JP6445352B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械に関する。

クレーンやショベル等の作業機械には、上部旋回体や、ブーム等の起伏部材、吊荷用のフック装置、掘削用の作業アタッチメントなどの作動部を操作するために用いられる操作装置が搭載されている。従来の作業機械では、油圧モータや油圧シリンダ等の油圧アクチュエータを有する油圧式の駆動装置によって作動部が駆動される。操作装置は、操作レバー等の操作部材と、油圧アクチュエータに供給する作動油の圧力を操作部材の操作に応じて制御することにより作動部が操作部材の操作に応じた動作を行うように油圧アクチュエータを動作させる制御装置を備える。

従来の作業機械の操作装置の中には、基準位置から操作された操作部材に対して基準位置側へ戻す反力を付与する反力付与装置を備えたものがある。この従来の反力付与装置は、油圧アクチュエータに供給された作動油の圧力を利用して操作部材に反力を付与する。このため、操作部材に付与される反力には、油圧アクチュエータに供給された作動油の油圧が反映される。油圧アクチュエータに供給された作動油の油圧には作動部の動作状態が反映されるため、操作者は、操作部材に付与される反力を感じ取ることにより、作業機械の作動部の動作状態を把握することが可能であった。

ところで、近年では、コスト低減や省エネルギ又は軽量化の観点から操作装置の電気化が進められている。下記特許文献１には、電気式の操作装置の一例として、クレーン等に用いられる操作制御装置が示されている。

下記特許文献１に開示された操作制御装置は、中央位置から前後及び左右に回動操作可能な操作レバーと、操作レバーの回動量を検出するロータリエンコーダと、ロータリエンコーダの検出結果に基づいて作動部としての移動対象物の駆動系を制御する制御手段とを備えている。また、操作制御装置は、回動操作された操作レバーに対してその操作レバーを中央位置側へ戻す反力を付与する付与装置と、移動対象物の周りの障害物の有無、障害物の存在する方角及び移動対象物から障害物までの距離を検出する外部センサとを備えている。

付与装置は、電動モータと、その電動モータのモータ軸の回転を操作レバーに伝達してその操作レバーに反力を付与する複数のギア等を有する。

制御手段は、外部センサの検出値に基づいて移動対象物と障害物との位置関係を演算により導出する。そして、制御手段は、ロータリエンコーダの検出結果から操作レバーの回動操作に対応する移動対象物の移動方向を導出し、移動対象物が障害物と接触するおそれがある場合には、電動モータを作動させて操作レバーに反力を付与させる。

特開２０１１−５９９３４号公報

しかしながら、上記の操作制御装置では、操作者が、操作レバーの操作感覚を通じて、作動部の動作に関わる作業機械自体の状態を知覚することはできない。

具体的に、上記操作制御装置では、移動対象物と障害物との相対的な位置関係を反映した反力が操作レバーに付与されるものの、移動対象物を駆動する駆動系の作動状態などの作業機械自体の状態は、反力に反映されない。このため、操作者は、操作レバーの操作感覚を通じて作業機械自体の状態を知覚することはできない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電気式の操作装置を搭載した作業機械において、操作者が、操作部材の操作感覚を通じて、作動部の動作に関わる作業機械自体の状態を知覚できるようにすることである。

上記目的を達成するため、本発明による作業機械は、所定の作業を行う作業機械であって、作動部と、前記作動部を駆動する駆動装置と、前記作動部を操作するための電気式の操作装置と、を備え、前記操作装置は、基準位置から特定の方向へ操作可能な操作部材と、前記操作部材の操作に応じた前記作動部の動作を指示する制御信号を前記駆動装置へ出力することにより前記作動部が前記動作を行うように前記駆動装置に前記作動部を駆動させる駆動制御部と、電動アクチュエータを有していて、前記基準位置から操作された前記操作部材に対してその操作部材を前記基準位置側へ戻す反力を前記電動アクチュエータの動力を用いて付与する反力付与装置と、前記作動部の動作に関わる前記作業機械の状態を検出し、その検出した作業機械の状態を示す状態指標値を導出する状態指標値導出部と、前記操作部材に対して反力を付与する前記反力付与装置を制御するための反力制御値を、前記状態指標値導出部により導出された前記状態指標値に応じた値で導出する制御値導出部と、前記反力付与装置が前記制御値導出部により導出された前記反力制御値に応じた反力を前記操作部材に対して付与するように前記反力付与装置を制御する反力制御部と、を有する。

この作業機械では、電気式の操作装置において、制御値導出部が、作動部の動作に関わる作業機械の状態指標値に応じた値の反力制御値を導出し、反力付与装置が、制御値導出部により導出された反力制御値に相当する反力を操作部材に対して付与するため、操作者は、操作部材を操作して作動部を作動させる時に、作動部の動作に関わる作業機械自体の状態が反映された反力を操作部材から感じ取ることができる。従って、電気式の操作装置を搭載した作業機械において、操作者は、操作部材の操作感覚を通じて、作動部の動作に関わる作業機械自体の状態を知覚できる。

上記作業機械において、前記操作装置は、前記操作部材の前記基準位置からの操作量を検出する操作検出部を有し、前記状態指標値導出部は、前記操作検出部によって検出された前記操作量から想定される前記作動部の想定動作量を導出するとともに、前記作動部の実際の動作量である実際動作量を検出し、前記想定動作量と前記実際動作量との差を前記状態指標値として導出してもよい。

この構成によれば、操作者は、操作部材の操作量に対応する作動部の想定動作量と作動部の実際動作量との差が反映された反力を操作部材から感じ取ることができる。このため、操作者は、操作部材の操作感覚を通じて、操作部材の操作により想定している作動部の動作量に対するその作動部の実際の動作量の誤差を知覚できる。

また、上記作業機械は、クレーンであり、前記作動部は、吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行うためのウインチドラムであり、前記状態指標値導出部は、前記ウインチドラムの回転数を検出し、その検出した回転数を前記状態指標値として導出する回転計であってもよい。

この構成によれば、操作者は、ウインチドラムの回転数が反映された反力を操作部材から感じ取ることができるため、吊荷の巻き上げ時及び巻き下げ時に、操作部材の操作感覚を通じて、ウインチドラムの回転数の大きさ、すなわち吊荷の巻上速度又は巻下速度の大きさを把握できる。吊荷の巻上速度又は巻下速度が大きい場合には、ウインチドラムを操作するための操作部材の操作に慎重さが要求されるが、操作者は、操作部材の操作感覚を通じて巻上速度又は巻下速度の大きさを把握できることにより、その時点での巻上速度又は巻下速度の大きさから必要とされる操作の慎重さを満たした適切な慎重さで操作部材によるウインチドラムの操作を行うことができる。

また、上記作業機械は、クレーンであり、前記作動部は、吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行うためのウインチドラムであり、前記状態指標値導出部は、吊荷によって前記ウインチドラムに掛かる荷重を表す荷重指標値を前記状態指標値として検出する荷重計と、前記ウインチドラムの回転数を前記状態指標値として検出する回転計とを有し、前記制御値導出部は、前記荷重計により検出された前記荷重指標値と前記回転計により検出された前記回転数の両方に応じた値で前記反力制御値を導出してもよい。

この構成によれば、操作者は、荷重計により検出された荷重指標値と回転計により検出されたウインチドラムの回転数の両方が反映された反力を操作部材から感じ取ることができる。このため、吊荷の巻き上げ時及び巻き下げ時に、操作部材の操作感覚を通じて、荷重指標値と吊荷の巻上又は巻下速度の両方の要素が合成された指標値の大きさを把握できる。荷重指標値の大きさ及び吊荷の巻上又は巻下速度の大きさは、いずれも、ウインチドラムの操作に慎重さを要求する要素であるため、操作者は、それらの要素が合成された指標値の大きさを操作部材の操作感覚を通じて把握できることにより、その時点での荷重指標値の大きさ及び吊荷の巻上又は巻下速度の大きさから必要とされる操作の慎重さを満たした適切な慎重さで操作部材によるウインチドラムの操作を行うことができる。

上記作業機械において、前記電動アクチュエータは、電動モータであることが好ましい。

電動モータは、小型であるとともに低コストであり、且つ、簡易な電動アクチュエータであるため、この構成によれば、反力付与装置の小型化、低コスト化及び構成の簡略化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、電気式の操作装置を搭載した作業機械において、操作者が、操作部材の操作感覚を通じて、作動部の動作に関わる作業機械自体の状態を知覚できる。

