特開 2024-22353 作業機械

(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】P2024022353

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20240208BHJP

   F15B 11/20 20060101ALI20240208BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 K

F15B11/20 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125869

(22)【出願日】2022-08-05

(71)【出願人】

【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】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 輝樹

(72)【発明者】

【氏名】秋田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】石田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】楢▲崎▼ 昭広

【テーマコード（参考）】

2D003

3H089

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB02

2D003AB03

2D003AB04

2D003BA02

2D003BB02

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

3H089AA22

3H089AA23

3H089AA73

3H089BB17

3H089BB19

3H089CC01

3H089CC08

3H089CC11

3H089DA03

3H089DA13

3H089DB43

3H089EE22

3H089GG02

3H089JJ02

(57)【要約】

【課題】油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能な作業機械を提供する。
【解決手段】コントローラ４０は、油圧シリンダ５および旋回油圧モータ１５のうち油圧シリンダ５のみを駆動する場合は、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積を油圧シリンダ５の目標速度に応じて制御し、油圧シリンダ５と旋回油圧モータ１５とを同時に駆動する場合は、旋回油圧モータ１５の目標速度に応じて流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）の開口面積を制御すると共に、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積を、負荷検出装置２０２ｂ，６ｂで検出された旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第２流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）を制御する分流制御を実行する。
【選択図】 図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる旋回油圧モータと、
前記作業装置を駆動させる油圧シリンダと、
前記旋回油圧モータと前記油圧シリンダとに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、
前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、
前記第１流量制御弁と前記第２流量制御弁とを制御するコントローラと、を備えた作業機械において、
前記旋回油圧モータの負荷を検出する負荷検出装置を備え、
前記コントローラは、前記油圧シリンダおよび前記旋回油圧モータのうち前記油圧シリンダのみを駆動する場合は、前記第２流量制御弁の開口面積を前記油圧シリンダの目標速度に応じて制御し、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回油圧モータの目標速度に応じて前記第１流量制御弁の開口面積を制御すると共に、前記第２流量制御弁の開口面積を、前記負荷検出装置で検出された前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第２流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように前記第２流量制御弁を制御する分流制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記作業装置の動作範囲が所定の目標面の上または前記目標面の上方に制限されるように前記油圧シリンダの目標速度を演算するマシンコントロールを行うと共に、前記マシンコントロールの実行中に前記分流制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置は、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームに回動可能に取り付けられたアームとを有し、
前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダまたは前記アームを駆動するアームシリンダである
ことを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項１に記載の作業機械において、
前記負荷検出装置は、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する第１圧力センサと、前記油圧シリンダの負荷圧を検出する第２圧力センサとを有する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項１に記載の作業機械において、
前記負荷検出装置は、前記旋回油圧モータの負荷圧を検出する圧力センサを有する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項6】

請求項１に記載の作業機械において、
前記上部旋回体の動作を指示する旋回操作装置と、
前記作業装置の動作を指示する作業操作装置とを備え、
前記第１流量制御弁は、前記旋回操作装置の操作量に応じたパイロット圧により制御され、
前記第２流量制御弁は、前記作業操作装置の操作量に応じたパイロット圧により制御され、
前記第２流量制御弁は、パイロット圧に応じてメータアウト開口面積が増加するメータアウト特性と、パイロット圧に応じてメータイン開口面積が増加するメータイン特性とを有し、
前記メータイン特性および前記メータアウト特性は、同一のパイロット圧で比較した場合に、メータイン開口面積よりもメータアウト開口面積が小さくなるように設定されており、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダの目標流量に基づいて前記第２流量制御弁のメータアウト目標開口面積を算出し、
前記メータアウト特性において前記メータアウト目標開口面積に対応するパイロット圧をメータアウト目標パイロット圧として算出し、
前記油圧シリンダの目標流量に基づいて前記第２流量制御弁のメータイン目標開口面積を算出し、
前記メータイン特性において前記メータイン目標開口面積に対応するパイロット圧をメータイン目標パイロット圧として算出し、
前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど前記メータアウト目標パイロット圧の重みが増加するように前記メータアウト目標パイロット圧とメータイン目標パイロット圧との加重平均を算出し、
前記第２流量制御弁のパイロット圧を前記加重平均と一致するように制御する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項7】

請求項６に記載の作業機械において、
前記第２流量制御弁のメータアウト通路部の前後差圧を検出する第１圧力センサと、
前記第２流量制御弁のメータイン通路部の前後差圧を検出する第２圧力センサとを備え、
前記コントローラは、
前記油圧シリンダの目標流量と前記メータアウト通路部の前後差圧とに基づいて前記メータアウト目標開口面積を算出し、
前記油圧シリンダの目標流量と前記メータイン通路部の前後差圧とに基づいて前記メータイン目標開口面積を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項8】

請求項６に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回操作装置の操作量に応じて前記メータイン目標パイロット圧の重みが減少するように前記加重平均を補正する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項9】

請求項８に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合でかつ前記旋回操作装置の操作量が所定の閾値以下の場合は、前記第２流量制御弁のパイロット圧を前記メータアウト目標パイロット圧と一致するように制御する
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、マシンコントロールが実行可能な作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、油圧ショベル等の作業機械に対する半自動運転、自動運転、遠隔操縦等の要望が高まっており、作業機械の電子制御化が進んでいる。作業機械の電子制御化の手法として、電磁弁を用いて油圧アクチュエータを制御するものがある。その一例として、油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧アクチュエータを制御するための制御弁を、電磁弁により生成された操作圧（パイロット圧）で操作する方法が知られている。

【0003】

半自動運転や自動運転において、バケットの爪先を所定の目標面に沿うように動作させるには、複数の油圧アクチュエータを如何なる負荷条件や速度においても、各アクチュエータの目標速度で精度良く制御することが重要となる。

【0004】

ここで、半自動運転（マシンコントロール）の実行時に、各油圧アクチュエータの複合操作時に制御性が優先される時は負荷によらず各油圧アクチュエータを精度良く制御する方法を開示している先行技術文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１には、各油圧アクチュエータの複合操作時に制御性が優先される時は、各油圧アクチュエータを駆動するためにコントロールバルブ内に複数ある流量制御弁のうち特定の流量制御弁のみを駆動させ、ブームシリンダおよびアームシリンダで異なるポンプを使用することで、複数の油圧アクチュエータ同士の分流をなくし、お互いの油圧負荷の影響を受けないようにする制御、および油圧回路構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許６８１７４５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、油圧ショベルにおいては、ブーム、アーム以外にも上部旋回体を旋回させるための旋回油圧モータが搭載されており、旋回油圧モータ専用のポンプが搭載されていないことが一般的であるため、旋回油圧モータは他のアクチュエータ（ブームシリンダまたはアームシリンダ）とポンプを共用することになる。つまり、ブームとアームの複合操作時の制御性を確保するために、ブームシリンダとアームシリンダとで異なるポンプを使用し、ブームシリンダとアームシリンダとで分流が生じないようにしていても、ブームまたはアームと旋回の複合操作時に、旋回油圧モータとブームシリンダまたはアームシリンダとで分流が生じ、旋回油圧モータの負荷に応じて、旋回油圧モータと同じポンプを共用しているアクチュエータの制御性が悪化する場合がある。

【0007】

具体的には、ブームまたはアームと旋回の複合操作によって作業装置が地面に押し付けられている場合に、ポンプから吐出された作動油が旋回油圧モータに流れ込みにくい状態（高圧状態）となることで、旋回油圧モータと他のアクチュエータとの圧力差が大きくなる。その結果、旋回油圧モータに流入しなかった分の作動油が、旋回油圧モータと同じポンプを共用している他のアクチュエータ（ブームシリンダまたはアームシリンダ）に流れ込むこととなり、他のアクチュエータの制御性が悪化する。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能な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】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して旋回させる旋回油圧モータと、前記作業装置を駆動させる油圧シリンダと、前記旋回油圧モータと前記油圧シリンダとに供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記旋回油圧モータに供給される作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、前記第１流量制御弁と前記第２流量制御弁とを制御するコントローラと、を備えた作業機械において、前記旋回油圧モータの負荷を検出する負荷検出装置を備え、前記コントローラは、前記油圧シリンダおよび前記旋回油圧モータのうち前記油圧シリンダのみを駆動する場合は、前記第２流量制御弁の開口面積を前記油圧シリンダの目標速度に応じて制御し、前記油圧シリンダと前記旋回油圧モータとを同時に駆動する場合は、前記旋回油圧モータの目標速度に応じて前記第１流量制御弁の開口面積を制御すると共に、前記第２流量制御弁の開口面積を、前記負荷検出装置で検出された前記旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど、前記油圧シリンダのみを駆動する場合に制御される前記第２流量制御弁の開口面積に比べてより小さくなるように前記第２流量制御弁を制御する分流制御を実行するものとする。

【0010】

以上のように構成した本発明によれば、油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、旋回油圧モータの負荷が大きくなるほど第２流量制御弁の開口面積が小さくなる。これにより、油圧ポンプから吐出される作動油が油圧シリンダに偏って流れ込むことが防止されるため、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能となる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、油圧ポンプを共有する旋回油圧モータと油圧シリンダとを同時に駆動する旋回複合操作時に、油圧シリンダの制御性を良好に保つことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施例における油圧ショベルの側面図

【図2】本発明の第１の実施例における油圧システムの構成を示す図

【図3】バケット先端位置の演算方法の説明図

【図4】本発明の第１の実施例における制御システムのハードウェア構成図

【図5】表示装置の表示画面の一例を示す図。

【図6】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

【図7】バケットの先端が補正後の目標速度ベクトルの通りに制御されたときの、バケットの先端の軌跡の一例を示す図

【図8】本発明の第１の実施例における目標圧演算部によるブーム上げ目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図9】本発明の第１の実施例における目標圧演算部によるブーム上げ目標パイロット圧の演算処理を示すフローチャート

【図10】第３メインポンプからブームシリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁のメータアウト特性を示す図

【図11】第３メインポンプからブームシリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁のメータイン特性を示す図

【図12】第３メインポンプの吐出圧からブームシリンダボトム圧を引いた圧力差とメータイン／メータアウト比率との変換テーブルを示す図

【図13】本発明の第２の実施例における油圧システムの構成を示す図

【図14】本発明の第２の実施例における制御システムのハードウェア構成図

【図15】本発明の第２の実施例におけるコントローラの機能ブロック図

【図16】本発明の第２の実施例における目標圧演算部によるアーム引き目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図17】第２メインポンプからアームシリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁のメータアウト特性を示す図

【図18】第２メインポンプからアームシリンダに供給される作動油の流量を制御する流量制御弁のメータイン特性を示す図

【図19】本発明の第３の実施例における目標圧演算部によるブーム上げ目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図20】旋回操作量と補正後／補正前比率との変換テーブルを示す図

【図21】本発明の第４の実施例における目標圧演算部によるアーム引き目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図22】本発明の第５の実施例における目標圧演算部によるブーム上げ目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図23】第３メインポンプの吐出圧からブームシリンダボトム圧を引いた圧力差と補正比率との変換テーブルを示す図

【図24】本発明の第６の実施例における目標圧演算部によるアーム引き目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図25】本発明の第７の実施例における目標圧演算部によるブーム上げ目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【図26】本発明の第８の実施例における目標圧演算部によるアーム引き目標パイロット圧の演算処理を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の要素には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

【実施例0014】

図１は、本発明の第１の実施例における油圧ショベルの側面図である。なお、本実施例では作業装置の先端にアタッチメント（作業具）としてバケット１０を装着した油圧ショベルを例示して説明するが、バケット以外のアタッチメントを装着した油圧ショベルやその他の作業機械にも本発明は適用され得る。

【0015】

図１に示すように、油圧ショベル１は、車体１Ｂと、車体１Ｂに取り付けられる多関節型の作業装置（フロント作業機）１Ａとを含んで構成されている。車体１Ｂは、左右の走行モータ（油圧モータ）により走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられた上部旋回体１２とを有する。上部旋回体１２は、旋回油圧モータ１５により下部走行体１１に対して旋回する。上部旋回体１２の旋回中心軸は油圧ショベル１が水平地に停車した状態で鉛直である。上部旋回体１２には運転室１６が設けられている。

