JP6080792B2 - アクチュエータの駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の作業機械に用いられる油圧シリンダ等のアクチュエータの駆動装置に関する。

従来、この種のアクチュエータは、油圧ショベル等の作業機械に用いられる場合には、シリンダに供給される圧油にてロッドが伸縮される構成とされており、この圧油は、エンジンの駆動力にて駆動される油圧ポンプから供給され、この油圧ポンプから供給される圧油のみでロッドの伸縮を制御する構成が知られている。

さらに、この種のアクチュエータに冗長性を備えされた従来技術が、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されたアクチュエータでは、油圧ポンプから供給される油圧のほか、ロッドの端部に伸縮可能にネジ軸が取り付けられ、このネジ軸を電動モータにて回転させてロッドを伸縮可能とした構成とされている。

特開２００７−１５５０７５号公報

上述した特許文献１に開示された従来技術は、油圧ポンプから供給される圧油による油圧駆動と、電動モータによる電動駆動とを併用したアクチュエータに過ぎず、何らかの要因により油圧ポンプが駆動しなくなった場合等に、電動モータを用いてアクチュエータを駆動できる構成であり、油圧ポンプによるアクチュエータの油圧駆動を、電動モータによる電動駆動でアシストする構成や、例えば操作レバー等を操作した際の操作量に応じて予め設定された目標速度よりも、ロッドの実際の伸縮速度が低い場合に、このロッドの伸縮駆動をアシストする構成については、何ら考慮されていない。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、操作量に応じた目標速度になるようロッドの伸縮駆動をアシストできるアクチュエータの駆動装置を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、伸縮駆動可能なロッドを有するアクチュエータの駆動装置であって、前記ロッドを伸縮駆動させる操作レバーの操作量に応じた圧油を供給する油圧ポンプと、前記ロッドの伸縮駆動をアシストする電動モータと、前記操作量を検出する操作量検出部と、前記操作量に応じて前記ロッドを伸縮駆動させた際の前記ロッドの実際の速度を検出する速度検出部と、前記速度検出部にて検出した実際の速度が、前記操作量検出部にて検出した前記操作量に応じて予め設定した目標速度より低い場合に、前記電動モータを駆動させて前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高め、前記ロッドの実際の速度を、前記目標速度に近づける制御を行なうコントローラと、を具備することを特徴としている。

このように構成した本発明は、アクチュエータのロッドを伸縮駆動させる操作レバーの操作量を操作量検出部にて検出し、この操作量に応じてロッドを伸縮駆動させた際のロッドの実際の速度を速度検出手段にて検出する。そして、操作量に応じた圧油が油圧ポンプからアクチュエータに供給されてロッドが伸縮駆動された際の実際の速度が、操作量に応じて予め設定した目標速度より低い場合に、コントローラが電動モータを駆動させてロッドを伸縮駆動させる駆動力を高め、ロッドの実際の速度を目標速度に近づける制御を行なう。このため、油圧ポンプにてロッドを伸縮駆動させる際の操作量に応じた目標速度になるよう、この油圧ポンプとは異なる駆動源の電動モータにてロッドの伸縮駆動をアシストできるから、ロッドの実際の速度を適切に目標速度に近づけることができる。

また本発明は、上記発明において、前記油圧ポンプから吐出される圧油の吐出流量を検出する吐出流量検出部を具備し、前記コントローラは、前記吐出流量検出部にて検出した吐出流量が前記油圧ポンプの最大吐出流量に達している場合に、前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める制御を行なうことを特徴としている。

このように構成した本発明は、油圧ポンプから吐出される圧油の吐出流量を吐出流量検出部にて検出し、この吐出流量検出部にて検出した吐出流量が油圧ポンプの最大吐出流量に達している場合に、コントローラにて電動モータを駆動させてロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める制御を行なう。よって、ロッドの伸縮駆動をアシストする必要性が高くなる油圧ポンプの圧油の吐出流量が最大吐出流量に達した場合に、電動モータを駆動させてロッドの伸縮駆動をアシストするため、このロッドの伸縮駆動のアシストをより簡単な構成で行うことができる。

また本発明は、上記発明において、前記油圧ポンプから吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出部を具備し、前記コントローラは、前記吐出圧検出部にて検出した吐出圧に基づいて、前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める率を増加させる制御を行なうことを特徴としている。

このように構成した本発明は、油圧ポンプから吐出される圧油の吐出圧を吐出圧検出部にて検出し、この吐出圧検出部にて検出した吐出圧に基づいて、ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める率をコントローラにて増加させて、このロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める制御を行なう。よって、油圧ポンプから吐出される圧油の吐出圧が高くなるに従い、ロッドの伸縮駆動のアシスト量が高まることに対応させて、ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める率を増加できるため、このロッドの伸縮駆動のアシストをより適切に行うことができる。

本発明は、アクチュエータのロッドを伸縮駆動させる操作レバーの操作量を操作量検出部にて検出し、この操作量に応じてロッドを伸縮駆動させた際のロッドの実際の速度を速度検出手段にて検出し、操作量に応じた圧油が油圧ポンプからアクチュエータに供給されてロッドが伸縮駆動された際の実際の速度が、操作量に応じて予め設定した目標速度より低い場合に、コントローラが電動モータを駆動させてロッドを伸縮駆動させる駆動力を高め、ロッドの実際の速度を目標速度に近づける制御を行なう。したがって、油圧ポンプにてロッドを伸縮駆動させる際の操作量に応じた目標速度になるよう、油圧ポンプとは異なる駆動源の電動モータにてロッドの伸縮駆動をアシストでき、このロッドの実際の速度を適切に目標速度に近づけることができる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るアクチュエータが用いられる油圧ショベルを示す概略側面図である。 上記アクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。 上記アクチュエータを示す概略図である。 上記アクチュエータを駆動させる油圧ポンプのポンプ最大吐出量線を示すグラフである。 上記アクチュエータの駆動方法を示す説明図で、（ａ）はポンプ最大吐出流線図、（ｂ）はレバー操作量を時系列的に示すグラフ、（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ・ポンプ吐出流量・アシスト量を時系列的に示すグラフである。 上記アクチュエータの駆動方法を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。 本発明の第４実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。 上記アクチュエータの駆動方法を示す説明図で、（ａ）はポンプ最大吐出流線図、（ｂ）はレバー操作量を時系列的に示すグラフ、（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ・ポンプ吐出流量・アシスト量を時系列的に示すグラフである。 上記アクチュエータのアシスト調整ゲインテーブルを示すグラフである。 上記アクチュエータの駆動方法を示すフローチャートである。 本発明に関連する第１参考形態に係るアクチュエータを示す概略図である。 上記アクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。 本発明に関連する第２参考形態に係るアクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを備えた油圧ショベルを示す概略側面図である。図２は、アクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。図３は、アクチュエータを示す概略図である。図４は、アクチュエータを駆動させる油圧ポンプのポンプ最大吐出量線を示すグラフである。図５は、アクチュエータの駆動方法を示す説明図で、（ａ）はポンプ最大吐出流線図、（ｂ）はレバー操作量を時系列的に示すグラフ、（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ・ポンプ吐出流量・アシスト量を時系列的に示すグラフである。図６は、アクチュエータの駆動方法を示すフローチャートである。

＜全体構成＞
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る作業機械としての油圧ショベル１は、一対の走行モータ２ａ，２ｂにて駆動される左右一対の走行装置２ｃ，２ｄを有する下部走行体２と、この下部走行体２上に旋回モータ３ａを介して旋回自在に取り付けられた上部旋回体３とを備えた油圧作業機である。上部旋回体３の前側には、内部に操作レバー４が取り付けられた運転室３ｂが設けられている。また、上部旋回体３の中間部にエンジン室３ｃが設けられている。このエンジン室３ｃの後側には、カウンタウエイト３ｄが取り付けられ、上部旋回体３の前側には、掘削作業等が可能なフロント作業機５が上下方向に回動可能に取り付けられている。フロント作業機５は、上部旋回体３に一端側が回動自在にピン連結されて俯抑動可能とされたブーム５ａと、このブーム５ａの先端部に回動自在にピン結合されたアーム５ｂと、このアーム５ｂの先端部に４節リンク機構５ｃを介して回動自在にピン連結されたバケット５ｄとで構成されている。

フロント作業機５は、ブーム５ａを上下動自在に支持し操作駆動させるための一対のブームシリンダ６と、アーム５ｂを上下動自在に支持し操作駆動させるためのアームシリンダ７と、バケット５ｄを上下動自在に支持し操作駆動させるためのバケットシリンダ８とを備えている。ブームシリンダ６は、基端側のシリンダチューブ６ａ側の端部が上部旋回体３の前側上面に回動可能に固定され、先端側のシリンダロッド６ｂ側の端部がブーム５ａの基端部の側面に回動可能に固定されている。また、アームシリンダ７は、基端側のシリンダチューブ７ａ側の端部がブーム５ａの中間部の上面に回動可能に固定され、先端側のシリンダロッド７ｂ側の端部がアーム５ｂの基端部に回動可能に固定されている。さらに、バケットシリンダ８は、基端側のシリンダチューブ８ａ側の端部がアーム５ｂの上面に回動可能に固定され、先端側のシリンダロッド８ｂ側の端部が４節リンク機構５ｃに回動可能に取り付けられている。

＜油圧駆動装置＞
次いで、油圧ショベル１は、図２に示す油圧駆動装置１１にて駆動される。この油圧駆動装置１１は、原動機としてのエンジン１２と、このエンジン１２にて駆動される流体圧ポンプである第１および第２の２つの油圧ポンプ１３ａ，１３ｂと、作動油タンク１４と、これら第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂの吐出油路１５ａ，１５ｂに接続されたコントロールバルブ装置１６とを備えている。なお、これらエンジン１２や第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂ等は、エンジン室３ｃに格納されている。また、コントロールバルブ装置１６には、油圧アクチュエータである左右の走行モータ２ａ，２ｂ、旋回モータ３ａ、一対のブームシリンダ６、アームシリンダ７、およびバケットシリンダ８がそれぞれ取り付けられている。

コントロールバルブ装置１６は、センタバイパス型の方向制御弁２１，２２，２３，２４を含む第１バルブセクション２０と、センタバイパス型の方向制御弁３１，３２，３３を含む第２バルブセクション３０とを有している。第１バルブセクション２０の各方向制御弁２１，２２，２３，２４は、切替位置が３位置切替構成とされ、第１油圧ポンプ１３ａの吐出油路１５ａにつながるセンタバイパスライン１７ａ上に図示の順序で並列接続されている。また、第２バルブセクション３０の各方向制御弁３１，３２，３３は、切替位置が３位置切替構成とされ、第２油圧ポンプ１３ｂの吐出油路１５ｂにつながるセンタバイパスライン１７ｂ上に図示の順序で並列接続されている。

