特許 7405611 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の制御装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20231219BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 Q

F15B11/02 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019239546

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021107654

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-11-08

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】柴田 祐志

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０２１８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭５８－０２５１２６（ＪＰ，Ｙ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２；２１／１４

Ｅ０２Ｆ ３／４２－ ３／４３； ３／８４－ ３／８５； ９／２０－ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダと、
前記油圧ポンプに接続される第１流路と、
前記第１流路から分岐する第２流路と、
前記第１流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁と、
前記第２流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁と、
前記可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記姿勢センサの検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する第１制御指令及び前記タンクに排出される作動油の流量を調整する第２制御指令を出力する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記作業機要素が前記端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量が少なくなるように前記第１制御指令を出力し、前記タンクに排出される作動油の流量が多くなるように前記第２制御指令を出力する、
作業機械の制御システム。

【請求項2】

前記流量制御弁を作動するための操作指令を生成する操作装置を備え、
前記制御装置は、前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、
前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも少なくなるように、前記第１制御指令を出力し、
前記タンクに排出される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも多くなるように、前記第２制御指令を出力する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【請求項3】

前記作業機要素は、ブームと、前記ブームに連結されるアームと、前記アームに連結されるバケットと、を含み、
前記油圧シリンダは、前記ブームを動作させるブームシリンダと、前記アームを動作させるアームシリンダと、前記バケットを動作させるバケットシリンダと、を含み、
前記アームは、前記アームシリンダによりダンプ動作及び掘削動作し、
前記アームの端部区間は、前記アームが前記ダンプ動作を終了したときの前記アームのダンプ側の端部位置を含むダンプ側端部区間と、前記アームが前記掘削動作を終了したときの前記アームの掘削側の端部位置を含む掘削側端部区間とを含み、
前記制御装置は、前記アームが前記掘削側端部区間に存在し、かつ前記アームが前記掘削側の端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、
前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも少なくなるように、前記第１制御指令を出力し、
前記タンクに排出される前記作動油の流量が、前記操作指令により指定された前記作動油の流量よりも多くなるように、前記第２制御指令を出力する、
請求項２に記載の作業機械の制御システム。

【請求項4】

前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力を検出する圧力センサを備え、
前記制御装置は、前記圧力センサの検出データに基づいて、前記第２制御指令を出力する、
請求項２又は請求項３に記載の作業機械の制御システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記圧力センサの検出データに基づいて、前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力が閾値以下であると判定した場合、前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が前記端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定しても、前記タンクに排出される前記作動油の流量が少なくなるように、前記第２制御指令を出力する、
請求項４に記載の作業機械の制御システム。

【請求項6】

前記流量制御弁のスプールは、前記油圧シリンダのボトム室に作動油を供給する第１作動位置と、前記油圧シリンダのロッド室に作動油を供給する第２作動位置と、前記第１作動位置と前記第２作動位置との間に配置され作動油を流通させない停止位置とに移動し、
前記第２流路は、前記油圧ポンプと前記流量制御弁との間の前記第１流路から分岐する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。

【請求項7】

複数の作業機要素を含む作業機と、
複数の前記作業機要素のそれぞれを動作させる複数の油圧シリンダと、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の作業機械の制御システムと、を備える、
作業機械。

【請求項8】

油圧シリンダにより作業機要素を可動範囲で動作させることと、
可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出することと、
前記作業機要素の姿勢の検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、油圧ポンプに接続された第１流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整し、前記第１流路から分岐する第２流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整することと、を含み、
前記作業機要素が前記端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量が少なくなるように調整し、前記タンクに排出される作動油の流量が多くなるように調整する、
作業機械の制御方法。

【請求項9】

前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整するための操作指令を取得することを含み、
前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が前記端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を少なくし、前記タンクに排出される作動油の流量を多くする、
請求項８に記載の作業機械の制御方法。

【請求項10】

前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力を検出することを含み、
前記圧力の検出データに基づいて、前記油圧シリンダから排出される前記作動油の圧力が閾値以下であると判定した場合、前記作業機要素が前記端部区間に存在し、かつ前記作業機要素が前記端部位置に向かうように前記操作指令が出力されていると判定されても、前記タンクに排出される前記作動油の流量を少なくする、
請求項９に記載の作業機械の制御方法。

【請求項11】

油圧シリンダにより可動範囲で動作する作業機要素の姿勢の検出データを取得する姿勢データ取得部と、
前記作業機要素の姿勢の検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在するか否かを判定するストロークエンド判定部と、
前記作業機要素が前記端部区間に存在すると判定された場合、油圧ポンプに接続された第１流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁制御部と、
前記第１流路から分岐する第２流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁制御部と、を備え、
記作業機要素が前記端部区間に存在すると判定された場合、前記流量制御弁制御部は、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量が少なくなるように調整し、前記ブリード弁制御部は、前記タンクに排出される作動油の流量が多くなるように調整する、
作業機械の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているようなクッション制御が知られている。クッション制御とは、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに接近したときにピストンを減速させる制御をいう。クッション制御により、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに到達したときの衝撃が緩和される。特許文献１において、制御弁は、中立位置と中間位置と作動位置とに移動する。制御弁が中立位置に配置されると、油圧ポンプと油圧シリンダとを接続する供給流路が閉じられ、油圧ポンプとタンクとを接続するブリード通路が開かれる。制御弁が中間位置に配置されると、油圧ポンプからの作動油がブームシリンダとタンクとに分配される。制御弁が作動位置に配置されると、供給流路が開かれ、ブリード通路が閉じられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１６９７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制御弁にフローフォースが作用する可能性がある。フローフォースとは、制御弁のスプールに作用する作動油の流体力をいう。制御弁にフローフォースが作用すると、作業機の速度を高精度に制御することが困難となる可能性がある。クッション制御において、ピストンがストロークエンドに接近したときに制御弁にフローフォースが作用すると、適正なクッション効果が得られない可能性がある。適正なクッション効果が得られないと、作業機の操作性が悪化する。

【0005】

本開示は、クッション制御において適正なクッション効果を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダと、前記油圧ポンプに接続される第１流路と、前記第１流路から分岐する第２流路と、前記第１流路を介して前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する流量制御弁と、前記第２流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整するブリード弁と、前記可動範囲における前記作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサと、前記姿勢センサの検出データに基づいて、前記作業機要素が前記可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、前記油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する第１制御指令及び前記タンクに排出される作動油の流量を調整する第２制御指令を出力する制御装置と、を備える、作業機械の制御システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、クッション制御において適正なクッション効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態に係る作業機械を模式的に示す側面図である。

【図3】図３は、実施形態に係る作業機の動作を説明するための模式図である。

【図4】図４は、実施形態に係る作業機要素の可動範囲を説明するための模式図である。

【図5】図５は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。

【図7】図７は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。

【図8】図８は、実施形態に係る作業機要素が中間区間に存在する場合の制御装置の動作を説明するための図である。

【図9】図９は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダの動作を説明するための図である。

【図10】図１０は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダの動作を説明するための図である。

【図11】図１１は、実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

［作業機械］
図１は、実施形態に係る作業機械１００を示す斜視図である。実施形態においては、作業機械１００が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明において、作業機械１００を適宜、油圧ショベル１００、と称する。

【0011】

図１に示すように、油圧ショベル１００は、作業機１と、油圧シリンダ２と、旋回体３と、走行体４と、操作装置５とを備える。

【0012】

旋回体３は、作業機１を支持する。旋回体３は、旋回軸ＲＸを中心に旋回する。旋回体３は、旋回モータ（不図示）が発生する動力により旋回する。旋回体３は、運転室６と、機械室７とを有する。油圧ショベル１００の運転者は、運転室６に搭乗する。運転者が着座する運転席６Ｓが運転室６に設けられる。

【0013】

走行体４は、旋回体３を支持する。走行体４は、一対の履帯４Ｃを有する。履帯４Ｃは、走行モータ（不図示）が発生する動力により回転する。履帯４Ｃの回転により油圧ショベル１００が走行する。なお、走行体４は、車軸に装着されたタイヤを有してもよい。

