WO2018008190A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2018008190A1
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枝穂 泉
理優 成川
修一 廻谷
太郎 秋田
石川　広二
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日立建機株式会社
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F15B2211/7054—Having equal piston areas
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/71—Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders
    • F15B2211/7135—Combinations of output members of different types, e.g. single-acting cylinders with rotary motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/78—Control of multiple output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/85—Control during special operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to a work machine having a function of controlling driving of a hydraulic actuator automatically or semi-automatically.
  • the operating speed of the hydraulic actuator can be increased by joining the pressure oil in the tank side flow path of the hydraulic actuator to the pump side flow path (pressure oil regeneration).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its object is to suppress the speed fluctuation of the hydraulic actuator that accompanies pressure oil regeneration during execution of machine control, while ensuring the control accuracy of machine control.
  • An object of the present invention is to provide a work machine capable of improving work efficiency.
  • the present invention provides a vehicle body, a front working device provided on the vehicle body, a plurality of hydraulic actuators that drive the front working device, a hydraulic pump, and a plurality of hydraulic pumps from the hydraulic pump.
  • a plurality of flow control valves for controlling the flow of pressure oil supplied to the hydraulic actuator; a plurality of operation devices for instructing operations of the plurality of hydraulic actuators; and a pilot for the plurality of operation devices and the plurality of flow control valves
  • a plurality of pilot lines that connect to each other, an electromagnetic proportional valve provided in at least one predetermined pilot line of the plurality of pilot lines, and a pilot of the predetermined pilot line by controlling the electromagnetic proportional valve
  • the control device further includes a regeneration circuit that joins the pressure oil in the tank-side flow path of the predetermined hydraulic actuator among the plurality of hydraulic actuators to the pump-side flow path, and the control device includes the front working device entering below the target excavation
  • the reproduction control unit is instructed to set the predetermined upper limit value as the first set value, and the function of the region restriction control unit is valid.
  • a regeneration control switching unit that instructs the regeneration control unit to set the predetermined upper limit value to a second set value smaller than the first set value.
  • FIG. 1 is an external view of a hydraulic excavator as an example of a working machine according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing a hydraulic drive device provided in the hydraulic excavator shown in FIG. 1 together with a control device. It is.
  • a hydraulic excavator 1 is composed of a front working device 1A and a vehicle body 1B.
  • the vehicle body 1 ⁇ / b> B includes a lower traveling body 5 and an upper revolving body 6 mounted on the lower traveling body 5 so as to be capable of turning.
  • the front work device 1A is configured by connecting a plurality of driven members (boom 2, arm 3, and bucket 4) that rotate in the vertical direction, and the base end of the boom 2 of the front work device 1A is turned upward. It is supported by the front part of the body 6.
  • the boom 2, the arm 3, the bucket 4, the upper swing body 6 and the lower traveling body 5 are respectively driven by a boom cylinder 11, an arm cylinder 12, a bucket cylinder 13, a swing hydraulic motor 8 and left and right traveling hydraulic motors 7a and 7b.
  • a driven member is configured.
  • the operation instructions to these driven members 2 to 6 are the left traveling lever 23c, the right traveling lever 23d, the left operating lever 23a and the right operating lever 23b mounted in the driver's cab on the upper swing body 6 (these are the operating lever 23). Is output in response to an operation by the operator.
  • an operating device 33a (shown in FIG. 2) having a left traveling lever 23c, an operating device 33b (shown in FIG. 2) having a right traveling lever 23d, and an operating device 31a sharing the left operating lever 23a, Operating devices 31b and 32b that share the right operating lever 23b with 32a are installed.
  • the operation devices 31 to 33 are of a hydraulic pilot system, and control signals indicate the operation amount (for example, lever stroke) of the operation lever 23 operated by the operator and the pilot pressure (sometimes referred to as operation pressure) according to the operation direction.
  • pilot portions 51a, 51b,... 56a, 56b of corresponding flow rate control valves 51 to 56 (shown in FIG. 2) via pilot lines 41 to 46 (shown in FIG. 2).
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 21 passes through the flow control valves 51 to 56 (shown in FIG. 2) in the control valve unit 22, and the left traveling hydraulic motor 7a, the right traveling hydraulic motor 7b, the swing hydraulic motor 8, and the boom cylinder 11
  • the arm cylinder 12 and the bucket cylinder 13 are supplied.
  • the boom cylinder 11, the arm cylinder 12, and the bucket cylinder 13 are expanded and contracted by the supplied pressure oil, whereby the boom 2, the arm 3, and the bucket 4 are rotated, and the position and posture of the bucket 4 are changed.
  • the turning hydraulic motor 8 is rotated by the supplied pressure oil, so that the upper turning body 6 is turned with respect to the lower traveling body 5.