ここで、第２バルブセクション３０において、センタバイパスライン１７ａ，１７ｂの最上流部には、第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂの最高吐出圧を規制するメインリリーフ弁１８が接続されている。このメインリリーフ弁１８は、第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂのいずれかが所定の圧力（最大吐出圧）以上となった場合に、これら第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂにて圧送する作動流体としての作動油（圧油）を作動油タンク１４へ逃がすためのものである。

第１バルブセクション２０の方向制御弁２１は、バケット用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にてバケットシリンダ８に連結され、このバケットシリンダ８への作動油の流れを制御する。また、方向制御弁２２は、第１アーム用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にてアームシリンダ７に連結され、このアームシリンダ７への作動油の流れを制御する。さらに、方向制御弁２３は、ブーム用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にて各ブームシリンダ６に連結され、このブームシリンダ６への作動油の流れを制御する。また、方向制御弁２４は、第１走行用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にて走行モータ２ａに連結され、この走行モータ２ａへの作動油の流れを制御する。

一方、第２バルブセクション３０の方向制御弁３１は、旋回用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にて旋回モータ３ａに連結され、この旋回モータ３ａへの作動油の流れを制御する。また、方向制御弁３２は、第２アーム用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が第１アーム用方向制御弁２２とともに油路にてアームシリンダ７に連結され、このアームシリンダ７への作動油の流れを制御する。さらに、方向制御弁３３は、第２走行用方向制御弁であり、アクチュエータポート側が油路にて走行用モータ２ｂに連結され、この走行モータ２ｂへの作動油の流れを制御する。

ここで、バケット用方向制御弁２１およびブーム用方向制御弁２３には、これら方向制御弁２１，２３の切換位置をパイロット信号圧で制御する第１操作レバー４ａが取り付けられている。すなわち、この第１操作レバー４ａの操作によって、第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂから供給される作動油の油路が切り換えられ、バケットシリンダ８およびブームシリンダ６の伸縮駆動が制御される。また、第１アーム用方向制御弁２２、旋回用方向制御弁３１および第２アーム用方向制御弁３２には、これら方向制御弁２２，３１，３２の切換位置をパイロット信号圧で制御する第２操作レバー４ｂが取り付けられている。すなわち、この第２操作レバーの操作４ｂによって、第１および第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂから供給される作動油の油路が切り換えられ、旋回モータ３ａの旋回駆動およびアームシリンダ７の伸縮駆動が制御される。

また、第１走行用方向制御弁２４には、この方向制御弁２４の切換位置をパイロット信号圧で制御する第３操作レバー４ｃが取り付けられている。この第３操作レバー４ｃの操作によって、第１走行用方向制御弁２４の油路が切り換えられ、走行モータ２ａの駆動が制御される。さらに、第２走行用方向制御弁２５には、この方向制御弁２５の切換位置をパイロット信号圧で制御する第４操作レバー４ｄが取り付けられている。すなわち、この第４操作レバー４ｄの操作によって、第２走行用方向制御弁２５の油路が切り換えられ、走行モータ２ｂの駆動が制御される。ここで、これら第１ないし第４操作レバー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって操作レバー４が構成されている。

＜電動−油圧複合型シリンダ＞
次いで、上記油圧ショベル１に取り付けられているアームシリンダ７等の油圧アクチュエータの構成について説明する。

図３に示すように、油圧アクチュエータ４０は、電気−油圧複合型シリンダであって、中空略円柱状のシリンダであるシリンダチューブ４１の一端側から細長円柱状のロッドであるシリンダロッド４２が同軸かつ軸方向に移動可能に、このシリンダロッド４２の一端側が内包されている。このシリンダロッド４２の一端側に円盤状のヘッド４２ａが取り付けられ、このヘッド４２ａがシリンダチューブ４１内の空間を軸方向に沿って二分する。ここで、このシリンダチューブ４１内のヘッド４２ａの端面を囲む空間がボトム室４１ａとされ、このヘッド４２ａの反対側の端面とシリンダチューブ４１内を囲む空間がロッド室４１ｂとされている。

そして、これらボトム室４１ａおよびロッド室４１ｂには、これらボトム室４１ａおよびロッド室４２ｂ内の作動油を給排出させるためのポート４１ｃ，４１ｄがそれぞれ設けられている。これらポート４１ｃ，４１ｄは、シリンダチューブ４１の周面が開口されて設けられており、これらポート４１ｃ，４１ｄからのボトム室４１ａおよびロッド室４１ｂへの作動油の給排出によりシリンダロッド４２をシリンダチューブ４１に対し伸縮駆動させる。さらに、このシリンダロッド４２の先端側と、シリンダチューブ４１の他端側である基端側とのそれぞれには、これらシリンダロッド４２の先端側およびシリンダチューブ４１の他端側を、油圧ショベル１の所定位置にピンを介して回動自在に締結させるためのピン挿入部４２ｂ，４１ｅがそれぞれ設けられている。

さらに、油圧アクチュエータ４０には、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストするためのアシスト装置５０が取り付けられている。このアシスト装置５０は、電動モータ５１を備え、この電動モータ５１は、油圧アクチュエータ４０のシリンダチューブ４１の一端寄りの側部に取り付けられている。また、電動モータ５１は、この電動モータ５１を駆動させた際の電力にて油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動をアシストする。すなわち、この電動モータ５１は、油圧ポンプ１３からの作動油の給排によるシリンダロッド４２への駆動力とは異なる駆動力として、この電動モータ５１を駆動させた際の駆動力をシリンダロッド４２に与え、このシリンダロッド４２の伸縮駆動の速さを目標とする速さとなるよう電動アシストする。

具体的に、この電動モータ５１には、外周面に周方向に向けて螺旋状のねじ溝５２ａが形成された略円柱状のシャフトである送りねじ部５２の基端側が取り付けられ、この電動モータ５１の駆動にて送りねじ部５２が周方向に回転駆動可能とされている。また、この送りねじ部５２は、この送りねじ部５２の軸方向をシリンダロッド４２の軸方向に沿わせて取り付けられており、これら送りねじ部５２とシリンダロッド４２とが並行になるように設置されている。さらに、この送りねじ部５２は、シリンダチューブ４１の一端側からのシリンダロッド４２の最大突出量より大きな長さ寸法に形成されている。

一方、シリンダロッド４２のピン挿入部４２ｂより基端側の先端寄りの位置には、このシリンダロッド４２の径方向に沿った軸方向を有する略円柱状のソレノイド部５３が設けられている。このソレノイド部５３には、シリンダロッド４２の径方向に向けて突出した細長円柱状の係合部としての突起部５４が伸縮可能に取り付けられている。この突起部５４は、ソレノイド部５３にて形成される電磁力により、この突起部５４の軸方向への移動量が制御される。さらに、この突起部５４は、送りねじ部５２の径方向に沿って突出する構成とされており、この突起部５４の先端部が送りねじ部５２のねじ溝５２ａに嵌合する位置から、このねじ溝５２ａから離れ、このねじ溝５２ａへの嵌合が完全に解除される位置までの間を移動する。ここで、送りねじ部５２の軸方向の長さや、突起部５４と送りねじ部５２との位置関係については、シリンダロッド４２が最も縮んだ状態および最も伸びた位置のそれぞれにおいて、突起部５４が送りねじ部５２のねじ溝５２ａに確実に嵌合可能な構成とされている。

さらに、電動モータ５１には、この電動モータ５１へ電力を供給するための電源５５が取り付けられている。そして、この電源５５と電動モータ５１との間には、この電動モータ５１への供給電圧を制御する電圧調整器５６と、この電圧調整器５６と電源５５との接続を開閉するスイッチ５７とが取り付けられている。また、これら電圧調整器５６およびスイッチ５７は、信号線５６ａ，５７ａを介して制御部としてのコントローラ５８にそれぞれ接続されており、このコントローラ５８にてスイッチ５７がオンオフ制御されるとともに、電圧調整器５６による電圧調整が制御される。また、このコントローラ５８は、信号線５３ａを介してソレノイド部５３に接続されており、このコントローラ５８にてソレノイド部５３による突起部５４の伸縮駆動が制御される。

また、コントローラ５８には、信号線５１ａを介して電動モータ５１が接続されている。さらに、このコントローラ５８には、油圧アクチュエータ４０を操作する操作レバー４の操作量を検出するためのセンサとしてレバー操作量検出部６１が信号線６１ａを介して接続されている。また、このコントローラ５８には、油圧ポンプ１３から吐出される作動油の吐出圧を検出するセンサとしてポンプ吐出圧検出部６２と、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油の吐出流量を検出するセンサとしてポンプ吐出流量検出部６３とが信号線６２ａ，６３ａを介してそれぞれ接続されている。これらポンプ吐出圧検出部６２およびポンプ吐出流量検出部６３は、油圧ポンプ１３の吐出油路１５に取り付けられている。さらに、コントローラ５８には、エンジン１２の回転数を検出するセンサとしてエンジン回転数検出部６４が信号線６４ａを介して接続されている。

そして、コントローラ５８には、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮駆動させた際の、このシリンダロッド４２の実際の速さである実シリンダ速さｃを検出するセンサとしてシリンダ速さ検出部６５が信号線６５ａを介して接続されている。このシリンダ速さ検出部６５は、例えば油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２のピン挿入部４２ｂ寄りの位置に取り付けられており、このシリンダロッド４２を伸縮駆動させた際のシリンダチューブ４１に対する実シリンダ速さｃを検出する。

＜動作原理＞
次に、上記油圧アクチュエータ４０を油圧ポンプ１３にて油圧駆動させる際の動作原理について説明する。

（伸長動作）
まず、油圧アクチュエータ４０を油圧のみで伸長させる場合は、エンジン１２を駆動させた状態で操作レバー４を操作し、油圧ポンプ１３と油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａとの間の油路、およびロッド室４１ｂと作動油タンク１４との間の油路のそれぞれを方向制御弁（図示せず）にて連通させ、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油がボトム室４１ａへ供給され、ロッド室４１ｂ内の作動油が作動油タンク１４へ排出されるようにする。

ここで、ボトム室４１ａ側の作動油の油圧を受ける側のヘッド４１ａの面積（受圧面積）を「Ａ」とし、ロッド室４１ｂ側の作動油の受圧を受ける側のヘッド４１ａの面積（受圧面積）を「Ｂ」とする。そして、ボトム室４１ａ側の油圧を「ｐａ」とし、ロッド室４１ｂ側の油圧を「ｐｂ」とし、シリンダロッド４２の縮長方向に作用する負荷力を「Ｆ１」とすると、このシリンダロッド４２を伸長させる力が「Ａ×ｐａ」となり、このシリンダロッド４２を縮長させる力が「Ｂ×ｐｂ＋Ｆ１」となる。

