JP2024043296A - 作業機械の制御装置及びこれを備えた作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの作動器を同時に作動させる作業において一方の作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる作業機械の制御装置及びこれを備えた作業機械を提供する。【解決手段】制御装置のコントローラ５０は、第１操作に応じた第１作動器１１への作動油の目標流量と第２操作に応じた第２作動器１２への作動油の目標流量とを用いてポンプ１０の出力に関する出力関連値の目標値を演算し、目標値が上限値を超える場合に比率制御を行う。比率制御は、第１作動器１１及び第２作動器１２の一方が相対的に負荷が大きい大負荷作動器であって他方が相対的に負荷が小さい小負荷作動器である場合に、大負荷作動器への目標流量を減らす修正を行うことにより出力関連値を上限値以下に調節しながら大負荷作動器への目標流量に対する小負荷作動器への目標流量の比率を修正前に比べて大きくする制御である。【選択図】図５

Description

本開示は、作業機械の制御装置及びこれを備えた作業機械に関するものである。

油圧ショベルなどの作業機械は、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に支持される上部旋回体と、上部旋回体に支持される作業装置と、を備え、掘削作業などの種々の作業を行う。作業装置は、上部旋回体に回動可能に支持されるブームと、ブームの先端部に回動可能に支持されるアームと、アームの先端部に回動可能に支持されるバケットと、を含む。作業機械は、作業装置を動かすための複数の作動器を備える。複数の作動器は、ブームを回動させるブームシリンダと、アームを回動させるアームシリンダと、バケットを回動させるバケットシリンダと、を含む。これらの作動器のそれぞれは、ポンプが吐出する作動油の供給を受けて作動する（例えば特許文献１）。

この作業機械において、例えば２つの操作レバーにレバー操作が同時に与えられる場合、コントローラは、各レバー操作に対応する作動器に供給すべき作動油の目標流量を当該レバー操作の操作量に応じて決め、２つの作動器のそれぞれに目標流量の作動油が供給されるようにポンプからの作動油の吐出量を決める。すなわち、コントローラは、２つのレバー操作のレバー操作量に応じて決まる比率でポンプからの作動油を２つの作動器に分配する。

ポンプは、エンジンなどの駆動源により駆動されて作動油を吐出する。ポンプの出力は、ポンプ圧（ポンプの吐出圧）とポンプの吐出量との積に比例する。このポンプの出力がエンジンの出力上限値を超えると、エンストが発生したり、エンジンの回転数が低下したりする。従って、作業機械のコントローラは、ポンプの出力がエンジンの出力上限値を超えないように、ポンプ圧に応じてポンプの吐出量を増減させる制御であるＰＱ制御を行う。

特開平１１－２３０１０９号公報

ところで、２つの操作レバーにレバー操作が同時に与えられることにより２つの作動器を同時に作動させる作業において、これらの一方が相対的に負荷が大きい大負荷作動器であり他方が相対的に負荷が小さい小負荷作動器である場合に、次のような理由から作業効率が低下することがある。すなわち、大負荷作動器の負荷（作動圧）が高くなると、ポンプ圧も高くなるので、ＰＱ制御によってポンプの吐出量が小さな値に制限される。その結果、大負荷作動器の動作速度が低下する。この場合、オペレータは、大負荷作動器の負荷を低減するために小負荷作動器を作動させるための操作（以下、負荷逃がし操作ということがある。）を操作レバーに与えることがある。しかし、大負荷作動器の負荷が大きくなることに起因してポンプの吐出量が小さな値に制限されている状況では、大負荷作動器に供給される作動油の流量だけでなく、小負荷作動器に供給される作動油の流量も小さくなる。この場合、オペレータが前記負荷逃がし操作を行ったとしても、小負荷作動器の動作が緩慢になり、大負荷作動器の負荷を低減するためには長い時間をかけて小負荷作動器を作動させ続ける必要があり、その結果、作業効率が低下する。

本開示は、２つの作動器を同時に作動させる作業において一方の作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる作業機械の制御装置及びこれを備えた作業機械を提供することを目的とする。

提供される作業機械の制御装置は、作動油を吐出するポンプと、前記作動油が供給されて作動する第１作動器と、前記作動油が供給されて作動する第２作動器と、第１操作及び第２操作が与えられる操作装置と、前記第１操作に応じた前記第１作動器への前記作動油の目標流量と前記第２操作に応じた前記第２作動器への前記作動油の目標流量とを用いて前記ポンプの出力に関する出力関連値の目標値を演算し、前記目標値が上限値を超える場合に比率制御を行うコントローラと、を備え、前記比率制御は、前記第１作動器及び前記第２作動器の一方が相対的に負荷が大きい大負荷作動器であって他方が相対的に負荷が小さい小負荷作動器である場合に、前記大負荷作動器への前記目標流量を減らす修正を行うことにより前記出力関連値を前記上限値以下に調節しながら前記大負荷作動器への前記目標流量に対する前記小負荷作動器への前記目標流量の比率を前記修正前に比べて大きくする制御である。

この制御装置では、コントローラは、ポンプの出力関連値の目標値が上限値を超える場合に上記のような比率制御を行うので、小負荷作動器を優先的に作動させることができる。これにより、２つの作動器を同時に作動させる作業において一方の作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる。具体的には次の通りである。この比率制御では、ポンプの出力関連値を上限値以下にするときに、大負荷作動器への目標流量に対する小負荷作動器への目標流量の比率（小負荷作動器への目標流量／大負荷作動器への目標流量）が修正前に比べて大きくなるように大負荷作動器への目標流量を減らす修正が行われる。このことは、２つのレバー操作のレバー操作量に応じて決まる目標流量の比率を維持しながら大負荷作動器への目標流量と小負荷作動器への目標流量とを減らす修正が行われる場合に比べて、大負荷作動器よりも小負荷作動器を優先的に作動させることを可能にし、小負荷作動器の動作速度の低下を抑制することを可能にする。従って、オペレータが、負荷逃がし操作、すなわち、大負荷作動器の負荷を低減するために小負荷作動器を作動させるための操作、を操作装置に与えた場合に、小負荷作動器の動作が緩慢になることを抑制できる。その結果、大負荷作動器の負荷を低減して大負荷作動器の動作が緩慢な状態を解消するために要する時間を従来に比べて短縮することができる。よって、この制御装置は、２つの作動器を同時に作動させる作業において大負荷作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる。

前記コントローラは、前記出力関連値が前記上限値に調節されるように前記比率制御を行うことが好ましい。この構成では、コントローラは、実際のポンプの出力がその時点で許容されるポンプの出力の上限に調節されるので、小負荷作動器に供給される作動油の流量をより多く確保することができ、小負荷作動器の動作が緩慢になることをより効果的に抑制できる。これにより、作業効率の低下をより効果的に抑制できる。

前記コントローラは、前記大負荷作動器の負荷が小さいときに比べて前記大負荷作動器の負荷が大きいときの方が前記大負荷作動器への前記目標流量を減らす量が大きくなるように前記比率制御を行うことが好ましい。この構成では、大負荷作動器への目標流量を減らす量が大負荷作動器の負荷に応じて決められるので、小負荷作動器に供給される作動油の流量を確保しやすくなる。具体的には次の通りである。上述したように、ポンプの出力は、ポンプ圧とポンプの吐出量との積に比例し、ポンプ圧は、大負荷作動器の負荷が大きくなるにつれて高くなる。従って、ポンプの出力関連値を上限値以下に制限するためには、大負荷作動器の負荷が大きくなるにつれて、ポンプの吐出量を小さくする必要がある。そこで、この構成では、コントローラは、大負荷作動器の負荷が小さいときに比べて大負荷作動器の負荷が大きいときの方が大負荷作動器への目標流量を減らす量が大きくなるように比率制御を行う。これにより、大負荷作動器の負荷が大きくなってポンプの吐出量が小さくなった場合であっても、小負荷作動器への目標流量を減らす量を大きくしなくてもポンプの出力関連値を上限値以下に制限しやすくなる。その結果、小負荷作動器に供給される作動油の流量を確保しやすくなり、小負荷作動器の動作が緩慢になることを抑制できる。

前記コントローラは、前記小負荷作動器の負荷が所定の範囲内にあるときには前記小負荷作動器への前記目標流量が減らされず、前記小負荷作動器の負荷が前記所定の範囲よりも大きいときには前記小負荷作動器の負荷に応じて前記小負荷作動器への前記目標流量が減らされるように前記比率制御を行うことが好ましい。この構成では、小負荷作動器の負荷が所定の範囲内にあって比較的小さい場合には、小負荷作動器への目標流量が減らされることなく操作量に応じた目標流量に維持されることで小負荷作動器の動作速度の低下を効果的に抑制することができる。その一方で、小負荷作動器の負荷が所定の範囲よりも大きくなった場合には、大負荷作動器への目標流量が減らされるだけでなく、小負荷作動器の負荷に応じて小負荷作動器への目標流量も減らされることで、ポンプの出力関連値が上限値を超えることを確実に回避することができる。

