特開 2024-102594 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024102594

(43)【公開日】2024-07-31

(54)【発明の名称】作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240724BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023006591

(22)【出願日】2023-01-19

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 昌保

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB04

2D003AC11

2D003BB07

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA04

2D003DB02

2D003DB04

2D003DB05

(57)【要約】

【課題】破砕対象物の飛び散りを抑制する。
【解決手段】作業機械は、破砕対象物を破砕する作業機と、作業機を駆動する駆動力を発生する電動モータと、コントローラとを備えている。コントローラは、破砕対象物に荷重が作用した状態で、破砕対象物に作用する荷重を逐次算出する。コントローラは、荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、電動モータが発生する駆動力を減少させる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

破砕対象物を破砕する作業機と、
前記作業機を駆動する駆動力を発生する電動モータと、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、前記破砕対象物に荷重が作用した状態で、前記破砕対象物に作用する前記荷重を逐次算出し、前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させる、作業機械。

【請求項2】

前記作業機の姿勢を検出する作業機姿勢センサをさらに備え、
前記作業機は、先端に設けられるアタッチメントを含み、
前記コントローラは、前記アタッチメントの先端の移動量を算出する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、前記移動量の所定の増加に対する前記荷重の変化を算出する、請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、前記移動量の所定の増加に対する前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させる、請求項３に記載の作業機械。

【請求項5】

作動油により動作し、前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに前記作動油を供給する油圧ポンプと、をさらに備え、
前記電動モータは、前記油圧ポンプを駆動する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項6】

前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記圧力センサにより検出された前記作動油の圧力を用いて、前記破砕対象物に作用する荷重を算出する、請求項５に記載の作業機械。

【請求項7】

前記作業機は、先端に設けられるアタッチメントを含み、
前記油圧アクチュエータは、前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダである、請求項５に記載の作業機械。

【請求項8】

破砕対象物を破砕する作業機と、
前記作業機を駆動する駆動力を発生する電動モータと、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、前記破砕対象物に荷重が作用した状態で、前記破砕対象物に作用する前記荷重を逐次算出し、前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させる、作業機械を含むシステム。

【請求項9】

破砕対象物を破砕する作業機を、電動モータが発生する駆動力で駆動することと、
前記破砕対象物に作用する荷重を逐次算出することと、
前記破砕対象物に前記荷重が作用した状態で、前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させることと、を備える、作業機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１１－５８２８１号公報（特許文献１）には、作業機械の作業腕に取付けたブレーカに作動油を供給するブレーカ制御弁をＯＮ・ＯＦＦ操作するブレーカ操作器がＯＮで、ブレーカを破砕対象物に押付ける作業腕の油圧シリンダの押付け油圧力が所定の圧力以下のときは、ブレーカ操作器をＯＦＦにしてブレーカの作動を停止させる、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－５８２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

作業機械の作業機で、コンクリートなどの破砕対象物を破砕する場合、破砕対象物の破片が飛び散り、周囲への影響に配慮しながら作業しなければならない。

【0005】

本開示では、破砕対象物の飛び散りを抑制できる、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法が提案される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、破砕対象物を破砕する作業機と、作業機を駆動する駆動力を発生する電動モータと、コントローラとを備える、作業機械、および作業機械を含むシステムが提案される。コントローラは、破砕対象物に荷重が作用した状態で、破砕対象物に作用する荷重を逐次算出する。コントローラは、荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、電動モータが発生する駆動力を減少させる。

【0007】

本開示のある局面に従うと、作業機械の制御方法が提案される。制御方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、破砕対象物を破砕する作業機を、電動モータが発生する駆動力で駆動することである。第２のステップは、破砕対象物に作用する荷重を逐次算出することである。第３のステップは、破砕対象物に荷重が作用した状態で、荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、電動モータが発生する駆動力を減少させることである。

【発明の効果】

【0008】

本開示の作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法によると、破砕対象物の飛び散りを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態における作業機械の構成を概略的に示す側面図である。

【図2】図１に示される作業機械のシステム構成を示すブロック図である。

【図3】ポンプコントローラの機能ブロックを説明する図である。

【図4】破砕対象物の破砕作業の処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】油圧シリンダの概略構成を示す部分断面図である。

【図6】破砕対象物に作用する荷重とアタッチメントの先端の移動量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。実施形態から任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。

【0011】

以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、運転室２ａ内の運転席２ｂに着座したオペレータを基準とした方向である。

【0012】

＜作業機械の構成＞
図１は、実施形態における作業機械の一例としての電動ショベル１００の構成を概略的に示す側面図である。図１に示されるように、本実施の形態の電動ショベル１００は、走行体１と、旋回体２と、作業機３とを主に有している。走行体１と旋回体２とにより、電動ショベル１００の車体が構成されている。

【0013】

走行体１は、左右一対の履帯装置１ａを有している。この左右一対の履帯装置１ａの各々は、履帯を有している。左右一対の履帯が回転駆動されることにより、電動ショベル１００が自走する。

【0014】

旋回体２は、走行体１に対して旋回自在に設置されている。この旋回体２は、運転室（キャブ）２ａと、運転席２ｂと、外装カバーに覆われた機械室２ｃとを主に有している。運転室２ａは、旋回体２のたとえば前方左側（車両前側）に配置されている。運転室２ａの内部空間には、オペレータが着座するための運転席２ｂが配置されている。

【0015】

機械室２ｃは、運転室２ａに対して旋回体２の後方側（車両後側）に配置されている。機械室２ｃには、バッテリ３７、インバータ３１、電動モータ４０、油圧ポンプ４３、旋回モータ２４、メインバルブ４１、および作動油タンク４２（いずれも図２参照）などが配置されている。

【0016】

作業機３は、旋回体２の前方側であって運転室２ａのたとえば右側において、旋回体２に支持されている。作業機３は、たとえばブーム３ａ、アーム３ｂ、アタッチメント３ｃなどを有している。ブーム３ａの基端部は、ブームフートピン５ａにより旋回体２に回転可能に連結されている。アーム３ｂの基端部は、ブームトップピン５ｂによりブーム３ａの先端部に回転可能に連結されている。アタッチメント３ｃは、アームトップピン５ｃによりアーム３ｂの先端部に回転可能に連結されている。

【0017】

ブーム３ａは、ブームシリンダ４ａにより駆動可能である。この駆動により、ブーム３ａは、ブームフートピン５ａを中心に旋回体２に対して上下方向に回動可能である。アーム３ｂは、アームシリンダ４ｂにより駆動可能である。この駆動により、アーム３ｂは、ブームトップピン５ｂを中心にブーム３ａに対して上下方向に回動可能である。アタッチメント３ｃは、バケットシリンダ４ｃの駆動により、アームトップピン５ｃを中心にアーム３ｂに対して上下方向に回動可能である。

