JP7473337B2 - 作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法に関する。

作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような油圧制御装置が知られている。特許文献１において、油圧制御装置は、油圧シリンダに供給される作動油の流量を調整する制御弁と、油圧シリンダのメータアウト流路に配置された可変絞りとを備える。メータアウト流路に可変絞りが配置されることにより、油圧シリンダからタンクに排出される作動油の流量が調整される。作動油の流量が調整されることにより、シリンダ速度が調整される。

特開２０１８－０２８３５８号公報

１つの油圧シリンダに複数の制御弁が接続される場合、油圧シリンダから流出した作動油は、メータアウト流路を介してタンクに排出される。可変絞りが適正に配置されないと、作動油の流量が過度に制限される可能性がある。作動油の流量が過度に制限されると、シリンダ速度が過度に低下し、その結果、作業効率が低下する可能性がある。

本開示は、作業効率の低下を抑制することを目的とする。

本開示に従えば、作動油を吐出する複数の油圧ポンプと、作業機要素を動作させる油圧シリンダと、複数の前記油圧ポンプのそれぞれに接続され前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量を調整する複数の流量制御弁と、複数の前記流量制御弁のそれぞれに接続される複数の供給流路と、複数の前記供給流路の集合部と前記油圧シリンダの前記作動油の流入口とを接続するメータイン流路と、複数の前記流量制御弁のそれぞれに接続される複数の排出流路と、複数の前記排出流路の集合部と前記油圧シリンダの前記作動油の流出口とを接続するメータアウト流路と、前記メータアウト流路に配置される絞りと、を備える、作業機械の制御システムが提供される。

本開示によれば、作業効率の低下を抑制することができる。

図１は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る作業機の動作を説明するための模式図である。 図３は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。 図４は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。 図５は、実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。 図６は、実施形態に係る相関データを説明するための図である。 図７は、実施形態に係る油圧ショベルの制御方法を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。 図９は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［作業機械］
図１は、実施形態に係る作業機械１００を示す斜視図である。実施形態においては、作業機械１００が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明において、作業機械１００を適宜、油圧ショベル１００、と称する。

図１に示すように、油圧ショベル１００は、作業機１と、油圧シリンダ２と、旋回体３と、走行体４と、操作装置５とを備える。

旋回体３は、作業機１を支持する。旋回体３は、旋回軸ＲＸを中心に旋回する。旋回体３は、旋回モータ（不図示）が発生する動力により旋回する。旋回体３は、運転室６と、機械室７とを有する。油圧ショベル１００の運転者は、運転室６に搭乗する。運転者が着座する運転席６Ｓが運転室６に設けられる。

走行体４は、旋回体３を支持する。走行体４は、一対の履帯４Ｃを有する。履帯４Ｃは、走行モータ（不図示）が発生する動力により回転する。履帯４Ｃの回転により油圧ショベル１００が走行する。なお、走行体４は、車軸に装着されたタイヤを有してもよい。

作業機１は、旋回体３に支持される。作業機１は、相対移動可能な複数の作業機要素を含む。作業機１の作業機要素は、旋回体３に連結されるブーム１１と、ブーム１１に連結されるアーム１２と、アーム１２に連結されるバケット１３とを含む。

ブーム１１と旋回体３とはブームピンを介して連結される。ブーム１１は、回転軸ＡＸ１を中心に回転可能に旋回体３に支持される。

ブーム１１とアーム１２とはアームピンを介して連結される。アーム１２は、回転軸ＡＸ２を中心に回転可能にブーム１１に支持される。

アーム１２とバケット１３とはバケットピンを介して連結される。バケット１３は、回転軸ＡＸ３を中心に回転可能にアーム１２に支持される。

回転軸ＡＸ１と、回転軸ＡＸ２と、回転軸ＡＸ３とは、平行である。回転軸ＡＸ１と、旋回軸ＲＸと平行な軸とは、直交する。以下の説明においては、旋回軸ＲＸと平行な方向を適宜、旋回体３の上下方向、と称し、回転軸ＡＸ１と平行な方向を適宜、旋回体３の車幅方向又は左右方向、と称し、回転軸ＡＸ１及び旋回軸ＲＸの両方と直交する方向を適宜、旋回体３の前後方向、と称する。旋回軸ＲＸを基準として作業機１が存在する方向が前方向である。旋回軸ＲＸを基準として機械室７が存在する方向が後方向である。

油圧シリンダ２は、作動油に基づいて作業機要素を動作させる。油圧シリンダ２は、複数の作業機要素のそれぞれを動作させるために複数設けられる。油圧シリンダ２は、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、アーム１２を動作させるアームシリンダ２２と、バケット１３を動作させるバケットシリンダ２３とを含む。

操作装置５は、油圧ショベル１００の運転者に操作される。操作装置５は、作業機１及び旋回体３を動作させるために操作される。操作装置５は、運転室６に配置される。操作装置５は、複数の操作レバーを含む。操作装置５が操作されることにより、作業機１及び旋回体３が動作する。

［作業機の動作］
図２は、実施形態に係る作業機１の動作を説明するための模式図である。操作装置５は、作業機１及び旋回体３を動作させるために操作される。操作装置５が操作されることにより、油圧シリンダ２又は旋回モータ（不図示）が駆動する。油圧シリンダ２が駆動することにより、作業機１が動作する。旋回モータが駆動することにより、旋回体３が動作する。操作装置５が操作されることにより、ブーム１１の上げ動作、ブーム１１の下げ動作、アーム１２の掘削動作、アーム１２のダンプ動作、バケット１３のダンプ動作、及びバケット１３の掘削動作が実施される。操作装置５が操作されることにより、旋回体３の旋回動作が実施される。

ブームシリンダ２１が伸びることにより、ブーム１１は上げ動作する。ブームシリンダ２１が縮むことにより、ブーム１１は下げ動作する。

アームシリンダ２２が伸びることにより、アーム１２は掘削動作する。アームシリンダ２２が縮むことにより、アーム１２はダンプ動作する。

バケットシリンダ２３が伸びることにより、バケット１３は掘削動作する。バケットシリンダ２３が縮むことにより、バケット１３はダンプ動作する。

旋回モータが駆動することにより、旋回体３は旋回動作する。

［制御システム］
図３は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム１０を示す模式図である。図３に示すように、制御システム１０は、制御装置９と、エンジン３０と、動力伝達機構３１と、油圧ポンプ３２と、第１流路３３と、第２流路３４と、タンク３５と、油圧シリンダ２と、流量制御弁４０と、ブリード弁５０と、絞り５１と、再生弁５２とを備える。エンジン３０、動力伝達機構３１、油圧ポンプ３２、及びタンク３５のそれぞれは、旋回体３の機械室７に配置される。

エンジン３０は、油圧ショベル１００の動力源である。エンジン３０として、ディーゼルエンジンが例示される。

動力伝達機構３１は、エンジン３０が発生した動力を油圧ポンプ３２に伝達する。実施形態において、油圧ポンプ３２は、複数設けられる。図３に示す例において、油圧ポンプ３２は、６つ設けられる。動力伝達機構３１は、エンジン３０が発生した動力を複数の油圧ポンプ３２に分配する。

油圧ポンプ３２は、動力伝達機構３１から伝達された動力により駆動する。油圧ポンプ３２は、作動油を吐出する。実施形態において、油圧ポンプ３２は、可変容量型油圧ポンプである。

油圧シリンダ２は、油圧ポンプ３２から供給された作動油に基づいて作業機要素を可動範囲で動作させる。上述のように、油圧シリンダ２は、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、アーム１２を動作させるアームシリンダ２２と、バケット１３を動作させるバケットシリンダ２３とを含む。

油圧シリンダ２は、ボトム室２Ａとロッド室２Ｂとを有する。ボトム室２Ａに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ２は伸びる。ロッド室２Ｂに作動油が供給されることにより、油圧シリンダ２は縮む。

