JP2010248766A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】応答遅れを抑制しつつも、作業対象物に過度の負荷がかかること、また作業腕が急激に復元動作することを抑制できる作業機械を提供する。
【解決手段】フロント作業腕１０の油圧シリンダ１４，１６，１８，２０から選択された例えば作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂに接続されたアキュムレータ５２と、作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂとアキュムレータ５２の間に設けた切換弁５０と、作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａを作動油タンク３２に接続する油路４１と、油路４１に設けた可変絞り５４と、作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａと作動油タンク３２の間に設けた切換弁５１と、作業具シリンダ１８の動作を指示する操作レバー３４と、操作レバー３４の無操作時にのみ切換弁５０，５１を開放位置に切り換えてアキュムレータ５２及び可変絞り５４に作動油を流通させるコントローラ３６とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は作業腕を有する作業機械に関する。

油圧ショベルをベースとして、様々な作業具を取り付けることで種々の作業を行うことができる作業機械が知られている。また、この作業機械に取り付けられる作業具として、作業機械のアームへの過負荷による破損を防止するために、作業具からアームへ作用する負荷を緩和するスプリング装置が取り付けられた作業具が知られている（特許文献１参照）。

特開平５−２９５９０１号公報

上述した従来の作業具によれば、外力を受けて作業具が柔軟に揺動するので、作業機械のアームや作業具の破損を抑制することができる他、作業対象物に対する作業具の位置合わせに高い精度が要求されないので、例えば高所作業や遠隔作業、水中作業のように作業対象物を操作者が目視し難い状況下で作業具の位置合わせが容易となるメリットがある。

しかしながら、上述した作業具はアームの先端にピンで連結され、ピンを中心とする回動をスプリング装置で規制しつつ作業具からアームへ作用する負荷を緩和する構造となっているため、作業具に対してピンを中心に回動させる外力が働けば状況に関係なく常に作業具が回動してしまい、応答遅れにより作業効率が低下する恐れがある。

加えて、例えば作業対象物に対して重力方向に作業具が押し付けられて作業具が重力方向と反対側に回動した状況を想定すると、作業対象物には作業具の自重に加えて圧縮されたスプリングの復元力が作用する。このような場合には却って作業対象物にかかる力が増し、それが過負荷となって作業対象物を破損させる恐れがある。さらに、作業具が外力から解放された途端にスプリングの復元に伴って作業具が中立位置に向かって動作するため、この急激な復元動作によって操作者の意図しない構造物等に作業具が衝突する等の不具合を起こす可能性もある。

本発明はこうした事情に鑑みなされたもので、応答遅れを抑制しつつも、作業対象物に過度の負荷がかかること、また作業腕が急激に復元動作することを抑制できる作業機械を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記対象シリンダの動作を指示する操作手段と、前記操作手段の無操作時にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させる切換弁制御手段とを備えたことを特徴とする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記コントロールバルブ及び前記切換弁はパイロット駆動式であり、前記切換弁制御手段は、前記操作手段が操作された際に前記操作手段を通じて前記コントロールバルブに導かれるパイロット圧を分流して前記切換弁のパイロット駆動部に供給し、前記操作手段が操作された際に前記切換弁を遮断位置にして前記操作手段の操作のない間は前記切換弁を開放位置にする回路であることを特徴とする。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記コントロールバルブ及び前記切換弁は電磁駆動式であり、前記切換弁制御手段は、前記操作手段が操作された際に前記切換弁を遮断位置にして前記操作手段の操作のない間は前記切換弁を開放位置にするコントローラであることを特徴とする。

（４）上記目的を達成するために、また本発明は、作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記作業腕の角度を検出する角度検出手段と、前記角度検出手段からの信号に応じ、前記作業腕が予め定めた設定範囲内の姿勢にある場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させるコントローラとを備えたことを特徴とする。

（５）上記目的を達成するために、また本発明は、作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、前記複数の油圧シリンダから選択された作業状態判定用の少なくとも１つの判定用シリンダの油室の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサからの信号に応じ、前記判定用シリンダの負荷が予め定めた閾値以上になった場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させるコントローラとを備えたことを特徴とする。

（６）上記（３）−（５）のいずれかにおいて、好ましくは、前記蓄圧手段又は前記流量調整手段への作動油の流通を許可する許可信号を出力するスイッチを備え、前記コントローラは、前記スイッチからの許可信号が入力された場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換え得ることを特徴とする。

（７）上記（１）−（６）のいずれかにおいて、好ましくは、前記作動油タンクを前記対象シリンダの油室に接続する補油管と、前記補油管に設けられ、前記油室から前記作動油タンクへの作動油の逆流を防止する逆止弁とを備え、前記蓄圧手段又は前記流量調整手段に作動油が流通した際に前記補油管を介して前記作動油タンクから前記油室に作動油が吸い上げられ、前記油室が負圧になることを防止するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、応答遅れを抑制しつつも、作業対象物に過度の負荷がかかること、また作業腕が急激に復元動作することを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の全体構成を表す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた把持装置の構成を表す一部破断図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられたコントローラによる切換弁の制御手順を表すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられたコントローラによる切換弁の制御概念の説明図である。 本発明の第１実施形態に係る作業機械におけるフロント作業椀の制御領域の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る作業機械のブームシリンダを駆動する油圧回路を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る作業機械に備えられたコントローラによる切換弁の制御手順を表すフローチャートである。 本発明の第５実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る作業機械に備えられたコントローラによる切換弁の制御手順を表すフローチャートである。

以下に図面を用いて本発明の実施形態を説明する。

［１］第１実施形態
図１−図６を参照して本発明の第１実施形態について説明する。

（１−１）作業機械の外観構成
図１は本発明の第１実施形態に係る作業機械の全体構成を表す概略図である。

図１に示したように本実施形態の作業機械１００は油圧ショベルをベースとしており、走行体１２上に旋回体１１が旋回可能に取り付けて作業機本体を構成している。旋回体１１の前部には運転室１１ａが、運転室１１ａの後方にはエンジンや油圧ポンプを含む動力装置（パワーユニット）１１ｂが設けられている。

旋回体１１には多関節のフロント作業腕１０が取り付けられている。フロント作業腕１０は、旋回体１１に対して上下に揺動自在に取り付けられたブーム１３と、ブーム１３の先端部分に上下に揺動自在に取り付けられたアーム１５と、アーム１５の先端部分に上下に回動自在に取り付けられた作業具である把持装置１０１と、ブーム１３、アーム１５、把持装置１０１をそれぞれ回動させるブームシリンダ１４、アームシリンダ１６、作業具シリンダ１８とを有している。

図２は把持装置１０１の構成を表す一部破断図である。

図２に示したように、把持装置１０１は、アーム１５の先端に回動可能に取り付けられる把持装置本体１７と、対象物を把持するために把持装置本体１７の先端に設けた一対の把持爪１９と、把持爪１９を開閉駆動するシリンダ２０とを有する。