【0018】

アタッチメント３ｃは、一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２を有している。アタッチメント３ｃは、一対のアタッチメントシリンダ４ｄ（４ｄ１，４ｄ２）を有するダブルシリンダ型の大割機である。破砕歯３ｃ１は、アタッチメントシリンダ４ｄ１により駆動可能である。破砕歯３ｃ２は、アタッチメントシリンダ４ｄ２により駆動可能である。アタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２が伸び動作をすると、破砕歯３ｃ１，３ｃ２は、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａが互いに近づくように動作する。アタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２が縮み動作をすると、破砕歯３ｃ１，３ｃ２は、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａが互いに離れるように動作する。このように作業機３は駆動可能である。

【0019】

図１に示されるアタッチメント３ｃは、一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２の間に破砕対象物を挟み込んで破砕する大割機であるが、これに限定されず、小割機であってもよい。また、作業機３は、他の種類のアタッチメントとして、バケット、ブレーカ、グラップルなどを、アーム３ｂの先端部に取り付けることが可能に構成されている。

【0020】

作業機３は、作業具リンク３ｄを有している。作業具リンク３ｄは、第１リンク部材３ｄａと、第２リンク部材３ｄｂとを有している。第１リンク部材３ｄａの先端と第２リンク部材３ｄｂの先端とは、バケットシリンダトップピン３ｄｃを介して、相対回転可能に連結されている。バケットシリンダトップピン３ｄｃは、バケットシリンダ４ｃの先端に連結されている。したがって第１リンク部材３ｄａおよび第２リンク部材３ｄｂは、バケットシリンダ４ｃにピン連結されている。

【0021】

第１リンク部材３ｄａの基端は、第１リンクピン３ｄｄによりアーム３ｂに回転可能に連結されている。第２リンク部材３ｄｂの基端は、第２リンクピン３ｄｅによりアタッチメント３ｃの根元部分のブラケットに回転可能に連結されている。

【0022】

ブームシリンダ４ａのヘッド側に設けられている圧力センサ６ａは、ブームシリンダ４ａのシリンダヘッド側油室１４Ａ内の作動油の圧力（ヘッド圧）を検出することができる。ブームシリンダ４ａのボトム側に設けられている圧力センサ６ｂは、ブームシリンダ４ａのシリンダボトム側油室１４Ｂ内の作動油の圧力（ボトム圧）を検出することができる。

【0023】

ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、バケットシリンダ４ｃおよびアタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２のそれぞれには、ストロークセンサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ１，７ｄ２が取り付けられている。ストロークセンサ７ａは、ブームシリンダ４ａにおけるシリンダ４ａａに対するシリンダロッド４ａｂの変位量を検出する。ストロークセンサ７ｂは、アームシリンダ４ｂにおけるシリンダロッドの変位量を検出する。ストロークセンサ７ｃは、バケットシリンダ４ｃにおけるシリンダロッドの変位量を検出する。ストロークセンサ７ｄ１，７ｄ２は、アタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２におけるシリンダロッドの変位量を検出する。

【0024】

ブームフートピン５ａ、ブームトップピン５ｂおよびアームトップピン５ｃのそれぞれの周囲には、角度センサ９ａ，９ｂ，９ｃが取り付けられていてもよい。角度センサ９ａ，９ｂ，９ｃは、ポテンショメータであってもよく、ロータリーエンコーダであってもよい。

【0025】

図１に示されるように、側方視において、ブームフートピン５ａとブームトップピン５ｂとを通る直線（図１中に二点鎖線で図示）と、上下方向に延びる直線（図１中に破線で図示）とのなす角度を、ブーム角θｂとする。ブーム角θｂは、通常、鋭角である。ブーム角θｂは、旋回体２に対するブーム３ａの角度を表す。ブーム角θｂは、ストロークセンサ７ａの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ａの測定値から算出することができる。

【0026】

側方視において、ブームフートピン５ａとブームトップピン５ｂとを通る直線と、ブームトップピン５ｂとアームトップピン５ｃとを通る直線（図１中に二点鎖線で図示）とのなす角度を、アーム角θａとする。アーム角θａは、側方視でアーム３ｂが回動する領域におけるブーム３ａに対するアーム３ｂの角度を表す。アーム角θａは、ストロークセンサ７ｂの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ｂの測定値から算出することができる。

【0027】

アーム３ｂに対するアタッチメント３ｃの角度は、ストロークセンサ７ｃの検出結果から算出することができ、また角度センサ９ｃの測定値から算出することができる。アタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２に取り付けられるストロークセンサ７ｄ１，７ｄ２の検出結果から、アタッチメント３ｃの歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの移動量を算出することができる。

【0028】

また旋回体２、ブーム３ａ、アーム３ｂおよび第１リンク部材３ｄａのそれぞれには、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが取り付けられている。ＩＭＵ８ａは、前後方向、左右方向および上下方向における旋回体２の加速度と、前後方向、左右方向および上下方向まわりの旋回体２の角速度とを計測する。ＩＭＵ８ｂ，８ｃ，８ｄのそれぞれは、前後方向、左右方向および上下方向におけるブーム３ａ、アーム３ｂ、第１リンク部材３ｄａの加速度と、前後方向、左右方向および上下方向まわりのブーム３ａ、アーム３ｂ、第１リンク部材３ｄａの角速度とを計測する。

【0029】

旋回体２に取り付けられたＩＭＵ８ａで測定された加速度とブーム３ａに取り付けられたＩＭＵ８ｂで測定された加速度との差分に基づいて、ブームシリンダ４ａの伸縮の加速度（ブームシリンダ４ａの伸縮速度の変化量）を取得することができる。ブーム角θｂ、アーム角θａ、アーム３ｂに対するアタッチメント３ｃの角度は、それぞれＩＭＵ８ｂ，８ｃ，８ｄの検出結果から算出されてもよい。

【0030】

ＩＭＵ８ａは、作業機械の車体に取り付けられ車体の位置を検出する車体位置センサを構成している。ストロークセンサ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ１，７ｄ２、角度センサ９ａ，９ｂ，９ｃ、およびＩＭＵ８ｂ，８ｃ，８ｄは、作業機３に取り付けられ作業機械の車体に対する作業機３の姿勢を検出する作業機姿勢センサを構成している。