このため、このシリンダロッド４２を伸長させる力「Ａ×ｐａ」が、このシリンダロッド４２を縮長させる力「Ｂ×ｐｂ＋Ｆ１」を超えるよう、油圧ポンプ１３の駆動を制御し、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油によるボトム室４１ａ側の油圧「ｐａ」を高めることにより、シリンダロッド４２が伸長する。

（縮長動作）
一方、油圧アクチュエータ４０を油圧のみで縮長させる場合は、操作レバー４を操作して油圧ポンプ１３と油圧アクチュエータ４０のロッド室４１ｂとの間の油路、およびボトム室４１ａと作動油タンク１４との間の油路のそれぞれを方向制御弁（図示せず）にて連通させ、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油がロッド室４１ｂへ供給され、ボトム室４１ａ内の作動油が作動油タンク１４へ排出されるようにする。

この場合に、シリンダロッド４２の伸長方向に作用する負荷力を「Ｆ２」とすると、このシリンダロッド４２を縮張させる力が「Ｂ×ｐｂ」となり、このシリンダロッド４２を伸長させる力が「Ａ×ｐａ＋Ｆ２」となる。このため、このシリンダロッド４２を縮長させる力「Ｂ×ｐｂ」が、このシリンダロッド４２を伸長させる力「Ａ×ｐａ＋Ｆ２」を超えるよう、油圧ポンプ１３を制御し、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油によるロッド室４１ｂ側の油圧「ｐｂ」を高めることにより、シリンダロッド４２が縮長する。

（電気駆動アシスト）
次いで、上記油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動を電動モータ５１にて電気駆動アシストする場合には、まず、コントローラ５８からの指令によりソレノイド部５３にて突起部５４を突出させる方向に移動させて、この突起部５４を送りねじ部５２のねじ溝５２ａに嵌合させ、この送りねじ部５２の回転駆動によりシリンダロッド４２の伸縮動作をアシストできるようにする。

この状態で、コントローラ５８からの指令によりスイッチ５７を閉止動作させて、電動モータ５１を駆動可能な状態とさせる。そして、コントローラ５８からの目標電圧指令により電圧調整器５６の出力電圧を制御し、電動モータ５１の回転方向とともに、この電動モータ５１へ出力される電圧値および印加時間、すなわちアシスト量が制御される。

なお、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動を電気駆動アシストしない場合には、コントローラ５８からの指令によりソレノイド部５３にて突起部５４をソレノイド部５３側、すなわち沈下する方向に移動させて、この突起部５４による送りねじ部５２のねじ溝５２ａへの嵌合を解除させておく。

（流量特性）
次に、上記油圧アクチュエータ４０を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させる際の油圧ポンプ１３の流量特性について説明する。

図４は、油圧ポンプ１３の最大吐出流量線（ポンプ特性）を示すＰＱ線図であり、エンジン１２の回転数がＮａ、Ｎｂ、Ｎｃ（Ｎａ＜Ｎｂ＜Ｎｃ）の場合をそれぞれ示している。そして、図４に示すように、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧が高くなるに連れて、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量が徐々に減少していく曲線部Ａは、高い回転数の場合ほど、高いポンプ吐出圧側へシフトする傾向がある。

すなわち、図４において、油圧ポンプ１３から吐出される作動油は、吐出される際の油圧ポンプ１３の回転数とポンプ吐出圧とから参照される最大吐出量線以下のポンプ吐出流量となり、ポンプ吐出流量がそのときのポンプ吐出圧に対応したポンプ最大吐出流量に近づくほど油圧ポンプ１３の出力に余裕がなくなることを意味している。

（駆動方法）
次に、上記油圧アクチュエータ４０の駆動方法について、図５を参照して説明する。

本駆動方法は、図５に示すように、油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量がポンプ吐出圧に応じて減少する曲線部Ａの吐出圧域において油圧アクチュエータ４０の操作量を大きくして駆動力を高めてアシストする。ここで、図５（ａ）はポンプ最大吐出流線図を示しており、図５（ｂ）は操作レバー４のレバー操作量を時系列的に示し、図５（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ、ポンプ吐出流量、およびアシスト量を時系列的に示している。これら図５（ｂ）および（ｃ）中の時刻ｔ１およびｔ２は、任意の時刻を示しており、時刻ｔ１、時刻ｔ２の順に時間が経過するものとしている。また、時刻ｔ２は、ポンプ吐出量がそのときのポンプ最大吐出流量に達した時刻を示している。なお、説明を簡略化する観点から、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのポンプ吐出圧を一定としている。

そして、本駆動方法では、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達した場合に、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動をアシストする。すなわち、油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量線を、図５（ｃ）中の曲線１とした場合には、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動のアシストを開始する時刻ｔ２以降の時間は、この曲線１とアシスト量との合計流量である曲線２に沿って油圧アクチュエータ４０を駆動させることにより、この油圧アクチュエータ４０の実際の実シリンダ速さａを目標とする目標シリンダ速さｃにすることができる。

（アシスト制御）
次に、上記油圧アクチュエータ４０を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させた場合に電動モータ５１にてアシストするアシスト方法について、図６を参照して説明する。

まず、油圧ショベル１を操作するオペレータにより、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８のいずれかの油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮駆動操作させるために所定の操作レバー４が操作される。すると、この操作レバー４にて操作された操作対象アクチュエータが、電動モータ５１にて電動アシスト可能な油圧アクチュエータ４０かどうかがレバー操作量検出部６１にて判断される（ステップ１）。

そして、このステップ１での判断により、その操作対象アクチュエータが、電動アシスト可能な油圧アクチュエータ４０と判断された場合には（ステップ２）、コントローラ５８からの指令によりスイッチ５７が閉止動作されてオフ状態とされる（ステップ３）。これに対し、ステップ１での判断により、その操作対象アクチュエータが、電動アシスト可能な油圧アクチュエータ４０でないと判断された場合には、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御が終了となる。

次いで、レバー操作量検出部６１にて操作レバー４のレバー操作量を検出する（ステップ４）。そして、このレバー操作量検出部６１にて検出した操作レバー４のレバー操作量の検出値について、この操作レバー４のレバー操作量に基づく対象の油圧アクチュエータ４０の目標シリンダ速さａとの関係を流量換算して予め設定した参照テーブル（図示せず）を参照して比較し、現在の油圧アクチュエータ４０が目標とする基準値である目標シリンダ速さａが算出される（ステップ５）。

この後、シリンダ速さ検出部６５にて油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の実際の速度である実シリンダ速さｃを測定して検出してから（ステップ６）、ステップ５にて算出した目標シリンダ速さａと、実シリンダ速さｃとの偏差量ｅ（ｅ＝ａ−ｃ）を計算する（ステップ７）。ここで、実シリンダ速さｃは、送りねじ部５２のねじ溝５２ａに突起部５４を嵌合させた状態で、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮駆動させた際の電動モータ５１の回転数から算出することもできる。

そして、この偏差量ｅが正（ｅ＞０）、すなわち実シリンダ速さｃが目標シリンダ速さａより低いかどうか判断され（ステップ８）、この偏差量ｅが正と判断された場合は、ステップ９へ進む。これに対し、偏差量ｅが正でない（ｅ≦０）と判断された場合は、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御が終了となる。そして、偏差量ｅが正と判断された場合は、この偏差量ｅと、予め設定した一定のゲインｇとを乗じて電動モータ５１の目標電圧Ｖ１を演算する（ステップ９）。

ここで、ゲインｇは、油圧アクチュエータ４０の仕様毎に異なるものであって、油圧アクチュエータ４０を電動駆動アシストした場合に最適な目標電圧Ｖ１となるよう予め定めた所定のテーブルである。また、目標電圧Ｖ１については、この目標電圧Ｖ１を電動モータ５１に出力させた場合に、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を駆動させる駆動力を、このシリンダロッド４２を伸長させる際は、このシリンダロッド４２の縮長方向に作用する負荷力Ｆ１分、または、このシリンダロッド４２を縮長させる際は、このシリンダロッド４２の伸長方向に作用する負荷力Ｆ２分ほど、大きくすることができる電圧とされる。

この後、ポンプ吐出圧検出部６２にて油圧ポンプ１３から吐出される作動油の圧力であるポンプ吐出圧を検出するとともに、ポンプ吐出流量検出部６３にて油圧ポンプ１３から吐出される作動油の流量であるのポンプ吐出流量を検出し、かつエンジン回転数検出部６４にてエンジン１２の回転数を検出する（ステップ１０）。

そして、例えば図４に示すように、エンジン１２の複数の回転数に対する油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量線図のうち、現時点のエンジン１２の回転数に最も近い回転数での流量線図を参照して、この油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量を算出する（ステップ１１）。なお、ステップ１１においては、現時点でのエンジン１２の回転数に最も近い２本のポンプ最大吐出流量線や、複数のポンプ最大吐出流線から参照した流量を補完して、ポンプ最大吐出流量を算出することもできる。

この後、ポンプ吐出流量検出部６３にて検出したポンプ吐出流量が、算出した現時点でのポンプ最大吐出流量に達しているかどうか判断する（ステップ１２）。このステップ１２により、ポンプ吐出流量検出部６３にて検出した現時点での油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がポンプ最大吐出流量に達していると判断された場合には、電動モータ５１を駆動させる目標電圧Ｖ１に最大値制限を行う（ステップ１３）。

この最大値制限は、電動モータ５１に異常な電圧が掛からないように制限するものである。一方、ステップ１２により、ポンプ吐出流量検出部６３にて検出した現時点での油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がポンプ最大吐出流量に達していないと判断された場合には、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御が終了となる。

この後、目標電圧Ｖ１が０以上（Ｖ１＞０）かどうか判断され（ステップ１４）、この目標電圧Ｖ１が０以上の場合には、コントローラ５８からの指令によりソレノイド部５３が駆動されて突起部５４が突出移動され送りねじ部５２のねじ溝５２ａに嵌合される（ステップ１５）。この状態で、コントローラ５８からの指令により電圧調整器５６にて目標電圧Ｖ１に電圧調整された最終的な目標電圧Ｖが電動モータ５１に出力される（ステップ１６）。

この結果、目標電圧Ｖ１が供給された電動モータ５１が駆動して送りねじ部５２が所定方向に所定のトルクで回転駆動されることにより、この送りねじ部５２のねじ溝５２ａに嵌合している突起部５４が送りねじ部５２の周方向の回転にてねじ溝５２ａに押され、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の軸方向に徐々に移動していく。したがって、この油圧アクチュエータ４０の油圧駆動が電動駆動アシストされ、このシリンダロッド４２を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させる際の駆動力を電動モータ５１による電力にて高めることができ、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速さａに近づけることができる。