前記制御装置は、前記第１作動器に供給する前記作動油の流量を前記コントローラの指令に基づいて前記第１作動器への前記目標流量に調整する第１流量調整器と、前記第２作動器に供給する前記作動油の流量を前記コントローラの指令に基づいて前記第２作動器への前記目標流量に調整する第２流量調整器と、をさらに備えていてもよい。

前記小負荷作動器は、前記大負荷作動器の負荷を低減させるように作動することが可能な作動器であることが好ましい。

提供される作業機械は、上述したような制御装置を備える。この作業機械では、２つの作動器を同時に作動させる作業において一方の作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる。

本開示によれば、２つの作動器を同時に作動させる作業において一方の作動器の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる作業機械の制御装置及びこれを備えた作業機械が提供される。

本開示の実施形態に係る制御装置を備える作業機械の一例を示す側面図である。 前記制御装置を示す図である。 前記作業機械が行う掘削作業におけるバケットと土砂との位置関係を示す図である。 前記制御装置のコントローラによる演算処理の一例を示すフローチャートである。 前記コントローラによる演算処理の一例を示すフローチャートである。 前記コントローラによる比率制御に用いられる対応関係であって、レバー操作量と目標流量（目標速度）との対応関係を示している。 前記コントローラによる比率制御に用いられる対応関係であって、目標速度（目標流量）とバルブ開度との対応関係を示している。 前記コントローラによる比率制御に用いられる対応関係であって、作動器の負荷と制御率との対応関係を示している。

本開示の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る作業機械１００を示す側面図である。この作業機械１００は、油圧ショベルである。図１に示すように、作業機械１００は、地盤Ｇ上を走行可能な下部走行体１と、上下方向に向く旋回中心軸Ｚの回りに旋回可能に下部走行体１に支持された上部旋回体２と、上部旋回体２に支持された作業装置３と、を備える。図面における「前」及び「後」は、上部旋回体２の向きを基準とする方向である。

下部走行体１は、一対のクローラ走行装置と、これらの走行装置をつなぐ下部フレームと、を備える。上部旋回体２は、下部フレームに旋回可能に支持された上部フレームと、上部フレームの前部に支持されたキャビンと、上部フレームの後部に支持されたカウンタウエイトと、を備える。本実施形態では、作業装置３は、ブーム４と、アーム５と、先端アタッチメントと、を備え、先端アタッチメントはバケット６である。ただし、先端アタッチメントは、フォーク、グラップル、ブレーカ、圧砕機（破砕機）などの他の先端アタッチメントであってもよい。

ブーム４は、上部旋回体２の上部フレームに回動可能に支持されている。ブーム４は、水平軸を中心としてブーム上げ方向及びブーム下げ方向にそれぞれ回動可能となるように上部フレームに取り付けられた基端部であるブーム基端部と、その反対側の先端部であるブーム先端部と、を有する。ブーム上げ方向は、ブーム先端部が地盤Ｇから遠ざかる方向であり、ブーム下げ方向は、ブーム上げ方向と逆の方向であり、ブーム先端部が地盤Ｇに近づく方向である。

アーム５は、ブーム４に回動可能に支持されている。アーム５は、水平軸を中心としてアーム引き方向及びアーム押し方向にそれぞれ回動可能となるようにブーム先端部に取り付けられた基端部であるアーム基端部と、その反対側の先端部であるアーム先端部と、を有する。アーム引き方向は、アーム先端部が下部走行体１に近づく方向であり、アーム押し方向は、アーム引き方向と逆の方向であり、アーム先端部が下部走行体１から遠ざかる方向である。

バケット６は、アーム５に回動可能に支持されている。バケット６は、水平軸を中心としてバケット引き方向及びバケット押し方向にそれぞれ回動可能となるようにアーム先端部に取り付けられた基端部であるバケット基端部６１と、その反対側の先端部であるバケット先端部６２と、を有する。バケット引き方向は、例えば図１に示すようにバケット６が掘削動作を行う場合に、バケット先端部が下部走行体１に近づく方向であり、バケット押し方向は、バケット引き方向と逆の回動方向であり、バケット先端部が下部走行体１から遠ざかる方向である。

バケット６は、バケット基端部６１を含むバケット本体６Ａと、複数のツース６Ｂ（複数の爪）と、を有する。バケット本体６Ａは、バケット６の器部分を構成し、土砂を収容することが可能な空間である収容空間を有する。バケット本体６Ａは、当該収容空間を画定する内面を有する。複数のツース６Ｂは、バケット６のバケット先端部６２を構成し、バケット本体６Ａの幅方向に沿って並ぶようにバケット本体６Ａの先端部に固定されている。バケット本体６Ａの幅方向は、水平軸に平行な方向であり、左右方向である。複数のツース６Ｂのそれぞれは、バケット本体６Ａの先端部から前記幅方向に直交する方向に突出している。

作業機械１００は、作業現場において種々の作業を行うことができる。種々の作業は、例えば、掘削作業、土砂保持旋回作業、排土作業、及び戻り旋回作業を含む。掘削作業は、バケット６を地盤Ｇ、盛り土などの掘削対象に沿って移動させることにより前記掘削対象を掘削して土砂をバケット６に保持する作業である。土砂保持旋回作業は、土砂を保持するバケット６が上昇しながら上部旋回体２を旋回させてダンプトラックの荷台などの排土先の真上までバケット６を移動させる作業である。土砂保持旋回作業は、持ち上げ旋回作業と称されることもある。排土作業は、荷台の真上に移動したバケット６に保持された土砂をバケット６から解放して荷台に落下させ、当該土砂を荷台に積み込む作業である。戻り旋回作業は、排土作業の後に、上部旋回体２を旋回させながらバケット６を下降させることにより前記掘削対象のところまでバケット６を移動させる作業である。

図２は、本実施形態に係る制御装置１０１を示す図である。作業機械１００は、制御装置１０１を備える。図２に示すように、制御装置１０１は、ポンプ１０と、複数の作動器と、操作装置２０と、複数の流量調整器と、複数の検出器と、コントローラ５０と、を備える。

ポンプ１０は、図略のエンジンなどの駆動源により駆動されることにより作動油を吐出する油圧ポンプである。ポンプ１０は、コントローラ５０から入力されるポンプ容量指令（図２における傾転容量指令）に応じてポンプ容量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。なお、制御装置１０１は、ポンプ１０の他に、さらに別の油圧ポンプを備えていてもよい。

複数の作動器は、図１及び図２に示すように、ブームシリンダ１１と、アームシリンダ１２と、バケットシリンダ１３と、旋回モータ１４と、を含む。本実施形態では、複数の作動器のそれぞれは、油圧により作動する油圧作動器である。すなわち、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３のそれぞれは、ポンプ１０が吐出する作動油の供給を受けて伸縮動作する油圧シリンダであり、旋回モータ１４は、ポンプ１０が吐出する作動油の供給を受けて作動する油圧モータである。なお、図２では、複数の作動器のうちブームシリンダ１１及びアームシリンダ１２のみが図示され、バケットシリンダ１３と旋回モータ１４の図示は省略されている。ブームシリンダ１１は、本開示における第１作動器の一例であり、アームシリンダ１２は、本開示における第２作動器の一例である。

ブームシリンダ１１は、ブームシリンダ１１の伸縮に伴なってブーム４を回動させる。ブームシリンダ１１の基端部は、上部旋回体２に回動可能に取り付けられ、ブームシリンダ１１の先端部は、ブーム４に回動可能に取り付けられている。ブームシリンダ１１が伸長すると、ブーム４がブーム上げ方向に回動し、ブームシリンダ１１が収縮すると、ブーム４がブーム下げ方向に回動する。

アームシリンダ１２は、アームシリンダ１２の伸縮に伴なってアーム５を回動させる。アームシリンダ１２の基端部は、ブーム４に回動可能に取り付けられ、アームシリンダ１２の先端部は、アーム５に回動可能に取り付けられている。アームシリンダ１２が伸長すると、アーム５がアーム引き方向に回動し、アームシリンダ１２が収縮すると、アーム５がアーム押し方向に回動する。

バケットシリンダ１３は、バケットシリンダ１３の伸縮に伴ってバケット６を回動させる。バケットシリンダ１３の基端部は、アーム５に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ１３の先端部は、バケット６に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１３が伸長すると、バケット６がバケット引き方向に回動し、バケットシリンダ１３が収縮すると、バケット６がバケット押し方向に回動する。