【0031】

＜システム構成＞
図２は、図１に示される作業機械のシステム構成を示すブロック図である。電動ショベル１００は、動力源としての電動モータ４０を備えている。電動ショベル１００では、作業機３を駆動する駆動力を、電動モータ４０が発生する。電動モータ４０は、作業機３を駆動可能である。ブーム３ａ、アーム３ｂおよびアタッチメント３ｃの各々が電動モータ４０によって駆動されることにより、作業機３の動作が可能である。

【0032】

電動モータ４０は、バッテリ３７を電源として、インバータ３１から供給された交流電力により駆動する。電動モータ４０の回転速度は、インバータ３１から供給される交流電力の周波数により制御される。

【0033】

バッテリ３７は、蓄電装置であり、電気エネルギーを蓄える。バッテリ３７は、蓄えた電気エネルギーを起電力として取り出す。バッテリ３７は、たとえば複数のバッテリモジュールを含んでいる。複数のバッテリモジュールの各々は、複数のバッテリセルを有している。バッテリセルは、たとえば、正極と負極とを、セパレータを間に介在させて積層することにより、構成されている。

【0034】

インバータ３１は、バッテリ３７の出力である直流電流を、周波数などを制御した交流電流に変換する。インバータ３１は、電気配線を通じて電動モータ４０に交流電力を供給する。インバータ３１は、電気コントローラ３０から入力された制御信号に従って、電動モータ４０の駆動を制御する。このようにバッテリ３７に蓄えられた電気エネルギーは電動モータ４０に供給される。

【0035】

バッテリ３７とインバータ３１とは、配電ユニット（ＰＤＵ）３５および高圧ジャンクションボックス（ＨＶＪＢ）３６を介して、電気的に接続されている。配電ユニット３５は、バッテリ３７に蓄えられた電力を、インバータ３１を含む各機器に分配する機能を有している。高圧ジャンクションボックス３６には、バッテリ３７が接続されており、また充電ポート３８が接続されている。充電ポート３８に、外部電源または外部の発電機が接続されて、バッテリ３７が充電される。バッテリ３７は、外部から得た電気エネルギーを蓄える。

【0036】

インバータ３１、配電ユニット３５、高圧ジャンクションボックス３６、バッテリ３７、充電ポート３８、および電動モータ４０は、高圧配線によって接続されている。バッテリ３７は、高圧配線を通じてインバータ３１に電力を供給する。

【0037】

電動モータ４０の出力軸は、油圧ポンプ４３の入力軸に機械的に接続されている。電動モータ４０が駆動することにより、電動モータ４０の駆動力が油圧ポンプ４３に伝達され、油圧ポンプ４３が駆動する。

【0038】

油圧ポンプ４３は、駆動することにより、油圧配管を通じて作動油タンク４２から作動油を汲み出す。作動油タンク４２は、油圧ポンプ４３に作動油を供給する役割をなす。油圧ポンプ４３から吐出された作動油は、油圧配管を通じて、メインバルブ４１へ供給される。油圧ポンプ４３は、駆動することにより、メインバルブ４１を通じて、油圧アクチュエータに作動油を供給する。メインバルブ４１は、油圧ポンプ４３と油圧アクチュエータとの間の油路（油圧配管）に配置されている。

【0039】

油圧アクチュエータは、図１にも示されるブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、バケットシリンダ４ｃおよびアタッチメントシリンダ４ｄに加えて、旋回モータ２４と、図示しない走行モータとを含む。ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、バケットシリンダ４ｃおよびアタッチメントシリンダ４ｄは、油圧駆動される油圧シリンダである。旋回モータ２４および走行モータは、油圧駆動される油圧モータである。

【0040】

メインバルブ４１は、多数の制御弁、パイロット弁などの集合体として構成されている。メインバルブ４１は、油圧ポンプ４３により作動油タンク４２から汲み出された作動油を、油圧アクチュエータに給排する。油圧アクチュエータから排出される作動油は、油圧配管およびメインバルブ４１を経由して、作動油タンク４２へと戻される。

【0041】

油圧ポンプ４３から送出された油の一部は、自己圧減圧弁４５によって一定の圧力に減圧される。その減圧された油は、パイロット油として使用される。パイロット油は、メインバルブ４１のスプールを作動するために、メインバルブ４１に供給される油である。メインバルブ４１は、一対の受圧室を有している。所定の圧力（パイロット圧）を有しているパイロット油が各受圧室へ供給されることにより、パイロット圧に従ってスプールが移動して、メインバルブ４１が制御される。

【0042】

パイロット油の油路に、ＥＰＣ（電磁比例制御）弁４６が設けられている。ＥＰＣ弁４６は、ポンプコントローラ３４からの制御信号Ｖ１に従って、メインバルブ４１に供給されるパイロット油を調整する。これによりＥＰＣ弁４６は、メインバルブ４１を制御する。

【0043】

運転室２ａに搭乗したオペレータの操作に応じて、メインバルブ４１における各弁の開閉が制御される。オペレータの運転操作に応じて、電動ショベル１００の本体および作業機３を動作させることができる。具体的にはオペレータは、油圧シリンダ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを動作させることにより作業機３を操作でき、旋回モータ２４を動作させることにより走行体１に対する旋回体２の旋回を操作でき、走行モータを動作させることにより電動ショベル１００の走行を操作できる。

【0044】

ポンプ圧力センサ４７は、油圧ポンプ４３とメインバルブ４１との間の油圧配管内の作動油の圧力を検出する。ポンプ圧力センサ４７で検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0045】

リリーフ弁４４は、油圧ポンプ４３とメインバルブ４１との間の油圧配管に接続されている。ポンプ圧力センサ４７で検出された、油圧ポンプ４３とメインバルブ４１との間の油圧配管内の作動油の圧力が、所定のリリーフ圧よりも高い場合に、リリーフ弁４４が開いて、作動油の一部をタンクへと流す。リリーフ弁４４により、油圧ポンプ４３からメインバルブ４１へ供給される作動油の圧力を、所定のリリーフ圧以下に維持することが可能となる。

【0046】

電気コントローラ３０およびポンプコントローラ３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリなどを含んで構成され、メモリに格納されている制御プログラムを実行することにより、電動ショベル１００の動作を制御する。

【0047】

ブームシリンダ４ａの、シリンダヘッド側油室１４Ａ（図１）に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ａが設けられている。ブームシリンダ４ａの、シリンダボトム側油室１４Ｂ（図１）に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｂが設けられている。圧力センサ６ａ，６ｂで検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0048】

アームシリンダ４ｂの、シリンダヘッド側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｃが設けられている。アームシリンダ４ｂの、シリンダボトム側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｄが設けられている。圧力センサ６ｃ，６ｄで検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0049】