【0014】

作業機１は、旋回体３に支持される。作業機１は、相対移動可能な複数の作業機要素を含む。作業機１の作業機要素は、旋回体３に連結されるブーム１１と、ブーム１１に連結されるアーム１２と、アーム１２に連結されるバケット１３とを含む。

【0015】

ブーム１１と旋回体３とはブームピンを介して連結される。ブーム１１は、回転軸ＡＸ１を中心に回転可能に旋回体３に支持される。

【0016】

ブーム１１とアーム１２とはアームピンを介して連結される。アーム１２は、回転軸ＡＸ２を中心に回転可能にブーム１１に支持される。

【0017】

アーム１２とバケット１３とはバケットピンを介して連結される。バケット１３は、回転軸ＡＸ３を中心に回転可能にアーム１２に支持される。

【0018】

回転軸ＡＸ１と、回転軸ＡＸ２と、回転軸ＡＸ３とは、平行である。回転軸ＡＸ１と、旋回軸ＲＸと平行な軸とは、直交する。以下の説明においては、旋回軸ＲＸと平行な方向を適宜、旋回体３の上下方向、と称し、回転軸ＡＸ１と平行な方向を適宜、旋回体３の車幅方向又は左右方向、と称し、回転軸ＡＸ１及び旋回軸ＲＸの両方と直交する方向を適宜、旋回体３の前後方向、と称する。旋回軸ＲＸを基準として作業機１が存在する方向が前方向である。旋回軸ＲＸを基準として機械室７が存在する方向が後方向である。

【0019】

油圧シリンダ２は、作動油に基づいて作業機要素を動作させる。油圧シリンダ２は、複数の作業機要素のそれぞれを動作させるために複数設けられる。油圧シリンダ２は、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、アーム１２を動作させるアームシリンダ２２と、バケット１３を動作させるバケットシリンダ２３とを含む。

【0020】

操作装置５は、油圧ショベル１００の運転者に操作される。操作装置５は、作業機１及び旋回体３を動作させるために操作される。操作装置５は、運転室６に配置される。操作装置５は、複数の操作レバーを含む。操作装置５が操作されることにより、作業機１及び旋回体３が動作する。

【0021】

図２は、実施形態に係る油圧ショベル１００を模式的に示す側面図である。図２に示すように、油圧ショベル１００は、作業機要素の姿勢を検出する姿勢センサ８と、制御装置９とを備える。

【0022】

作業機要素の姿勢は、作業機要素の角度を含む。姿勢センサ８は、作業機要素の角度を検出する。姿勢センサ８は、回転軸ＡＸ１を中心とするブーム１１の角度θ１１を検出するブーム姿勢センサ８１と、回転軸ＡＸ２を中心とするアーム１２の角度θ１２を検出するアーム姿勢センサ８２と、回転軸ＡＸ３を中心とするバケット１３の角度θ１３を検出するバケット姿勢センサ８３とを含む。実施形態において、ブーム１１の角度θ１１は、旋回体３の旋回軸ＲＸとブーム１１とがなす角度である。アーム１２の角度θ１２は、ブーム１１とアーム１２とがなす角度である。バケット１３の角度θ１３は、アーム１２とバケット１３とがなす角度である。

【0023】

実施形態において、姿勢センサ８は、油圧シリンダ２に配置されたストロークセンサである。油圧シリンダ２は、シリンダチューブと、シリンダチューブの内側で移動するピストンと、ピストンに接続されるロッドを有する。ストロークセンサは、ロッドの移動距離を示す油圧シリンダ２のストローク長を検出する。ストローク長は、油圧シリンダ２のストロークエンドからの移動距離である。ストロークエンドとは、ロッドの可動範囲の端部位置をいう。すなわち、ストロークエンドは、油圧シリンダ２が最も縮んだ状態のロッドの位置又は油圧シリンダ２が最も伸びた状態のロッドの位置である。

【0024】

制御装置９は、コンピュータシステムを含む。姿勢センサ８の検出データは、制御装置９に出力される。制御装置９は、姿勢センサ８の検出データに基づいて、作業機要素の角度を算出する。作業機要素の角度と油圧シリンダ２のストローク長とは相関する。制御装置９は、姿勢センサ８の検出データに基づいて演算処理を実施して、作業機要素の角度を算出することができる。

【0025】

ブーム姿勢センサ８１は、ブームシリンダ２１に配置されたストロークセンサである。ブームシリンダ２１に配置されたストロークセンサは、ブームシリンダ２１のストローク長を検出する。制御装置９は、ブーム姿勢センサ８１の検出データに基づいて演算処理を実施して、旋回体３に対するブーム１１の角度θ１１を算出することができる。

【0026】

アーム姿勢センサ８２は、アームシリンダ２２に配置されたストロークセンサである。アームシリンダ２２に配置されたストロークセンサは、アームシリンダ２２のストローク長を検出する。制御装置９は、アーム姿勢センサ８２の検出データに基づいて演算処理を実施して、ブーム１１に対するアーム１２の角度θ１２を算出することができる。

【0027】

バケット姿勢センサ８３は、バケットシリンダ２３に配置されたストロークセンサである。バケットシリンダ２３に配置されたストロークセンサは、バケットシリンダ２３のストローク長を検出する。制御装置９は、バケット姿勢センサ８３の検出データに基づいて演算処理を実施して、アーム１２に対するバケット１３の角度θ１３を算出することができる。

【0028】

また、制御装置９は、姿勢センサ８の検出データに基づいて、油圧シリンダ２のピストンとは反対側のロッドの端部の位置を示すシリンダ位置を算出することができる。シリンダ位置は、ストロークエンドに対するロッドの相対位置である。制御装置９は、ブーム姿勢センサ８１の検出データに基づいて演算処理を実施して、ブームシリンダ２１のシリンダ位置を算出することができる。制御装置９は、アーム姿勢センサ８２の検出データに基づいて演算処理を実施して、アームシリンダ２２のシリンダ位置を算出することができる。制御装置９は、バケット姿勢センサ８３の検出データに基づいて演算処理を実施して、バケットシリンダ２３のシリンダ位置を算出することができる。

【0029】

また、制御装置９は、姿勢センサ８の検出データに基づいて、油圧シリンダ２のシリンダチューブに対するロッドの速度を示すシリンダ速度を算出することができる。制御装置９は、ブーム姿勢センサ８１の検出データに基づいて演算処理を実施して、ブームシリンダ２１のシリンダ速度を算出することができる。制御装置９は、アーム姿勢センサ８２の検出データに基づいて演算処理を実施して、アームシリンダ２２のシリンダ速度を算出することができる。制御装置９は、バケット姿勢センサ８３の検出データに基づいて演算処理を実施して、バケットシリンダ２３のシリンダ速度を算出することができる。

【0030】

すなわち、実施形態において、姿勢センサ８は、作業機要素の角度センサ、油圧シリンダ２のストローク長センサ、油圧シリンダ２のシリンダ位置センサ、及び油圧シリンダ２のシリンダ速度センサとして機能することができる。

【0031】

なお、姿勢センサ８は、ポテンショメータのような作業機要素の角度を検出可能な角度センサを含んでもよい。

【0032】

［作業機の動作］
図３は、実施形態に係る作業機１の動作を説明するための模式図である。操作装置５は、作業機１及び旋回体３を動作させるために操作される。操作装置５が操作されることにより、油圧シリンダ２又は旋回モータ（不図示）が駆動する。油圧シリンダ２が駆動することにより、作業機１が動作する。旋回モータが駆動することにより、旋回体３が動作する。操作装置５が操作されることにより、ブーム１１の上げ動作、ブーム１１の下げ動作、アーム１２の掘削動作、アーム１２のダンプ動作、バケット１３のダンプ動作、及びバケット１３の掘削動作が実施される。操作装置５が操作されることにより、旋回体３の旋回動作が実施される。