旋回モータ１４は、下部走行体１に対して上部旋回体２を旋回させる。旋回モータ１４は、図略の減速機を介して上部旋回体２に連結されている。旋回モータ１４は、作動油の供給を受けることによりその供給方向に対応した方向に回転し、これにより、上部旋回体２を左旋回方向又は右旋回方向に旋回させる。

操作装置２０は、作業機械１００を作動させるためのオペレータによる操作を受けて当該操作に対応する操作信号（図２におけるレバー指令）をコントローラ５０に入力する。本実施形態では、操作装置２０は、ブーム操作器２１と、アーム操作器２２と、バケット操作器と、旋回操作器と、を備える。図２では、ブーム操作器２１とアーム操作器２２のみが図示され、バケット操作器と旋回操作器の図示は省略されている。

ブーム操作器２１は、オペレータによるブーム操作が与えられるブーム操作レバー２１Ａと、ブーム操作に対応するブーム操作信号をコントローラ５０に出力する出力器２１Ｂと、を備える。ブーム操作は、ブーム上げ操作又はブーム下げ操作である。ブーム上げ操作は、ブーム上げ方向にブーム４を動作させるためのオペレータによる操作である。ブーム下げ操作は、ブーム下げ方向にブーム４を動作させるためのオペレータによる操作である。出力器２１Ｂは、ブーム操作レバー２１Ａにブーム上げ操作が与えられると、当該ブーム上げ操作に対応するブーム操作信号（ブーム上げ操作信号）をコントローラ５０に入力する。このブーム上げ操作信号は、ブーム上げ操作の操作量に関する情報を含む。出力器２１Ｂは、ブーム操作レバー２１Ａにブーム下げ操作が与えられると、当該ブーム下げ操作に対応するブーム操作信号（ブーム下げ操作信号）をコントローラ５０に入力する。このブーム下げ操作信号は、ブーム下げ操作の操作量に関する情報を含む。

アーム操作器２２は、オペレータによるアーム操作が与えられるアーム操作レバー２２Ａと、アーム操作に対応するアーム操作信号をコントローラ５０に出力する出力器２２Ｂと、を備える。アーム操作は、アーム引き操作又はアーム押し操作である。アーム引き操作は、アーム引き方向にアーム５を動作させるためのオペレータによる操作である。アーム押し操作は、アーム押し方向にアーム５を動作させるためのオペレータによる操作である。出力器２２Ｂは、アーム操作レバー２２Ａにアーム引き操作が与えられると、当該アーム引き操作に対応するアーム操作信号（アーム引き操作信号）をコントローラ５０に入力する。このアーム引き操作信号は、アーム引き操作の操作量に関する情報を含む。出力器２１Ｂは、アーム操作レバー２２Ａにアーム押し操作が与えられると、当該アーム押し操作に対応するアーム操作信号（アーム押し操作信号）をコントローラ５０に入力する。このアーム押し操作信号は、アーム押し操作の操作量に関する情報を含む。

上記と同様に、バケット操作器は、オペレータによるバケット操作が与えられるバケット操作レバーと、バケット操作に対応するバケット操作信号をコントローラ５０に出力する出力器と、を備える。バケット操作は、バケット引き操作又はバケット押し操作である。旋回操作器は、オペレータによる旋回操作が与えられる旋回操作レバーと、旋回操作に対応する旋回操作信号をコントローラ５０に出力する出力器と、を備える。旋回操作は、右旋回操作又は左旋回操作である。

一つの操作レバーが複数の操作レバーの機能を兼ねるようなレバー構造を有していてもよい。例えば、オペレータが着座する運転席の右側前方に配置された右側操作レバーは、前後方向に操作された場合にブーム操作レバー２１Ａとして機能し、左右方向に操作された場合にバケット操作レバーとして機能してもよい。また、運転席の左側前方に配置された左側操作レバーは、前後方向に操作された場合にアーム操作レバー２２Ａとして機能し、左右方向に操作された場合に旋回操作レバーとして機能してもよい。

複数の流量調整器のそれぞれは、当該流量調整器に対応する作動器に供給する作動油の流量及び方向を、コントローラ５０から入力される制御指令に基づいて調整する。複数の流量調整器は、ブーム流量調整器３１と、アーム流量調整器３２と、バケット流量調整器と、旋回流量調整器と、を含む。図２では、ブーム流量調整器３１とアーム流量調整器３２のみが図示され、バケット流量調整器と旋回流量調整器の図示は省略されている。

ブーム流量調整器３１は、ブームシリンダ１１に供給する作動油の流量及び方向を、コントローラ５０から入力されるブーム制御指令（図２における開口指令）に基づいて調整する。ブーム制御指令は、ブーム上げ制御指令又はブーム下げ制御指令である。ブーム流量調整器３１は、本開示における第１流量調整器の一例である。

アーム流量調整器３２は、アームシリンダ１２に供給する作動油の流量及び方向を、コントローラ５０から入力されるアーム制御指令（図２における開口指令）に基づいて調整する。アーム制御指令は、アーム引き制御指令又はアーム押し制御指令である。アーム流量調整器３２は、本開示における第２流量調整器の一例である。

バケット流量調整器は、コントローラ５０から入力されるバケット制御指令に基づいてバケットシリンダ１３に供給する作動油の流量及び方向を調整する。バケット制御指令は、バケット引き制御指令又はバケット押し制御指令である。

旋回流量調整器は、コントローラ５０から入力される旋回制御指令に基づいて旋回モータ１４に供給する作動油の流量及び方向を調整する。旋回制御指令は、右旋回制御指令又は左旋回制御指令である。

複数の流量調整器のそれぞれは、当該流量調整器に対応する作動器に供給する作動油の方向及び流量を、コントローラ５０から入力される制御指令に基づいて調整する機能を備えるものであればよく、具体的な構成は特に限定されない。従って、複数の流量調整器のそれぞれは、上記の機能を実現可能な種々の構成を採用することができる。例えば、複数の流量調整器のそれぞれは、制御弁と、電磁比例弁と、を含んでいてもよい。具体的には以下の通りである。

ブーム流量調整器３１は、ブーム制御弁３１Ａと、一対の電磁比例弁３１Ｂと、を含んでいてもよい。ブーム制御弁３１Ａは、ポンプ１０とブームシリンダ１１との間に介在する。ブーム制御弁３１Ａは、一対のパイロットポートを有する。一対のパイロットポートは、ブーム上げパイロットポートと、ブーム下げパイロットポートと、を含む。一対の電磁比例弁３１Ｂは、ブーム上げ電磁比例弁３１Ｂと、ブーム下げ電磁比例弁３１Ｂと、を含む。ブーム上げ電磁比例弁３１Ｂは、図略のパイロットポンプと、ブーム制御弁３１Ａのブーム上げパイロットポートと、の間に介在する。ブーム下げ電磁比例弁３１Ｂは、前記パイロットポンプと、ブーム制御弁３１Ａのブーム下げパイロットポートと、の間に介在する。

コントローラ５０がブーム上げ電磁比例弁３１Ｂにブーム上げ制御指令を入力すると、ブーム上げ電磁比例弁３１Ｂは、前記パイロットポンプの油圧をブーム上げ制御指令に応じた大きさに減圧した２次圧を出力する。出力された２次圧（パイロット圧）がブーム制御弁３１Ａのブーム上げパイロットポートに入力されると、ブーム制御弁３１Ａのスプールがパイロット圧の大きさに応じて変位し、ブーム制御弁３１Ａにおける油路の開口のサイズ（バルブ開度）が調節される。これにより、ブームシリンダ１１のヘッド側室にブーム上げ制御指令に応じた流量の作動油が供給されるとともにブームシリンダ１１のロッド側室の作動油が排出され、ブームシリンダ１１が伸長してブーム４がブーム上げ方向に回動する。

コントローラ５０がブーム下げ電磁比例弁３１Ｂにブーム下げ制御指令を入力すると、ブーム下げ電磁比例弁３１Ｂは、前記パイロットポンプの油圧をブーム下げ制御指令に応じた大きさに減圧した２次圧を出力する。出力された２次圧（パイロット圧）がブーム制御弁３１Ａのブーム下げパイロットポートに入力されると、ブーム制御弁３１Ａのスプールがパイロット圧の大きさに応じて変位し、ブーム制御弁３１Ａにおける油路の開口のサイズ（バルブ開度）が調節される。これにより、ブームシリンダ１１のロッド側室にブーム下げ制御指令に応じた流量の作動油が供給されるとともにブームシリンダ１１のヘッド側室の作動油が排出され、ブームシリンダ１１が収縮してブーム４がブーム下げ方向に回動する。