本発明の第１参考例による作業機械の概略的な側面図である。 第１参考例による作業機械の駆動装置、圧力センサ及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 第１参考例による操作装置のコントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。 第１参考例による制御値導出部がモータ電流値を導出するために用いる変換マップを示す図である。 変換マップの別の例を示す図である。 変換マップのさらに別の例を示す図である。 本発明の第２参考例による作業機械の駆動装置、ロードセル及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態による作業機械の駆動装置、動作量検出部及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 第１実施形態による操作装置のコントローラの内部構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第３参考例による作業機械の駆動装置、荷重計及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 第３参考例による制御値導出部がモータ電流値を導出するために用いる変換マップを示す図である。 レバーの回動操作量、巻上ドラムの回転数、荷重指標値、及び、図１１の変換マップに基づいて導出したモータ電流値のそれぞれの経時変化を示す図である。 図１１に示した変換マップの別の例を示す図である。 本発明の第２実施形態による作業機械の駆動装置、回転計及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 第２実施形態による制御値導出部がモータ電流値を導出するために用いる変換マップを示す図である。 レバーの回動操作量、巻上ドラムの回転数、及び、図１５の変換マップに基づいて導出したモータ電流値のそれぞれの経時変化を示す図である。 本発明の第３実施形態による作業機械の駆動装置、荷重計、回転計及び電気式の操作装置の構成を示す図である。 第３実施形態による制御値導出部がモータ電流値を導出するために用いる変換マップを示す図である。 レバーの回動操作量、巻上ドラムの回転数、荷重指標値、及び、図１８の変換マップに基づいて導出したモータ電流値のそれぞれの経時変化を示す図である。

以下、本発明の参考例及び実施形態について図面を参照して説明する。

（第１参考例）
図１〜図３を参照して、本発明の第１参考例による作業機械について説明する。

第１参考例による作業機械は、図１に示すように、吊荷１００の巻上／巻下を行うクレーンである。このクレーンは、自走可能な下部走行体２と、その下部走行体２上に縦軸回りに旋回自在となるように搭載された上部旋回体４と、図略の旋回装置とを有する。

下部走行体２は、クローラ式である。具体的には、下部走行体２は、その幅方向（左右方向）に分かれて配置された一対のクローラ式走行装置３を備える。各走行装置３は、周回可能に設けられたクローラ３ａと、そのクローラ３ａを周回させるための動力を発する油圧モータである図略の走行モータとを備える。

上部旋回体４は、旋回フレーム６と、ブーム８と、ガントリ１０と、下部スプレッダ１２と、上部スプレッダ１３と、起伏ウインチ１６と、巻上ウインチ１８と、フック装置２０と、を備える。

旋回フレーム６は、下部走行体２上に旋回自在となるように搭載されている。図略の旋回装置は、旋回フレーム６を下部走行体２に対して旋回させるようにクレーンに搭載されている。この旋回装置は、油圧モータである図略の旋回モータと、その旋回モータから出力される動力を縦軸回りの旋回力に変換し、その旋回力によって旋回フレーム６を下部走行体２に対して旋回させる図略の動力伝達機構とを備える。

ブーム８は、旋回フレーム６の前端部に起伏自在となるように取り付けられている。

ガントリ１０は、ブーム８よりも後方で旋回フレーム６上に立設されている。

下部スプレッダ１２は、ガントリ１０の上端に設けられ、上部スプレッダ１３は、下部スプレッダ１２からブーム８側に離間して配置されている。上部スプレッダ１３は、ガイライン１４を介してブーム８の先端部に接続されている。

起伏ウインチ１６は、ブーム８を起伏させるためのものであり、旋回フレーム６上に搭載されている。起伏ウインチ１６は、起伏ロープ１７が巻かれた起伏ドラム１６ａと、その起伏ドラム１６ａを回転させる油圧モータである図略の起伏モータとを有する。

起伏ドラム１６ａから引き出された起伏ロープ１７は、下部スプレッダ１２のシーブと上部スプレッダ１３のシーブとに掛け回されている。起伏ドラム１６ａが起伏ロープ１７を巻き取るように起伏モータが起伏ドラム１６ａを回転させることにより、上部スプレッダ１３が下部スプレッダ１２側へ引き寄せられるとともに、ブーム８の先端部がガイライン１４によって後方へ引っ張られてブーム８が起立する。一方、起伏ドラム１６ａが起伏ロープ１７を繰り出すように起伏モータが起伏ドラム１６ａを回転させることにより、上部スプレッダ１３が下部スプレッダ１２から離反することが許容され、その結果、ブーム８が倒伏するようになっている。

巻上ウインチ１８は、フック装置２０及びそれに吊られた吊荷１００の巻上／巻下を行うためのものであり、旋回フレーム６上に搭載されている。以下、フック装置２０とそれに吊られた吊荷１００とをまとめて巻上／巻下の対象物１０２と称する。巻上ウインチ１８は、巻上ロープ１９が巻かれた巻上ドラム１８ａと、その巻上ドラム１８ａを回転させる油圧モータである図略の巻上モータとを有する。

巻上ドラム１８ａから引き出された巻上ロープ１９は、ブーム８の先端部を経由し、その先端部から下方に垂下されてフック装置２０を吊る。巻上ドラム１８ａが巻上ロープ１９を巻き取るように巻上モータが巻上ドラム１８ａを回転させることにより、対象物１０２が巻き上げられる。一方、巻上ドラム１８ａが巻上ロープ１９を繰り出すように巻上モータが巻上ドラム１８ａを回転させることにより、対象物１０２が巻き下げられる。

以上の構成を有するクレーンは、図２に示すように、駆動装置５１と、圧力センサ２３と、電気式の操作装置２４とを備える。なお、図２に示されている作動部５０は、クローラ３ａ、上部旋回体４、起伏ドラム１６ａ、又は、巻上ドラム１８ａに相当する。図２では、太い実線により油圧配管が示されており、破線により電気配線が示されている。

駆動装置５１は、作動部５０を駆動する装置である。駆動装置５１は、油圧回路２２と、駆動モータ３３とを有する。

油圧回路２２は、操作装置２４のコントローラ３６（後述）からの制御信号に応じて駆動モータ３３に作動油を供給し、それによって駆動モータ３３を作動させるものである。駆動モータ３３は、油圧モータであり、作動部５０を駆動するための動力を出力するアクチュエータである。具体的には、駆動モータ３３は、クローラ３ａ（図１参照）を周回させるための走行モータ、上部旋回体４（図１参照）を旋回させるための旋回モータ、起伏ドラム１６ａ（図１参照）を回転させるための起伏モータ、又は、巻上ドラム１８ａ（図１参照）を回転させるための巻上モータである。すなわち、作動部５０がクローラ３ａである場合には、駆動モータ３３は走行モータに相当し、作動部５０が上部旋回体４である場合には、駆動モータ３３は旋回モータに相当し、作動部５０が起伏ドラム１６ａである場合には、駆動モータ３３は起伏モータに相当し、作動部５０が巻上ドラム１８ａである場合には、駆動モータ３３は巻上モータに相当する。

油圧回路２２は、図２に示すように、第１電磁比例減圧弁２５と、第２電磁比例減圧弁２６と、バルブ２７と、油圧管路２８と、逆止弁２９とを備える。

第１電磁比例減圧弁２５は、操作装置２４の後述のコントローラ３６からの制御信号の入力に応じて、パイロット油圧源が出力する油圧を制御信号が指示する大きさのパイロット圧まで減圧してバルブ２７へ導く。

第２電磁比例減圧弁２６は、後述のコントローラ３６からの制御信号の入力に応じて、パイロット油圧源が出力する油圧を制御信号が指示する大きさのパイロット圧まで減圧してバルブ２７へ導く。

バルブ２７は、パイロット切換弁である。バルブ２７は、第１パイロットポート２７ａと、第２パイロットポート２７ｂとを有する。第１パイロットポート２７ａは、第１パイロット管路３０ａを介して第１電磁比例減圧弁２５と接続されている。第２パイロットポート２７ｂは、第２パイロット管路３０ｂを介して第２電磁比例減圧弁２６と接続されている。

また、バルブ２７は、油圧管路２８を介して駆動モータ３３と接続されている。具体的に、油圧管路２８は、第１管路２８ａと第２管路２８ｂとを有する。バルブ２７は、第１管路２８ａを介して駆動モータ３３の第１給排口３３ａに接続されているとともに、第２管路２８ｂを介して駆動モータ３３の第２給排口３３ｂに接続されている。

バルブ２７は、図略の油圧ポンプと接続されており、その油圧ポンプから作動油が供給される。バルブ２７は、第１電磁比例減圧弁２５から第１パイロットポート２７ａにパイロット圧が供給された場合には、第１管路２８ａを通じて駆動モータ３３の第１給排口３３ａに作動油を供給する状態になる。一方、バルブ２７は、第２電磁比例減圧弁２６から第２パイロットポート２７ｂにパイロット圧が供給された場合には、第２管路２８ｂを通じて駆動モータ３３の第２給排口３３ｂに作動油を供給する。これらの場合において、バルブ２７は、各パイロットポート２７ａ，２７ｂに供給されたパイロット圧に応じた圧力の作動部を駆動モータ３３の対応する第１又は第２給排口３３ａ，３３ｂへ供給する。