【0033】

ブームシリンダ２１が伸びることにより、ブーム１１は上げ動作する。ブームシリンダ２１が縮むことにより、ブーム１１は下げ動作する。

【0034】

アームシリンダ２２が伸びることにより、アーム１２は掘削動作する。アームシリンダ２２が縮むことにより、アーム１２はダンプ動作する。

【0035】

バケットシリンダ２３が伸びることにより、バケット１３は掘削動作する。バケットシリンダ２３が縮むことにより、バケット１３はダンプ動作する。

【0036】

旋回モータが駆動することにより、旋回体３は旋回動作する。

【0037】

［作業機要素の可動範囲］
図４は、実施形態に係る作業機要素の可動範囲を説明するための模式図である。作業機要素は、油圧シリンダ２のストロークにより定められる可動範囲において移動することができる。作業機要素の可動範囲は、油圧シリンダ２のロッドの可動範囲に基づいて一義的に定められる。作業機要素の可動範囲の端部位置は、油圧シリンダ２のストロークエンドに基づいて規定される。油圧シリンダ２がストロークエンドに到達すると、作業機要素は可動範囲の端部位置に到達する。実施形態においては、作業機要素の可動範囲において、端部位置を含む所定の区間を適宜、端部区間、と称し、端部区間とは異なる区間を適宜、中間区間、と称する。

【0038】

可動範囲に対する端部区間の長さの比率は、任意に設定可能である。端部区間は、可動範囲の１［％］以上２０［％］以下の任意の比率でもよい。また、端部区間の長さの比率は、操作装置５の操作量に関わらず固定値であってもよいし、操作量に応じて変化する変数値であってもよい。

【0039】

［制御システム］
図５は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム１０を示す模式図である。図５に示すように、制御システム１０は、エンジン３０と、動力伝達機構３１と、油圧ポンプ３２と、第１流路３３と、第２流路３４と、タンク３５と、油圧シリンダ２と、流量制御弁４０と、ブリード弁５０と、制御装置９とを備える。エンジン３０、動力伝達機構３１、油圧ポンプ３２、及びタンク３５のそれぞれは、旋回体３の機械室７に配置される。

【0040】

エンジン３０は、油圧ショベル１００の動力源である。エンジン３０として、ディーゼルエンジンが例示される。

【0041】

動力伝達機構３１は、エンジン３０が発生した動力を油圧ポンプ３２に伝達する。実施形態において、油圧ポンプ３２は複数設けられる。図５に示す例において、油圧ポンプ３２は、６つ設けられる。動力伝達機構３１は、エンジン３０が発生した動力を複数の油圧ポンプ３２に分配する。

【0042】

油圧ポンプ３２は、動力伝達機構３１から伝達された動力により駆動する。油圧ポンプ３２は、作動油を吐出する。実施形態において、油圧ポンプ３２は、可変容量型油圧ポンプである。

【0043】

油圧シリンダ２は、油圧ポンプ３２から供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる。上述のように、油圧シリンダ２は、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、アーム１２を動作させるアームシリンダ２２と、バケット１３を動作させるバケットシリンダ２３とを含む。

【0044】

油圧シリンダ２は、ボトム室２Ａとロッド室２Ｂとを有する。ボトム室２Ａに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ２は伸びる。ロッド室２Ｂに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ２は縮む。

【0045】

第１流路３３は、油圧ポンプ３２の吐出口に接続される。図５に示す例において、第１流路３３は、２つの油圧ポンプ３２の吐出口のそれぞれに接続される。油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された作動油は、第１流路３３を流通することができる。油圧ポンプ３２から吐出され、第１流路３３を流通した作動油は、油圧シリンダ２に供給される。

【0046】

第２流路３４は、第１流路３３から分岐するように設けられる。油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された作動油は、第２流路３４を流通することができる。油圧ポンプ３２から吐出され、第２流路３４を流通した作動油は、タンク３５に排出される。

【0047】

流量制御弁４０は、第１流路３３を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する。油圧シリンダ２のボトム室２Ａは、ボトム流路３６を介して流量制御弁４０に接続される。油圧シリンダ２のロッド室２Ｂは、ロッド流路３７を介して流量制御弁４０に接続される。

【0048】

流量制御弁４０は、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整するブーム流量制御弁４１と、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量を調整するアーム流量制御弁４２と、バケットシリンダ２３に供給される作動油の流量を調整するバケット流量制御弁４３とを含む。油圧ポンプ３２から第１流路３３に吐出された作動油は、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに供給される。

【0049】

実施形態において、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれは、複数設けられる。図５に示す例において、ブーム流量制御弁４１は、３つ設けられる。アーム流量制御弁４２は、３つ設けられる。バケット流量制御弁４３は、３つ設けられる。

【0050】

ブームシリンダ２１のボトム室２Ａは、ボトム流路３６を介して、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂは、ロッド流路３７を介して、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。

【0051】

アームシリンダ２２のボトム室２Ａは、ボトム流路３６を介して、３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続される。アームシリンダ２２のロッド室２Ｂは、ロッド流路３７を介して、３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続される。

【0052】

バケットシリンダ２３のボトム室２Ａは、ボトム流路３６を介して、３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続される。バケットシリンダ２３のロッド室２Ｂは、ロッド流路３７を介して、３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続される。

【0053】

油圧ポンプ３２は、第１流路３３を介して、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに作動油を供給することができる。ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに、供給流路３３Ａが接続される。第１流路３３は、３つの供給流路３３Ａのそれぞれと接続される。油圧ポンプ３２から第１流路３３に吐出された作動油は、供給流路３３Ａを介して、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに供給される。

【0054】

ブリード弁５０は、第２流路３４を介してタンク３５に排出される作動油の流量を調整する。ブリード弁５０は、第２流路３４に配置される。油圧ポンプ３２は、第２流路３４を介して、ブリード弁５０に作動油を供給することができる。第２流路３４は、油圧ポンプ３２と流量制御弁４０との間の第１流路３３から分岐する。油圧ポンプ３２から第２流路３４に吐出された作動油は、流量制御弁４０に供給されることなく、ブリード弁５０に供給される。

【0055】

図６は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム１０を示す模式図である。図６は、図５の一部を抽出した図に相当する。図５に示す例では、タンデムに配置された２つの油圧ポンプ３２からの作動油を合流させて、パラレルに配置された複数の流量制御弁４０（４１、４２、４３）に供給しているが、図６に示す例では、油圧ポンプ３２は１つとしている。油圧ポンプ３２の数は任意である。図５に示す例では、複数の油圧ポンプ３２が動力伝達機構３１に接続される。タンデムに配置された油圧ポンプ３２から吐出された作動油が、１つの流量制御弁４０を流通した後に合流して、１つの油圧シリンダ２に供給される。１つの油圧シリンダ２に供給される作動油が流通する油圧回路は、複数設けられる。図５に示す例では、それぞれの油圧回路に設けられた３つの流量制御弁４０（例えば４１、４１、４１）からの作動油を合流させて、１つの油圧シリンダ２（例えばブームシリンダ２１）に供給しているが、図６に示す例では、１つの油圧シリンダ２に１つの流量制御弁４０から作動油を供給するようにしている。１つの油圧シリンダ２に作動油を供給する流量制御弁４０の数は任意である。

【0056】

図６に示すように、制御システム１０は、油圧ポンプ３２と、油圧ポンプ３２から供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる油圧シリンダ２と、油圧ポンプ３２に接続される第１流路３３と、第１流路３３から分岐する第２流路３４と、第１流路３３を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する流量制御弁４０と、第２流路３４を介してタンク３５に排出される作動油の流量を調整するブリード弁５０とを備える。第２流路３４は、油圧ポンプ３２と流量制御弁４０との間の第１流路３３から分岐する。

【0057】

図６に示すように、流量制御弁４０は、ポンプポートＰａと、ボトムポートＰｂと、ロッドポートＰｃと、タンクポートＰｄとを有する。

【0058】

ポンプポートＰａは、供給流路３３Ａ及び第１流路３３を介して油圧ポンプ３２に接続される。油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１流路３３及び供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁４０に流入することができる。