第１流路３３は、油圧ポンプ３２の吐出口に接続される。図３に示す例において、第１流路３３は、２つの油圧ポンプ３２の吐出口のそれぞれに接続される。油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された作動油は、第１流路３３を流通することができる。油圧ポンプ３２から吐出され、第１流路３３を流通した作動油は、油圧シリンダ２に供給される。

第２流路３４は、第１流路３３から分岐するように設けられる。油圧ポンプ３２の吐出口から吐出された作動油は、第２流路３４を流通することができる。油圧ポンプ３２から吐出され、第２流路３４を流通した作動油は、タンク３５に排出される。

流量制御弁４０は、第１流路３３を介して油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する。油圧シリンダ２のボトム室２Ａは、ボトム流路３６及び集合流路７１を介して流量制御弁４０に接続される。油圧シリンダ２のロッド室２Ｂは、集合流路７２及びロッド流路３７を介して流量制御弁４０に接続される。

流量制御弁４０は、複数設けられる。流量制御弁４０は、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整するブーム流量制御弁４１と、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量を調整するアーム流量制御弁４２と、バケットシリンダ２３に供給される作動油の流量を調整するバケット流量制御弁４３とを含む。油圧ポンプ３２から第１流路３３に吐出された作動油は、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに供給される。

実施形態において、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれは、複数設けられる。図３に示す例において、ブーム流量制御弁４１は、３つ設けられる。アーム流量制御弁４２は、３つ設けられる。バケット流量制御弁４３は、３つ設けられる。

流量制御弁４０は、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続される。３つのブーム流量制御弁４１は、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続される。３つのアーム流量制御弁４２は、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続される。３つのバケット流量制御弁４３は、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続される。

集合流路７１は、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａ、アームシリンダ２２のボトム室２Ａ、及びバケットシリンダ２３のボトム室２Ａのそれぞれに接続されるように、３つ設けられる。

集合流路７２は、ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂ、アームシリンダ２２のロッド室２Ｂ、及びバケットシリンダ２３のロッド室２Ｂのそれぞれに接続されるように、３つ設けられる。

ボトム流路３６は、３つのブーム流量制御弁４１、３つのアーム流量制御弁４２、及び３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続されるように、９つ設けられる。

３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続されたボトム流路３６は、集合部３６Ｓを介して、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａに接続された集合流路７１に接続される。

３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続されたボトム流路３６は、集合部３６Ｓを介して、アームシリンダ２２のボトム室２Ａに接続された集合流路７１に接続される。

３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続されたボトム流路３６は、集合部３６Ｓを介して、バケットシリンダ２３のボトム室２Ａに接続された集合流路７１に接続される。

ロッド流路３７は、３つのブーム流量制御弁４１、３つのアーム流量制御弁４２、及び３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続されるように、９つ設けられる。

３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続されたロッド流路３７は、集合部３７Ｓを介して、ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂに接続された集合流路７２に接続される。

３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続されたロッド流路３７は、集合部３７Ｓを介して、アームシリンダ２２のロッド室２Ｂに接続された集合流路７２に接続される。

３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続されたロッド流路３７は、集合部３７Ｓを介して、バケットシリンダ２３のロッド室２Ｂに接続された集合流路７２に接続される。

すなわち、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａは、集合流路７１及びボトム流路３６を介して、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂは、集合流路７２及びロッド流路３７を介して、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。

アームシリンダ２２のボトム室２Ａは、集合流路７１及びボトム流路３６を介して、３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続される。アームシリンダ２２のロッド室２Ｂは、集合流路７２及びロッド流路３７を介して、３つのアーム流量制御弁４２のそれぞれに接続される。

バケットシリンダ２３のボトム室２Ａは、集合流路７１及びボトム流路３６を介して、３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続される。バケットシリンダ２３のロッド室２Ｂは、集合流路７２及びロッド流路３７を介して、３つのバケット流量制御弁４３のそれぞれに接続される。

油圧ポンプ３２は、第１流路３３を介して、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに作動油を供給することができる。ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに、供給流路３３Ａが接続される。第１流路３３は、３つの供給流路３３Ａのそれぞれと接続される。油圧ポンプ３２から第１流路３３に吐出された作動油は、供給流路３３Ａを介して、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに供給される。

ブリード弁５０は、第２流路３４を介してタンク３５に排出される作動油の流量を調整する。ブリード弁５０は、第２流路３４に配置される。油圧ポンプ３２は、第２流路３４を介して、ブリード弁５０に作動油を供給することができる。第２流路３４は、油圧ポンプ３２と流量制御弁４０との間の第１流路３３から分岐する。油圧ポンプ３２から第２流路３４に吐出された作動油は、流量制御弁４０に供給されることなく、ブリード弁５０に供給される。

ブリード弁５０は、流入ポートＰｅと、流出ポートＰｆとを有する。

流入ポートＰｅは、第２流路３４を介して油圧ポンプ３２に接続される。油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２流路３４を流通した後、流入ポートＰｅからブリード弁５０に流入することができる。

流出ポートＰｆは、タンク流路３９を介してタンク３５に接続される。流出ポートＰｆから流出した作動油は、タンク流路３９を流通した後、タンク３５に排出される。

ブリード弁５０のスプールは、タンク３５に作動油を排出する排出位置Ｐ４と、作動油を流通させない停止位置Ｐ５とに移動する。

ブリード弁５０のスプールが排出位置Ｐ４に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第２流路３４を流通した後、流入ポートＰｅからブリード弁５０に流入し、流出ポートＰｆから流出する。流出ポートＰｆから流出した作動油は、タンク流路３９を流通した後、タンク３５に排出される。

ブリード弁５０のスプールが停止位置Ｐ５に配置されると、作動油は、ブリード弁５０を流通することができない。

ブリード弁５０は、スプールの移動量により、タンク３５に排出される作動油の流量を制御する。スプールの移動量により、ブリード弁５０において作動油が流通するポートの開口面積が調整される。ブリード弁５０の開口面積が調整されることにより、タンク３５に排出される作動油の流量が調整される。

絞り５１は、集合流路７１又は集合流路７２に配置される。実施形態において、絞り５１は、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａに接続される集合流路７１に配置される。なお、絞り５１は、アームシリンダ２２のロッド室２Ｂ接続される集合流路７２に配置されてもよい。絞り５１は、バケットシリンダ２３のロッド室２Ｂに接続される集合流路７２に配置されてもよい。絞り５１は、集合流路７１又は集合流路７２を流通する作動油の流量を調整する。絞り５１は、作業機要素の自重（重力の作用）による影響を受ける集合流路に設けられる。

再生弁５２は、集合流路７１から集合流路７２に再生される作動油の再生流量、又は集合流路７２から集合流路７１に再生される作動油の再生流量を調整する。実施形態において、再生弁５２は、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａに接続される集合流路７１からブームシリンダ２１のロッド室２Ｂに接続される集合流路７２に再生される作動油の再生流量を調整するように配置される。なお、再生弁５２は、アームシリンダ２２のロッド室２Ｂに接続される集合流路７２からアームシリンダ２２のボトム室２Ａに接続される集合流路７１に再生される作動油の再生流量を調整するように配置されてもよい。

図４は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム１０を示す模式図である。図４は、図３のうちブームシリンダ２１及びブーム流量制御弁４１を抽出した図に相当する。図３に示す例では、タンデムに配置された２つの油圧ポンプ３２からの作動油を合流させて、パラレルに配置された複数の流量制御弁４０（４１、４２、４３）に供給しているが、図４に示す例では、油圧ポンプ３２は１つとしている。油圧ポンプ３２の数は任意である。図３に示す例では、複数の油圧ポンプ３２が動力伝達機構３１に接続される。タンデムに配置された油圧ポンプ３２から吐出された作動油が、１つの流量制御弁４０を流通した後に合流して、１つの油圧シリンダ２に供給される。１つの油圧シリンダ２に供給される作動油が流通する油圧回路は、複数設けられる。図３に示す例では、それぞれの油圧回路に設けられた３つの流量制御弁４０（例えば４１、４１、４１）からの作動油を合流させて、１つの油圧シリンダ２（例えばブームシリンダ２１）に供給しているが、それに限られない。１つの油圧シリンダ２に作動油を供給する流量制御弁４０の数は任意である。

