特開 2024-135900 作業機及び作業機の制御方法

(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】P2024135900

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】作業機及び作業機の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

F15B11/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046803

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110003041

【氏名又は名称】安田岡本弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】大原 慎司

【テーマコード（参考）】

3H089

【Ｆターム（参考）】

3H089AA22

3H089AA27

3H089AA83

3H089BB17

3H089CC01

3H089CC06

3H089CC11

3H089DA03

3H089DA13

3H089DA14

3H089DB37

3H089DB43

3H089GG02

3H089JJ01

(57)【要約】

【課題】油圧ポンプの吐出圧以下で油圧アクチュエータを適切に制御する。
【解決手段】作業機は、動力を発生させる原動機と、原動機が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、油圧ポンプが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを動作させる作動油を調整する制御弁と、制御弁を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、原動機の実回転数に基づいて、制御弁を制御して当該制御弁から油圧アクチュエータに供給される作動油の最大流量を制限流量で制限し、原動機の回転数に対する制限流量は、当該回転数に対して油圧ポンプが吐出可能な最大吐出量以下である。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動力を発生させる原動機と、
前記原動機が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを動作させる作動油を調整する制御弁と、
前記制御弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記原動機の実回転数に基づいて、前記制御弁を制御して当該制御弁から前記油圧アクチュエータに供給される作動油の最大流量を制限流量で制限し、
前記原動機の回転数に対する前記制限流量は、当該回転数に対して前記油圧ポンプが吐出可能な最大吐出量以下である作業機。

【請求項2】

前記制限流量は、それぞれ前記原動機の回転数に対応する前記最大吐出量よりも低い請求項１に記載の作業機。

【請求項3】

前記制限流量は、所定の前記制御弁である標準制御弁に出力する制御電流の電流値と当該標準制御弁からの作動油の流量との関係を示す標準流量特性、及び前記標準流量特性に比べて作動油の流量が多い上限品の制御弁の上限流量特性に基づいて、前記最大吐出量を変換することで演算される請求項２に記載の作業機。

【請求項4】

前記制限流量は、前記原動機の回転数と前記最大吐出量との関係を示す吐出量特性における、それぞれの前記原動機の回転数ごとの前記最大吐出量を前記上限流量特性で参照した結果と前記標準流量特性とに基づいて、前記最大吐出量を前記標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算される請求項３に記載の作業機。

【請求項5】

前記制限流量は、前記吐出量特性におけるそれぞれの前記原動機の回転数ごとの前記最大吐出量を前記上限流量特性で参照し、当該最大吐出量に対応する前記電流値を取得し、当該電流値及び前記標準流量特性に基づいて、前記最大吐出量を当該電流値の前記制御電流が出力された前記標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算される請求項４に記載の作業機。

【請求項6】

前記油圧ポンプの吐出圧から前記油圧アクチュエータの負荷圧を引いた差圧を一定圧にするように前記油圧ポンプを制御するロードセンシングシステムを備えている請求項５に記載の作業機。

【請求項7】

前記油圧アクチュエータを有する駆動装置を備え、
前記駆動装置は、前記油圧アクチュエータによって駆動される駆動部材を有し、
前記制御装置は、
前記駆動部材の実際の位置である実際位置と所定の目標値との偏差を算出し、
当該偏差と前記油圧アクチュエータを動作させる作動油の目標流量との関係、及び予め定められた前記制御弁に出力する前記制御電流の前記電流値と当該制御弁からの作動油の流量との関係に基づいて、前記最大流量以下になるよう前記制御弁を制御する請求項６に記載の作業機。

【請求項8】

予め定められた前記制御弁に出力する前記制御電流の前記電流値と当該制御弁からの作動油の流量との関係は、前記標準流量特性に基づいて定義される請求項７に記載の作業機。

【請求項9】

前記制限流量は、それぞれ前記原動機の回転数に対応する前記最大吐出量に基づいて演算される請求項１に記載の作業機。

【請求項10】

前記制限流量の演算には、前記原動機の回転数と前記最大吐出量との関係を示す吐出量特性が用いられ、
前記吐出量特性は、前記原動機と前記油圧ポンプの組み合わせに応じて選択される請求項８又は９に記載の作業機。

【請求項11】

前記油圧アクチュエータを有する駆動装置を備え、
前記駆動装置は、前記油圧アクチュエータの駆動によって駆動される駆動部材を有し、作業装置を昇降可能な昇降装置であり、
前記油圧アクチュエータは、リフトシリンダであり、
前記駆動部材は、前記リフトシリンダの駆動によって駆動されるリフトアームである請求項１０に記載の作業機。

【請求項12】

動力を発生させる原動機と、前記原動機が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを動作させる作動油を調整する制御弁と、前記制御弁を制御する制御装置と、を備える作業機の制御方法であって、
前記制御装置が、前記原動機の実回転数に基づいて、前記制御弁を制御して当該制御弁から前記油圧アクチュエータに供給される作動油の最大流量を制限流量で制限するステップを含み、
前記原動機の回転数に対する前記制限流量は、当該回転数に対して前記油圧ポンプが吐出可能な最大吐出量以下である作業機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばトラクタ等の作業機及び作業機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された油圧システムは、可変容量型のポンプと、複数の油圧アクチュエータ用の複数の制御弁を含むバルブユニットと、前記ポンプの吐出圧と前記複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧との差圧が一定となるように前記ポンプの吐出流量を調整するレギュレータであって、最小吐出流量がゼロよりも大きな値に機械的に設定されたレギュレータと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３５９２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の油圧システムでは、ロードセンシング方式の油圧システムが採用され、ポンプの吐出圧と複数の油圧アクチュエータの最高負荷圧との差圧が一定となるように、可変容量型のポンプの吐出流量が調整される。

【0005】

しかしながら、ポンプを駆動させる駆動源（原動機）の回転数が十分ではないと、ポンプの吐出量が、制御弁から油圧アクチュエータに供給できる作動油の供給量を下回り、実質的に原動機の回転数に応じて油圧アクチュエータを制御している状態になる虞がある。

【0006】

本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、油圧ポンプの吐出圧以下で油圧アクチュエータを適切に制御できる作業機、及び作業機の制御方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る作業機は、動力を発生させる原動機と、前記原動機が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを動作させる作動油を調整する制御弁と、前記制御弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記原動機の実回転数に基づいて、前記制御弁を制御して当該制御弁から前記油圧アクチュエータに供給される作動油の最大流量を制限流量で制限し、前記原動機の回転数に対する前記制限流量は、当該回転数に対して前記油圧ポンプが吐出可能な最大吐出量以下である。

【0008】

前記制限流量は、それぞれ前記原動機の回転数に対応する前記最大吐出量よりも低くてもよい。

【0009】

前記制限流量は、所定の前記制御弁である標準制御弁に出力する制御電流の電流値と当該標準制御弁からの作動油の流量との関係を示す標準流量特性、及び前記標準流量特性に比べて作動油の流量が多い上限品の制御弁の上限流量特性に基づいて、前記最大吐出量を変換することで演算されてもよい。

【0010】

前記制限流量は、前記原動機の回転数と前記最大吐出量との関係を示す吐出量特性における、それぞれの前記原動機の回転数ごとの前記最大吐出量を前記上限流量特性で参照した結果と前記標準流量特性とに基づいて、前記最大吐出量を前記標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算されてもよい。

【0011】

前記制限流量は、前記吐出量特性におけるそれぞれの前記原動機の回転数ごとの前記最大吐出量を前記上限流量特性で参照し、当該最大吐出量に対応する前記電流値を取得し、当該電流値及び前記標準流量特性に基づいて、前記最大吐出量を当該電流値の前記制御電流が出力された前記標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算されてもよい。

【0012】

前記作業機は、前記油圧ポンプの吐出圧から前記油圧アクチュエータの負荷圧を引いた差圧を一定圧にするように前記油圧ポンプを制御するロードセンシングシステムを備えていてもよい。

【0013】

前記作業機は、前記油圧アクチュエータを有する駆動装置を備え、前記駆動装置は、前記油圧アクチュエータによって駆動される駆動部材を有し、前記制御装置は、前記駆動部材の実際の位置である実際位置と所定の目標値との偏差を算出し、当該偏差と前記油圧アクチュエータを動作させる作動油の目標流量との関係、及び予め定められた前記制御弁に出力する前記制御電流の前記電流値と当該制御弁からの作動油の流量との関係に基づいて、前記最大流量以下になるよう前記制御弁を制御してもよい。