【0016】

作業装置１Ａは、鉛直面内でそれぞれ回動する複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）が連結された構成である。ブーム８の基端はブームピン９１を介して上部旋回体１２の前部に回動可能に連結されている。このブーム８の先端にはアームピン９２を介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピン９３を介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８は油圧シリンダであるブームシリンダ５によって駆動され、アーム９は油圧シリンダであるアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０は油圧シリンダであるバケットシリンダ７によって駆動される。油圧シリンダ５，６，７は、一端が閉塞された有底筒状のシリンダチューブと、シリンダチューブの他端の開口を塞ぐヘッドカバーと、ヘッドカバーを貫通し、シリンダチューブに挿入されるシリンダロッドと、シリンダロッドの先端に設けられ、シリンダチューブ内をロッド室とボトム室とに区画するピストンと、を備える。

【0017】

ブームピン９１にはブーム角度センサ３０、アームピン９２にはアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にはバケット角度センサ３２、上部旋回体１２には車体傾斜角度センサ３３が取り付けられている。角度センサ３０，３１，３２は、それぞれブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γ（図３に示す）を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ４０（後述）に出力する。車体傾斜角度センサ３３は、基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の車体傾斜角θ（図３に示す）を検出し、検出結果を表す信号をコントローラ４０（後述）に出力する。

【0018】

上部旋回体１２には一対のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）用のアンテナ（以下、ＧＮＳＳアンテナと記す）１４ａ，１４ｂが設けられている。コントローラ４０は、ＧＮＳＳアンテナ１４ａ，１４ｂで受信された複数の測位衛星からの衛星信号（ＧＮＳＳ電波）に基づいて、グローバル座標系における上部旋回体１２の位置及び方位を算出する。

【0019】

図２は、油圧ショベル１に搭載される油圧システムの構成を示す図である。図２では、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７、旋回油圧モータ１５に関わる油圧回路について示し、走行モータに関わる油圧回路については図示を省略している。

【0020】

運転室１６内には、操作装置である電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４が設置されている。電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３は作業装置１Ａ（ブーム８、アーム９、またはバケット１０）の動作を指示する作業操作装置であり、電気操作レバー装置Ａ４は上部旋回体１２の動作を指示する旋回操作装置である。電気操作レバー装置Ａ１，Ａ３は、運転席（図示せず）の左右の一方側に配置された操作レバーＢ１を共有している。操作レバーＢ１によって電気操作レバー装置Ａ１が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂを作動させる。これにより、ブームシリンダ５（ブーム８）が駆動される。操作レバーＢ１によって電気操作レバー装置Ａ３が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５９ａ，５９ｂを作動させる。これにより、バケットシリンダ７（バケット１０）が駆動される。電気操作レバー装置Ａ２，Ａ４は、運転席の左右の他方側に配置された操作レバーＢ２を共有している。操作レバーＢ２によって電気操作レバー装置Ａ２が操作されると、コントローラ４０が電磁弁５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂを作動させる。これにより、アームシリンダ６（アーム９）が駆動される。操作レバーＢ２によって電気操作レバー装置Ａ４が操作されると、コントローラ４０が電磁弁６０ａ，６０ｂを作動させる。これにより、旋回油圧モータ１５が駆動される。

【0021】

ブームシリンダ５のロッド側の入出力口には圧力センサ５ａが取り付けられ、ブームシリンダ５のボトム側の入出力口には圧力センサ５ｂが取り付けられている。アームシリンダ６のロッド側の入出力口には圧力センサ６ａが取り付けられ、アームシリンダ６のボトム側の入出力口には圧力センサ６ｂが取り付けられている。バケットシリンダ７のロッド側の入出力口には圧力センサ７ａが取り付けられ、バケットシリンダ７のボトム側の入出力口には圧力センサ７ｂが取り付けられている。旋回油圧モータ１５の一方の入出力口（Ａポート）には圧力センサ１５ａが取り付けられ、他方の入出力口（Ｂポート）には圧力センサ１５ｂが取り付けられている。

【0022】

上部旋回体１２には、原動機であるエンジン１８、第１メインポンプ２０１、第２メインポンプ２０２、第３メインポンプ２０３及びパイロットポンプ４８が搭載されている。第１メインポンプ２０１、第２メインポンプ２０２、第３メインポンプ２０３及びパイロットポンプ４８は、エンジン１８によって駆動され、タンクから吸引した作動油を吐出する。第１メインポンプ２０１の吐出口には圧力センサ２０１ｂが取り付けられ、第２メインポンプ２０２の吐出口には圧力センサ２０２ｂが取り付けられ、第３メインポンプ２０３の吐出口には圧力センサ２０３ｂが取り付けられている。
第１メインポンプ２０１はレギュレータ２０１ａを有し、第２メインポンプ２０２はレギュレータ２０２ａを有し、第３メインポンプ２０３はレギュレータ２０１ａを有する。メインポンプ２０１，２０２，２０３は、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａによって１回転当たりの吐出容量（押しのけ容積）が制御される可変容量型の油圧ポンプである。本実施例におけるメインポンプ２０１，２０２，２０３は、斜板の傾転角によって吐出容量が制御される斜板式の油圧ポンプである。メインポンプ２０１，２０２，２０３は、複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回油圧モータ１５）を駆動する圧油を吐出する。パイロットポンプ４８は、１回転当たりの吐出容量が一定の固定容量型の油圧ポンプである。

【0023】

レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａは、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４の操作量に基づきコントローラ４０で算出されたレギュレータ圧の目標値（以下、目標レギュレータ圧とも記す）ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３に応じた油圧信号によって駆動され、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出容量を制御する。

【0024】

具体的には、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａは、それぞれレギュレータ電磁弁（図示せず）を備えている。コントローラ４０は、目標レギュレータ圧に応じた電気信号（励磁電流）をレギュレータ電磁弁に出力する。これにより、レギュレータ電磁弁が駆動され、レギュレータ電磁弁によって、斜板を操作するレギュレータ圧が生成される。レギュレータ電磁弁は、パイロットポンプ４８の吐出圧（パイロット１次圧）を減圧することにより、コントローラ４０からの指令に応じたレギュレータ圧（パイロット２次圧）を生成する電磁比例減圧弁である。

【0025】

レギュレータ電磁弁により生成されるレギュレータ圧によって斜板の傾転角（すなわち吐出容量）が変化することにより、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量が変化する。したがって、メインポンプ２０１，２０２，２０３の吐出流量は、コントローラ４０によって算出される目標レギュレータ圧に応じて変化する。

【0026】

油圧システムは、複数の電磁弁５５ａ～６０ｂを有する。複数の電磁弁５５ａ～６０ｂは、コントローラ４０からの指令（電気信号）に応じて、後述する流量制御弁Ｄ１～Ｄ７を操作する操作圧（以下、パイロット圧）を生成する。複数の電磁弁５５ａ～６０ｂは、パイロットポンプ４８の吐出圧を減圧することにより、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４の操作レバーＢ１，Ｂ２の操作方向及び操作量に応じたパイロット圧を生成する電磁比例減圧弁である。

【0027】

パイロットポンプ４８の吐出配管１７０にはロック弁３９が設けられる。吐出配管１７０におけるロック弁３９の下流側は、複数に分岐され電磁弁５５ａ～６０ｂに接続されている。本実施例のロック弁３９は電磁切換弁であり、そのソレノイドは上部旋回体１２の運転室１６に配置されたゲートロックレバー（図示せず）の位置センサと電気的に接続されている。ゲートロックレバーのポジションは位置センサで検出され、その位置センサからゲートロックレバーのポジションに応じた信号がロック弁３９に入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じて吐出配管１７０が遮断され、パイロットポンプ４８から電磁弁５５ａ～６０ｂへのパイロット圧の供給が遮断される。ゲートロックレバーのポジションがロック解除位置にあればロック弁３９が開いて吐出配管１７０が開通し、パイロットポンプ４８から電磁弁５５ａ～６０ｂへパイロット圧が供給される。吐出配管１７０が遮断された状態では電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４による操作が無効化され、掘削、旋回等の動作が禁止される。

【0028】

コントローラ４０は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４の操作レバーＢ１，Ｂ２の操作量と操作方向に応じて電磁弁５５ａ～６０ｂを駆動する電気信号（励磁電流）を生成し、操作レバーＢ１，Ｂ２の操作方向に対応する電磁弁５５ａ～６０ｂに出力する。油圧システムは、メインポンプ２０１，２０２，２０３から吐出され油圧シリンダ５～７、および旋回油圧モータ１５へ供給される作動油の流れを制御する制御弁ユニット１７を備えている。制御弁ユニット１７は、複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ７を含んで構成されている。ここで、１つのメインポンプから吐出される作動油が２以上のアクチュエータに同時に供給されるように、当該２以上のアクチュエータに対応する２以上の流量制御弁を制御することを分流制御と称する。

【0029】

流量制御弁Ｄ１は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１，Ｃ２を介して流量制御弁Ｄ１の受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力される。流量制御弁Ｄ１のスプールは、受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ１のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。

【0030】

流量制御弁Ｄ２は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ３，Ｃ４を介して流量制御弁Ｄ２の受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力される。流量制御弁Ｄ２のスプールは、受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ２のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。

【0031】

流量制御弁Ｄ３は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５６ａ，５６ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ５，Ｃ６を介して流量制御弁Ｄ３の受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力される。流量制御弁Ｄ３のスプールは、受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ３のスプールが駆動されることにより、第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。

【0032】

このように、ブームシリンダ５は、３つのメインポンプ２０１，２０２，２０３から吐出される作動油の流量が３つの流量制御弁Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂのうち、電磁弁５６ａ，５６ｂにのみ指令を与えた場合、ブームシリンダ５は第３メインポンプ２０３から吐出される作動油のみによって駆動される。

【0033】

流量制御弁Ｄ４は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５７ａ，５７ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ７，Ｃ８を介して流量制御弁Ｄ４の受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力される。流量制御弁Ｄ４のスプールは、受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ４のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。

【0034】

流量制御弁Ｄ５は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５８ａ，５８ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ９，Ｃ１０を介して流量制御弁Ｄ５の受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力される。流量制御弁Ｄ５のスプールは、受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ５のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。

【0035】

このように、アームシリンダ６は、２つのメインポンプ２０１，２０２から供給される作動油の流量が２つの流量制御弁Ｄ４，Ｄ５によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂのうち、電磁弁５７ａ，５７ｂにのみ指令を与えた場合、アームシリンダ６は第２メインポンプ２０２から吐出される作動油のみによって駆動される。

【0036】

流量制御弁Ｄ６は、電気操作レバー装置Ａ３の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５９ａ，５９ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１１，Ｃ１２を介して流量制御弁Ｄ６の受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力される。流量制御弁Ｄ６のスプールは、受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ６のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７への圧油の供給方向及び流量が制御され、バケットシリンダ７が駆動される。このように、バケットシリンダ７は、第１メインポンプ２０１から吐出される作動油の流量が流量制御弁Ｄ６によって制御されることで駆動される。

【0037】

流量制御弁Ｄ７は、電気操作レバー装置Ａ４の操作に応じて、第３メインポンプ２０３から旋回油圧モータ１５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁６０ａ，６０ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１３，Ｃ１４を介して流量制御弁Ｄ７の受圧室Ｅ１３，Ｅ１４に入力される。流量制御弁Ｄ７のスプールは、受圧室Ｅ１３，Ｅ１４に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ７のスプールが駆動されることにより、第３メインポンプ２０３から旋回油圧モータ１５への圧油の供給方向及び流量が制御され、旋回油圧モータ１５が駆動される。このように、旋回油圧モータ１５は、第３メインポンプ２０３から吐出される作動油の流量が流量制御弁Ｄ７によって制御されることで駆動される。

【0038】

図３は、バケット先端位置の演算方法の説明図である。作業装置１Ａの姿勢は、図３に示すショベル基準座標系に基づいて定義できる。図３のショベル基準座標系は、上部旋回体１２を基準に設定された座標系である。ショベル基準座標系では、ブームピン９１の中心軸に原点が設定され、上部旋回体１２の旋回中心軸と平行に（上部旋回体１２の真上方向に）Ｚ軸が設定され、Ｚ軸と直交する方向（上部旋回体１２の前方）にＸ軸が設定される。以下では、Ｘ軸に対するブーム８の傾斜角をブーム角α、ブーム８に対するアーム９の傾斜角をアーム角β、アーム９に対するバケット１０の傾斜角をバケット角γと記す。また、水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（上部旋回体１２）の傾斜角、すなわち水平面（基準面）とＸ軸とのなす角を車体傾斜角θと記す。