同様に、アーム流量調整器３２は、アーム制御弁３２Ａと、一対の電磁比例弁３２Ｂと、を含んでいてもよい。アーム制御弁３２Ａは、ポンプ１０とアームシリンダ１２との間に介在する。アーム制御弁３２Ａは、一対のパイロットポートを有する。一対のパイロットポートは、アーム引きパイロットポートと、アーム押しパイロットポートと、を含む。一対の電磁比例弁３２Ｂは、アーム引き電磁比例弁３２Ｂと、アーム押し電磁比例弁３２Ｂと、を含む。アーム引き電磁比例弁３２Ｂは、前記パイロットポンプと、アーム制御弁３２Ａのアーム引きパイロットポートと、の間に介在する。アーム押し電磁比例弁３２Ｂは、前記パイロットポンプと、アーム制御弁３２Ａのアーム押しパイロットポートと、の間に介在する。

コントローラ５０がアーム引き電磁比例弁３２Ｂにアーム引き制御指令を入力すると、アーム引き電磁比例弁３２Ｂは、前記パイロットポンプの油圧をアーム引き制御指令に応じた大きさに減圧した２次圧を出力する。出力された２次圧（パイロット圧）がアーム制御弁３２Ａのアーム引きパイロットポートに入力されると、アーム制御弁３２Ａのスプールがパイロット圧の大きさに応じて変位し、アーム制御弁３２Ａにおける油路の開口のサイズ（バルブ開度）が調節される。これにより、アームシリンダ１２のヘッド側室にアーム引き制御指令に応じた流量の作動油が供給されるとともにアームシリンダ１２のロッド側室の作動油が排出され、アームシリンダ１２が伸長してアーム５がアーム引き方向に回動する。

コントローラ５０がアーム押し電磁比例弁３２Ｂにアーム押し制御指令を入力すると、アーム押し電磁比例弁３２Ｂは、前記パイロットポンプの油圧をアーム押し制御指令に応じた大きさに減圧した２次圧を出力する。出力された２次圧（パイロット圧）がアーム制御弁３２Ａのアーム押しパイロットポートに入力されると、アーム制御弁３２Ａのスプールがパイロット圧の大きさに応じて変位し、アーム制御弁３２Ａにおける油路の開口のサイズ（バルブ開度）が調節される。これにより、アームシリンダ１２のロッド側室にアーム押し制御指令に応じた流量の作動油が供給されるとともにアームシリンダ１２のヘッド側室の作動油が排出され、アームシリンダ１２が収縮してアーム５がアーム押し方向に回動する。

同様に、バケット流量調整器は、バケット制御弁と、一対の電磁比例弁と、を含んでいてもよい。バケット制御弁は、ポンプ１０とバケットシリンダ１３との間に介在する。旋回流量調整器は、旋回制御弁と、一対の電磁比例弁と、を含んでいてもよい。旋回制御弁は、ポンプ１０と旋回モータ１４との間に介在する。バケット流量調整器及び旋回流量調整器のそれぞれの基本的な構成及び機能は、上述したブーム流量調整器３１の構成及び機能と同様である。従って、これらの詳細な説明は省略する。

複数の検出器は、ポンプ１０の吐出圧であるポンプ圧を検出するポンプ圧センサ４１と、ブームシリンダ１１のメータイン圧を検出するブーム圧力センサ４２と、アームシリンダ１２のメータイン圧を検出するアーム圧力センサ４３と、を含む。複数の検出器は、バケットシリンダ１３のメータイン圧を検出するバケット圧力センサをさらに含んでいてもよく、旋回モータ１４のメータイン圧を検出する旋回圧力センサをさらに含んでいてもよい。複数の検出器のそれぞれは、検出結果に関する情報をコントローラ５０に入力する。

ポンプ圧センサ４１は、ポンプ圧を検出可能な位置に配置され、ブーム圧力センサ４２は、ブームシリンダ１１のメータイン圧を検出可能な位置に配置され、アーム圧力センサ４３は、アームシリンダ１２のメータイン圧を検出可能な位置に配置される。図２に示す具体例では、ポンプ圧センサ４１は、ポンプ１０から作動油が吐出されるラインであって複数の流量調整器よりも上流側に配置され、ブーム圧力センサ４２は、ブーム流量調整器３１とブームシリンダ１１とをつなぐラインに配置され、アーム圧力センサ４３は、アーム流量調整器３２とアームシリンダ１２とをつなぐラインに配置されている。

コントローラ５０は、例えば、演算処理装置と、メモリと、を含むコンピュータを備える。コントローラ５０は、作業機械１００の動作を制御する。

コントローラ５０は、ポンプ圧と、ブーム操作の操作量に応じて決まるブームシリンダ１１への作動油の目標流量であるブーム目標流量と、アーム操作の操作量に応じて決まるアームシリンダ１２への作動油の目標流量であるアーム目標流量と、を用いてポンプ１０の出力に関する出力関連値の目標値を演算し、この目標値が上限値を超える場合に後述するような比率制御を行う。なお、ブーム操作は、本開示における第１操作の一例であり、ブームシリンダ１１は、本開示における第１作動器の一例である。アーム操作は、本開示における第２操作の一例であり、アームシリンダ１２は、本開示における第２作動器の一例である。また、ブームシリンダ１１は、小負荷作動器の一例であり、アームシリンダ１２は、大負荷作動器の一例である。

前記比率制御は、ブームシリンダ１１及びアームシリンダ１２の一方が相対的に負荷が大きい大負荷作動器であり他方が相対的に負荷が小さい小負荷作動器である場合に、大負荷作動器への目標流量を減らす修正を行うことにより出力関連値を上限値以下に調節しながら大負荷作動器への目標流量に対する小負荷作動器への目標流量の比率を前記修正前に比べて大きくする制御である。

この比率制御の利点を図１及び図３に示す具体例を参照しながら説明する。図１は、作業機械１００が掘削作業を行っている状態を示している。図３は、掘削作業におけるバケット６と土砂との位置関係を示す図である。

掘削作業では、バケット６は、例えば図１に示すように掘削作業の開始時の位置である開始位置Ｐ１、掘削作業の中盤の位置である中盤位置Ｐ２、及び掘削作業の終盤の位置である終盤位置Ｐ３の順に変位する。この掘削作業において、オペレータは、アーム操作レバー２２Ａにアーム引き操作を与えながら、ブーム操作レバー２１Ａにブーム操作を与えることで、バケット６を開始位置Ｐ１、中盤位置Ｐ２及び終盤位置Ｐ３の順に変位させる。この掘削作業においてブーム操作レバー２１Ａに与えられるブーム操作は、ブーム下げ操作であってもよく、ブーム上げ操作であってもよい。すなわち、ブーム下げ操作とブーム上げ操作は、掘削作業の段階に応じてバケット６が土砂の掘削に適した高さになるようにオペレータによって適宜選択される。なお、掘削作業においてバケット操作レバーにバケット操作が与えられてもよい。

掘削作業が行われているときには、ブームシリンダ１１及びアームシリンダ１２のうち、アームシリンダ１２は、相対的に負荷が大きい大負荷作動器に相当し、ブームシリンダ１１は、相対的に負荷が小さい小負荷作動器に相当する。

この掘削作業において、例えば図３の左図に示すようにバケット６が地中に深く入りすぎると、アーム５が矢印Ｄ１で示す方向にアーム引き動作を行うときの抵抗が非常に大きくなり、アームシリンダ１２を伸張させるときの作動圧（負荷）が非常に高くなる。ポンプ圧はアームシリンダ１２の作動圧が高くなるのに伴って高くなるので、ポンプ１０の出力が出力上限値を超えないように、ポンプ１０の吐出量が制限される。具体的には、コントローラ５０は、ポンプ１０の吐出圧（ポンプ圧）とポンプ１０の吐出量との積に比例するポンプ１０の出力が出力上限値を超えないように、ポンプ１０の容量を制限するためのポンプ容量指令をポンプ１０のレギュレータに入力する。これにより、ポンプ１０の出力が出力上限値を超えることが回避されるが、ポンプ１０の吐出量が小さな値に制限されるので、アーム引き動作の速度が低下し、また、ブーム４の動作も低下する。このため、オペレータがアーム操作レバー２２Ａにアーム引き操作を最大の操作量で与えたとしても、アームシリンダ１２の伸長に非常に長い時間を要し、アーム引き動作がほとんど進行しない。