【0014】

予め定められた前記制御弁に出力する前記制御電流の前記電流値と当該制御弁からの作動油の流量との関係は、前記標準流量特性に基づいて定義されてもよい。

【0015】

前記制限流量は、それぞれ前記原動機の回転数に対応する前記最大吐出量に基づいて演算されてもよい。

【0016】

前記制限流量の演算には、前記原動機の回転数と前記最大吐出量との関係を示す吐出量特性が用いられ、前記吐出量特性は、前記原動機と前記油圧ポンプの組み合わせに応じて選択されてもよい。

【0017】

前記作業機は、前記油圧アクチュエータを有する駆動装置を備え、前記駆動装置は、前記油圧アクチュエータの駆動によって駆動される駆動部材を有し、作業装置を昇降可能な昇降装置であり、前記油圧アクチュエータは、リフトシリンダであり、前記駆動部材は、前記リフトシリンダの駆動によって駆動されるリフトアームであってもよい。

【0018】

本発明の一態様に係る作業機の制御方法は、動力を発生させる原動機と、前記原動機が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを動作させる作動油を調整する制御弁と、前記制御弁を制御する制御装置と、を備える作業機の制御方法であって、前記制御装置が、前記原動機の実回転数に基づいて、前記制御弁を制御して当該制御弁から前記油圧アクチュエータに供給される作動油の最大流量を制限流量で制限するステップを含み、前記原動機の回転数に対する前記制限流量は、当該回転数に対して前記油圧ポンプが吐出可能な最大吐出量以下である。

【発明の効果】

【0019】

上記作業機及び作業機の制御方法によれば、油圧ポンプの吐出圧以下で油圧アクチュエータを適切に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】作業機の側面図である。

【図2】作業機の制御システムを示す図である。

【図3】昇降装置を示す左後方斜視図である。

【図4】昇降装置の昇降動作を示す左側面図である。

【図5】第１マップの一例を示す図である。

【図6】第２マップの一例を示す図である。

【図7】吐出量特性及び供給量制限マップの一例を示す第１図である。

【図8】吐出量特性及び供給量制限マップの一例を示す第２図である。

【図9】標準流量特性と上限流量特性とを示す第１図である。

【図10】標準流量特性と上限流量特性とを示す第２図である。

【図11】補正後の第２マップの一例を示す図である。

【図12】制御装置が最大流量を制限する一連の流れを示す図である。

【図13】吐出量特性及び変形例における供給量制限マップの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

まず、図１、図２を用いて作業機１について説明する。図１は、本実施形態に係る作業機１の側面図を示している。図２は、作業機１が備えている制御システムを示す図である。図１に示すように、作業機１は、機体２と、作業装置３と、走行装置４と、原動機５と、保護機構６と、昇降装置（駆動装置）８と、を備えている。

【0023】

本発明の実施形態において、作業機１の運転席７に着座した運転者が向く方向（図１の矢印Ａ１の方向）を前方といい、その反対方向（図１の矢印Ａ２の方向）を後方という。運転者の右側（図３の矢印Ｂ２の方向）を右方といい、運転者の左側（図３の矢印Ｂ１の方向）を左方という。また、作業機１の前後方向（図１の矢印Ａ３の方向）に直交する方向である水平方向（図３の矢印Ｂ３の方向）を車体幅方向（あるいは、幅方向）という。

【0024】

作業装置３は、例えばインプルメントであり、機体２の後部に連結され、様々な作業を行うことができる。作業装置３の種類は特に限定されず、例えば、芋や人参の掘り取りを行う掘り取り装置、肥料を散布する肥料散布装置（施肥装置）及び農薬を散布する農薬散布装置等の散布作業装置、圃場に種まきを行う播種装置、収穫を行う収穫装置、牧草等の刈取を行う刈取装置、牧草等の拡散を行う拡散装置、牧草等の集草を行う集草装置、牧草等の成形を行う成形装置、並びに圃場に対する対地作業を行う対地作業装置等である。なお、図１では、作業装置３としてサブソイラを機体２の後部に連結した例を示している。

【0025】

走行装置４は、機体２に推進力を付与する装置である。図１に示す例において、走行装置４は、前輪４ａ及び後輪４ｂを有する車輪型の装置であるが、クローラ型の装置であってもよい。

【0026】

昇降装置８は、作業装置３を機体２に連結し、且つ機体２に対して当該作業装置３を昇降することができる。昇降装置８は、機体２の後部に設けられている。昇降装置８は、例えば、３点リンク機構等で構成されている。昇降装置８には、作業装置３が着脱可能である。作業装置３を昇降装置８に連結することで、機体２は、作業装置３を移動できる。

【0027】

原動機５は、動力を発生させる装置である。原動機５は、ディーゼルエンジン、電動モータ等であって、この実施形態ではディーゼルエンジンで構成されている。原動機５の後部には、フライホイールハウジングが設けられている。また、原動機５が出力した動力は、機体２の下部に配置されたミッションケース９に伝達される。

【0028】

図１に示すように、作業機１は、機体２の上部に設けられた運転席７と、操作装置１０とを備えている。運転席７は、保護機構（例えばキャビンやキャノピ等）６内に配置されている。操作装置１０は、例えば運転席７の周囲に設置されており、運転席７に着座した作業者（オペレータ）が作業機１に装備された機械、装置、器具、部材等（例えば、作業装置３、走行装置４、原動機５等）の操作に関係する装置、部材等が集まった部位を含む。操作装置１０は、少なくともステアリング等で構成された操舵装置を含む。

【0029】

図２に示すように、作業機１に、搭載された複数の機器は、ＣＡＮ、ＩＳＯＢＵＳ、ＬＩＮ、ＦｌｅｘＲａｙなどの車載ネットワークＮ１で接続されている。車載ネットワークＮ１に接続された機器は、原動機５、操作装置１０、及び制御装置１１等である。

【0030】

制御装置１１は、ＥＣＵ（電子制御装置）から構成され、ＣＰＵ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、及びその他の電子部品と電気回路を含んでいる。制御装置１１の不揮発性メモリには、ＣＰＵが各部を制御するためのソフトウェアプログラム及び各種データが記憶されている。即ち、制御装置１１は、作業機１のコントローラである。

【0031】

制御装置１１は、作業機１に関する様々な制御を行う。例えば、制御装置１１は、操作装置１０から入力された信号（操作信号）に基づいて、作業装置３、走行装置４、原動機５等の操作を行う。例えば、制御装置１１は、原動機５の実際の回転数（実回転数）を検出する第１検出装置１２が接続されており、当該第１検出装置１２が検出した原動機５の実回転数と、操作装置１０である回転数操作具（アクセルペダル、アクセルレバー等）４１からの操作信号に基づいて、原動機５の回転数Ｒを制御する。第１検出装置１２は、検出した回転数の信号（回転数信号）を制御装置１１に出力する。

【0032】

図２に示すように、制御装置１１は、記憶部１１ａを有している。記憶部１１ａは、不揮発性のメモリ等であって、様々な情報を記憶する記憶装置である。記憶部１１ａは、例えば、様々なアプリケーションソフト（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ）を記憶している。なお、記憶部１１ａは、制御装置１１の外部に設けられ、車載ネットワークＮ１に接続された記憶装置（ハードディスクドライブ：ＨＤＤ、ソリッド・ステート・ドライブ：ＳＳＤなど）としてもよい。

【0033】

以下、昇降装置８について詳しく説明する。図３、図４に示すように、昇降装置８は、ミッションケース９に接続されている。図３は、昇降装置８を示す左後方斜視図である。図４は、昇降装置８の昇降動作を示す左側面図である。図３、図４に示すように、昇降装置８は、リフトアーム２１と、トップリンク２２と、ロアリンク２３と、リフトロッド２４と、リフトシリンダ２６とを有している。

【0034】

図３に示すように、リフトアーム２１は、第１リフトアーム２１Ｌと第２リフトアーム２１Ｒとを含む。第１リフトアーム２１Ｌは、機体幅方向の一方（左方）に配置されている。第２リフトアーム２１Ｒは、機体幅方向の他方（右方）に配置されている。第１リフトアーム２１Ｌ及び第２リフトアーム２１Ｒは、機体２に揺動自在に設けられている。具体的には、第１リフトアーム２１Ｌ及び第２リフトアーム２１Ｒは、前端部がミッションケース９の上部に枢支されており、後方に向けて延びている。