【0039】

ブーム角αはブーム角度センサ３０により、アーム角βはアーム角度センサ３１により、バケット角γはバケット角度センサ３２により、車体傾斜角θは車体傾斜角度センサ３３により検出される。ブーム角αは、ブーム８を上限まで上げた状態（ブームシリンダ５が最伸長状態）で最小となり、ブーム８を下限まで下げた状態（ブームシリンダ５が最収縮状態）で最大となる。アーム角βは、アームシリンダ６が最収縮状態で最小となり、アームシリンダ６が最伸長状態で最大となる。バケット角γは、バケットシリンダ７が最収縮状態（図３の状態）で最小となり、バケットシリンダ７が最伸長状態で最大となる。

【0040】

ショベル基準座標系におけるバケット１０の先端部の位置（以下、先端位置Ｐｂと記す）は、ＸｂｋをＸ方向位置、ＺｂｋをＺ方向位置として、以下の（式１），（式２）で表される。

Ｘｂｋ＝Ｌ１ｃｏｓ（α）＋Ｌ２ｃｏｓ（α＋β）＋Ｌ３ｃｏｓ（α＋β＋γ）…（式１）

Ｚｂｋ＝Ｌ１ｓｉｎ（α）＋Ｌ２ｓｉｎ（α＋β）＋Ｌ３ｓｉｎ（α＋β＋γ）…（式２）

ここで、Ｌ１は、上部旋回体１２とブーム８とを連結するブームピン９１の中心軸からブーム８とアーム９とを連結するアームピン９２の中心軸までの長さである。Ｌ２は、アームピン９２の中心軸からアーム９とバケット１０とを連結するバケットピン９３の中心軸までの長さである。Ｌ３は、バケットピン９３の中心軸からバケット１０の先端位置（例えば、バケット１０の爪先）Ｐｂまでの長さである。

【0041】

図４を参照して、マシンコントロール（Machine Control：ＭＣ）及びマシンガイダンス（Machine Guidance：ＭＧ）を行う制御システム２１について説明する。図４は、油圧ショベル１の制御システム２１のハードウェア構成図である。

【0042】

コントローラ４０は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４の少なくとも１つが操作された場合に、一定条件下でオペレータの操作に介入して作業装置１Ａの動作を制限するＭＣ機能を備えている。ＭＣには、電気操作レバー装置Ａ２によるアーム操作、もしくは電気操作レバー装置Ａ１によるブーム操作をする際に実行される「領域制限制御」、及び、電気操作レバー装置Ａ１によるブーム下げ操作や電気操作レバー装置Ａ３によるバケット操作をする際に実行される「停止制御」が含まれる。

【0043】

領域制限制御は「整地制御」とも呼ばれる。領域制限制御が実行されている間、掘削目標面Ｓｔ（図３に示す）から下側の領域を作業装置１Ａが掘削しないように、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７の少なくとも１つが制御される。領域制限制御では、アーム操作やブーム操作によって、バケット１０の先端部が掘削目標面Ｓｔに沿って移動するように、作業装置１Ａの動作が制御される。例えば、コントローラ４０は、アーム操作がなされた場合に、掘削目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット１０の先端部の速度ベクトルがゼロになるように、ブーム上げ又はブーム下げの指令を行う。また、コントローラ４０は、ブーム操作がなされた場合に、掘削目標面Ｓｔに垂直な方向のバケット１０の先端部の速度ベクトルがゼロになるように、アーム引き又はアーム押しの指令を行う。これにより、回動運動であるアーム動作やブーム動作によるバケット１０の先端部の軌跡が、掘削目標面Ｓｔに沿う直線軌道に補正される。

【0044】

停止制御は、掘削目標面Ｓｔよりも下方の領域にバケット１０の先端部が侵入しないように、ブーム下げ動作やバケット動作を停止する制御である。停止制御では、コントローラ４０は、バケット１０の先端部が掘削目標面Ｓｔに接近するにつれブーム下げ動作やバケット動作を減速させる。

【0045】

なお、本実施例では、ＭＣ時の作業装置１Ａの制御点を、油圧ショベル１のバケット１０の爪先に設定しているが、制御点は作業装置１Ａの先端部分の点であればバケット１０の爪先以外にも変更可能である。例えば、バケット１０の底面やバケットリンク１３の最外部に制御点を設定してもよい。また、掘削目標面Ｓｔから最も距離の近いバケット１０上の点を制御点に設定してもよい。つまり、状況に応じて制御点は変化してもよい。

【0046】

ＭＣでは、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４の非操作時に作業装置１Ａの動作をコントローラ４０により制御する「自動制御」と、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作時にのみ作業装置１Ａの動作をコントローラ４０により制御する「半自動制御」と、がある。なお、ＭＣは、オペレータ操作にコントローラ４０による制御が介入するため「介入制御」とも呼ばれる。

【0047】

また、制御システム２１は、ＭＧとして、例えば、図５に示すように、掘削目標面Ｓｔと作業装置１Ａ（例えば、バケット１０）との位置関係を表示装置５３に表示する処理を実行する。

【0048】

図４に示すように、制御システム２１は、コントローラ４０と、コントローラ４０に接続されコントローラ４０に信号を出力する姿勢検出装置５０、目標面設定装置５１、車体位置検出装置１４、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４、外部入力装置９６、圧力センサ５ａ～７ｂ、２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂを有する。また、制御システム２１は、コントローラ４０に接続されコントローラ４０からの信号に基づいて制御される表示装置５３、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ、及び電磁弁５５ａ～６０ｂを有する。

【0049】

姿勢検出装置５０は、ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２及び車体傾斜角度センサ３３を有する。これらの角度センサ３０，３１，３２，３３は、油圧ショベル１の姿勢に関する情報を取得し、その情報に応じた信号を出力する。すなわち、角度センサ３０，３１，３２，３３は、作業装置１Ａの姿勢、すなわち作業装置１Ａを構成する複数の駆動対象部材（ブーム８、アーム９、及びバケット１０）の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。なお、角度センサ３０，３１，３２には、例えば、姿勢に関する情報としてのブーム角α、アーム角β及びバケット角γを取得し、取得した角度に応じた信号（電圧）を出力するポテンショメータを採用することができる。また、車体傾斜角度センサ３３には、上部旋回体１２の姿勢に関する情報として直交３軸の角速度及び加速度を取得し、この情報に基づき車体傾斜角θを算出し、車体傾斜角θを表す信号をコントローラ４０に出力するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を採用することができる。

【0050】

なお、車体傾斜角θの演算は、ＩＭＵの出力信号に基づき、コントローラ４０が行うようにしてもよい。また、角度センサ３０～３２はそれぞれ基準面に対する傾斜角を測定するセンサ（ＩＭＵ等）や油圧シリンダ５～７のストロークを検出するセンサで代替することもできる。

【0051】

目標面設定装置５１は、掘削目標面の位置情報、掘削目標面の基準面（水平面）に対する傾斜角度情報等の掘削目標面に関する情報をコントローラ４０に入力可能な装置である。例えば、目標面設定装置５１は、グローバル座標系（絶対座標系）で規定された掘削目標面の３次元データを格納した外部端末（図示せず）に接続され、外部端末から掘削目標面の３次元データが入力される。なお、目標面設定装置５１を介したコントローラ４０への掘削目標面の入力は、オペレータが手動で行ってもよい。

【0052】

車体位置検出装置１４は、一対のＧＮＳＳアンテナ１４ａ，１４ｂを含み、車体１Ｂ（上部旋回体１２）の位置及び車体１Ｂ（上部旋回体１２）の方位を算出し、演算結果をコントローラ４０に出力する。

【0053】

外部入力装置９６は、オペレータによって操作され、操作に応じた入力信号をコントローラ４０に出力する入力装置である。外部入力装置９６は、例えば、表示装置５３の表示画面に設けられる静電容量式のタッチセンサである。また、外部入力装置９６は、複数のスイッチ、レバーを備えたものであってもよい。

【0054】

図５は、表示装置５３の表示画面の一例を示す図である。図５に示すように、表示装置５３は、コントローラ４０からの表示制御信号に基づいて、様々な表示画像を表示画面に表示する。表示装置５３は、例えば、タッチパネル式の液晶モニタであり、運転室１６内に設置されている。コントローラ４０は、ＭＧ機能として、表示装置５３の表示画面に掘削目標面Ｓｔと作業装置１Ａ（例えば、バケット１０）の位置関係を表す表示画像を表示させる。図に示す例では、掘削目標面Ｓｔ及びバケット１０を表す画像と、掘削目標面Ｓｔからバケット１０の先端部までの距離が目標面距離Ｈ１として表示されている。目標面距離Ｈ１は掘削目標面Ｓｔを基準に上方向に正の値、下方向に負の値をとる。なお、図５に示す表示画像は、オペレータに操作されるモード切替スイッチ（図示せず）によりＭＣを実行するモードが設定されているか否かに関わらず、表示装置５３に表示させることができる。オペレータはこの表示画像を参考に、作業装置１Ａを操作することができる。

【0055】

コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ４２、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ４３、入力インターフェース４４、出力インターフェース４５、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。これらのハードウェアは、協働してソフトウェアを動作させ、複数の機能を実現する。なお、コントローラ４０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。また、処理装置４１としては、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

【0056】

不揮発性メモリ４２には、各種演算が実行可能なプログラム及び閾値などの各種データが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ４２は、本実施例の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。揮発性メモリ４３は、処理装置４１による演算結果及び入力インターフェース４４から入力された信号を一時的に記憶する記憶媒体（記憶装置）である。処理装置４１は、不揮発性メモリ４２に記憶されたプログラムを揮発性メモリ４３に展開して演算実行する装置であって、プログラムに従って入力インターフェース４４、不揮発性メモリ４２及び揮発性メモリ４３から取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

【0057】

入力インターフェース４４は、各種装置（姿勢検出装置５０、目標面設定装置５１、車体位置検出装置１４、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ４、外部入力装置９６、圧力センサ５ａ～７ｂ，２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂ）から入力された信号を処理装置４１で演算可能なデータに変換する。また、出力インターフェース４５は、処理装置４１での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ、電磁弁５５ａ～６０ｂ、及び表示装置５３）に出力する。

【0058】

コントローラ４０がレギュレータ２０１ａ～２０３ａを制御することによりメインポンプ２０１～２０３の吐出容量が変化する。コントローラ４０が電磁弁５５ａ～６０ｂを制御することにより、流量制御弁Ｄ１～Ｄ７のスプールが作動し、油圧シリンダ５～７、旋回油圧モータ１５が作動する。コントローラ４０が表示装置５３を制御することにより表示装置５３の表示画面に所定の画像が表示される。

【0059】

図６は、コントローラ４０の機能ブロック図である。コントローラ４０は、不揮発性メモリ４２に記憶されているプログラムを実行することにより、操作量演算部１４１、姿勢演算部１４２、目標面演算部１４３、目標速度演算部１４４、目標圧演算部１４５、バルブ指令演算部１４６、及び表示制御部１４７として機能する。目標圧演算部１４５及びバルブ指令演算部１４６は、電磁弁５５ａ～６０ｂを制御することにより、油圧アクチュエータである油圧シリンダ５，６，７、旋回油圧モータ１５を制御する電磁弁制御部１４８として機能する。

【0060】

操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１，Ａ２，Ａ３、Ａ４の操作信号（操作量及び操作方向）に基づいて、電磁弁５５ａ～６０ｂにより生成するパイロット圧の目標値（以下、目標パイロット圧とも記す）Ｐｉ０を算出する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム上げ操作が行われた場合、電磁弁５５ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｕ０及び電磁弁５６ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｕ０を算出する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ１によってブーム下げ操作が行われた場合、電磁弁５５ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＭ１２Ｄ０及び電磁弁５６ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＭ３Ｄ０を算出する。

【0061】

操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ２によってアーム引き（アームクラウド）操作が行われた場合、電磁弁５７ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＡＭ１Ｃ０及び電磁弁５８ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＡＭ２Ｃ０を算出する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ２によってアーム押し（アームダンプ）操作が行われた場合、電磁弁５７ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＡＭ１Ｄ０及び電磁弁５８ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＡＭ２Ｄ０を算出する。