図４に示すように、制御システム１０は、作動油を吐出する複数の油圧ポンプ３２と、作業機要素を動作させる油圧シリンダ２と、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続され油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する複数の流量制御弁４０と、複数の流量制御弁４０のそれぞれに接続される複数のロッド流路３７と、複数のロッド流路３７の集合部３７Ｓと油圧シリンダ２のロッド室２Ｂの開口２Ｄとを接続する集合流路７２と、複数の流量制御弁４０のそれぞれに接続される複数のボトム流路３６と、複数のボトム流路３６の集合部３６Ｓと油圧シリンダ２のボトム室２Ａの開口２Ｃとを接続する集合流路７１と、集合流路７１に配置される絞り５１と、を備える。

ブーム１１は、ブームシリンダ２１により上げ動作及び下げ動作する。図４は、ブームシリンダ２１が縮んでブーム１１が下げ動作している状態を示す。ブーム１１が下げ動作する場合、ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂに作動油が流入し、ブームシリンダ２１のボトム室２Ａから作動油が流出する。すなわち、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、ブーム流量制御弁４１を介してロッド流路３７に流入し、集合流路７２を流通した後、開口２Ｄを介してロッド室２Ｂに流入する。油圧シリンダ２のボトム室２Ａの開口２Ｃから流出した作動油は、集合流路７１及びボトム流路３６を流通した後、ブーム流量制御弁４１を介してタンク３５に排出される。

以下の説明においては、ロッド流路３７を適宜、供給流路３７、と称し、ロッド室２Ｂの開口２Ｄを適宜、流入口２Ｄ、と称し、集合流路７２を適宜、メータイン流路７２、と称し、ボトム室２Ａの開口２Ｃを適宜、流出口２Ｃ、と称し、集合流路７１を適宜、メータアウト流路７１、と称し、ボトム流路３６を適宜、排出流路３６、と称する。

油圧ポンプ３２は、作動油を吐出する。油圧ポンプ３２は、複数設けられる。図４に示す例において、油圧ポンプ３２は、３つ設けられる。１つのブーム流量制御弁４１に１つの油圧ポンプ３２が接続される。なお、図３に示したように、１つのブーム流量制御弁４１に２つの油圧ポンプ３２が接続されてもよい。

ブームシリンダ２１は、ブーム１１を動作させる。ブーム１１は、ブームシリンダ２１により上げ動作及び下げ動作する。ブーム１１の下げ動作のときに、流入口２Ｄからロッド室２Ｂに作動油が流入し、ボトム室２Ａの作動油が流出口２Ｃから流出する。

ブーム流量制御弁４１は、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整する。ブーム流量制御弁４１は、複数設けられる。図４に示す例において、ブーム流量制御弁４１は、３つ設けられる。３つのブーム流量制御弁４１は、３つの油圧ポンプ３２のそれぞれに接続される。ブーム流量制御弁４１と油圧ポンプ３２とは１対１で対応する。

供給流路３７は、ブーム流量制御弁４１に接続される。供給流路３７は、複数設けられる。図４に示す例において、供給流路３７は、３つ設けられる。３つの供給流路３７は、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。供給流路３７とブーム流量制御弁４１とは１対１で対応する。

供給流路３７の一端部は、ブーム流量制御弁４１に接続される。供給流路３７の他端部は、集合部３７Ｓにおいて集合する。供給流路３７の他端部は、集合部３７Ｓを介してメータイン流路７２に接続される。複数の供給流路３７のそれぞれを流通した作動油は、メータイン流路７２において合流する。

メータイン流路７２は、ブーム１１の下げ動作のときに作動油が流入する流入口２Ｄに接続される。メータイン流路７２は、３つの供給流路３７の集合部３７Ｓとブームシリンダ２１の作動油の流入口２Ｄとを接続する。複数の供給流路３７のそれぞれを流通し、メータイン流路７２において合流した作動油は、メータイン流路７２を流通した後、流入口２Ｄからロッド室２Ｂに流入する。

排出流路３６は、ブーム流量制御弁４１に接続される。排出流路３６は、複数設けられる。図４に示す例において、排出流路３６は、３つ設けられる。３つの排出流路３６は、３つのブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される。排出流路３６とブーム流量制御弁４１とは１対１で対応する。

排出流路３６の一端部は、ブーム流量制御弁４１に接続される。排出流路３６の他端部は、集合部３６Ｓにおいて集合する。排出流路３６の他端部は、集合部３６Ｓを介してメータアウト流路７１に接続される。メータアウト流路７１を流通した作動油は、３つの排出流路３６のそれぞれに分岐する。

メータアウト流路７１は、ブーム１１の下げ動作のときに作動油が流出する流出口２Ｃに接続される。メータアウト流路７１は、３つの排出流路３６の集合部３６Ｓとブームシリンダ２１の作動油の流出口２Ｃとを接続する。ボトム室２Ａの流出口２Ｃから流出した作動油は、メータアウト流路７１を流通した後、複数の排出流路３６のそれぞれを流通し、複数のブーム流量制御弁４１のそれぞれに流入する。

ブーム流量制御弁４１（流量制御弁４０）は、ポンプポートＰａと、ボトムポートＰｂと、ロッドポートＰｃと、タンクポートＰｄとを有する。

供給流路３３Ａは、ポンプポートＰａに接続される。ポンプポートＰａは、供給流路３３Ａを介して油圧ポンプ３２に接続される。油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａから流量制御弁４０に流入することができる。

供給流路３７は、ロッドポートＰｃに接続される。ロッドポートＰｃは、供給流路３７及びメータイン流路７２を介して油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに接続される。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路３７及びメータイン流路７２を流通した後、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに流入することができる。

排出流路３６は、ボトムポートＰｂに接続される。ボトムポートＰｂは、排出流路３６及びメータアウト流路７１を介して油圧シリンダ２のボトム室２Ａに接続される。油圧シリンダ２のボトム室２Ａから流出した作動油は、メータアウト流路７１及び排出流路３６を流通した後、ボトムポートＰｂから流量制御弁４０に流入することができる。

タンクポートＰｄは、排出流路３８を介してタンク３５に接続される。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を流通した後、タンク３５に排出される。

ブーム流量制御弁４１（流量制御弁４０）は、ロッド状のスプールを移動させて油圧シリンダ２に供給される作動油の流量及び方向を切り換えるスライドスプール方式の流量制御弁である。スプールが軸方向に移動することにより、ボトム室２Ａに対する作動油の供給とロッド室２Ｂに対する作動油の供給とが切り換わる。また、スプールの移動量に基づいて、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量が調整される。

ブーム流量制御弁４１のスプールは、油圧シリンダ２のボトム室２Ａに作動油を供給する第１作動位置Ｐ１と、油圧シリンダ２のロッド室２Ｂに作動油を供給する第２作動位置Ｐ２と、第１作動位置Ｐ１と第２作動位置Ｐ２との間に配置され作動油を流通させない停止位置Ｐ３とに移動する。図４において、ブーム流量制御弁４１のスプールは、第２作動位置Ｐ２に配置されている。

ブーム流量制御弁４１のスプールが第１作動位置Ｐ１に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａからブーム流量制御弁４１に流入し、ボトムポートＰｂから流出する。ボトムポートＰｂから流出した作動油は、ボトム流路３６及び集合流路７１を流通した後、油圧シリンダ２のボトム室２Ａに流入する。これにより、ブームシリンダ２１は、伸びる。ブームシリンダ２１が伸びると、ロッド室２Ｂから作動油が流出する。ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂから流出した作動油は、集合流路７２及びロッド流路３７を流通した後、ロッドポートＰｃからブーム流量制御弁４１に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を介してタンク３５に排出される。