【0035】

トップリンク２２は、第１リフトアーム２１Ｌと第２リフトアーム２１Ｒとの間に配置され、前端部がミッションケース９の上部に枢支されている。ロアリンク２３は、第１ロアリンク２３Ｌと第２ロアリンク２３Ｒとを含む。第１ロアリンク２３Ｌ及び第２ロアリンク２３Ｒの前端部は、ミッションケース９の下部に枢支されている。リフトロッド２４は、第１リフトロッド２４Ｌと第２リフトロッド２４Ｒとを含む。第１リフトロッド２４Ｌは、上端部が第１リフトアーム２１Ｌの後端部に接続されており、下端部が第１ロアリンク２３Ｌの長さ方向の中途部に接続されている。第２リフトロッド２４Ｒは、上端部が第２リフトアーム２１Ｒの後端部に接続されており、下端部が第２ロアリンク２３Ｒの長さ方向の中途部に接続されている。

【0036】

図３、図４に示すように、トップリンク２２の後端部とロアリンク２３の後端部には、作業装置３を連結可能なジョイント２５が設けられている。トップリンク２２の後端部とロアリンク２３の後端部に作業装置３を連結することにより、作業装置３は作業機１の後部に昇降可能に連結される。ゆえに、作業装置３は、リフトロッド２４及びロアリンク２３を介して、リフトアーム２１に連結される。

【0037】

図３、図４に示すように、リフトシリンダ２６は、作動油によって動作する油圧アクチュエータ２６（油圧シリンダ）である。図２に示すように、リフトシリンダ２６は、単動型のシリンダであり、筒状のシリンダチューブ２６ａと、一端側がシリンダチューブ２６ａに対して摺動可能に挿入されたピストンロッド２６ｂと有している。シリンダチューブ２６ａ内は、該シリンダチューブ２６ａの軸心に沿う方向（軸心方向）に移動可能に収容されたピストンによって、ボトム側油室とロッド側油室とで仕切られている。このため、ボトム側油室に作動油が供給されると、リフトシリンダ２６が伸長する。一方、ボトム側油室から作動油が排出されると、リフトシリンダ２６が収縮する。

【0038】

リフトシリンダ２６は、第１リフトシリンダ２６Ｌと第２リフトシリンダ２６Ｒとを含んでいる。第１リフトシリンダ２６Ｌは、一端部が第１リフトアーム２１Ｌに接続され、他端部がミッションケース９の左下部に接続されている。第２リフトシリンダ２６Ｒは、一端部が第２リフトアーム２１Ｒに接続され、他端部がミッションケース９の右下部に接続されている。リフトシリンダ２６の駆動によって、第１リフトアーム２１Ｌと第２リフトアーム２１Ｒは、上下方向に揺動する。

【0039】

図２に示すように、作業機１は、油圧ポンプＰと、制御弁３０と、油圧機器３３と、切替弁３４と、を備えている。油圧ポンプＰは、原動機５が発生させた動力によって作動する。油圧ポンプＰは、作業機１が備える駆動装置８等を動作させる作動油を吐出する。油圧ポンプＰは、作動油タンクＴに貯留された作動油を吐出する。油圧ポンプＰは、可変容量型の油圧ポンプＰ（例えば斜板形可変容量アキシャルポンプ）である。

【0040】

駆動装置８は、油圧ポンプＰが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータ２６を有する装置である。駆動装置８は、油圧アクチュエータ２６の駆動によって動作される駆動部材２１を有している。駆動装置８は、例えば上述した昇降装置８である。即ち、駆動部材２１は、リフトアーム２１であり、油圧アクチュエータ２６は、リフトシリンダ２６である。

【0041】

制御弁３０は、油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油を調整する。制御弁３０は、制御装置１１から出力される制御電流によって励磁して開度を任意に変更する。これにより、制御弁３０は、油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油を調整することができる。制御弁３０は、例えば、比例流量制御タイプの電磁制御弁であり、制御装置１１から出力される制御電流の電流値Ｉが大きくなるにつれて、油圧アクチュエータ２６に供給する作動油の流量が増加する。

【0042】

本実施形態において、制御弁３０は、リフトシリンダ２６の伸長を制御する第１制御弁（上昇用制御弁）３０ａと、リフトシリンダ２６の収縮を制御する第２制御弁（下降用制御弁）３０ｂと、を含んでいる。第１制御弁３０ａ及び第２制御弁３０ｂは、第１リフトアーム２１Ｌと第２リフトアーム２１Ｒとの両方に接続されており、当該第１リフトアーム２１Ｌ及び第２リフトアーム２１Ｒを同時に伸長、又は収縮させる。

【0043】

第１制御弁３０ａは、油圧ポンプＰとボトム側油室とを接続する油路（第１油路）３１に設けられており、開度を変更することで、当該油圧ポンプＰが吐出した作動油をボトム側油室に供給することができる。

【0044】

第２制御弁３０ｂは、ボトム側油室と作動油タンクＴとを接続する油路（第２油路）３２に設けられており、開度を変更することで、ボトム側油室の作動油を作動油タンクＴに排出することができる。

【0045】

従って、制御装置１１が第１制御弁３０ａに制御電流を出力し、第１制御弁３０ａの開度が変更されると、油圧ポンプＰが吐出した作動油がボトム側油室に供給され、リフトシリンダ２６が伸長することで、リフトアーム２１は上昇する。一方、制御装置１１が第２制御弁３０ｂに制御電流を出力し、第２制御弁３０ｂの開度が変更されると、ボトム側油室の作動油が作動油タンクＴに排出され、リフトシリンダ２６が収縮可能になる。このため、作業装置３及び／又はリフトアーム２１の重さにより、リフトシリンダ２６が収縮して、リフトアーム２１は下降する。

【0046】

なお、制御弁３０は、油圧アクチュエータ２６を制御することができればよく、その油圧システムは、上述した構成に限定されない。例えば、上述した一例では、ボトム側油室には、第１制御弁３０ａ及び第２制御弁３０ｂが接続されているが、第２制御弁３０ｂを、油圧ポンプＰとロッド側油室とを接続する油路に設け、開度を変更することで、当該油圧ポンプＰが吐出した作動油をロッド側油室に供給するようにしてもよい。

【0047】

また、上述した実施形態においては、第１制御弁３０ａ及び第２制御弁３０ｂのそれぞれの開度を変更して、リフトシリンダ２６を制御しているが、制御弁３０として、リフトシリンダ２６を伸長させる第１位置、リフトシリンダ２６の駆動を停止する第２位置、リフトシリンダ２６を収縮させる第３位置に切替可能な３位置の電磁切換弁を採用してもよい。

【0048】

さらに、上述した実施形態においては、第１制御弁３０ａ及び第２制御弁３０ｂによって、リフトシリンダ２６を動作させる作動油を直接調整しているが、第１制御弁３０ａ及び第２制御弁３０ｂは、リフトシリンダ２６に接続された制御バルブにパイロット油を作用させ、当該制御バルブがリフトシリンダ２６を動作させる作動油を調整してもよいし、油圧システムの構成は上述した構成に限定されない。

【0049】

油圧機器３３は、油圧ポンプＰが吐出した作動油により動作する機器である。例えば、油圧機器３３は、機体２の前部に取り付けられるフロントローダ、作動油によって動作する作業装置３の作業部、パワーステアリング機構等である。

【0050】

切替弁３４は、油圧機器３３を動作させる作動油を調整する。切替弁３４は、制御装置１１から出力される制御電流によって励磁して開度を任意に変更する。これにより、切替弁３４は、制御弁３０は、例えば、比例流量制御タイプの電磁制御弁であり、制御装置１１から出力される制御電流の電流値Ｉが大きくなるにつれて、油圧機器３３に供給する作動油の流量が増加する。

【0051】

なお、駆動装置８は、油圧アクチュエータ２６と、駆動部材２１と、を有していればよく、昇降装置８に限定されず、油圧機器３３（フロントローダ、作動油によって動作する作業装置３の作業部等）を採用してもよい。駆動装置８がフロントローダである場合、油圧アクチュエータ２６は、フロントローダを動作させるブームシリンダ及び／又はバケットシリンダである。また、駆動装置８が作業装置３の作業部である場合、油圧アクチュエータ２６は、作業部を動作させる油圧シリンダや油圧モータ等である。

