…管路、６５〜６７…管路、７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ…圧力センサ、７４，７５，７６…ストロークセンサ、７７，７８，７９ａ，７９ｂ，８０，８１ａ，８１ｂ…圧力センサ、９１ａ，９１ｂ…操作レバー（操作レバー装置）、９２ａ，９２ｂ…パイロットバルブ、９３…切換弁ユニット（操作圧生成用バルブ装置）、９３ａ…電磁切換弁、９４…電磁比例弁ユニット（操作圧生成用バルブ装置）、９４ａ…比例電磁減圧弁、９５，９５Ａ…コントローラ、９５ａ…入力部、９５ｂ…制御有効化判断部、９５ｃ…車体姿勢演算部、９５ｄ…要求流量演算部、９５ｅ…目標流量演算部、９５ｆ…修正目標流量演算部、９５ｇ…目標ポンプ流量演算部、９５ｈ…ポンプ流量減少率演算部、９５ｉ…アクチュエータ流量演算部、９５ｊ…現在ポンプ流量演算部、９５ｋ…出力部、９５ｌ…流量補正比率演算部、９５ｍ…圧力状態判断部、９６…制御有効化スイッチ、９７〜１０１…管路、１１１，１１２…圧力センサ、２０１…走行体、２０２…旋回体、２０３…作業装置、２０４…ブーム、２０４ａ…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０５…アーム、２０５ａ…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０６…バケット、２０６ａ…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、２０７…運転室、２０８…機械室、２０９…カウンタウエイト、２１０…コントロールバルブ、３００…油圧ショベル（作業機械）、４００，４００Ａ…油圧駆動装置。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】