ブーム流量制御弁４１のスプールが第２作動位置Ｐ２に配置されると、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、供給流路３３Ａを流通した後、ポンプポートＰａからブーム流量制御弁４１に流入し、ロッドポートＰｃから流出する。ロッドポートＰｃから流出した作動油は、ロッド流路３７及び集合流路７２を流通した後、ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂに流入する。これにより、ブームシリンダ２１は、縮む。ブームシリンダ２１が縮むと、ボトム室２Ａから作動油が流出する。ブームシリンダ２１のボトム室２Ａから流出した作動油は、集合流路７１及びボトム流路３６を流通した後、ボトムポートＰｂからブーム流量制御弁４１に流入し、タンクポートＰｄから流出する。タンクポートＰｄから流出した作動油は、排出流路３８を介してタンク３５に排出される。

ブーム流量制御弁４１のスプールが停止位置Ｐ３に配置されると、作動油は、ブーム流量制御弁４１を流通することができない。

ブーム流量制御弁４１は、スプールの移動量により、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を制御する。スプールの移動量により、ブーム流量制御弁４１において作動油が流通するポートの開口面積が調整される。ブーム流量制御弁４１の開口面積が調整されることにより、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量が調整される。

絞り５１は、メータアウト流路７１に配置される。絞り５１は、流出口２Ｃと集合部３６Ｓとの間のメータアウト流路７１に配置される。絞り５１は、メータアウト流路７１を流通する作動油の流量を調整する。絞り５１の開口面積は、流出口２Ｃの開口面積よりも小さい。絞り５１の開口面積は、ブーム流量制御弁４１の最大開口面積よりも小さい。絞り５１により、ブーム１１の下げ動作のときにメータアウト流路７１を流通する作動油の流量が規定される。

また、制御システム１０は、メータアウト流路７１からメータイン流路７２に再生される作動油の再生流量を調整する再生弁５２を備える。再生弁５２は、メータアウト流路７１の中間部とメータイン流路７２の中間部とを接続する再生流路に配置される。

再生弁５２は、流入ポートＰｇと、流出ポートＰｈとを有する。

流入ポートＰｇは、メータアウト流路７１に接続される。流出口２Ｃから流出した作動油は、メータアウト流路７１の少なくとも一部を流通した後、流入ポートＰｇから再生弁５２に流入することができる。

流出ポートＰｈは、メータイン流路７２に接続される。流出ポートＰｈから流出した作動油は、メータイン流路７２の少なくとも一部を流通した後、流入口２Ｄからロッド室２Ｂに流入する。

ブーム１１の下げ動作においては、ブーム１１の自重（重力の作用）により、作動油の負荷圧が大きくなる可能性がある。ブーム１１の自重による負荷圧を利用して、ボトム室２Ａから流出した作動油の一部をロッド室２Ｂに戻すことにより、ブーム１１の移動速度を高くすることができる。

再生弁５２のスプールは、作動油を流通させない停止位置Ｐ６と、作動油を再生させる再生位置Ｐ７とに移動する。

再生弁５２のスプールが停止位置Ｐ６に配置されると、作動油は、再生弁５２を流通することができない。

再生弁５２のスプールが再生位置Ｐ７に配置されると、メータアウト流路７１の作動油の少なくとも一部は、再生弁５２を介して、メータイン流路７２に流入することができる。

再生弁５２は、スプールの移動量により、メータアウト流路７１からメータイン流路７２に供給される作動油の流量を示す再生流量を制御する。スプールの移動量により、再生弁５２において作動油が流通するポートの開口面積が調整される。再生弁５２の開口面積が調整されることにより、再生流量が調整される。

また、制御システム１０は、供給流路３７とタンク３５との間に配置された吸込弁５３を備える。吸込弁５３は、供給流路３７とタンク３５との圧力差が予め定められている規定値以上になったときに、タンク３５から供給流路３７に作動油を流通させる。吸込弁５３の流入ポートＰｉは、タンク３５に接続される。吸込弁５３の流出ポートＰｊは、供給流路３７に接続される。

ブームシリンダ２１のシリンダ速度は、操作装置５の操作量に基づいて決定される。操作装置５の操作量が大きいほどシリンダ速度は高くなり、操作装置５の操作量が小さいほどシリンダ速度は低くなる。ブーム１１の下げ動作においては、ブーム１１の自重（重力の作用）により、ブームシリンダ２１のシリンダ速度は、操作装置５の操作量に基づいて指定されるシリンダ速度よりも高くなる可能性がある。すなわち、ブーム１１の下げ動作においては、ブームシリンダ２１は、急激に縮む可能性がある。ブームシリンダ２１がブーム１１の自重により急激に縮むと、油圧ポンプ３２から作動油が吐出されていても、ブームシリンダ２１のロッド室２Ｂに供給される作動油の流量が不足し、供給流路３７及びメータイン流路７２の圧力が急激に低下する可能性がある。油圧ポンプ３２から供給される作動油が不足した場合、作動油に気泡が生成されるキャビテーション現象が発生してしまう可能性がある。吸込弁５３が設けられることにより、供給流路３７及びメータイン流路７２の圧力が急激に低下して、供給流路３７とタンク３５との圧力差が規定値以上になると、吸込弁５３の開口が開き、タンク３５から吸込弁５３を介して供給流路３７に作動油が供給される。これにより、供給流路３７には、油圧ポンプ３２及び吸込弁５３のそれぞれから作動油が供給される。したがって、作動油の不足が抑制され、キャビテーション現象の発生が抑制される。

また、制御システム１０は、ブームシリンダ２１から排出される作動油の圧力を検出する圧力センサ６１と、ブームシリンダ２１に流入する作動油の圧力を検出する圧力センサ６２と、絞り５１を通過した後の作動油の圧力を検出する圧力センサ６３とを備える。

圧力センサ６１は、メータアウト流路７１を流通する作動油の圧力を検出する。圧力センサ６１は、流出口２Ｃと絞り５１との間のメータアウト流路７１の作動油の圧力を検出する。実施形態において、圧力センサ６１は、流出口２Ｃと再生弁５２の流入ポートＰｇとの間のメータアウト流路７１の作動油の圧力を検出する。

圧力センサ６２は、メータイン流路７２を流通する作動油の圧力を検出する。圧力センサ６２は、再生弁５２の流出ポートＰｈと流入口２Ｄとの間の作動油の圧力を検出する。

圧力センサ６３は、メータアウト流路７１を流通する作動油の圧力を検出する。圧力センサ６３は、絞り５１と集合部３６Ｓとの間のメータアウト流路７１の作動油の圧力を検出する。

［制御装置］
図５は、実施形態に係る制御装置９を示す機能ブロック図である。制御装置９は、コンピュータシステムを含む。制御装置９は、操作装置５、圧力センサ６１、圧力センサ６２、及び圧力センサ６３のそれぞれと通信回線を介して接続される。また、制御装置９は、油圧ポンプ３２、流量制御弁４０、及び再生弁５２のそれぞれと制御線を介して接続される。

制御装置９は、相関データ記憶部９Ａと、操作指令取得部９Ｂと、圧力データ取得部９Ｃと、目標メータイン流量算出部９Ｄと、目標再生流量算出部９Ｅと、目標ポンプ流量算出部９Ｆと、目標メータアウト流量算出部９Ｇと、目標ポンプ容量算出部９Ｈと、制御弁開口面積算出部９Ｉと、再生弁開口面積算出部９Ｊと、ポンプ制御部９Ｋと、制御弁制御部９Ｌと、再生弁制御部９Ｍとを有する。

相関データ記憶部９Ａは、操作装置５の操作量と油圧シリンダ２の流入口２Ｄに流入する作動油の目標流量を示す目標メータイン流量との相関データを記憶する。

操作指令取得部９Ｂは、操作装置５の操作指令を取得する。操作装置５の操作指令は、操作装置５の操作量を含む。操作装置５の操作量は、操作レバーの傾斜角度を含む。操作装置５の操作量が最大値を示す場合、操作量は１００［％］である。操作装置５が操作されていない場合、操作量は０［％］である。

図６は、実施形態に係る相関データを説明するための図である。図６に示すように、操作装置５の操作量と流量制御弁４０の流入口２Ｄに流入する目標メータイン流量Ｑｃｙｌとの関係を示す相関データが予め定められている。相関データは、相関データ記憶部９Ａに記憶されている。