上記のような状況において、オペレータは、アーム引き動作の抵抗を小さくしてアームシリンダ１２を伸張させるときの作動圧（負荷）を小さくするために、次のような負荷逃がし操作を行う。すなわち、本実施形態における負荷逃がし操作は、例えば、バケット６が図３の左図に示す位置から図３の中央図に示す位置まで矢印Ｄ２の方向に少し上昇するようにブーム操作レバー２１Ａに与えられるブーム上げ操作である。この負荷逃がし操作（ブーム上げ操作）がブーム操作レバー２１Ａに与えられることでブーム４がブーム上げ方向に回動すれば、バケット６が地中に入り込む深さが小さくなる。その結果、アーム引き動作の抵抗が小さくなり、アームシリンダ１２を伸張させるときの作動圧（負荷）も小さくなるので、ポンプ圧が低下し、ポンプ１０の吐出量を小さな値に制限する必要がなくなる。その結果、アーム引き動作の速度が低下することを回避できる。この場合、ブームシリンダ１１（小負荷作動器の一例）は、アームシリンダ１２（大負荷作動器の一例）の負荷を低減させるように作動することが可能な作動器である。

しかし、上述したように、ポンプ１０の吐出量が制限されるときにはアーム引き動作の速度が著しく低下するだけでなく、ブーム上げ動作の速度も著しく低下する。従って、オペレータがブーム操作レバー２１Ａに負荷逃がし操作としてのブーム上げ操作を与えたとしても、ブーム上げ動作の速度が非常に遅くなり、バケット６が図３の左図に示す位置から図３の中央図に示す位置まで上昇するためには非常に長い時間を要する。

そこで、本実施形態に係る制御装置１０１のコントローラ５０は、上記のような状況において前記比率制御を行うことでブームシリンダ１１を優先的に作動させ、これにより、掘削作業においてアームシリンダ１２の作動圧（負荷）が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制する。

すなわち、この比率制御では、ポンプ１０の出力関連値を上限値以下にするときに、ブーム操作の操作量とアーム引き操作の操作量に応じて決まる目標流量の比率を維持しながらアーム目標流量とブーム目標流量とを減らす修正が行われるのではなく、アーム目標流量に対するブーム目標流量の比率（ブーム目標流量／アーム目標流量）が修正前に比べて大きくなるようにアーム目標流量を減らす修正が行われる。このことは、アームシリンダ１２よりもブームシリンダ１１を優先的に作動させることを可能にし、ブームシリンダ１１の動作速度の低下を抑制することを可能にする。従って、オペレータが、アームシリンダ１２の作動圧（負荷）を低減するための負荷逃がし操作、すなわち、ブーム上げ操作をブーム操作レバー２１Ａに与えた場合に、ブームシリンダ１１の動作が緩慢になることを抑制できる。その結果、アームシリンダ１２の作動圧（負荷）を低減してアームシリンダ１２の動作が緩慢な状態を解消するために要する時間、具体的にはバケット６が図３の左図に示す位置から図３の中央図に示す位置まで上昇するために要する時間、を従来に比べて短縮することができる。これにより、アーム５が図３の右図において矢印Ｄ１で示す方向にアーム引き動作を行うときの抵抗が比較的短い時間で小さくなる。よって、この制御装置１０１は、アームシリンダ１２とブームシリンダ１１を同時に作動させる掘削作業においてアームシリンダ１２の作動圧（負荷）が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる。

以下、図４及び図５に示すフローチャートを参照しながら、コントローラ５０による演算処理の一例について説明する。

作業現場において掘削作業が開始されると、コントローラ５０は、図４及び図５に示すステップＳ１１以降の処理を行う。コントローラ５０は、掘削作業が開始されることを、例えば次のように判定することができる。例えば、掘削作業の開始のための予め定められた開始入力をオペレータが図略の入力装置に行う場合には、この入力装置はこの開始入力に対応する信号をコントローラ５０に入力し、コントローラ５０は、入力装置から入力された信号に基づいて、掘削作業が開始されることを判定できる。また、作業機械１００の制御装置１０１が、作業機械１００が行う作業を判定するための情報を検出する検出器を備えている場合には、コントローラ５０は、この検出器から入力される検出信号を用いて、掘削作業が開始されることを判定できる。この検出器は、例えば、ブーム４の姿勢及びアーム５の姿勢を含む作業装置３の姿勢を検出する姿勢検出器であってもよく、作業装置３の画像を含む作業現場の画像を検出する画像検出器であってもよい。

ステップＳ１１において、コントローラ５０は、オペレータが操作装置２０の１つ又は複数の操作レバーに与える操作に関する情報（レバー操作情報）を操作装置２０から取得する。図１に示すような掘削作業では、アーム５がアーム引き動作を行うとともにブーム４がブーム上げ動作又はブーム下げ動作を行うように、オペレータは、アーム操作レバー２２Ａにアーム引き操作を与えるとともに、ブーム操作レバー２１Ａにブーム操作（ブーム上げ操作又はブーム下げ操作）を与える。従って、図１に示すような掘削作業では、コントローラ５０には、操作装置２０のアーム操作器２２からアーム引き操作信号が入力され、操作装置２０のブーム操作器２１からブーム操作信号（ブーム上げ操作信号又はブーム下げ操作信号）が入力される。また、掘削作業においてバケット操作レバーにバケット操作が与えられる場合には、コントローラ５０には、操作装置２０のバケット操作器からバケット操作信号が入力される。

ステップＳ１２において、コントローラ５０は、目標流量を演算する。図６は、レバー操作量と目標流量（目標速度）との対応関係（マップ）を示している。コントローラ５０は、例えば図６に示すような予め設定された対応関係を用いて、目標流量を演算することができる。ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２などの作動器に供給される作動油の流量は、作動器の動作の速度に相関する。従って、コントローラ５０は、ステップＳ１２において作動器への目標流量を演算してもよく、作動器の動作の目標速度を演算してもよい。コントローラ５０は、予め記憶された関係式を用いて目標速度を目標流量に換算することができる。また、コントローラ５０は、予め記憶された関係式を用いて目標速度を目標流量に換算することができる。

具体的には、例えば、コントローラ５０は、ブーム操作の操作量（レバー操作量）と、ブーム目標流量と、の対応関係を規定するブーム用のマップ（例えば図６に示すようなマップ）を予め記憶している。また、コントローラ５０は、アーム操作の操作量（レバー操作量）と、アーム目標流量と、の対応関係を規定するアーム用のマップ（例えば図６に示すようなマップ）を予め記憶している。ブーム目標流量は、ブーム操作の操作量に応じて決まるブームシリンダ１１への作動油の目標流量であり、アーム目標流量は、アーム引き操作の操作量に応じて決まるアームシリンダ１２への作動油の目標流量である。掘削作業において、アーム操作レバー２２Ａにアーム引き操作が与えられ、ブーム操作レバー２１Ａにブーム操作が与えられている場合、コントローラ５０は、ブーム操作器２１から入力されるブーム操作信号とブーム用のマップとを用いてブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）を演算し、アーム操作器２２から入力されるアーム引き操作信号とアーム用のマップとを用いてアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）を演算する。

ステップＳ１３において、コントローラ５０は、ポンプ１０の目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）を演算する。操作装置２０にアーム引き操作とブーム操作のみが与えられている場合には、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）は、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）とアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）とを合計した値である（Ｑｐｕｍｐ＝Ｑｔｇｔ１＋Ｑｔｇｔ２）。操作装置２０にアーム引き操作とブーム操作と他の１つ以上の操作（例えばバケット操作）が与えられている場合には、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）は、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）とアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）と他の操作に対応する他の目標流量とを合計した値である。

ステップＳ１４において、コントローラ５０は、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）以下であるか否かを判定する。吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）は、ポンプ１０が吐出可能な最大の流量である。具体的には、例えば、ポンプ１０を駆動する駆動源がエンジンである場合、吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）は、その時点におけるエンジン回転数においてポンプ１０が吐出可能な最大の流量である。

目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）を超える場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１５において、コントローラ５０は、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）を超えないように目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）に含まれる複数の目標流量を補正する。具体的には、コントローラ５０は、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）になるように、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）及びアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）を含む複数の目標流量を次の式（１）及び式（２）を用いて補正する。

Ｑｔｇｔ１’＝Ｑｓｐｅｃ×Ｑｔｇｔ１／Ｑｐｕｍｐ ・・・（１）
Ｑｔｇｔ２’＝Ｑｓｐｅｃ×Ｑｔｇｔ２／Ｑｐｕｍｐ ・・・（２）
上記の式（１）において、「Ｑｔｇｔ１’」は補正後のブーム目標流量であり、上記の式（２）において、「Ｑｔｇｔ２’」は、補正後のアーム目標流量である。