本実施形態では、図２の把持装置１０１を備えた図１の作業機械１００において、把持装置１０１が非操作状態にあるときに把持爪１９に作用する外力に追従して把持装置１０１が回動動作するように、作業具シリンダ１８に対して次の図３に示されるような負荷軽減回路２００が備えられている。なお、本実施例では作業具シリンダ１８を対象シリンダとして負荷軽減回路２００を作業具シリンダ１８の油圧駆動回路に設けた場合を例に挙げて説明するが、負荷軽減回路２００は他の油圧シリンダ１４，１６，２０の油圧駆動回路に設けることもできるし、油圧シリンダ１４，１６，１８，２０のうちの複数のシリンダの油圧駆動回路に設けることもできる。

（１−２）油圧駆動回路の基本構成
図３は作業機械１００の作業具シリンダ１８を駆動する油圧回路を示す図である。

図３に示した油圧回路には、作業具シリンダ１８に供給する作動油を貯留する作動油タンク３２と、作動油タンク３２の作動油を吸い込んで吐出する油圧ポンプ３１と、作動油タンク３２から作業具シリンダ１８への作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ３０と、油圧ポンプ３０の吐出管路の最高圧を規定するメインリリーフ弁３３と、前述した負荷軽減回路２００とが設けられている。また、この油圧回路には、コントロールバルブ３０を制御するために、操作レバー３４と、コントローラ３６とが設けられている。操作レバー３４は、いわゆる電気レバーと呼ばれる電気式操作レバーである。コントローラ３６には、運転室１１ａに設けられたスイッチ５７が接続されている。

油圧ポンプ３１は作業機械１００の各アクチュエータに作動油を供給するポンプであり、図示しないエンジンにより駆動されると作動油タンク３２の作動油を吸い込んでコントロールバルブ３０を介して作業具シリンダ１８に供給する。油圧ポンプ３１から供給される作動油は、図示しない各コントロールバルブを介してアームシリンダ１６、作業具シリンダ１８、シリンダ２０にも供給される。

例えば、図示しないコントロールバルブを介して油圧ポンプ３１からの作動油がブームシリンダ１４のボトム側油室（不図示）に供給された場合にはブーム１３は旋回体１１に対して上方向に駆動し、反対にロッド側油室（不図示）に供給された場合にはブーム１３は旋回体１１に対して下方向に駆動する。アームシリンダ１６のボトム側油室（不図示）に作動油が供給された場合にはアーム１５はブーム１３に対して下方向に駆動し、反対にロッド側油室（不図示）に作動油が供給された場合にはアーム１５はブーム１３に対して上方向に駆動する。作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａに作動油が供給された場合には把持装置１０１はアーム１５に対して下方向に回動し、反対にロッド側油室１８ｂに作動油が供給された場合には把持装置１０１はアーム１５に対して上方向に回動する。把持シリンダ２０のボトム側油室（不図示）へ作動油が供給された場合には把持爪１９は閉動作し、反対にロッド側油室（不図示）に供給された場合には把持爪１９は開動作する。作業負荷によって各油圧シリンダ１４，１６，１８，２０のいずれかの油室がメインリリーフ弁３３により規定される圧力に達した際には、メインリリーフ弁３３が作動して昇圧した油室が作動油タンク３２に連通する。

各油圧シリンダ１４，１６，１８，３０のコントロールバルブについて作業具シリンダ１８のコントロールバルブ３０で代表して図３により説明すると、コントロールバルブ３０のポジションは、操作レバー３６の操作（操作方向及び操作量）に応じてコントローラ３６からソレノイド駆動部に指令信号が出力されることで切り換わる。ソレノイド駆動部は比例電磁式であるため、操作レバー３４の操作量に応じた大きさの指令信号がコントロールバルブ３０に入力されることでコントロールバルブ３０の開度が制御され、これによって操作レバー３４の操作量に比例して作業具シリンダ１８への作動油の供給流量すなわち作業具シリンダ１８の動作速度が変化する。操作レバー３４を中立にあるとき、コントロールバルブ３０のスプールはバネ力によって中立位置になって油圧ポンプ３１から作業具シリンダ１８への作動油の供給が遮断され、作業具シリンダ１８は停止した状態となる。

（１−３）負荷軽減回路２００
図３に示したように、負荷軽減回路２００は、切換弁５０，５１と、アキュムレータ５２と、リリーフ弁５３と、可変絞り５４とを備えている。

切換弁５０は、油路４２を介して作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂに接続されている。油路４２はさらに切換弁５０と作動油タンク３２とを接続している。油路４２における切換弁５０の位置は作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂとアキュムレータ５２の間であり、切換弁５０はロッド側油室１８ｂからアキュムレータ５２へ導かれる作動油を遮断する役割を果たす。本実施形態における切換弁５０は、ソレノイド駆動式の２位置切換弁であり、コントローラ３６からの指令信号をソレノイド駆動部に受けると遮断位置から開放位置に切り換わり、指令信号が遮断されるとバネ力で遮断位置に復帰する（図３は遮断位置にある状態を示している）。

切換弁５１は、排油管としての油路４１を介して作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａに接続されている。油路４１は油路４２に合流し切換弁５１と作動油タンク３２とを接続している。油路４１における切換弁５１の位置は作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａと可変絞り５４の間であり、切換弁５１はボトム側油室１８ａから可変絞り５４への作動油を遮断する役割を果たす。この切換弁５１は、切換弁５０と同じくソレノイド駆動式の２位置切換弁であり、コントローラ３６からの指令信号をソレノイド駆動部に受けると遮断位置から開放位置に切り換わり、指令信号が遮断されるとバネ力で遮断位置に復帰する（図３は遮断位置にある状態を示している）。

アキュムレータ５２は、切換弁５０の下流側、すなわち油路４２における切換弁５０と作動油タンク３２との間に設けられ、油路４２を介して作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂに接続されている。切換弁５０が開放位置にある間、作動油シリンダ１８のロッド側油室１８ｂが昇圧した場合には、ロッド側油室１８ｂから押し退けられた作動油はこのアキュムレータ５２に一時的に貯留される。アキュムレータ５２では加圧状態で作動油が蓄えられるので、作動油シリンダ１８のロッド側油室１８ｂが減圧した際、切換弁５０が開放位置にあればアキュムレータ５２の作動油がロッド側油室１８ｂに戻される。

リリーフ弁５３は、アキュムレータ５２の下流側、すなわち油路４２におけるアキュムレータ５２と作動油タンク３２との間に設けられている。切換弁５０が開放位置にある場合、ロッド側油室１８ｂから押し退けられる作動油がアキュムレータ５２の容量に対して過剰で油路４２の圧力が規定値に達したときに、このリリーフ弁５３が開放位置に切り換わり、余剰の作動油を作動油タンク３２に排出してアキュムレータ５２を保護する。このリリーフ弁５３は可変リリーフ弁であってリリーフ圧が調整可能である。

可変絞り５４は、切換弁５１の下流側、すなわち油路４１における切換弁５１と作動油タンク３２との間に設けられ、油路４１を介して作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａに接続されている。切換弁５１が開放位置にある間、作動油シリンダ１８のボトム側油室１８ａが昇圧した場合には、ボトム側油室１８ａから押し退けられた作動油は油路４１を介して作動油タンク３２に排出される。可変絞り５４は油路４１を介して排出される作動油の流量（排出速度）を調整する役割を果たす。