さらに、ステップ１６にて、電動モータ５１に目標電圧Ｖが出力され、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動を電動アシストした後は、ステップ４へ戻り、操作レバー４のレバー操作量が改めて検出され、このステップ４からステップ１６までの電動アシスト制御が繰り返される。すなわち、操作レバー４の操作を止めニュートラルの位置に戻した場合には、ステップ４にて検出されるレバー操作量が０となり目標電圧Ｖが０となるため、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御が終了となる。

＜作用効果＞
ここで、油圧ポンプ１３から供給される作動油の給排のみで駆動させる油圧アクチュエータ４０の場合には、この油圧アクチュエータ４０の駆動力を作動油の油圧で制御しており、油圧アクチュエータ４０のシリンダチューブ４１に供給する作動油の流量でシリンダロッド４２を伸縮させる際の速さを制御している。油圧ポンプ１３は、駆動力発生源であるエンジン１２に接続されており、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油が油圧アクチュエータ４０へ供給される。そして、この油圧ポンプ１３のポンプ出力は、この油圧ポンプ１３から吐出される作動油のポンプ吐出圧とポンプ吐出流量との積で定まり、エンジン１２の出力に依存している。

このため、このエンジン１２の最大出力を越えないよう、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に応じてポンプ吐出流量を変化させる必要がある。特に、油圧アクチュエータ４０が油圧ショベル１に用いられている場合には、フロント作業機５の作業性の観点から、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧が０から所定圧までは一定のポンプ吐出流量を維持できるものの、所定圧以上ではポンプ吐出圧に比例してポンプ吐出流量を低下させるものが一般的である。このため、ポンプ吐出圧が所定圧以上となる高負荷作業時においては、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮させる際の速さが遅くなってしまい、作業スピードが低下してしまう。

そこで、上述した第１実施形態においては、操作レバー４のレバー操作量と、このレバー操作量に応じて油圧ポンプ１３から吐出される作動油にてシリンダロッド４２を伸縮駆動させた際のシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃとを検出する。そして、この実シリンダ速さｃが、操作レバー４を操作したレバー操作量に対応させて予め設定された目標シリンダ速さａより低い場合に、電動モータ５１を駆動させ、この電動モータ５１にて送りねじ部５２を回転させてシリンダロッド４２の突起部５４を押し、このシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を高め、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速度ａに近づけている。

この結果、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動を、操作レバー４にて操作した際の操作量に応じて求められる目標シリンダ速さａとなるよう、この油圧アクチュエータ４０への作動油の給排にてシリンダロッド４２を伸縮駆動させる油圧ポンプ１３とは異なる動力源の電動モータ５１を用いたアシスト装置５０により、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２に駆動力を付加し、このシリンダロッド４２の伸縮駆動を高めアシストできる。よって、このシリンダロッド４２を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させた際の実シリンダ速さｃを、より適切に目標シリンダ速さａに近づけることができる。したがって、作業負荷の増大によって、油圧ポン１３プのポンプ出力の関係から、ポンプ吐出圧が高くなりポンプ吐出流量が低下していく高ポンプ負荷作業時において、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮駆動させた際の実シリンダ速さｃの低下を抑制でき、作業スピードの低下を防止できる。

さらに、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃが目標シリンダ速さａより低い場合に、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量を検出し、この検出したポンプ吐出流量が、油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量に達している場合にのみ、電動モータ５１を駆動させてシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストし、このシリンダロッド４２の駆動力を高めるようにした。

したがって、シリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストする必要性が高くなる油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がポンプ最大吐出流量に達した場合にのみ、電動モータ５１を駆動させてシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストするため、このシリンダロッド４２の伸縮駆動のアシストをより簡単な構成で確実に行うことができる。また、油圧アクチュエータ４０が油圧ショベル１に用いられ、油圧ポンプ１３のポンプ出力の観点から、ポンプ吐出圧が所定圧以上の場合にポンプ吐出圧に比例させてポンプ吐出流量を低下させている場合であっても、ポンプ最大吐出流量に達することによりポンプ吐出圧が低下する。よって、ポンプ最大吐出流量に達した場合に、電動モータ５１を駆動させてシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストすることにより、このシリンダロッド４２の伸縮駆動のアシストを適切に行うことができる。

ここで、このシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストするアシスト装置５０として、送りねじ部５２の外周に設けられたねじ溝５２ａに、シリンダロッド４２に取り付けられた突起部５４を嵌合させた状態で、この送りねじ部５２を電動モータ５１にて回転駆動させるようにした。この結果、この送りねじ部５２の回転駆動により、この送りねじ部５２のねじ溝５２ａに嵌合した突起部５４がねじ溝５２ａにて押され、この突起部５４が取り付けられたシリンダロッド４２に油圧ポンプ１３からの作動油の給排による駆動力とは異なる駆動力を与えることができ、このシリンダロッド４２を軸方向に徐々に移動させることができる。

したがって、油圧ポンプ１３からの作動油の給排にてシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を電動モータ５１による電力にて高めることができ、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速さａに近づけることができるから、油圧ポンプ１３からの作動油の給排によるシリンダロッド４２の伸縮駆動を簡単な構成で確実にアシストすることができる。

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。本第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、電動モータ５１にて送りねじ部５２を回転駆動させ、この送りねじ部５２のねじ溝５２ａにて突起部５４を押して油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の駆動力を高める構成のアシスト装置５０に対し、第２実施形態は、電動モータ５１にて無端状のチェーン７１を回転駆動させ、このチェーン７１にて突起部５４を押して油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の駆動力を高めるアシスト装置５０Ａである。なお、本第２実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

このアシスト装置５０Ａは、図７に示すように、電動モータ５１の駆動軸である出力軸５１ｂに駆動輪である駆動用スプロケット７２が取り付けられている。この駆動用スプロケット７２は、シリンダロッド４２の伸縮方向に直交する回転軸を有し、このシリンダロッド４２の伸縮方向に向けて回転する。また、この駆動用スプロケット７２からシリンダロッド４２の先端側に向けて所定間隔を介した位置に、遊輪としての従動用スプロケット７３が取り付けられている。この従動用スプロケット７３は、駆動用スプロケット７２と同様に、シリンダロッド４２の伸縮方向に直交する回転軸を有し、このシリンダロッド４２の伸縮方向に向けて回転する。

さらに、これら駆動用スプロケット７２と従動用スプロケット７３との間に無端状のチェーン７１が巻回されており、この駆動用スプロケット７２の回転にてチェーン７１が回転駆動される。このチェーン７１の外周側には、このチェーン７１の周方向に向けて係合部としての係止歯７１ａが等間隔に設けられており、このチェーン７１のいずれかの係止歯７１ａにシリンダロッド４２に取り付けられた突起部５４を嵌合させて係止させ、このシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を高める。

以上により、上記第２実施形態においては、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストするアシスト装置５０Ａとして、チェーン７１の外周のいずれかの係合歯７１ａに、シリンダロッド４２に取り付けられた突起部５４を嵌合させて係止させた状態で、このチェーン７１を電動モータ５１にて回転駆動させるようにした。この結果、チェーン７１の回転駆動により、このチェーン７１の係止歯７１ａにて突起部５４が押され、この突起部５４が取り付けられたシリンダロッド４２に対し、油圧ポンプ１３からの作動油の給排による駆動力とは異なる駆動力を与えることができる。

したがって、上記第１実施形態と同様に、油圧ポンプ１３からの作動油の給排にてシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を電動モータ５１による電力にて高めることができ、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速さａに近づけることができる。よって、油圧ポンプ１３からの作動油の給排によるシリンダロッド４２の伸縮駆動を、チェーン７１を用いた比較的簡単な構成で確実にアシストすることができる。

［第３実施形態］
図８は、本発明の第３実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。本第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、電動モータ５１にて送りねじ部５２を回転駆動させ、この送りねじ部５２のねじ溝５２ａにて突起部５４を押して油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の駆動力を高めるアシスト装置５０に対し、第３実施形態は、電動モータ５１にて駆動ギヤ８１を回転駆動させ、この駆動ギヤ８１にて平板状の駆動部材８２を移動させてシリンダロッド４２の駆動力を高める構成のアシスト装置５０Ｂである。なお、本第３実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

このアシスト装置５０Ｂは、図８に示すように、電動モータ５１の駆動軸５１ａに駆動ギヤ８１が取り付けられている。この駆動ギヤ８１は、外周面に複数のギヤ８１ａが等間隔に形成されている。そして、この駆動ギヤ８１には、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の長手方向に沿った長手方向を有する略平板状の駆動部材８２が取り付けられている。この駆動部材８２は、シリンダロッド４２の伸縮方向に沿って移動可能に取り付けられており、この駆動部材８２の先端側には、この駆動部材８２の厚さ方向に向けて屈曲した固定片８２ａが設けられており、この固定片８２ａは、シリンダロッド４２のピン挿入部４２ｂの内側に係止されて固定されている。

さらに、駆動部材８２の駆動ギヤ８１側に面する一側面には、この駆動ギヤ８１の各ギヤ８１ａに噛合可能なギヤ形状部８２ｂが設けられている。このギヤ形状部８２ｂは、駆動部材８２の固定片８２ａが設けられている側の反対側である一側面に設けられ、この一側面の一端側から他端側に向けて等間隔に複数のギヤ８２ｃが形成されている。そして、この駆動部材８２のギヤ形状部８２ｂには、駆動ギヤ８１のギヤ８１ａが噛合されている。よって、この駆動ギヤ８１を電動モータ５１にて回転させることにより、この駆動ギヤ８１の回転に伴い、この駆動ギヤ８１のギヤ８１ａにて駆動部材８２のギヤ形状部８２ｂがシリンダロッド４２の伸縮方向に沿って押されて駆動されるため、このシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を高めることができる。

以上により、上記第３実施形態においては、アシスト装置５０Ｂとして、シリンダロッド４２に固定された駆動部材８２のギヤ形状部８２ｂに駆動ギヤ８１が噛合されており、この駆動ギヤ８１を電動モータ５１にて回転駆動させるようにした。この結果、駆動ギヤ８１の回転駆動により、この駆動ギヤ８１のギヤ８１ａにて駆動部材８２のギヤ形状部８２ｂが押され、この駆動部材８２が固定されたシリンダロッド４２に対し、油圧ポンプ１３からの作動油の給排による駆動力とは異なる駆動力を与えることができる。

したがって、上記第１実施形態と同様に、油圧ポンプ１３からの作動油の給排にてシリンダロッド４２を伸縮駆動させる際の駆動力を電動モータ５１による電力にて高めることができ、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速さａに近づけることができる。よって、油圧ポンプ１３からの作動油の給排によるシリンダロッド４２の伸縮駆動を、駆動ギヤ８１を用いた比較的簡単な構成で確実にアシストすることができる。
なお、第１ないし第３実施形態のいずれの実施形態においても、電動モータ５１の回転数とシリンダロッド４２の速さが比例関係にあるため、シリンダ速さ検出部６５を省略して電動モータ５１の回転数からシリンダロッド４２の速さを算出してもよい。これによりさらに実施形態の構成を簡単にすることができる。