補正前のブーム目標流量に対する補正前のアーム目標流量の比率（Ｑｔｇｔ１／Ｑｔｇｔ２）は、補正後のブーム目標流量に対する補正後のアーム目標流量の比率（Ｑｔｇｔ１’／Ｑｔｇｔ２’）と同じである。ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）及びアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）が上記の式（１）及び（２）を用いて補正された場合には、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）は、補正後のブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１’）と補正後のアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２’）とを合計した値である（Ｑｐｕｍｐ＝Ｑｔｇｔ１’＋Ｑｔｇｔ２’）。なお、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が前記他の目標流量を含む場合には、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）と同様に補正後の前記他の目標流量を演算する。

目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）が吐出可能最大流量（Ｑｓｐｅｃ）以下である場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、コントローラ５０は、ステップＳ１６の処理を行う。

ステップＳ１６において、コントローラ５０は、ポンプ圧センサ４１からポンプ圧（Ｐｐｕｍｐ）を取得する。

ステップＳ１７において、コントローラ５０は、作動器のメータイン圧（Ｍ／Ｉ圧）を取得する。具体的には、コントローラ５０は、ブーム圧力センサ４２からブームシリンダ１１のメータイン圧（Ｐｍｉ１）を取得し、アーム圧力センサ４３からアームシリンダ１２のメータイン圧（Ｐｍｉ２）を取得する。

ステップＳ１８において、コントローラ５０は、例えば次の式（３）を用いて、ポンプ１０の目標出力（Ｌｐｕｍｐ）を演算する。

Ｌｐｕｍｐ＝Ｐｐｕｍｐ×Ｑｐｕｍｐ／６０ ・・・（３）
上記の式（３）において、「Ｐｐｕｍｐ」は、ポンプ圧であり、「Ｑｐｕｍｐ」は、ポンプ１０の目標吐出量である。

ステップＳ１９において、コントローラ５０は、作動器の目標出力を演算する。具体的には、コントローラ５０は、例えば、次の式（４）を用いてブームシリンダ１１の目標出力（Ｌｔｇｔ１）を演算し、次の式（５）を用いてアームシリンダ１２の目標出力（Ｌｔｇｔ２）を演算する。

Ｌｔｇｔ１＝Ｐｍｉ１×Ｑｔｇｔ１／６０ ・・・（４）
Ｌｔｇｔ２＝Ｐｍｉ２×Ｑｔｇｔ２／６０ ・・・（５）
上記の式（４）において、「Ｐｍｉ１」は、ブームシリンダ１１のメータイン圧であり、「Ｑｔｇｔ１」は、ブーム目標流量である。上記の式（５）において、「Ｐｍｉ２」は、アームシリンダ１２のメータイン圧であり、「Ｑｔｇｔ２」は、アーム目標流量である。なお、ステップＳ１５において、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）がブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１’）に補正され、アーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）がアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２’）に補正された場合には、コントローラ５０は、上記の式（４）における「Ｑｔｇｔ１」を「Ｑｔｇｔ１’」に代えて目標出力（Ｌｔｇｔ１）を演算し、上記の式（５）における「Ｑｔｇｔ２」を「Ｑｔｇｔ２’」に代えて目標出力（Ｌｔｇｔ２）を演算する。

ステップＳ２０において、コントローラ５０は、例えば次の式（６）を用いてポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）を演算する。

Ｑｌｉｍｉｔ＝（Ｌｌｉｍｉｔ／Ｐｐｕｍｐ）×６０ ・・・（６）
上記の式（６）において、「Ｌｌｉｍｉｔ」は、その時点においてポンプ１０で使用可能なエンジンの出力上限値であり、「Ｐｐｕｍｐ」は、ポンプ圧である。

ステップＳ２１において、コントローラ５０は、ポンプ１０の目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）がポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）を超えているか否かを判定する。ポンプ１０の吐出量は、本開示におけるポンプの出力に関する出力関連値の一例であり、ポンプ１０の目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）は、本開示における出力関連値の目標値の一例である。

目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）がポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）以下である場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、コントローラ５０は、流量調整器における油路の開口サイズ（バルブ開度）を決定する（ステップＳ２７）。図７は、目標流量（目標速度）とバルブ開度との予め設定された対応関係（マップ）を示している。コントローラ５０は、目標流量と、図７に示すような対応関係を用いて、バルブ開度を決定することができる。

具体的には、例えば、コントローラ５０は、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）と、ブーム流量調整器３１のブーム制御弁３１Ａにおける油路の開口サイズ（バルブ開度）と、の対応関係を規定するブーム用のマップ（図７に示すようなマップ）を予め記憶している。また、コントローラ５０は、アーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）と、アーム流量調整器３２のアーム制御弁３２Ａにおける油路の開口サイズ（バルブ開度）と、の対応関係を規定するアーム用のマップ（図７に示すようなマップ）を予め記憶している。コントローラ５０は、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）と図７に示すようなブーム用のマップとを用いて、ブーム制御弁３１Ａにおける油路の開口のサイズであるバルブ開度（Ａｔｇｔ１）を演算し、アーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）と図７に示すようなアーム用のマップとを用いて、アーム制御弁３２Ａにおける油路の開口のサイズであるバルブ開度（Ａｔｇｔ２）を演算する。

ステップＳ２８において、コントローラ５０は、ポンプ１０の容量を目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）に調節するためのポンプ容量指令をポンプ１０のレギュレータに入力する。また、コントローラ５０は、バルブ開度に応じた制御指令を流量調整器に入力する。具体的には、コントローラ５０は、ブーム流量調整器３１の電磁比例弁３１Ｂに、ステップＳ２７において決定されたバルブ開度に対応する制御指令（ブーム上げ制御指令又はブーム下げ制御指令）を入力する。また、コントローラ５０は、アーム流量調整器３２の電磁比例弁３２Ｂに、ステップＳ２７において決定されたバルブ開度に対応する制御指令であるアーム引き制御指令を入力する。

一方、出力関連値の目標値が上限値を超えている場合、すなわち、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）がポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）を超えている場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、コントローラ５０は、以下のような比率制御を行う。

ステップＳ２２において、コントローラ５０は、目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）をポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）に修正する。

ステップＳ２３において、コントローラ５０は、ポンプ圧とメータイン圧（Ｍ／Ｉ圧）との差である差圧を演算する。この差圧は、作動器の負荷を表す値の一例である。作動器の負荷が大きくなるにつれて、差圧が小さくなる。すなわち、作動器の負荷が大きくなるにつれて、作動器のメータイン圧が増加してポンプ圧に近づく。

具体的には、ステップＳ２３において、コントローラ５０は、ポンプ圧センサ４１から取得するポンプ圧（Ｐｐｕｍｐ）と、ブーム圧力センサ４２から取得するブームシリンダ１１のメータイン圧（Ｐｍｉ１）と、の差であるブーム差圧（Ｐｄｉｆ１）を演算する（Ｐｄｉｆ１＝Ｐｐｕｍｐ－Ｐｍｉ１）。また、コントローラ５０は、ポンプ圧（Ｐｐｕｍｐ）と、アーム圧力センサ４３から取得するアームシリンダ１２のメータイン圧（Ｐｍｉ２）と、の差であるアーム差圧（Ｐｄｉｆ２）を演算する（Ｐｄｉｆ２＝Ｐｐｕｍｐ－Ｐｍｉ２）。ブーム差圧（Ｐｄｉｆ１）は、ブームシリンダ１１の負荷を表す値の一例であり、アーム差圧（Ｐｄｉｆ２）は、アームシリンダ１２の負荷を表す値の一例である。

ステップＳ２４において、コントローラ５０は、ＰＱ制御率を決定する。ＰＱ制御率は、ポンプ１０の出力を出力上限値以下に制限する比率制御において用いられる値であり、作動器への作動油の目標流量を減らす度合いを表す値である。図８は、作動器の負荷を表す差圧と、ＰＱ制御率と、の関係を示すマップの一例である。図８のマップでは、差圧がＰａ以下である場合、ＰＱ制御率は最大値となり、差圧がＰｂ以上である場合、ＰＱ制御率は最小値となり、差圧がＰａからＰｂに増加するにつれてＰＱ制御率は小さくなる。最大値は、例えば「１」に設定されていてもよく、最小値は、例えば「０」に設定されていてもよいが、最大値及び最小値の設定は、上記の具体例に限られない。本実施形態では、後述するように、ＰＱ制御率が大きくなるほど、作動器への作動油の目標流量を減らす量も大きくなる。コントローラ５０は、このような差圧とＰＱ制御率との関係を示すマップを用いることにより、作動器の負荷が小さいときに比べて作動器の負荷が大きいときの方が作動器への目標流量を減らす量が大きくなるように比率制御を行うことができる。

具体的には、ステップＳ２４において、コントローラ５０は、ブーム差圧（Ｐｄｉｆ１）と図８に示すマップとを用いて、ブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）を減らす度合いを表すＰＱ制御率であるブームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ１）を決定する。同様に、コントローラ５０は、アーム差圧（Ｐｄｉｆ２）と図８に示すマップとを用いて、アーム目標流量を減らす度合いを表すＰＱ制御率であるアームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ２）を決定する。