なお、作業具シリンダ１８の油室１８ａ，１８ｂとコントロールバルブ３０を接続する各作動油供給管路は、それぞれ補油管５８，５９を介して作動油タンク３２に接続されている。このように作業具シリンダ１８の油室１８ａ，１８ｂが補油管５８，５９を介して作動油タンク３２に接続していることで、アキュムレータ５２又は可変絞り５４に作動油が流通した際に補油管５８又は５９を介して作動油タンク３２から油室１８ａ，１８ｂに作動油が吸い上げられる。こうして作動油タンク３２から作動油が補填されることで、作業具シリンダ１８の油室１８ａ，１８ｂが負圧になることが防止される。補油管５８，５９にはそれぞれ逆止弁５６，５５が設けられており、作業具シリンダ１８の油室１８ａ，１８ｂから作動油タンク３２への作動油の逆流（排出）を逆止弁５６，５５で防止している。

（１−４）コントローラ３６
コントローラ３６は、前述したように操作レバー３４の操作に応じてコントロールバルブ３０への指令信号を出力する機能の他、操作レバー３４から作業具シリンダ１８への動作指示がない間にのみ切換弁５０，５１を開放位置に切り換えてアキュムレータ５２及び可変絞り５４に作動油を流通させ得る機能を有する。またコントローラ３６には、アキュムレータ５２又は可変絞り５４への作動油の流通を許可する許可信号を出力するスイッチ５７が接続されている。すなわち、切換弁５０，５１に通電し得るのはスイッチ５７が入り状態のときに制限され、スイッチ５７が入ってスイッチ５７からの許可信号が入力されて、なおかつ操作レバー３４が無操作の間（コントロールバルブ３０への指令信号の出力がない間）、コントローラ３６は、切換弁５０，５１のソレノイド駆動部に指令信号を出力して切換弁５０，５１を開放位置に切り換える。スイッチ５７が入り状態であること、またコントロールバルブ３０の駆動に関して操作レバー３４が無操作であること、このいずれかの条件が満たされない場合には、コントローラ３６は、切換弁５０，５１に通電せず切換弁５０，５１を遮断位置にしてアキュムレータ５２及び可変絞り５４への作動油の流通を禁止する。

図４はコントローラ３６による切換弁５０，５１の制御手順を表すフローチャートである。

（ステップＳ７０１）
ステップＳ７０１において、コントローラ３６はまず、運転開始（スタート）後、スイッチ５７が入り状態にあるかどうかを判定する。スイッチ５７が入っておらずステップＳ７０１の判定が満たされない場合、コントローラ３６は手順をステップＳ７０４に移す。一方、スイッチ５７が入り状態にあってステップＳ７０１の判定が満たされた場合、コントローラ３６は手順をステップＳ７０２に移す。

（ステップＳ７０２）
ステップＳ７０２に手順が移行すると、コントローラ３６は、操作レバー３４がコントロールバルブ３０の駆動に関して無操作状態であるかどうかを判定する。コントロールバルブ３０を駆動させるべく操作レバー３４が操作されていてステップＳ７０２の判定が満たされない場合、コントローラ３６は手順をステップＳ７０４に移す。一方、コントロールバルブ３０の駆動に関して操作レバー３４が操作されておらずステップＳ７０２の判定が満たされた場合には、コントローラ３６は手順をステップＳ７０３に移す。

なお、コントロールバルブ３０の駆動に関する操作レバー３４の操作の有無は、図５に判定概念を例示したように、不感帯を超えて操作レバー３４が操作された場合を「レバー操作有り」、全く操作レバー３４が操作されないか操作量が不感帯内の場合を「レバー操作無し」と判定することができる。ここで言う不感帯には操作レバー３４のいわゆる“遊び”を用いることができる。また、レバー操作量に対して予め定めた制御閾値で不感帯を規定することもできる。この場合、例えば、操作量に応じて操作レバー３４から入力される操作信号が閾値を超えた場合にコントローラ３６は“操作有り”と判定する。また言うまでもないが、操作レバー３４の操作があった場合、図４の手順とは別に、コントローラ３６は、操作レバー３４の操作方向と操作量に応じて生成した指令信号をコントロールバルブ３０の対応のソレノイド駆動部に出力し、作業具シリンダ１８への作動油の方向及び流量を制御して把持装置１０１を回動させる。

（ステップＳ７０３）
ステップＳ７０３に手順を移すと、コントローラ３６は、切換弁５０，５１のソレノイド駆動部に指令信号を出力（通電）し、切換弁５０，５１をともに開放位置に切り換えて手順を終了する。これにより、把持装置１０１に外力がかかる等して作業具シリンダ１８が伸び方向又は縮み方向に力を受けた場合には、油室１８ａ又は１８ｂから押し退けられた作動油がアキュムレータ５２又は可変絞り５４に流通し、その分だけ作業具シリンダ１８が伸縮する（作業具１０１が回動する）。

作業具シリンダ１８の伸び側に外力がかかってアキュムレータ５２に作動油が流入する場合、作業具シリンダ１８の伸び動作に伴って補油管５８を介してボトム側油室１８ａに作動油が補填される。その後、作業具シリンダ１８の伸び側にかかった外力がなくなった場合には、アキュムレータ５２からロッド側油室１８ｂに作動油が戻り、その分だけ作業具シリンダ１８が縮み側に押し戻され、これに伴ってボトム側油室１８ａから押し退けられる作動油が可変絞り５４を通って作動油タンク３２に排出される。

反対に作業具シリンダ１８の縮み側に外力がかかって可変絞り５４を介して作動油タンク５２に作動油が排出される場合、作業具シリンダ１８の縮み動作に伴って補油管５９を介してロッド側油室１８ｂに作動油が補填される。この場合、そのあと作業具シリンダ１８の縮み側にかかった外力がなくなったとしても、可変絞り５４を流通した作動油がボトム側油室１８ａに戻ることはなく、その時点の伸長量を維持した状態で作業具シリンダ１８の姿勢が保たれる。

（ステップＳ７０４）
ステップＳ７０４に手順を移すと、コントローラ３６は、切換弁５０，５１のソレノイド駆動部に指令信号を出力（通電）せず、切換弁５０，５１をともに遮断位置に切り換えて手順を終了する。この場合、把持装置１０１に外力がかかる等して作業具シリンダ１８が伸び方向又は縮み方向に力を受けた場合でも、油室１８ａ及び１８ｂからアキュムレータ５２、可変絞り５４への作動油の流れは遮断され、操作レバー３４の操作と無関係に油室１８ａ及び１８ｂから作動油が押し退けられて作業具シリンダ１８が伸縮する（作業具１０１が回動する）ことはない。

（１−５）動作説明
ここでは、スイッチ５７の入り切り、操作レバー３４の操作の有無で場合分けして作業具シリンダ１８の動きを説明する。

（１−５．１）スイッチ５７がオフの場合
スイッチ５７がオフの場合、切換弁５０，５１はともに遮断位置となるため、コントロールバルブ３０を通過した作動油は、負荷軽減回路２００に流入することがない。