【0052】

また、上述した実施形態においては、作業機１が油圧アクチュエータ２６を有する駆動装置８を備える例を説明したが、作業機１は、必ずしも駆動装置８を備えていなくてもよく、少なくとも油圧ポンプＰが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータ２６を備えていればよい。

【0053】

また、図２に示すように、作業機１は、ロードセンシングシステム３５を備えている。ロードセンシングシステム３５は、油圧アクチュエータ２６の作動時の負荷圧と油圧ポンプＰの吐出圧との差圧が一定となるように油圧ポンプＰを制御する（油圧ポンプＰの吐出量ＶＦを制御する）システムである。本実施形態において、ロードセンシングシステム３５は、油圧アクチュエータ２６の作動時及び油圧機器３３の作動時の負荷圧と油圧ポンプＰの吐出圧との差圧が一定となるように油圧ポンプＰを制御する。ロードセンシングシステム３５は、ＰＬＳ油路３６と、ＰＰＳ油路３７と、流量補償用ピストン３８と、流量補償用バルブ３９と、を有している。

【0054】

ＰＬＳ油路３６は、制御弁３０及び切替弁３４の負荷圧のうちの最高の負荷圧（最高負荷圧）をＰＬＳ信号圧として流量補償用バルブ３９に伝達する油路である。ＰＬＳ油路３６は、制御弁３０及び切替弁３４が接続されている。特に、ＰＬＳ油路３６は、制御弁３０及び切替弁３４のうち、油圧ポンプＰと接続され、当該油圧ポンプＰが吐出した作動油の流量を調整する制御弁３０及び切替弁３４に接続されている。例えば、図２に示すように、リフトシリンダ２６を動作させる制御弁３０の第１制御弁３０ａがＰＬＳ油路３６と接続されている。

【0055】

ＰＬＳ油路３６には、制御弁３０及び切替弁３４の負荷圧から最高負荷圧を検出するための高圧選択弁３６ａが設けられている。なお、高圧選択弁３６ａに代えて、ＰＬＳ油路３６には、逆止弁を設けてもよい。また、ＰＬＳ油路３６には、制御弁３０及び切替弁３４の圧力補償弁３６ｂが設けられている。

【0056】

ＰＰＳ油路３７は、油圧ポンプＰの吐出圧をＰＰＳ信号圧として流量補償用バルブ３９に伝達する油路である。ＰＰＳ油路３７は、油圧ポンプＰと流量補償用バルブ３９を接続し、油圧ポンプＰの作動油の吐出圧である「ＰＰＳ信号圧」が作用する。油圧ポンプＰの作動油の吐出圧は、流量補償用バルブ３９に伝達される。

【0057】

流量補償用ピストン３８は、油圧ポンプＰの斜板を押圧するバネに作用し、斜板の角度を変更することで当該油圧ポンプＰの吐出量ＶＦを制御する。本実施形態において、油圧ポンプＰは、バネを介して斜板が吐出量ＶＦを増加する方向に押圧されるよう構成されている。また、流量補償用ピストン３８は、バネの押圧力に対抗する力を斜板に作用させる。このため、流量補償用ピストン３８に作用する圧力が抜けると、油圧ポンプＰの斜板の角度は最大となり、吐出量ＶＦが最大（最大吐出量）となる。

【0058】

流量補償用ピストン３８は、流量補償用バルブ３９に接続されており、流量補償用ピストン３８に作用する圧力は、当該流量補償用バルブ３９によって制御される。

【0059】

流量補償用バルブ３９は、ＰＬＳ信号圧及びＰＰＳ信号圧に基づいて流量補償用ピストン３８を制御可能な弁である。流量補償用バルブ３９は、ＰＰＳ信号圧とＰＬＳ信号圧との圧力差（差圧）が予め定められた圧力となるように、流量補償用ピストン３８に作用する圧力を制御する。即ち、流量補償用バルブ３９は、ＰＰＳ信号圧－ＰＬＳ信号圧との差圧が一定となるように、流量補償用ピストン３８に作用する圧力を制御する。

【0060】

以上のように、ロードセンシングシステム３５では、差圧が一定となるように斜板の角度を変更するため、最高負荷圧に関わらず油圧ポンプＰの吐出量ＶＦを調整することができる。なお、本実施形態では、作業機１がロードセンシングシステム３５を備えている場合を説明したが、作業機１は、必ずしもロードセンシングシステム３５を備えていなくともよい。

【0061】

以下、駆動装置８の操作について詳しく説明する。操作装置１０は、駆動装置８を操作するための操作具４２を有している。操作具４２は、駆動部材２１の位置の目標値を操作することができる操作装置１０である。制御装置１１は、操作具４２の操作に応じて、駆動部材２１の実際の位置である実際位置と所定の目標値との偏差ΔＤを算出し、制御弁３０を制御する。本実施形態において、制御装置１１は、偏差ΔＤが零になるように制御弁３０を制御する。以下の説明においては、昇降装置８を操作する操作具４２を例に説明する。

【0062】

図２に示すように、作業機１は、リフトアーム２１の実際の位置を検出するための第２検出装置１３を備えている。第２検出装置１３は、リフトシリンダ２６の位置を演算するためのセンサである。第２検出装置１３は、制御装置１１と接続されており、検出した信号（検出信号）を制御装置１１に出力する。

【0063】

本実施形態において、第２検出装置１３は、リフトアーム２１の角度を検出するセンサ（リフトアームセンサ）であって、制御装置１１は、リフトアーム２１の位置として、リフトアーム２１の角度に基づいて、制御弁３０を制御する。即ち、制御装置１１は、実際位置（リフトアーム２１の実際の角度）と、目標値（リフトアーム２１の目標角度）と、の偏差ΔＤが零になるように、制御弁３０を制御し、リフトシリンダ２６を動作させる。リフトアームセンサ１３は、例えば、ポテンショメータ等の回転変位形の可変抵抗器である。リフトアームセンサ１３は、検出した角度の信号（角度信号）を制御装置１１に出力する。

【0064】

なお、リフトアームセンサ１３は、リフトアーム２１の角度を検出できればよく、これに限定されない。また、第２検出装置１３は、リフトアーム２１の実際の位置を検出するためのパラメータを検出することができればよく、例えばリフトシリンダ２６の伸長（ストローク）を検出するリフトシリンダセンサであってもよい。斯かる場合、制御装置１１は、リフトアーム２１の位置として、リフトシリンダ２６の伸長量に基づいて、制御弁３０を制御する。即ち、制御装置１１は、実際位置（リフトシリンダ２６の実際の伸長量）と、目標値（リフトシリンダ２６の目標伸長量）と、の偏差ΔＤが零になるように、制御弁３０を制御し、リフトシリンダ２６を動作させる。

【0065】

また、制御装置１１は、リフトアーム２１の位置として、リフトアーム２１の所定の位置（例えば後端部）の鉛直方向の高さに基づいて、制御弁３０を制御してもよい。斯かる場合、制御装置１１は、第２検出装置１３が検出したパラメータ（リフトアーム２１の実際の角度やリフトシリンダ２６の実際の伸長量）と、所定の演算式に基づいて、リフトアーム２１の後端部の鉛直方向の高さを演算する。また、制御装置１１は、実際位置（例えばリフトアーム２１の後端部の高さ）と、目標値（例えばリフトアーム２１の後端部の目標高さ）と、の偏差ΔＤが零になるように、制御弁３０を制御し、リフトシリンダ２６を動作させる。

【0066】

以下の説明においては、操作具４２が、目標値としてリフトアーム２１の角度を操作し、制御装置１１が、実際位置（リフトアーム２１の実際の角度）と、目標値（リフトアーム２１の目標角度）と、の偏差ΔＤが零になるように、制御弁３０を制御する場合を例に説明する。

【0067】

操作具４２は、例えばポジションレバー４２ａである。ポジションレバー４２ａは、作業装置３の昇降を操作するレバーであって、揺動操作を行うことができる。ポジションレバー４２ａには、当該ポジションレバー４２ａの操作量を検出するためのポテンショメータが設けられている。制御装置１１は、当該ポテンショメータから出力された操作信号に基づいて、リフトアーム２１の目標値（目標角度）を定義することができる。ポジションレバー４２ａの操作量が大きくなると、制御装置１１は、当該操作量に応じて、目標値を高く定義する。一方、ポジションレバー４２ａの操作量が小さくなると、制御装置１１は、当該操作量に応じて、目標値を小さく定義する。