【0062】

操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ３によってバケット引き（バケットクラウド）操作が行われた場合、電磁弁５９ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＫＣ０を算出する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ３によってバケット押し（バケットダンプ）操作が行われた場合、電磁弁５９ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＢＫＤ０を算出する。

【0063】

操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ４によって旋回右操作が行われた場合、電磁弁６０ａにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＳＷＲ０を算出する。操作量演算部１４１は、電気操作レバー装置Ａ４によって旋回左操作が行われた場合、電磁弁６０ｂにより生成するパイロット圧の目標値ＰｉＳＷＬ０を算出する。

【0064】

姿勢演算部１４２は、姿勢検出装置５０により検出された姿勢情報（角度情報）、及び、不揮発性メモリ４２に記憶されている作業装置１Ａの寸法情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に基づき、ショベル基準座標系（ローカル座標系）における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端位置Ｐｂを算出する。バケット１０の先端位置Ｐｂ（Ｘｂｋ，Ｚｂｋ）は、既述のとおり、（式１）及び（式２）により演算できる。なお、グローバル座標系における作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の先端位置が必要な場合には、姿勢演算部１４２は、車体位置検出装置１４により検出された上部旋回体１２のグローバル座標系における位置と方位に基づいて、ショベル基準座標系の座標をグローバル座標系の座標に変換する。

【0065】

目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔを設定する。具体的には、目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１からの情報に基づき掘削目標面Ｓｔの位置情報を算出し、その演算結果を揮発性メモリ４３に記憶する。目標面演算部１４３は、目標面設定装置５１を介して３次元データで提供される掘削目標面を作業装置１Ａが移動する平面（作業装置の動作平面）で切断した断面形状（図３に示す）を２次元の掘削目標面Ｓｔとして算出する。

【0066】

なお、図３では掘削目標面Ｓｔが１つであるが、掘削目標面Ｓｔが複数存在する場合もある。掘削目標面Ｓｔが複数存在する場合、目標面演算部１４３は、バケット１０の先端部に最も近いもの、バケット１０の先端部の鉛直下方に位置するもの、あるいは、任意に選択したものを演算対象の掘削目標面Ｓｔとして設定する。

【0067】

目標速度演算部１４４は、領域制限制御（整地制御）において、作業装置１Ａによって掘削目標面Ｓｔを超えて掘削目標面Ｓｔよりも下側を掘削してしまわないように、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を算出する。目標速度演算部１４４は、姿勢演算部１４２での演算結果及び操作量演算部１４１での演算結果に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を算出する。

【0068】

図７を参照して、領域制限制御中の目標速度の演算方法について詳しく説明する。図７は、バケット１０の先端が補正後の目標速度ベクトルＶｃａの通りに制御されたときの、バケット１０の先端の軌跡の一例を示す図である。ここでの説明では、図７に示すように、Ｘｔ軸及びＹｔ軸を設定する。Ｘｔ軸は、掘削目標面Ｓｔに平行な軸であり、Ｙｔ軸は、掘削目標面Ｓｔに直交する軸である。

【0069】

目標速度演算部１４４は、操作量演算部１４１によって算出された電磁弁５５ａ～５９ｂの目標パイロット圧Ｐｉ０（ＰｉＢＭ１２Ｕ０，ＰｉＢＭ３Ｕ０，ＰｉＢＭ１２Ｄ０，ＰｉＢＭ３Ｄ０，ＰｉＡＭ１Ｃ０，ＰｉＡＭ２Ｃ０，ＰｉＡＭ１Ｄ０，ＰｉＡＭ２Ｄ０，ＰｉＢＫＣ０，ＰｉＢＫＤ０）に基づいて、各油圧シリンダ５，６，７及び旋回油圧モータ１５の一次目標速度Ｖｔｇｔ１（ＶｔｇｔＢＭＵ１，ＶｔｇｔＢＭＤ１，ＶｔｇｔＡＭＣ１，ＶｔｇｔＡＭＤ１，ＶｔｇｔＢＫＣ１，ＶｔｇｔＢＫＤ１，ＶｔｇｔＳＷＲ１，ＶｔｇｔＳＷＬ１）を算出する。

【0070】

目標速度演算部１４４は、各油圧シリンダ５，６，７の一次目標速度と、姿勢演算部１４２によって算出されたバケット１０の先端位置Ｐｂと、不揮発性メモリ４２に記憶してある作業装置１Ａの寸法情報（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３等）とに基づいて、図７に示すバケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃを算出する。

【0071】

目標速度演算部１４４は、バケット１０の先端部と掘削目標面Ｓｔとの距離である目標面距離Ｈ１が０（ゼロ）に近づくにつれて、バケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃにおける掘削目標面Ｓｔに垂直な成分Ｖｃｙ（Ｙｔ軸方向の速度成分）が０（ゼロ）に近づくように油圧シリンダ５，６，７のうち必要な油圧シリンダの一次目標速度を補正して、二次目標速度を算出する。これにより、バケット１０の先端部の目標速度ベクトルＶｃが、補正後目標速度ベクトルＶｃａに変換される。目標面距離Ｈ１が０（ゼロ）のときの目標速度ベクトルＶｃａは掘削目標面Ｓｔに平行な成分Ｖｃｘ（Ｘｔ軸方向の速度成分）のみになる。このため、領域制限制御では、掘削目標面Ｓｔよりも下側の領域にバケット１０の先端部が侵入しないように、掘削目標面Ｓｔ上又はその上方にバケット１０の先端部（制御点）が保持される。以下、このように、バケット１０の先端部の速度ベクトルを変換（補正）する制御のことを方向変換制御とも記す。

【0072】

方向変換制御は、ブーム上げ又はブーム下げとアームクラウドとの組み合わせにより実行される場合と、ブーム上げ又はブーム下げとアームダンプとの組み合わせにより実行される場合とがある。いずれの場合においても、目標速度ベクトルＶｃが掘削目標面Ｓｔに接近する下向き成分（Ｖｃｙ＜０）を含むとき、目標速度演算部１４４は、その下向き成分を打ち消すブーム上げ方向のブームシリンダ５の目標速度を算出する。反対に目標速度ベクトルＶｃが掘削目標面Ｓｔから離れる上向き成分（Ｖｃｙ＞０）を含むとき、目標速度演算部１４４は、その上向き成分を打ち消すブーム下げ方向のブームシリンダ５の目標速度を算出する。

【0073】

なお、モード切替スイッチ（図示せず）により、領域制限制御（整地制御）が行われないモードが設定されている場合、目標速度演算部１４４は、電気操作レバー装置Ａ１～Ａ３の操作に応じた各油圧シリンダ５～７の一次目標速度に対する補正は行わない。

【0074】

このように、目標速度演算部１４４は、操作量演算部１４１及び姿勢演算部１４２の演算結果に基づいて、油圧シリンダ５，６，７の伸長速度／収縮速度の目標値である目標速度ＶｔｇｔＢＭＵ１，ＶｔｇｔＢＭＤ１，ＶｔｇｔＡＭＣ１，ＶｔｇｔＡＭＤ１，ＶｔｇｔＢＫＣ１，ＶｔｇｔＢＫＤ１を算出する。一方本実施例では、整地制御によって旋回油圧モータ１５の操作に対する介入は行わない。よって、操作量演算部１４１で算出された目標パイロット圧ＰｉＳＷＬ０，ＰｉＳＷＲ０を基に変換テーブルを介して、旋回油圧モータ１５の目標速度ＶｔｇｔＳＷＲ１，ＶｔｇｔＳＷＬ１に変換し出力する。

【0075】

目標圧演算部１４５は、圧力センサ５ａ～７ｂ，２０１ｂ～２０３ｂの検出結果に基づき、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰを測定する。目標圧演算部１４５は、測定した流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の流量係数Ｃと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを算出し、この目標開口面積Ａをスプール開口テーブルに従って目標パイロット圧Ｐｉ１に変換し出力する。

【0076】

ここで目標開口面積Ａを算出する際にはオリフィス式（式３）を用いる。

Ａ＝Ｑ／Ｃ√ΔＰ …（式３）

なお、このオリフィス式は各シリンダのメータアウト側、メータイン側両方に適用することができる。メータアウト側に適用する場合、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｏｕｔ、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の流量係数Ｃｏｕｔであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の圧力センサ５ａ～７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータアウト側（出口側）の圧力Ｐａｏから予め不揮発性メモリ４２に記憶されているタンク圧Ｐｔを減算することにより得られる（ΔＰｏｕｔ＝Ｐａｏ－Ｐｔ）。なお、タンク圧Ｐｔは、タンクあるいはタンクへの戻り配管に取り付けられる圧力センサ（図示せず）により検出される圧力を採用してもよい。

【0077】

一方、メータイン側に適用する場合、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン目標開口面積Ａｉｎ、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｉｎ、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の流量係数Ｃｉｎであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の圧力センサ５ａ～７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータイン側（入口側）の圧力Ｐａｉを、圧力センサ２０１ｂ～２０３ｂによって検出されるポンプ吐出圧Ｐｐから減算することにより得られる（ΔＰｉｎ＝Ｐｐ－Ｐａｉ）。

【0078】

目標流量Ｑｏｕｔ，Ｑｉｎは、目標速度演算部１４４によって算出された油圧シリンダ５～７、旋回油圧モータ１５の目標速度Ｖｔｇｔ１（ＶｔｇｔＢＭＵ１，ＶｔｇｔＢＭＤ１，ＶｔｇｔＡＭＣ１，ＶｔｇｔＡＭＤ１，ＶｔｇｔＢＫＣ１，ＶｔｇｔＢＫＤ１，ＶｔｇｔＳＷＲ１，ＶｔｇｔＳＷＬ１）を油圧シリンダ５～７、旋回油圧モータ１５のメータアウト側、メータイン側の流量に変換することにより得られる。

【0079】

ブーム８及びアーム９を動作させる際に優先的に使用するメインポンプ(流量制御弁)は、予め定められている。油圧シリンダ５～７に供給される作動油の目標流量Ｑｉｎが、１つ目のメインポンプ（以下、優先第一ポンプとも記す）から吐出できる最大流量（最大吐出流量とも記す）を上回った場合に、２つ目のメインポンプ（以下、優先第二ポンプとも記す）が使用される。

【0080】

本実施例では、ブーム８の優先第一ポンプは第３メインポンプ２０３であり、ブーム８の優先第二ポンプは第１メインポンプ２０１である。また、アーム９の優先第一ポンプは第２メインポンプ２０２であり、アーム９の優先第二ポンプは第１メインポンプ２０１である。なお、バケット１０および旋回油圧モータ１５を動作させる際、優先的に使用されるポンプはない。バケット１０は、常に第１メインポンプ２０１から供給される作動油によって動作される。旋回油圧モータ１５は、常に第３メインポンプ２０３から供給される作動油によって動作される。

【0081】

本実施例において、流量制御弁Ｄ１と流量制御弁Ｄ２は個別に制御可能な構成ではない。このため、ブーム８の優先第二ポンプは、実質的に第１メインポンプ２０１と第２メインポンプ２０２となる。しかしながら、第１メインポンプ２０１から作動油が供給される流量制御弁Ｄ１の方が流量制御弁Ｄ２よりも早く開き始めるように、流量制御弁Ｄ１，Ｄ２のメータイン通路部の開口を設計することで、第１メインポンプ２０１を優先第二ポンプとして使用できるようにしている。

【0082】

各油圧シリンダ５～７の目標流量Ｑは、優先第一ポンプの目標流量（以下、第一目標流量）Ｑ１と、優先第二ポンプの目標流量（以下、第二目標流量）Ｑ２とに分配される。１つのメインポンプから吐出できる最大流量をＱｍａｘとすると、Ｑ＞Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑｍａｘ，Ｑ２＝Ｑ－Ｑｍａｘとなる。また、Ｑ＜Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑ，Ｑ２＝０となる。Ｑ１がＱｍａｘ以下となるような目標速度の設定を行うことで、各ポンプの分流が生じなくなり精度よくブーム８、アーム９，バケット１０を精度よく制御することが可能となる。

【0083】

図８および図９を参照して、旋回油圧モータ１５およびブームシリンダ５の優先第一ポンプである第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５のボトム室に供給される作動油を調整するための流量制御弁Ｄ３の目標パイロット圧（ブーム上げ目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｕ１）の算出方法を説明する。図８は、目標圧演算部１４５によるブーム上げ目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｕ１の演算処理を示すブロック図である。図９は、同演算処理を示すフローチャートである。