この場合、操作レバー３４が操作されても、作業具シリンダ１８の挙動に負荷軽減回路２００が影響することはく、単に操作レバー３４の操作に従って把持装置１０１が回動する。例えば、把持装置１０１は、作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａに作動油が供給された場合にアーム１５に対して下方向に回動し、ロッド側油室１８ｂに作動油が供給された場合にアーム１５に対して上方向に回動する。また、例えば把持爪１９が作業対象物と接触する等して拘束され、その結果操作レバー３４を操作しても作業具シリンダ１８が動作しない、また動作に抗する抵抗が大きい場合に油圧ポンプ３１の吐出管路の圧力がメインリリーフ弁３３で規定した所定圧力まで上昇すると、メインリリーフ弁３３が開放位置に切り換わって作動油タンク３２に作動油が排出される。

一方、操作レバー３４が操作されない場合にはコントロールバルブ３０が中立位置であるため、油室１８ａ又は１８ｂに油圧ポンプ３１からの作動油が供給されないので作業具シリンダ１８は伸縮しない。この作業具シリンダ１８が駆動されていない状況下で、ブーム１３、アーム１５、把持爪１９等の他の駆動装置の動作に伴って把持爪１９が作業対象物と接触した場合には、その負荷に応じて作業具シリンダ１８の油室１８ａ又は１８ｂの圧力が上昇するが、油室１８ａ，１８ｂの作動油はコントロールバルブ３０と切換弁５０，５１とで密封された状態にあるので把持装置１０１は基本的に回動しない。こうした場合の回路保護を考慮する場合、コントロールバルブ３０と切換弁５０，５１の間に別途リリーフ弁を設ける。

（１−５．２）スイッチ５７がオンでレバー操作が有る場合
スイッチ５７がオンの場合、図４に示したようにレバー操作の有無が判定されるが、操作レバー３４の操作に伴う作業具シリンダ１８への駆動指令がある場合はブロック７１４の処理に移って切換弁５０，５１は遮断位置となる。これはスイッチ５７がオフの場合と同じ状態であり、動作に関してもスイッチ５７がオフの場合と同様である。

（１−５．３）スイッチ５７がオンでレバー操作が無い場合
スイッチ５７がオンの場合、レバー操作の有無が判定され、操作レバー３４の操作に伴う作業具シリンダ１８への駆動指令がない場合はブロック７１３の処理に移って切換弁５０，５１が開放位置に切り換わる。このとき作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂはアキュムレータ５２に、ボトム側油室１８ａは可変絞り５４を介して作動油タンク３２にそれぞれ接続される。

したがって、把持爪１９に加わる作業対象物等からの作業負荷と把持装置１０１の自重の合力によって作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂの圧力が上昇する状況下では、負荷の大きさに応じた量の作動油がアキュムレータ５２に蓄積され、蓄積量に応じたストロークだけ作業具シリンダ１８が伸び、把持装置１０１が下向きに回動する。このとき、ボトム側油室１８ａには補油管５８、逆止弁５６を介して作動油が補填され負圧が防止される。その後、作業腕１０の姿勢や把持爪１９の負荷状態が変化してロッド側油室１８ｂの圧力が低下した場合にはアキュムレータ５２に蓄積されていた作動油がロッド側油室１８ｂに戻され、これによる作業具シリンダ１８の縮み量に応じてボトム側油室１８ａの作動油が可変絞り５４を通過して作動油タンク３２に排出される。その際の把持装置１０１の戻り動作速度は可変絞り５４の設定で調整することができ、絞り込むことで戻り動作を緩やかにすることができる。

以上のように、ロッド側油室１８ｂが高圧となった場合には作業具シリンダ１８はアキュムレータ５２の持つバネ特性に応じて伸長方向に弾性的に伸長し、その後の負荷の低下に伴ってアキュムレータ５２の持つバネ特性（復元力）と可変絞り５４の設定に応じて所望の速度で復帰動作（縮退）する。但し、ロッド側油室１８ｂの圧力がリリーフ弁５３の設定圧を上回って上昇した場合には、リリーフ弁５３を介して作動油タンク３２に排出された作動油分だけ復帰量が減少し得る。

反対に、把持爪１９に加わる作業負荷と把持装置１０１の自重の合力によって作業具シリンダ１８のボトム側油室１８ａの圧力が上昇する状況下では、ボトム側油室１８ａの作動油が可変絞り５４を通過して作動油タンク３２に排出され、作業具シリンダ１８が縮退する。このとき、ロッド側油室１８ｂには補油管５９、逆止弁５５を介して作動油が補填され負圧が防止される。作業腕１０の姿勢や把持爪１９の負荷状態が変化して作業具シリンダ１８が縮みきる前にボトム側油室１８ａの圧力が低下した場合には、作業具シリンダ１８の縮退動作は停止する。

以上のように、ボトム側油室１８ａが高圧となった場合には作業具シリンダ１８は可変絞り５４の設定に応じて縮退方向にダンパ動作する。

（１−６）効果
（１−６．１）本実施形態によれば、スイッチ５７を入れておけば、操作レバー３４で作業具シリンダ１８を操作していないときに不測に把持装置１０１が何らかの障害物に接触したような場合、把持装置１０１が付勢力に従って柔軟に揺動する。したがって、作業対象物、作業機械１００の作業腕１０、把持装置１０１等の破損を抑制することができる。また、作業具シリンダ１８の操作を伴わない場合、開いた把持爪１９の間に作業対象物が入れられさえすれば、把持装置１０１の中心が作業対象物から多少ずれていても把持爪１９を閉じた際に把持装置１０１が片当たりに追従して回動し自然と芯出しされる。これにより、作業対象物に対する把持装置１０１の位置合わせに高い精度が要求されず、例えば高所作業や遠隔作業、水中作業のように作業対象物を操作者が目視し難い状況下で作業具の位置合わせが容易となる。

（１−６．２）また、操作レバー３４を操作して作業具シリンダ１８の動作させる場合には切換弁５０，５１が遮断位置に切り換わって負荷軽減回路２００が機能しないので、操作レバー３４で指示した程度を超えて把持装置１０１が回動することがなく、負荷軽減回路２００の作動に伴って生じ得る応答遅れを抑制することができ、作業効率の低下を抑制することができる。

また、上記のスイッチ５７を設けた場合には、スイッチ５７をオフにするによって負荷軽減回路２００の作動を強制的に禁止することができる。したがって、例えば作業負荷（把持装置１０１の作業対象物等への接触）に対して把持装置１０１が自動的に追従することを望まない場合、また作業腕１０、把持装置１０１又は作業対象物の破損に気を使う必要がない場合等、状況に関係なく負荷軽減回路２００の作動を禁止したいときには、スイッチ５７をオフにして作業することで、負荷軽減回路２００による把持装置１０１の回動動作に起因して発生し得る応答遅れを回避することができる。