バケットシリンダ４ｃの、シリンダヘッド側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｅが設けられている。バケットシリンダ４ｃの、シリンダボトム側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｆが設けられている。圧力センサ６ｅ，６ｆで検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0050】

アタッチメントシリンダ４ｄの、シリンダヘッド側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｇが設けられている。アタッチメントシリンダ４ｄの、シリンダボトム側の油室に接続されている油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｈが設けられている。圧力センサ６ｇ，６ｈで検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0051】

旋回モータ２４を時計回り方向に回転させるように旋回モータ２４に作動油を供給する油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｉが設けられている。旋回モータ２４を反時計回り方向に回転させるように旋回モータ２４に作動油を供給する油圧配管に、その油圧配管内の作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｊが設けられている。圧力センサ６ｉ，６ｊで検出された作動油の圧力のデータは、ポンプコントローラ３４に入力される。

【0052】

ブームシリンダ４ａに取り付けられたストロークセンサ７ａで検出された、ブームシリンダ４ａにおけるシリンダ４ａａ（図１）に対するシリンダロッド４ａｂ（図１）の変位量は、電気コントローラ３０に入力される。アームシリンダ４ｂに取り付けられたストロークセンサ７ｂで検出された、アームシリンダ４ｂにおけるシリンダロッドの変位量は、電気コントローラ３０に入力される。

【0053】

バケットシリンダ４ｃに取り付けられたストロークセンサ７ｃで検出された、バケットシリンダ４ｃにおけるシリンダロッドの変位量は、電気コントローラ３０に入力される。アタッチメントシリンダ４ｄに取り付けられたストロークセンサ７ｄで検出された、アタッチメントシリンダ４ｄにおけるシリンダロッドの変位量を示す検出信号Ｓｎ１は、電気コントローラ３０に入力される。

【0054】

旋回体２に取り付けられたＩＭＵ（車体ＩＭＵ）８ａで検出された、旋回体２の加速度および角速度は、電気コントローラ３０に入力される。ブーム３ａに取り付けられたＩＭＵ（ブームＩＭＵ）８ｂで検出された、ブーム３ａの加速度および角速度は、電気コントローラ３０に入力される。アーム３ｂに取り付けられたＩＭＵ（アームＩＭＵ）８ｃで検出された、アーム３ｂの加速度および角速度は、電気コントローラ３０に入力される。第１リンク部材３ｄａに取り付けられたＩＭＵ（バケットＩＭＵ）８ｄで検出された、第１リンク部材３ｄａの加速度および角速度は、電気コントローラ３０に入力される。

【0055】

電気コントローラ３０と、ポンプコントローラ３４とは、互いに電気的に接続されており、相互に信号の送受信が可能に構成されている。

【0056】

図３は、実施形態における電動ショベル１００のポンプコントローラ３４の機能ブロックを説明する図である。

【0057】

図３に示されるように、ポンプコントローラ３４は、シリンダ発生力算出部３４１と、荷重変化量算出部３４２と、作業機移動量算出部３４３と、荷重変化率算出部３４４と、荷重変化率比較部３４５と、制御指令部３４６と、メモリ３４７と、タイマ３４８とを含んでいる。

【0058】

メモリ３４７には、電動ショベル１００の動作を制御するためのプログラム、およびそのプログラムの実行に必要な各種データが記憶されている。メモリ３４７にはまた、電動ショベル１００の動作に伴って発生するワーキングデータが一時的に記憶される。タイマ３４８は、時刻を計時する。

【0059】

＜破砕対象物の破砕作業＞
図４は、実施形態における電動ショベル１００による、破砕対象物の破砕作業の処理の流れを示すフローチャートである。電動ショベル１００は、作業機３を使用して破砕対象物を破砕する作業を実行する。以下、電動ショベル１００が、アタッチメント３ｃの一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２を移動させることにより破砕歯３ｃ１，３ｃ２から破砕対象物に荷重を作用して破砕対象物を破砕する処理について、図３、図４および後続の図を適宜参照して、説明する。

【0060】

まず、ステップＳ１において、作業機３の動作を開始する。オペレータは、図示しない操作装置を操作する。操作装置は、作業機３の動作のために操作される作業機操作装置を含んでいる。図示しない作業機操作検出部が、オペレータによる作業機操作装置の操作量を検出する。作業機操作検出部は、ポンプコントローラ３４または電気コントローラ３０に、検出信号を出力する。検出信号に基づいて、ポンプコントローラ３４は、ＥＰＣ弁４６に制御信号Ｖ１を送信する。これによりメインバルブ４１が制御され、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、バケットシリンダ４ｃおよびアタッチメントシリンダ４ｄが適宜伸縮して、作業機３が動作する。

【0061】

典型的には、アタッチメント３ｃの一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２（図１）の間に破砕対象物を挟むように、作業機３が動作する。ブーム３ａ、アーム３ｂおよびアタッチメント３ｃは、アタッチメント３ｃの破砕歯３ｃ１と破砕歯３ｃ２との間に破砕対象物を配置するように、動作する。アタッチメントシリンダ４ｄ１，４ｄ２の各々が、伸びるように動作する。破砕歯３ｃ１，３ｃ２は、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａ（図１）が互いに近づくように動作する。破砕対象物は、たとえば、建築物の解体作業などで発生する、コンクリート、屋根材を構成する陶器瓦、などの脆性材料である。

【0062】

ステップＳ２において、圧力センサ６ｇ，６ｈは、油圧ポンプ４３からアタッチメントシリンダ４ｄに供給される作動油の圧力を検出する。圧力センサ６ｇ，６ｈにより検出された作動油の圧力は、ポンプコントローラ３４のシリンダ発生力算出部３４１に入力される。油圧ポンプ４３からアタッチメントシリンダ４ｄに供給される作動油の圧力は、破砕対象物に作用する荷重を算出するための検出値の一例に対応する。圧力センサ６ｇ，６ｈは、検出値を検出する検出部の一例に対応する。

【0063】

ステップＳ３において、ポンプコントローラ３４のシリンダ発生力算出部３４１は、圧力センサ６ｈにより検出された作動油の圧力を用いて、アタッチメントシリンダ４ｄが発生する推力を算出する。

【0064】

図５は、油圧シリンダの概略構成を示す部分断面図である。油圧シリンダの具体例として、アタッチメントシリンダ４ｄについて説明する。アタッチメントシリンダ４ｄは、シリンダチューブ４ｄａと、ロッド４ｄｂと、ピストン４ｄｃとを有している。