【0084】

メータアウト目標開口演算部Ｆ１０１は、ブームシリンダ５の目標メータアウト流量から第２流量制御弁のメータアウト目標開口面積を算出する（ステップＳ１）。メータアウト目標開口演算部Ｆ１０１では、オリフィス（式３）に従い、ブーム上げの目標メータアウト流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＵと、圧力センサ５ａで検出されるブームシリンダロッド圧と定数であるタンク圧Ｐｔとの差圧と、流量係数Ｃоとに基づいて、ブーム上げメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕが算出される。

【0085】

メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ１０２は、メータアウト目標開口面積からメータアウト目標パイロット圧を算出する（ステップＳ２）。メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ１０２では、図１０に示す流量制御弁Ｄ３のメータアウト特性に従い、メータアウト目標開口演算部Ｆ１０１で算出されたブーム上げメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕがブーム上げメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕに変換される。

【0086】

メータイン目標開口演算部Ｆ１０３は、ブームシリンダ５の目標メータイン流量から第２流量制御弁のメータイン目標開口面積を算出する（ステップＳ３）。メータイン目標開口演算部Ｆ１０３では、オリフィス式（式３）に従い、ブーム上げの目標メータイン流量Ｑｉｎ１ＢｍＵと、圧力センサ２０３ｂで検出される第３メインポンプ２０３の吐出圧と圧力センサ５ａで検出されるブームシリンダボトム圧との差圧と、流量係数Ｃｉｎとに基づいて、ブーム上げメータイン目標開口面積Ａｉｎ＿Ｂｍ１Ｕが算出される。

【0087】

メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ１０４は、メータイン目標開口面積からメータイン目標パイロット圧を算出する（ステップＳ４）。メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ１０４では、図１１に示す流量制御弁Ｄ３のメータイン特性に従い、メータイン目標開口演算部Ｆ１０３で算出されたブーム上げメータイン目標開口面積Ａｉｎ＿Ｂｍ１Ｕがブーム上げメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ｂｍ１Ｕに変換される。

【0088】

演算部Ｆ１０５，Ｆ１０６，Ｆ１０８は、メータアウト目標パイロット圧およびメータイン目標パイロット圧の加重平均を算出するにあたり、メータアウト目標パイロット圧およびメータイン目標パイロット圧の各重みを決定する（ステップＳ５）。減算部Ｆ１０５では、圧力センサ２０３ｂで検出される第３メインポンプ２０３の吐出圧から圧力センサ５ａで検出されるブームシリンダボトム圧を引いた圧力差が算出される。

【0089】

メータイン／メータアウト比率演算部Ｆ１０６では、図１２に示す変換テーブルに従い、第３メインポンプ２０３の吐出圧からブームシリンダボトム圧を引いた圧力差がメータイン／メータアウト比率Ｒ１（１．０～０．０）に変換される。メータイン／メータアウト比率Ｒ１は、メータイン目標パイロット圧の重みに相当する。

【0090】

減算部Ｆ１０７では、メータイン／メータアウト比率演算部Ｆ１０６で算出されたメータイン／メータアウト比率Ｒ１が１．０から減算される。減算部Ｆ１０７の演算値（１．０－Ｒ１）は、メータイン目標パイロット圧の重みに相当する。

【0091】

演算部Ｆ１０８～Ｆ１１０は、メータアウト目標パイロット圧とメータイン目標パイロット圧との加重平均を第２流量制御弁の目標パイロット圧として算出する（ステップＳ６）。乗算部Ｆ１０８では、メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ１０４で算出されたブーム上げメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ｂｍ１Ｕとメータイン／メータアウト比率演算部Ｆ１０６で算出されたメータイン／メータアウト比率Ｒ１とが乗算される。

【0092】

乗算部Ｆ１０９では、メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ１０２で算出されたブーム上げメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕと減算部Ｆ１０７の演算値とが乗算される。

【0093】

加算部Ｆ１１０では、乗算部Ｆ１０８の演算値と乗算部Ｆ１０９の演算値とが加算され、ブーム８の優先第一ポンプである第３メインポンプ２０３からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ３のブーム上げ目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｕ１が算出される。

【0094】

演算部Ｆ１０５～Ｆ１１０においては、第３メインポンプ２０３の吐出圧からブームシリンダボトム圧を引いた圧力差が０．０に近い場合、第３メインポンプ２０３の作動圧はブームシリンダボトム圧と近いということになり、旋回油圧モータ１５は高圧使用されていないと判断できる。第３メインポンプ２０３の吐出圧とブームシリンダボトム圧の差圧が１０ＭＰａ程度まで大きくなっていくと、ブームボトム圧よりも第３メインポンプ２０３の吐出圧が十分高いということになり、これは旋回油圧モータ１５が高圧で使用されていると推測できる。

【0095】

ここで、メータイン／メータアウト比率Ｒ１の比率が１．０に近づいていくほど、メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ１０２で算出されるブーム上げメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕよりも、Ｆ１０４で算出されるブーム上げメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ｂｍ１Ｕの割合が大きくなる。こうして、旋回油圧モータ１５が高圧で使用されていないときには、第３メインポンプ２０３から吐出される作動油がブームシリンダ５と旋回油圧モータ１５のどちらかに偏って流れ込むことはなく、流量制御弁Ｄ３のメータアウト側でオリフィス式によって算出されたブーム上げメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕによって概ね目標速度通りにブーム上げ動作を行うことが可能となる。

【0096】

一方、旋回油圧モータ１５が高圧で使用されているときには、第３メインポンプ２０３から吐出される作動油が旋回油圧モータに流れ込まず、ブームシリンダ側に偏って流れ込むため、流量制御弁Ｄ３のメータイン側に適用したオリフィス式によって算出されたブーム上げメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ｂｍ１Ｕによって概ね目標速度通りにブーム上げ動作を行うことが可能となる。

【0097】

また、ブーム８の優先第二ポンプ（メインポンプ２０１，２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ１，Ｄ２の合成メータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＵと、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ１とＤ２のメータアウト側の合成開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ１，Ｄ２の目標パイロット圧ＰｉＢＭ２Ｕ１が算出される。

【0098】

また、ブーム８の優先第一ポンプ（第３メインポンプ２０３）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ３のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ３のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ３の目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｄ１が算出される。

【0099】

また、ブーム８の優先第二ポンプ（メインポンプ２０１，２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ１，Ｄ２の合成メータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ２Ｄは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ１，Ｄ２のメータアウト側の合成開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ１，Ｄ２の目標パイロット圧ＰｉＢＭ２Ｄ１が算出される。

【0100】

また、アーム９の優先第一ポンプ（第２メインポンプ２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＣと、圧力センサ６ａによって検出されるアームシリンダ６のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ４のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ４の目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｃ１が算出される。

【0101】

また、アーム９の優先第二ポンプ（第１メインポンプ）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ５のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＣと、圧力センサ６ａによって検出されるアームシリンダ６のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ５のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ５の目標パイロット圧ＰｉＡＭ２Ｃ１が算出される。

【0102】

また、アーム９の優先第一ポンプ（第２メインポンプ２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ４のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ４の目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｄ１が算出される。

【0103】

また、アーム９の優先第二ポンプ（第１メインポンプ２０１）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ５のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ５のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ５の目標パイロット圧ＰｉＡＭ２Ｄ１が算出される。

【0104】

バケット引きの第１メインポンプ２０１からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｋ１Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＣと、圧力センサ７ａによって検出されるバケットシリンダ７のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ６のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ６の目標パイロット圧ＰｉＢＫＣ１が算出される。

【0105】

バケット押しの第１メインポンプ２０１からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｋ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＤと、圧力センサ７ｂによって検出されるバケットシリンダ７のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ６のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ６の目標パイロット圧ＰｉＢＫＤ１が算出される。

【0106】

このように、本実施例では、旋回操作が非操作の場合ブーム８、アーム９、及びバケット１０のそれぞれのメータイン目標流量Ｑｉｎがメインポンプ１つの最大吐出流量以下の場合、１つの油圧シリンダに対して、１つのメインポンプを割り当てることができる。このため、分流の影響を受けずに、オリフィス式（式３）で算出された流量制御弁の開口によって、目標流量（目標速度）に非常に近い精度で各油圧シリンダ５～７を動作させることができる。

【0107】

コントローラ４０の不揮発性メモリ４２には、パイロット圧と流量制御弁Ｄ１～Ｄ７の開口面積との関係を規定する開口特性テーブルが記憶されている。

【0108】

目標圧演算部１４５は、各メインポンプ２０１，２０２，２０３に割り当てられる各油圧シリンダ５～７のメータイン側の目標流量の総和を各メインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３として算出する。つまり、目標圧演算部１４５は、以下の（式４）により第１メインポンプ２０１の目標流量Ｑ２０１を算出し、以下の（式５）により第２メインポンプ２０２の目標流量Ｑ２０２を算出し、以下の（式６）により第３メインポンプ２０３の目標流量Ｑ２０３を算出する。

Ｑ２０１＝Ｑｉｎ１ＢｍＵ＋Ｑｉｎ１ＢｍＤ＋Ｑｉｎ１ＡｍＣ＋Ｑｉｎ１ＡｍＤ＋Ｑｉｎ１ＢｋＣ＋Ｑｉｎ１ＢｋＤ…（式４）

Ｑ２０２＝Ｑｉｎ２ＢｍＵ＋＋Ｑｉｎ２ＢｍＤ＋Ｑｉｎ２ＡｍＣ＋Ｑｉｎ２ＡｍＤ…（式５）

Ｑ２０３＝Ｑｉｎ３ＢｍＵ＋Ｑｉｎ３ＢｍＤ＋Ｑｉｎ３ＳＷＲ＋Ｑｉｎ３ＳＷＬ…（式６）

ここで、Ｑｉｎ１ＢｍＵは、ブーム上げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｍＤは、ブーム下げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＡｍＣは、アーム引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＡｍＤは、アーム押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＣは、バケット引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＤは、バケット押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＢｍＵは、ブーム上げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＢｍＤは、ブーム下げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＡｍＣは、アーム引きの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＡｍＤは、アーム押しの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３ＢｍＵは、ブーム上げの場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ３を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３ＢｍＤは、ブーム下げの場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ３を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３ＳＷＲは、旋回右の場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ７を通じて旋回油圧モータ１５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ３ＳＷＬは、旋回左の場合の第３メインポンプ２０３から流量制御弁Ｄ７を通じて旋回油圧モータ１５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。

【0109】

不揮発性メモリ４２には、メインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３と、レギュレータ２０１ａ，２０２ａ，２０３ａの目標レギュレータ圧との関係を規定するレギュレータ圧テーブルが予め記憶されている。レギュレータ圧テーブルは、メインポンプ２０１，２０２，２０３ごとに定められる。

【0110】

目標圧演算部１４５は、レギュレータ圧テーブルに従い、メインポンプ２０１，２０２，２０３の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３に基づいて、目標レギュレータ圧ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３を算出する。

【0111】

バルブ指令演算部１４６は、操作量演算部１４１により算出された目標パイロット圧Ｐｉ０（ＰｉＳＷＲ０，ＰｉＳＷＬ０）、目標圧演算部１４５により算出された目標パイロット圧Ｐｉ１（ＰｉＢＭ１Ｕ１，ＰｉＢＭ２Ｕ１，ＰｉＢＭ１Ｄ１，ＰｉＢＭ２Ｄ１，ＰｉＡＭ１Ｃ１，ＰｉＡＭ２Ｃ１，ＰｉＡＭ１Ｄ１，ＰｉＡＭ２Ｄ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１）に応じた電気信号を電磁弁５５ａ～６０ｂに出力する。また、バルブ指令演算部１４６は、目標圧演算部１４５により算出された目標レギュレータ圧ＰＰｃ（ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２，ＰＰｃ２０３）に応じた電気信号をレギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁に出力する。