図６に示すように、相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど目標メータイン流量Ｑｃｙｌが少なくなり、操作装置５の操作量が大きいほど目標メータイン流量Ｑｃｙｌが多くなるように定められる。

実施形態において、目標メータイン流量Ｑｃｙｌは、目標ポンプ流量Ｑｐと、吸込流量と、目標再生流量Ｑｒとにより規定される。目標ポンプ流量Ｑｐは、油圧ポンプ３２から吐出される作動油の目標流量を示す。吸込流量は、タンク３５から吸込弁５３を介して供給流路３７に吸い込まれる作動油の流量である。目標再生流量Ｑｒは、再生弁５２を介してメータアウト流路７１からメータイン流路７２に再生される作動油の目標流量を示す。

操作装置５の操作量が予め定められている値Ｍｓ未満のとき、目標メータイン流量Ｑｃｙｌは、目標ポンプ流量Ｑｐと吸込流量との和により規定される。操作装置５の操作量が値Ｍｓ以上のとき、目標メータイン流量Ｑｃｙｌは、目標ポンプ流量Ｑｐと吸込流量と目標再生流量Ｑｒとの和により規定される。

相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど目標ポンプ流量Ｑｐが少なくなり、操作装置５の操作量が大きいほど目標ポンプ流量Ｑｐが多くなるように定められる。

また、操作装置５の操作量が値Ｍｓ以上のとき、相関データは、操作装置５の操作量が小さいほど目標再生流量Ｑｒが少なくなり、操作装置５の操作量が大きいほど目標再生流量Ｑｒが多くなるように定められる。

圧力データ取得部９Ｃは、圧力センサ６１の検出データ、圧力センサ６２の検出データ、及び圧力センサ６３の検出データを取得する。圧力センサ６１は、ブームシリンダ２１の流出口２Ｃから流出した作動油の圧力を検出する。実施形態において、圧力センサ６１は、流出口２Ｃと再生弁５２の流入ポートＰｇとの間のメータアウト流路７１の作動油の圧力を検出する。圧力センサ６２は、油圧シリンダ２の流入口２Ｄに流入する作動油の圧力を検出する。実施形態において、圧力センサ６２は、再生弁５２の流出ポートＰｈと流入口２Ｄとの間の作動油の圧力を検出する。圧力センサ６３は、メータアウト流路７１を流通する作動油の圧力を検出する。実施形態において、圧力センサ６３は、絞り５１と集合部３６Ｓとの間のメータアウト流路７１の作動油の圧力を検出する。圧力データ取得部９Ｃは、圧力センサ６１の検出データ、圧力センサ６２の検出データ、及び圧力センサ６３の検出データのそれぞれを取得する。

目標メータイン流量算出部９Ｄは、相関データ記憶部９Ａに記憶されている相関データと、操作指令取得部９Ｂにより取得された操作装置５の操作指令（操作量）とに基づいて、目標メータイン流量Ｑｃｙｌ［ｌ／ｍｉｎ．］を算出する。

目標再生流量算出部９Ｅは、目標メータイン流量算出部９Ｄにより算出された目標メータイン流量Ｑｃｙｌに基づいて、作動油の目標再生流量Ｑｒ［ｌ／ｍｉｎ．］を算出する。目標再生流量算出部９Ｅは、（１）式に基づいて、目標再生流量Ｑｒを算出する。

（１）式において、Ｑｓｔａｒｔは、再生開始流量であり、目標メータイン流量Ｑｃｙｌに係る閾値である。図６に示したように、再生開始流量Ｑｓｔａｒｔは、操作装置５の操作量が値Ｍｓのときの目標メータイン流量Ｑｃｙｌに相当する。値Ｍｓ及び再生開始流量Ｑｓｔａｒｔは、任意に定められる。Ｋｒは、再生流量比率を示す。再生流量比率Ｋｒは、再生弁５２に係る固有の値であり、既知データである。

目標ポンプ流量算出部９Ｆは、目標メータイン流量算出部９Ｄにより算出された目標メータイン流量Ｑｃｙｌと、目標再生流量算出部９Ｅにより算出された目標再生流量Ｑｒとに基づいて、目標ポンプ流量Ｑｐ［ｌ／ｍｉｎ．］を算出する。目標ポンプ流量算出部９Ｆは、（２）式に基づいて、目標ポンプ流量Ｑｐを算出する。

（２）式において、Ｋｓは、吸込弁流量比率を示す。吸込弁流量比率Ｋｗは、吸込弁５３に係る固有の値であり、既知データである。

目標メータアウト流量算出部９Ｇは、相関データ記憶部９Ａに記憶されている相関データと、操作指令取得部９Ｂにより取得された操作装置５の操作指令（操作量）とに基づいて、油圧シリンダ２の流出口２Ｃから流出する作動油の目標流量を示す目標メータアウト流量Ｑｏ［ｌ／ｍｉｎ．］を算出する。目標メータアウト流量算出部９Ｇは、（３）式に基づいて、目標メータアウト流量Ｑｏを算出する。

（３）式において、Ａｏ/Ａｉは、油圧シリンダ２の受圧面積比を示す。受圧面積比Ａｏ/Ａｉは、油圧シリンダ２に係る固有の値であり、既知データである。

目標ポンプ容量算出部９Ｈは、目標ポンプ流量算出部９Ｆにより算出された目標ポンプ流量Ｑｐに基づいて、油圧ポンプ３２の目標容量ｑ［ｃｃ／ｒｅｖ］を算出する。目標ポンプ容量算出部９Ｈは、（４）式に基づいて、油圧ポンプ３２の目標容量ｑを算出する。

（４）式において、Ｎｅは、エンジン３０の回転数［ｒｐｍ］であり、ｈは、動力伝達機構３１のギア比である。

制御弁開口面積算出部９Ｉは、目標メータアウト流量算出部９Ｇにより算出された目標メータアウト流量Ｑｏに基づいて、流量制御弁４０の目標開口面積を算出する。実施形態において、制御弁開口面積算出部９Ｉは、目標メータアウト流量算出部９Ｇにより算出された目標メータアウト流量Ｑｏと、絞り５１の開口面積Ａｓと、油圧シリンダ２から流出した作動油の圧力Ｐｏと、絞り５１と流量制御弁４０との間の作動油の圧力Ｐａと、タンク３５の圧力Ｐｔとに基づいて、流量制御弁４０の目標開口面積Ａｏを算出する。

絞り弁の流量係数をＣｓ、絞り５１の開口面積をＡｓ、油圧シリンダ２から流出した作動油の圧力をＰｏ、絞り５１と流量制御弁４０との間の作動油の圧力をＰａとしたとき、目標メータアウト流量Ｑｏは、（５）式で表わすことができる。

また、流量制御弁４０の流量係数をＣｏ、流量制御弁４０の目標開口面積をＡｏ、絞り５１と流量制御弁４０との間の作動油の圧力をＰａ、タンク３５の作動油の圧力をＰｔとしたとき、目標メータアウト流量Ｑｏは、（６）式で表わすことができる。

圧力Ｐｏは、圧力センサ６１により検出され、圧力データ取得部９Ｃにより取得される。圧力Ｐａは、圧力センサ６３により検出され、圧力データ取得部９Ｃにより取得される。圧力Ｐｔは、大気圧とみなすことができる。流量係数Ｃｓは、絞り５１に係る固有の値であり、既知データである。流量係数Ｃｏは、流量制御弁４０に係る固有の値であり、既知データである。

（５）式及び（６）式からＰａを消去することにより、（７）式が導出される。制御弁開口面積算出部９Ｉは、（７）式に基づいて、流量制御弁４０の目標開口面積Ａｏを算出する。

目標開口面積Ａｏは、３つの流量制御弁４０の合計の目標開口面積を示す。３つのそれぞれの流量制御弁４０の目標開口面積をＡｏ［ｉ］とした場合、制御弁開口面積算出部９Ｉは、（８）式に基づいて、それぞれの流量制御弁４０の目標開口面積Ａｏ［ｉ］を算出する。