【0068】

なお、操作具４２は、ポジションレバー４２ａに限定されず、当該ポジションレバー４２ａとは別に、作業装置３の昇降を操作する昇降操作具４２ｂであってもよい。昇降操作具４２ｂは、タクタイルスイッチ等の押し釦スイッチや、シーソースイッチ等である。昇降操作具４２ｂは、制御装置１１と接続されており、当該制御装置１１に操作信号を出力する。制御装置１１は、昇降操作具４２ｂの操作量（例えば操作時間又は操作回数）に応じて、目標値を定義する。

【0069】

図１に示すように、ポジションレバー４２ａは、保護機構６の内部に設けられており、昇降操作具４２ｂは、保護機構６の外部（例えば昇降装置８の側方、リヤフェンダ）に設けられている。

【0070】

また、上述した例において、制御装置１１が操作具４２の操作量に応じて任意の目標値を定義する場合を例に説明したが、作業機１は、リフトアーム２１の位置の上限値を操作する上限操作具４３と、リフトアーム２１の位置の下限値を操作する下限操作具４４と、を備え、操作具４２は、リフトアーム２１の位置の上限値又は下限値までリフトアーム２１を昇降させたりするポンパスイッチ４５を含んでいてもよい。

【0071】

なお、作業機１が上限操作具４３及び下限操作具４４を備えている場合、制御装置１１は、操作具４２としてポジションレバー４２ａや昇降操作具４２ｂの操作に応じて、制御弁３０を制御する際にも、リフトアーム２１の位置の上限値以下、下限値以上の範囲でリフトアーム２１を動作させる。

【0072】

制御装置１１は、偏差ΔＤを算出し、当該偏差ΔＤと油圧アクチュエータを動作させる作動油の目標流量ＴＦとの関係、及び予め定められた制御弁３０に出力する制御電流の電流値Ｉと当該制御弁３０からの作動油の流量との関係に基づいて、最大流量ＭＦ以下になるよう制御弁３０を制御する。ここで、最大流量ＭＦとは、制御装置１１の制御によって制御弁３０が吐出することができる作動油の流量の最大値のことである。

【0073】

例えば、制御装置１１は、偏差ΔＤと、偏差ΔＤと目標流量ＴＦとの関係を示すマップ（第１マップ）Ｍ１と、予め定められた制御弁に出力する制御電流の電流値Ｉと当該制御弁３０からの供給量ＤＦとの関係を示すマップ（第２マップ）Ｍ２と、に基づいて制御弁３０への制御電流の電流値Ｉを逐次に決定する。第１マップＭ１及び第２マップＭ２は、記憶部１１ａに予め記憶されている。

【0074】

なお、リフトアーム２１を上昇させる場合、目標値のほうが実際位置よりも高くなるため、偏差ΔＤは、正数となり、リフトシリンダ２６を下降させる場合、目標値のほうが実際位置よりも低くなるため、偏差ΔＤは、負数となるが、以下の説明においては、説明の都合上、偏差ΔＤを目標値と実際位置との差の絶対値であるとして説明する。

【0075】

また、第１マップＭ１及び第２マップＭ２は、リフトアーム２１を上昇させる場合とリフトアーム２１を下降させる場合とで、それぞれ共通であってもよいし、異なっていてもよい。

【0076】

図５は、第１マップＭ１の一例を示す図である。図５に示すグラフにおいて、横軸は、実際位置と目標値との偏差ΔＤを示しており、縦軸は、油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油の目標流量ＴＦを示している。図５に示す第１マップＭ１の例では、実際位置と目標値との偏差ΔＤが大きくなるにつれて、目標流量ＴＦは、急激に増加してから徐々に増加するよう変化する。

【0077】

なお、図５に示す第１マップＭ１は一例であって、目標流量ＴＦは、実際位置と目標値との偏差ΔＤが大きくなるにつれて、徐々に増加してから急激に増加するように変化してもよいし、比例して増加して略直線を描くように変化してもよい。

【0078】

図６は、第２マップＭ２の一例を示す図である。第２マップＭ２は、予め定められた制御弁３０として、標準制御弁に出力する制御電流の電流値Ｉと当該標準制御弁からの作動油の流量との関係を示し、標準流量特性ＳＣに基づいて定義される。ここで、標準流量特性ＳＣにおいて、標準制御弁からの作動油の流量（供給量ＤＦ）とは、電流値Ｉの制御電流が出力された標準制御弁が吐出可能な作動油の流量である。標準制御弁は、中央品の制御弁３０である。つまり、第２マップＭ２は、標準制御弁の設計データ上又は理論データ上の流量特性ＳＣに基づいて定義されている。標準流量特性ＳＣは、標準制御弁の流量特性であり、例えば、設計データ上又は理論データ上の流量特性としている。このため、標準流量特性ＳＣは、標準制御弁の設計上又は理論上の流量特性である。

【0079】

なお、標準流量特性ＳＣは、複数の制御弁３０について測定された各流量特性の測定データを平均化又は標準化などの演算処理を行うことで取得された流量特性としてもよい。つまり、標準流量特性ＳＣは、複数の実測データに基づく流量特性としてもよい。また、標準流量特性ＳＣとして、製造会社等が提示する制御弁３０の標準的な製品スペックデータが示す流量特性としてもよい。

【0080】

図６に示すグラフにおいて、横軸は、制御電流の電流値Ｉを示しており、縦軸は、供給量ＤＦを示している。図６に示す第２マップＭ２の例では、制御電流の電流値Ｉが大きくなるにつれて、供給量ＤＦは、徐々に増加してから急激に増加するよう変化する。

【0081】

なお、図６に示す第２マップＭ２は一例であって、所定の制御弁３０の設計データ上又は理論データ上の流量特性に基づいて定義されていればよい。

【0082】

従って、制御装置１１は、まず実際位置と目標値との偏差ΔＤを演算すると、リフトアーム２１の動作方向（上昇又は下降）に応じて、第１マップＭ１及び第２マップＭ２を取得する。制御装置１１は、当該偏差ΔＤと第１マップＭ１とに基づいて、目標流量ＴＦを取得する。制御装置１１は、目標流量ＴＦを取得すると、当該目標流量ＴＦと第２マップＭ２とに基づいて制御電流の電流値Ｉを取得する。これにより、制御装置１１は、取得した電流値Ｉを制御弁３０に出力することで制御弁３０を制御する。

【0083】

ここで、制御装置１１は、偏差ΔＤが徐々に小さくなるに連れて電流値Ｉを徐々に小さくする。また、制御装置１１は、偏差ΔＤが零になると、制御弁３０への制御電流の電流値Ｉを零にする。このように、制御装置１１は、操作具４２の操作に応じて、制御弁３０を制御して、リフトシリンダ２６を駆動させることができる。

【0084】

制御装置１１は、原動機５の実回転数に基づいて、制御弁３０を制御して当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限流量ＬＦで制限する。また、原動機５の回転数Ｒに対する制限流量ＬＦは、当該回転数Ｒに対して油圧ポンプＰが吐出可能な最大吐出量以下である。詳しくは、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量よりも低い。

【0085】

本実施形態において、制御装置１１は、図７、図８に示すような原動機５の回転数Ｒと、制限流量ＬＦと、の関係を示すマップ（供給量制限マップ）Ｍ３を取得し、当該原動機５の実回転数と供給量制限マップＭ３とに基づいて制御弁３０を制御する。供給量制限マップＭ３は、予め記憶部１１ａに記憶されている。制御装置１１は、記憶部１１ａに記憶された当該供給量制限マップＭ３を取得し、第１検出装置１２が検出した原動機５の実回転数と、供給量制限マップＭ３と、に基づいて、制御弁３０を制御して当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限流量ＬＦで制限する。