掘削作業では、図１に示すようにバケット６の少なくとも一部を地中に配置した状態でバケット６が開始位置Ｐ１、中盤位置Ｐ２及び終盤位置Ｐ３の順に動くようにアーム引き動作が行われるので、このアーム引き動作を行うときの抵抗が大きくなりやすい。この掘削作業において、例えば図３の左図に示すようにバケット６が地中に深く入りすぎると、アーム５が矢印Ｄ１で示す方向にアーム引き動作を行うときの抵抗が非常に大きくなり、アームシリンダ１２を伸張させるときの作動圧（負荷）が非常に高くなる。この図３の左図に示す状況では、アーム差圧（Ｐｄｉｆ２）は、例えばＰａ以下となる一方で、ブーム差圧（Ｐｄｉｆ１）は、例えばＰｂ以上となる。従って、図３の左図に示す状況では、コントローラ５０は、アームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ２）を最大値（例えば「１」）に設定し、ブームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ１）を最小値（例えば「０」）に設定する。

ステップＳ２５において、コントローラ５０は、ポンプ１０の目標出力（Ｌｐｕｍｐ）と、エンジンの出力上限値（Ｌｌｉｍｉｔ）と、ブームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ１）と、例えば次の式（７）と、を用いて、出力補正値（Ｌｄｉｆ１）を演算する。同様に、コントローラ５０は、ポンプ１０の目標出力（Ｌｐｕｍｐ）と、エンジンの出力上限値（Ｌｌｉｍｉｔ）と、アームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ２）と、例えば次の式（８）と、を用いて、出力補正値（Ｌｄｉｆ２）を演算する。

Ｌｄｉｆ１＝（Ｌｐｕｍｐ－Ｌｌｉｍｉｔ）×ＰＱｒａｔｉｏ１ ・・・（７）
Ｌｄｉｆ２＝（Ｌｐｕｍｐ－Ｌｌｉｍｉｔ）×ＰＱｒａｔｉｏ２ ・・・（８）
出力補正値（Ｌｄｉｆ１）は、ブームシリンダ１１の目標出力（Ｌｔｇｔ１）から減算すべき値であり、出力補正値（Ｌｄｉｆ２）は、アームシリンダ１２の目標出力（Ｌｔｇｔ２）から減算すべき値である。

ステップＳ２６において、コントローラ５０は、作動器への作動油の目標流量を修正する。具体的には、コントローラ５０は、ブームシリンダ１１の目標出力（Ｌｔｇｔ１）と、出力補正値（Ｌｄｉｆ１）と、ブームシリンダ１１のメータイン圧（Ｐｍｉ１）と、次の式（９）と、を用いて、修正されたブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）を演算する。同様に、コントローラ５０は、アームシリンダ１２の目標出力（Ｌｔｇｔ２）と、出力補正値（Ｌｄｉｆ２）と、アームシリンダ１２のメータイン圧（Ｐｍｉ２）と、次の式（１０）と、を用いて、修正されたアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）を演算する。

Ｑｔｇｔ１＝（（Ｌｔｇｔ１－Ｌｄｉｆ１）／Ｐｍｉ１）×６０ ・・・（９）
Ｑｔｇｔ２＝（（Ｌｔｇｔ２－Ｌｄｉｆ２）／Ｐｍｉ２）×６０ ・・・（１０）
上述したようにブームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ１）が「０」に設定され、アームＰＱ制御率（ＰＱｒａｔｉｏ２）が「１」に設定されている場合には、出力補正値（Ｌｄｉｆ１）はゼロになる。この場合、ブームシリンダ１１への目標流量であるブーム目標流量は減らされず、アームシリンダ１２への目標流量であるアーム目標流量のみが減らされる。

すなわち、この比率制御では、アームシリンダ１２（大負荷作動器の一例）へのアーム目標流量を減らす修正を行うことにより前記出力関連値を前記上限値以下に調節しながらアーム目標流量に対するブーム目標流量の比率（ブーム目標流量／アーム目標流量）を前記修正前に比べて大きくすることができる。

ステップＳ２７において、コントローラ５０は、流量調整器における油路の開口サイズ（バルブ開度）を決定する。具体的には、コントローラ５０は、ステップＳ２６において演算されたブーム目標流量（Ｑｔｇｔ１）と、図７に示すようなブーム用のマップと、を用いて、ブーム制御弁３１Ａにおける油路の開口のサイズであるバルブ開度（Ａｔｇｔ１）を演算し、ステップＳ２６において演算されたアーム目標流量、すなわち修正されたアーム目標流量（Ｑｔｇｔ２）と、図７に示すようなアーム用のマップと、を用いて、アーム制御弁３２Ａにおける油路の開口のサイズであるバルブ開度（Ａｔｇｔ２）を演算する。

ステップＳ２８において、コントローラ５０は、ポンプ１０の容量を制限するためのポンプ容量指令をポンプ１０のレギュレータに入力する。具体的には、ポンプ１０の吐出量がステップＳ２２において修正された目標吐出量（Ｑｐｕｍｐ）、すなわち、ポンプ１０の吐出量の上限値（Ｑｌｉｍｉｔ）に調節されるように、コントローラ５０は、ポンプ１０の容量を制限するためのポンプ容量指令をポンプ１０のレギュレータに入力する。また、コントローラ５０は、バルブ開度に応じた制御指令を流量調整器に入力する。具体的には、コントローラ５０は、ブーム流量調整器３１の電磁比例弁３１Ｂに、ステップＳ２７において決定されたバルブ開度に対応する制御指令（ブーム上げ制御指令又はブーム下げ制御指令）を入力する。また、コントローラ５０は、アーム流量調整器３２の電磁比例弁３２Ｂに、ステップＳ２７において決定されたバルブ開度に対応する制御指令であるアーム引き制御指令を入力する。

この制御装置１０１では、上記のステップＳ２２～ステップＳ２８に示すような比率制御が行われることで、ポンプ１０の吐出量（出力関連値の一例）を上限値以下にするときに、アームシリンダ１２（大負荷作動器の一例）へのアーム目標流量に対するブームシリンダ１１（小負荷作動器の一例）へのブーム目標流量の比率（ブーム目標流量／アーム目標流量）が修正前よりも大きくなるようにアーム目標流量を減らす修正が行われる。このことは、アームシリンダ１２よりもブームシリンダ１１を優先的に作動させることを可能にし、ブームシリンダ１１の動作速度の低下を抑制することを可能にする。よって、この制御装置１０１は、ブームシリンダ１１及びアームシリンダ１２を同時に作動させる掘削作業においてアームシリンダ１２の負荷が高くなることに起因する作業効率の低下を抑制できる。

また、本実施形態では、コントローラ５０は、ポンプ１０の吐出量が前記上限値に調節されるように前記比率制御を行う。すなわち、コントローラ５０は、実際のポンプ１０の出力がその時点で許容されるポンプ１０の出力の上限に調節されるので、ブームシリンダ１１に供給される作動油の流量をより多く確保することができ、ブームシリンダ１１の動作が緩慢になることをより効果的に抑制できる。これにより、作業効率の低下をより効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、コントローラ５０は、アームシリンダ１２の負荷が小さいときに比べてアームシリンダ１２の負荷が大きいときの方がアーム目標流量を減らす量が大きくなるように前記比率制御を行う。このようにアーム目標流量を減らす量がアームシリンダ１２の負荷に応じて決められるので、ブームシリンダ１１に供給される作動油の流量を確保しやすくなる。

また、本実施形態では、コントローラ５０は、ブームシリンダ１１の負荷が所定の範囲内、具体的には、ポンプ圧とブームシリンダ１１のメータイン圧との差圧が図８のグラフにおけるＰｂ以上の範囲にあるときにはブーム目標流量が減らされず、ブームシリンダ１１の負荷が前記所定の範囲よりも大きいとき、具体的には、前記差圧が図８のグラフにおけるＰｂより小さいときには、ブームシリンダ１１の負荷に応じてブーム目標流量が減らされるように前記比率制御を行う。従って、ブームシリンダ１１の負荷が所定の範囲内にあって比較的小さい場合には、ブーム目標流量が減らされることなくブーム操作の操作量に応じたブーム目標流量に維持される。これにより、ブームシリンダ１１の動作速度の低下を効果的に抑制することができる。その一方で、ブームシリンダ１１の負荷が所定の範囲よりも大きくなった場合には、アーム目標流量が減らされるだけでなく、ブームシリンダ１１の負荷に応じてブーム目標流量も減らされることで、ポンプ１０の出力関連値が上限値を超えることを確実に回避することができる。本実施形態では、コントローラ５０は、ブームシリンダ１１の負荷が小さいときに比べてブームシリンダ１１の負荷が大きいときの方がブーム目標流量を減らす量が大きくなるように比率制御を行うことができる。