（１−６．３）加えて、スイッチ５７を入れた状態では操作レバー３４によって作業具シリンダ１８の駆動指令を行なわなければ、作業具シリンダ１８は負荷軽減回路２００の影響を受けて追従動作する。

ここで、例えば作業時には、把持装置１０１が鉛直下向きに対して後方（運転室１１ａ側）を向くのに比べて前方を向く頻度が一般に多い。すなわち図６に示したように作業機械１００のような油圧ショベルをベースとしたハンドリング機械では、作業領域の大部分において把持装置１０１の自重負荷が作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂ（伸長側）に付加される。

仮にロッド側油室１８ｂだけでなくボトム側油室１８ａにもアキュムレータを接続した場合を想定すると、例えば作業対象物に対して重力方向に把持装置１０１が押し付けられて把持装置１０１が重力方向と反対側に回動したとき、作業対象物には把持装置１０１の自重に加えてアキュムレータのバネ特性による復元力が作用する。このような場合には却って作業対象物にかかる力が増し、それが過負荷となって作業対象物を破損させる恐れがある。さらに、把持装置１０１が外力から解放された途端にアキュムレータのバネ特性による復元に伴って把持装置１０１が中立位置に向かって復帰動作するため、この急激な復帰動作によって操作者の意図しない構造物等に把持装置１０１が衝突する等、作業面や安全面で不具合を起こす可能性もある。

そこで、本実施形態では負荷軽減回路２００によって、把持装置１０１が前方を向いているとき把持装置１０１の自重で圧縮力を受けるロッド側油室１８ｂにアキュムレータ５２によるバネ特性を与え、把持装置１０１に対して反重力方向に自重を超える外力が加わった場合に圧縮力を受けるボトム側油室１８ａに可変絞り５４によるダンパ特性を与えている。これによって、作業領域の大部分において、上述のように把持装置１０１が作業対象物に重力方向に押圧された場合には把持装置１０１は可変絞り５４の設定によってダンパ動作するので、負荷軽減回路２００のバネ特性が逆効果となって作業対象物に過負荷を与えるような事態を作業領域の大部分において防止することができる。

また、前述した通り、アキュムレータ５２に作動油が流入することによって把持装置１０１が弾性的に回動動作した場合でも、復帰時にボトム側油室１８ａから押し退けられる作動油の流量が可変絞り５２で緩和されるので、把持装置１０１の急激な復元動作を抑制することができる。

［２］第２実施形態
本発明の作業機械の実施態様は、第１実施形態に限定されず種々の変形が可能である。例えば、第１実施形態ではコントロールバルブ３０が電気式の操作レバー３４で動作指示される構成であったが、コントロールバルブ３０を油圧パイロット駆動式とした場合にも本発明は適用可能である。

図７は本発明の第２実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。

図７において、操作レバー１３４は油圧パイロット式であり、パイロットポンプ（図示せず）から吐出される作動油の方向及び流量を制御することでコントロールバルブ１３０を駆動する。コントロールバルブ１３０及び切換弁１５０，１５１はパイロット駆動式である。切換弁１５０は作業具シリンダ１８のロッド側油室１８ｂに、切換弁１５１はボトム側油室１８ａにそれぞれ接続されている。また、操作レバー１３４からコントロールバルブ１３０のパイロット駆動部に接続する２本のパイロット管路のパイロット圧は分岐管路を介してシャトル弁５００の両側にそれぞれ導かれ、操作レバー１３４が操作されていてシャトル弁５００の両端に差圧が発生している場合（シャトル弁５００が作動した場合）、シャトル弁５００を介して切換弁１５０，１５１にパイロット圧が導かれ、切換弁１５０，１５１が遮断位置に切り換わる。操作レバー１３４が操作されていない場合、シャトル弁５００が中立となってパイロット圧が遮断されるので切換弁１５０，１５１がバネの付勢力で開放位置に復帰する。すなわち、本実施形態の負荷軽減回路２００は、操作レバー１３４が操作された際に操作レバー１３４を通じてコントロールバルブ１３０に導かれるパイロット圧を分流して切換弁１５０，１５１のパイロット駆動部に供給し、操作レバー１３４が操作された際に切換弁１５０，１５１を遮断位置にして操作レバー１３４の操作のない間は切換弁１５０，１５１を開放位置にする。

その他の構成は第１実施形態と同様であり、操作レバー１３４の操作に対する負荷軽減回路２００の動作も第１実施形態とほぼ同様である。よって、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スイッチ５７による負荷軽減回路２００の作動を強制禁止する機能は本実施形態には備えられていないが、切換弁１５０，１５１をパイロット電磁駆動式にしてスイッチが入り状態の間は、操作レバー１３４の操作に関わらずスイッチの入り状態に応じて出力される電気指令信号によって切換弁１５０，１５１を遮断位置に切り換える構成とすることもできるし、シャトル弁５００の弁体を強制的に中立位置で拘束する構成として操作レバー１３４の操作に関わらず負荷軽減回路２００が作動しないようにすることも考えられる。

［３］第３実施形態
図８は本発明の第３実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。

本実施形態が第１実施形態と相違する点は負圧防止手段の構成にあり、第１実施形態では補油管５８，５９をコントロールバルブ３０から作業具シリンダ１８への作動油の供給管路に接続したのに対し、本実施形態では切換弁５０，５１を設けた油路４１，４２に補油管１５８，１５９を接続している。補油管１５８，１５９はそれぞれ可変絞り５４、リリーフ弁５３の前後を接続し、補油管１５８，１５９には逆止弁１５６，１５５がそれぞれ備えられている。つまり逆止弁１５６，１５５は、それぞれ可変絞り５４、リリーフ弁５３と並列に接続されており、作動油シリンダ１８側から作動油タンク３２への作動油の流れを防止する向きに取り付けられている。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施の形態の場合、切換弁５０，５１が開放位置に切り換わって作業具シリンダ１８の油室１８ａ又は１８ｂから作動油が押し退けられた場合には反対側の油室１８ｂ又は１８ａに補油管１５９又は１５８、切換弁５０，５１を介して作動油が補填され、油室１８ｂ又は１８ａが負圧に陥ることが防止される。その他の動作については第１実施形態と同様であり、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［４］第４実施形態
第１−３実施形態では、操作レバー３４の操作の有無で切換弁５０，５１又は１５０，１５１を切り換え制御する構成を例に挙げて説明したが、作業姿勢や作業負荷等をトリガーとして切換弁５０，５１又は１５０，１５１を切り換え制御する構成とすることも可能である。

本実施形態が第１−第３実施形態と相違する点は、作業負荷の大小に応じて作業機械１００の作業状態を判定し、作業状態の判定結果を基に切換弁５０，５１を切り換え制御する点である。具体的には、把持爪１９の閉方向への負荷からフロント作業腕１０の作業状態を判断し、負荷の小さいときには負荷軽減回路２００を作動させて例えばブーム１３あるいは把持装置１０１を追従動作させ、負荷が大きいときには負荷軽減回路２００を遮断してフロント作業腕１０を通常動作させる。