【0086】

供給量制限マップＭ３は、例えば、作業機メーカやディーラ等の情報処理端末５０（例えばパーソナルコンピュータ）において演算され、当該情報処理端末５０によって記憶部１１ａに記憶される。吐出量特性ＶＣとは、原動機５の回転数Ｒに対して油圧ポンプＰが吐出可能な最大吐出量を示す特性のことであり、供給量制限マップＭ３は、所定の吐出量特性ＶＣよりも、原動機５の回転数Ｒに対する制限流量ＬＦが低いマップである。吐出量特性ＶＣは、原動機５の回転数Ｒに対して油圧ポンプＰが吐出可能な最大吐出量を示す特性である。

【0087】

図７、図８は、吐出量特性ＶＣ及び供給量制限マップＭ３の一例を示す図である。図７、図８に示すグラフにおいて、横軸は、原動機５の回転数Ｒを示しており、縦軸は、油圧ポンプＰから吐出される作動油の流量（吐出量）ＶＦを示している。図７、図８に示す例では、吐出量特性ＶＣを一点鎖線で記載し、供給量制限マップＭ３を実線で記載している。

【0088】

吐出量特性ＶＣは、原動機５の設計データ上又は理論データ上の特性、及び油圧ポンプＰの設計データ上又は理論データ上の特性に基づいて定義されている。吐出量特性ＶＣは、原動機５及び油圧ポンプＰの複数の組み合わせにおいて測定された各流量特性の測定データを平均化又は標準化などの演算処理を行うことで取得された流量特性としてもよい。つまり、吐出量特性ＶＣは、複数の実測データに基づく流量特性としてもよい。

【0089】

油圧ポンプＰは、原動機５の特性に応じて選択されており、例えば回転数Ｒに対するトルクが比較的高い上限品の原動機５には、当該上限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰが選択される。一方、回転数Ｒに対するトルクが比較的低い下限品の原動機５には、当該下限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰが選択される。

【0090】

図７では、上限品の原動機５と当該上限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰの吐出量特性（上限吐出量特性）ＶＣ１を示している。また、図８では、下限品の原動機５と当該下限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰの吐出量特性（下限吐出量特性）ＶＣ２を示している。吐出量特性ＶＣは、原動機５の回転数Ｒが大きくなるにつれて、最大吐出量が原動機５の回転数Ｒに比例して増加するよう変化する。また、上限吐出量特性ＶＣ１は、下限吐出量特性ＶＣ２に比べて、原動機５の回転数Ｒに対する最大吐出量が高くなっており、低い回転数Ｒで同じ最大吐出量に達することできる。

【0091】

なお、図７、図８に示す例では、上限吐出量特性ＶＣ１と下限吐出量特性ＶＣ２とを例示したが、吐出量特性ＶＣは、上限吐出量特性ＶＣ１と下限吐出量特性ＶＣ２との２つに限定されず、中央品の原動機５と当該中央品の原動機５に対応する油圧ポンプＰの吐出量特性（中央吐出量特性）等の複数の吐出量特性ＶＣを含んでいてもよい。

【0092】

制限流量ＬＦは、吐出量特性ＶＣの最大吐出量から演算される。供給量制限マップＭ３は、吐出量特性ＶＣの最大吐出量を制限流量ＬＦに変換することで演算される。制限流量ＬＦ（供給量制限マップＭ３）の演算には、吐出量特性ＶＣが用いられ、当該吐出量特性ＶＣは、原動機５と油圧ポンプＰの組み合わせに応じて選択される。つまり、作業機１に搭載されている原動機５及び油圧ポンプＰの組み合わせに応じて、吐出量特性ＶＣが選択され、供給量制限マップＭ３が演算される。言い換えると、供給量制限マップＭ３は、原動機５及び油圧ポンプＰの組み合わせに応じて定義されている。吐出量特性ＶＣから供給量制限マップＭ３への変換は、いずれの吐出量特性ＶＣにおいても共通である。

【0093】

以下、制限流量ＬＦ（供給量制限マップＭ３）の演算について詳しく説明する。制限流量ＬＦは、標準流量特性ＳＣ及び標準流量特性ＳＣに比べて作動油の流量が多い上限品の制御弁３０の上限流量特性ＵＣに基づいて、最大吐出量を変換することで演算される。つまり、供給量制限マップＭ３は、標準流量特性ＳＣ及び上限流量特性ＵＣに基づいて、吐出量特性ＶＣの最大吐出量を制限流量ＬＦに変換することで演算される。図９、図１０は、標準流量特性ＳＣと上限流量特性ＵＣとを示す図である。図９、図１０では、標準流量特性ＳＣを実線で記載し、上限流量特性ＵＣを一点鎖線で記載している。図９、図１０に示すグラフにおいて、横軸は、制御電流の電流値Ｉを示しており、縦軸は、供給量ＤＦを示している。

【0094】

上限流量特性ＵＣは、上限品の制御弁３０の流量特性であり、例えば、設計データ上又は理論データ上の流量特性としている。つまり、上限流量特性ＵＣは、上限品の制御弁３０の設計上又は理論上の流量特性ＵＣである。なお、上限流量特性ＵＣは、複数の制御弁３０について測定された各流量特性の測定データを平均化又は標準化などの演算処理を行うことで取得された流量特性としてもよい。つまり、上限流量特性ＵＣは、複数の実測データに基づく流量特性としてもよい。

【0095】

供給量制限マップＭ３の制限流量ＬＦは、吐出量特性ＶＣにおける、それぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を上限流量特性ＵＣで参照した結果と標準流量特性ＳＣとに基づいて、最大吐出量を標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算される。

【0096】

具体的には、供給量制限マップＭ３の制限流量ＬＦは、吐出量特性ＶＣにおけるそれぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を上限流量特性ＵＣで参照し、当該最大吐出量に対応する電流値Ｉを取得し、当該電流値Ｉ及び標準流量特性ＳＣに基づいて、最大吐出量を当該電流値Ｉの制御電流が出力された標準制御弁からの作動油の流量（供給量ＤＦ）に変換することで演算される。

【0097】

以下、情報処理端末５０が、それぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を制限流量ＬＦに変換する流れについて説明する。まず、吐出量特性ＶＣから供給量制限マップＭ３への変換を説明する。情報処理端末５０は、原動機５及び油圧ポンプＰの組み合わせに応じて、吐出量特性ＶＣを参照する。情報処理端末５０は、所定の入力インタフェース（キーボード及びマウス等）を介して、作業者による原動機５及び油圧ポンプＰの組み合わせの入力を受け付け、当該組み合わせに応じて、通信可能に接続されたＳＳＤ（ソリッド・ステート・ドライブ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の記憶媒体や外部のサーバ等から吐出量特性ＶＣを参照する。

【0098】

次に、情報処理端末５０は、吐出量特性ＶＣを参照して、当該吐出量特性ＶＣの所定の回転数（以下、所定回転数という）における最大吐出量を取得する。情報処理端末５０は、記憶媒体や外部のサーバ等から上限流量特性ＵＣを参照し、最大吐出量に対応する電流値Ｉを参照する。即ち、情報処理端末５０は、上限品の制御弁３０が最大吐出量を供給できる開度になる場合に、当該上限品の制御弁３０に出力すべき制限電流の電流値Ｉの最小値（以下、基準電流値という）を参照する。

【0099】

また、情報処理端末５０は、記憶媒体や外部のサーバ等から標準流量特性ＳＣを参照し、制限流量ＬＦとして供給量ＤＦを参照する。

【0100】

そして、情報処理端末５０は、所定回転数と制限流量ＬＦとを対応付け、上記の流れを繰り返すことで、吐出量特性ＶＣにおけるそれぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を供給量ＤＦに変換することで、供給量制限マップＭ３を演算する。情報処理端末５０は、演算した供給量制限マップＭ３を制御装置１１の記憶部１１ａに記憶させる。

【0101】

以上のように、標準流量特性ＳＣは、上限流量特性ＵＣに比べて供給量ＤＦが少ないため、図７、図８に示すように、供給量制限マップＭ３は、吐出量特性ＶＣの最大吐出量に比べて、いずれの回転数Ｒにおいても制限流量ＬＦのほうが低くなる。また、上限吐出量特性ＶＣ１は、下限吐出量特性ＶＣ２に比べて、原動機５の回転数Ｒに対する最大吐出量が高いため、図７、図８に示すように、上限吐出量特性ＶＣ１から変換した供給量制限マップＭ３（上限マップＭ３１）は、下限吐出量特性ＶＣ２から変換した供給量制限マップＭ３（下限マップＭ３２）に比べて、いずれの回転数Ｒにおいても制限流量ＬＦが高くなる。