駆動モータ３３は、対応する作動部５０へ動力を出力する図略の出力軸を有する。駆動モータ３３は、第１給排口３３ａに作動油が供給された場合には、出力軸を一方へ回転させ、それによって作動部５０を一方側へ動作させる。また、駆動モータ３３は、第２給排口３３ｂに作動油が供給された場合には、出力軸を前記第１給排口３３ａに作動油が供給された場合の出力軸の回転の向きと逆向きに回転させ、それによって作動部５０を他方側へ動作させる。

作動部５０の一方側への動作は、例えば、下部走行体２（図１参照）を前進させる方向へのクローラ３ａの周回運動、上部旋回体４の左旋回、起伏ロープ１７を巻き取る方向への起伏ドラム１６ａの回転、又は、巻上ロープ１９を巻き取る方向への巻上ドラム１８ａの回転（巻上側への回転）に相当する。また、作動部５０の他方側への動作は、例えば、下部走行体２を後進させる方向へのクローラ３ａの周回運動、上部旋回体４の右旋回、起伏ロープ１７を繰り出す方向への起伏ドラム１６ａの回転、又は、巻上ロープ１９を繰り出す方向への巻上ドラム１８ａの回転（巻下側への回転）に相当する。

油圧管路２８（図２参照）は、第１管路２８ａと第２管路２８ｂとを相互に繋ぐ接続路２８ｃを有する。この接続路２８ｃには、逆止弁２９が設けられている。逆止弁２９は、第１管路２８ａから接続路２８ｃを通じて第２管路２８ｂへ作動油が流れるのを阻止するとともに、第２管路２８ｂから接続路２８ｃを通じて第１管路２８ａへ作動油が流れるのを阻止する。

圧力センサ２３（図２参照）は、状態指標値導出部の一例である。圧力センサ２３は、作動部５０の動作に関わる作業機械の状態の一例として駆動モータ３３を作動させる作動油の圧力を検出する。すなわち、圧力センサ２３は、駆動モータ３３を作動させる作動油の圧力の値を作業機械の状態指標値として導出する。以下、駆動モータ３３を作動させる作動油の圧力を、場合により「駆動用油圧」と称する。駆動用油圧は、駆動モータ３３が作動部５０を駆動するために出力する動力の指標値となる。圧力センサ２３は、逆止弁２９に接続されている。圧力センサ２３は、第１給排口３３ａと第２給排口３３ｂとの間の差圧、すなわち第１管路２８ａと第２管路２８ｂとの間の差圧を、駆動用油圧として検出する。圧力センサ２３は、検出した駆動用油圧のデータを後述のコントローラ３６へ送る。

操作装置２４は、作動部５０を操作するためのものである。操作装置２４は、操作ユニット３４と、操作検出部３５と、コントローラ３６とを有する。

操作ユニット３４は、上述の作動部５０の一方側又は他方側への動作を指示するために用いられるものである。操作ユニット３４は、図２に示すように、レバー３８と、反力付与装置４０と、筐体４２とを備える。

レバー３８は、本発明による操作部材の一例であり、操作者により操作される。レバー３８の下端部には、当該レバー３８の延びる方向と直交する方向に延びる支持軸３９が設けられている。支持軸３９は、その軸心が図２の紙面に対して垂直な方向に相当する水平方向に延びる姿勢で筐体４２に支持されている。また、支持軸３９は、その軸心回りに回動可能となるように筐体４２に支持されている。レバー３８は、支持軸３９と一体的に支持軸３９の軸心回りに回動可能となっている。これにより、レバー３８は、当該レバー３８が真上へ延びる中立位置を基準として、その中立位置から一方の第１操作側と、中立位置から第１操作側と反対の第２操作側とに回動操作可能となっている。

中立位置は、作動部５０の動作停止を指示するための位置に相当する。この中立位置は、本発明における「基準位置」の一例である。第１操作側は、作動部５０の一方側への動作を指示するためのレバー３８の操作側に相当する。第２操作側は、作動部５０の前記一方側と反対側への動作を指示するためのレバー３８の操作側に相当する。

反力付与装置４０は、第１操作側又は第２操作側へ回動操作されたレバー３８に対してそのレバー３８を中立位置側へ戻す方向に作用する反力を付与するものである。反力付与装置４０は、反力用モータ４３と、反力伝達機構４４とを有する。

反力用モータ４３は、電動モータであり、レバー３８に付与する反力の元となるトルクを生成するものである。反力用モータ４３は、本発明における電動アクチュエータの一例である。反力用モータ４３は、出力軸４３ａを有する。反力用モータ４３は、作動することにより出力軸４３ａをその軸回りに回転させる。

反力伝達機構４４は、反力用モータ４３により生成されたトルクを反力としてレバー３８に伝達するものである。反力伝達機構４４は、駆動ギア４６と、被駆動ギア４８とを有する。

駆動ギア４６は、傘歯車である。駆動ギア４６は、出力軸４３ａの先端にその出力軸４３ａと同軸となるように取り付けられている。駆動ギア４６は、出力軸４３ａと一体的に回転するようになっている。

被駆動ギア４８は、駆動ギア４６と噛み合う傘歯車である。被駆動ギア４８は、支持軸３９と結合されて支持軸３９及びレバー３８と一体的に支持軸３９の軸心回りに回動可能となっている。被駆動ギア４８は、駆動ギア４６の回転を受けて回動する。

反力伝達機構４４が以上のような構成を有することにより、反力用モータ４３が作動して生成された出力軸４３ａの回転が駆動ギア４６から被駆動ギア４８に伝達されることによって支持軸３９の軸心回りの回転に変換され、その変換された回転は被駆動ギア４８から支持軸３９を経てレバー３８に付与される。これにより、レバー３８を支持軸３９の軸心回りに中立位置側へ戻す反力がそのレバー３８に付与されるようになっている。

操作検出部３５は、中立位置からのレバー３８の操作を検出するものである。具体的には、操作検出部３５は、中立位置からのレバー３８の操作側及び回動操作量を表すレバー３８の回動位置情報を検出する。操作検出部３５は、レバー３８の回動を検知してそのレバー３８の中立位置からの回動操作量に対応するパルス信号を出力するロータリエンコーダ３５ａと、そのロータリエンコーダ３５ａから出力されたパルス信号を前記回動位置情報に変換するドライバ３５ｂとを有する。ドライバ３５ｂは、導出した位置情報をコントローラ３６へ出力する。

コントローラ３６は、ドライバ３５ｂから入力された位置情報に応じて第１電磁比例減圧弁２５及び第２電磁比例減圧弁２６を制御することにより、作動部５０がレバー３８の操作に応じた動作を行うように駆動モータ３３の作動を制御する。また、コントローラ３６は、駆動モータ３３の二次圧に応じた反力がレバー３８に付与されるように、反力用モータ４３の作動を圧力センサ２３の検出値に応じて制御する。

コントローラ３６は、図３に示すように、機能ブロックとして、駆動制御部５４と、パラメータ取込部５５と、制御値導出部５６と、反力制御部５７と、を有する。

駆動制御部５４は、レバー３８の操作に応じた作動部５０の動作を指示するための制御信号を駆動装置５１の第１電磁比例減圧弁２５又は第２電磁比例減圧弁２６へ出力して作動部５０がそのレバー３８の操作に応じた動作を行うように駆動装置５１に作動部５０を駆動させるものである。駆動制御部５４は、データ処理部６０と、比例弁制御部６１とを有する。

データ処理部６０は、ドライバ３５ｂからコントローラ３６に入力された前記位置情報を中立位置からのレバー３８の回動方向及び回動操作量のデータに変換する処理を行う。コントローラ３６には、ドライバ３５ｂから入力される位置情報と中立位置からのレバー３８の回動方向及び回動操作量との相関関係を表す関係式又は相関マップが予め記憶されている。データ処理部６０は、この関係式又は相関マップに基づいて変換処理を行う。

比例弁制御部６１は、データ処理部６０によって導出されたレバー３８の回動方向及び回動操作量のデータ（以下、操作データと称する）に基づいて第１電磁比例減圧弁２５及び第２電磁比例減圧弁２６の制御を行う。

具体的に、比例弁制御部６１は、操作データが第１操作側へのレバー３８の操作を示すものである場合には、第１電磁比例減圧弁２５へ制御信号を出力する。この制御信号は、操作データが示すレバー３８の中立位置から第１操作側への回動操作量に対応したパイロット圧をバルブ２７の第１パイロットポート２７ａへ供給することを指示するものである。

また、比例弁制御部６１は、操作データが第２操作側へのレバー３８の操作を示すものである場合には、第２電磁比例減圧弁２６へ制御信号を出力する。この制御信号は、操作データが示すレバー３８の中立位置から第２操作側への回動操作量に対応したパイロット圧をバルブ２７の第２パイロットポート２７ｂへ供給することを指示するものである。

パラメータ取込部５５は、入力装置６５からコントローラ３６に入力された後述のパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを取り込むものである。入力装置６５は、パラメータＰｏＸ，ＰｏＹの数値を入力するための端末である。