【0059】

ボトムポートＰｂは、ボトム流路３６を介して油圧シリンダ２のボトム室２Ａに接続される。ボトムポートＰｂから流出した作動油は、ボトム流路３６を流通した後、油圧シリンダ２のボトム室２Ａに流入することができる。また、油圧シリンダ２のボトム室２Ａから流出した作動油は、ボトム流路３６を流通した後、ボトムポートＰｂから流量制御弁４０に流入することができる。

【0060】

ロッドポートＰｃは、ロッド流路３７を介して油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに接続される。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路３７を流通した後、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに流入することができる。また、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂから流出した作動油は、ロッド流路３７を流通した後、ロッドポートＰｃから流量制御弁４０に流入することができる。

【0061】

タンクポートＰｄは、排出流路３８を介してタンク３５に接続される。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を流通した後、タンク３５に排出される。

【0062】

流量制御弁４０は、ロッド状のスプールを移動させて油圧シリンダ２に供給される作動油の流量及び方向を切り換えるスライドスプール方式の流量制御弁である。スプールが軸方向に移動することにより、ボトム室２Ａに対する作動油の供給とロッド室２Ｂに対する作動油の供給とが切り換わる。また、スプールの移動量に基づいて、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が調整される。

【0063】

実施形態において、流量制御弁４０のスプールは、油圧シリンダ２のボトム室２Ａに作動油を供給する第１作動位置Ｐ１と、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに作動油を供給する第２作動位置Ｐ２と、第１作動位置Ｐ１と第２作動位置Ｐ２との間に配置され作動油を流通させない停止位置Ｐ３とに移動する。

【0064】

流量制御弁４０のスプールが第１作動位置Ｐ１に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１流路３３及び供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁４０に流入し、ボトムポートＰｂから流出する。ボトムポートＰｂから流出した作動油は、ボトム流路３６を流通した後、油圧シリンダ２のボトム室２Ａに流入する。これにより、油圧シリンダ２は、伸びる。油圧シリンダ２が伸びると、ロッド室２Ｂから作動油が流出する。油圧シリンダ２のロッド室２Ｂから流出した作動油は、ロッド流路３７を流通した後、ロッドポートＰｃから流量制御弁４０に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を介してタンク３５に排出される。

【0065】

流量制御弁４０のスプールが第２作動位置Ｐ２に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１流路３３及び供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁４０に流入し、ロッドポートＰｃから流出する。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路３７を流通した後、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに流入する。これにより、油圧シリンダ２は、縮む。油圧シリンダ２が縮むと、ボトム室２Ａから作動油が流出する。油圧シリンダ２のボトム室２Ａから流出した作動油は、ボトム流路３６を流通した後、ボトムポートＰｂから流量制御弁４０に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を介してタンク３５に排出される。

【0066】

流量制御弁４０のスプールが停止位置Ｐ３に配置されると、作動油は、流量制御弁４０を流通することができない。

【0067】

流量制御弁４０は、スプールの移動量により、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を制御する。スプールの移動量により、流量制御弁４０において作動油が流通するポートの開口率が調整される。流量制御弁４０の開口率が調整されることにより、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が調整される。流量制御弁４０の開口率とは、ポートの大きさの最大値に対するポートの大きさの割合をいう。開口率が１００［％］であるとき、流量制御弁４０のポートの大きさが最大になり、最大流量で油圧シリンダ２に作動油が供給される。流量制御弁４０の開口率が０［％］であるとき、流量制御弁４０のポートが閉じられ、油圧シリンダ２に対する作動油の供給が停止される。実施形態においては、１つの流量制御弁４０の開口率を調整している。複数の流量制御弁４０が用いられている場合、所望の作動油の流量を確保するために、各流量制御弁４０から供給される作動油の流量を算出すればよい。

【0068】

ブリード弁５０は、第２流路３４を介してタンク３５に排出される作動油の流量を調整する。

【0069】

ブリード弁５０は、流入ポートＰｅと、流出ポートＰｆとを有する。

【0070】

流入ポートＰｅは、第２流路３４を介して油圧ポンプ３２に接続される。油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２流路３４を流通した後、流入ポートＰｅからブリード弁５０に流入することができる。

【0071】

流出ポートＰｆは、タンク流路３９を介してタンク３５に接続される。流出ポートＰｆから流出した作動油は、タンク流路３９を流通した後、タンク３５に排出される。

【0072】

ブリード弁５０のスプールは、タンク３５に作動油を排出する排出位置Ｐ４と、作動油を流通させない停止位置Ｐ５とに移動する。

【0073】

ブリード弁５０のスプールが排出位置Ｐ４に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２流路３４を流通した後、流入ポートＰｅからブリード弁５０に流入し、流出ポートＰｆから流出する。流出ポートＰｆから流出した作動油は、タンク流路３９を流通した後、タンク３５に排出される。

【0074】

ブリード弁５０のスプールが停止位置Ｐ５に配置されると、作動油は、ブリード弁５０を流通することができない。

【0075】

ブリード弁５０は、スプールの移動量により、タンク３５に排出される作動油の流量を制御する。スプールの移動量により、ブリード弁５０において作動油が流通するポートの開口率が調整される。ブリード弁５０の開口率が調整されることにより、タンク３５に排出される作動油の流量が調整される。開口率が１００［％］であるとき、ブリード弁５０のポートの大きさが最大になり、最大流量でタンク３５に作動油が排出される。開口率が０［％］であるとき、ブリード弁５０のポートが閉じられ、タンク３５に対する作動油の排出が停止される。

【0076】

なお、供給流路３３Ａには、ポンプポートＰａから油圧ポンプ３２に作動油が逆流することを抑制するチェック弁５５が設けられる。また、第１流路３３から分岐する排出流路３３Ｂが設けられる。排出流路３３Ｂは、第２流路３４と油圧ポンプ３２との間の第１流路３３から分岐する。排出流路３３Ｂは、タンク３５に接続される。排出流路３３Ｂには、第１流路３３の圧力が過度に上昇したときに圧力を解放するためのリリーフ弁５６が設けられる。

【0077】

また、制御システム１０は、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力を検出する圧力センサ６０を備える。圧力センサ６０は、ブームシリンダ２１から排出される作動油の圧力を検出するブーム圧力センサ６１と、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力を検出するアーム圧力センサ６２と、バケットシリンダ２３から排出される作動油の圧力を検出するバケット圧力センサ６３とを含む。

【0078】

実施形態において、圧力センサ６０は、ボトム流路３６及びロッド流路３７のそれぞれに設けられる。油圧シリンダ２が伸びて、ロッド室２Ｂから作動油が排出される場合、ロッド流路３７に設けられている圧力センサ６０が、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力を検出する。油圧シリンダ２が縮んで、ボトム室２Ａから作動油が排出される場合、ボトム流路３６に設けられている圧力センサ６０が、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力を検出する。なお、圧力センサ６０は、ボトム室２Ａ及びロッド室２Ｂのそれぞれに設けられてもよい。

【0079】

［制御装置］
図７は、実施形態に係る制御装置９を示す機能ブロック図である。制御装置９は、操作装置５、姿勢センサ８、及び圧力センサ６０のそれぞれと通信回線を介して接続される。また、制御装置９は、流量制御弁４０及びブリード弁５０のそれぞれと制御線を介して接続される。

【0080】

制御装置９は、操作指令取得部９１と、姿勢データ取得部９２と、圧力データ取得部９３と、ストロークエンド判定部９４と、圧力判定部９５と、流量制御弁制御部９６と、ブリード弁制御部９７と、相関データ記憶部９８と、閾値記憶部９９とを有する。

【0081】

操作指令取得部９１は、操作装置５から操作指令を取得する。操作装置５は、流量制御弁４０を作動させるために運転者に操作される。操作装置５は、運転者に操作されることにより、流量制御弁４０を作動するための操作指令を生成する。すなわち、操作装置５は、運転者に操作されることにより、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整するための操作指令を生成する。操作装置５により生成された操作指令は、制御装置９に出力される。操作指令取得部９１は、操作装置５の操作により生成された操作指令を取得する。実施形態においては、１つの油圧シリンダ２に対し、１つの流量制御弁４０が接続されている。１つの油圧シリンダ２に対し、複数の流量制御弁４０が接続されている場合、複数の流量制御弁４０から供給される作動油の合計の流量が調整される。

