特許 7594692 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-26

(45)【発行日】2024-12-04

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/02 20060101AFI20241127BHJP

   F15B 11/00 20060101ALI20241127BHJP

   F15B 21/14 20060101ALI20241127BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

F15B11/02 C

F15B11/00 H

F15B21/14 Z

F15B11/02 F

E02F9/22 M

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2023576629

(86)(22)【出願日】2022-10-31

(86)【国際出願番号】 JP2022040741

(87)【国際公開番号】W WO2023145182

(87)【国際公開日】2023-08-03

【審査請求日】2024-02-16

(31)【優先権主張番号】P 2022009752

(32)【優先日】2022-01-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 賢人

(72)【発明者】

【氏名】井村 進也

(72)【発明者】

【氏名】釣賀 靖貴

(72)【発明者】

【氏名】千葉 孝昭

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二郎

(72)【発明者】

【氏名】天野 裕昭

(72)【発明者】

【氏名】西川 真司

(72)【発明者】

【氏名】楢▲崎▼ 昭広

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２００２４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１５８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－００１７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２８３６７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０７５３５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １１／００－１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に取り付けられた作業装置と、
作動油タンクと、
前記作動油タンクから作動油を吸い込んで吐出する可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの容量を制御するレギュレータと、
前記作業装置を駆動する複数のアクチュエータと、
前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、
前記複数のアクチュエータの動作を指示する操作装置と、
前記複数の方向制御弁のうち特定の方向制御弁を前記作動油タンクに接続するメータアウト流路と前記特定の方向制御弁を前記油圧ポンプに接続するメータイン流路とを接続する再生流路と、
前記再生流路に設けられ、前記複数のアクチュエータのうち前記特定の方向制御弁に対応する特定のアクチュエータの戻り油を前記メータアウト流路から前記メータイン流路へ合流させる再生弁と、
前記メータアウト流路のうち前記再生流路との分岐点よりも下流に設けられ、前記特定のアクチュエータから前記作動油タンクに戻される流量を調整することにより前記再生弁の通過流量を制御する再生制御弁と、
前記操作装置の入力量に応じて前記レギュレータ、前記複数の方向制御弁、および前記再生制御弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、
前記油圧ポンプの吐出圧であるポンプ圧を検出する第１圧力センサと、
前記複数のアクチュエータのメータイン圧およびメータアウト圧を検出する第２圧力センサと、
前記車体および前記作業装置の姿勢および動作状態を検出する姿勢センサとを備え、
前記複数の方向制御弁は、それぞれ、同一弁体および同一ハウジングにより、弁変位に対してメータイン開口面積がメータアウト開口面積よりも小さくなるように形成され、
前記コントローラは、
前記操作装置の入力量を基に、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量の目標値であるアクチュエータ目標流量を算出し、
前記再生弁の開口面積と前記特定のアクチュエータのメータイン圧およびメータアウト圧とを基に、前記再生弁の通過流量の推定値である推定再生流量を算出し、
前記アクチュエータ目標流量と前記推定再生流量とを基に、前記油圧ポンプの吐出流量の目標値であるポンプ目標流量を算出し、
前記アクチュエータ目標流量と前記ポンプ圧と前記メータイン圧とを基に、前記複数の方向制御弁のメータイン開口面積の目標値である目標メータイン開口面積を算出し、
前記操作装置の入力量と前記姿勢センサの出力値とを基に、前記特定のアクチュエータの推力の目標値である目標推力を算出し、
前記目標推力と前記特定のアクチュエータのメータイン圧とを基に、前記特定のアクチュエータのメータアウト圧の目標値である目標メータアウト圧を算出し、
前記目標メータアウト圧と前記特定のアクチュエータのメータアウト圧とを基に、前記再生制御弁の開口面積の目標値である再生制御弁目標開口面積を算出し、
前記ポンプ目標流量に応じて前記レギュレータを制御し、
前記目標メータイン開口面積に応じて前記複数の方向制御弁を制御し、
前記再生制御弁目標開口面積に応じて前記再生制御弁を制御する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記油圧ポンプから吐出された作動油を前記作動油タンクへ排出するブリードオフ弁を備え、
前記コントローラは、
前記操作装置の入力量を基に、前記ブリードオフ弁の開口面積の目標値であるブリードオフ弁目標開口面積を算出し、
前記ブリードオフ弁目標開口面積と前記ポンプ圧とを基に、前記ブリードオフ弁の通過流量の推定値である推定ブリードオフ流量を算出し、
前記アクチュエータ目標流量と前記推定再生流量と前記推定ブリードオフ流量とを基に前記ポンプ目標流量を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、例えば油圧ショベル等の作業機械には種々の油圧アクチュエータが設けられるが、このような油圧アクチュエータに対する油給排制御を行うための制御回路として、従来から、一本のスプール弁で、油圧アクチュエータに対する作動油の給排方向を切り換える方向切換制御と、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの供給流量を制御するメータイン開口制御と、油圧アクチュエータから作動油タンクへの排出流量を制御するメータアウト開口制御とを行うように構成したものが広く知られている。また、油圧アクチュエータの一方の油室から排出される油（戻り油）を直接他方の油室へ供給（再生）する制御回路が知られている。

【0003】

油圧アクチュエータのメータイン開口制御とメータアウト開口制御とを一本のスプール弁で行う制御回路の場合、当該スプール弁の移動位置に対するメータイン側の開口面積とメータアウト側の開口面積との関係が一意的に決まってしまう。それゆえ、１つの油圧アクチュエータを単独で駆動させる単独動作や複数の油圧アクチュエータを同時に駆動させる複合動作、あるいは軽作業や重作業等の種々の作業内容に応じてメータイン側の開口面積とメータアウト側の開口面積との関係を変更させることができず、メータイン開口制御によりアクチュエータへの供給流量を制御する際、または、メータアウト開口制御によりアクチュエータからの排出流量を制御する際に、一方の開口制御が他方の開口制御に干渉してしまい、操作性が低下してしまう可能性がある。

【0004】

そこで、従来、油圧アクチュエータに対する油給排制御を、油圧ポンプから油圧シリンダのヘッド側油室、ロッド側油室への供給流量をそれぞれ制御するヘッド側、ロッド側供給弁（ヘッドエンド、ロッドエンド供給弁）と、ヘッド側油室、ロッド側油室から油タンクへの排出流量をそれぞれ制御するヘッド側、ロッド側排出弁（ヘッドエンド、ロッドエンドドレン弁）との４つのメータリングバルブを用いて形成したブリッジ回路により行う制御回路が知られている（例えば、特許文献１）。当該制御回路では、４つのメータリングバルブがコントローラからの指令に基づいて個別に作動するため、作業内容等に応じてメータイン開口とメータアウト開口との関係を容易に変更することが可能である。

【0005】

また、前述した方向切換制御とメータイン開口制御とメータアウト開口制御とを一本のスプール弁で行う方向切換弁の上流側に可変抵抗機能を有する補助弁を配し、当該補助弁により単独動作や複合動作等の作業内容等に応じて方向切換弁に対する圧油供給を補助的に行う制御回路も知られている（例えば、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５２１４４５０号公報