  • the lower traveling body 5 travels by rotating the left and right traveling hydraulic motors 7a, 7b by the supplied pressure oil.
  • the boom pin of the boom 2, the arm pin of the arm 3, and the bucket link 14 have a boom angle sensor 61, so that the rotation angles ⁇ , ⁇ , ⁇ (shown in FIG. 5) of the boom 2, arm 3, and bucket 4 can be measured.
  • An arm angle sensor 62 and a bucket angle sensor 63 are respectively attached, and the upper swing body 6 has an inclination angle ⁇ (shown in FIG. 5) in the front-rear direction of the upper swing body 6 (vehicle body 1B) with respect to a reference plane (for example, a horizontal plane).
  • a vehicle body inclination angle sensor 64 to be detected is attached.
  • the hydraulic excavator 1 in FIG. 1 includes a hydraulic pump 21, a boom cylinder 11, an arm cylinder 12, a bucket cylinder 13, a swing hydraulic motor 8, and right and left driven by pressure oil from the hydraulic pump 21.
  • a plurality of hydraulic actuators including the traveling hydraulic motors 7a and 7b, and a left traveling lever 23c, a right traveling lever 23d, a left operating lever 23a, a right lever provided corresponding to each of the hydraulic actuators 7, 8, and 11-13.
  • the operation lever 23b is connected between the hydraulic pump 21 and the plurality of hydraulic actuators 7, 8, 11 to 13, and is controlled by control signals output from the operation devices 31 to 33 in accordance with the operation amount and operation direction of the operation lever 23.
  • the excavation control system includes an area restriction switch 34 that is installed at a position that does not block the operator's field of view, such as above the operation panel in the cab, and switches the validity / invalidity of the area restriction control, and the operation device 31a for the boom 2 Pressure sensors 71a and 71b that are provided in the pilot lines 41a and 41b and detect pilot pressure (control signal) as an operation amount in the boom raising direction or boom lowering direction of the operation lever 23a, and a pilot line of the operating device 31b for the arm 3 42a and 42b, pressure sensors 72a and 72b for detecting a pilot pressure (control signal) as an operation amount in the arm pulling direction or arm pushing direction of the operation lever 23b, and pilot lines 43a and 43a of the operation device 32a for the bucket 4 43b, the bucket cloud of the operating lever 23a Pressure sensors 73a and 73b that detect pilot pressure (control signal) as an operation amount in the direction of the direction or bucket dump, and an electromagnetic proportional valve that is connected to the pilot pump 24 at the
  • electromagnetic proportional valves 83a and 83b that reduce and output pilot pressures in the pilot lines 43a and 43b in accordance with electrical signals, and a control device 100 including a computer or the
  • the control device 100 receives a switching signal from the area limit switch 34, shape information and position information of the target excavation surface 200 set by a target excavation surface setting device 35, which will be described later, and angle sensors 61 to 63 and an inclination angle sensor 64. And the operation signals for correcting the pilot pressures of the pilot lines 41 to 43 are output to the electromagnetic proportional valves 81 to 83.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the control device 100.
  • the control device 100 includes an area restriction control unit 110, a reproduction control unit 120, and a reproduction control switching unit 130. Connected to the control device 100 are a work implement attitude detection device 60, a target excavation surface setting device 35, an operator operation detection device 70, and electromagnetic proportional valves 81 to 83.
  • the target excavation surface setting device 35 is an interface capable of inputting information related to the target excavation surface 200 (including position information of the target excavation surface). Input to the target excavation surface setting device 35 may be performed manually by an operator or may be input from the outside via a network or the like.
  • the target excavation surface setting device 35 may be connected to a satellite communication antenna to calculate the global coordinates of the excavator.
  • the operator operation detection device 70 includes pressure sensors 71 to 73 that acquire an operation pressure generated by the operation of the operation lever 23 by the operator.
  • the region restriction control unit 110 includes a work implement posture calculation unit 111, a target excavation surface calculation unit 112, a target motion calculation unit 113, and an electromagnetic proportional valve control unit 114.
  • the work machine posture calculation unit 111 calculates the posture of the front work device 1A based on information from the work machine posture detection device 60.
  • the posture of the front working device 1A can be defined based on the excavator reference coordinates in FIG.
  • the shovel reference coordinates in FIG. 5 are coordinates set on the upper swing body 6, and the base of the boom 2 that is rotatably supported by the upper swing body 6 is the origin, and the vertical direction of the upper swing body 6 is The Z axis and the X axis were set in the horizontal direction.
  • the inclination angle of the boom 2 with respect to the X-axis is the boom angle ⁇
  • the inclination angle of the arm 3 with respect to the boom 2 is the arm angle ⁇
  • the inclination angle of the bucket 4 with respect to the arm 3 is the bucket angle ⁇ .