（８）式において、Ｑｏ［ｉ］は、流量制御弁４０［ｉ］の目標メータアウト流量である。実施形態において、１つの油圧シリンダ２に対して３つの流量制御弁４０［１］、流量制御弁４０［２］、流量制御弁４０［３］が設けられる。Ｑｏ［１］は、第１の流量制御弁４０［１］の目標メータアウト流量である。Ｑｏ［２］は、第２の流量制御弁４０［２］の目標メータアウト流量である。Ｑｏ［３］は、第３の流量制御弁４０［３］の目標メータアウト流量である。

再生弁開口面積算出部９Ｊは、目標再生流量算出部９Ｅにより算出された目標再生流量Ｑｒと、流入口２Ｄに流入する作動油の圧力Ｐｉと、流出口２Ｃから流出する作動油の圧力Ｐｏとに基づいて、再生弁５２の目標開口面積Ａｒを算出する。再生弁開口面積算出部９Ｊは、（９）式に基づいて、再生弁５２の目標開口面積Ａｒを算出する。

（９）式において、Ｐｉは、油圧シリンダ２に流入する作動油の圧力である。圧力Ｐｉは、圧力センサ６２により検出され、圧力データ取得部９Ｃにより取得される。Ｃｒは、再生弁５２の流量係数である。流量係数Ｃｒは、再生弁５２に係る固有の値であり、既知データである。

ポンプ制御部９Ｋは、油圧ポンプ３２の容量が目標ポンプ容量算出部９Ｈにより算出された目標容量ｑになるように、油圧ポンプ３２を制御する制御指令を出力する。油圧ポンプ３２は、容量を変更させる斜板を有する。ポンプ制御部９Ｋは、目標容量ｑになるように、斜板の角度を制御する制御指令を出力する。

制御弁制御部９Ｌは、流量制御弁４０が制御弁開口面積算出部９Ｉにより算出された流量制御弁４０の目標開口面積Ａｏになるように、流量制御弁４０を制御する制御指令を出力する。流量制御弁４０の開口面積は、スプールの移動量により調整される。制御弁制御部９Ｌは、目標開口面積Ａｏになるように、スプールの移動量を調整する電磁比例制御弁に制御指令を出力する。

再生弁制御部９Ｍは、再生弁５２が再生弁開口面積算出部９Ｊにより算出された再生弁５２の目標開口面積Ａｒになるように、再生弁５２を制御する制御指令を出力する。

［作業機械の制御方法］
図７は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御方法を示すフローチャートである。図７を用いる説明においては、主にブーム１１及びブームシリンダ２１の制御方法について説明する。

運転者は、操作装置５を操作して、ブームシリンダ２１を駆動させる。ブームシリンダ２１は、ブーム１１を可動範囲で動作させる。

操作装置５は、運転者に操作されることにより、操作指令を出力する。操作指令は、操作装置５の操作量を含む。操作指令取得部９Ｂは、操作装置５の操作量を取得する（ステップＳ１０）。

目標メータイン流量算出部９Ｄは、相関データ記憶部９Ａに記憶されている相関データと操作指令取得部９Ｂにより取得された操作装置５の操作量とに基づいて、目標メータイン流量Ｑｃｙｌを算出する（ステップＳ２０）。

図６に示したように、相関データ記憶部９Ａには、操作装置５の操作量と目標メータイン流量Ｑｃｙｌとの関係を示す相関データが記憶されている。相関データは、予め設定されている。図６に示したように、相関データは、操作装置５の操作量が大きくなるほど目標メータイン流量Ｑｃｙｌが多くなるように定められている。

目標再生流量算出部９Ｅは、目標メータイン流量Ｑｃｙｌに基づいて、目標再生流量Ｑｒを算出する。目標再生流量算出部９Ｅは、上述の（１）式に基づいて、目標再生流量Ｑｒを算出する（ステップＳ３０）。

再生弁５２は、目標メータイン流量Ｑｃｙｌが再生開始流量Ｑｓｔａｒｔ未満のときに閉じ、目標メータイン流量Ｑｃｙｌが再生開始流量Ｑｓｔａｒｔ以上のときに開くように制御される。すなわち、図６において、操作装置５の操作量が０［％］からＭｓ［％］までのときに、再生弁５２の開口は閉じる。操作装置５の操作量がＭｓ［％］以上になり、目標メータイン流量Ｑｃｙｌが再生開始流量Ｑｓｔａｒｔ以上になったときに、再生弁５２は開く。

目標ポンプ流量算出部９Ｆは、目標メータイン流量Ｑｃｙｌと目標再生流量Ｑｒとに基づいて、目標ポンプ流量Ｑｐを算出する。目標ポンプ流量算出部９Ｆは、上述の（２）式に基づいて、目標ポンプ流量Ｑｐを算出する（ステップＳ４０）。

目標メータアウト流量算出部９Ｇは、目標メータイン流量Ｑｃｙｌと目標再生流量Ｑｒとに基づいて、目標メータアウト流量Ｑｏを算出する。目標メータアウト流量算出部９Ｇは、上述の（３）式に基づいて、目標メータアウト流量Ｑｏを算出する（ステップＳ５０）。

目標ポンプ容量算出部９Ｈは、目標ポンプ流量Ｑｐに基づいて、油圧ポンプ３２の目標容量ｑ［ｃｃ／ｒｅｖ］を算出する。目標ポンプ容量算出部９Ｈは、上述の（４）式に基づいて、油圧ポンプ３２の目標容量ｑを算出する（ステップＳ６０）。

制御弁開口面積算出部９Ｉは、目標メータアウト流量Ｑｏと絞り弁の開口面積Ａｓと、油圧シリンダ２から流出した作動油の圧力Ｐｏと、絞り弁と流量制御弁４０との間の作動油の圧力Ｐａと、タンク３５の圧力Ｐｔとに基づいて、ブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏを算出する。制御弁開口面積算出部９Ｉは、上述の（５）式、（６）式、及び（７）式に基づいて、ブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏを算出する（ステップＳ７０）。

目標開口面積Ａｏは、３つのブーム流量制御弁４１の合計の目標開口面積を示す。３つのそれぞれのブーム流量制御弁４１の目標開口面積をＡｏ［ｉ］とした場合、制御弁開口面積算出部９Ｉは、上述の（８）式に基づいて、３つのそれぞれのブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏ［ｉ］を算出する（ステップＳ８０）。

再生弁開口面積算出部９Ｊは、目標再生流量Ｑｒに基づいて、再生弁５２の目標開口面積Ａｒを算出する。再生弁開口面積算出部９Ｊは、上述の（９）式に基づいて、再生弁５２の目標開口面積Ａｒを算出する（ステップＳ９０）。

ポンプ制御部９Ｋは、油圧ポンプ３２がステップＳ６０において算出された目標容量ｑになるように、油圧ポンプ３２を制御する制御指令を出力する。油圧ポンプ３２は、容量を変更させる斜板を有する。ポンプ制御部９Ｋは、目標容量ｑになるように、斜板の角度を制御する制御指令を出力する（ステップＳ１００）。

制御弁制御部９Ｌは、複数のブーム流量制御弁４１［ｉ］のそれぞれがステップＳ８０において算出された目標開口面積Ａｏ［ｉ］になるように、ブーム流量制御弁４１［ｉ］を制御する制御指令を出力する。ブーム流量制御弁４１の開口面積は、スプールの移動量により調整される。制御弁制御部９Ｌは、目標開口面積Ａｏ［ｉ］になるように、スプールの移動量を調整する電磁比例制御弁に制御指令を出力する（ステップＳ１１０）。

再生弁制御部９Ｍは、再生弁５２がステップＳ９０において算出された目標開口面積Ａｒになるように、再生弁５２を制御する制御指令を出力する（ステップＳ１２０）。

［複数の油圧シリンダへの作動油の分配］
図３に示したように、油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１流路３３を介して、ブーム流量制御弁４１、アーム流量制御弁４２、及びバケット流量制御弁４３のそれぞれに分配される。以下、複数の油圧シリンダ２への作動油の分配について説明する。