【0065】

ピストン４ｄｃは、シリンダチューブ４ｄａの内部のシリンダ室内に収容されている。ピストン４ｄｃは、シリンダ室内を、シリンダチューブ４ｄａの長手方向（軸方向。図５においては図中の左右方向）に往復移動可能である。ロッド４ｄｂは、シリンダチューブ４ｄａの長手方向に延びている。ロッド４ｄｂの基端は、シリンダチューブ４ｄａのシリンダ室内に配置されており、ピストン４ｄｃに固定されている。ロッド４ｄｂの先端は、シリンダチューブ４ｄａの外部に突き出している。

【0066】

シリンダチューブ４ｄａの内部のシリンダ室は、ピストン４ｄｃによって、シリンダヘッド側の油室と、シリンダボトム側の油室とに仕切られている。シリンダボトム側の油室に、ボトム側ポート４ｄｄが形成されている。ボトム側ポート４ｄｄに、油圧配管が接続されている。シリンダヘッド側の油室に、ヘッド側ポート４ｄｅが形成されている。ヘッド側ポート４ｄｅに、油圧配管が接続されている。

【0067】

ボトム側ポート４ｄｄを介して、シリンダボトム側の油室への作動油の供給と、シリンダボトム側の油室からの作動油の排出とが行われる。ヘッド側ポート４ｄｅを介して、シリンダヘッド側の油室への作動油の供給と、シリンダヘッド側の油室からの作動油の排出とが行われる。シリンダボトム側の油室に作動油を供給すると、アタッチメントシリンダ４ｄが伸び、シリンダヘッド側の作動油は作動油タンク４２に戻される。シリンダヘッド側の油室に作動油を供給すると、アタッチメントシリンダ４ｄが縮み、シリンダボトム側の作動油は作動油タンク４２に戻される。

【0068】

シリンダ室は、内径Ｄ１を有している。ロッド４ｄｂは、外径Ｄ２を有している。シリンダボトム側の油室に供給される作動油の圧力Ｐを用いて、アタッチメントシリンダ４ｄが伸びるときに発生する推力Ｆ１は、以下の式（１）で算出される。

【0069】

Ｆ１＝（π／４）×（Ｄ１）^２×Ｐ ・・・ （式１）
シリンダ室の内径Ｄ１の値は、メモリ３４７に記憶されている。シリンダ発生力算出部３４１は、メモリ３４７から内径Ｄ１を読み出し、圧力センサ６ｈで検出される作動油の圧力Ｐの入力を受ける。シリンダ発生力算出部３４１は、内径Ｄ１と圧力Ｐとの値を用いて、式（１）に従って、アタッチメントシリンダ４ｄの推力Ｆ１を算出する。

【0070】

ステップＳ４において、シリンダ発生力算出部３４１は、破砕対象物に荷重が作用したか否かを判断する。破砕対象物に荷重が作用していないときには、アタッチメントシリンダ４ｄのシリンダボトム側の油室内の作動油の圧力変化は小さい。破砕対象物が破砕歯３ｃ１と破砕歯３ｃ２とによって挟まれて、破砕歯３ｃ１，３ｃ２から破砕対象物に荷重が作用すると、アタッチメントシリンダ４ｄのシリンダボトム側の油室内の作動油の圧力が増加する。

【0071】

シリンダ発生力算出部３４１は、圧力センサ６ｈで検出される作動油の圧力Ｐが増加していることを認識することで、破砕対象物に荷重が作用した状態であると判断できる。たとえば、所定時間の経過に対する作動油の圧力Ｐの増加量に関して閾値を予め設定し、その閾値をメモリ３４７に記憶してもよい。シリンダ発生力算出部３４１は、タイマ３４８から時刻を読み出して経過時間を算出し、その経過時間の開始時と終了時とにおける作動油の圧力Ｐの入力を受けて、所定時間の経過に対する作動油の圧力Ｐの増加量を算出してもよい。シリンダ発生力算出部３４１は、算出した圧力の増加量が閾値よりも小さければ破砕対象物に荷重が作用しておらず、算出した圧力の増加量が閾値以上であれば破砕対象物に荷重が作用していると判断してもよい。

【0072】

破砕対象物に作用する荷重は、アタッチメントシリンダ４ｄの発生する推力Ｆ１であるので、シリンダ発生力算出部３４１は、破砕対象物に作用する荷重を算出するといえる。シリンダ発生力算出部３４１は、圧力センサ６ｈにより検出された作動油の圧力Ｐを用いて、破砕対象物に作用する荷重を算出している。

【0073】

破砕対象物に荷重が作用していない（ステップＳ４の判断においてＮＯ）と判断されると、ステップＳ２の作動油の圧力を検出する処理、およびステップＳ３のシリンダ発生力を算出する処理が繰り返される。

【0074】

破砕対象物に荷重が作用した（ステップＳ４の判断においてＹＥＳ）と判断されると、ステップＳ５において、作業機３の姿勢が検出される。具体的に、アタッチメント３ｃの一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２の姿勢が検出される。アタッチメントシリンダ４ｄに取り付けられるストロークセンサ７ｄによる、シリンダストローク量の検出結果が、電気コントローラ３０に入力され、電気コントローラ３０からポンプコントローラ３４の作業機移動量算出部３４３に送信される。作業機移動量算出部３４３は、アタッチメントシリンダ４ｄのシリンダストローク量から、破砕歯３ｃ１の歯先３ｃ１ａ、および、破砕歯３ｃ２の歯先３ｃ２ａの、現在位置を特定する。

【0075】

一対の破砕歯３ｃ１，３ｃ２で破砕対象物を破砕する処理が実行されているので、電動ショベル１００の車体に対するアタッチメント３ｃの相対位置を求めることは不要である。アタッチメント３ｃにおける、アタッチメントシリンダ４ｄの伸縮によって移動する破砕歯３ｃ１，３ｃ２の現在位置が求められればよい。

【0076】

ステップＳ６において、荷重変化量算出部３４２は、所定時間の経過に対する、破砕対象物に作用する荷重の増加量を算出する。荷重変化量算出部３４２は、タイマ３４８から時刻を読み出し、その時刻を開始時刻とする。シリンダ発生力算出部３４１は、開始時刻における作動油の圧力に従って、開始時刻における破砕対象物に作用する荷重を算出する。また荷重変化量算出部３４２は、タイマ３４８から時刻を逐次読み出し、開始時刻を起点として所定時間が経過した後の時刻を終了時刻とする。シリンダ発生力算出部３４１は、終了時刻における作動油の圧力に従って、終了時刻における破砕対象物に作用する荷重を算出する。破砕対象物に荷重が作用した状態で、シリンダ発生力算出部３４１は、破砕対象物に作用する荷重を逐次算出する。荷重変化量算出部３４２は、所定時間の経過に伴う、破砕対象物に作用する荷重の変化量を算出する。