  • the inclination angle of the vehicle body 1B (upper turning body 6) with respect to the horizontal plane (reference plane) is defined as an inclination angle ⁇ .
  • the boom angle ⁇ is detected by the boom angle sensor 61
  • the arm angle ⁇ is detected by the arm angle sensor 62
  • the bucket angle ⁇ is detected by the bucket angle sensor 63
  • the tilt angle ⁇ is detected by the vehicle body tilt angle sensor 64.
  • the target excavation surface calculation unit 112 calculates the target excavation surface 200 based on the information from the target excavation surface setting device 35. Based on information from the work implement attitude calculation unit 111, the target excavation surface calculation unit 112, and the operator operation detection device 70, the target motion calculation unit 113 causes the bucket 4 to move on the target excavation surface 200 and in an area above it.
  • the target operation of the front work apparatus 1A is calculated.
  • the electromagnetic proportional valve control unit 114 calculates commands to the electromagnetic proportional valves 81 to 83 based on the command from the target operation calculating unit 113.
  • the electromagnetic proportional valves 81 to 83 are controlled based on a command from the electromagnetic proportional valve control unit 114.
  • Fig. 4 shows an example of horizontal excavation operation by area restriction control.
  • the electromagnetic proportional valve 81a prevents the tip of the bucket 4 from entering below the target excavation surface 200. Is controlled, and the boom raising operation is automatically performed. Further, the operation speed of the arm 3 or the bucket 4 may be reduced by controlling the electromagnetic proportional valves 82a, 82b, 83a, 83b so that the excavation speed or excavation accuracy required by the operator is achieved.
  • the control for realizing the desired operation on the driven member by correcting the operation amount of the operation lever 23 by the operator automatically or semi-automatically is collectively referred to as machine control.
  • the area restriction control in this embodiment is a kind of machine control.
  • FIG. 6 is a diagram showing details of the reproducing circuit 90.
  • the regeneration circuit 90 is disposed in a tank-side flow path 28 a that connects the arm cylinder 12 and the tank 27, a hydraulically operated variable throttle 91 that controls the flow rate of the pressure oil guided to the tank 27, a pump
  • the communication flow path 92 connecting the side flow path 28b and the tank side flow path 28a is provided.
  • a check valve 93 that allows the flow of pressure oil from the tank side flow path 28a to the pump side flow path 28b and blocks the flow of pressure oil from the pump side flow path 28b to the tank side flow path 28a
  • a hydraulic pump Pressure sensor 94 for detecting the discharge pressure Pd of 21 and an electromagnetic proportional valve 95 for outputting the pilot pressure Pi to the pilot portion of the variable throttle 91.
  • the regeneration control unit 120 includes a storage unit 121 that stores a relational function 121a (shown in FIG. 7) between the pump discharge pressure Pd and the drive current i for driving the electromagnetic proportional valve 95, and a pressure sensor 94. Based on the output pump discharge pressure Pd and the relational function 121a, a drive current calculation unit 122 for obtaining a drive current i for driving the electromagnetic proportional valve 95, and the drive current i obtained by the drive current calculation unit 122 is equivalent. And an electromagnetic proportional valve control unit 123 that outputs an operation signal is to the electromagnetic proportional valve 95.
  • the pump discharge pressure Pd less than the first set pressure Pd1 is associated with the maximum drive current i1, which is equal to or higher than the first set pressure Pd1 and the second set pressure.
  • the pump discharge pressure Pd less than the pressure Pd2 is associated with a drive current i (i0 ⁇ i ⁇ i1) that decreases in proportion to the pump discharge pressure Pd, and the pump discharge pressure Pd greater than or equal to the second set pressure Pd2 ,
  • the minimum drive current i0 is associated.
  • FIG. 8A shows the relationship between the drive current i of the electromagnetic proportional valve 95 and the throttle amount of the variable throttle 91.
  • FIG. 8B shows the drive current i of the electromagnetic proportional valve 95 and the tank side flow path 28a to the pump side flow path 28b. The relationship with the flow rate (regeneration flow rate) of the pressure oil to join is shown.
  • the aperture amount of the variable aperture 91 increases in proportion to the drive current i.
  • the regeneration flow rate increases in proportion to the drive current i.
  • the pump discharge pressure Pd detected by the pressure sensor 94 is based on the first set pressure Pd1 of the relational function 121a (shown in FIG. 7) stored in the storage unit 121 (shown in FIG. 3) of the control device 100.
  • the pilot pressure Pi output from the electromagnetic proportional valve 95 is minimized, the variable throttle 91 is held at the throttle position 91b where the throttle amount is maximized by the biasing force of the spring, and the variable throttle 91 is placed in the tank-side flow path 28a.