【0102】

以下、図７、図９を用いて、上限品の原動機５と当該上限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰとの組み合わせにおいて、所定回転数が８００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍ、及び２０００ｒｐｍである場合を例に、最大吐出量から制限流量ＬＦへの変換を説明する。図７に示す上限吐出量特性ＶＣ１を参照すると、原動機５の回転数Ｒが８００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、４０Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが４０Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、１９５０ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が１９５０ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、３０Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（８００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（３０Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（４０Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（３０Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0103】

原動機５の回転数Ｒが１６００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、８０Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが８０Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、２４００ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が２４００ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、７０Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（１６００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（７０Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（８０Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（７０Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0104】

そして、原動機５の回転数Ｒが２０００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、１００Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが１００Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、２８００ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が２８００ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、９０Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（２０００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（９０Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（１００Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（９０Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0105】

以下、図８、図１０を用いて、下限品の原動機５と当該下限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰとの組み合わせにおいて、所定回転数が８００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍ、及び２０００ｒｐｍである場合を例に、最大吐出量から制限流量ＬＦへの変換を説明する。図８に示す下限吐出量特性ＶＣ２を参照すると、原動機５の回転数Ｒが８００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、３５Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが３５Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、１８５０ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が１８５０ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、２８Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（８００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（２８Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（３５Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（２８Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0106】

原動機５の回転数Ｒが１６００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、７１Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが７１Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、２２５０ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が２２５０ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、６０Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（１６００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（６０Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（７１Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（６０Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0107】

そして、原動機５の回転数Ｒが２０００ｒｐｍである場合の最大吐出量は、８７Ｌ／ｍｉｎである。次に、上限流量特性ＵＣを参照すると、供給量ＤＦが８７Ｌ／ｍｉｎである場合の基準電流値は、２６００ｍＡである。また、標準流量特性ＳＣを参照すると、基準電流値が２６００ｍＡである制御電流が出力された標準制御弁の供給量ＤＦは、７６Ｌ／ｍｉｎである。これにより、情報処理端末５０は、所定回転数（２０００ｒｐｍ）と供給量ＤＦ（７６Ｌ／ｍｉｎ）とを対応付け、最大吐出量（８７Ｌ／ｍｉｎ）から供給量ＤＦ（７６Ｌ／ｍｉｎ）に変換する。

【0108】

なお、図７、図８に示す例において、吐出量特性ＶＣから供給量制限マップＭ３への変換では、７つの所定の回転数に対応する最大吐出量を供給量ＤＦに変換しているが、少なくとも２以上の最大吐出量を供給量ＤＦに変換し、これらの変換後の値に基づく関数を演算できればよい。即ち、図７、図８に示す例において、供給量制限マップＭ３は、変換後の値に基づく折線関数であるが、少なくとも変換後の値に基づく関数であればよく、変換後の値に基づく回帰直線の関数であってもよいし、変換後の値を通る近似曲線であってもよい。なお、吐出量特性ＶＣから供給量制限マップＭ３への変換では、変換する最大吐出量が多いほうが好ましい。

【0109】

本実施形態においては、制御装置１１は、第１検出装置１２が検出した原動機５の実回転数、及び供給量制限マップＭ３から、原動機５の回転数Ｒに対応する制限流量ＬＦを取得して、当該制限流量ＬＦに基づいて第２マップＭ２を補正する。これにより、制御装置１１は、操作具４２から出力された操作信号、第１マップＭ１、及び補正後の第２マップＭ２によって、制御弁３０を制御して、当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限する。

【0110】

制御装置１１は、制限流量ＬＦを取得すると、当該制限流量ＬＦに基づいて、第２マップＭ２における最大流量ＭＦを補正する。具体的には、制御装置１１は、第２マップＭ２のうち、取得した制限流量ＬＦよりも高い供給量ＤＦである部分を制限流量ＬＦと同値に補正することで最大流量ＭＦを制限する。これにより、図１１に示すように、原動機５の実回転数及び供給量制限マップＭ３に基づいて取得した制限流量ＬＦに応じて、第２マップＭ２が補正される。図１１に示す例においては、補正前の第２マップＭ２を実線で記載し、補正後の第２マップＭ２´を一点鎖線で記載している。

【0111】

なお、上述した実施形態においては、制御装置１１が第２マップＭ２を補正する場合を例に説明したが、制御装置１１は、最大流量ＭＦを制限流量ＬＦ以下に制御すればよく、その方法は限定されない。例えば、制御装置１１は、第２マップＭ２を補正せず、第１マップＭ１から取得した目標流量ＴＦが制限流量ＬＦを超過している場合に、当該目標流量ＴＦを制限流量ＬＦに補正するような構成であってもよい。

【0112】

以下、制御装置１１が最大流量ＭＦを制限する流れを説明する。図１２は、制御装置１１が最大流量ＭＦを制限する一連の流れを示す図である。図１２に示す一連の処理は、制御装置１１の記憶部１１ａに予め記憶されたソフトウェアプログラムに基づいて、ＣＰＵにより実行される。制御装置１１は、操作具４２が操作されているか否かを判断する（Ｓ１）。制御装置１１は、操作具４２から出力された操作信号に基づいて、操作具４２が操作されていると判断した場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、目標値を演算する（Ｓ２）。制御装置１１は、実際位置と目標値とに基づいて、偏差ΔＤを演算する（Ｓ３）。制御装置１１は、偏差ΔＤと第１マップＭ１に基づいて、目標流量ＴＦを取得する（Ｓ４）。

【0113】

制御装置１１は、記憶部１１ａに記憶されている供給量制限マップＭ３を取得する（Ｓ５）。制御装置１１は、第１検出装置１２が検出した原動機５の実回転数を取得する（Ｓ６）。制御装置１１は、原動機５の実回転数を取得すると（Ｓ６）、供給量制限マップＭ３を参照し、取得した原動機５の実回転数に対応する制限流量ＬＦを取得する（Ｓ７）。制御装置１１は、取得した制限流量ＬＦに応じて第２マップＭ２を補正する（Ｓ８）。

【0114】

制御装置１１は、目標流量ＴＦと補正後の第２マップＭ２とに基づいて制御電流の電流値Ｉを取得する（Ｓ９）。これにより、制御装置１１は、取得した電流値Ｉを制御弁３０に出力することで制御弁３０を制御して、リフトアーム２１を昇降させる（Ｓ１０）。

【0115】

つまり、作業機１の制御方法は、制御装置１１が制御弁３０を制御して当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限流量ＬＦで制限する処理（Ｓ８～Ｓ９）を含んでいる。

【0116】

なお、上述した実施形態では、制限流量ＬＦが吐出量特性ＶＣの最大吐出量を変換することで演算される場合を例に説明したが、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量に基づいて演算されてもよい。具体的には、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量と同値であってもよい（第１の変形例）。また、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量から所定値αだけ減算した値であってもよい（第２の変形例）。図１３は、吐出量特性ＶＣ及び変形例における供給量制限マップＭ３Ａ，Ｍ３Ｂの一例を示す図である。

【0117】

図１３に示すグラフにおいて、横軸は、原動機５の回転数ＲＲを示しており、縦軸は、油圧ポンプＰから吐出される作動油の流量（吐出量）ＶＦを示している。図１３に示す例では、吐出量特性ＶＣを一点鎖線で記載し、第１の変形例の供給量制限マップＭ３Ａを実線で記載し、第２の変形例の供給量制限マップＭ３Ｂを二点鎖線で記載している。図１３では、上限品の原動機５と当該上限品の原動機５に対応する油圧ポンプＰの吐出量特性（上限吐出量特性）ＶＣ１を示している。

【0118】

図１３に示すように、第１の変形例の供給量制限マップＭ３Ａは、吐出量特性ＶＣと一致しており、いずれの回転数ＲＲの制限流量ＬＦも吐出量特性ＶＣの最大吐出量と同値である。一方、第２の変形例の供給量制限マップＭ３Ｂは、吐出量特性ＶＣの最大吐出量に比べて、いずれの回転数ＲＲにおいても制限流量ＬＦのほうが所定値αだけ低くなる。なお、図１３に示す第２の変形例において、所定値αは、いずれの回転数ＲＲにおいても一定値であるが、回転数ＲＲが増加するにつれて値の大きさが増加してもよい。