【0082】

姿勢データ取得部９２は、姿勢センサ８の検出データを取得する。姿勢センサ８は、作業機要素の可動範囲における作業機要素の姿勢を検出する。ブーム姿勢センサ８１は、ブーム１１の可動範囲におけるブーム１１の姿勢を検出する。アーム姿勢センサ８２は、アーム１２の可動範囲におけるアーム１２の姿勢を検出する。バケット姿勢センサ８３は、バケット１３の可動範囲におけるバケット１３の姿勢を検出する。姿勢データ取得部９２は、ブーム姿勢センサ８１の検出データ、アーム姿勢センサ８２の検出データ、及びバケット姿勢センサ８３の検出データのそれぞれを取得する。

【0083】

圧力データ取得部９３は、圧力センサ６０の検出データを取得する。圧力センサ６０は、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力を検出する。ブーム圧力センサ６１は、ブームシリンダ２１から排出される作動油の圧力を検出する。アーム圧力センサ６２は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力を検出する。バケット圧力センサ６３は、バケットシリンダ２３から排出される作動油の圧力を検出する。圧力データ取得部９３は、ブーム圧力センサ６１の検出データ、アーム圧力センサ６２の検出データ、及びバケット圧力センサ６３の検出データのそれぞれを取得する。

【0084】

ストロークエンド判定部９４は、姿勢データ取得部９２により取得された姿勢センサ８の検出データに基づいて、作業機要素が可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在するか否かを判定する。作業機要素の可動範囲の端部位置は、油圧シリンダ２のストロークエンドに基づいて規定される。作業機要素の可動範囲の端部区間は、油圧シリンダ２のストローク長に基づいて規定される。ストロークエンド判定部９４は、姿勢センサ８の検出データに基づいて、作業機要素が可動範囲の端部区間に存在するか否かを判定することができる。

【0085】

圧力判定部９５は、圧力データ取得部９３により取得された圧力センサ６０の検出データに基づいて、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力が閾値以下であるか否かを判定する。閾値は予め定められた値であり、閾値記憶部９９に記憶されている。実施形態において、閾値は、タンク３５の圧力と等しい値に定められる。タンク３５の圧力は、例えば大気圧である。

【0086】

流量制御弁制御部９６は、流量制御弁４０を制御するための第１制御指令を出力する。流量制御弁制御部９６は、流量制御弁４０に第１制御指令を出力することにより、第１流路３３を介して流量制御弁４０から油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する。流量制御弁４０は、スプールの移動量により、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を制御する。スプールは、パイロットラインと接続される。スプールは、パイロットラインのパイロット圧により移動する。パイロット圧は、パイロットラインに配置される電磁比例制御弁（不図示）により調整される。流量制御弁制御部９６は、第１制御指令として、電磁比例制御弁に指令電流を出力する。電磁比例制御弁に指令電流が出力されると、スプールにパイロット圧が付与され、スプールが移動する。電磁比例制御弁に出力される指令電流値が調整されることにより、パイロット圧が調整され、スプールの移動量が調整される。スプールの移動量が調整されることにより、流量制御弁４０から油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が調整される。

【0087】

流量制御弁制御部９６は、ブーム流量制御弁４１を制御するための第１制御指令、アーム流量制御弁４２を制御するための第１制御指令、及びバケット流量制御弁４３を制御するための第１制御指令を出力することができる。流量制御弁制御部９６は、ブーム流量制御弁４１に第１制御指令を出力することにより、ブーム流量制御弁４１からブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整することができる。流量制御弁制御部９６は、アーム流量制御弁４２に第１制御指令を出力することにより、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量を調整することができる。流量制御弁制御部９６は、バケット流量制御弁４３に第１制御指令を出力することにより、バケット流量制御弁４３からバケットシリンダ２３に供給される作動油の流量を調整することができる。

【0088】

流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４により作業機要素が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１により作業機要素が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する第１制御指令を流量制御弁４０に出力する。流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４によりブーム１１が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりブーム１１が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整する第１制御指令をブーム流量制御弁４１に出力する。流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量を調整する第１制御指令をアーム流量制御弁４２に出力する。流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４によりバケット１３が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりバケット１３が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、バケットシリンダ２３に供給される作動油の流量を調整する第１制御指令をバケット流量制御弁４３に出力する。

【0089】

ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０を制御するための第２制御指令を出力する。ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０に第２制御指令を出力することにより、第２流路３４を介してブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量を調整する。ブリード弁５０は、スプールの移動量により、タンク３５に排出される作動油の流量を制御する。スプールは、パイロットラインと接続される。スプールは、パイロットラインのパイロット圧により移動する。パイロット圧は、パイロットラインに配置される電磁比例制御弁（不図示）により調整される。ブリード弁制御部９７は、第２制御指令として、電磁比例制御弁に指令電流を出力する。電磁比例制御弁に指令電流が出力されると、スプールにパイロット圧が付与され、スプールが移動する。電磁比例制御弁に出力される指令電流値が調整されることにより、パイロット圧が調整され、スプールの移動量が調整される。スプールの移動量が調整されることにより、ブリード弁５０からタンク３５に供給される作動油の流量が調整される。

【0090】

ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４により作業機要素が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１により作業機要素が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量を調整する第２制御指令をブリード弁５０に出力する。ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４によりブーム１１が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりブーム１１が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量を調整する第２制御指令をブリード弁５０に出力する。ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量を調整する第２制御指令をブリード弁５０に出力する。ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４によりバケット１３が可動範囲の端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりバケット１３が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量を調整する第２制御指令をブリード弁５０に出力する。

【0091】

相関データ記憶部９８は、操作装置５の操作指令と流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量との関係を示す第１相関データを記憶する。また、相関データ記憶部９８は、操作装置５の操作指令とブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量との関係を示す第２相関データを記憶する。操作装置５の操作指令は、操作装置５の操作量を含む。操作装置５が操作レバーを含む場合、操作装置５の操作量は、操作レバーの傾斜角度を含む。第１相関データ及び第２相関データのそれぞれは、予め定められる。

【0092】

閾値記憶部９９は、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力に係る閾値を記憶する。上述のように、閾値は予め定められた値である。実施形態において、閾値は、タンク３５の圧力と等しい値に定められる。タンク３５の圧力は、例えば大気圧である。

【0093】

［制御装置の動作］
次に、実施形態に係る制御装置９の動作について説明する。上述のように、作業機要素の可動範囲は、端部区間と中間区間とを含む。図８は、実施形態に係る作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合の制御装置９の動作を説明するための図である。

【0094】

作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合、流量制御弁制御部９６は、操作指令取得部９１により取得された操作装置５の操作指令と、相関データ記憶部９８に記憶されている第１相関データとに基づいて、流量制御弁４０に第１制御指令を出力する。また、作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合、ブリード弁制御部９７は、操作指令取得部９１により取得された操作装置５の操作指令と、相関データ記憶部９８に記憶されている第２相関データとに基づいて、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する。

【0095】

図８に示すように、操作装置５の操作指令と流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量との関係を示す第１相関データが予め定められている。また、操作装置５の操作指令とブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量との関係を示す第２相関データが予め定められている。第１相関データ及び第２相関データは、相関データ記憶部９８に記憶されている。

【0096】

上述のように、操作装置５の操作指令は、操作装置５の操作量を含む。操作装置５の操作量が最大値を示す場合、操作量は１００［％］である。操作装置５が操作されていない場合、操作量は０［％］である。

【0097】

流量制御弁制御部９６は、操作装置５の操作量と相関データ記憶部９８に記憶されている第１相関データとに基づいて、流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整するための第１制御指令を出力する。上述のように、第１制御指令は、流量制御弁４０のスプールの移動量を調整する電磁比例制御弁に出力する指令電流値を含む。