図８は、実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム１０を示す模式図である。図８は、図３のうちブームシリンダ２１、アームシリンダ２２、ブーム流量制御弁４１、及びアーム流量制御弁４２を抽出した図に相当する。

作業機要素は、ブーム１１と、アーム１２とを含む。油圧シリンダ２は、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、アーム１２を動作させるアームシリンダ２２とを含む。

流量制御弁４０は、優先度が定められた複数（３つ）のブーム流量制御弁４１からなる第１群の流量制御弁４１０と、優先度が定められた複数（３つ）のアーム流量制御弁４２からなる第２群の流量制御弁４２０とを含む。第１群の流量制御弁４１０は、ブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整する。第２群の流量制御弁４２０は、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量を調整する。優先度とは、各流量制御弁４０において、いずれの油圧シリンダ２への作動油の供給を優先するかを予め規定したものである。なお、本実施形態においては、優先度を規定しているが、優先度を規定せずに、各流量制御弁４０から均等に作動油を供給するようにしてもよい。

第１群の流量制御弁４１０は、ブーム流量制御弁４１［１］と、ブーム流量制御弁４１［２］と、ブーム流量制御弁４１［３］とにより構成される。第１群の流量制御弁４１０において、ブーム流量制御弁４１［１］の優先度が最も高く、ブーム流量制御弁４１［１］に次いでブーム流量制御弁４１［２］の優先度が高く、ブーム流量制御弁４１［３］の優先度が最も低い。

第２群の流量制御弁４２０は、アーム流量制御弁４２［１］と、アーム流量制御弁４２［２］と、アーム流量制御弁４２［３］とにより構成される。第２群の流量制御弁４２０において、アーム流量制御弁４２［３］の優先度が最も高く、アーム流量制御弁４２［１］に次いでアーム流量制御弁４２［２］の優先度が高く、アーム流量制御弁４２［１］の優先度が最も低い。

制御装置９は、第１群の流量制御弁４１０の優先度と、ブームシリンダ２１の作動油の要求流量とに基づいて、第１群の流量制御弁４１０の開口面積を制御する分配制御部９Ｎを有する。

図８に示す例において、ブームシリンダ２１の作動油の要求流量が１分間当たり１５００［Ｌ］であり、アームシリンダ２２の作動油の要求流量が１分間当たり１５００［Ｌ］であり、３つの油圧ポンプ３２のそれぞれから１分間当たり１０００［Ｌ］の作動油が吐出されることとする。

分配制御部９Ｎは、第１群の流量制御弁４１０のうちブーム流量制御弁４１［１］からブームシリンダ２１に１分間当たり１０００［Ｌ］の作動油が供給され、ブーム流量制御弁４１［２］からブームシリンダ２１に１分間当たり５００［Ｌ］の作動油が供給され、ブーム流量制御弁４１［３］からブームシリンダ２１に作動油が供給されないように、第１群の流量制御弁４１０の開口面積を調整する制御指令を出力する。すなわち、分配制御部９Ｎは、第１群の流量制御弁４１０において、優先度が高いほど、ブーム流量制御弁４１［ｉ］からブームシリンダ２１に供給される作動油の流量が多くなり、優先度が低いほど、ブーム流量制御弁４１［ｉ］からブームシリンダ２１に供給される作動油の流量が少なくなるように、第１群の流量制御弁４１０の開口面積を調整する制御指令を出力する。

また、分配制御部９Ｎは、第２群の流量制御弁４２０のうちアーム流量制御弁４２［３］からアームシリンダ２２に１分間当たり１０００［Ｌ］の作動油が供給され、アーム流量制御弁４２［２］からアームシリンダ２２に１分間当たり５００［Ｌ］の作動油が供給され、アーム流量制御弁４２［１］からアームシリンダ２２に作動油が供給されないように、第２群の流量制御弁４２０の開口面積を調整する制御指令を出力する。すなわち、分配制御部９Ｎは、第２群の流量制御弁４２０において、優先度が高いほど、アーム流量制御弁４２［ｉ］からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が多くなり、優先度が低いほど、アーム流量制御弁４２［ｉ］からアームシリンダ２２に供給される作動油の流量が少なくなるように、第２群の流量制御弁４２０の開口面積を調整する制御指令を出力する。

［コンピュータシステム］
図９は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置９は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置９の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、操作装置５から出力された操作指令を取得することと、操作指令と、操作装置５の操作量と油圧シリンダ２の流入口２Ｄに流入する作動油の目標流量を示す目標メータイン流量Ｑｃｙｌとの相関データとに基づいて、油圧シリンダ２の流出口２Ｃから流出する作動油の目標流量を示す目標メータアウト流量Ｑｏを算出することと、目標メータアウト流量Ｑｏに基づいて、油圧シリンダ２に供給される作動油の流量を調整する流量制御弁４０の目標開口面積を算出することと、流量制御弁４０が流量制御弁４０の目標開口面積になるように制御指令を出力することと、を実行することができる。

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、制御システム１０は、作動油を吐出する複数の油圧ポンプ３２と、ブーム１１を動作させるブームシリンダ２１と、複数の油圧ポンプ３２のそれぞれに接続されブームシリンダ２１に供給される作動油の流量を調整する複数のブーム流量制御弁４１と、複数のブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される複数の供給流路３７と、複数の供給流路３７の集合部３７Ｓとブームシリンダ２１の作動油の流入口２Ｄとを接続するメータイン流路７２と、複数のブーム流量制御弁４１のそれぞれに接続される複数の排出流路３６と、複数の排出流路３６の集合部３６Ｓとブームシリンダ２１の作動油の流出口２Ｃとを接続するメータアウト流路７１と、メータアウト流路７１に配置される絞り５１と、を備える。１つのブームシリンダ２１に複数のブーム流量制御弁４１が接続される場合、ブームシリンダ２１から流出した作動油は、メータアウト流路７１を介してタンク３５に排出される。絞り５１がメータアウト流路７１に配置されることにより、ブームシリンダ２１から排出される作動油の流量が過度に制限されることが抑制される。例えば複数の排出流路３６のそれぞれに絞り５１が配置される場合よりも、メータアウト流路７１のみに絞り５１が配置される場合の方が、ブームシリンダ２１から排出される作動油の流量が過度に制限されないので、ブームシリンダ２１のシリンダ速度が操作装置５により指定されるシリンダ速度よりも過度に低下することが抑制される。そのため、作業効率の低下が抑制される。

制御装置９は、操作装置５の操作量とブームシリンダ２１の流入口２Ｄに流入する目標メータイン流量Ｑｃｙｌとの相関データを記憶する相関データ記憶部９Ａと、操作装置５の操作指令を取得する操作指令取得部９Ｂと、相関データと操作指令とに基づいて流出口２Ｃから流出する作動油の目標メータアウト流量Ｑｏを算出する目標メータアウト流量算出部９Ｇと、目標メータアウト流量Ｑｏに基づいてブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏを算出する制御弁開口面積算出部９Ｉと、ブーム流量制御弁４１がブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏになるように制御指令を出力する制御弁制御部９Ｌとを有する。目標メータアウト流量Ｑｏに基づいてブーム流量制御弁４１の目標開口面積Ａｏが制御されるので、ブームシリンダ２１のシリンダ速度が操作装置５により指定されるシリンダ速度よりも過度に低下することが抑制される。そのため、作業効率の低下が抑制される。

制御装置９は、目標メータイン流量Ｑｃｙｌに基づいて作動油の目標再生流量Ｑｒを算出する目標再生流量算出部９Ｅと、目標再生流量Ｑｒとブームシリンダ２１の流入口２Ｄに流入する作動油の圧力Ｐｉとブームシリンダ２１の流出口２Ｃから流出する作動油の圧力Ｐｏとに基づいて再生弁５２の目標開口面積Ａｒを算出する再生弁開口面積算出部９Ｊと、再生弁５２が再生弁５２の目標開口面積Ａｒになるように制御指令を出力する再生弁制御部９Ｍとを有する。目標再生流量Ｑｒに基づいて再生弁５２の目標開口面積が制御されるので、ブームシリンダ２１のシリンダ速度が操作装置５により指定されるシリンダ速度よりも過度に低下することが抑制される。そのため、作業効率の低下が抑制される。