［第４実施形態］
図９は、本発明の第４実施形態に係るアクチュエータを示す概略図である。図１０は、アクチュエータの駆動方法を示す説明図で、（ａ）はポンプ最大吐出流線図、（ｂ）はレバー操作量を時系列的に示すグラフ、（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ・ポンプ吐出流量・アシスト量を時系列的に示すグラフである。図１１は、アクチュエータのアシスト調整ゲインテーブルを示すグラフである。図１２は、アクチュエータの駆動方法を示すフローチャートである。

本第４実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、電動モータ５１の回転駆動を機械的に油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２に与え、このシリンダロッド４２の駆動力を高める構成のアシスト装置５０に対し、第４実施形態は、油圧アクチュエータ４０を駆動させる油圧ポンプ１３とは異なる油圧ポンプであるアシストポンプ９１を電動モータ５１にて駆動させて、このアシストポンプ９１から吐出される作動油の給排にてシリンダロッド４２の駆動力を高めるアシスト装置５０Ｃである。なお、本第４実施形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

このアシスト装置５０Ｃは、図９に示すように、油圧ポンプ１３とは異なる他の流体圧ポンプであるアシスト用のアシストポンプ９１を備えている。このアシストポンプ９１は、電動モータ５１の出力が供給され、この電動モータ５１にて駆動される。このアシストポンプ９１の吐出流路９１ａは、チェック弁９２およびリリーフ弁９３を介して方向制御弁９４に接続されている。ここで、チェック弁９２は、アシストポンプ９１から吐出される作動油の逆流を防止する逆流防止弁である。また、リリーフ弁９３は、アシストポンプ９１から吐出される作動油の最大吐出圧を規制する。具体的に、このリリーフ弁９３は、アシストポンプ９１のポンプ吐出圧が、このアシストポンプ９１のポンプ最大吐出圧より大きくなる場合に、このアシストポンプ９１から吐出される作動油の一部を作動油タンク１４へ逃がし、このポンプ吐出圧を最大吐出圧以下とする。

さらに、方向制御弁９４は、アクチュエータポート側が油路にて油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａおよびロッド室４１ｂの各ポート４１ｃ，４１ｄに連結され、この油圧アクチュエータ４０への作動油の流れを制御する。よって、この方向制御弁９４は、アシストポンプ９１から吐出される作動油を、油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａまたはロッド室４１ｂへ切り替える。また、方向制御弁９４には、この方向制御弁９４を切替駆動させるための切替駆動力生成装置９５，９６が各信号線９５ａ，９６ａを介してそれぞれ接続されている。これら切替駆動力生成装置９５，９６は、それぞれ信号線９５ｂ，９６ｂを介してコントローラ５８に接続され、このコントローラ５８からの各信号線９５ｂ，９６ｂを介した指令により、これら切替駆動力生成装置９５，９６が適宜駆動され、これら切替駆動力生成装置９５，９６から出力される固定容量の作動油にて方向制御弁９４が切替制御される。

（油圧駆動アシスト）
次に、上記油圧アクチュエータ４０をアシストポンプ９１にてアシストする場合の動作原理について説明する。

油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動をアシストポンプ９１にて油圧駆動アシストする場合には、コントローラ５８からの指令によりスイッチ５７を閉止動作させて、電動モータ５１を駆動可能な状態とさせる。そして、コントローラ５８からの目標電圧指令により電圧調整器５６の出力電圧を制御し、電動モータ５１の回転方向とともに、この電動モータ５１へ出力される電圧値および印加時間、すなわちアシスト量が制御される。

このとき、このコントローラ５８による電動モータ５１の制御と同時に、このコントローラ５８からの指令が切替駆動力制御装置９５，９６に伝達される。この場合に、方向制御弁９５の切替位置を、例えばアシストポンプ９１と油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａとを連通させる位置に移動させる場合、すなわち油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸長方向に油圧アシストする場合には、方向制御弁９４のボトム室４１ａに連通可能な切替位置へ駆動させることが可能な側の切替駆動力制御装置９５をコントローラ５８にて駆動させて、この切替駆動力生成装置９５にて生成される駆動力で方向制御弁９４の切替位置を制御する。

これに対し、方向切替弁９４の切替位置を、例えばアシストポンプ９１と油圧アクチュエータ４０のロッド室４１ｂとを連通させる位置に移動させる場合、すなわち油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を縮長方向に油圧アシストする場合には、方向制御弁９４のロッド室４１ｂに連通可能な切替位置へ駆動させることが可能な側の切替駆動力制御装置９６をコントローラ５８にて駆動させて、この切替駆動力生成装置９６にて生成される駆動力で方法制御弁９４の切替位置を制御する。

（駆動方法）
次に、上記油圧アクチュエータ４０の駆動方法について説明する。

まず、上記第１実施形態においては、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達した場合に、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動をアシストする。このため、油圧アクチュエータ４０のシリンダ速さは、時刻０からｔ２までの間が曲線１となり、時刻ｔ２以降が曲線２の挙動となる。よって、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達する時刻ｔ２までの間の目標シリンダ速さａと実シリンダ速さｃとの偏差量が大きいほど、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動のアシストが開始される前後での実シリンダ速さｃが大きく変動してしまう。

そこで、本第２実施形態では、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達する前後における、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２のシリンダ速さの変動を抑えつつ、このシリンダロッド４２のシリンダ速さが実シリンダ速さｃから目標シリンダ速さａとなるまでアシストする。

具体的に、本第２実施形態においては、図１０に示すように、油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量が、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に応じて減少する吐出圧域（時刻ｔ１から時刻ｔ２の間）においても、油圧アクチュエータ４０の操作量を大きくして駆動力を高めてアシストする。ここで、図１０（ａ）はポンプ最大吐出流線図を示しており、図１０（ｂ）は操作レバー４のレバー操作量を時系列的に示し、図１０（ｃ）は流量換算した目標シリンダ速さ・ポンプ吐出流量・アシスト量を時系列的に示している。

そして、図１０（ｃ）中の曲線３のように、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達する前後における油圧アクチュエータ４０のシリンダ速さの変動を抑えながら、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを、目標シリンダ速さａへアシストする。具体的には、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達しているかどうかを判定してアシスト制御を行うものではなく、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量とそのときのポンプ最大吐出流量との関係に基づいて予め設定したアシスト量調整ゲインｉを参照し、このアシスト調整ゲインｉを、上述した第１実施形態と同様の方法で算出した目標電圧Ｖ１にアシスト調整ゲインｉを乗じた目標電圧Ｖ２とし、この目標電圧Ｖ２で電動モータ６１を駆動させて、油圧アクチュエータ４０を徐々にアシスト制御する。

ここで、アシスト調整ゲインｉとしては、例えば図１１に示すように、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量とそのときのポンプ吐出圧に対応したポンプ最大吐出流量との比（流量比）を横軸とし、予め設定したゲインを縦軸とした調整テーブルである。このアシスト調整ゲインｉは、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に基づいて、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸縮駆動させる駆動力を高める率を増加させる。なお、この油圧ポンプ１３の流量比は、この油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量が、ポンプ吐出圧に応じて変化することから、ポンプ吐出圧に基づいて算出される。

このとき、ポンプ吐出流量とポンプ最大吐出流量との比が１に近づくにつれてアシスト調整ゲインｉを１に近づける設定とすることにより、ポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に近づくにつれて、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動を徐々にアシストすることが可能となる。また、このアシスト調整ゲインｉとしては、油圧ポンプのポンプ吐出圧がリリーフ圧になった場合に０となるよう設定されている。

（アシスト制御）
具体的に、油圧アクチュエータ４０を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させた際のアシスト方法は、図１２に示すように、ステップ１からステップ９までが上記第１実施形態と同様である。そして、このステップ９にて目標電圧Ｖ１が算出された後、ポンプ吐出圧検出部６２にてポンプ吐出圧を検出する（ステップ２１）。この後、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に基づき、ポンプ吐出圧に対応した流量比を算出し、この算出した流量比に基づくアシスト量調整ゲインｉを参照し（ステップ２２）、この参照したアシスト調整ゲインｉを目標電圧Ｖ１に乗じて目標電圧Ｖ２とする（ステップ２３）。

この後、目標電圧Ｖ２に対し、上記第１実施形態のステップ１３と同様の最大値制限を行い（ステップ２４）この目標電圧Ｖ２が０以上の場合には（ステップ２５）、コントローラ５８からの指令により切替駆動力生成装置９５，９６の一方が駆動され、これら切替駆動力生成装置９５，９６の一方から出力される固定容量の作動油にて方向制御弁９４を切替制御した後、このコントローラ５８からの指令により電圧調整器５６にて目標電圧Ｖ２に電圧調整された最終的な目標電圧Ｖが電動モータ５１に出力される（ステップ２６）。

ここで、ステップ２５においては、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧がリリーフ圧の場合にアシスト調整ゲインｉが０であることから、Ｖ２が０以上かどうか判断することによって、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧がリリーフ圧に達しているか否かを判断している。また、このステップ２５での判断により、目標電圧Ｖ２が０より小さいと判断された場合には、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御が終了となる。

以上より、目標電圧Ｖ２が供給された電動モータ５１が駆動してアシストポンプ９１が駆動され、このアシストポンプ９１から吐出される作動油の給排によって油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２への作動油の給排流量を増加できる。したがって、この油圧アクチュエータ４０の油圧駆動が油圧アシストされ、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を油圧ポンプ１３にて伸縮駆動させる際の駆動力を、この油圧ポンプ１３とは異なる動力源のアシストポンプ９１からの作動油の給排で高めることができ、このシリンダロッド４２の実シリンダ速さｃを目標シリンダ速さａに近づけることができる。

＜作用効果＞
ここで、上記第１実施形態においては、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達した場合に油圧アクチュエータ４０をアシストするため、この油圧アクチュエータ４０のシリンダ速さは、時刻０から時刻ｔ２までの曲線１と、時刻ｔ２以降の曲線２とをつなげた挙動となる。この場合には、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達する時刻ｔ２までに目標シリンダ速さａと実シリンダ速さｃとの偏差量ｅが大きいほど、油圧アクチュエータ４０のアシストの前後において実シリンダ速さｃが大きく変動してしまう。

これに対し、上述した第４実施形態の場合には、図１０（ｃ）中の曲線３のように、油圧ポンプ１３のポンプ最大吐出流量が、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に応じて減少する吐出圧域、具体的には時刻ｔ１から時刻ｔ２の間においても、油圧アクチュエータ４０の操作量を大きくして駆動力を高めてアシストしている。この結果、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がそのときのポンプ最大吐出流量に達する前後での油圧アクチュエータ４０のシリンダ速さの変動を抑えることができ、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の速さを、より滑らかに目標シリンダ速さａへ近づけることができる。