【文献】特許第３５１１４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の制御回路では、１つのアクチュエータに対する油給排制御を４つのメータリングバルブで行うため、メータイン開口制御によるアクチュエータの速度制御とメータアウト開口制御によるアクチュエータの推力制御とを両立させることができると考えられる。しかしながら、当該制御回路は、４つのメータリングバルブをそれぞれ構成する４つのスプール（またはポペット）に加え、各スプールを駆動するための４つの駆動装置（特許文献１においてはソレノイド）を必要とするため、回路の複雑化および部品点数の増加によりコストが増大するという課題がある。また、特許文献１には、戻り油を再生させるアクチュエータのメータイン開口制御およびメータアウト開口制御に関する記載はない。

【0008】

一方、特許文献２の制御回路においては、補助弁によって複合動作時に各アクチュエータへの圧油配分や優先度合いを制御することはできるものの、１つの方向切換弁で油圧アクチュエータに対するメータイン開口制御とメータアウト開口制御を行うことは従来通りであるため、一方の開口制御に他方の開口制御が干渉してしまうという問題は依然として解消されない。そのため、メータイン開口制御によるアクチュエータの速度制御とメータアウト開口制御によるアクチュエータの推力制御とを両立させることができない。

【0009】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、戻り油を再生する特定のアクチュエータとその他のアクチュエータとを同時に駆動する複合操作時に、各アクチュエータの速度制御と特定のアクチュエータの推力制御とを簡素な構成で行う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】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に取り付けられた作業装置と、作動油タンクと、前記作動油タンクから作動油を吸い込んで吐出する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの容量を制御するレギュレータと、前記作業装置を駆動する複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁と、前記複数のアクチュエータの動作を指示する操作装置と、前記複数の方向制御弁のうち特定の方向制御弁を前記作動油タンクに接続するメータアウト流路と前記特定の方向制御弁を前記油圧ポンプに接続するメータイン流路とを接続する再生流路と、前記再生流路に設けられ、前記複数のアクチュエータのうち前記特定の方向制御弁に対応する特定のアクチュエータの戻り油を前記メータアウト流路から前記メータイン流路へ合流させる再生弁と、前記メータアウト流路のうち前記再生流路との分岐点よりも下流に設けられ、前記特定のアクチュエータから前記作動油タンクに戻される流量を調整することにより前記再生弁の通過流量を制御する再生制御弁と、前記操作装置の入力量に応じて前記レギュレータ、前記複数の方向制御弁、および前記再生制御弁を制御するコントローラとを備えた作業機械において、前記油圧ポンプの吐出圧であるポンプ圧を検出する第１圧力センサと、前記複数のアクチュエータのメータイン圧およびメータアウト圧を検出する第２圧力センサと、前記車体および前記作業装置の姿勢および動作状態を検出する姿勢センサとを備え、前記複数の方向制御弁は、それぞれ、同一弁体および同一ハウジングにより、弁変位に対してメータイン開口面積がメータアウト開口面積よりも小さくなるように形成され、前記コントローラは、前記操作装置の入力量を基に、前記油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流量の目標値であるアクチュエータ目標流量を算出し、前記再生弁の開口面積と前記特定のアクチュエータのメータイン圧およびメータアウト圧とを基に、前記再生弁の通過流量の推定値である推定再生流量を算出し、前記アクチュエータ目標流量と前記推定再生流量とを基に、前記油圧ポンプの吐出流量の目標値であるポンプ目標流量を算出し、前記アクチュエータ目標流量と前記ポンプ圧と前記メータイン圧とを基に、前記複数の方向制御弁のメータイン開口面積の目標値である目標メータイン開口面積を算出し、前記操作装置の入力量と前記姿勢センサの出力値とを基に、前記特定のアクチュエータの推力の目標値である目標推力を算出し、前記目標推力と前記特定のアクチュエータのメータイン圧とを基に、前記特定のアクチュエータのメータアウト圧の目標値である目標メータアウト圧を算出し、前記目標メータアウト圧と前記特定のアクチュエータのメータアウト圧とを基に、前記再生制御弁の開口面積の目標値である再生制御弁目標開口面積を算出し、前記ポンプ目標流量に応じて前記レギュレータを制御し、前記目標メータイン開口面積に応じて前記複数の方向制御弁を制御し、前記再生制御弁目標開口面積に応じて前記再生制御弁を制御するものとする。

【0011】

以上のように構成した本発明によれば、戻り油を再生する特定のアクチュエータとその他のアクチュエータとを同時に駆動する複合操作時に、各方向制御弁の前後差圧に応じて各メータイン開口を調整することにより、目標通りの流量を各アクチュエータに供給することができる。また、特定の方向制御弁のメータアウト開口を調整して目標通りの推力を特定のアクチュエータに入力することにより、非駆動部材の慣性による行き過ぎなどを防止することができる。そして、各方向制御弁は、メータイン開口面積およびメータアウト開口面積が同一弁体および同一ハウジングにより形成される簡素な構成であるため、コストを抑制することができる。これにより、戻り油を再生する特定のアクチュエータとその他のアクチュエータとを同時に駆動する複合操作時に、各アクチュエータの速度制御と特定のアクチュエータの推力制御とを簡素な構成で行うことが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る作業機械によれば、戻り油を再生する特定のアクチュエータとその他のアクチュエータとを同時に駆動する複合操作時に、特定のアクチュエータおよびその他のアクチュエータの速度制御と特定のアクチュエータの推力制御とを簡素な構成で行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。

【図2A】図１に示す油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置の回路図（１／２）である。

【図2B】図１に示す油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置の回路図（２／２）である。

【図3】図２Ａに示す方向制御弁の開口特性を示す図である。

【図4】図２Ａに示すブリードオフ弁の開口特性を示す図である。

【図5】図２Ｂに示すコントローラの機能ブロック図

【図6】図２Ｂに示すコントローラのポンプ流量制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【図7】図２Ｂに示すコントローラのブーム方向制御弁の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【図8】図２Ｂに示すコントローラのアーム方向制御弁の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【図9】図２Ｂに示すコントローラのアーム再生制御弁の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【図10】図２Ｂに示すコントローラのブリードオフ弁の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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

【0015】

図１は、本実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、油圧ショベル９０１は、走行体２０１と、走行体２０１上に旋回可能に配置され、車体を構成する旋回体２０２と、旋回体２０２に上下方向に回動可能に取り付けられ、土砂の掘削作業等を行う作業装置２０３とを備えている。旋回体２０２は、旋回モータ２１１によって駆動される。

【0016】

作業装置２０３は、旋回体２０２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２０４と、ブーム２０４の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム２０５と、アーム２０５の先端に上下方向に回動可能に取り付けられたバケット２０６と、ブーム２０４を駆動するアクチュエータであるブームシリンダ２０４ａと、アーム２０５を駆動するアクチュエータであるアームシリンダ２０５ａと、バケット２０６を駆動するアクチュエータであるバケットシリンダ２０６ａとを有する。作業装置２０３には、ブーム２０４、アーム２０５、バケット２０６の姿勢および動作状態を検出するための慣性計測装置２１２，２１３，２１４が設置されている。旋回体２０２には、旋回体２０２の姿勢や回転速度を検出するための慣性計測装置２１５，２１６が設置されている。すなわち、本実施形態における慣性計測装置２１２～２１６は、旋回体２０２および作業装置２０３の姿勢および動作状態を検出する姿勢センサを構成している。

【0017】

旋回体２０２上の前側位置には運転室２０７が設けられており、後側位置には車体の重量バランスを確保するためのカウンタウエイト２０９が取り付けられている。運転室２０７とカウンタウエイト２０９の間には、機械室２０８が設けられている。機械室２０８には、エンジン（図示せず）、コントロールバルブ２１０、旋回モータ２１１、油圧ポンプ１～３（図２Ａに示す）等が収容されている。コントロールバルブ２１０は、油圧ポンプから各アクチュエータへの作動油の流れを制御する。