【0112】

バルブ指令演算部１４６から出力された電気信号（励磁電流）によって、電磁弁５５ａ～６０ｂのソレノイドが励磁されることにより、電磁弁５５ａ～６０ｂが作動し、流量制御弁Ｄ１～Ｄ７に作用するパイロット圧が制御される。これにより、整地制御時に油圧シリンダ５～７の動作速度が目標速度に制御される。また、バルブ指令演算部１４６から出力された電気信号（励磁電流）によって、レギュレータ２０１ａ～２０３ａのレギュレータ電磁弁のソレノイドが励磁されることにより、レギュレータ電磁弁が作動し、レギュレータ２０１ａ～２０３ａの受圧部に作用するレギュレータ圧（パイロット圧）が、目標圧演算部１４５で算出された目標レギュレータ圧ＰＰｃに制御される。これにより、メインポンプ２０１～２０３の吐出流量が目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２，Ｑ２０３に制御される。

【0113】

以上のように、本実施例におけるコントローラ４０は、領域制限制御時の油圧シリンダ５～７の目標速度から流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑを算出し、オリフィス式（式３）を用いて、目標流量Ｑと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰとに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを算出し、この目標開口面積Ａを流量制御弁の開口テーブルを基にパイロット圧へ変換している。一方領域制限制御の対象となっていない旋回油圧モータ１５に関しては、操作レバーのストロークから算出されたパイロット圧がそのまま出力される。

【0114】

旋回油圧モータ１５と同じく第３メインポンプ２０３を第一優先ポンプとするブームシリンダ５については、オリフィス式（式３）を流量制御弁Ｄ３のメータアウト側に適用して算出した目標パイロット圧（メータアウト目標パイロット圧）と、メータイン側に適用して算出した目標パイロット圧（メータイン目標パイロット圧）との加重平均を流量制御弁Ｄ３の目標パイロット圧として算出する。この荷重平均のおけるメータアウト目標パイロット圧およびメータイン目標パイロット圧の各重みは、第３メインポンプ２０３の吐出圧からブームシリンダボトム圧を引いた圧力差を基に判別される旋回油圧モータ１５の負荷に応じて決定される。

【0115】

旋回油圧モータ１５との分流の生じない、他のアーム９、バケット１０については各流量制御弁のメータアウト側に適用したオリフィス式（式３）によって算出された目標パイロット圧を出力する。

【0116】

このように、オリフィス式（式３）を用いて目標パイロット圧を算出することにより、油圧シリンダの負荷圧（油圧負荷条件）が変化したとしても、その負荷圧に応じた目標開口面積を求めることができる。このため、油圧システムにオープンセンタシステムを採用した場合であっても、目標流量（目標速度）で精度よく油圧シリンダ５～７を動作させることができる。その結果、領域制限制御などのＭＣによる作業を精度よく行うことができる。

【0117】

（まとめ）
本実施例では、下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１２と、上部旋回体１２に取り付けられた作業装置１Ａと、上部旋回体１２を下部走行体１１に対して旋回させる旋回油圧モータ１５と、作業装置１Ａを駆動させる油圧シリンダ５と、旋回油圧モータ１５と油圧シリンダ５とに供給される作動油を吐出するメインポンプ２０３（油圧ポンプ）と、メインポンプ２０３（油圧ポンプ）から旋回油圧モータ１５に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）と、メインポンプ２０３（油圧ポンプ）から油圧シリンダ５に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）と、流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）と流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）とを制御するコントローラ４０と、を備えた油圧ショベル１（作業機械）において、旋回油圧モータ１５の負荷を検出する負荷検出装置２０３ｂ，５ｂを備え、コントローラ４０は、油圧シリンダ５および旋回油圧モータ１５のうち油圧シリンダ５のみを駆動する場合は、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積を油圧シリンダ５の目標速度に応じて制御し、油圧シリンダ５と旋回油圧モータ１５とを同時に駆動する場合は、旋回油圧モータ１５の目標速度に応じて流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）の開口面積を制御すると共に、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積を、負荷検出装置２０３ｂ，５ｂで検出された旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほど、油圧シリンダ５のみを駆動する場合に制御される流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積に比べてより小さくなるように流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）を制御する分流制御を実行する。

【0118】

また、本実施例における作業装置１Ａは、上部旋回体１２に回動可能に取り付けられたブーム８と、ブーム８に回動可能に取り付けられたアーム９とを有し、油圧シリンダ５は、ブーム８を駆動するブームシリンダ５である。

【0119】

以上のように構成した本実施例によれば、第３メインポンプ２０３を共有する旋回油圧モータ１５とブームシリンダ５とを同時に駆動する旋回ブーム上げ複合操作時に、旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほど流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）の開口面積が小さくなる。これにより、第３メインポンプ２０３から吐出される作動油がブームシリンダ５に偏って流れ込むことが防止されるため、ブームシリンダ５の制御性を良好に保つことが可能となる。

【0120】

また、本実施例におけるコントローラ４０は、作業装置１Ａの動作範囲が所定の目標面の上または前記目標面の上方に制限されるように油圧シリンダ５の目標速度を演算するマシンコントロールを行うと共に、前記マシンコントロールの実行中に前記分流制御を実行する。これにより、マシンコントロール実行下での旋回ブーム上げ複合操作時に、ブームシリンダ５の制御性を良好に保つことが可能となる。

【0121】

また、本実施例における負荷検出装置２０３ｂ，５ｂは、第３メインポンプ２０３（油圧ポンプ）の吐出圧を検出する第１圧力センサ２０３ｂと、ブームシリンダ５（油圧シリンダ）の負荷圧を検出する第２圧力センサ５ｂとを有する。これにより、旋回ブーム上げ複合操作時の旋回油圧モータ１５の負荷を間接的に検出することが可能となる。

【0122】

また、本実施例における油圧ショベル１は、上部旋回体１２の動作を指示する旋回操作装置Ａ４と、作業装置１Ａの動作を指示する作業操作装置Ａ１～Ａ３とを備え、流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）は、旋回操作装置Ａ４の操作量に応じたパイロット圧により制御され、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）は、作業操作装置Ａ１～Ａ３の操作量に応じたパイロット圧により制御され、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）は、パイロット圧に応じてメータアウト開口面積が増加するメータアウト特性（図１０に示す）と、パイロット圧に応じてメータイン開口面積が増加するメータイン特性（図１１に示す）とを有し、前記メータイン特性および前記メータアウト特性は、同一のパイロット圧で比較した場合に、メータイン開口面積よりもメータアウト開口面積が小さくなるように設定されており、コントローラ４０は、ブームシリンダ５（油圧シリンダ）の目標流量に基づいて流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔを算出し、前記メータアウト特性においてメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔに対応するパイロット圧をメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔとして算出し、ブームシリンダ５（油圧シリンダ）の目標流量に基づいて流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のメータイン目標開口面積Ａｉｎを算出し、前記メータイン特性においてメータイン目標開口面積Ａｉｎに対応するパイロット圧をメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎとして算出し、旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほどメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔの重みが増加するようにメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔとメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎとの加重平均を算出し、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のパイロット圧を前記加重平均と一致するように制御する。これにより、旋回ブーム上げ複合操作時の流量制御弁Ｄ３のパイロット圧を、旋回油圧モータ１５の負荷が増加するに従って、メータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔからメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎまで滑らかに減少させることが可能となる。

【0123】

また、本実施例における油圧ショベル１（作業機械）は、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のメータアウト通路部の前後差圧を検出する第１圧力センサ５ａと、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のメータイン通路部の前後差圧を検出する第２圧力センサ２０３ｂ，５ｂとを備え、コントローラ４０は、ブームシリンダ５（油圧シリンダ）の目標流量と前記メータアウト通路部の前後差圧とに基づいてメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔを算出し、ブームシリンダ５（油圧シリンダ）の目標流量と前記メータイン通路部の前後差圧とに基づいてメータイン目標開口面積Ａｉｎを算出する。これにより、流量制御弁Ｄ３（第２流量制御弁）のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔおよびメータイン目標開口面積Ａｉｎを高い精度で算出することが可能となる。

【実施例0124】

本発明の第２の実施例における油圧ショベルについて、第１の実施例との相違点を中心に説明する。第１の実施例では、第３メインポンプ２０３からブームシリンダ５と旋回油圧モータ１５とで分流が発生する構成における整地制御時のパイロット圧の制御方法について説明した。本実施例では、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６と旋回油圧モータ１５とで分流が発生する構成における整地制御時のパイロット圧の制御方法について説明する。

【0125】

図１３は、本実施例における油圧システムの構成を示す図である。図１３では、ブームシリンダ５、アームシリンダ６及びバケットシリンダ７、旋回油圧モータ１５に関わる油圧回路について示し、走行モータに関わる油圧回路については図示を省略している。

【0126】

図１３において、第１の実施例における油圧システム（図２に示す）と異なる点は、第３メインポンプ２０３を備えていない点と、制御弁ユニット１７が流量制御弁Ｄ３を含んでいない点と、第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ７を介して旋回油圧モータ１５に作動油が供給される点である。

【0127】

流量制御弁Ｄ１は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１，Ｃ２を介して流量制御弁Ｄ１の受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力される。流量制御弁Ｄ１のスプールは、受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ１のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。

【0128】

流量制御弁Ｄ２は、電気操作レバー装置Ａ１の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５５ａ，５５ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ３，Ｃ４を介して流量制御弁Ｄ２の受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力される。流量制御弁Ｄ２のスプールは、受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ２のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からブームシリンダ５への圧油の供給方向及び流量が制御され、ブームシリンダ５が駆動される。

【0129】

このように、ブームシリンダ５は、２つのメインポンプ２０１，２０２から吐出される作動油の流量が２つの流量制御弁Ｄ１，Ｄ２によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂのうち、電磁弁５５ａ，５５ｂにのみ指令を与えた場合、ブームシリンダ５は第１メインポンプ２０１から吐出される作動油のみによって駆動される。

【0130】

流量制御弁Ｄ４は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５７ａ，５７ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ７，Ｃ８を介して流量制御弁Ｄ４の受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力される。流量制御弁Ｄ４のスプールは、受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ４のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。

【0131】

流量制御弁Ｄ５は、電気操作レバー装置Ａ２の操作に応じて、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５８ａ，５８ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ９，Ｃ１０を介して流量制御弁Ｄ５の受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力される。流量制御弁Ｄ５のスプールは、受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ５のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６への圧油の供給方向及び流量が制御され、アームシリンダ６が駆動される。

【0132】

このように、アームシリンダ６は、２つのメインポンプ２０１，２０２から供給される作動油の流量が２つの流量制御弁Ｄ４，Ｄ５によって制御されることで駆動される。なお、コントローラ４０が、電磁弁５７ａ，５７ｂ，５８ａ，５８ｂのうち、電磁弁５８ａ，５８ｂにのみ指令を与えた場合、アームシリンダ６は第２メインポンプ２０２から吐出される作動油のみによって駆動される。

【0133】

流量制御弁Ｄ６は、電気操作レバー装置Ａ３の操作に応じて、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁５９ａ，５９ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１１，Ｃ１２を介して流量制御弁Ｄ６の受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力される。流量制御弁Ｄ６のスプールは、受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ６のスプールが駆動されることにより、第１メインポンプ２０１からバケットシリンダ７への圧油の供給方向及び流量が制御され、バケットシリンダ７が駆動される。このように、バケットシリンダ７は、第１メインポンプ２０１から吐出される作動油の流量が流量制御弁Ｄ６によって制御されることで駆動される。

【0134】

流量制御弁Ｄ７は、電気操作レバー装置Ａ４の操作に応じて、第２メインポンプ２０２から旋回油圧モータ１５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ４０の指令によって駆動される電磁弁６０ａ，６０ｂによって生成されたパイロット圧は、パイロットラインＣ１３，Ｃ１４を介して流量制御弁Ｄ７の受圧室Ｅ１３，Ｅ１４に入力される。流量制御弁Ｄ７のスプールは、受圧室Ｅ１３，Ｅ１４に入力されるパイロット圧に応じて駆動される。流量制御弁Ｄ７のスプールが駆動されることにより、第２メインポンプ２０２から旋回油圧モータ１５への圧油の供給方向及び流量が制御され、旋回油圧モータ１５が駆動される。このように、旋回油圧モータ１５は、第２メインポンプ２０２から吐出される作動油の流量が流量制御弁Ｄ７によって制御されることで駆動される。

【0135】

図１４は、本実施例における制御システム２１のハードウェア構成図である。図１４において、第１の実施例（図４に示す）と異なる点は、圧力センサ２０３ｂおよびレギュレータ２０３ａを備えていない点である。