よって、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧が高くなるに従い、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動のアシスト量が高まることに対応させて、このシリンダロッド４２を伸縮駆動させる駆動力を高める率を増加できる。すなわち、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量がポンプ最大吐出流量に近づくに連れて徐々に油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストでき、このシリンダロッド４２の伸縮駆動のアシストをより適切に行うことができる。

また、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧に基づいて、この油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量とそのときのポンプ最大吐出流量との比（流量比）に対するアシスト量調整ゲインｉを参照し、この参照したアシスト調整ゲインｉを目標電圧Ｖ１に乗じて目標電圧Ｖ２としている。このため、ステップ２１において、油圧ポンプ１３のポンプ吐出圧のみを検出するだけでよく、上記第１実施形態のように、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量およびエンジン１２の回転数を検出する必要がないため、油圧アクチュエータ４０のアシスト制御をより簡単な構成で実現させることができる。

さらに、油圧アクチュエータ４０を駆動させる油圧ポンプ１３とは異なるアシストポンプ９１にて電動モータ５１を駆動させ、このアシストポンプ９１から作動油を油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａおよびロッド室４１ｂに給排させて、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストしている。この結果、油圧ポンプ１３にてシリンダロッド４２に与えられる駆動力とは異なる駆動力を、アシストポンプ９１にてシリンダロッド４２へ与えることができる。

よって、油圧ポンプ１３からの作動油の給排によるシリンダロッド４２の伸縮駆動を、アシストポンプ９１を用いてアシストできるから、このアシストポンプ９１として、例えばアタッチメント用として搭載されている油圧ポンプ等の他の油圧アクチュエータ（図示せず）を駆動させるための油圧ポンプ等を転用することにより、油圧ショベル１に搭載されている既存の油圧ポンプを用いて油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２の伸縮駆動をアシストできる。すなわち、油圧アクチュエータ４０をブームシリンダ６またはバケットシリンダ８として用い、図２に示すように、これらブームシリンダ６またはバケットシリンダ８を第１油圧ポンプ１３ａで駆動させる場合には、旋回モータ３ａを駆動させる第２油圧ポンプ１３ｂをアシストポンプ９１として用いることもできる。

［その他］
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、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。

また、上記各実施形態においては、油圧ショベル１のアームシリンダ７等の油圧アクチュエータ４０のアシスト制御について説明したが、例えば油圧ショベル１のアームシリンダ７以外の負荷変動が大きな油圧アクチュエータ、その他のホイールローダ、クレーン等の作業機械に用いられる種々の油圧アクチュエータのアシスト制御として用いることもできる。

さらに、コントローラ５８からの指令を信号線５６ａ，５７ａ，９５ｂ，９６ｂ等を介して伝達する構成としたが、これら信号線５６ａ，５７ａ，９５ｂ，９６ｂ等を介さず、コントローラ５８からの信号を無線にて伝達する構成とすることもできる。さらに、油圧ショベル１に搭載した電源５５にて電動モータ５１を駆動させるのではなく、例えば地下作業用の電気駆動式の油圧ショベル等においては、外部から供給される電力にて電動モータ５１を駆動させる構成とすることもできる。また、この電動モータ５１を駆動させる電源５５としては、油圧ショベル１のエンジン始動用等として搭載されている既存のものを用いることもできる。

また、上記第１実施形態においては、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２に取り付けられた突起部５２を、ソレノイド部５３にて形成される電磁力にて移動させる構成としたが、この突起部５２を、油圧ポンプ１３等から供給される作動油の油圧力等にて移動させる構成とすることもできる。

さらに、アシスト装置５０を構成する電源５５、電圧調整器５６、スイッチ５７、コントローラ５８、レバー操作量検出部６１、ポンプ吐出圧検出部６２、ポンプ吐出流量検出部６３、エンジン回転数検出部６４およびシリンダ速さ検出部６５については、油圧ショベル１の上部旋回体３等の車体内に設けるのではなく、この油圧ショベル１の車体外に設けた構成とすることもできる。

また、ポンプ吐出流量検出部６３にて油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量を検出できない場合等には、この油圧ポンプ１３のポンプ容積と、この油圧ポンプ１３の回転数との積から、油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量を算出することもできる。さらに、油圧ポンプ１３のポンプ容積を制御する信号圧と、エンジン１２の回転数とに基づいて油圧ポンプ１３のポンプ吐出流量を算出することもできる。

［第１参考形態］
次に、本発明に関連する油圧アクチュエータの第１参考形態について説明する。

図１３は、本発明に関連する第１参考形態に係るアクチュエータを示す概略図である。図１４は、アクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。本第１参考形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、油圧アクチュエータ４０の伸長方向および縮長方向それぞれの駆動を電動モータ５１にてアシストするアシスト装置５０に対し、第１参考形態は、油圧アクチュエータ４０の縮長方向の駆動のみを電動モータ５１にてアシストするアシスト装置５０Ｄである。なお、本第１参考形態において、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

このアシスト装置５０Ｄは、電動モータ５１を備え、この電動モータ５１の出力軸５１ｂに駆動ギヤ８１が取り付けられている。一方、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２は、外周面に螺旋状のねじ溝１０１ａが形成された送りねじ部１０１を備え、この送りねじ部１０１の長手方向の一端側である先端側に球状ジョイントとなる球状のボール形状部１０２が設けられている。このボール形状部１０２には、シリンダチューブ４１内に摺動可能に嵌挿されたヘッドとなるピストン１０３が取り付けられている。このピストン１０３には、シリンダロッド４２のボール形状部１２０が揺動かつ回動可能に嵌合される凹弧状の受け部１０３ａが設けられ、この受け部１０３ａにボール形状部１０２を揺動かつ回動可能に嵌合されて取り付けられている。そして、このピストン１０３にてシリンダチューブ４１内の空間が軸方向に沿って二分され、このシリンダチューブ４１内のピストン１０３の端面を囲む空間がボトム室４１ａとされ、このピストン１０３の受け部１０３ａ側の端面とシリンダチューブ４１内を囲む空間がロッド室４１ｂとされている。

さらに、シリンダチューブ４１のロッド室４１ｂ側の開口部４１ｆには、この開口部４１ｆを閉塞するボールねじ部１０４が設けられている。このボールねじ部１０４の中心部には、シリンダロッド４２の送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａが係合されるねじ溝１０４ａが内周面に螺旋状に形成された挿通孔１０４ｂが設けられ、この挿通孔１０４ｂのねじ溝１０４ａに送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａを嵌合させて螺合させた状態で、この挿通孔１０４ｂに送りねじ部１０１が挿通されて取り付けられている。よって、送りねじ部１０１は、この送りねじ部１０１を軸方向に回転させることにより、この送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａがボールねじ部１０４のねじ溝１０４ａに押され、この送りねじ部１０１がシリンダチューブ４１の軸方向に沿って伸縮される。

さらに、シリンダロッド４２のボール形状部１０２が設けられている側の反対側である基端部には、このシリンダロッド４２の送りねじ部１０１より外径寸法が大きな円盤状の鍔部１０５が同心状に設けられている。この鍔部１０５は、ピン挿入部４２ｂを有する軸受部材１０６に設けられた空間部１０６ａ内に周方向に回転可能に嵌合され抜け止め保持されている。また、シリンダロッド４２の送りねじ部１０１の鍔部１０５寄りの位置には、外周面にギヤ１０７ａが形成された円盤状の駆動ギヤ１０７が同心状に取り付けられて固定されている。

そして、軸受部材１０６の一側面には、電動モータ５１が取り付けられている。この電動モータ５１は、この電動モータ５１の出力軸５１ｂに取り付けられた駆動ギヤ８１のギヤ８１ａを、シリンダロッド４２の駆動ギヤ１０７のギヤ１０７ａに対向させつつ噛合させて取り付けられている。すなわち、この電動モータ５１は、この電動モータ５１を駆動させて駆動ギヤ８１を回転駆動させることにより、この駆動ギヤ８１にて駆動ギヤ１０７が回転駆動され、この駆動ギヤ１０７の回転に伴いシリンダロッド４２が回転され、このシリンダロッド４２の回転により、このシリンダロッド４２の送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａがシリンダチューブ４１のボールねじ部１０４のねじ溝１０４に押され、この送りねじ部１０１を回転させながらシリンダチューブ４１の軸方向に移動される。

よって、シリンダチューブ４１のボールねじ部１０４とシリンダロッド４２の送りねじ部１０１との螺合により、シリンダロッド４２を周方向に回転させることによって、このシリンダロッド４２をシリンダチューブ４１に対し軸方向に移動できる。そして、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸長させる場合には、油圧ポンプ１３から吐出される作動油をボトム室４１ａへ送り、この油圧ポンプ１３による圧力駆動力にてシリンダロッド４２を周方向に回転させながら伸長駆動できる。また、このシリンダロッド４２を縮長させる場合には、電動モータ５１を駆動させ、この電動モータ５１による電力駆動力にてシリンダロッド４２を上面視左回りに回転させることにより、このシリンダロッド４２を周方向に回転させながら縮長駆動できる。このとき、ピストン１０３および軸受部材１０６は、シリンダロッド４２のボール形状部１０２とピストン１０３の受け部１０３ａとの嵌合、およびシリンダロッド４２の鍔部１０５と軸形部材１０６の空間部１０６ａとの嵌合により、このシリンダロッド４２の回転力を受けることなく、これらボール形状部１０２と受け部１０３ａとの間、および鍔部１０５と空間部１０６ａとの間で摺動して追随する。

（駆動方法）
次に、上記油圧アクチュエータ４０の駆動方法について説明する。

まず、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸長させる場合は、コントローラ５８にてスイッチ５７を開放動作させてオフの状態とすると同時に、油圧ポンプ１３から供給される作動油をポート４１ｃを介してシリンダチューブ４１のボトム室４１ａに供給させて、このボトム室４１ａへ供給される作動油圧にてシリンダロッド４２のピストン１０３を押し、このシリンダロッド４２に伸長方向の駆動力を発生させる。

すると、このシリンダロッド４２が伸長する方向に向けて、シリンダロッド４２が周方向に回転していき、このシリンダロッド４２の送りねじ部１０１によるシリンダチューブ４１のボールねじ部１０４に対する回動により、シリンダロッド４２が伸長する方向に向けて、送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａがボールねじ部１０４のねじ溝１０４ａに押され、このシリンダロッド４２が徐々に伸長していく。このとき、スイッチ５７がオフ状態とされているため、電動モータ５１を駆動させることによる電気的負荷を最小限にできる。