【0018】

図２Ａおよび図２Ｂは、油圧ショベル９０１に搭載される油圧駆動装置の回路図である。

【0019】

（構成）
油圧駆動装置９０２は、３つの主油圧ポンプ（例えば、可変容量形油圧ポンプからなる第１油圧ポンプ１、第２油圧ポンプ２、および第３油圧ポンプ３）と、パイロットポンプ９１と、油圧ポンプ１～３およびパイロットポンプ９１に油を供給する作動油タンク５とを備える。油圧ポンプ１～３およびパイロットポンプ９１は、エンジン（図示せず）によって駆動される。

【0020】

第１油圧ポンプ１の傾転角は、第１油圧ポンプ１に付設したレギュレータによって制御される。第１油圧ポンプ１のレギュレータは、流量制御指令圧ポート１ａを有し、流量制御指令圧ポート１ａに作用する指令圧により駆動される。第２油圧ポンプ２の傾転角は、第２油圧ポンプ２に付設したレギュレータによって制御される。第２油圧ポンプ２のレギュレータは、流量制御指令圧ポート２ａを有し、流量制御指令圧ポート２ａに作用する指令圧により駆動される。第３油圧ポンプ３の傾転角は、第３油圧ポンプ３に付設したレギュレータによって制御される。第３油圧ポンプ３のレギュレータは、流量制御指令圧ポート３ａを有し、流量制御指令圧ポート３ａに作用する指令圧により駆動される。

【0021】

第１油圧ポンプ１のポンプライン４０には、走行右方向制御弁６、バケット方向制御弁７、第２アーム方向制御弁８、および第１ブーム方向制御弁９がそれぞれメータイン流路４１，４２、メータイン流路４３，４４、およびメータイン流路４５，４６、メータイン流路４７，４８を介してパラレルに接続される。メータイン流路４１，４２、メータイン流路４３，４４、およびメータイン流路４５，４６、メータイン流路４７，４８には、ポンプライン４０への圧油の逆流を防止するために、チェック弁２１～２４がそれぞれ配置されている。走行右方向制御弁６は、第１油圧ポンプ１から、走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない走行右モータに供給される圧油の流れを制御する。バケット方向制御弁７は、第１油圧ポンプ１からバケットシリンダ２０６ａに供給される圧油の流れを制御する。第２アーム方向制御弁８は、第１油圧ポンプ１からアームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れを制御する。第１ブーム方向制御弁９は、第１油圧ポンプ１からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する。ポンプライン４０は、過剰な圧力上昇から回路を保護するために、メインリリーフ弁１８を介して作動油タンク５に接続される。ポンプライン４０は、油圧ポンプ１の余剰な吐出油を排出するために、ブリードオフ弁３５を介して作動油タンク５に接続される。

【0022】

第２油圧ポンプ２のポンプライン５０には、第２ブーム方向制御弁１０、第１アーム方向制御弁１１、第１アタッチメント方向制御弁１２、および走行左方向制御弁１３がそれぞれメータイン流路５１，５２、メータイン流路５３，５４、メータイン流路５５，５６、およびメータイン流路５７，５８を介してパラレルに接続される。メータイン流路５１，５２、メータイン流路５３，５４、メータイン流路５５，５６、およびメータイン流路５７，５８には、ポンプライン５０への圧油の逆流を防止するために、チェック弁２５～２８がそれぞれ配置されている。第２ブーム方向制御弁１０は、第２油圧ポンプ２からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する。第１アーム方向制御弁１１は、第２油圧ポンプ２からアームシリンダ２０５ａに供給される圧油の流れを制御する。第１アタッチメント方向制御弁１２は、第２油圧ポンプ２から、例えばバケット２０６に代えて設けられる小割機等の第１特殊アタッチメントを駆動する図示しない第１アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する。走行左方向制御弁１３は、第２油圧ポンプ２から、走行体２０１を駆動する一対の走行モータのうちの図示しない走行左モータに供給される圧油の流れを制御する。ポンプライン５０は、過剰な圧力上昇から回路を保護するために、メインリリーフ弁１９を介して作動油タンク５に接続される。ポンプライン５０は、油圧ポンプ２の余剰な吐出油を排出するために、ブリードオフ弁３６を介して作動油タンク５に接続される。ポンプライン５０は、第１油圧ポンプ１の吐出油を合流させるために、合流弁１７を介してポンプライン４０に接続される。ポンプライン５０のうちメータイン流路５５とメータイン流路５７とを接続する部分には、チェック弁３２が設けられている。チェック弁３２は、第１油圧ポンプ１から合流弁１７を介してポンプライン５０に合流する圧油が走行左方向制御弁１３以外の方向制御弁１０～１２に流入することを防止する。第１アーム方向制御弁１１のメータアウト側ポートはメータアウト流路７５を介して作動油タンク５に接続される。メータアウト流路７５は、アーム再生流路７６を介してメータイン流路５４に接続されている。アーム再生流路７６には、メータアウト流路７５からメータイン流路５４への流れを許容するアーム再生弁３３が設けられている。メータアウト流路７５のアーム再生弁３３との分岐点よりも下流には、アームシリンダ２０５ａから作動油タンク５に戻される流量を調整することにより前記再生弁の通過流量を制御する再生制御弁とアーム再生制御弁３４が設置されている。

【0023】

第３油圧ポンプ３のポンプライン６０には、旋回方向制御弁１４、第３ブーム方向制御弁１５、および第２アタッチメント方向制御弁１６がそれぞれメータイン流路６１，６２、メータイン流路６３，６４、およびメータイン流路６５，６６を介してパラレルに接続される。メータイン流路６１，６２、メータイン流路６３，６４、およびメータイン流路６５，６６には、ポンプライン６０への圧油の逆流を防止するために、チェック弁２９～３１がそれぞれ配置されている。旋回方向制御弁１４は、第３油圧ポンプ３から旋回モータ２１１に供給される圧油の流れを制御する。第３ブーム方向制御弁１５は、第３油圧ポンプ３からブームシリンダ２０４ａに供給される圧油の流れを制御する。第２アタッチメント方向制御弁１６は、第１特殊アタッチメントに加えて第２アクチュエータを備えた第２特殊アタッチメントが装着された際、または、第１特殊アタッチメントに代えて第１アクチュエータと第２アクチュエータの２つのアクチュエータを備えた第２特殊アタッチメントが装着された際に、第２アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するために使用される。ポンプライン６０は、過剰な圧力上昇から回路を保護するために、メインリリーフ弁２０を介して作動油タンク５に接続される。ポンプライン６０は、油圧ポンプ３の余剰な吐出油を排出するために、ブリードオフ弁３７を介して作動油タンク５に接続される。

【0024】

図３に方向制御弁６～１６の開口特性を示す。図３において、メータイン開口面積は、スプール変位に応じてゼロから最大開口面積まで増加する。メータアウト開口面積も同様に、スプール変位に応じてゼロから最大開口面積まで増加するが、スプール変位に対してメータイン開口面積よりも小さい値に設定されている。これにより、アクチュエータの駆動速度をメータイン開口で制御することが可能となる。図４にブリードオフ弁３５～３７の開口特性を示す。図４において、ブリードオフ弁開口面積は、最大操作レバー入力量がゼロから所定値までは最大開口面積となり、最大操作レバー入力量が所定値を超えると急峻にゼロまで減少する。なお、ここでいう最大操作レバー入力量は、当該ブリードオフ弁が接続されているポンプラインに接続された複数のアクチュエータに対応する各操作レバー入力量の最大値である。