制御値導出部５６は、レバー３８に対して反力を付与する反力付与装置４０を制御するための反力制御値を導出する。制御値導出部５６は、反力用モータ４３に流す電流の大きさを表すモータ電流値を反力制御値として導出する。反力用モータ４３に流す電流の大きさは、反力用モータ４３が出力するトルクの大きさに対応する。従って、モータ電流値は、反力用モータ４３が生成する反力を制御するための制御値となる。当該第１参考例における制御値導出部５６は、モータ電流値を圧力センサ２３によって検出された駆動用油圧に応じた値で導出する。

具体的に、制御値導出部５６は、パラメータ取込部５５によって取り込まれたパラメータＰｏＸ，ＰｏＹにより規定される下記関係式（１）に基づいて、圧力センサ２３からコントローラ３６に入力された駆動油圧の検出値Ｐｏｎｏｗ（以下、単に圧力検出値Ｐｏｎｏｗと称する）に応じたモータ電流値Ｉを算出する。

Ｉ＝ＰｏＸ×Ｐｏｎｏｗ＋ＰｏＹ・・・（１）
パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、圧力検出値Ｐｏｎｏｗをモータ電流値Ｉにどのように反映するか、すなわち圧力検出値Ｐｏｎｏｗをレバー３８に付与する反力にどのように反映するかを設定するための調整値に相当する。

パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、上述の入力装置６５を用いて任意に設定可能である。当該第１参考例では、公知の油圧式反力付与装置が駆動モータの駆動用油圧に応じた反力を操作レバーに付与する場合における駆動用油圧と反力との相関関係が、電気式の反力付与装置４０において再現されるようにパラメータＰｏＸ，ＰｏＹが設定される。

具体的には、公知の油圧式反力付与装置について駆動モータの駆動用油圧に対する操作レバーの反力の相関関係を実際に計測し、その計測した相関関係に、当該第１参考例における駆動用油圧と反力付与装置４０によりレバー３８に付与される反力との相関関係が一致するように、パラメータＰｏＸ，ＰｏＹを調整して上記関係式（１）を設定する。この設定は、作業機械の稼働前に予め行われる。

反力制御部５７は、反力付与装置４０が制御値導出部５６により導出されたモータ電流値Ｉに応じた反力をレバー３８に付与するように、その反力付与装置４０の反力用モータ４３を制御する。具体的には、反力制御部５７は、制御値導出部５６により導出されたモータ電流値Ｉに相当する電流を反力用モータ４３に流すことを指示する指令信号を反力用モータ４３のモータドライバへ出力する。これにより、反力制御部５７は、モータドライバにモータ電流値Ｉに相当する電流を反力用モータ４３に流させて反力用モータ４３を作動させ、それによってモータ電流値Ｉに対応するトルクを反力用モータ４３に出力させる。このトルクが反力伝達機構４４を通じてレバー３８に伝達されて、レバー３８に付与される反力となる。

上記関係式（１）で表される圧力検出値Ｐｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係は、図４のような変換マップとして表される。上記関係式（１）及び図４の変換マップで表される一次関数によって反力検出値Ｐｏｎｏｗがモータ電流値Ｉに変換され、そのモータ電流値Ｉに対応する反力が反力用モータ４３からレバー３８に付与されることにより、レバー３８に付与される反力は、駆動モータ３３の駆動用油圧が最もリアルに反映されたものとなる。

第１参考例による作業機械では、電気式の操作装置２４において、制御値導出部５６が、作動部５０の動作に関わる駆動モータ３３の駆動用油圧に応じたモータ電流値を導出し、反力付与装置４０が、制御値導出部５６により導出されたモータ電流値に対応する反力をレバー３８に対して付与する。駆動モータ３３の駆動用油圧は、駆動モータ３３が作動部５０を作動させるために出力する動力の指標となる値である。このため、操作者は、レバー３８を操作して作動部５０を作動させる時に、作動部５０を作動させる駆動モータ３３の動力が反映された反力をレバー３８から感じ取ることができる。従って、操作者は、電気式の操作装置において、レバー３８の操作感覚を通じて、作動部５０を作動させる駆動モータ３３の動力の大きさを知覚できる。

なお、第１参考例では、電気式の操作装置２４において、公知の油圧式反力付与装置における駆動用油圧と操作レバーの反力との相関関係が再現されるように圧力検出値とモータ電流値との相関関係を設定したが、圧力検出値とモータ電流値との相関関係はこのようなものに限定されない。すなわち、作業機械の操作者は、入力装置６５でパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを任意に入力することにより、圧力検出値Ｐｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係を所望の相関関係に変更することが可能である。これにより、圧力検出値Ｐｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係、すなわちレバー３８の反力への駆動用油圧の反映させ方を自由且つ容易に変更できる。

また、操作者のレバー３８の操作感覚の好みやレバー３８に対する力の入れ易さの違い等により、レバー３８が中立位置から第１操作側へ回動する場合と、レバー３８が中立位置から第２操作側へ回動する場合とで、異なるパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを設定してもよい。例えば、反力を大きくしたい操作側についてのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを、他方の操作側についてのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹよりも大きい値に設定してもよい。

具体的には、例えば、第１操作側は、操作者が腕の力に加えて体重をかけてレバー３８を押すことが可能な操作側であるのに対し、第２操作側は、操作者が腕の力だけでレバー３８を引く必要がある操作側である場合に、第１操作側についてのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを第２操作側についてのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹよりも大きい値に設定すればよい。

この場合、第１操作側へ操作したレバー３８に掛かる反力は大きくなるが、操作者は、第１操作側へはレバー３８に大きな力を加えることができるので大きな反力に十分対抗してレバー３８を操作できるとともに、レバー３８の反力を明確に感じ取ることができる。一方、第２操作側へ操作したレバー３８に掛かる反力は第１操作側の場合に比べて小さくなり、操作者は、腕の力だけで容易にレバー３８を第２操作側へ操作できる。

また、当該第１参考例では、圧力検出値をモータ電流値に変換するための圧力検出値とモータ電流値との相関関係を一次関数としたが、この相関関係として二次以上の関数を用いてもよい。また、レバー３８を中立位置から第１又は第２操作側へ回動させる場合と、そのレバー３８を中立位置側へ戻す場合とでヒステリシスが生じるように設定された関数を、圧力検出値をモータ電流値に変換するための圧力検出値とモータ電流値との相関関係として用いてもよい。

また、図５に示す変換マップのように、圧力検出値の最低値Ｐｏｍｉｎから所定の大きさの制限値Ｐｏｌｉｍまでの範囲をモータ電流値Ｉが０に維持される不感領域としてもよい。すなわち、この変換マップによって圧力検出値がモータ電流値Ｉに変換され、その変換されたモータ電流値Ｉに基づいて反力用モータ４３が制御される場合には、圧力検出値が不感領域内にある状態では反力用モータ４３に電流が流れず、反力用モータ４３からレバー３８に反力が付与されない。この構成によれば、圧力検出値に最低値Ｐｏｍｉｎ付近で細かいノイズ（振動成分）が生じる場合にそのノイズがレバー３８の反力に反映されるのを防止できる。

油圧式反力付与装置では、駆動用油圧の上昇開始時点から操作レバーに反力が付与されるまでの間に時間遅れが生じる場合があるが、このような時間遅れを第１参考例の電気式の反力付与装置で再現したい場合には、図６の変換マップに示すように、圧力検出値の上昇開始時点ｔ０からモータ電流値が上昇を開始する時点ｔ１までの間に時間遅れｔを設定してもよい。この時間遅れｔの期間は、モータ電流値が０に維持され、反力制御部５７は、反力用モータ４３を作動させない。その結果、時間遅れｔの期間は、レバー３８に反力が付与されず、油圧式反力付与装置において生じる駆動用油圧の上昇開始時点から反力付与までの時間遅れと同様の時間遅れを電気式反力付与装置で再現できる。

（第２参考例）
図７には、本発明の第２参考例による作業機械の駆動装置５１、ロードセル６２及び電気式の操作装置２４の構成が示されている。この図７を参照して、本発明の第２参考例による作業機械について説明する。

第２参考例による作業機械は、上記第１参考例と同様のクレーンである。ただし、この第２参考例では、作動部５０（図７参照）が作動時に受ける負荷の検出値に応じた反力を反力付与装置４０がレバー３８に対して付与するように操作装置２４が構成されている。

具体的に、この第２参考例の作業機械は、作動部５０に設けられたロードセル６２を備える。ロードセル６２は、作動部５０が受ける負荷を検出するものであり、状態指標値導出部の一例である。この第２参考例では、作動部５０は、上部旋回体４（図１参照）に相当し、駆動モータ３３は、上部旋回体４を旋回させる旋回モータに相当し、操作装置２４は、上部旋回体４を旋回させる操作を行うための操作装置に相当する。