本実施形態の場合、油圧シリンダ１４，１８に作動油を切り換え供給する各コントロールバルブ３０及びこれら油圧シリンダ１４，１８の駆動回路にそれぞれ接続した切換弁５０，５１は電磁駆動式である。また、油圧シリンダ１４，１６，１８，２０から選択された作業状態判定用の判定用シリンダ（本例では油圧シリンダ２０）の油室の圧力を検出する圧力センサを追加し、圧力センサからの信号に応じ、コントローラ３６によって、油圧シリンダ２０の負荷が予め定めた閾値より大きい場合には切換弁５０，５１を遮断位置にし、一方、油圧シリンダ２０の負荷が閾値以下の場合には切換弁５０，５１を開放位置にする。もう少し具体的な実施例を図９及び図１０を用いて説明する。

図９は本発明の第４実施形態に係る作業機械のブームシリンダを駆動する油圧回路を示す図である。この図において既述した実施形態と同様の部分には既出図面と同符号を付して説明を省略する。また、本実施形態ではブームシリンダ１４を駆動する油圧回路について説明するが、作業具シリンダ１８を駆動する油圧回路も同様の構成である（作業具シリンダに関して符号１８を括弧書きした）。また、油圧シリンダ２０を駆動する油圧回路については作業負荷追従装置２００を設けていないが、回路の基本構成はブームシリンダ１４や作業具シリンダ１８を駆動する油圧回路と同様である。

図９に示した油圧回路には、油圧ポンプ３１と、コントロールバルブ３０と、メインリリーフ弁３３と、作動油タンク３２と、切換弁５０，５１と、負荷軽減回路２００とが設けられている。また、この油圧回路には、コントロールバルブ３０を制御するために、操作レバー３４と、コントローラ３６とが設けられている。コントローラ３６には、スイッチ５７と、圧力センサ８０１と、作業負荷設定器６０２とが接続されている。

圧力センサ８０１は、把持爪１９を閉じる際に油圧シリンダ２０に供給される圧油の圧力を検出する手段であり、すなわち油圧シリンダ２０の図示しないボトム側油室に供給される圧油の圧力Ｐを検出する。作業負荷設定器６０２は、閾値Ｐ１を設定する手段である。閾値Ｐ１は油圧シリンダ２０のボトム側油室の圧力Ｐについて設定した値であり、後述するように作業機械１００の作業状態を判定する際に用いられる。

図１０はコントローラ３６による切換弁５０，５１の制御手順を表すフローチャートである。

図１０において、作業機械１００の不図示のイグニッションスイッチが入れられると、図１０に示す処理を実行するプログラムが起動され、コントローラ３６で実行される。

すると、まずステップＳ７１１において、作業機械１００の各部の状態の情報を取得する。具体的には、圧力センサ８０１で検出した油圧シリンダ２０のボトム側油室の圧力Ｐ、スイッチ５７の入り切り状態、及び作業負荷設定器６０２で設定された閾値Ｐ１を取得する。ステップＳ７１１を実行するとステップＳ７１２へ進み、ステップＳ７１１で取得した情報からスイッチ５７がオンされているか否かを判断する。ステップＳ７１２が肯定判断されるとステップＳ７１３へ進み、作業機械１００の作業状態を判定する。具体的には、圧力センサ８０１で検出した油圧シリンダ２０のボトム側油室の圧力Ｐが作業負荷設定器６０２で設定された閾値Ｐ１未満であるか否かを判断する。ステップＳ７１３が肯定判断されるとステップＳ７１４へ進み、切換弁５０，５１の開指令を出力、すなわち切換弁５０，５１のソレノイドを励磁してリターンする。ステップＳ７１２が否定判断されるか、ステップＳ７１３が否定判断されるとステップＳ７１５へ進み、切換弁５０，５１の閉指令を出力、すなわち切換弁５０，５１のソレノイドを消磁してリターンする。

このように切換弁５０，５１が制御される結果、負荷軽減回路２００及びブームシリンダ１４は次のように動作する。スイッチ５７がオンされており（ステップＳ７１２肯定判断）、かつ、圧力センサ８０１で検出したシリンダ２０のボトム側油室の圧力Ｐが作業負荷設定器６０２で設定された閾値Ｐ１未満である場合（ステップＳ７１３肯定判断）、切換弁５０，５１のソレノイドが励磁される（ステップＳ７１４）。

すなわち、本実施形態では、スイッチ５７がオンで、なおかつ圧力センサ８０１で検出した油圧シリンダ２０のボトム側油室２０ａの圧力Ｐが作業負荷設定器６０２で設定された閾値Ｐ１未満である場合に、把持爪１９に作用する外力に応じて、ブーム１３および把持装置１０１が追従する。

例えば把持すべき対象物の位置が対向する把持爪１９の中間地点からずれている場合、把持爪１９が対象物に片当たりする。把持爪１９が対象物に片当たりすることで、油圧シリンダ２０のボトム側油室の圧力Ｐが上昇するが、スイッチ５７がオンで圧力Ｐが閾値Ｐ１未満であれば、切換弁５０，５１が開放位置に切り換わってブーム１３が曲げモーメントを緩和するように回動し、このブーム１３の追従動作に伴って把持装置１０１の位置が微調整される。

また、油圧シリンダ２０を駆動する操作レバー３４が操作され、把持爪１９による把持力が増加して圧力Ｐが閾値Ｐ１以上となると、切換弁５０，５１が遮断位置に切り換わり、負荷軽減回路２００がブームシリンダ１４の動作に影響しなくなり、ブーム１３はブーム１３を操作する操作レバー３４の操作に従って揺動駆動される。

これにより、上述した第１実施の形態と同様に、把持爪１９に作用する力、対象物に作用する力、フロント作業腕１０にかかる曲げモーメントの急激な上昇を防止して、把持対象物及びフロント作業腕１０の破損を防止できるとともに、繊細さが要求される軽負荷のハンドリングに好適である。その際、ブームシリンダ１３や作業具シリンダ１８のいずれかの油室にはダンパ特性を与えることによって、第１−第３実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態の場合、所定の把持力以上で対象物を把持していれば負荷軽減回路２００がブームシリンダ１４の動作に影響しなくなるので、把持装置１０１で把持した対象物を所定位置に配設する作業等に好適である。

なお、本実施形態では、圧力センサ８０１で検出した油圧シリンダ２０のボトム側油室２０ａの圧力Ｐに基づいて作業機械１００の作業状態を判定するように構成したが、他の油圧シリンダ１４，１６又は１８に供給される作動油の圧力に基づいて作業機械１００の作業状態を判定するように構成しても良い。また油圧シリンダ２０のボトム側油室２０ａの圧力Ｐの代わりに、力センサを用いて把持爪１９の把持力を直接測定して作業機械１００の作業状態を判定するように構成することもできる。