【0025】

図２Ａに戻り、ポンプライン５０には、第２油圧ポンプ２の吐出圧（ポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２）を検出する圧力センサ８５が設けられている。ブームシリンダ２０４ａとブーム方向制御弁９，１０，１５とを接続する流路７３，７４には、ブームシリンダ２０４ａのメータイン側の圧力（ブームメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍ）を検出するための圧力センサ８６，８７が設けられている。アームシリンダ２０５ａとアーム方向制御弁８，１１とを接続する流路７１，７２には、アームシリンダ２０５ａのメータイン側の圧力（アームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍ）およびメータアウト側の圧力（アームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍ）を検出するための圧力センサ８８，８９が設けられている。圧力センサ８５～８９の出力値はコントローラ９４に入力される。

【0026】

図２Ｂにおいて、パイロットポンプ９１の吐出ポートは、パイロット一次圧生成用のパイロットリリーフ弁９２を介して作動油タンク５に接続されると共に、流路８０を介して、電磁弁ユニット９３に内蔵される電磁弁９３ａ～９３ｇの一方の入力ポートに接続される。電磁弁９３ａ～９３ｇの他方の入力ポートは、流路８１を介して作動油タンク５に接続される。電磁弁９３ａ～９３ｇは、それぞれ、コントローラ９４からの指令信号に応じてパイロット一次圧を減圧し、指令圧として出力する。

【0027】

電磁弁９３ａの出力ポートは、第２油圧ポンプ２のレギュレータの流量制御指令圧ポート２ａに接続される。電磁弁９３ｂ，９３ｃの出力ポートは、第２ブーム方向制御弁１０のパイロットポート１０ａ，１０ｂに接続される。電磁弁９３ｄ，９３ｅの出力ポートは、第１アーム方向制御弁１１のパイロットポート１１ａ，１１ｂに接続される。電磁弁９３ｆの出力ポートは、ブリードオフ弁３６の指令圧ポート３６ａに接続される。電磁弁９３ｇの出力ポートは、再生制御弁３４の指令圧ポート３４ａに接続される。

【0028】

なお、説明を簡略化するため、第１油圧ポンプ１および第３油圧ポンプ３のレギュレータの流量制御指令圧ポート１ａ，３ａ用の電磁弁、走行右方向制御弁６用の電磁弁、バケット方向制御弁７用の電磁弁、第２アーム方向制御弁８用の電磁弁、第１ブーム方向制御弁９用の電磁弁、第１アタッチメント方向制御弁１２用の電磁弁、走行左方向制御弁１３用の電磁弁、旋回用方向制御弁１４用の電磁弁、第３ブーム用方向制御弁１５用の電磁弁、第２アタッチメント方向制御弁１６用の電磁弁、ブリードオフ弁３５，３７用の電磁弁については、図示を省略している。

【0029】

油圧駆動装置９０２は、第１ブーム方向制御弁９、第２ブーム方向制御弁１０、および第３ブーム方向制御弁１５を切り換え操作可能なブーム操作レバー９５ａと、第１アーム方向制御弁１１および第２アーム方向制御弁８を切り換え操作可能なアーム操作レバー９５ｂとを備えている。なお、説明を簡略化するため、走行右方向制御弁６を切り換え操作する走行右操作レバー、バケット方向制御弁７切り換え操作するバケット操作レバー、第１アタッチメント方向制御弁１２を切り換え操作する第１アタッチメント操作レバー、走行左方向制御弁１３を切り換え操作する走行左操作レバー、旋回方向制御弁１４を切り換え操作する旋回操作レバー、第２アタッチメント方向制御弁１６を切り換え操作する第２アタッチメント操作レバーについては、図示を省略している。

【0030】

油圧駆動装置９０２はコントローラ９４を備える。コントローラ９４は、操作レバー９５ａ，９５ｂの入力量、慣性計測装置２１２～２１６の出力値、および圧力センサ８５～８９の出力値に応じて、電磁弁ユニット９３が有する電磁弁９３ａ～９３ｇ（図示しない電磁弁を含む）へ指令信号を出力する。

【0031】

図５は、コントローラ９４の機能ブロック図である。図５において、コントローラ９４は、ブーム目標流量演算部９４ａと、アーム目標流量演算部９４ｂと、アーム推定再生流量演算部９４ｃと、アーム修正目標流量演算部９４ｄと、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅと、推定ブリードオフ流量演算部９４ｆと、ポンプ目標流量演算部９４ｇと、ポンプ制御指令出力部９４ｈと、圧力状態判定部９４ｉと、ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊと、ブーム方向制御弁制御指令出力部９４ｋと、アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌと、アーム方向制御弁制御指令出力部９４ｍと、要求トルク演算部９４ｎと、重力トルク演算部９４ｏと、慣性トルク演算部９４ｐと、目標トルク演算部９４ｑと、目標推力演算部９４ｒと、アーム目標メータアウト圧演算部９４ｓと、アーム再生制御弁目標開口演算部９４ｔと、アーム再生制御弁制御指令出力部９４ｕと、ブリードオフ弁制御指令出力部９４ｖとを有する。

【0032】

ブーム目標流量演算部９４ａは、操作レバー入力量を基に、ブームシリンダ２０４ａに供給する流量（ブーム流量）の目標値（ブーム目標流量ＱＴｇｔＢｍ）を算出する。具体的には、予め設定された操作レバー入力量に対するブーム流量特性に従い、操作レバー入力量に応じたブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}を算出する。アーム目標流量演算部９４ｂは、操作レバー入力量を基に、アームシリンダ２０５ａに供給する流量（アーム流量）の目標値（アーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}）を算出する。具体的には、予め設定された操作レバー入力量に対するアーム流量特性に従い、操作レバー入力量に応じたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する。

【0033】

アーム推定再生流量演算部９４ｃは、圧力センサ８８，８９の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍおよびアームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとアーム再生弁３３の開口面積とを基にアーム推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}を算出する。アーム修正目標流量演算部９４ｄは、アーム目標流量演算部９４ｂで算出されたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}とアーム推定再生流量演算部９４ｃで算出されたアーム推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}とを基にアーム修正目標流量Ｑ_{ＭｏｄｉＴｇｔＡｍ}を算出する。

【0034】

ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅは、操作レバー入力量を基に、ブリードオフ弁３５～３７の目標開口面積を算出する。具体的には、予め設定された操作レバー入力量に対するブリードオフ弁開口面積特性に従い、操作レバー入力量に応じたブリードオフ弁目標開口面積を算出する。推定ブリードオフ流量演算部９４ｆは、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅで算出されたブリードオフ弁目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}と圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２とを基に推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}を算出する。

【0035】

ポンプ目標流量演算部９４ｇは、ブーム目標流量演算部９４ａで算出されたブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}とアーム目標流量演算部９４ｂで算出されたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}と推定ブリードオフ流量演算部９４ｆで算出された推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}とを基にポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}を算出する。ポンプ制御指令出力部９４ｈは、予め設定されたポンプ流量に対する電磁弁指令信号特性に従い、ポンプ目標流量演算部９４ｇで算出されたポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}に応じた指令信号（ポンプ流量制御指令信号）を電磁弁９３ａへ出力する。