ロードセル６２は、例えば上部旋回体４が旋回するときにその上部旋回体４のうちのブーム８が受ける負荷を検出する。ロードセル６２としては、ブーム８に取り付けられてそのブーム８の歪み量を検出する歪ゲージを有し、その歪ゲージが検出した歪み量を、ブーム８を撓ませる負荷の値に換算することにより、そのブーム８が受ける負荷を検出するものが用いられる。ロードセル６２は、検出した負荷の値（以下、単に負荷検出値と称する）のデータをコントローラ３６へ送る。負荷検出値は、作業機械の状態指標値の一例である。

この第２参考例のコントローラ３６は、上記第１参考例のコントローラ３６と同様の機能ブロック５４，５５，５６，５７（図３参照）を有する。このため、当該第２参考例のコントローラ３６が有する各機能ブロックの構成については、説明を省略する。

ただし、当該第２参考例では、コントローラ３６の制御値導出部５６が、反力制御値としてのモータ電流値を、ロードセル６２からコントローラ３６に入力された負荷検出値に応じた値で導出する。具体的には、制御値導出部５６は、予め規定された負荷検出値とモータ電流値との相関関係を表す関係式又は変換マップに基づいて負荷検出値に応じたモータ電流値を導出する。

負荷検出値とモータ電流値との相関関係を表す関係式は、上記第１参考例の関係式（１）のうちの圧力検出値Ｐｏｎｏｗを負荷検出値に置き換えて得られる関係式に相当する。この関係式において、パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、負荷検出値をモータ電流値Ｉにどのように反映するか、すなわち負荷検出値をレバー３８の反力にどのように反映するかを設定するための調整値となる。この場合、操作者がレバー３８の反力への負荷検出値の反映され方としてレバー３８の操作感覚的に最も望ましいと考える形式で負荷検出値が反映されるように最適なパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを事前の実験等により見出し、その見出したパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを入力装置６５によって入力してそのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹによる負荷検出値とモータ電流値との関係式を設定する。この負荷検出値とモータ電流値との関係式は、図４に示された変換マップの圧力検出値を負荷検出値で置き換えることによって得られる変換マップにより表される。

第２参考例による作業機械の上記以外の構成は、上記第１参考例による作業機械の構成と同様である。

この第２参考例では、制御値導出部５６が上記のように負荷指標値に応じたモータ電流値を導出し、反力制御部５７がその制御値導出部５６により導出されたモータ電流値に対応する反力を反力付与装置４０の反力用モータ４３に出力させる。このため、作動部５０の作動時、すなわち上部旋回体４の旋回時にブーム８が受ける負荷がレバー３８の反力に反映され、操作者は、レバー３８の操作感覚を通じて、ブーム８が受ける負荷の大きさを知覚できる。これにより、操作者は、ブーム８が受ける負荷をレバー３８の操作感覚として実感しながら、その負荷が過剰にならないように上部旋回体４をスムーズに旋回させる精密な操作を実施できる。

なお、この第２参考例において、ロードセル６２は、対象物１０２（吊荷１００）の巻き上げ時及び巻き下げ時にブーム８が受ける負荷を検出し、反力付与装置４０は、その負荷検出値に応じた反力をレバー３８に付与してもよい。この場合、作動部５０は、ブーム８、巻上ドラム１８ａ及び巻上ロープ１９を含んだ吊装置全体に相当し、駆動モータ３３は、巻上ドラム１８ａを回転させる巻上モータに相当し、操作装置２４は、巻上ドラム１８ａを操作するための操作装置に相当する。

また、この第２参考例において、ロードセル６２は、ブーム８の起伏時にブーム８が受ける負荷を検出し、反力付与装置４０は、その負荷検出値に応じた反力をレバー３８に付与してもよい。この場合、作動部５０は、ブーム８、起伏ドラム１６ａ、ガントリ１０、起伏ロープ１７、下部スプレッダ１２、上部スプレッダ１３及びガイライン１４を含んだ起伏装置全体に相当する。そして、駆動モータ３３は、起伏ドラム１６ａを回転させる起伏モータに相当し、操作装置２４は、起伏ドラム１６ａを操作するための操作装置に相当する。

（第１実施形態）
図８には、本発明の第１実施形態による作業機械の駆動装置５１、動作量検出部７４及び電気式の操作装置２４の構成が示されている。図９には、第１実施形態による操作装置２４のコントローラ３６の内部構成が示されている。図８及び図９を参照して、本発明の第１実施形態による作業機械について説明する。

第１実施形態による作業機械は、上記第１参考例と同様のクレーンである。ただし、この第１実施形態では、反力付与装置４０がレバー３８の中立位置からの操作量から想定される作動部５０の動作量（以下、想定動作量と称する）と作動部５０の実際の動作量（以下、実際動作量と称する）との差に応じた反力をレバー３８に対して付与するように操作装置２４が構成されている。

具体的に、この第１実施形態の作業機械は、作動部５０に付設された動作量検出部７４（図８参照）を有する。動作量検出部７４は、作動部５０の実際動作量を検出するものである。

この第１実施形態では、作動部５０は、起伏ドラム１６ａ、巻上ドラム１８ａ、上部旋回体４、又は、クローラ３ａに相当する。動作量検出部７４は、作動部５０が起伏ドラム１６ａである場合には、その起伏ドラム１６ａの回転量を検出する。また、動作量検出部７４は、作動部５０が巻上ドラム１８ａである場合には、巻上ドラム１８ａの回転量を検出する。また、動作量検出部７４は、作動部５０が上部旋回体４である場合には、上部旋回体４の旋回量を検出する。また、動作量検出部７４は、作動部５０がクローラ３ａである場合には、クローラ３ａの周回運動量を検出する。動作量検出部７４は、検出した実際動作量のデータをコントローラ３６へ送る。

コントローラ３６は、動作量差演算部５８を有する。この動作量差演算部５８と動作量検出部７４とによって、操作検出部３５によって検出されたレバー３８の中立位置からの操作量から想定される作動部５０の想定動作量と作動部５０の実際動作量との差を導出する動作量誤差導出部５９が構成されている。動作量誤差導出部５９は、本発明における状態指標値導出部の一例である。また、想定動作量と実際動作量との差は、本発明における作業機械の状態指標値の一例である。

動作量差演算部５８は、操作検出部３５の検出結果に基づいてデータ処理部６０が求めたレバー３８の回動操作量から想定される想定動作量を導出する。コントローラ３６には、レバー３８の中立位置からの回動操作量と作動部５０の想定動作量との相関関係を表す関係式又は相関マップが予め記憶されている。動作量差演算部５８は、この関係式又は相関マップに基づいて、データ処理部６０により導出されたレバー３８の回動操作量に対応した想定動作量を導出する。そして、動作量差演算部５８は、その導出した想定動作量と動作量検出部７４からコントローラ３６に入力された実際動作量との差を算出する。以下、想定動作量と実際動作量との差を動作量差と称する。

制御値導出部５６は、反力制御値としてのモータ電流値を、動作量差演算部５８により算出された動作量差に応じた値で導出する。具体的には、制御値導出部５６は、予め規定された動作量差とモータ電流値との相関関係を表す関係式又は変換マップに基づいて、動作量差演算部５８により算出された動作量差に応じたモータ電流値を導出する。

動作量差とモータ電流値との相関関係を表す関係式は、上記第１参考例の関係式（１）のうちの圧力検出値Ｐｏｎｏｗを動作量差に置き換えて得られる関係式に相当する。この関係式において、パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、動作量差をモータ電流値Ｉにどのように反映するか、すなわち動作量差をレバー３８の反力にどのように反映するかを設定するための調整値となる。この場合、操作者がレバー３８の反力への動作量差の反映され方としてレバー３８の操作感覚的に最も望ましいと考える形式で動作量差が反映されるように最適なパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを事前の実験等により見出し、その見出したパラメータＰｏＸ，ＰｏＹを入力装置６５によって入力してそのパラメータＰｏＸ，ＰｏＹによる動作量差とモータ電流値との関係式を設定する。この動作量差とモータ電流値との関係式は、図４に示された変換マップの圧力検出値を動作量差で置き換えることによって得られる変換マップにより表される。

第１実施形態による作業機械の上記以外の構成は、上記第１参考例による作業機械の構成と同様である。

この第１実施形態では、制御値導出部５６が上記のようにレバー３８の操作量に対応する想定動作量と実際動作量との動作量差に応じたモータ電流値を導出し、反力制御部５７がその制御値導出部５６により導出されたモータ電流値に対応する反力を反力付与装置４０の反力用モータ４３に出力させる。このため、操作者は、レバー３８の操作によって意図している作動部５０の想定動作量に対するそのレバー３８の操作に応じて動いた作動部５０の実際動作量の誤差の程度をレバー３８の反力を通じて把握することができ、作動部５０の実際動作量が自分の意図する動作量になるようにレバー３８の操作を行うことができる。例えば、操作者は、実際動作量が想定動作量よりも小さいことをレバー３８の反力を通じて把握することができ、その実際動作量と想定動作量との差を補うようにレバー３８の操作量を増やして、自分の意図する動作量に作動部５０の実際動作量を近づけることができる。