［変形例］
以上、本開示の実施形態に係る作業機械の制御装置について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例を含む。

（Ａ）ＰＱ制御率について
前記実施形態では、コントローラ５０は、図８に示すマップと、ポンプ圧と作動器のメータイン圧の差圧と、を用いて、ＰＱ制御率を決定するが、ＰＱ制御率の決定方法は、前記実施形態に限られない。コントローラ５０は、ブームＰＱ制御率を予め設定された設定値に設定してもよく、アームＰＱ制御率を予め設定された設定値に設定してもよい。また、コントローラ５０は、例えば図２に示す入力器６０にオペレータが入力する入力値に基づいてブームＰＱ制御率を設定してもよく、入力器６０にオペレータが入力する入力値に基づいてアームＰＱ制御率を設定してもよい。これらの何れの場合においても、アームＰＱ制御率は、ブームＰＱ制御率よりも大きな値に設定される（具体的には、ブームＰＱ制御率が例えば「０．５」に設定され、アームＰＱ制御率が「０．８」に設定される場合を一例として挙げることができる。）。

これらの変形例では、コントローラ５０は、例えば次のようにして修正後のブーム目標流量と修正後のアーム目標流量とを演算してもよい。すなわち、コントローラ５０は、例えば次の式（１１）を用いて、修正後のブーム目標流量を演算し、例えば次の式（１２）を用いて、修正後のアーム目標流量を演算してもよい。

修正後のブーム目標流量＝暫定目標流量合計値×ブーム修正目標流量／修正目標流量合計値 ・・・（１１）
修正後のアーム目標流量＝暫定目標流量合計値×アーム修正目標流量／修正目標流量合計値 ・・・（１２）
ここで、式（１１）及び式（１２）において、「暫定目標流量合計値」は、ブーム操作の操作量に応じて決まるブーム目標流量とアーム操作の操作量に応じて決まるアーム目標流量の比率を維持しながら、ポンプ１０の出力が上限値になるように演算された目標流量の合計値である。式（１１）における「ブーム修正目標流量」は、次の式（１３）を用いて演算され、式（１２）における「アーム修正目標流量」は、次の式（１４）を用いて演算される。

ブーム修正目標流量＝暫定ブーム目標流量＋ブームＰＱ除外流量 ・・・（１３）
アーム修正目標流量＝暫定アーム目標流量＋アームＰＱ除外流量 ・・・（１４）
ここで、式（１３）における「暫定ブーム目標流量」は、暫定目標流量合計値のうちのブームシリンダのための目標流量であり、式（１４）における「暫定アーム目標流量」は、暫定目標流量合計値のうちのアームシリンダのための目標流量である。式（１３）における「ブームＰＱ除外流量」は、次の式（１５）を用いて演算され、式（１４）における「アームＰＱ除外流量」は、次の式（１６）を用いて演算される。

ブームＰＱ除外流量＝（ブーム要求目標流量－暫定ブーム目標流量）×（１－ブームＰＱ制御率） ・・・（１５）
アームＰＱ除外流量＝（アーム要求目標流量－暫定アーム目標流量）×（１－アームＰＱ制御率） ・・・（１６）
ここで、式（１５）における「ブーム要求目標流量」は、ブーム操作の操作量に応じて決まるブーム目標流量であり、式（１６）における「アーム要求目標流量」は、アーム操作の操作量に応じて決まるアーム目標流量である。

（Ｂ）なお、図４及び図５を参照して説明した前記実施形態において、コントローラ５０は、図５のステップＳ２４において決定したブームＰＱ制御率とアームＰＱ制御率の和が「１」である場合には、図５のステップＳ２５，Ｓ２６の処理を行うことでブーム目標流量及びアーム目標流量を修正し、ブームＰＱ制御率とアームＰＱ制御率の和が「１」ではない場合には、上述した変形例における式（１１）～式（１６）を用いて、ブーム目標流量及びアーム目標流量を修正してもよい。

（Ｃ）前記コントローラは、前記小負荷作動器の負荷の大きさにかかわらず前記小負荷作動器への前記目標流量が減らされないように前記比率制御を行ってもよい。この場合、比率制御において、小負荷作動器への目標流量は、減らされることなく、操作装置に与えられる操作に応じて決まる値に維持されるので、小負荷作動器を作動させるための操作を操作装置に与えたときに小負荷作動器の動作速度の低下をより効果的に抑制することができる。

（Ｄ）出力関連値について
前記実施形態では、ポンプの出力に関する出力関連値がポンプ１０の吐出量であり、出力関連値の目標値がポンプ１０の目標吐出量であるが、本開示におけるポンプの出力に関する出力関連値は、例えばポンプの出力であってもよく、この場合、本開示における出力関連値の目標値は、例えばポンプの目標出力であってもよい。

（Ｅ）第１操作、第２操作、及び負荷逃がし操作について
前記実施形態では、第１操作がブーム操作であり、第２操作がアーム引き操作であり、負荷逃がし操作がブーム上げ操作であるが、本開示における第１操作、第２操作及び負荷逃がし操作は、前記実施形態におけるブーム操作、アーム引き操作及びブーム上げ操作に限られず、操作装置２０にオペレータが与えることが可能なブーム操作、アーム操作、バケット操作、旋回操作などの種々の操作が対象となる。具体的には、例えば、土砂を前方へ押し出すための作業の場合、第１操作はブーム操作であり、第２操作はアーム押し操作であり、負荷逃がし操作はブーム上げ操作であり、大負荷作動器はアームシリンダ１２であり、小負荷作動器はブームシリンダ１１である。そして、アームシリンダ１２を収縮させるときの作動圧（負荷）が非常に高くなった場合に、負荷逃がし操作としてのブーム上げ操作が行われる。

１０ ：ポンプ
１１ ：ブームシリンダ（第１作動器の一例）
１２ ：アームシリンダ（第２作動器の一例）
２０ ：操作装置
３１ ：ブーム流量調整器（第１流量調整器の一例）
３２ ：アーム流量調整器（第２流量調整器の一例）
５０ ：コントローラ
１００ ：作業機械
１０１ ：制御装置

Claims (7)

1. 作動油を吐出するポンプと、
   前記作動油が供給されて作動する第１作動器と、
   前記作動油が供給されて作動する第２作動器と、
   第１操作及び第２操作が与えられる操作装置と、
   前記第１操作に応じた前記第１作動器への前記作動油の目標流量と前記第２操作に応じた前記第２作動器への前記作動油の目標流量とを用いて前記ポンプの出力に関する出力関連値の目標値を演算し、前記目標値が上限値を超える場合に比率制御を行うコントローラと、を備え、
   前記比率制御は、前記第１作動器及び前記第２作動器の一方が相対的に負荷が大きい大負荷作動器であり他方が相対的に負荷が小さい小負荷作動器である場合に、前記大負荷作動器への前記目標流量を減らす修正を行うことにより前記出力関連値を前記上限値以下に調節しながら前記大負荷作動器への前記目標流量に対する前記小負荷作動器への前記目標流量の比率を前記修正前に比べて大きくする制御である、作業機械の制御装置。
2. 前記コントローラは、前記出力関連値が前記上限値に調節されるように前記比率制御を行う、請求項１に記載の作業機械の制御装置。
3. 前記コントローラは、前記大負荷作動器の負荷が小さいときに比べて前記大負荷作動器の負荷が大きいときの方が前記大負荷作動器への前記目標流量を減らす量が大きくなるように前記比率制御を行う、請求項１に記載の作業機械の制御装置。
4. 前記コントローラは、前記小負荷作動器の負荷が所定の範囲内にあるときには前記小負荷作動器への前記目標流量が減らされず、前記小負荷作動器の負荷が前記所定の範囲よりも大きいときには前記小負荷作動器の負荷に応じて前記小負荷作動器への前記目標流量が減らされるように前記比率制御を行う、請求項１に記載の作業機械の制御装置。
5. 前記第１作動器に供給する前記作動油の流量を前記コントローラの指令に基づいて前記第１作動器への前記目標流量に調整する第１流量調整器と、
   前記第２作動器に供給する前記作動油の流量を前記コントローラの指令に基づいて前記第２作動器への前記目標流量に調整する第２流量調整器と、をさらに備える、請求項１に記載の作業機械の制御装置。
6. 前記小負荷作動器は、前記大負荷作動器の負荷を低減させるように作動することが可能な作動器である、請求項１に記載の作業機械の制御装置。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の制御装置を備えた作業機械。

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