【0098】

図８に示すように、第１相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど指令電流値が小さくなり、操作装置５の操作量が大きいほど指令電流値が大きくなるように定められる。すなわち、第１相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど流量制御弁４０の開口率が小さくなり、操作装置５の操作量が大きいほど流量制御弁４０の開口率が大きくなるように定められる。換言すれば、第１相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が少なくなり、操作装置５の操作量が大きいほど流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が多くなるように定められる。実施形態においては、１つの流量制御弁４０の開口率を示している。複数の流量制御弁４０が用いられている場合、所望の作動油の流量を確保するように、各流量制御弁４０の開口率を制御すればよい。

【0099】

作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合、流量制御弁制御部９６は、操作装置５の操作量と第１相関データとに基づいて、操作装置５の操作量が小さいほど流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が少なくなり、操作装置５の操作量が大きいほど流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が多くなるように、第１制御指令として指令電流値を出力する。

【0100】

ブリード弁制御部９７は、操作装置５の操作量と相関データ記憶部９８に記憶されている第２相関データとに基づいて、ブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量を調整するための第２制御指令を出力する。上述のように、第２制御指令は、ブリード弁５０のスプールの移動量を調整する電磁比例制御弁に出力する指令電流値を含む。

【0101】

図８に示すように、第２相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど指令電流値が大きくなり、操作装置５の操作量が大きいほど指令電流値が小さくなるように定められる。すなわち、第２相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど流量制御弁４０の開口率が大きくなり、操作装置５の操作量が大きいほど流量制御弁４０の開口率が小さくなるように定められる。換言すれば、第２相関データは、操作装置５の操作量が小さいほどブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が多くなり、操作装置５の操作量が大きいほどブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように定められる。

【0102】

作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合、ブリード弁制御部９７は、操作装置５の操作量と第２相関データとに基づいて、操作装置５の操作量が小さいほどブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が多くなり、操作装置５の操作量が大きいほどブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように、第２制御指令として指令電流値を出力する。

【0103】

作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れる方向に動く場合、操作装置５の操作量が小さいほど、流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が少なくなり、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が多くなるように、流量制御弁４０及びブリード弁５０のそれぞれが制御される。作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部から離れる方向に動く場合において、操作装置５の操作量が小さい場合、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、専らタンク３５に排出される。そのため、油圧ポンプ３２から吐出された作動油の圧力を示すポンプ圧が過度に上昇することが抑制される。また、操作装置５の操作量が０［％］である場合、流量制御弁４０の開口率は０［％］になり、ブリード弁５０の開口率は１００［％］になる。そのため、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、油圧シリンダ２には供給されず、第２流路３４及びブリード弁５０を介してタンク３５に排出される。

【0104】

作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部から離れる方向に動く場合、操作装置５の操作量が大きいほど、流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が多くなり、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように、流量制御弁４０及びブリード弁５０のそれぞれが制御される。作業機要素が中間区間に存在する場合、及び作業機要素が端部区間に存在し、かつ端部から離れる方向に動く場合において、操作装置５の操作量が大きい場合、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、専ら油圧シリンダ２に供給される。また、操作装置５の操作量が１００［％］である場合、流量制御弁４０の開口率は１００［％］になり、ブリード弁５０の開口率は０［％］になる。そのため、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、タンク３５には排出されず、第１流路３３及び流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される。

【0105】

図９は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダ２の動作を説明するための図である。図９を用いる説明においては、作業機要素がアーム１２であり油圧シリンダ２がアームシリンダ２２である例について説明する。なお、作業機要素がブーム１１又はバケット１３の場合も同様である。

【0106】

図９は、操作装置５の操作量が１００［％］のときのアーム１２の可動範囲においてアーム１２が端部位置に向かうときのアーム１２の位置と作動油の流量との関係を示す。また、図９は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値を上回っているときのアーム１２の可動範囲における位置と作動油の流量との関係を示す。

【0107】

アーム１２は、アームシリンダ２２によりダンプ動作及び掘削動作する。アーム１２の可動範囲は、端部区間と、端部区間とは異なる中間空間とを含む。アーム１２の端部区間は、アーム１２がダンプ動作を終了したときのアーム１２のダンプ側の端部位置を含むダンプ側端部区間と、アーム１２が掘削動作を終了したときのアーム１２の掘削側の端部位置を含む掘削側端部区間とを含む。

【0108】

流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が中間区間に存在すると判定された場合、及びアーム１２が端部区間に存在し、かつ操作指令取得部９１により端部位置から離れるように操作指令が出力されていると判定された場合、操作装置５の操作指令と第１相関データとに基づいて、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が調整されるように、第１制御指令を出力する。図９に示す例においては、操作装置５の操作量は１００［％］であるため、流量制御弁制御部９６は、アーム流量制御弁４２の開口率が１００［％］になるように、第１制御指令を出力する。アーム流量制御弁４２の開口率が１００［％］に調整されるので、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に最大流量で作動油が供給される。

【0109】

ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が中間区間に存在すると判定された場合、及びアーム１２が端部区間に存在し、かつ操作指令取得部９１により端部位置から離れるように操作指令が出力されていると判定された場合、操作装置５の操作指令と第２相関データとに基づいて、ブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量が調整されるように、第２制御指令を出力する。図９に示す例においては、操作装置５の操作量は１００［％］であるため、ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０の開口率が０［％］になるように、第２制御指令を出力する。ブリード弁５０の開口率が０［％］に調整されるので、ブリード弁５０からタンク３５に作動油は排出されない。

【0110】

流量制御弁制御部９６は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が端部区間（ダンプ側端部区間及び掘削側端部区間）に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が少なくなるように、第１制御指令を出力する。

【0111】

流量制御弁制御部９６は、アーム１２が端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量が、操作装置５の操作指令により指定された作動油の流量よりも少なくなるように、第１制御指令を出力する。図９に示す例においては、操作装置５の操作量が１００［％］であるものの、アーム１２が端部区間に存在し、かつアーム１２が端部位置に向かうように動いていると判定された場合、流量制御弁制御部９６は、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量が最大流量よりも少なくなるように、第１制御指令を出力する。流量制御弁制御部９６は、アーム１２が端部区間に存在し、かつアーム１２が端部位置に向かうように動いていると判定された場合、アーム流量制御弁４２の開口率が例えば１００［％］から０［％］まで徐々に小さくなるように、第１制御指令を出力する。なお、開口率の減少率は、操作装置５の操作量に関わらず固定値であってもよいし、操作量に応じて変化する変数値であってもよい。

【0112】

すなわち、流量制御弁制御部９６は、操作装置５の操作量が一定である場合において、アーム１２が端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合の作動油の流量が、アーム１２が中間区間に存在する場合、及びアーム１２が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れるように操作指令が出力されていると判定された場合の作動油の流量よりも少なくなるように、第１制御指令を出力する。つまり、操作装置５の操作量が１００［％］で一定であっても、アーム１２が端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、流量制御弁制御部９６は、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量が最大流量よりも少なくなるように、第１制御指令を出力する。

【0113】

アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が少なくなるように第１制御指令が出力されることにより、アームシリンダ２２のロッド（ピストン）がストロークエンドに接近したときにロッドが減速される。すなわち、アーム１２が端部区間に存在し、かつアーム１２が端部位置に向かう方向に動いていると判定された場合、クッション制御が実施される。クッション制御が実施されることにより、アームシリンダ２２のロッドがストロークエンドに到達したときの衝撃が緩和される。

【0114】

ブリード弁制御部９７は、ストロークエンド判定部９４によりアーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、ブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量が多くなるように、第２制御指令を出力する。

【0115】

ブリード弁制御部９７は、アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量が、操作装置５の操作指令により指定された作動油の流量よりも多くなるように、第２制御指令を出力する。図９に示す例においては、操作装置５の操作量が１００［％］であるものの、アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、ブリード弁制御部９７は、タンク３５に排出される作動油の流量がゼロよりも多くなるように、第２制御指令を出力する。ブリード弁制御部９７は、アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、ブリード弁５０の開口率が例えば１００［％］になるように、第２制御指令を出力する。