（第３参考例）
図１０には、本発明の第３参考例による作業機械の駆動装置５１、荷重計８０及び電気式の操作装置２４の構成が示されている。なお、図１０には、ブーム８、巻上ドラム１８ａ、フック装置２０及び吊荷１００も示されているが、これらは模式的に表されている。図１０を参照して、本発明の第３参考例による作業機械について説明する。

第３参考例による作業機械は、上記第１参考例と同様のクレーンである。ただし、この第３参考例では、反力付与装置４０が巻上ドラム１８ａに掛かる荷重を表す荷重指標値に応じた反力をレバー３８に付与するように操作装置２４が構成されている。

具体的に、この第３参考例では、作動部は巻上ドラム１８ａであり、作動部を駆動する駆動モータ３３は、巻上ドラム１８ａを回転させる巻上モータに相当する。操作装置２４は、巻上ドラム１８ａを巻上側又は巻下側へ回転させる操作を行うための操作装置に相当する。

そして、この第３参考例の作業機械は、対象物１０２の吊作業時にその対象物１０２の重量に起因して巻上ドラム１８ａに掛かる荷重を表す荷重指標値を検出する荷重計８０を有する。荷重計８０は、状態指標値導出部の一例である。荷重計８０は、検出した荷重指標値のデータをコントローラ３６へ送る。なお、荷重指標値は、作業機械の状態指標値の一例である。

この第３参考例のコントローラ３６は、上記第１参考例のコントローラ３６と同様の機能ブロック５４，５５，５６，５７（図３参照）を有する。このため、当該第３参考例のコントローラ３６が有する各機能ブロックの構成については、説明を省略する。

ただし、当該第３参考例では、コントローラ３６の制御値導出部５６が、反力制御値としてのモータ電流値を、荷重計８０からコントローラ３６に入力された荷重指標値に応じた値で導出する。具体的に、制御値導出部５６は、パラメータ取込部５５によって取り込まれたパラメータＰｏＸ，ＰｏＹにより規定される下記関係式（２）に基づいて、コントローラ３６に入力された荷重指標値Ｌｏｎｏｗに応じたモータ電流値Ｉを算出する。

Ｉ＝ＰｏＸ×Ｌｏｎｏｗ＋ＰｏＹ・・・（２）
パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、荷重指標値Ｌｏｎｏｗをレバー３８の反力にどのように反映するかを設定するための調整値である。パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、操作者等が入力装置６５を用いて入力することにより任意に設定可能である。

上記関係式（２）で表される荷重指標値Ｌｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係は、図１１のような変換マップとして表される。

反力制御部５７は、以上のように制御値導出部５６によって導出されたモータ電流値Ｉに相当する電流を反力用モータ４３に流すことを指示する指令信号を反力用モータ４３のモータドライバに送り、反力用モータ４３を制御する。

図１２には、一例による吊作業を行う場合に上記関係式（２）及び図１１の変換マップでモータ電流値Ｉを導出し、その導出したモータ電流値Ｉに基づいて反力用モータ４３を制御した場合のレバー３８の中立位置からの回動操作量、巻上ドラム１８ａの回転数、荷重指標値、及び、モータ電流値の経時変化が示されている。具体的には、レバー３８を、中立位置に維持した状態から巻上側に相当する操作側へ回動させ、その後、中立位置側へ戻すように回動させ、中立位置に達したらその中立位置で維持するように操作して吊作業を行う場合のレバー３８の回動操作量、巻上ドラム１８ａの回転数、荷重指標値、及び、モータ電流値の経時変化が図１２に示されている。

図１２では、時間ｔ０〜ｔ１の期間が、レバー３８を最初に中立位置に維持している期間に相当する。また、時間ｔ１〜ｔ２の期間は、レバー３８を中立位置から巻上側に相当する操作側へ回動させている期間に相当する。また、時間ｔ２〜ｔ３の期間は、レバー３８を中立位置側へ戻すように回動させている期間に相当する。また、時間ｔ３以降は、レバー３８が中立位置に達し、その中立位置でレバー３８を維持している期間に相当する。

時間ｔ１〜ｔ２の期間において、レバー３８の中立位置からの回動操作量が増加するにつれて、巻上ドラム１８ａの巻上側への回転数が増加する。吊荷１００は、このｔ１〜ｔ２の期間のうちのある時点ｔａにおいて地切りされる。すなわち、ｔ１〜ｔ２の期間のうちの時間ｔ１から時点ｔａまでは、巻上ロープ１９（図１参照）の弛みがなくなるまで巻上ロープ１９が張る期間に相当する。この期間ｔ１〜ｔａは、巻上ロープ１９の弛みのために荷重指標値は０に維持される。

そして、吊荷１００が地切りされる時点ｔａ以降は、対象物１０２の荷重とその対象物１０２の上昇の加速度による分の荷重との合計の荷重に相当する荷重指標値が荷重計８０によって検出される。

そして、時間ｔ２からレバー３８を中立位置側へ戻すように回動させる。すなわち、レバー３８の中立位置からの回動操作量を減少させる。これに伴って、巻上ドラム１８ａの巻上側への回転数が減少する。レバー３８を中立位置側へ戻すようにそのレバー３８の回動操作方向を切り換えたｔ２の時点で、対象物１０２の荷重からその対象物１０２の上昇の減速度による分の荷重を減じて得られる荷重に相当する荷重指標値が荷重計８０によって検出される。

そして、時間ｔ３においてレバー３８が中立位置に達した後は、巻上ドラム１８ａの回転数は０に維持され、対象物１０２の荷重のみに相当する荷重指標値が荷重計８０によって検出される。

以上のような一連の動作において、制御値導出部５６により導出されるモータ電流値は、図１２に示されているように、荷重指標値の経時変化が反映された経時変化を示す。従って、モータ電流値に応じて制御される反力用モータ４３がレバー３８に付与する反力は、荷重指標値の変化に対応した変化を示す。すなわち、レバー３８の反力に荷重指標値が反映される。

この第３参考例による作業機械の上記以外の構成は、上記第１参考例による作業機械の構成と同様である。

この第３参考例では、操作者は、巻上ドラム１８ａに掛かる対象物１０２（吊荷１００）の荷重が反映された反力をレバー３８から感じ取ることができる。このため、対象物１０２の巻き上げ時及び巻き下げ時にレバー３８の操作感覚を通じて対象物１０２（吊荷１００）の荷重の大きさを知覚できる。対象物１０２（吊荷１００）の荷重が大きい場合には、巻上ドラム１８ａを操作するためのレバー３８の操作に慎重さが要求されるが、操作者は、レバー３８の操作感覚を通じて対象物１０２の荷重の大きさを知覚できることにより、その時点での荷重指標値の大きさから必要とされる操作の慎重さを満たした適切な慎重さでレバー３８による巻上ドラム１８ａの操作を行うことができる。

なお、この第３参考例において、制御値導出部５６は、図１３に示すような変換マップを用いて荷重指標値Ｌｏｎｏｗに対応するモータ電流値Ｉを導出してもよい。具体的に、図１３の変換マップでは、荷重指標値の最低値Ｌｏｍｉｎから所定の大きさの制限値Ｌｏｌｉｍまでの範囲が、モータ電流値Ｉを０に維持する不感領域に設定されている。すなわち、反力制御部５７がこの変換マップに基づいてモータ電流値Ｉを導出する場合には、荷重指標値が不感領域Ｌｏｍｉｎ〜Ｌｏｌｉｍ内にある状態では反力用モータ４３に電流が流れず、反力用モータ４３からレバー３８に反力が付与されない。この構成によれば、荷重指標値に最低値Ｌｏｍｉｎ付近で細かいノイズ（振動成分）が生じる場合にそのノイズがレバー３８の反力に反映されるのを防止できる。

（第２実施形態）
図１４には、本発明の第２実施形態による作業機械の駆動装置５１、回転計８２及び電気式の操作装置２４の構成が示されている。図１４を参照して、本発明の第２実施形態による作業機械について説明する。

第２実施形態による作業機械は、上記第１参考例と同様のクレーンである。ただし、この第２実施形態では、反力付与装置４０が巻上ドラム１８ａの回転数に応じた反力をレバー３８に付与するように操作装置２４が構成されている。

具体的に、この第２実施形態では、作動部は巻上ドラム１８ａであり、作動部を駆動する駆動モータ３３は、巻上ドラム１８ａを回転させる巻上モータに相当する。また、巻上ドラム１８ａは、本発明におけるウインチドラムの一例である。操作装置２４は、巻上ドラム１８ａを巻上側又は巻下側へ回転させる操作を行うための操作装置に相当する。

第２実施形態の作業機械は、巻上ドラム１８ａの回転数を検出する回転計８２を有する。回転計８２は、本発明における状態指標値導出部の一例である。回転計８２は、検出した巻上ドラム１８ａの回転数のデータをコントローラ３６へ送る。なお、巻上ドラム１８ａの回転数は、本発明における作業機械の状態指標値の一例である。