【0036】

圧力状態判定部９４ｉは、各アクチュエータラインに設けられた圧力センサの出力値を基に各アクチュエータの方向制御弁の前後差圧が所定の閾値より小さいか否かを判定し、判定結果をブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊへ出力する。ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊは、ブーム目標流量演算部９４ａで算出されたブーム目標流量と圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧と圧力センサ８６（８７）の出力値から得られるブームメータイン圧と圧力状態判定部９４ｉから出力された判定結果とを基にブーム方向制御弁９，１０，１５の目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}を算出する。ブーム方向制御弁制御指令出力部９４ｋは、予め設定されたメータイン開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊで算出された目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}に応じた指令信号（ブーム方向制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｂ（９３ｃ）へ出力する。

【0037】

アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌは、アーム目標流量演算部９４ｂで算出されたアーム目標流量と圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータイン圧と圧力状態判定部９４ｉから出力された判定結果とを基にアーム方向制御弁８，１１の目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}を算出する。アーム方向制御弁制御指令出力部９４ｍは、予め設定されたメータイン開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌで算出された目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}に応じた指令信号（アーム方向制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｄ（９３ｅ）へ出力する。

【0038】

要求トルク演算部９４ｎは、予め設定されたアーム操作レバー入力量に対するアーム要求トルク特性に従い、アーム操作レバー入力量に応じたアーム２０５の要求トルクＴ_{ＲｅｑＡｍ}を算出する。重力トルク演算部９４ｏは、慣性計測装置２１２～２１６の出力値と車体仕様値とを基に、アームモーメントの重力成分を重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}として算出する。慣性トルク演算部９４ｐは、重力トルク演算部９４ｏで算出された重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}と慣性計測装置２１２～２１６の出力値とを基に、アームモーメントの慣性成分を慣性トルクＴ_{Ｉｎｅｒｔｉａ}として算出する。目標トルク演算部９４ｑは、要求トルク演算部９４ｎで算出された要求トルクと重力トルク演算部９４ｏで算出された重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}と慣性トルク演算部９４ｐで算出された慣性トルクＴ_{Ｉｎｅｒｔｉａ}とを基に、アーム２０５の目標トルクＴ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する。目標推力演算部９４ｒは、目標トルク演算部９４ｑで算出された目標トルクＴ_{ＴｇｔＡｍ}と慣性計測装置２１２～２１６の出力値と車体仕様値とを基に、アームシリンダ２０５ａの目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する。

【0039】

アーム目標メータアウト圧演算部９４ｓは、目標推力演算部９４ｒで算出されたアームシリンダ２０５ａの目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍとを基にアーム目標メータアウト圧Ｐ_{ＭＯＴｇｔＡｍ}を算出する。アーム再生制御弁目標開口演算部９４ｔは、アーム目標メータアウト圧演算部９４ｓで算出されたアーム目標メータアウト圧Ｐ_{ＭＯＴｇｔＡｍ}と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとを基にアーム再生制御弁３４の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}を算出する。アーム再生制御弁制御指令出力部９４ｕは、予め設定されたアーム再生制御弁の開口面積に対する電磁弁の指令電気信号特性に従い、アーム再生制御弁目標開口演算部９４ｔで算出されたアーム再生制御弁３４の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}に応じた指令信号（アーム再生制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｇへ出力する。

【0040】

ブリードオフ弁制御指令出力部９４ｖは、予め設定されたブリードオフ弁３５～３７の開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅで算出された目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}に応じた指令信号（ブリードオフ弁制御指令信号）を電磁弁９３ｆへ出力する。

【0041】

図６は、コントローラ９４のポンプ流量制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２油圧ポンプ２の流量制御に関わる処理のみを説明する。なお、その他の油圧ポンプ１，３の流量制御に関わる処理はこれと同様であるため、説明は省略する。

【0042】

コントローラ９４は、まず、操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここでいう操作レバー入力は、第２油圧ポンプ２のポンプライン６０に接続されたアクチュエータ２０４ａ，２０５ａに対応する操作レバー入力である。ステップＳ１０１で操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。

【0043】

ステップＳ１０１で操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、ブーム目標流量演算部９４ａは、予め設定された操作レバー入力量に対するブーム目標流量特性に従い、操作レバー入力量に応じたブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}を算出する（ステップＳ１０２Ａ）。

【0044】

ステップＳ１０２Ａと並行して、アーム目標流量演算部９４ｂは、予め設定された操作レバー入力量に対するアーム目標流量特性に従い、操作レバー入力量に応じたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ１０２Ｂ）。なお、図示は省略しているが、第２油圧ポンプ２のポンプライン５０に接続されているその他のアクチュエータについても同様に目標流量を算出する。

【0045】

ステップＳ１０２Ｂに続き、アーム推定再生流量演算部９４ｃは、圧力センサ８８，８９の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍおよびアームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとアーム再生弁３３の開口面積とを基にアーム推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}を算出する（ステップＳ１０３）。

【0046】

ステップＳ１０３に続き、アーム修正目標流量演算部９４ｄは、アーム目標流量演算部９４ｂで算出されたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}とアーム推定再生流量演算部９４ｃで算出されたアーム推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}とを用いて、式１よりアーム修正目標流量Ｑ_{ＭｏｄｉＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ１０４）。

【0047】

【数1】

【0048】

ステップＳ１０２ＡまたはステップＳ１０２Ｂ，Ｓ１０３，Ｓ１０４と並行して、推定ブリードオフ流量演算部９４ｆは、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅで算出されたブリードオフ弁３６の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}と圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２とを用いて、式２より推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}を算出する（ステップＳ１０５）。

【0049】

【数2】

【0050】

ここで、Ｃｄは流量係数、Ｐ_Ｔａｎｋはタンク圧、ρは作動油密度である。

【0051】

ステップＳ１０２Ａ，Ｓ１０４，Ｓ１０５に続き、ポンプ目標流量演算部９４ｇは、ブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}とアーム修正目標流量Ｑ_{ＭｏｄｉＴｇｔＡｍ}と推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}とを用いて、式３によりポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}を算出する（ステップＳ１０６）。

【0052】

【数3】

【0053】

ステップＳ１０６に続き、ポンプ制御指令出力部９４ｈは、予め設定されたポンプ流量に対する電磁弁指令信号特性に従い、ポンプ目標流量演算部９４ｇで算出されたポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}に応じた指令信号（ポンプ流量制御指令信号）を第２油圧ポンプ２のポンプ流量制御用の電磁弁９３ａへ出力する（ステップＳ１０７）。

【0054】

ステップＳ１０７に続き、第２油圧ポンプ２のポンプ流量制御用の電磁弁９３ａに指令圧を生成させ（ステップＳ１０８）、当該指令圧に応じて第２油圧ポンプ２の傾転を変化させ（ステップＳ１０９）、当該フローを終了する。

【0055】

図７は、コントローラ９４のブーム方向制御弁９，１０，１５の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２ブーム方向制御弁１０の開口制御に関わる処理のみを説明する。その他のブーム方向制御弁９，１５の開口制御に関わる処理はこれと同様であるため、説明は省略する。

【0056】

コントローラ９４は、まず、ブーム操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１でブーム操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。

【0057】

ステップＳ２０１でブーム操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、ブーム目標流量演算部９４ａは、予め設定されたブーム操作レバー入力量に対するブーム目標流量特性に従い、ブーム操作レバー入力量に応じたブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}を算出する（ステップＳ２０２）。