【0077】

ステップＳ７において、作業機移動量算出部３４３は、所定時間の経過に対する、作業機３の移動量を算出する。作業機移動量算出部３４３は、上記の開始時刻における、破砕歯３ｃ１の歯先３ｃ１ａおよび破砕歯３ｃ２の歯先３ｃ２ａの位置を特定する。作業機移動量算出部３４３は、上記の終了時刻における、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの位置を特定する。作業機移動量算出部３４３は、所定時間の経過に伴う、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの移動量を算出する。

【0078】

ステップＳ８において、荷重変化率算出部３４４は、所定時間の経過に対する、破砕対象物に作用する荷重の変化率を算出する。荷重変化率算出部３４４は、ステップＳ６で算出した所定時間の経過に伴う荷重の変化量を、ステップＳ６で抽出した開始時刻から終了時刻までに経過した所定時間で割る演算をすることにより、所定時間の経過に対する荷重の変化率を算出する。また、荷重変化率算出部３４４は、ステップＳ６で算出した所定時間の経過に伴う荷重の変化量を、ステップＳ７で算出した所定時間の経過に伴う作業機３の移動量で割る演算をすることにより、作業機３の移動量の所定の増加に対する荷重の変化率を算出する。

【0079】

図６は、破砕対象物に作用する荷重とアタッチメント３ｃの先端の移動量との関係の一例を示すグラフである。図６には、破砕対象物に載荷速度一定で圧縮荷重を作用したときに、破砕対象物に接触する破砕歯３ｃ１，３ｃ２の移動量に対して破砕対象物に作用する荷重がどのように変化するか、を実験的に考察した結果が示される。図６に示されるグラフの横軸は、アタッチメント３ｃの先端（歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａ）の移動量を示し、縦軸は、破砕対象物に作用する荷重を示す。アタッチメントシリンダ４ｄのロッド４ｄｂおよびピストン４ｄｃが等速で移動するのであれば、歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの移動量は時間に比例するので、図６のグラフの横軸は時間であるともいえる。

【0080】

図６に示されるグラフの傾きが、所定時間の経過に対する荷重の変化率、または、作業機３の移動量（歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの移動量）の所定の増加に対する荷重の変化率に相当する。破砕歯３ｃ１，３ｃ２から破砕対象物に荷重が作用し始めた時点を、図６の原点とする。

【0081】

図６に示されるグラフが極大値をとるまでは、グラフの傾きは正の値となる。グラフの傾きが正となる範囲では、時間の経過に伴って、または歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａが移動するにつれて、破砕対象物に作用する荷重が増加している。この範囲では、破砕対象物は未だ破砕しておらず、破砕対象物に作用する荷重は破砕対象物を破砕するためのエネルギーとして用いられる。

【0082】

図６に示されるグラフが極大値をとるときに、グラフの傾きはゼロとなる。図６に示されるグラフが極大値をとった後、破砕対象物に作用する荷重の変化が増加から減少に転じ、グラフの傾きが負となる。グラフの傾きが負となる範囲では、既に破砕対象物は脆性破砕している。この範囲で破砕対象物にさらに荷重を作用させると、その荷重は破砕対象物の破片を飛び散らせるエネルギーとして用いられることになる。破砕対象物の飛び散りを抑制するためには、破砕した後の破砕対象物に荷重を作用させなくすることが求められる。

【0083】

そこで、ステップＳ９において、荷重変化率比較部３４５は、ステップＳ８で算出した荷重の変化率と、閾値とを比較する。この比較に用いられる閾値は、負数である。閾値は、ゼロよりも小さい値である。閾値は、破砕対象物の材質毎に、メモリ３４７に記憶されている。荷重変化率比較部３４５は、現在の作業で破砕しようとする破砕対象物に対応する閾値を、メモリ３４７から読み出す。荷重変化率比較部３４５は、荷重の変化率と閾値とを比較する。

【0084】

破砕対象物に作用する荷重の変化率は図６に示されるグラフの傾きであり、グラフの傾きが正またはゼロの範囲では、破砕対象物を確実に破砕するために継続して荷重を作用させる処理が行われる。グラフの傾きが小さくなって負の値になり閾値を越えるまで、継続して荷重を作用させる処理が行われる。したがって、荷重変化率比較部３４５が、荷重の変化率が負数である閾値よりも大きいかまたは閾値と等しい（ステップＳ９においてＮＯ）と判断すると、ステップＳ５～Ｓ８の処理が繰り返して実行され、その間、破砕対象物への荷重の作用が継続される。

【0085】

図６のグラフの傾きが負の値になり閾値を越えてさらに小さくなる（負数の絶対値が大きくなる）と、破砕対象物に作用する荷重を減少させる処理が行われる。荷重変化率比較部３４５が、荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなった（ステップＳ９においてＹＥＳ）と判断すると、ステップＳ１０に進み、制御指令部３４６は、電動モータ４０を減速させることにより、電動モータ４０が発生する駆動力を減少させる。

【0086】

制御指令部３４６は、電気コントローラ３０からインバータ３１に出力される制御信号の内容から、現時点での電動モータ４０の速度を認識する。制御指令部３４６は、現時点での電動モータ４０の速度よりも小さい、新たな電動モータ４０の目標速度を設定する。制御指令部３４６は、その新たな電動モータ４０の目標速度を、電気コントローラ３０に送信する。電気コントローラ３０は、電動モータ４０の速度が新たな目標速度になるように、インバータ３１に制御信号を出力する。このようにして、制御指令部３４６は、電動モータ４０の回転数を減少させる。制御指令部３４６は、電動モータ４０を連続的に減速させてもよく、段階的に減速させてもよく、急停止させてもよい。

【0087】

電動モータ４０が減速することで、油圧ポンプ４３が吐出する作動油の圧力が減少する。アタッチメントシリンダ４ｄに供給される作動油の圧力Ｐが小さくなるので、式（１）に従って、アタッチメントシリンダ４ｄが発生する推力Ｆ１が減少する。したがってアタッチメント３ｃを駆動する駆動力が減少する。