これに対し、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を縮長させる場合は、コントローラ５８にてスイッチ５７を閉止動作させてオンの状態とし電動モータ５１を駆動させると同時に切替弁（図示せず）等にてシリンダチューブ４１のボトム室４１ａの連通先が作動油タンク１４に切り替えられ、このボトム室４１ａ内の作動油がピストン１０３にて押し出されて作動油タンク１４へ排出可能とさせる。

そして、電動モータ５１の駆動により、駆動ギヤ１０７を介してシリンダロッド４２が縮長する方向に、このシリンダロッド４２が周方向に回転していき、このシリンダロッド４２の送りねじ部１０１によるシリンダチューブ４１のボールねじ部１０４に対する回動により、シリンダロッド４２が縮長する方向に向けて、送りねじ部１０１のねじ溝１０１ａがボールねじ部１０４のねじ溝１０４ａにて押され、このシリンダロッド４２が徐々に縮長していく。

（油圧駆動装置）
さらに、この油圧アクチュエータ４０を油圧ショベル１のブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８として用いた場合には、これら油圧アクチュエータ４０は、図１４に示す油圧駆動装置１１Ｄにて駆動される。この油圧駆動装置１１Ｄの方向制御弁２１，２２，２３，３２は、切替位置が２位置切替構造とされており、ブームシリンダ６のボトム室４１ａと作動油タンク１４との間、アームシリンダ７のボトム室４１ａと作動油タンク１４との間、およびバケットシリンダ８のボトム室４１ａと作動油タンク１４との間のそれぞれに排出弁１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃが取り付けられている。これら各排出弁１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃは、切替位置が２位置切替構成とされた切替弁である。

排出弁１０８ａは、信号圧油路１０９ａを介して第１操作レバー４ａに接続されている。この第１操作レバー４ａは、信号圧油路１０９ｂを介してブーム用方向制御弁２３に接続されている。よって、第１操作レバー４ａを操作したことによるブーム５ａを下げる方向に駆動させるブーム下げ指令の信号圧が、信号圧油路１０９ａを介して排出弁１０８ａに送られ、この排出弁１０８ａの切替位置を、ブームシリンダ６のボトム室４１ａを作動油タンク１４に連通させる開口位置に駆動させる。また、この第１操作レバー４ａを操作したことによるブーム５ａを上げる方向に駆動させるブーム上げ指令の信号圧が、信号圧油路１０９ｂを介してブーム用方向制御弁２３に送られ、このブーム用方向制御弁２３の切替位置を、ブームシリンダ６のボトム室４１ａを第１油圧ポンプ１３ａの吐出油路１５ａに連通させる駆動位置に駆動させる。

次いで、排出弁１０８ｂは、信号圧油路１０９ｃを介して第２操作レバー４ｂに接続されている。この第２操作レバー４ｂは、信号圧油路１０９ｄを介して第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２のそれぞれに接続されている。よって、第２操作レバー４ｂを操作したことによるアーム５ｂを運転室３ｂ側とは反対側へ押し出すダンプ方向に駆動させるアームダンプ指令の信号圧が、信号圧油路１０９ｃを介して排出弁１０８ｂに送られ、この排出弁１０８ｂの切替位置を、アームシリンダ７のボトム室４１ａを作動油タンク１４に連通させる開口位置に駆動させる。また、この第２操作レバー４ｂを操作したことによるアーム５ｂを運転室３ｂ側に引き寄せるクラウド方向に駆動させるアームクラウド指令の信号圧が、信号圧油路１０９ｄを介して第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２に送られ、これら第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２の切替位置を、アームシリンダ７のボトム室４１ａを第１または第２油圧ポンプ１３ａ，１３ｂの各吐出油路１５ａ、１５ｂに連通させる駆動位置に駆動させる。

さらに、排出弁１０８ｃは、信号圧油路１０９ｅを介して第１操作レバー４ａに接続されている。この第１操作レバー４ａは、信号圧油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１に接続されている。よって、第１操作レバー４ａを操作したことによるバケット５ｄを運転室３ｂ側とは反対側へ押し出すダンプ方向に駆動させるバケットダンプ指令の信号圧が、信号圧油路１０９ｅを介して排出弁１０８ｃに送られ、この排出弁１０８ｃの切替位置を、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを作動油タンク１４に連通させる開口位置に駆動させる。また、この第１操作レバー４ａを操作したことによるバケット５ｄを運転室３ｂ側へ引き寄せるクラウド方向に駆動させるバケットクラウド指令の信号圧が、信号圧油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１に送られ、このバケット用方向制御弁２１の切替位置を、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを第１油圧ポンプ１３ａの吐出油路１５ａに連通させる駆動位置に駆動させる。

一方、信号圧油路１０９ａ，１０９ｃ，１０９ｅには、圧力検出器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃがそれぞれ取り付けられている。これら圧力検出器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、各信号圧油路１０９ａ，１０９ｃ，１０９ｅに供給される信号圧の有無を検出する信号圧センサである。そして、これら信号圧油路１０９ａ，１０９ｃ，１０９ｅにて信号圧が検出された場合には、コントローラ５８からの指令によりスイッチ５７をオン状態とさせて電動モータ５１を駆動させ、これら信号圧を検出した信号圧油路１０９ａ，１０９ｃ，１０９ｅに接続されているブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８のいずれかの油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２が縮長する方向に、このシリンダロッド４２を回転させて、このシリンダロッド４２を縮長駆動させる。

（駆動制御）
次いで、上記油圧駆動装置１１Ｄの駆動制御の一例として、油圧アクチュエータ４０をバケットシリンダ８として用いた場合について説明する。

まず、油圧ショベル１のバケット５ｄをダンプ方向に操作する場合には、第１操作レバー４ａを操作し、この第１操作レバー４ａの操作にて出力される信号圧を、信号圧油路１０９ｅを介して排出弁１０８ｃに送り、この排出弁１０８ｃの切替位置が、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを作動油タンク１４に連通させる開口位置に駆動される。このとき、第１操作レバー４ａから出力され信号圧油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１へ供給される信号圧が生成されないため、例えば弾性体による押圧等によって、このバケット用方向制御弁２１の切替位置が、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを第１油圧タンク１３ａの吐出油路１３ｃに連通させない中立位置となっている。

そして、信号圧油路１０９ｅへの信号圧の供給が圧力検出器１１０ｃにて検出され、この圧力検出器１１０ｃによる信号圧の検出により、コントローラ５８にてバケット５ｄをダンプ動作させると判定され、このコントローラ５８からの指令にてスイッチ５７をオン状態とされ、電動モータ５１が駆動される。ここで、圧力検出器１１０ｃにて検出した信号圧の大きさに基づいて、コントローラ５８からの指令により電圧調整器５６による電圧調整がなされ、この電圧調整器５６にて電圧調整された電圧が電動モータ５１に印加され、この電動モータ５１の駆動力が制御される。

この電動モータ５１の駆動により、シリンダロッド４２が縮長する方向に、このシリンダロッド４２が回転される。このとき、このシリンダロッド４２の縮長動作に伴い、油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａ内の作動油が、排出弁１０８ｃを介して作動油タンク１４へ排出されることにより、バケットシリンダ８にてバケット５ｄをダンプ方向に電動駆動させることができる。

これに対し、油圧ショベル１のバケット５ｄをクラウド方向に操作する場合には、第１操作レバー４ａを操作し、この第１操作レバー４ａの操作にて出力される信号圧を、信号圧油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１へ送り、このバケット用方向制御弁２１の切替位置が、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを第１油圧タンク１３ａの吐出油路１５ａに連通させる駆動位置に駆動される。このとき、第１操作レバー４ａから出力され信号圧油路１０９ｅを介して排出弁１０８ｃへ供給される信号圧が生成されないため、例えば弾性体による押圧等によって、この排出弁１０８ｃの切替位置が、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを作動油タンク１４に連通させない閉止位置となっている。

この結果、このボトム室４１ａに供給される作動油が排出弁１０８ｃを介して作動油タンク１４へ排出されなくなるため、第１油圧タンク１３ａから吐出される作動油がボトム室４１ａに供給され、この作動油の油圧力によりボトム室４１ａ内のピストン１０３が押圧され、シリンダロッド４２が伸長する方向に、このシリンダロッド４２が回転される。このとき、このシリンダロッド４２の回転に伴い、このシリンダロッド４２の鍔部１０５が軸受部材１０６の空間部１０６ａ内で空回りするとともに、電動モータ５１の駆動ギヤ８１もまた空回りすることにより、バケットシリンダ８にてバケット５ｄをクラウド方向に油圧駆動させることができる。

（作用効果）
ここで、一般的な油圧ショベル１のブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８は、伸縮力を作動油の油圧のみで制御するものであるが、作動油を使用していることにより、この作動油の給排制御に伴う油圧回路内での圧力損失の発生は避けられず、特に複数の油圧アクチュエータ４０を同時に駆動させる場合には、より駆動負荷の小さな油圧アクチュエータ４０へ優先的に作動油が供給されないよう意図的に圧力損失を発生させる場合もある。

一方、作動油の圧力損失を完全に無くすことを考えた場合には、油圧アクチュエータ４０を油圧以外、例えば電力で駆動することが考えられる。しかしながら、特に油圧ショベル１のブームシリンダ６、アームシリンダ７またはバケットシリンダ８の場合には、この油圧アクチュエータ４０のピストン１０３の受圧面積等の関係から、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を伸長方向に駆動させる場合に、より大きな駆動力を必要とするため、これら油圧アクチュエータ４９を電動モータ５１で駆動させる場合には、電動モータ５１の大型化や高出力化が必要となり、電動モータ５１自体のコスト増大が考えられる。

そこで、上記第１参考形態のように、油圧ショベル１のブームシリンダ５、アームシリンダ６およびバケットシリンダ８として用いられる油圧アクチュエータ４０の伸長方向への駆動を油圧駆動とし、この油圧アクチュエータ４０の縮長方向への駆動を電動駆動とし、電動モータ５１の駆動にてシリンダロッド４２を縮長方向に駆動させるようにした。この結果、この油圧アクチュエータ４０の伸長方向への駆動が油圧駆動であることから、作動油を給排させる油圧回路を完全に無くすことはできないものの、油圧アクチュエータ４０の伸縮駆動のうち、比較的大きな駆動力を必要としない縮長方向への駆動を電動駆動としたことにより、作動油の圧力損失の低減や、電動モータ５１の大型化や高出力化を抑えることができる。