【0058】

ステップＳ２０２に続き、圧力状態判定部９４ｉは、圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と圧力センサ８６（８７）の出力値から得られるブームメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍとの差圧（第２ブーム方向制御弁１０の前後差圧）が閾値αより小さいか否かを判断する（ステップＳ２０３）。閾値αは、例えば、流量制御精度を確保することができる方向制御弁の前後差圧の最小値に設定される。

【0059】

ステップＳ２０３で前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＢｍ）が閾値α以上である（ＮＯ）と判定した場合は、ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊは、ブーム目標流量演算部９４ａで算出されたブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}と圧力センサ８５の出力値から得られる第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と圧力センサ８６（８７）の出力値から得られるブームメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍとを用いて、式４より第２ブーム方向制御弁１０の目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}を算出する（ステップＳ２０４）。

【0060】

【数4】

【0061】

ここで、Ｃｄは流量係数、ρは作動油密度である。

【0062】

ステップＳ２０３で前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＢｍ）が閾値αよりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合は、ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊは、前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＢｍ）に代えて閾値αを用いて、ステップＳ２０４と同様に目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ} を算出する（ステップＳ２０５）。

【0063】

ステップＳ２０４またはステップＳ２０５に続き、ブーム方向制御弁制御指令出力部９４ｋは、予め設定された第２ブーム方向制御弁１０のメータイン開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｊで算出された目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}に応じた指令信号（ブーム方向制御弁制御指令信号）を第２ブーム方向制御弁１０用の電磁弁９３ｂ（９３ｃ）へ出力する（ステップＳ２０６）。

【0064】

ステップＳ２０６に続き、第２ブーム方向制御弁１０用の電磁弁９３ｂ（９３ｃ）に指令圧を生成させ（ステップＳ２０７）、当該指令圧に応じて第２ブーム方向制御弁１０を開口させ（ステップＳ２０８）、当該フローを終了する。

【0065】

図８は、コントローラ９４のアーム方向制御弁８，１１の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第１アーム方向制御弁１１の開口制御に関わる処理のみを説明する。第２アーム方向制御弁８の開口制御に関わる処理はこれと同様であるため、説明は省略する。

【0066】

コントローラ９４は、まず、アーム操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１でアーム操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。

【0067】

ステップＳ３０１でアーム操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、アーム目標流量演算部９４ｂは、予め設定されたアーム操作レバー入力量に対するアーム目標流量特性に従い、アーム操作レバー入力量に応じたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ３０２）。

【0068】

ステップＳ３０２に続き、圧力状態判定部９４ｉは、圧力センサ８５の出力値から得られるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍとの差圧（第１アーム方向制御弁１１の前後差圧）が閾値αより小さいか否かを判断する（ステップＳ３０３）。

【0069】

ステップＳ３０３で前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＡｍ）が閾値α以上である（ＮＯ）と判定した場合は、アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌは、アーム目標流量演算部９４ｂで算出されたアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}と圧力センサ８５の出力値から得られる第２油圧ポンプ２のポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍとを用いて、式５より第１アーム方向制御弁１１の目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}を算出する（ステップＳ３０４）。

【0070】

【数5】

【0071】

ここで、Ｃｄは流量係数、ρは作動油密度である。

【0072】

ステップＳ３０３で前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＡｍ）が閾値αよりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合は、アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌは、前後差圧（Ｐ_Ｐｍｐ２－Ｐ_ＭＩＡｍ）に代えて閾値αを用いて、ステップＳ３０４と同様に目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ} を算出する（ステップＳ３０５）。

【0073】

ステップＳ３０４またはステップＳ３０５に続き、アーム方向制御弁制御指令出力部９４ｍは、予め設定された第１アーム方向制御弁１１のメータイン開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部９４ｌで算出された目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}に応じた指令信号（アーム方向制御弁制御指令信号）を第１アーム方向制御弁１１用の電磁弁９３ｄ（９３ｅ）へ出力する（ステップＳ３０６）。

【0074】

ステップＳ３０６に続き、第１アーム方向制御弁１１用の電磁弁９３ｄ（９３ｅ）に指令圧を生成させ（ステップＳ３０７）、当該指令圧に応じて第１アーム方向制御弁１１を開口させ（ステップＳ３０８）、当該フローを終了する。

【0075】

図９は、コントローラ９４のアーム再生制御弁３４の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。

【0076】

コントローラ９４は、まず、アーム操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０１でアーム操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。

【0077】

ステップＳ４０１でアーム操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、要求トルク演算部９４ｎは、予め設定されたアーム操作レバー入力量に対するアーム要求トルク特性に従い、アーム操作レバー入力量に応じたアーム要求トルクＴ_{ＲｅｑＡｍ}を算出する（ステップＳ４０２）。

【0078】

ステップＳ４０２と並行して、重力トルク演算部９４ｏは、慣性計測装置２１２～２１６の出力値と車体仕様値（主に構造物の寸法など）とを基に、アームモーメントの重力成分を重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}として算出する（ステップＳ４０３）。

【0079】

ステップＳ４０３に続き、慣性トルク演算部９４ｐは、重力トルク演算部９４ｏが算出した重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}と慣性計測装置２１２～２１６の出力値とを基に、アームモーメントの慣性成分を慣性トルクＴ_{Ｉｎｅｒｔｉａ}として算出する（ステップＳ４０４）。

【0080】

ステップＳ４０２，Ｓ４０４に続き、目標トルク演算部９４ｑは、要求トルク演算部９４ｎで算出されたアーム要求トルクＴ_{ＲｅｑＡｍ}と、重力トルク演算部９４ｏで算出された重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}と、慣性トルク演算部９４ｐで算出された慣性トルクＴ_{Ｉｎｅｒｔｉａ}とを用いて、式６よりアーム目標トルクＴ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ４０５）。

【0081】

【数6】

【0082】

ここで、アーム要求トルクＴ_{ＲｅｑＡｍ}と同一回転方向のトルクを正とする。

【0083】

ステップＳ４０５に続き、目標推力演算部９４ｒは、目標トルク演算部９４ｑで算出されたアーム目標トルクＴ_{ＴｇｔＡｍ}と慣性計測装置２１２～２１６の出力値および車体仕様値とを基にアームシリンダ２０５ａの目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ４０６）。

【0084】

ステップＳ４０６に続き、アーム目標メータアウト圧演算部９４ｓは、目標推力演算部９４ｒで算出された目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}と圧力センサ８８（８９）の出力値から得られるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍを用いて、式７よりアーム目標メータアウト圧Ｐ_{ＭＯＴｇｔＡｍ}を算出する（ステップＳ４０７）。

【0085】

【数7】

【0086】

ここで、Ｓ_ＭＩＡｍはアームシリンダ２０５ａのメータイン側の受圧面積、Ｓ_ＭＯＡｍはアームシリンダ２０５ａのメータアウト側の受圧面積である。

【0087】

ステップＳ４０７に続き、アーム再生制御弁目標開口演算部９４ｔは、アーム目標メータアウト圧演算部９４ｓで算出されたアーム目標メータアウト圧Ｐ _{ＭＯＴｇｔＡｍ}と圧力センサ８９（８８）の出力値から得られるアームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとの差が小さくなるようにアーム再生制御弁３４の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}を算出する（ステップＳ４０８）。

【0088】

ステップＳ４０８に続き、アーム再生制御弁制御指令出力部９４ｕは、予め設定されたアーム再生制御弁３４の開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、アーム再生制御弁目標開口演算部９４ｔで算出された目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}に応じた指令信号（アーム再生制御弁制御指令信号）をアーム再生制御弁３４用の電磁弁９３ｇへ出力する（ステップＳ４０９）。