【0088】

ステップＳ１１において、制御指令部３４６は、メインバルブ４１の開口面積を減少させる。制御指令部３４６は、アタッチメントシリンダ４ｄに接続されている油圧配管に供給される作動油の流量を減少させるように、ＥＰＣ弁４６に制御信号Ｖ１を出力する。制御指令部３４６は、メインバルブ４１の開口面積を連続的に減少させてもよく、段階的に減少させてもよく、直ちに全閉にしてもよい。

【0089】

電動モータ４０の速度がゼロにまで減速し、またメインバルブ４１の開口面積がゼロにまで減少することで、アタッチメントシリンダ４ｄに作動油が供給されなくなる。これによりステップＳ１２において、作業機３が停止する。このようにして、アタッチメント３ｃで破砕対象物を破砕する一連の処理を終了する（図４の「エンド」）。

【0090】

上述したステップＳ９における処理では、荷重の変化率と負数である閾値との比較が行なわれているが、第２の閾値として、正数である閾値が設定されてメモリ３４７に保存されてもよい。第２の閾値として、ゼロよりも大きく、ゼロに近い、絶対値の小さい正の値が、設定されてもよい。図６に示されるグラフで荷重が極大値よりもわずかに小さい点であって、荷重が極大値となる移動量よりも移動量の小さい点における傾きが、第２の閾値として設定されてもよい。荷重の変化率と第２の閾値とを比較して、荷重の変化率が第２の閾値よりも小さくなったことを検知することができる。荷重の変化率と第２の閾値との比較の結果から、図６のグラフの傾きが次第に小さくなっておりグラフの極大点に近づいていることを、認識することができる。

【0091】

上記の実施形態では、アタッチメント３ｃとして大割機について説明したが、アタッチメント３ｃは、油圧ブレーカであってもよい。油圧ブレーカを使用して破砕対象物を破砕するときには、油圧ブレーカの工具から破砕対象物に断続的に打撃力が付与される。この打撃力を、油圧ブレーカに供給される作動油の圧力から計算して、打撃力が急に減少したことを検知することにより、破砕対象物が破砕したことを判断することができる。

【0092】

図４に示される一連の処理は、アタッチメント３ｃで破砕対象物を破砕する場合に限られず、電動ショベル１００の本体に対してアーム３ｂを相対移動させることでコンクリート壁などの破砕対象物に荷重を作用させて破砕する場合にも、適用可能である。この場合、ステップＳ７における作業機３の移動量の算出は、図１，２に示されるＩＭＵ８ｂ，８ｃ，８ｄの検出結果に基づいて、および／または、図１に示される角度センサ９ａ，９ｂ，９ｃの検出結果に基づいて、実行することができる。ステップＳ３においては、作業機３の先端における推力（刃先力）を算出する。刃先力は、式（１）で説明したシリンダ発生力に慣性力、粘性項、重力項などを考慮した、公知の６自由度マニピュレータの運動方程式より算出することができる。この刃先力を、破砕対象物に作用する荷重として取り扱うことができる。

【0093】

上記の実施形態で説明した、電動モータ４０を制御するコントローラは、必ずしも電動ショベル１００に搭載されていなくてもよい。電動ショベル１００に搭載されたコントローラが、圧力センサ６ｇ，６ｈの検出値および作業機姿勢センサの検出値を外部のコントローラへ送信する処理を行い、信号を受信した外部のコントローラが、破砕対象物に作用する荷重の変化率を算出して、電動モータ４０を制御する制御信号を生成し、その制御信号を電動ショベル１００に搭載されたコントローラに送信するシステムを構成してもよい。外部のコントローラは、電動ショベル１００の作業現場に配置されてもよく、電動ショベル１００の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。

【0094】

上記の実施形態では、バッテリ３７に蓄えられた電気エネルギーが電動モータ４０に供給されて電動モータ４０が駆動する例について説明した。作業機械は、必ずしもバッテリ３７を備えなくてもよい。作業機械にエンジンと発電機とが搭載されて、エンジンで発電機を駆動し、発電機の発生する電力で電動モータ４０を駆動してもよい。外部電源から電動モータ４０に直接に電力が供給されて、電動モータ４０を駆動してもよい。外部電源と電動モータ４０とが有線接続されてもよい。

【0095】

上記の実施形態では、電動モータ４０で油圧ポンプ４３を駆動し、油圧ポンプ４３の発生する圧油で油圧アクチュエータを駆動して、作業機３を動作させる例について説明した。この例に限られず、電動モータ４０が電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、その機械エネルギーが動力伝達装置を介して機械的に作業機３に伝達されて、作業機３が駆動されてもよい。旋回モータ２４は、油圧モータに替えて電動モータであってもよい。走行モータもまた、電動モータであってもよい。

【0096】

上記の実施形態では、作業機械の一例として電動ショベル１００を挙げているが、電動ショベル１００に限らず、電動モータを備え、電動モータの発生する駆動力で作業機を駆動する、他の種類の作業機械にも適用可能である。たとえば作業機械は、ジョークラッシャで破砕対象物を破砕する自走式破砕機であってもよい。

【0097】

＜作用および効果＞
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

【0098】

図４に示されるステップＳ４において、ポンプコントローラ３４のシリンダ発生力算出部３４１は、破砕対象物に荷重が作用したか否かを判断する。破砕対象物に荷重が作用した状態で、ステップＳ６において、ポンプコントローラ３４のシリンダ発生力算出部３４１は、破砕対象物に作用する荷重を逐次算出する。ステップＳ８において、ポンプコントローラ３４の荷重変化率算出部３４４は、破砕対象物に作用する荷重の変化率を算出する。ステップＳ９において、ポンプコントローラ３４の荷重変化率比較部３４５は、図６に示されるように、所定時間の経過に対する荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったことを判断する。ステップＳ１０において、ポンプコントローラ３４の制御指令部３４６は、電動モータ４０を減速させることにより、電動モータ４０が発生する駆動力を減少させる。

【0099】

破砕対象物に作用する荷重をモニタリングすることで、作業機３で破砕対象物を破砕する作業を開始したことを認識し、その後に破砕対象物が破砕されたことを検知できる。破砕対象物に作用する荷重が下がり、破砕対象物の変形が大きくなる瞬間に、電動モータ４０が発生する駆動力を減少させて、破砕対象物に作用する荷重を減少させる。破砕した後の破砕対象物の破片に荷重を作用させなくして破片を飛び散らせるためのエネルギーの付与を抑制することで、破砕対象物の飛び散りを抑制することができる。

【0100】

作業機３を駆動する駆動力を発生する駆動源として、エンジンに替えて、０回転まで急激に減速できる電動モータ４０が用いられている。これにより、破砕対象物の破砕が始まったことを検知してから破砕対象物に作用する荷重を減少するまでの所要時間を短縮できる。破砕対象物の破片に付与される飛び散りのためのエネルギーを減少できるので、破砕対象物の飛び散りを確実に抑制することができる。