【0116】

すなわち、ブリード弁制御部９７は、操作装置５の操作量が一定である場合において、アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合の作動油の流量が、アーム１２が中間区間に存在する場合、及びアーム１２が端部区間に存在し、かつ端部位置から離れるように操作指令が出力されていると判定された場合の作動油の流量よりも多くなるように、第２制御指令を出力する。つまり、操作装置５の操作量が１００［％］で一定であっても、アーム１２が掘削側端部区間に存在すると判定され、かつアーム１２が掘削側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、ブリード弁制御部９７は、タンク３５に排出される作動油の流量がゼロよりも多くなるように、第２制御指令を出力する。

【0117】

ブリード弁５０の開口率が０［％］の状態でクッション制御が実施されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油の圧力を示すポンプ圧が急激に上昇する可能性がある。ポンプ圧が急激に上昇すると、アーム流量制御弁４２にフローフォースが作用する可能性がある。アーム流量制御弁４２にフローフォースが作用すると、クッション制御において、アーム流量制御弁４２からアームシリンダ２２に供給される作動油が目標値とは異なる流量で供給されてしまう可能性がある。その結果、アーム１２が目標値とは異なる速度で動作してしまう可能性があり、適正なクッション効果が得られない可能性がある。適正なクッション効果が得られないと、作業機１の操作性が悪化する。

【0118】

特に、アーム１２は、掘削動作するとき、アームシリンダ２２の動力のみならず、重力の作用（自重）によっても、中間区間から掘削側端部区間に向かって移動する。そのため、ポンプ圧が急激に上昇し易くなるため、アーム流量制御弁４２にフローフォースが作用する可能性が高くなる。

【0119】

実施形態においては、クッション制御が実施されるとき、すなわち、アーム１２が掘削側端部区間に移動してアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が少なくなるときに、ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０の開口率を大きくする。これにより、油圧ポンプ３２から吐出された作動油の少なくとも一部は、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される。そのため、ポンプ圧が急激に上昇することが抑制される。したがって、アーム流量制御弁４２にフローフォースが作用することが抑制され、適正なクッション効果が得られる。適正なクッション効果が得られるので、作業機１の操作性の悪化が抑制される。

【0120】

なお、図９に示す例においては、ブリード弁制御部９７は、アーム１２がダンプ側端部区間に存在し、かつアーム１２がダンプ側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、操作装置５の操作指令と第２相関データとに基づいて、第２制御指令を出力する。なお、ブリード弁制御部９７は、アーム１２がダンプ側端部区間に存在し、かつアーム１２がダンプ側の端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定された場合、タンク３５に排出される作動油の流量が、操作装置５の操作指令により指定された流量よりも多くなるように、第２制御指令を出力してもよい。また、図９に示す例においては、操作装置５の操作量が１００［％］の場合の指令電流値を示した。操作量が１００［％］以外の場合、指令電流値は、図９に示した値よりも小さい値となる。

【0121】

図１０は、実施形態に係る作業機要素及び油圧シリンダ２の動作を説明するための図である。図１０を用いる説明においては、作業機要素がアーム１２であり油圧シリンダ２がアームシリンダ２２である例について説明する。

【0122】

図１０は、操作装置５の操作量が１００［％］のときのアーム１２の可動範囲における位置と作動油の流量との関係を示す。また、図１０は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下であるときのアーム１２の可動範囲における位置と作動油の流量との関係を示す。

【0123】

アーム圧力センサ６２は、アームシリンダ２２から排出された作動油の圧力を検出する。圧力データ取得部９３は、アーム圧力センサ６２の検出データを取得する。ブリード弁制御部９７は、圧力データ取得部９３により取得されたアーム圧力センサ６２の検出データに基づいて、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する。

【0124】

ブリード弁制御部９７は、アーム圧力センサ６２の検出データに基づいて、圧力判定部９５によりアームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下であると判定された場合、アーム１２が端部区間に存在するとストロークエンド判定部９４に判定され、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定されても、ブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように、第２制御指令を出力する。

【0125】

ブリード弁制御部９７は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下であると判定された場合、アーム１２が端部区間に存在し、かつアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定されても、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値を上回ると判定されたときにブリード弁５０からタンク３５に排出される作動油の流量よりも少なくなるように、第２制御指令を出力する。ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０の開口率が例えば０［％］になるように、第２制御指令を出力する。

【0126】

例えば、作業機１を用いる作業を実施する前に、作動油を暖める処理が実施される場合がある。作動油を暖める処理は、アームシリンダ２２を含む全ての油圧シリンダ２のロッドをストロークエンドに配置し、アーム流量制御弁４２を含む全ての流量制御弁４０を停止位置Ｐ３に配置した状態で、油圧ポンプ３２を駆動させて、作動油を油圧ポンプ３２と排出流路３３Ｂとタンク３５との間で循環させる処理を含む。したがって、作動油を暖める処理を実施する場合、排出流路３３Ｂに配置されるリリーフ弁５６が開くように、ポンプ圧を上昇させる必要がある。作動油を暖める処理を実施するときに、ブリード弁５０が開いていると、ポンプ圧を上昇させることが困難となる。

【0127】

作動油を暖める処理が実施されるとき、流量制御弁４０が停止位置Ｐ３に配置される。そのため、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力は低下し、例えばタンク３５の圧力と同等になる。ブリード弁制御部９７は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下であると判定された場合、ブリード弁５０を閉じるように、第２制御指令を出力する。ブリード弁５０が閉じることにより、作動油を暖める処理を実施する場合において、ポンプ圧は上昇する。そのため、作動油を暖める処理は、円滑に実施される。

【0128】

また、作業機１を用いる作業において、アーム１２が掘削側端部区間に配置された状態で、掘削動作を実施する場合、ブリード弁５０の開口率が１００［％］であると、ポンプ圧が低下し過ぎてしまい、アーム流量制御弁４２を介してアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が不足する可能性がある。その結果、アーム１２の掘削力が低下する可能性がある。

【0129】

アームシリンダ２２に供給される作動油の流量が不足し、アーム１２の掘削力が低下すると、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が低下する。

【0130】

アーム１２を掘削側端部区間で動作させるときにおいて、アームシリンダ２から排出される作動油の圧力が閾値以下になり、アーム１２の掘削力が低下する可能性があると判定された場合、ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０を閉じるように、第２制御指令を出力する。ブリード弁５０が閉じることにより、ポンプ圧は上昇する。そのため、アーム流量制御弁４２を介してアームシリンダ２２に作動油が十分に供給される。したがって、アーム１２の掘削力の低下が抑制される。

【0131】

［作業機械の制御方法］
図１１は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御方法を示すフローチャートである。図１１を用いる説明においては、主にアーム１２及びアームシリンダ２２の制御方法について説明する。

【0132】

運転者は、操作装置５を操作して、アームシリンダ２２を駆動させる。アームシリンダ２２は、アーム１２を可動範囲で動作させる。

【0133】

アーム姿勢センサ８２は、可動範囲におけるアーム１２の姿勢を検出する。姿勢データ取得部９２は、アーム姿勢センサ８２の検出データを取得する（ステップＳ１１）。アーム圧力センサ６２は、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力を検出する。圧力データ取得部９３は、アーム圧力センサ６２の検出データを取得する（ステップＳ１２）。操作指令取得部９１は、操作装置５の操作指令を取得する（ステップＳ１３）。

【0134】

ストロークエンド判定部９４は、アーム姿勢センサ８２の検出データに基づいて、アーム１２が端部区間に存在するか否かを判定する（ステップＳ２０）。

【0135】

ステップＳ２０において、アーム１２が端部区間に存在しないと判定された場合（ステップＳ２０：Ｎｏ）、流量制御弁制御部９６は、操作装置５の操作指令と第１相関データとに基づいて、アーム１２が操作装置５の操作指令に従って動作するように、アーム流量制御弁４２に第１制御指令を出力する。また、ブリード弁制御部９７は、操作装置５の操作指令と第２相関データとに基づいて、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する（ステップＳ３０）。