【0089】

ステップＳ４０９に続き、電磁弁９３ｇにアーム再生制御弁３４の指令圧を生成させ（ステップＳ４１０）、当該指令圧に応じてアーム再生制御弁３４を開口させ（ステップＳ４１１）、当該フローを終了する。

【0090】

図１０は、コントローラ９４のブリードオフ弁３５～３７の開口制御に関わる処理を示すフローチャートである。以下では、第２油圧ポンプ２のポンプライン５０に接続されたブリードオフ弁３６の開口制御に関わる処理のみを説明する。その他のブリードオフ弁の開口制御に関わる処理はこれと同様であるため、説明は省略する。

【0091】

コントローラ９４は、まず、操作レバー入力が無いか否かを判定する（ステップＳ５０１）。ここでいう操作レバー入力は、第２油圧ポンプ２のポンプライン５０に接続されたアクチュエータ２０４ａ，２０５ａに対応する操作レバー入力である。ステップＳ５０１で操作レバー入力が無い（ＹＥＳ）と判定した場合は、当該フローを終了する。

【0092】

ステップＳ５０１で操作レバー入力が有る（ＮＯ）と判定した場合は、ブリードオフ弁目標開口演算部９４ｅは、図４に示すブリードオフ弁開口特性に従い、最大操作レバー入力量に応じたブリードオフ弁３６の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}を算出する（ステップＳ５０２）。なお、ここでいう最大操作レバー入力量は、第２油圧ポンプ２のポンプライン５０に接続されたアクチュエータ２０４ａ，２０５ａに対応する各操作レバー入力量の最大値である。

【0093】

ステップＳ５０２に続き、ブリードオフ弁制御指令出力部９４ｖは、予め設定されたブリードオフ弁３６の開口面積に対する電磁弁指令信号特性に従い、ブリードオフ弁３６の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}に応じた指令信号（ブリードオフ弁制御指令信号）をブリードオフ弁３６用の電磁弁９３ｆへ出力する（ステップＳ５０３）。

【0094】

ステップＳ５０３に続き、電磁弁９３ｆにブリードオフ弁３６の指令圧を生成させ（ステップＳ５０４）、当該指令圧に応じてブリードオフ弁３６を開口させ（ステップＳ５０５）、当該フローを終了する。

【0095】

（動作）
油圧駆動装置９０２の動作の一例として、ブームシリンダ２０４ａとアームシリンダ２０５ａとを同時に駆動する複合操作が行われた場合の第２油圧ポンプ２、第２ブーム方向制御弁１０、第１アーム方向制御弁１１、アーム再生制御弁３４、およびブリードオフ弁３６の動作を説明する。

【0096】

「第２油圧ポンプ」
コントローラ９４は、ブーム操作レバー９５ａおよびアーム操作レバー９５ｂの入力量を基に第２油圧ポンプ２のポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}を算出し、ポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}に応じた指令信号（ポンプ流量制御指令信号）を電磁弁９３ａへ出力する。電磁弁９３ａは、ポンプ流量制御指令信号に応じた指令圧を生成し、第２油圧ポンプ２の吐出流量を駆動する。

【0097】

「第２ブーム方向制御弁」
コントローラ９４は、ブーム操作レバー９５ａの入力量を基に算出されるブーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}と、圧力センサ８５によって検出されるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と、圧力センサ８６（８７）によって検出されるブームメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍとを基に目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}を算出し、目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}に応じた指令信号（ブーム方向制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｂ（９３ｃ）へ出力する。電磁弁９３ｂ（９３ｃ）は、ブーム方向制御弁制御指令信号に応じた指令圧を生成し、第２ブーム方向制御弁１０のメータイン開口面積を制御する。

【0098】

「第１アーム方向制御弁」
コントローラ９４は、アーム操作レバー９５ｂの入力量を基に算出されるアーム目標流量Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}と、圧力センサ８５によって検出されるポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２と、圧力センサ８８（８９）によって検出されるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍとを基に目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}を算出し、目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}に応じた指令信号（アーム方向制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｄ（９３ｅ）へ出力する。電磁弁９３ｄ（９３ｅ）は、アーム方向制御弁制御指令信号に応じた指令圧を生成し、第１アーム方向制御弁１１のメータイン開口面積を制御する。

【0099】

「アーム再生制御弁」
コントローラ９４は、アーム操作レバー９５ｂの入力量、車体の重力トルクＴ_{Ｇｒａｖｉｔｙ}および慣性トルクＴ_{Ｉｎｅｒｔｉａ}から算出される目標トルクＴ_{ＴｇｔＡｍ}と、圧力センサ８８，８９によって検出されるアームメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍおよびアームメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとを基にアーム再生制御弁３４の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}を算出し、目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}に応じた指令信号（アーム再生制御弁制御指令信号）を電磁弁９３ｇへ出力する。電磁弁９３ｇは、アーム再生制御弁制御指令信号に応じた指令圧を生成し、アーム再生制御弁３４の開口面積を制御する。

【0100】

「ブリードオフ弁」
コントローラ９４は、ブーム操作レバー９５ａおよびアーム操作レバー９５ｂの入力量を基にブリードオフ弁３６の目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}を算出し、目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}に応じた指令信号（ブリードオフ弁制御指令信号）を電磁弁９３ｆへ出力する。電磁弁９３ｆは、ブリードオフ弁制御指令信号に応じた指令圧を生成し、ブリードオフ弁３６の開口面積を制御する。

【0101】

（まとめ）
本実施形態では、車体２０２と、車体２０２に取り付けられた作業装置２０３と、作動油タンク５と、作動油タンク５から作動油を吸い込んで吐出する可変容量型の油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２の容量を制御するレギュレータ２ａと、作業装置２０３を駆動する複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａと、油圧ポンプ２から複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａに供給される圧油の流れを制御する複数の方向制御弁１０，１１と、複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａの動作を指示する操作装置９５ａ，９５ｂと、複数の方向制御弁１０，１１のうち特定の方向制御弁１１を作動油タンク５に接続するメータアウト流路７５と特定の方向制御弁１１を油圧ポンプに接続するメータイン流路５４とを接続する再生流路７６と、再生流路７６に設けられ、複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａのうち特定の方向制御弁１１に対応する特定のアクチュエータ２０５ａの戻り油をメータアウト流路７５からメータイン流路５４へ合流させる再生弁３３と、メータアウト流路７５のうち再生流路７６との分岐点よりも下流に設けられ、特定のアクチュエータ２０５ａから作動油タンク５に戻される流量を調整することにより再生弁３３の通過流量を制御する再生制御弁３４と、操作装置９５ａ，９５ｂの入力量に応じてレギュレータ２ａ、複数の方向制御弁１０，１１、および再生制御弁３４を制御するコントローラ９４とを備えた作業機械９０１において、油圧ポンプ２の吐出圧であるポンプ圧を検出する第１圧力センサ８５と、複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａのメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍ，Ｐ_ＭＩＡｍおよびメータアウト圧Ｐ_ＭＯＢｍ，Ｐ_ＭＯＡｍを検出する第２圧力センサ８６～８９と、車体２０２および作業装置２０３の姿勢および動作状態を検出する姿勢センサ２１２～２１６とを備え、複数の方向制御弁１０，１１は、それぞれ、同一弁体および同一ハウジングにより、弁変位に対してメータイン開口面積がメータアウト開口面積よりも小さくなるように形成され、コントローラ９４は、操作装置９５ａ，９５ｂの入力量を基に、油圧ポンプ２から複数のアクチュエータ２０４ａ，２０５ａに供給される圧油の流量の目標値であるアクチュエータ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}，Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}を算出し、再生弁３３の開口面積と特定のアクチュエータ２０５ａのメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍおよびメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとを基に、再生弁３３の通過流量の推定値である推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}を算出し、アクチュエータ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}，Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}と推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}とを基に、油圧ポンプ２の吐出流量の目標値であるポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}を算出し、アクチュエータ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}，Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}とポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２とメータイン圧Ｐ_ＭＩＢｍ，Ｐ_ＭＩＡｍとを基に、複数の方向制御弁１０，１１のメータイン開口面積の目標値である目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}，Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}を算出し、操作装置９５ｂの入力量と姿勢センサ２１２～２１６の出力値とを基に、特定のアクチュエータ２０５ａの推力の目標値である目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}を算出し、目標推力Ｆ_{ＴｇｔＡｍ}と特定のアクチュエータ２０５ａのメータイン圧Ｐ_ＭＩＡｍとを基に、特定のアクチュエータ２０５ａのメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍの目標値である目標メータアウト圧Ｐ_{ＭＯＴｇｔＡｍ}を算出し、目標メータアウト圧Ｐ_{ＭＯＴｇｔＡｍ}と特定のアクチュエータ２０５ａのメータアウト圧Ｐ_ＭＯＡｍとを基に、再生制御弁３４の開口面積の目標値である再生制御弁目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}を算出し、ポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}に応じてレギュレータ２ａを制御し、目標メータイン開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＩＢｍ}，Ａ_{ＴｇｔＭＩＡｍ}に応じて複数の方向制御弁１０，１１を制御し、再生制御弁目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＭＯＡｍ}に応じて再生制御弁３４を制御する。