【0136】

図１５は、本実施例におけるコントローラ４０の機能ブロック図である。図１５において、第１の実施例（図６に示す）と異なる点は、目標圧演算部１４５の演算処理にある。

【0137】

目標圧演算部１４５は、圧力センサ５ａ～７ｂ，２０１ｂ，２０２ｂの検出結果に基づき、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰを測定する。目標圧演算部１４５は、測定した流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の流量係数Ｃと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを算出し、この目標開口面積Ａをスプール開口テーブルに従って目標パイロット圧Ｐｉ１に変換し出力する。

【0138】

ここで目標開口面積Ａを算出する際にはオリフィス式（式３）を用いる。

Ａ＝Ｑ／Ｃ√ΔＰ …（式３）

なお、このオリフィス式は各シリンダのメータアウト側、メータイン側両方に適用することができる。メータアウト側に適用する場合、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｏｕｔ、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の流量係数Ｃｏｕｔであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータアウト通路部の圧力センサ５ａ～７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータアウト側（出口側）の圧力Ｐａｏから予め不揮発性メモリ４２に記憶されているタンク圧Ｐｔを減算することにより得られる（ΔＰｏｕｔ＝Ｐａｏ－Ｐｔ）。なお、タンク圧Ｐｔは、タンクあるいはタンクへの戻り配管に取り付けられる圧力センサ（図示せず）により検出される圧力を採用してもよい。

【0139】

一方、メータイン側に適用する場合、Ａは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン目標開口面積Ａｉｎ、Ｑは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部を通過する作動油の目標流量Ｑｉｎ、Ｃは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の流量係数Ｃｉｎであり、ΔＰは流量制御弁Ｄ１～Ｄ６のメータイン通路部の圧力センサ５ａ～７ｂによって検出される油圧シリンダ５～７のメータイン側（入口側）の圧力Ｐａｉを、圧力センサ２０１ｂ，２０２ｂによって検出されるポンプ吐出圧Ｐｐから減算することにより得られる（ΔＰｉｎ＝Ｐｐ－Ｐａｉ）。

【0140】

目標流量Ｑｏｕｔ，Ｑｉｎは、目標速度演算部１４４によって算出された油圧シリンダ５～７、旋回油圧モータ１５の目標速度Ｖｔｇｔ１（ＶｔｇｔＢＭＵ１，ＶｔｇｔＢＭＤ１，ＶｔｇｔＡＭＣ１，ＶｔｇｔＡＭＤ１，ＶｔｇｔＢＫＣ１，ＶｔｇｔＢＫＤ１，ＶｔｇｔＳＷＲ１，ＶｔｇｔＳＷＬ１）を油圧シリンダ５～７、旋回油圧モータ１５のメータアウト側、メータイン側の流量に変換することにより得られる。

【0141】

ブーム８及びアーム９を動作させる際に優先的に使用するメインポンプ(流量制御弁)は、予め定められている。油圧シリンダ５～７に供給される作動油の目標流量Ｑｉｎが、１つ目のメインポンプ（以下、優先第一ポンプとも記す）から吐出できる最大流量（最大吐出流量とも記す）を上回った場合に、２つ目のメインポンプ（以下、優先第二ポンプとも記す）が使用される。

【0142】

本実施例では、ブーム８の優先第一ポンプは第１メインポンプ２０１であり、ブーム８の優先第二ポンプは第２メインポンプ２０２である。また、アーム９の優先第一ポンプは第２メインポンプ２０２であり、アーム９の優先第二ポンプは第１メインポンプ２０１である。なお、バケット１０および旋回油圧モータ１５を動作させる際、優先的に使用されるポンプはない。バケット１０は、常に第１メインポンプ２０１から供給される作動油によって動作される。旋回油圧モータ１５は、常に第２メインポンプ２０２から供給される作動油によって動作される。

【0143】

各油圧シリンダ５～７の目標流量Ｑは、優先第一ポンプの目標流量（以下、第一目標流量）Ｑ１と、優先第二ポンプの目標流量（以下、第二目標流量）Ｑ２とに分配される。１つのメインポンプから吐出できる最大流量をＱｍａｘとすると、Ｑ＞Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑｍａｘ，Ｑ２＝Ｑ－Ｑｍａｘとなる。また、Ｑ＜Ｑｍａｘの場合、Ｑ１＝Ｑ，Ｑ２＝０となる。Ｑ１がＱｍａｘ以下となるような目標速度の設定を行うことで、ブーム８、アーム９で分流が生じず、精度よく制御することが可能となる。

【0144】

図１６を参照して、旋回油圧モータ１５およびアームシリンダ６の優先第一ポンプである第２メインポンプ２０２からアームシリンダ６のボトム室に供給される作動油を調整するための流量制御弁Ｄ５の目標パイロット圧（アーム引き目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｃ１）の算出方法を説明する。図１６は、本実施例における目標圧演算部１４５によるアーム引き目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｃ１の演算処理を示すブロック図である。

【0145】

メータアウト目標開口演算部Ｆ２０１では、オリフィス式（式３）に従い、アーム引きの目標メータアウト流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＣと、圧力センサ６ａで検出されるアームシリンダロッド圧と、定数となるタンク圧Ｐｔの差圧と、流量係数Ｃоとに基づいて、アーム引きメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃが算出される。

【0146】

メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ２０２では、図１７に示す流量制御弁Ｄ５のメータアウト特性に従い、メータアウト目標開口演算部Ｆ２０１で算出されたブーム上げメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃがアーム引きメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃに変換される。

【0147】

メータイン目標開口演算部Ｆ２０３では、オリフィス式（式３）に従い、アーム引きの目標メータイン流量Ｑｉｎ１ＡｍＣと、圧力センサ２０２ｂで検出される第２メインポンプ２０２の吐出圧と圧力センサ６ａで検出されるアームシリンダボトム圧との差圧と、流量係数Ｃｉｎとに基づいて、アーム引きメータイン目標開口面積Ａｉｎ＿Ａｍ１Ｃが算出される。

【0148】

メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ２０４では、図１８に示す流量制御弁Ｄ５のメータイン特性に従い、メータイン目標開口演算部Ｆ２０３で算出されたアーム引きメータイン目標開口面積Ａｉｎ＿Ａｍ１Ｃがアーム引きメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ａｍ１Ｃに変換される。

【0149】

減算部Ｆ２０５では、圧力センサ２０２ｂで検出される第２メインポンプ２０２の吐出圧から圧力センサ６ａで検出されるアームシリンダボトム圧を引いた圧力差が算出される。

【0150】

メータイン／メータアウト比率演算部Ｆ２０６では、図１２に示す変換テーブルに従い、第２メインポンプ２０２の吐出圧からアームシリンダボトム圧を引いた圧力差がメータイン／メータアウト比率Ｒ１（１．０～０．０）に変換される。

【0151】

減算部Ｆ２０７では、メータイン／メータアウト比率演算部Ｆ２０６で算出されたメータイン／メータアウト比率Ｒ１が１．０から減算される。

【0152】

乗算部Ｆ２０８では、メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ２０４で算出されたアーム引きメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ａｍ１Ｃとメータイン／メータアウト比率演算部Ｆ２０６で算出されたメータイン／メータアウト比率Ｒ１とが乗算される。

【0153】

乗算部Ｆ２０９では、メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ２０２で算出されたアーム引きメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃと減算部Ｆ２０８の演算値とが乗算される。

【0154】

加算部Ｆ２１０では、乗算部Ｆ２０８の演算値と乗算部Ｆ２０９の演算値とが加算され、アーム９の優先第一ポンプである第２メインポンプ２０２からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ５のアーム引き目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｃ１が算出される。

【0155】

演算部Ｆ２０５～Ｆ２１０においては、第２メインポンプ２０２の吐出圧からアームシリンダボトム圧を引いた圧力差が０．０に近い場合、第２メインポンプ２０２の作動圧はアームシリンダボトム圧と近いということになり、旋回油圧モータ１５は高圧使用されていないと判断できる。第２メインポンプ２０２の吐出圧からアームシリンダボトム圧を引いた圧力差が１０ＭＰａ程度まで大きくなっていくと、アームシリンダ６ボトム圧よりも第２メインポンプ２０２の吐出圧が十分高いということになり、これは旋回油圧モータ１５が高圧で使用されていると推測できる。

【0156】

ここで、メータイン／メータアウト比率Ｒ１の比率が１．０に近づいていくほど、メータアウト目標パイロット圧演算部Ｆ２０２で算出されるアーム引きメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃよりも、メータイン目標パイロット圧演算部Ｆ２０４で算出されるアーム引きメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ａｍ１Ｃの割合が大きくなる。こうして、旋回油圧モータ１５が高圧で使用されていないときには、第２メインポンプ２０２から吐出される作動油がアームシリンダ６と旋回油圧モータ１５のどちらかに偏って流れ込むことはなく、流量制御弁Ｄ５のメータアウト側でオリフィス式によって算出されたアーム引きメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔ＿Ａｍ１Ｃによって概ね目標速度通りにアーム引き動作を行うことが可能となる。

【0157】

一方、旋回油圧モータ１５が高圧で使用されているときには、第２メインポンプ２０２から吐出される作動油が旋回油圧モータに流れ込まず、アームシリンダ側に偏って流れ込むため、流量制御弁Ｄ５のメータイン側に適用したオリフィス式によって算出されたアーム引きメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎ＿Ａｍ１Ｃによって概ね目標速度通りにブーム上げ動作を行うことが可能となる。

【0158】

また、アーム引きの優先第二ポンプ（第１メインポンプ２０１）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＣと、圧力センサ６ａによって検出されるアームシリンダ６のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ４のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ４の目標パイロット圧ＰｉＡＭ２Ｃ１が算出される。

【0159】

ブーム上げの優先第一ポンプ（第１メインポンプ２０１）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ１のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｕは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＵと、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のロッド室の圧力に基づき、オリフィス（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ３のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ３の目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｕ１が算出される。

【0160】

また、ブーム上げの優先第二ポンプ（第２メインポンプ２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ２のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ２Ｕは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＵと、圧力センサ５ａによって検出されるブームシリンダ５のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ２のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ２の目標パイロット圧ＰｉＢＭ２Ｕ１が算出される。

【0161】

また、ブーム下げの優先第一ポンプ（第１メインポンプ２０１）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ１のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ３のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ１の目標パイロット圧ＰｉＢＭ１Ｄ１が算出される。

【0162】

また、ブーム下げの優先第二ポンプ（第２メインポンプ２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ２のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｍ２Ｄは、第二目標流量Ｑｏｕｔ２ＢｍＤと、圧力センサ５ｂによって検出されるブームシリンダ５のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ２のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ２の目標パイロット圧ＰｉＢＭ２Ｄ１が算出される。

【0163】

また、アーム押しの優先第一ポンプ（第２メインポンプ２０２）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ５のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ５のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ５の目標パイロット圧ＰｉＡＭ１Ｄ１が算出される。

【0164】

また、アーム押しの優先第二ポンプ（第１メインポンプ２０１）からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ４のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ａｍ２Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ２ＡｍＤと、圧力センサ６ｂによって検出されるアームシリンダ６のボトム室の圧力に基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ４のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ４の目標パイロット圧ＰｉＡＭ２Ｄ１が算出される。

【0165】

バケット引きの第１メインポンプ２０１からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｋ１Ｃは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＣと、圧力センサ７ａによって検出されるバケットシリンダ７のロッド室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ６のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ６の目標パイロット圧ＰｉＢＫ１Ｃ１が算出される。

【0166】

バケット押しの第１メインポンプ２０１からの流入流量を調整するための流量制御弁Ｄ６のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔ＿Ｂｋ１Ｄは、第一目標流量Ｑｏｕｔ１ＢｋＤと、圧力センサ７ｂによって検出されるバケットシリンダ７のボトム室の圧力とに基づき、オリフィス式（式３）によって算出され、流量制御弁Ｄ６のメータアウト側の開口とパイロット圧の関係に基づいて流量制御弁Ｄ６の目標パイロット圧ＰｉＢＫ１Ｄ１が算出される。

【0167】

このように、本実施形態では、旋回操作が非操作の場合ブーム８、アーム９のメータイン目標流量Ｑｉｎがメインポンプ１つの最大吐出流量以下の場合、１つの油圧シリンダに対して、１つのメインポンプを割り当てることができるため分流の影響を受けずに、オリフィス式（式３）で算出された流量制御弁の開口によって、目標流量（目標速度）に非常に近い精度でブーム８とアーム９を動作させることができる。