【0136】

ステップＳ２０において、アーム１２が端部区間に存在すると判定された場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、操作指令取得部９１は、アーム１２を端部位置に向かって動かす操作指令が操作装置５から出力されているか否かを判定する（ステップＳ２５）。

【0137】

ステップＳ２５において、アーム１２を端部位置に向かって動かす操作指令が出力されていないと判定された場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、流量制御弁制御部９６は、操作装置５の操作指令と第１相関データとに基づいて、アーム１２が操作装置５の操作指令に従って動作するように、アーム流量制御弁４２に第１制御指令を出力する。また、ブリード弁制御部９７は、操作装置５の操作指令と第２相関データとに基づいて、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する（ステップＳ３０）。

【0138】

ステップＳ２５において、アーム１２を端部位置に向かって動かす操作指令が出力されていると判定された場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、流量制御弁制御部９６は、アーム流量制御弁４２を介してアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が、操作装置５の操作指令により指定された作動油の流量よりも少なくなるように、アーム流量制御弁４２に第１制御指令を出力する（ステップＳ４０）。

【0139】

圧力判定部９５は、アーム圧力センサ６２の検出データに基づいて、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下か否かを判定する（ステップＳ５０）。

【0140】

ステップＳ５０において、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下ではないと判定された場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が、操作装置５の操作指令により指定された作動油の流量よりも多くなるように、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する（ステップＳ６０）。

【0141】

ステップＳ５０において、アームシリンダ２２から排出される作動油の圧力が閾値以下である判定された場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、ブリード弁制御部９７は、アーム１２が端部区間に存在し、かつ操作指令取得部９１によりアーム１２が端部位置に向かうように操作指令が出力されていると判定されても、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように、ブリード弁５０に第２制御指令を出力する。ブリード弁制御部９７は、ブリード弁５０の開口率が０［％］になるように、第２制御指令を出力する（ステップＳ７０）。

【0142】

［コンピュータシステム］
図１２は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置９は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置９の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0143】

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、油圧シリンダ２により作業機要素を可動範囲で動作させることと、可動範囲における作業機要素の姿勢を検出することと、作業機要素の姿勢の検出データに基づいて、作業機要素が可動範囲の端部位置を含む端部区間に存在すると判定した場合、油圧ポンプに接続された第１流路を介して油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整し、第１流路から分岐する第２流路を介してタンクに排出される作動油の流量を調整することと、を実行することができる。

【0144】

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、油圧ポンプ３２に接続する第１流路３３と、第１流路３３から分岐する第２流路３４とが設けられる。流量制御弁４０が第１作動位置Ｐ１又は第２作動位置Ｐ２に配置されることにより、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１流路３３を介して油圧シリンダ２に供給される。流量制御弁４０が停止位置Ｐ３に配置されることにより、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２流路３４を介してタンク３５に排出される。油圧ポンプ３２から吐出された作動油をタンク３５に排出する場合、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、流量制御弁４０に供給されることなく、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される。

【0145】

作業機要素が端部区間に存在する場合、流量制御弁４０を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する第１制御指令及びブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量を調整する第２制御指令が制御装置９から出力される。第１制御指令が出力されることにより、クッション制御が実施される。油圧シリンダ２に供給される作動油の流量に基づいて適正な流量の作動油がタンク３５に排出されるように第２制御指令が出力されることにより、流量制御弁４０に作用するフローフォースを抑制することができる。クッション制御において、流量制御弁４０にフローフォースが作用することが抑制されるので、適正なクッション効果を得ることができる。適正なクッション効果が得られることにより、作業機１の操作性の悪化が抑制される。

【0146】

作業機要素が端部区間に存在し、かつ作業機要素が端部位置に向かう場合、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が少なくなるように第１制御指令が出力されることにより、適正なクッション効果を得ることができる。油圧シリンダ２に供給される作動油の流量の減少に同期して、タンク３５に排出される作動油の流量を増加させることにより、流量制御弁４０に作用するフローフォースを効果的に抑制することができる。

【0147】

制御装置９は、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力に基づいて、第２制御指令を出力する。そのため、作業機要素が端部区間に存在する場合において、油圧ポンプ３２のポンプ圧を適正な値に調整することができる。

【0148】

制御装置９は、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力が閾値以下である場合、作業機要素が端部区間に存在しても、ブリード弁５０を介してタンク３５に排出される作動油の流量が少なくなるように、第２制御指令を出力する。これにより、作業機要素を端部区間で動作させる場合において、作業機要素は十分な掘削力を発揮することができる。また、作動油を暖める処理は円滑に実行される。

【0149】

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、油圧シリンダ２から排出される作動油の圧力が閾値を上回る場合において、アーム１２の掘削動作側の端部区間である掘削側端部区間にアーム１２が存在するときに、ブリード弁５０の開口率を大きくすることとした。アーム１２のダンプ動作側の端部区間であるダンプ側端部区間にアーム１２が存在するときに、ブリード弁５０の開口率を大きくしてもよい。また、ブーム１１の上げ動作側の端部区間及びブーム１１の下げ動作側の端部区間の少なくとも一方にブーム１１が存在するときに、ブリード弁５０の開口率を大きくしてもよい。また、バケット１３のダンプ動作側の端部区間及びバケット１３の掘削動作側の端部区間の少なくとも一方にバケット１３が存在するときに、ブリード弁５０の開口率を大きくしてもよい。

【0150】

上述の実施形態においては、作業機械１００が油圧ショベルであることとした。作業機械１００は、作業機１を有する機械であればよく、ホイールローダでもよいし、ブルドーザでもよい。

【0151】

上述の実施形態においては、油圧シリンダ２に、複数の流量制御弁４０から作動油が供給されてもよいこととした。その場合、複数の流量制御弁４０の開口率を同じにしてもよいし、流量制御弁４０に優先順位を設けて、優先順位の高い流量制御弁４０の開口率を大きくするように、開口率を異ならせてもよい。また、それぞれの流量制御弁４０に接続する複数の油圧ポンプ３２から作動油の吐出量を異ならせてもよい。

【符号の説明】

【0152】

１…作業機、２…油圧シリンダ、２Ａ…ボトム室、２Ｂ…ロッド室、３…旋回体、４…走行体、４Ｃ…履帯、５…操作装置、６…運転室、６Ｓ…運転席、７…機械室、８…姿勢センサ、９…制御装置、１０…制御システム、１１…ブーム、１２…アーム、１３…バケット、２１…ブームシリンダ、２２…アームシリンダ、２３…バケットシリンダ、３０…エンジン、３１…動力伝達機構、３２…油圧ポンプ、３３…第１流路、３３Ａ…供給流路、３３Ｂ…排出流路、３４…第２流路、３５…タンク、３６…ボトム流路、３７…ロッド流路、３８…排出流路、３９…タンク流路、４０…流量制御弁、４１…ブーム流量制御弁、４２…アーム流量制御弁、４３…バケット流量制御弁、５０…ブリード弁、５５…チェック弁、５６…リリーフ弁、６０…圧力センサ、６１…ブーム圧力センサ、６２…アーム圧力センサ、６３…バケット圧力センサ、８１…ブーム姿勢センサ、８２…アーム姿勢センサ、８３…バケット姿勢センサ、９１…操作指令取得部、９２…姿勢データ取得部、９３…圧力データ取得部、９４…ストロークエンド判定部、９５…圧力判定部、９６…流量制御弁制御部、９７…ブリード弁制御部、９８…相関データ記憶部、９９…閾値記憶部、１００…油圧ショベル（作業機械）、Ｐａ…ポンプポート、Ｐｂ…ボトムポート、Ｐｃ…ロッドポート、Ｐｄ…タンクポート、Ｐｅ…流入ポート、Ｐｆ…流出ポート、Ｐ１…第１作動位置、Ｐ２…第２作動位置、Ｐ３…停止位置、Ｐ４…排出位置、Ｐ５…停止位置、ＲＸ…旋回軸。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】