この第２実施形態のコントローラ３６は、上記第１参考例のコントローラ３６と同様の機能ブロック５４，５５，５６，５７（図３参照）を有する。このため、当該第２実施形態のコントローラ３６が有する各機能ブロックの構成については、説明を省略する。

ただし、当該第２実施形態では、コントローラ３６の制御値導出部５６が、反力制御値としてのモータ電流値を、回転計８２からコントローラ３６に入力された回転数の検出値に応じた値で導出する。

具体的に、制御値導出部５６は、パラメータ取込部５５によって取り込まれたパラメータＰｏＸ，ＰｏＹにより規定される下記関係式（３）に基づいて、回転計８２からコントローラ３６に入力された回転数Ｒｏｎｏｗに応じたモータ電流値Ｉを算出する。そして、反力制御部５７が、制御値導出部５６により算出されたモータ電流値Ｉに相当する電流を反力用モータ４３に流すことを指示する指令信号を反力用モータ４３のモータドライバへ出力し、上記第１参考例の場合と同様に、反力用モータ４３によりレバー３８に付与される反力を制御する。

Ｉ＝ＰｏＸ×Ｒｏｎｏｗ＋ＰｏＹ・・・（３）
パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、回転数Ｒｏｎｏｗをレバー３８の反力にどのように反映するかを設定するための調整値である。パラメータＰｏＸ，ＰｏＹは、操作者等が入力装置６５を用いて入力することにより任意に設定可能である。

上記関係式（３）で表される回転数Ｒｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係は、図１５のような変換マップとして表される。反力制御部５７が、この関係式（３）及び図１５の変換マップで表される一次関数によって回転数Ｒｏｎｏｗをモータ電流値Ｉに変換し、そのモータ電流値Ｉに基づいて反力用モータ４３を制御する。

図１６には、上記第３参考例において図１２に基づいて説明した一連のレバー３８の操作と同様の操作により吊作業を行う場合に上記関係式（３）及び図１５の変換マップでモータ電流値Ｉを導出し、その導出したモータ電流値Ｉに基づいて反力用モータ４３を制御した場合のレバー３８の中立位置からの回動操作量、巻上ドラム１８ａの回転数、及び、モータ電流値の経時変化が示されている。図１６に示された各時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔａは、上記第３参考例における各時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔａ（図１２参照）と同様である。

この図１６から判るように、制御値導出部５６により導出されるモータ電流値は、巻上ドラム１８ａの回転数の経時変化が反映された経時変化を示す。従って、モータ電流値に応じて制御される反力用モータ４３がレバー３８に付与する反力は、巻上ドラム１８ａの回転数の変化に対応した変化を示す。すなわち、レバー３８の反力に巻上ドラム１８ａの回転数が反映される。

この第２実施形態による作業機械の上記以外の構成は、上記第３参考例による作業機械の構成と同様である。

この第２実施形態では、操作者は、巻上ドラム１８ａの回転数が反映された反力をレバー３８から感じ取ることができる。このため、対象物１０２（吊荷１００）の巻き上げ時及び巻き下げ時に、レバー３８の操作感覚を通じて、巻上ドラム１８ａの回転数の大きさ、すなわち対象物１０２の巻上速度又は巻下速度の大きさを把握できる。対象物１０２の巻上速度又は巻下速度が大きい場合には、巻上ドラム１８ａを操作するためのレバー３８の操作に慎重さが要求されるが、操作者は、レバー３８の操作感覚を通じて巻上速度又は巻下速度の大きさを把握できることにより、その時点での巻上速度又は巻下速度の大きさから必要とされる操作の慎重さを満たした適切な慎重さでレバー３８による巻上ドラム１８ａの操作を行うことができる。

（第３実施形態）
図１７には、本発明の第３実施形態による作業機械の駆動装置５１、荷重計８０、回転計８２及び電気式の操作装置２４の構成が示されている。図１７を参照して、本発明の第３実施形態による作業機械について説明する。

第３実施形態による作業機械は、上記第１参考例と同様のクレーンである。ただし、この第３実施形態では、反力付与装置４０が荷重計８０により検出された荷重指標値と回転計８２により検出された巻上ドラム１８ａの回転数の両方が反映された反力をレバー３８に付与するように操作装置２４が構成されている。

具体的に、この第３実施形態の作業機械は、荷重計８０と、回転計８２とを有する。荷重計８０は、上記第３参考例の荷重計８０と同様のものであり、回転計８２は、上記第２実施形態の回転計８２と同様のものである。荷重計８０及び回転計８２は、本発明における状態指標値導出部の一例である。荷重計８０により検出される荷重指標値及び回転計８２により検出される巻上ドラム１８ａの回転数は、本発明における状態指標値の一例である。

この第３実施形態のコントローラ３６は、上記第１参考例のコントローラ３６と同様の機能ブロック５４，５５，５６，５７（図３参照）を有する。ただし、当該第３実施形態では、コントローラ３６の制御値導出部５６が、反力制御値としてのモータ電流値を、荷重計８０からコントローラ３６に入力された荷重指標値と回転計８２からコントローラ３６に入力された回転数の検出値の両方に応じた値で導出する。具体的に、制御値導出部５６は、図１８に示す変換マップに基づいて、コントローラ３６に入力された荷重指標値及び巻上ドラム１８ａの回転数の両方に応じたモータ電流値Ｉを導出する。

図１８の変換マップは、巻上ドラム１８ａの回転数と荷重指標値とモータ電流値との相関関係を規定したものである。この変換マップは、巻上ドラム１８ａの回転数ｎが増加するに従って、荷重指標値とモータ電流値との相関関係を表す一次関数の傾きが増加するように設定されている。なお、図１８では、巻上ドラム１８ａの回転数ｎが１００、５００、１０００、２０００である場合についてのみ荷重指標値とモータ電流値との相関関係を示す一次関数が示されているが、実際には、回転数ｎの変化に応じて荷重指標値とモータ電流値との相関関係を示す一次関数の傾きが無段階に変化するように変換マップが規定されている。

この図１８の変換マップは、以下の関係式（４）及び（５）で表される。

Ｉ＝ＰｏＸ×Ｌｏｎｏｗ＋ＰｏＹ・・・（４）
ＰｏＸ＝Ｋ×ｎ・・・（５）
関係式（４）は、荷重指標値Ｌｏｎｏｗとモータ電流値Ｉとの相関関係を示す一次関数である。この関係式（４）において、ＰｏＹは、パラメータ取込部５５によって取り込まれたパラメータであり、荷重指標値Ｌｏｎｏｗをレバー３８の反力にどのように反映するかを設定するための調整値である。また、ＰｏＸは、関係式（４）の一次関数の傾きであり、この傾きＰｏＸが関係式（５）によって規定されている。

関係式（５）は、傾きＰｏＸを巻上ドラム１８ａの回転数ｎとの関係で規定している。この関係式（５）において、Ｋは定数である。なお、関係式（５）は、傾きＰｏＸを規定する関係式の一例であり、傾きＰｏＸは、これ例外の関係式で規定されてもよい。

制御値導出部５６は、コントローラ３６に入力された回転数ｎのデータに対応する一次関数を図１８の変換マップから導出し、その導出した一次関数に基づいて、コントローラ３６に入力された荷重指標値Ｌｏｎｏｗに対応するモータ電流値Ｉを導出する。そして、反力制御部５７（図３参照）は、制御値導出部５６により導出されたモータ電流値に相当する電流を反力用モータ４３に流すことを指示する指令信号を反力用モータ４３のモータドライバに送ることにより、反力用モータ４３を制御する。

図１９には、上記第３参考例において図１２に基づいて説明した一連のレバー３８の操作と同様の操作により吊作業を行う場合に図１８の変換マップに基づいてモータ電流値Ｉを導出し、その導出したモータ電流値Ｉに基づいて反力用モータ４３を制御した場合のレバー３８の中立位置からの回動操作量、巻上ドラム１８ａの回転数、荷重指標値、及び、モータ電流値の経時変化が示されている。図１９に示された各時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔａは、上記第３参考例の場合の各時間ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔａ（図１２参照）と同様である。

この図１９から判るように、制御値導出部５６により導出されるモータ電流値は、荷重指標値と巻上ドラム１８ａの回転数の両方の経時変化が反映された経時変化を示す。従って、モータ電流値に応じて制御される反力用モータ４３がレバー３８に付与する反力は、荷重指標値と巻上ドラム１８ａの回転数の両方の変化に応じて変化する。すなわち、レバー３８の反力に荷重指標値と巻上ドラム１８ａの回転数の両方が反映される。