［５］第５実施形態
本実施形態は、フロント作業腕１０の姿勢に応じて作業機械１００の作業状態を判定し、作業状態の判定結果を基に切換弁５０，５１を切り換え制御する。本実施形態の場合、油圧シリンダ１４，１６，１８，２０に作動油を切り換え供給する各コントロールバルブ３０及び作業具シリンダ１８の駆動回路に接続した切換弁５０，５１は電磁駆動式である。また、フロント作業腕１０の関節部に設けた各角度検出手段（ポテンショメータ等）からの信号に応じ、コントローラ３６によって、フロント作業腕１０が予め定めた設定範囲内の姿勢にある場合に切換弁５０，５１を遮断位置にし、一方、フロント作業腕１０が設定範囲外の姿勢にある場合に切換弁５０，５１を開放位置にする。もう少し具体的な実施例を図１１及び図１２を用いて説明する。

図１１は本発明の第５実施形態に係る作業機械の作業具シリンダを駆動する油圧回路を示す図である。この図において既述した実施形態と同様の部分には既出図面と同符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では、負荷軽減回路２００は作業具シリンダ１８に対してのみ設けられている。図１１の油圧回路には、油圧ポンプ３１と、コントロールバルブ３０と、メインリリーフ弁３３と、作動油タンク３２と、切換弁５０，５１と、負荷軽減回路２００とが設けられている。また、この油圧回路には、コントロールバルブ３０を制御するために、操作レバー３４と、コントローラ３６とが設けられている。コントローラ３６には、スイッチ５７と、ポテンショメータ９０１−９０３とが接続されている。本実施の形態では、負荷軽減回路２００のリリーフ弁５３は、把持装置１０１の自重による作業具シリンダ１８の伸長動作を許容する程度に設定されている。

ポテンショメータ９０１は旋回体１１に対するブーム１３の角度位置を検出するセンサであり、検出した角度を角度情報としてコントローラ３６に出力する。ポテンショメータ９０２はブーム１３に対するアーム１５の角度位置を検出するセンサであり、検出した角度を角度情報としてコントローラ３６に出力する。ポテンショメータ９０３はアーム１５に対する把持装置１０１の角度位置を検出するセンサであり、検出した角度を角度情報としてコントローラ３６に出力する。

図１２はコントローラ３６による切換弁５０，５１の制御手順を表すフローチャートである。

まず作業機械１００の不図示のイグニッションスイッチがオンされると、図１２に示す処理を行うプログラムが起動され、コントローラ３６で実行される。ステップＳ７２１において、作業機械１００の各部の状態の情報を取得するとともに、把持装置１０１の姿勢を演算する。具体的には、作業具シリンダ１８を駆動する操作レバー３４の操作量、スイッチ５７の入り切り状態、及びポテンショメータ９０１−９０３から出力された角度情報を取得し、取得した角度情報に基づいて把持装置１０１の対地角度を演算する。ステップＳ７２１を実行するとステップＳ７２２へ進み、ステップＳ７２１で取得した情報からスイッチ５７が入り状態にあるか否かを判断する。

ステップＳ７２２が肯定判断されるとステップＳ７２６へ進み、ステップＳ７２１で取得した作業具シリンダ１８を駆動する操作レバー３４の操作量を基に、把持装置１０１が回動操作されていないか否かを判断する。ステップＳ７２６が肯定判断されるとステップＳ７２３へ進み、作業機械１００の作業状態を判定する。具体的には、ステップＳ７２１で演算した把持装置１０１の対地角度から把持装置１０１が下向きの姿勢にあるか否かを判断する。

ステップＳ７２３が肯定判断されるとステップＳ７２４へ進み、切換弁５０，５１の開指令を出力、すなわち切換弁５０，５１のソレノイドを励磁してリターンする。ステップＳ７２２、ステップＳ７２６、ステップＳ７２３のいずれかで否定判断されるとステップＳ７２５へ進み、切換弁５０，５１の閉指令を出力、すなわち切換弁５０，５１のソレノイドを消磁してリターンする。

上述したように切換弁５０，５１が制御される結果、スイッチ５７が入り状態にあって（ステップＳ７２２肯定判断）、把持装置１０１が回動操作されておらず（ステップＳ７２６肯定判断）、かつ把持装置１０１の先端が下方を向いている場合（ステップＳ７２３肯定判断）、切換弁５０，５１のソレノイドが励磁される（ステップＳ７２４）。前述のようにリリーフ弁５３の設定圧力は把持装置１０１の自重による作業具シリンダ１８の伸び動作を許容する程度に設定されているので、スイッチ５７が切られるか把持装置１０１が回動操作されるまでは、ブーム１３又はアーム１５が回動してフロント作業腕１０の姿勢が変化しても把持装置１０１が自重で略鉛直下方に向く。

このように本実施形態では、スイッチ５７が入り状態にあり、把持装置１０１が回動操作されておらず、かつ把持装置１０１が下向き姿勢にある場合に、アーム１５に対して把持装置１０１が自重で回動可能に吊り下げられた状態となる。したがって、把持装置１０１で把持した対象物を安定した姿勢で所定位置に配設する荷役・運搬作業等に好適である。その際、作業具シリンダ１８のいずれかの油室（本例ではボトム側油室１８ａ）にダンパ特性を与えることによって、第１−第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態では把持装置１０１が先端を下向きに向けた姿勢にあるか否かで切換弁５０，５１を開閉する構成としたが、“下向き”の判断に閾値を設けて対地角度がある範囲に納まっている場合に把持装置１０１が下向きの姿勢にあると判断することが好ましい。また、フロント作業腕１０の姿勢に応じて切換弁５０，５１を制御するにしても、把持装置１０１が下向き姿勢にあるか否かに限られず、フロント作業腕１０が予め定めた設定範囲内の姿勢（例えば把持装置１０１が前方向きのある角度範囲にある姿勢、或いはフロント作業腕１０の重心が設定ラインよりも前方にある姿勢）にある場合に切換弁５０，５１を遮断位置にし、一方、フロント作業腕１０が設定範囲外の姿勢にある場合に切換弁５０，５１を開放位置にする等、必要に応じて制御の基礎とする姿勢は設定変更可能である。さらに、本実施形態では、ポテンショメータ９０１−９０３で検出された各角度位置に基づいて把持装置１０１の姿勢を演算する構成としたが、油圧シリンダ１４，１６，１８等のシリンダストロークを検出し、検出したシリンダストロークに基づいて把持装置１０１の姿勢を演算する構成とすることもできる。

［６］その他
以上に第１−第５の実施形態を説明したが、これら実施形態は本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々設計変更可能である。

（１）例えば、対象の油圧シリンダ１４，１６，１８又は２０の一方の油室にダンパ特性を与えるのに可変絞りを用いたが、油圧シリンダの油室から作動油タンク３２に排出される作動油の流量を調節する機能を果たすものであれば、いかなる流量調整手段も適用可能である。可変絞りの代わりに固定絞りを用いることもできるし、流量調整弁で代替することもできる。また、可変絞り５４の設置位置は切換弁５１と作動油タンク３２の間に限らず、対象の油圧シリンダと切換弁５１の間を含めて油路４１上であれば良い。また、対象シリンダに対するバネ特性とダンパ特性の付与方向を逆にする場合には、アキュムレータ５３と可変絞り５４の設置位置を入れ替えることもできる。