【0102】

以上のように構成された本実施形態によれば、アームシリンダ２０５ａ（戻り油を再生する特定のアクチュエータ）とブームシリンダ２０４ａ（その他のアクチュエータ）とを同時に駆動する複合操作時に、各方向制御弁１０，１１の前後差圧に応じて各メータイン開口を調整することにより、目標通りの流量を各アクチュエータ２０４ａ，２０５ａとに供給することができる。また、アーム方向制御弁１１のメータアウト開口を調整して目標通りの推力をアームシリンダ２０５ａに入力することにより、非駆動部材（アーム２０５）の慣性による行き過ぎなどを防止することができる。そして、各方向制御弁１０，１１は、メータイン開口面積およびメータアウト開口面積が同一弁体および同一ハウジングにより形成される簡素な構成であるため、コストを抑制することができる。これにより、戻り油を再生する特定のアクチュエータ２０５ａとその他のアクチュエータ２０４ａとを同時に駆動する複合操作時に、各アクチュエータ２０４ａ，２０５ａの速度制御と特定のアクチュエータ２０５ａの推力制御とを簡素な構成で行うことが可能となる。

【0103】

また、本実施形態における作業機械９０１は、油圧ポンプ３から吐出された作動油を作動油タンク５へ排出するブリードオフ弁３６を備え、コントローラ９４は、操作装置９５ａ，９５ｂの入力量を基に、ブリードオフ弁３６の開口面積の目標値であるブリードオフ弁目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}を算出し、ブリードオフ弁目標開口面積Ａ_{ＴｇｔＢＯ}とポンプ圧Ｐ_Ｐｍｐ２とを基に、ブリードオフ弁３６の通過流量の推定値である推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}を算出し、アクチュエータ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＢｍ}，Ｑ_{ＴｇｔＡｍ}と推定再生流量Ｑ_{ＥｓｔＲｅｇＡｍ}と推定ブリードオフ流量Ｑ_{ＥｓｔＢＯ}とを基にポンプ目標流量Ｑ_{ＴｇｔＰｍｐ}を算出する。これにより、アクチュエータ２０４ａ，２０５ａの操作開始時に、油圧ポンプ３の吐出油の余剰分が作動油タンク５へ排出されるため、アクチュエータ２０４ａ，２０５ａの飛び出しを防ぐことが可能となる。

【0104】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0105】

１…第１油圧ポンプ、１ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、２…第２油圧ポンプ、２ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、３…第３油圧ポンプ、３ａ…流量制御指令圧ポート（レギュレータ）、５…作動油タンク、６…走行右方向制御弁、７…バケット方向制御弁、８…第２アーム方向制御弁、９…第１ブーム方向制御弁、１０…第２ブーム方向制御弁、１０ａ，１０ｂ…パイロットポート、１１…第１アーム方向制御弁、１１ａ，１１ｂ…パイロットポート、１２…第１アタッチメント方向制御弁、１３…走行左方向制御弁、１４…旋回方向制御弁、１５…第３ブーム方向制御弁、１６…第２アタッチメント方向制御弁、１７…合流弁、１８～２０…メインリリーフ弁、２１～３２…チェック弁、３３…アーム再生弁、３４…アーム再生制御弁、３４ａ…指令圧ポート、３５～３７…ブリードオフ弁、３６ａ…指令圧ポート、４０…ポンプライン、４１～４８…メータイン流路、５０…ポンプライン、５１～５８…メータイン流路、６０…ポンプライン、６１～６６…メータイン流路、７１～７４…流路、７５…メータアウト流路、７６…アーム再生流路、８０，８１…流路、８５…第１圧力センサ、８６，８７…第２圧力センサ、８８，８９…第２圧力センサ、９１…パイロットポンプ、９２…パイロットリリーフ弁、９３…電磁弁ユニット、９３ａ～９３ｇ…電磁弁、９４…コントローラ、９４ａ…ブーム目標流量演算部、９４ｂ…アーム目標流量演算部、９４ｃ…アーム推定再生流量演算部、９４ｄ…アーム修正目標流量演算部、９４ｅ…ブリードオフ弁目標開口演算部、９４ｆ…推定ブリードオフ流量演算部、９４ｇ…ポンプ目標流量演算部、９４ｈ…ポンプ制御指令出力部、９４ｉ…圧力状態判定部、９４ｊ…ブーム方向制御弁目標メータイン開口演算部、９４ｋ…ブーム方向制御弁制御指令出力部、９４ｌ…アーム方向制御弁目標メータイン開口演算部、９４ｍ…アーム方向制御弁制御指令出力部、９４ｎ…要求トルク演算部、９４ｏ…重力トルク演算部、９４ｐ…慣性トルク演算部、９４ｑ…目標トルク演算部、９４ｒ…目標推力演算部、９４ｓ…アーム目標メータアウト圧演算部、９４ｔ…アーム再生制御弁目標開口演算部、９４ｕ…アーム再生制御弁制御指令出力部、９４ｖ…ブリードオフ弁制御指令出力部、９５ａ…ブーム操作レバー（操作装置）、９５ｂ…アーム操作レバー（操作装置）、２０１…走行体、２０２…旋回体（車体）、２０３…作業装置、２０４…ブーム、２０４ａ…ブームシリンダ（アクチュエータ）、２０５…アーム、２０５ａ…アームシリンダ（アクチュエータ）、２０６…バケット、２０６ａ…バケットシリンダ（アクチュエータ）、２０７…運転室、２０８…機械室、２０９…カウンタウエイト、２１０…コントロールバルブ、２１１…旋回モータ、２１２～２１６…慣性計測装置（姿勢センサ）、９０１…油圧ショベル（作業機械）、９０２…油圧駆動装置。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】