【0168】

一方バケット１０が複合された場合には、第１メインポンプ２０１がブーム８とバケット１０の第一優先ポンプとなるため、ポンプやブームシリンダ５、バケットシリンダ７の圧力条件における流量制御弁Ｄ１とＤ６に対するパイロット圧力の補正が必要となるが、本実施例ではその説明の詳細は省く。

【0169】

目標圧演算部１４５は、各メインポンプ２０１，２０２に割り当てられる各油圧シリンダ５～７のメータイン側の目標流量の総和を各メインポンプ２０１，２０２の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２として算出する。つまり、目標圧演算部１４５は、以下の（式７）により第１メインポンプ２０１の目標流量Ｑ２０１を算出し、以下の（式８）により第２メインポンプ２０２の目標流量Ｑ２０２を算出する。

Ｑ２０１＝Ｑｉｎ１ＢｍＵ＋Ｑｉｎ１ＢｍＤ＋Ｑｉｎ１ＡｍＣ＋Ｑｉｎ１ＡｍＤ＋Ｑｉｎ１ＢｋＣ＋Ｑｉｎ１ＢｋＤ…（式７）

Ｑ２０２＝Ｑｉｎ２ＢｍＵ＋Ｑｉｎ１ＢｍＤ＋Ｑｉｎ２ＡｍＣ＋Ｑｉｎ２ＡｍＤ＋Ｑｉｎ２ＳＷＲ＋Ｑｉｎ２ＳＷＬ…（式８）

ここで、Ｑｉｎ１ＢｍＵは、ブーム上げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｍＤは、ブーム下げの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＡｍＣは、アーム引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＡｍＤは、アーム押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ４を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＣは、バケット引きの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ１ＢｋＤは、バケット押しの場合の第１メインポンプ２０１から流量制御弁Ｄ６を通じてバケットシリンダ７に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＢｍＵは、ブーム上げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＢｍＤは、ブーム下げの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ２を通じてブームシリンダ５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＡｍＣは、アーム引きの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＡｍＤは、アーム押しの場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ５を通じてアームシリンダ６に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＳＷＲは、旋回右の場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ７を通じて旋回油圧モータ１５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。Ｑｉｎ２ＳＷＬは、旋回左の場合の第２メインポンプ２０２から流量制御弁Ｄ７を通じて旋回油圧モータ１５に供給される作動油のメータイン側の目標流量である。

【0170】

不揮発性メモリ４２には、メインポンプ２０１，２０２の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２と、レギュレータ２０１ａ，２０２ａの目標レギュレータ圧との関係を規定するレギュレータ圧テーブルが予め記憶されている。レギュレータ圧テーブルは、メインポンプ２０１，２０２ごとに定められる。

【0171】

目標圧演算部１４５は、レギュレータ圧テーブルに従い、メインポンプ２０１，２０２の目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２に基づき、目標レギュレータ圧ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２を算出する。

【0172】

バルブ指令演算部１４６は、操作量演算部１４１により算出された目標パイロット圧Ｐｉ０（ＰｉＳＷＲ０，ＰｉＳＷＬ０）、目標圧演算部１４５により算出された目標パイロット圧Ｐｉ１（ＰｉＢＭ１Ｕ１，ＰｉＢＭ２Ｕ１，ＰｉＢＭ１Ｄ１，ＰｉＢＭ２Ｄ１，ＰｉＡＭ１Ｃ１，ＰｉＡＭ２Ｃ１，ＰｉＡＭ１Ｄ１，ＰｉＡＭ２Ｄ１，ＰｉＢＫＣ１，ＰｉＢＫＤ１）に応じた電気信号を電磁弁５５ａ～６０ｂに出力する。また、バルブ指令演算部１４６は、目標圧演算部１４５により算出された目標レギュレータ圧ＰＰｃ（ＰＰｃ２０１，ＰＰｃ２０２）に応じた電気信号をレギュレータ２０１ａ、２０２ａのレギュレータ電磁弁に出力する。

【0173】

バルブ指令演算部１４６から出力された電気信号（励磁電流）によって、電磁弁５５ａ～６０ｂのソレノイドが励磁されることにより、電磁弁５５ａ～６０ｂが作動し、流量制御弁Ｄ１～Ｄ７に作用するパイロット圧が制御される。これにより、整地制御時に油圧シリンダ５～７の動作速度が目標速度に制御される。また、バルブ指令演算部１４６から出力された電気信号（励磁電流）によって、レギュレータ２０１ａ，２０２ａのレギュレータ電磁弁のソレノイドが励磁されることにより、レギュレータ電磁弁が作動し、レギュレータ２０１ａ，２０２ａの受圧部に作用するレギュレータ圧（パイロット圧）が、目標圧演算部１４５で算出された目標レギュレータ圧ＰＰｃに制御される。これにより、メインポンプ２０１，２０２の吐出流量が目標流量Ｑ２０１，Ｑ２０２に制御される。

【0174】

以上のように、本実施例におけるコントローラ４０は、領域制限制御時の油圧シリンダ５～７の目標速度から流量制御弁Ｄ１～Ｄ６を通過する作動油の目標流量Ｑを算出し、オリフィス式（式３）を用いて、目標流量Ｑと、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の前後差圧ΔＰとに基づいて、流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標開口面積Ａを算出し、この目標開口面積Ａを流量制御弁の開口テーブルを基にパイロット圧へ変換している。一方領域制限制御の対象となっていない旋回油圧モータ１５に関しては、操作レバーのストロークから算出されたパイロット圧がそのまま出力される。

【0175】

旋回油圧モータ１５と同じく第２メインポンプ２０２を第一優先ポンプとするアームシリンダ６については、オリフィス式（式３）を流量制御弁Ｄ５のメータアウト側に適用して算出した目標パイロット圧（メータアウト目標パイロット圧）と、メータイン側に適用して算出した目標パイロット圧（メータイン目標パイロット圧）との加重平均を流量制御弁Ｄ５の目標パイロット圧として算出する。この荷重平均のおけるメータアウト目標パイロット圧およびメータイン目標パイロット圧の各重みは、第２メインポンプ２０２からアームシリンダボトム圧を引いた圧力差を基に判別される旋回油圧モータ１５の負荷に応じて決定される。

【0176】

旋回油圧モータ１５との分流の生じない、他のブーム８、バケット１０については各流量制御弁のメータアウト側に適用したオリフィス式（式３）によって算出された目標パイロット圧を出力する。

【0177】

このように、オリフィス式（式３）を用いて目標パイロット圧を算出することにより、油圧シリンダの負荷圧（油圧負荷条件）が変化したとしても、その負荷圧に応じた目標開口面積を求めることができる。このため、油圧システムにオープンセンタシステムを採用した場合であっても、目標流量（目標速度）で精度よく油圧シリンダ５～７を動作させることができる。その結果、領域制限制御などのＭＣによる作業を精度よく行うことができる。

【0178】

（まとめ）
本実施例では、下部走行体１１と、下部走行体１１上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１２と、上部旋回体１２に取り付けられた作業装置１Ａと、上部旋回体１２を下部走行体１１に対して旋回させる旋回油圧モータ１５と、作業装置１Ａを駆動させるアームシリンダ６（油圧シリンダ）と、旋回油圧モータ１５とアームシリンダ６（油圧シリンダ）とに供給される作動油を吐出するメインポンプ２０２（油圧ポンプ）と、メインポンプ２０２（油圧ポンプ）から旋回油圧モータ１５に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁Ｄ７（流量制御弁）と、メインポンプ２０２（油圧ポンプ）からアームシリンダ６に供給される作動油の流量を制御する流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）と、流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）と流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）とを制御するコントローラ４０と、を備えた油圧ショベル１（作業機械）において、旋回油圧モータ１５の負荷を検出する負荷検出装置２０２ｂ，６ｂを備え、コントローラ４０は、アームシリンダ６および旋回油圧モータ１５のうちアームシリンダ６のみを駆動する場合は、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）の開口面積をアームシリンダ６の目標速度に応じて制御し、アームシリンダ６と旋回油圧モータ１５とを同時に駆動する場合は、旋回油圧モータ１５の目標速度に応じて流量制御弁Ｄ７（第１流量制御弁）の開口面積を制御すると共に、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）の開口面積を、負荷検出装置２０２ｂ，６ｂで検出された旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほど、アームシリンダ６（油圧シリンダ）のみを駆動する場合に制御される流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）の開口面積に比べてより小さくなるように流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）を制御する分流制御を実行する。

【0179】

また、本実施例における作業装置１Ａは、上部旋回体１２に回動可能に取り付けられたブーム８と、ブーム８に回動可能に取り付けられたアーム９とを有し、油圧シリンダ６は、アーム９を駆動するアームシリンダ６である。

【0180】

以上のように構成した本実施例によれば、第２メインポンプ２０２を共有する旋回油圧モータ１５とアームシリンダ６とを同時に駆動する旋回アーム引き複合操作時に、旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほど流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）の開口面積が小さくなる。これにより、第２メインポンプ２０２から吐出される作動油がアームシリンダ６に偏って流れ込むことが防止されるため、アームシリンダ６の制御性を良好に保つことが可能となる。

【0181】

また、本実施例におけるコントローラ４０は、作業装置１Ａの動作範囲が所定の目標面の上または前記目標面の上方に制限されるようにアームシリンダ６の目標速度を演算するマシンコントロールを行うと共に、前記マシンコントロールの実行中に前記分流制御を実行する。これにより、マシンコントロール実行下での旋回アーム引き複合操作時に、アームシリンダ６の制御性を良好に保つことが可能となる。

【0182】

また、本実施例における負荷検出装置２０２ｂ，６ｂは、第２メインポンプ２０２（油圧ポンプ）の吐出圧を検出する第１圧力センサ２０２ｂと、アームシリンダ６（油圧シリンダ）の負荷圧を検出する第２圧力センサ６ｂとを有する。これにより、旋回アーム引き複合操作時の旋回油圧モータ１５の負荷を間接的に検出することが可能となる。

【0183】

また、本実施例における流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）は、パイロット圧に応じてメータアウト開口面積が増加するメータアウト特性（図１７に示す）と、パイロット圧に応じてメータイン開口面積が増加するメータイン特性（図１８に示す）とを有し、前記メータイン特性および前記メータアウト特性は、同一のパイロット圧で比較した場合に、メータイン開口面積よりもメータアウト開口面積が小さくなるように設定されており、コントローラ４０は、アームシリンダ６（油圧シリンダ）の目標流量に基づいて流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔを算出し、前記メータアウト特性においてメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔに対応するパイロット圧をメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔとして算出し、アームシリンダ６（油圧シリンダ）の目標流量に基づいて流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のメータイン目標開口面積Ａｉｎを算出し、前記メータイン特性においてメータイン目標開口面積Ａｉｎに対応するパイロット圧をメータイン目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔとして算出し、旋回油圧モータ１５の負荷が大きくなるほどメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔの重みが増加するようにメータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔとメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎとの加重平均を算出し、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のパイロット圧を前記加重平均と一致するように制御する。これにより、旋回アーム引き複合操作時の流量制御弁Ｄ５のパイロット圧を、旋回油圧モータ１５の負荷が増加するに従って、メータアウト目標パイロット圧Ｐｉｏｕｔからメータイン目標パイロット圧Ｐｉｉｎまで滑らかに減少させることが可能となる。

【0184】

また、本実施例における油圧ショベル１（作業機械）は、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のメータアウト通路部の前後差圧を検出する第１圧力センサ６ａと、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のメータイン通路部の前後差圧を検出する第２圧力センサ２０２ｂ，６ｂとを備え、コントローラ４０は、アームシリンダ６（油圧シリンダ）の目標流量と前記メータアウト通路部の前後差圧とに基づいてメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔを算出し、アームシリンダ６（油圧シリンダ）の目標流量と前記メータイン通路部の前後差圧とに基づいてメータイン目標開口面積Ａｉｎを算出する。これにより、流量制御弁Ｄ５（第２流量制御弁）のメータアウト目標開口面積Ａｏｕｔおよびメータイン目標開口面積Ａｉｎを高い精度で算出することが可能となる。