第３実施形態による作業機械の上記以外の構成は、上記第３参考例及び第２実施形態による作業機械の構成と同様である。

この第３実施形態による作業機械の上記以外の構成は、上記第３参考例及び第２実施形態による作業機械の構成と同様である。

この第３実施形態では、操作者は、荷重指標値と巻上ドラム１８ａの回転数の両方が反映された反力をレバー３８から感じ取ることができる。このため、対象物１０２（吊荷１００）の巻き上げ時及び巻き下げ時に、レバー３８の操作感覚を通じて、荷重指標値と対象物１０２の巻上又は巻下速度の両方の要素が合成された指標値の大きさを把握できる。荷重指標値の大きさ及び対象物１０２の巻上又は巻下速度の大きさは、いずれも、巻上ドラム１８ａの操作に慎重さを要求する要素であるため、操作者は、それらの要素が合成された指標値をレバー３８の操作感覚を通じて把握できることにより、その時点での荷重指標値の大きさ及び巻上又は巻下速度の大きさから必要とされる操作の慎重さを満たした適切な慎重さでレバー３８による巻上ドラム１８ａの操作を行うことができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

本発明による作業機械は、上記実施形態で説明したクローラクレーンに限定されない。例えば、下部走行体がホイール式であるホイールクレーンや、その他のタイプの各種クレーンも、本発明の作業機械に含まれる。下部走行体のホイールは、本発明における作動部の概念に含まれる。また、ホイール式の下部走行体は、ホイールを回転させるための油圧モータである走行モータを備えているが、作動部がホイールである場合には、この走行モータが駆動モータに相当する。

また、クレーン以外の作業機械、例えばショベル等も、本発明の作業機械に含まれる。作業機械がショベルである場合には、作動部は、クローラやホイール等の走行部材、上部旋回体、又は、掘削作業のための作業アタッチメントに相当する。作動部が作業アタッチメントである場合には、その作業アタッチメントを駆動するためのアクチュエータとしての油圧シリンダを含む駆動装置が本発明の駆動装置に相当する。

上記第２参考例、第１実施形態、第３参考例、第２実施形態及び第３実施形態において、油圧モータである駆動モータ３３以外のアクチュエータを作動部５０の駆動用のアクチュエータとして用いてもよい。例えば、駆動モータ３３の替わりに電動モータを用いてもよい。この場合には、油圧回路２２の替わりに、電動モータに供給する電流を制御するインバータを用いる。このインバータと電動モータにより本発明の駆動装置が構成される。そして、この場合、駆動制御部５４は、比例弁制御部６１の替わりに、インバータ制御部を有し、そのインバータ制御部がインバータへ制御信号を送って作動部５０がその制御信号により指示される動作を行うようにインバータに電動モータを駆動させる。

また、上記第１実施形態において作業機械がショベルである場合には、ロードセル６２を例えば作業アタッチメントのブームに取り付けて、そのブームを撓ませようとする負荷をロードセル６２によって検出してもよい。そして、このロードセル６２による負荷検出値のデータをコントローラ３６に送り、上記第１実施形態と同様に反力用モータの作動を制御すればよい。

また、掘削作業時の掘削対象から作業アタッチメントが受ける反力を検出し得るように作業アタッチメントにロードセルを取り付け、そのロードセルが検出した反力の値を負荷検出値としてコントローラに送ってもよい。この場合には、作業アタッチメントが掘削対象から受ける反力を、レバーの反力に反映することができる。

また、本発明による操作部材は、レバーに限定されない。操作部材は、スロットルやハンドル等であってもよい。また、操作部材は、手で操作するものに限らず、足で操作するアクセルペダル等であってもよい。

また、反力付与装置は、電動モータ以外の電動アクチュエータを備えていて、その電動アクチュエータの動力を用いてレバーに反力を付与してもよい。

１８ａ 巻上ドラム（ウインチドラム）
２３ 圧力センサ
２４ 操作装置
３５ 操作検出部
３８ レバー（操作部材）
４０ 反力付与装置
４３ 反力用モータ（電動モータ、電動アクチュエータ）
５０ 作動部
５１ 駆動装置
５４ 駆動制御部
５６ 制御値導出部
５７ 反力制御部
５９ 動作量誤差導出部（状態指標値導出部）
６２ ロードセル
８０ 荷重計（状態指標値導出部）
８２ 回転計（状態指標値導出部）

Claims (4)

1. 所定の作業を行う作業機械であって、
   作動部と、
   前記作動部を駆動する駆動装置と、
   前記作動部を操作するための電気式の操作装置と、を備え、
   前記操作装置は、
   基準位置から特定の方向へ操作可能な操作部材と、
   前記操作部材の操作に応じた前記作動部の動作を指示する制御信号を前記駆動装置へ出力することにより前記作動部が前記動作を行うように前記駆動装置に前記作動部を駆動させる駆動制御部と、
   電動アクチュエータを有していて、前記基準位置から操作された前記操作部材に対してその操作部材を前記基準位置側へ戻す反力を前記電動アクチュエータの動力を用いて付与する反力付与装置と、
   前記作動部の動作に関わる前記作業機械の状態を検出し、その検出した作業機械の状態を示す状態指標値を導出する状態指標値導出部と、
   前記操作部材に対して反力を付与する前記反力付与装置を制御するための反力制御値を、前記状態指標値導出部により導出された前記状態指標値に応じた値で導出する制御値導出部と、
   前記反力付与装置が前記制御値導出部により導出された前記反力制御値に応じた反力を前記操作部材に対して付与するように前記反力付与装置を制御する反力制御部と、
   前記操作部材の前記基準位置からの操作量を検出する操作検出部と、を有し、
   前記状態指標値導出部は、前記操作検出部によって検出された前記操作量から想定される前記作動部の想定動作量を導出するとともに、前記作動部の実際の動作量である実際動作量を検出し、前記想定動作量と前記実際動作量との差を前記状態指標値として導出する、作業機械。
2. 所定の作業を行う作業機械であって、
   作動部と、
   前記作動部を駆動する駆動装置と、
   前記作動部を操作するための電気式の操作装置と、を備え、
   前記操作装置は、
   基準位置から特定の方向へ操作可能な操作部材と、
   前記操作部材の操作に応じた前記作動部の動作を指示する制御信号を前記駆動装置へ出力することにより前記作動部が前記動作を行うように前記駆動装置に前記作動部を駆動させる駆動制御部と、
   電動アクチュエータを有していて、前記基準位置から操作された前記操作部材に対してその操作部材を前記基準位置側へ戻す反力を前記電動アクチュエータの動力を用いて付与する反力付与装置と、
   前記作動部の動作に関わる前記作業機械の状態を検出し、その検出した作業機械の状態を示す状態指標値を導出する状態指標値導出部と、
   前記操作部材に対して反力を付与する前記反力付与装置を制御するための反力制御値を、前記状態指標値導出部により導出された前記状態指標値に応じた値で導出する制御値導出部と、
   前記反力付与装置が前記制御値導出部により導出された前記反力制御値に応じた反力を前記操作部材に対して付与するように前記反力付与装置を制御する反力制御部と、を有し、
   前記作業機械は、クレーンであり、
   前記作動部は、吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行うためのウインチドラムであり、
   前記状態指標値導出部は、前記ウインチドラムの回転数を検出し、その検出した回転数を前記状態指標値として導出する回転計である、作業機械。
3. 所定の作業を行う作業機械であって、
   作動部と、
   前記作動部を駆動する駆動装置と、
   前記作動部を操作するための電気式の操作装置と、を備え、
   前記操作装置は、
   基準位置から特定の方向へ操作可能な操作部材と、
   前記操作部材の操作に応じた前記作動部の動作を指示する制御信号を前記駆動装置へ出力することにより前記作動部が前記動作を行うように前記駆動装置に前記作動部を駆動させる駆動制御部と、
   電動アクチュエータを有していて、前記基準位置から操作された前記操作部材に対してその操作部材を前記基準位置側へ戻す反力を前記電動アクチュエータの動力を用いて付与する反力付与装置と、
   前記作動部の動作に関わる前記作業機械の状態を検出し、その検出した作業機械の状態を示す状態指標値を導出する状態指標値導出部と、
   前記操作部材に対して反力を付与する前記反力付与装置を制御するための反力制御値を、前記状態指標値導出部により導出された前記状態指標値に応じた値で導出する制御値導出部と、
   前記反力付与装置が前記制御値導出部により導出された前記反力制御値に応じた反力を前記操作部材に対して付与するように前記反力付与装置を制御する反力制御部と、を有し、
   前記作業機械は、クレーンであり、
   前記作動部は、吊荷の巻き上げ及び巻き下げを行うためのウインチドラムであり、
   前記状態指標値導出部は、吊荷によって前記ウインチドラムに掛かる荷重を表す荷重指標値を前記状態指標値として検出する荷重計と、前記ウインチドラムの回転数を前記状態指標値として検出する回転計とを有し、
   前記制御値導出部は、前記荷重計により検出された前記荷重指標値と前記回転計により検出された前記回転数の両方に応じた値で前記反力制御値を導出する、作業機械。
4. 前記電動アクチュエータは、電動モータである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。

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