（２）各実施形態において負荷軽減回路２００を接続する油圧シリンダは図示した態様に限られず、目的に応じて設計変更可能である。また、負荷軽減回路２００を接続する油圧シリンダの数も図示した態様に限定されない。複数の油圧シリンダに対して負荷軽減回路２００を接続する場合、共用の負荷軽減回路２００を複数の油圧シリンダに対して接続することもできるし、各油圧シリンダにそれぞれ別個の負荷軽減回路２００を接続することもできる。負荷軽減回路２００を接続する油圧シリンダの数が増えると、それだけ追従動作する関節数が増えるため、追従動作範囲が広くなるメリットがある。

（３）第１−第５実施形態では、別個の切換弁５０，５１を用いて負荷軽減回路２００の作動可否を切り換る構成を例に挙げて説明したが、例えば単一の３位置切換弁を用いて油路４１，４２の同時に遮断・連通する構成とすることもできる。

（４）また、対象シリンダを駆動する操作レバー３４の操作量、制御判定用に選択したシリンダのボトム側油室の圧力Ｐ、またフロント作業腕１０の姿勢のいずれかに基づいて作業機械１００の作業状態を判定しているが、本発明はこれに限定されず、例えば対象シリンダを駆動する操作レバー３４の操作量と判定用シリンダのボトム側油室の圧力Ｐとに基づいて作業機械１００の作業状態を判定する等、複数の判定基準に基づいて作業機械１００の作業状態を判定する構成とすることもできる。

（５）またアキュムレータ５２の種類について特に言及していないが、代表的にはプラダ形アキュムレータ、バネ式アキュムレータ、ピストン式アキュムレータ等が適用可能である。

（６）またフロント作業腕１０は旋回体１１に対して上下方向にのみ回動可能であるが、本発明の適用対象はこうした作業機械に限定されない。例えばフロント作業腕１０を旋回体１１に対してさらに左右方向に回動可能な作業機械にも本発明は適用可能である。この場合、フロント作業腕１０を左右方向に揺動させるために油圧シリンダ（揺動シリンダ）が設けられるが、この揺動シリンダを駆動する油圧回路に負荷軽減回路２００を接続することも当然できる。これにより、把持爪１９に作用する外力に応じてフロント作業腕１０が左右方向に揺動可能となるので、より広範な外力の入力方向に対してフロント作業腕１０が追従可能となる。

（７）以上に述べた各実施形態及び変形例は任意に組み合わせ可能である。

１０ 作業腕
１１ 旋回体
１３ ブーム
１４ ブームシリンダ
１４ａ ボトム側油室
１４ｂ ロッド側油室
１５ アーム
１６ アームシリンダ
１７ 把持装置本体
１８ 作業具シリンダ
１８ａ ボトム側油室
１８ｂ ロッド側油室
１９ 把持爪
２０ 油圧シリンダ
３０ コントロールバルブ
３１ 油圧ポンプ
３２ 作動油タンク
３４ 操作レバー（操作手段）
３６ コントローラ
４１，４２ 油路（排油管）
５０，５１ 切換弁
５２ アキュムレータ（蓄圧手段）
５４ 可変絞り（流量調整手段）
５５，５６ 逆止弁
５７ スイッチ
５８，５９ 補油管
１００ 作業機
１０１ 作業具
１５１，１５２ 切換弁
１５５，１５６ 逆止弁
１５８，１５９ 補油管
２００ 負荷軽減回路
８０１ 圧力センサ
９０１−９０３ ポテンショメータ（角度検出手段）

Claims (7)

1. 作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、
   前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、
   前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、
   前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、
   前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記対象シリンダの動作を指示する操作手段と、
   前記操作手段の無操作時にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させる切換弁制御手段と
   を備えたことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において、
   前記コントロールバルブ及び前記切換弁はパイロット駆動式であり、
   前記切換弁制御手段は、前記操作手段が操作された際に前記操作手段を通じて前記コントロールバルブに導かれるパイロット圧を分流して前記切換弁のパイロット駆動部に供給し、前記操作手段が操作された際に前記切換弁を遮断位置にして前記操作手段の操作のない間は前記切換弁を開放位置にする回路であることを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において、
   前記コントロールバルブ及び前記切換弁は電磁駆動式であり、
   前記切換弁制御手段は、前記操作手段が操作された際に前記切換弁を遮断位置にして前記操作手段の操作のない間は前記切換弁を開放位置にするコントローラであることを特徴とする作業機械。
4. 作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、
   前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、
   前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、
   前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、
   前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記作業腕の角度を検出する角度検出手段と、
   前記角度検出手段からの信号に応じ、前記作業腕が予め定めた設定範囲内の姿勢にある場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させるコントローラと
   を備えたことを特徴とする作業機械。
5. 作業機本体と、前記作業機本体に取り付けた作業腕と、前記作業腕に取り付けた作業具と、前記作業腕及び前記作業具を駆動する複数の油圧シリンダと、前記複数の油圧シリンダに供給する作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクからの作動油を吐出する油圧ポンプと、対応の油圧シリンダに供給される前記油圧ポンプからの作動油を制御する複数のコントロールバルブとを備えた作業機械において、
   前記複数の油圧シリンダから選択された少なくとも１つの対象シリンダのボトム側及びロッド側のいずれか一方の油室にそれぞれ接続され、前記対象シリンダの一方の油室から押し退けられた作動油を一時貯留可能な少なくとも１つの蓄圧手段と、
   前記対象シリンダの一方の油室と対応の前記蓄圧手段の間に設けられ、前記蓄圧手段へ導かれる作動油を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記少なくとも１つの対象シリンダの他方の油室を前記作動油タンクに接続する排油管と、
   前記排油管に設けられ、前記作動油タンクに排出される作動油の流量を調整する少なくとも１つの流量調整手段と、
   前記対象シリンダの他方の油室と前記作動油タンクの間に設けられ、前記流量調整手段を介する作動油の排出を遮断する少なくとも１つの切換弁と、
   前記複数の油圧シリンダから選択された作業状態判定用の少なくとも１つの判定用シリンダの油室の圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサからの信号に応じ、前記判定用シリンダの負荷が予め定めた閾値以上になった場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換えて前記蓄圧手段及び前記流量調整手段に作動油を流通させるコントローラと
   を備えたことを特徴とする作業機械。
6. 請求項３−５のいずれかの作業機械において、前記蓄圧手段又は前記流量調整手段への作動油の流通を許可する許可信号を出力するスイッチを備え、
   前記コントローラは、前記スイッチからの許可信号が入力された場合にのみ前記切換弁を開放位置に切り換え得ることを特徴とする作業機械。
7. 請求項１−６のいずれかの作業機械において、
   前記作動油タンクを前記対象シリンダの油室に接続する補油管と、
   前記補油管に設けられ、前記油室から前記作動油タンクへの作動油の逆流を防止する逆止弁とを備え、
   前記蓄圧手段又は前記流量調整手段に作動油が流通した際に前記補油管を介して前記作動油タンクから前記油室に作動油が吸い上げられ、前記油室が負圧になることを防止するようにしたことを特徴とする作業機械。

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