【0119】

本発明の一態様に係る作業機１は、動力を発生させる原動機５と、原動機５が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータ２６と、油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油を調整する制御弁３０と、制御弁３０を制御する制御装置１１と、を備え、制御装置１１は、原動機５の実回転数に基づいて、制御弁３０を制御して当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限流量ＬＦで制限し、原動機５の回転数Ｒに対する制限流量ＬＦは、当該回転数Ｒに対して油圧ポンプＰが吐出可能な最大吐出量以下である。

【0120】

この構成によれば、制御弁３０が供給できる作動油の流量は、油圧ポンプＰが吐出することができる作動油の吐出量ＶＦ以下に制限されるため、実質的に原動機５の回転数Ｒに応じて油圧アクチュエータ２６を制御している状態にならず、制御弁３０で油圧アクチュエータ２６を適切に制御できる。また、制御装置１１は、原動機５の実回転数に応じて最大流量ＭＦを制限するため、油圧ポンプＰが十分に作動油を吐出している場合にまで、制御弁３０から油圧アクチュエータ２６へ供給する作動油の流量を制限することもない。

【0121】

また、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量よりも低い。

【0122】

この構成によれば、制御装置１１は、制御弁３０で油圧アクチュエータ２６をより適切に制御できる。

【0123】

また、制限流量ＬＦは、所定の制御弁３０である標準制御弁に出力する制御電流の電流値Ｉと当該標準制御弁からの作動油の流量との関係を示す標準流量特性ＳＣ、及び標準流量特性ＳＣに比べて作動油の流量が多い上限品の制御弁３０の上限流量特性ＵＣに基づいて、最大吐出量を変換することで演算される。

【0124】

この構成によれば、標準流量特性ＳＣと上限流量特性ＵＣとで最大吐出量を変換するため、最大吐出量から制限流量ＬＦへの変換を適切に行うことができる。

【0125】

また、制限流量ＬＦは、原動機５の回転数Ｒと最大吐出量との関係を示す吐出量特性ＶＣにおける、それぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を上限流量特性ＵＣで参照した結果と標準流量特性ＳＣとに基づいて、最大吐出量を標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算される。

【0126】

この構成によれば、標準流量特性ＳＣは上限流量特性ＵＣよりも作動油の流量が少ないため、最大吐出量から制限流量ＬＦへの変換を適切に行うことができる。

【0127】

また、制限流量ＬＦは、吐出量特性ＶＣにおけるそれぞれの原動機５の回転数Ｒごとの最大吐出量を上限流量特性ＵＣで参照し、当該最大吐出量に対応する電流値Ｉを取得し、当該電流値Ｉ及び標準流量特性ＳＣに基づいて、最大吐出量を当該電流値Ｉの制御電流が出力された標準制御弁からの作動油の流量に変換することで演算される。

【0128】

この構成によれば、標準流量特性ＳＣは上限流量特性ＵＣよりも同じ電流値Ｉに対する作動油の流量（供給量ＤＦ）が少ないため、原動機５の実回転数に応じて油圧アクチュエータ２６に供給する作動油の最大流量ＭＦをより確実に制限することができる。

【0129】

また、作業機１は、油圧ポンプＰの吐出圧から油圧アクチュエータ２６の負荷圧を引いた差圧を一定圧にするように油圧ポンプＰを制御するロードセンシングシステム３５を備えている。

【0130】

この構成によれば、制御弁３０が供給できる作動油の流量は、油圧ポンプＰが吐出することができる作動油の吐出量ＶＦよりも少ない流量に制限され、ロードセンシングシステム３５の制御によって、油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の流量が急激に変化して、油圧アクチュエータ２６の動作に衝撃が生じることを抑制しつつも、駆動装置８を十分に動作させることができる。

【0131】

また、作業機１は、油圧アクチュエータ２６を有する駆動装置８を備え、駆動装置８は、油圧アクチュエータ２６によって駆動される駆動部材２１を有し、制御装置１１は、駆動部材２１の実際の位置である実際位置と所定の目標値との偏差ΔＤを算出し、当該偏差ΔＤと油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油の目標流量ＴＦとの関係、及び予め定められた制御弁３０に出力する制御電流の電流値Ｉと当該制御弁３０からの作動油の流量との関係に基づいて、最大流量ＭＦ以下になるよう制御弁３０を制御する。

【0132】

この構成によれば、制御電流の電流値Ｉを制限することで、制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の流量を最大吐出量以下にできる。

【0133】

また、予め定められた制御弁３０に出力する制御電流の電流値Ｉと当該制御弁３０からの作動油の流量との関係は、標準流量特性ＳＣに基づいて定義される。

【0134】

この構成によれば、制御弁３０が上限品である場合であっても、確実に油圧アクチュエータ２６の負荷圧が油圧ポンプＰの吐出圧を上回ることを抑制できる。

【0135】

また、制限流量ＬＦは、それぞれ原動機５の回転数Ｒに対応する最大吐出量に基づいて演算される。

【0136】

この構成によれば、制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の流量をより確実に最大吐出量以下にできる。

【0137】

また、制限流量ＬＦの演算には、原動機５の回転数Ｒと最大吐出量との関係を示す吐出量特性ＶＣが用いられ、吐出量特性ＶＣは、原動機５と油圧ポンプＰの組み合わせに応じて選択される。

【0138】

この構成によれば、原動機５と油圧ポンプＰの組み合わせに応じて、制御装置１１は、適切な制限流量ＬＦで制御弁３０を制御することができる。このため、より確実に油圧アクチュエータ２６の最高負荷圧が油圧ポンプＰの吐出圧を上回ることを抑制できる。

【0139】

また、作業機１は、油圧アクチュエータ２６を有する駆動装置８を備え、駆動装置８は、油圧アクチュエータ２６の駆動によって駆動される駆動部材２１を有し、作業装置３を昇降可能な昇降装置８であり、油圧アクチュエータ２６は、リフトシリンダ２６であり、駆動部材２１は、リフトシリンダ２６の駆動によって駆動されるリフトアーム２１である。

【0140】

この構成によれば、駆動部材２１を駆動させるために比較的多くの作動油の流量を要する昇降装置８であっても、ロードセンシングシステム３５の制御によって、油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の流量が急激に変化することを抑制でき、油圧アクチュエータ２６の動作に衝撃が生じることを抑制できる。

【0141】

また、作業機１の制御方法は、動力を発生させる原動機５と、原動機５が発生させた動力によって作動し、作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰが吐出した作動油によって動作する油圧アクチュエータ２６と、油圧アクチュエータ２６を動作させる作動油を調整する制御弁３０と、制御弁３０を制御する制御装置１１と、を備える作業機１の制御方法であって、制御装置１１が、原動機５の実回転数に基づいて、制御弁３０を制御して当該制御弁３０から油圧アクチュエータ２６に供給される作動油の最大流量ＭＦを制限流量ＬＦで制限するステップを含み、原動機５の回転数Ｒに対する制限流量ＬＦは、当該回転数Ｒに対して油圧ポンプＰが吐出可能な最大吐出量以下である。

【0142】

この構成によれば、制御弁３０が供給できる作動油の流量は、油圧ポンプＰが吐出することができる作動油の吐出量ＶＦ以下に制限されるため、実質的に原動機５の回転数Ｒに応じて油圧アクチュエータ２６を制御している状態にならず、制御弁３０で油圧アクチュエータ２６を適切に制御できる。また、制御装置１１は、原動機５の実回転数に応じて最大流量ＭＦを制限するため、油圧ポンプＰが十分に作動油を吐出している場合にまで、制御弁３０から油圧アクチュエータ２６へ供給する作動油の流量を制限することもない。

【0143】

以上、本発明について説明したが、今回開示された実施の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て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及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】

【0144】

１ ：作業機
３ ：作業装置
５ ：原動機
８ ：駆動装置（昇降装置）
１１ ：制御装置
２１ ：駆動部材（リフトアーム）
２６ ：油圧アクチュエータ（リフトシリンダ）
３０ ：制御弁
３５ ：ロードセンシングシステム
Ｉ ：電流値
ＬＦ ：制限流量
ＭＦ ：最大流量
Ｐ ：油圧ポンプ
Ｒ ：回転数
ＳＣ ：標準流量特性
ＴＦ ：目標流量
ＵＣ ：上限流量特性
ＶＣ ：吐出量特性
ΔＤ ：偏差

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】