流量制御弁４０は、優先度が定められた複数のブーム流量制御弁４１からなる第１群の流量制御弁４１０と、優先度が定められた複数のアーム流量制御弁４２からなる第２群の流量制御弁４２０とを含む。制御装置９は、第１群の流量制御弁４１０の優先度と、ブームシリンダ２１の作動油の要求流量と、アームシリンダ２２の作動油の要求流量とに基づいて、第１群の流量制御弁４１０の開口面積を制御する分配制御部９Ｎを有する。これにより、複数の油圧シリンダ２のそれぞれに適正な流量で作動油を供給することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態においては、作業機械１００が油圧ショベルであることとした。作業機械１００は、作業機１を有する機械であればよく、ホイールローダでもよいし、ブルドーザでもよい。

また、上述の実施形態においては、各流量制御弁４０が、ブームシリンダ２１とアームシリンダ２２への作動油の供給の優先度を有しているが、これに限られない。バケットシリンダ２３への優先度を有してもよい。

また、上述の実施形態においては、作動油の圧力を検出するために３個の圧力センサを有しているが、これに限られない。油圧シリンダ２０に対して流出入する作動油の圧力から流量が算出できればよい。

１…作業機、２…油圧シリンダ、２Ａ…ボトム室、２Ｂ…ロッド室、２Ｃ…流出口（開口）、２Ｄ…流入口（開口）、３…旋回体、４…走行体、４Ｃ…履帯、５…操作装置、６…運転室、６Ｓ…運転席、７…機械室、９…制御装置、９Ａ…相関データ記憶部、９Ｂ…操作指令取得部、９Ｃ…圧力データ取得部、９Ｄ…目標メータイン流量算出部、９Ｅ…目標再生流量算出部、９Ｆ…目標ポンプ流量算出部、９Ｇ…目標メータアウト流量算出部、９Ｈ…目標ポンプ容量算出部、９Ｉ…制御弁開口面積算出部、９Ｊ…再生弁開口面積算出部、９Ｋ…ポンプ制御部、９Ｌ…制御弁制御部、９Ｍ…再生弁制御部、９Ｎ…分配制御部、１０…制御システム、１１…ブーム、１２…アーム、１３…バケット、２１…ブームシリンダ、２２…アームシリンダ、２３…バケットシリンダ、３０…エンジン、３１…動力伝達機構、３２…油圧ポンプ、３３…第１流路、３３Ａ…供給流路、３４…第２流路、３５…タンク、３６…ボトム流路（排出流路）、３６Ｓ…集合部、３７…ロッド流路（供給流路）、３７Ｓ…集合部、３８…排出流路、３９…タンク流路、４０…流量制御弁、４１…ブーム流量制御弁、４２…アーム流量制御弁、４３…バケット流量制御弁、５０…ブリード弁、５１…絞り、５２…再生弁、５３…吸込弁、６１…圧力センサ、６２…圧力センサ、６３…圧力センサ、７１…集合流路（メータアウト流路）、７２…集合流路（メータイン流路）、１００…油圧ショベル（作業機械）、ＡＸ１…回転軸、ＡＸ２…回転軸、ＡＸ３…回転軸、Ｐ１…第１作動位置、Ｐ２…第２作動位置、Ｐ３…停止位置、Ｐ４…排出位置、Ｐ５…停止位置、Ｐ６…停止位置、Ｐ７…再生位置、Ｐａ…ポンプポート、Ｐｂ…ボトムポート、Ｐｃ…ロッドポート、Ｐｄ…タンクポート、Ｐｅ…流入ポート、Ｐｆ…流出ポート、Ｐｇ…流入ポート、Ｐｈ…流出ポート、Ｐｉ…流入ポート、Ｐｊ…流出ポート、ＲＸ…旋回軸。

Claims (7)

1. 作動油を吐出する複数の油圧ポンプと、
   作業機要素を動作させる油圧シリンダと、
   複数の前記油圧ポンプのそれぞれに接続され前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量を調整する複数の流量制御弁と、
   複数の前記流量制御弁のそれぞれに接続される複数の供給流路と、
   複数の前記供給流路の集合部と前記油圧シリンダの前記作動油の流入口とを接続するメータイン流路と、
   複数の前記流量制御弁のそれぞれに接続される複数の排出流路と、
   複数の前記排出流路の集合部と前記油圧シリンダの前記作動油の流出口とを接続するメータアウト流路と、
   前記メータアウト流路に配置される絞りと、
   操作により操作指令を生成する操作装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記操作装置の操作量と前記流入口に流入する前記作動油の目標流量を示す目標メータイン流量との相関データを記憶する相関データ記憶部と、
   前記操作指令を取得する操作指令取得部と、
   前記相関データと前記操作指令とに基づいて前記流出口から流出する前記作動油の目標流量を示す目標メータアウト流量を算出する目標メータアウト流量算出部と、
   前記目標メータアウト流量に基づいて前記流量制御弁の目標開口面積を算出する制御弁開口面積算出部と、
   前記流量制御弁が前記流量制御弁の目標開口面積になるように制御指令を出力する制御弁制御部と、を有する、
   作業機械の制御システム。
2. 前記作業機要素は、前記油圧シリンダにより上げ動作及び下げ動作し、
   前記メータアウト流路は、前記下げ動作のときに前記作動油が流出する前記流出口に接続される、
   請求項１に記載の作業機械の制御システム。
3. 前記絞りの開口面積は、前記流量制御弁の最大開口面積よりも小さい、
   請求項２に記載の作業機械の制御システム。
4. 前記メータアウト流路から前記メータイン流路に再生される前記作動油の再生流量を調整する再生弁を備え、
   前記制御装置は、
   前記目標メータイン流量に基づいて前記作動油の目標再生流量を算出する目標再生流量算出部と、
   前記目標再生流量と前記流入口に流入する前記作動油の圧力と前記流出口から流出する前記作動油の圧力とに基づいて前記再生弁の目標開口面積を算出する再生弁開口面積算出部と、
   前記再生弁が前記再生弁の目標開口面積になるように制御指令を出力する再生弁制御部と、を有する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。
5. 前記作業機要素は、第１作業機要素と、第２作業機要素と、を含み、
   前記油圧シリンダは、前記第１作業機要素を動作させる第１油圧シリンダと、前記第２作業機要素を動作させる第２油圧シリンダと、を含み、
   前記流量制御弁は、優先度が定められた複数の流量制御弁からなる第１群の流量制御弁と、優先度が定められた複数の流量制御弁からなる第２群の流量制御弁と、を含み、
   前記第１群の流量制御弁は、前記第１油圧シリンダに供給される前記作動油の流量を調整し、
   前記第２群の流量制御弁は、前記第２油圧シリンダに供給される前記作動油の流量を調整し、
   前記制御装置は、
   前記第１群の流量制御弁の優先度と、前記第１油圧シリンダの作動油の要求流量とに基づいて、前記第１群の流量制御弁の開口面積を制御する分配制御部を有する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。
6. 複数の作業機要素を含む作業機と、
   複数の前記作業機要素のそれぞれを動作させる複数の油圧シリンダと、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業機械の制御システムと、を備える、
   作業機械。
7. 操作装置から出力された操作指令を取得することと、
   前記操作指令と、前記操作装置の操作量と油圧シリンダの流入口に流入する作動油の目標流量を示す目標メータイン流量との相関データとに基づいて、前記油圧シリンダの流出口から流出する前記作動油の目標流量を示す目標メータアウト流量を算出することと、
   前記目標メータアウト流量に基づいて、前記油圧シリンダに供給される前記作動油の流量を調整する流量制御弁の目標開口面積を算出することと、
   前記流量制御弁が前記流量制御弁の目標開口面積になるように制御指令を出力することと、を含む、
   作業機械の制御方法。

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