【0101】

図１，２に示されるように、アタッチメントシリンダ４ｄに、シリンダロッドの変位量を検出するストロークセンサ７ｄが取り付けられている。ストロークセンサ７ｄは、作業機３の姿勢、具体的にはアタッチメント３ｃの破砕歯３ｃ１，３ｃ２の歯先３ｃ１ａ，３ｃ２ａの姿勢を検出可能である。図４および図６に示されるように、ポンプコントローラ３４の作業機移動量算出部３４３は、所定の時間の開始時および終了時における作業機３の姿勢から、時間の変化に伴う作業機３の移動量を算出する。この作業機３の移動量を用いて、ポンプコントローラ３４の荷重変化率算出部３４４は、時間の経過に対する荷重の変化率を算出することができる。

【0102】

図４に示されるように、ポンプコントローラ３４の荷重変化率算出部３４４は、作業機３の移動量の所定の増加に対する荷重の変化を算出する。図６に示されるように、時間の経過に伴って、作業機３の移動量が増大する。荷重変化率算出部３４４は、荷重が増加しており荷重の変化率が正数であるか、荷重が減少しており荷重の変化率が負数であるか、を認識することができる。

【0103】

図４，６に示されるように、ポンプコントローラ３４の荷重変化率比較部３４５は、ステップＳ９において、作業機３の移動量の所定の増加に対する荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったことを判断する。制御指令部３４６は、電動モータ４０を減速させることにより、電動モータ４０が発生する駆動力を減少させる。作業機３の移動量と、破砕対象物に作用する荷重とに基づいて、破砕対象物が破砕されたことを精度よく検知することができる。

【0104】

図１，２に示されるように、電動ショベル１００は、油圧アクチュエータであるアタッチメントシリンダ４ｄと、アタッチメントシリンダ４ｄに作動油を供給する油圧ポンプ４３とを備えている。電動モータ４０は、油圧ポンプ４３を駆動して、油圧アクチュエータを動作させる駆動力を発生している。アタッチメントシリンダ４ｄは、作業機３（アタッチメント３ｃ）を駆動する。従来の油圧ショベルと同様に作業機３を油圧駆動させ、作業機３に作動油を供給する油圧ポンプ４３をエンジンに替えて電動モータ４０で駆動する構成とされている。これにより、電動ショベル１００の信頼性を向上することができる。アタッチメントシリンダ４ｄにストロークセンサ７ｄを取り付けることで、作業機３の移動量を容易に算出することができる。

【0105】

図２に示されるように、圧力センサ６ｇ，６ｈは、アタッチメントシリンダ４ｄに供給される作動油の圧力を検出する。圧力センサ６ｇ，６ｈにより検出された作動油の圧力が、破砕対象物に作用する荷重を算出するための検出値として用いられる。ポンプコントローラ３４のシリンダ発生力算出部３４１は、圧力センサ６ｇ，６ｈにより検出された作動油の圧力を用いて、破砕対象物に作用する荷重を算出する。作動油の圧力からアタッチメントシリンダ４ｄの発生する推力を算出し、これを破砕対象物に作用する荷重とすることで、破砕対象物に作用する荷重の変化率を容易に算出することができる。

【0106】

図１，２に示されるように、作業機３の先端に設けられるアタッチメント３ｃを駆動するアタッチメントシリンダ４ｄは、油圧シリンダであってもよい。油圧シリンダの推力を算出する公知の計算式を用いて、作動油の圧力から破砕対象物に作用する荷重を容易に算出することができる。

【0107】

＜付記＞
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

【0108】

（付記１）
破砕対象物を破砕する作業機と、
前記作業機を駆動する駆動力を発生する電動モータと、
コントローラとを備え、
前記コントローラは、前記破砕対象物に荷重が作用した状態で、前記破砕対象物に作用する前記荷重を逐次算出し、前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させる、作業機械。

【0109】

（付記２）
前記作業機の姿勢を検出する作業機姿勢センサをさらに備え、
前記作業機は、先端に設けられるアタッチメントを含み、
前記コントローラは、前記アタッチメントの先端の移動量を算出する、付記１に記載の作業機械。

【0110】

（付記３）
前記コントローラは、前記移動量の所定の増加に対する前記荷重の変化を算出する、付記２に記載の作業機械。

【0111】

（付記４）
前記コントローラは、前記移動量の所定の増加に対する前記荷重の変化率が負数である閾値よりも小さくなったとき、前記電動モータが発生する駆動力を減少させる、付記３に記載の作業機械。

【0112】

（付記５）
作動油により動作し、前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに前記作動油を供給する油圧ポンプと、をさらに備え、
前記電動モータは、前記油圧ポンプを駆動する、付記１から付記４のいずれか１つに記載の作業機械。

【0113】

（付記６）
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の圧力を検出する圧力センサをさらに備え、
前記コントローラは、前記圧力センサにより検出された前記作動油の圧力を用いて、前記破砕対象物に作用する荷重を算出する、付記５に記載の作業機械。

【0114】

（付記７）
前記作業機は、先端に設けられるアタッチメントを含み、
前記油圧アクチュエータは、前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダである、付記５または付記６に記載の作業機械。

【0115】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0116】

１ 走行体、２ 旋回体、３ 作業機、３ａ ブーム、３ｂ アーム、３ｃ アタッチメント、３ｃ１，３ｃ２ 破砕歯、３ｃ１ａ，３ｃ２ａ 歯先、３ｄ 作業具リンク、３ｄａ 第１リンク部材、４ａ ブームシリンダ、４ｂ アームシリンダ、４ｃ バケットシリンダ、４ｄ，４ｄ１，４ｄ２ アタッチメントシリンダ、６ａ～６ｊ 圧力センサ、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｄ１，７ｄ２ ストロークセンサ、９ａ，９ｂ，９ｃ 角度センサ、３０ 電気コントローラ、３１ インバータ、３４ ポンプコントローラ、３５ 配電ユニット、３６ 高圧ジャンクションボックス、３７ バッテリ、３８ 充電ポート、４０ 電動モータ、４１ メインバルブ、４３ 油圧ポンプ、１００ 電動ショベル、３４１ シリンダ発生力算出部、３４２ 荷重変化量算出部、３４３ 作業機移動量算出部、３４４ 荷重変化率算出部、３４５ 荷重変化率比較部、３４６ 制御指令部、３４７ メモリ、３４８ タイマ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】