さらに、上記構成の油圧アクチュエータ４０としたことにより、この油圧アクチュエータ４０の駆動を制御する各方向制御弁２１，２２，２３，３２の切替位置を、この油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａを油圧ポンプ１３の吐出油路１５に連通させる駆動位置と、この油圧アクチュエータ４０のボトム室４１ａを油圧ポンプ１３の吐出油路１５に連通させない中立位置との２位置切替構造にできる。よって、従来、これら方向制御弁２１，２２，２３，３２の切替位置として必要であった、油圧アクチュエータ４０のロッド室４１ａを油圧ポンプ１３の吐出油路１５に連通させる駆動位置が不要になるため、これら方向制御弁２１，２２，２３，３２を、３位置切替構造から２位置切替構造に簡略化でき、小型化することができる。さらに、従来必要とされていた油圧アクチュエータ４０のロッド室４１ａを油圧ポンプ１３の吐出油路１５に連通させるための関係油路が不要になるため、油圧アクチュエータ４０を駆動させる油圧駆動装置１１Ｄの油圧回路構成を簡素化することが可能となる。

なお、上記第１参考形態においては、油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を縮長動作させる場合にのみ電動モータ５１を用いて電動駆動する構成としたが、この油圧アクチュエータ４０のシリンダロッド４２を、油圧ポンプ１３から吐出される作動油にて伸長動作させる場合に、電動モータ５１を逆転駆動させ、シリンダロッド４２が伸長する方向に、このシリンダロッド４２を回転させることにより、このシリンダロッド４２を伸長駆動させる際の駆動力を高めることができ、上記第１および第４実施形態でのアシスト制御が可能となる。
［第２参考形態］
次に、本発明に関連する油圧アクチュエータの第２参考形態について説明する。

図１５は、本発明に関連する第２参考形態に係るアクチュエータを駆動させるための油圧回路を示す図である。本第２参考形態が前述した第１参考施形態と異なるのは、ブーム用方向制御弁２３、第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２およびバケット用方向制御弁２１それぞれの開口特性を同一とし、これら方向制御弁２１，２２，２３，３２へ供給される信号圧を制御する信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃを設けた油圧駆動装置１１Ｅである。なお、本第２参考形態において、第１参考形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

信号圧制御器２０１ａは、ブーム用方向制御弁２３へ供給される信号圧を制御するものであり、信号圧油路１０９ｂを介してブーム用方向制御弁２３に接続されている。信号圧制御器２０１ｂは、第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２へ供給される信号圧を制御するものであり、信号油路１０９ｄを介して第１および第２アーム用方向制御弁２２，３２に接続されている。さらに、信号圧制御器２０１ｃは、バケット用方向制御弁２１へ供給される信号圧を制御するものであり、信号油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１に接続されている。

これら各信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃは、制御部としてのコントローラ２０２に接続されており、このコントローラ２０２からの指令により、これら信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃから出力する信号圧を制御する。また、コントローラ２０２には、ブーム５ａを下げる操作時の信号圧を検出する圧力検出器２０３ａと、アーム５ｂを引き寄せるクラウド操作時の信号圧を検出する圧力検出器２０３ｂと、バケット５ｄを引き寄せるクラウド操作時の信号圧を検出する圧力検出器２０３ｃとがそれぞれ接続されている。

圧力検出器２０３ａは、第１操作レバー４ａに接続され、この第１操作レバー４ａがブーム下げ方向に操作された際に、この第１操作レバー４ａから出力される信号圧を検出する。圧力検出器２０３ｂは、第２操作レバー４ｂに接続され、この第２操作レバー４ｂがアーム５ｂをクラウドさせる方向に操作された際に、この第２操作レバー４ｂから出力される信号圧を検出する。さらに、圧力検出器２０３ｃは、第１操作レバー４ａに接続され、この第１操作レバー４ａがバケット５ｄをクラウドさせる方向に操作された際に、この第１操作レバー４ａから出力される信号圧を検出する。そして、コントローラ２０２は、圧力検出器２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃにて検出された信号圧に基づいて、対応する信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃを制御して、この信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃから出力される信号圧を制御する。

＜作用効果＞
以上により、上記第２参考形態においては、例えば油圧アクチュエータ４０をバケットシリンダ８として用いた場合は、第１操作レバー４ａが操作され、この第１操作レバー４ａがバケット５ｄをクラウドさせる方向に操作された際に、この第１操作レバー４ａから出力される信号圧が圧力検出器２０３ｃにて検出される。そして、この圧力検出器２０３ｃにて検出された信号圧に基づいて、コントローラ２０２にて信号圧制御器２０１ｃから出力される信号圧を制御する。この後、この信号圧制御器２０１ｃから出力された信号圧が、信号圧油路１０９ｆを介してバケット用方向制御弁２１へ供給され、このバケット用方向制御弁２１の切替位置が、バケットシリンダ８のボトム室４１ａを第１油圧ポンプ１３ａの吐出油路１５ａに連通させる駆動位置に駆動される。よって、第１油圧ポンプ１３ａから吐出される作動油がボトム室４１ａに供給され、この作動油の油圧力にてピストン１０３が押されてシリンダロッド４２が伸長駆動され、バケット５ｄがクラウド方向に駆動される。

したがって、第１または第２操作レバー４ａ，４ｂの操作量のみで、これら第１または第２操作レバー４ａ，４ｂから出力される信号圧が決定される。さらに、いずれかの方向制御弁２１，２２，２３，３２の開口率が目標とする開口率にならない場合であっても、第１または第２操作レバー４ａ，４ｂから出力される信号圧を検出する圧力検出器２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃに加え、これら圧力検出器２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃにて検出された信号圧に基づき、各方向制御弁２１，２２，２３，３２へ供給する信号圧を制御する信号圧制御器２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃを用いることにより、これら方向制御弁２１，２２，２３，３２をより正確に制御することができる。同時に、ブームシリンダ６、アームシリンダ７およびバケットシリンダ８を制御する各方向制御弁２１，２２，２３，３２の開口特性を同一にでき、これら方向制御弁２１，２２，２３，３２を同一構成にできるから、油圧駆動装置１１Ｅの構成をより簡素化することができる。

１ 油圧ショベル
２ 下部走行体
２ａ，２ｂ 走行モータ
２ｃ，２ｄ 走行装置
３ 上部旋回体
３ａ 旋回モータ
３ｂ 運転室
３ｃ エンジン室
３ｄ カウンタウエイト
４ 操作レバー
４ａ 第１操作レバー
４ｂ 第２操作レバー
４ｃ 第３操作レバー
４ｄ 第４操作レバー
５ フロント作業機
５ａ ブーム
５ｂ アーム
５ｃ ４節リンク機構
５ｄ バケット
６ ブームシリンダ
６ａ シリンダチューブ
６ｂ シリンダロッド
７ アームシリンダ
７ａ シリンダチューブ
７ｂ シリンダロッド
８ バケットシリンダ
８ａ シリンダチューブ
８ｂ シリンダロッド
１１，１１Ｄ，１１Ｅ 油圧駆動装置
１２ エンジン
１３ 油圧ポンプ
１３ａ 第１油圧ポンプ
１３ｂ 第２油圧ポンプ
１４ 作動油タンク
１５ 吐出油路
１５ａ，１５ｂ 吐出油路
１６ コントロールバルブ装置
１７ａ，１７ｂ センタバイパスライン
１８ メインリリーフ弁
２０ 第１バルブセクション
２１ バケット用方向制御弁
２２ 第１アーム用方向制御弁
２３ ブーム用方向制御弁
２４ 第１走行用方向制御弁
３０ 第２バルブセクション
３１ 旋回用方向制御弁
３２ 第２アーム用方向制御弁
３３ 第２走行用方向制御弁
４０ 油圧アクチュエータ
４１ シリンダチューブ
４１ａ ボトム室
４１ｂ ロッド室
４１ｃ，４１ｄ ポート
４１ｅ ピン挿入部
４１ｆ 開口部
４２ シリンダロッド
４２ａ ヘッド
４２ｂ ピン挿入部
５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ アシスト装置
５１ 電動モータ
５１ａ 信号線
５１ｂ 出力軸
５２ａ ねじ溝
５２ 送りねじ部
５３ ソレノイド部
５３ａ 信号線
５４ 突起部
５５ 電源
５６ 電圧調整器
５６ａ 信号線
５７ スイッチ
５７ａ 信号線
５８ コントローラ
６１ レバー操作量検出部
６１ａ 信号線
６２ ポンプ吐出圧検出部
６２ａ 信号線
６３ ポンプ吐出流量検出部
６３ａ 信号線
６４ エンジン回転数検出部
６４ａ 信号線
６５ シリンダ速さ検出部
６５ａ 信号線
７１ チェーン
７１ａ 係止歯
７２ 駆動用スプロケット
７３ 従動用スプロケット
８１ 駆動ギヤ
８１ａ ギヤ
８２ 駆動部材
８２ａ 固定片
８２ｂ ギヤ形状部
８２ｃ ギヤ
９１ アシストポンプ
９１ａ 吐出流路
９２ チェック弁
９３ リリーフ弁
９４ 方向制御弁
９５，９６ 切替駆動力生成装置
９５ａ，９６ａ 信号線
９５ｂ，９６ｂ 信号線
１０１ 送りねじ部
１０１ａ ねじ溝
１０２ ボール形状部
１０３ ピストン
１０３ａ 受け部
１０４ ボールねじ部
１０４ａ ねじ溝
１０４ｂ 挿通孔
１０５ 鍔部
１０６ 軸受部材
１０６ａ 空間部
１０７ 駆動ギヤ
１０７ａ ギヤ
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ 排出弁
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ，１０９ｅ，１０９ｆ 信号圧油路
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ 圧力検出器
２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ 信号圧制御器
２０２ コントローラ
２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ 圧力検出器

Claims (3)

1. 伸縮駆動可能なロッドを有するアクチュエータの駆動装置であって、
   前記ロッドを伸縮駆動させる操作レバーの操作量に応じた圧油を供給する油圧ポンプと、
   前記ロッドの伸縮駆動をアシストする電動モータと、
   前記操作量を検出する操作量検出部と、
   前記操作量に応じて前記ロッドを伸縮駆動させた際の前記ロッドの実際の速度を検出する速度検出部と、
   前記速度検出部にて検出した実際の速度が、前記操作量検出部にて検出した前記操作量に応じて予め設定した目標速度より低い場合に、前記電動モータを駆動させて前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高め、前記ロッドの実際の速度を、前記目標速度に近づける制御を行なうコントローラと、
   を具備することを特徴とするアクチュエータの駆動装置。
2. 請求項１に記載のアクチュエータの駆動装置において、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油の吐出流量を検出する吐出流量検出部を具備し、
   前記コントローラは、前記吐出流量検出部にて検出した吐出流量が前記油圧ポンプの最大吐出流量に達している場合に、前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める制御を行なう
   ことを特徴とするアクチュエータの駆動装置。
3. 請求項１に記載のアクチュエータの駆動装置において、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油の吐出圧を検出する吐出圧検出部を具備し、
   前記コントローラは、前記吐出圧検出部にて検出した吐出圧に基づいて、前記ロッドを伸縮駆動させる駆動力を高める率を増加させる制御を行なう
   ことを特徴とするアクチュエータの駆動装置。