  • a pressure corresponding to the amount of squeezing is generated.
  • part of the return oil from the rod side chamber 12 b of the arm cylinder 12 passes through the communication flow path 92 and the check valve 93.
  • the return oil flows into the pump-side flow path 28 b and joins with the pressure oil discharged from the hydraulic pump 21 and is supplied to the bottom-side chamber 12 a of the arm cylinder 12.
  • the flow rate flowing into the bottom chamber 12a of the arm cylinder 12 increases by the maximum regeneration flow rate shown in FIG. 8B flowing from the communication flow path 92, and the extension speed of the arm cylinder 12 increases accordingly.
  • the discharge pressure Pd of the hydraulic pump 21 increases.
  • the value of the pump discharge pressure Pd is between the first set pressure Pd1 and the second set pressure Pd2 of the relational function 121a in FIG. 3
  • the value of the pilot pressure Pi output from the electromagnetic proportional valve 95 becomes the maximum, and the variable throttle 91 is switched to the communication position 91a where the throttle amount is zero (fully open).
  • a pressure sensor 94 for detecting the discharge pressure Pd of the hydraulic pump 21 is provided, and the regeneration operation and regeneration are performed based on the pump discharge pressure Pd output from the pressure sensor 94.
  • the present invention is configured to perform the release operation, the present invention is not limited to this.
  • a pressure sensor that detects a load pressure is provided in the main pipeline located between the flow control valve 52 and the arm cylinder 12, and the pressure sensor A regeneration operation and a regeneration release operation may be performed based on the output pressure signal.
  • pressure oil regeneration is performed on the arm cloud side (side on which the arm cylinder 12 extends) has been described, but the same applies to the arm dump side (side on which the arm cylinder 12 contracts).
  • the control device 100 controls the regeneration control switching unit 130 for restricting the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 in order to suppress the speed fluctuation of the arm cylinder 12 due to the pressure oil regeneration during the execution of the region restriction control. It has.
  • the regeneration control switching unit 130 instructs the regeneration control unit 120 to change the upper limit value of the regeneration flow rate based on the switching signal from the area restriction switch 34.
  • FIG. 9 is a flowchart showing processing of the reproduction control switching unit 130. Hereinafter, each step will be described in order.
  • the reproduction control switching unit 130 first determines whether or not the area restriction switch 34 is in the ON position (step S10).
  • step S10 when it is determined that the area restriction switch 34 is in the ON position (YES), the upper limit value of the regeneration flow rate for the regeneration control unit 120 is set to a second set value F2 that is smaller than the first set value F1. (Shown in FIG. 8B) is instructed (step S20). Thereafter, as shown in FIG. 7, the regeneration control unit 120 adjusts the drive current between i0 and i2 according to the pump discharge pressure Pd, and the regeneration flow rate is between zero and the second upper limit value F2. Adjust with.
  • the second set value F2 is set to a value equal to or greater than zero. Thereby, the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 is limited during the execution of the region restriction control.
  • the second set value F2 is set to zero, the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 is always zero regardless of the pump discharge pressure Pd, and pressure oil regeneration becomes impossible.
  • the case where the area restriction switch 34 is in the OFF position is defined as “when the function of the area restriction control unit 110 is invalid”.
  • Is in the ON position is defined as “when the function of the area restriction control unit 110 is valid”.
  • the function of the region restriction control unit 110 when the function of the region restriction control unit 110 is valid (that is, during execution of region restriction control), the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 is restricted, so that the arm cylinder Since the 12 speed fluctuations are suppressed, it is possible to ensure the control accuracy of the area restriction control.
  • the function of the region restriction control unit 110 when the function of the region restriction control unit 110 is invalid (that is, when the region restriction control is not being executed), the expansion / contraction speed of the arm cylinder 12 is increased without restricting the regeneration flow rate. It is possible to improve work efficiency in work that is not accompanied.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of the control device 100 provided in the excavator 1 according to the present embodiment
  • FIG. 11 is a flowchart showing the processing of the regeneration control switching unit 130A shown in FIG.
  • the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 is restricted when the region restriction switch 34 is in the ON position (that is, during region restriction control).
  • the region restriction switch 34 is in the ON position (that is, during region restriction control).
  • the bucket 4 is far away from the target excavation surface 200, even if the operating speed of the arm 3 varies with the pressure oil regeneration in the arm cylinder 12, the bucket There is no possibility that the four toes will dig deeper than the target excavation surface 200 into the ground.
  • the region restriction control is being executed and the distance from the toe position of the bucket 4 to the target excavation surface 200 is equal to or greater than a predetermined distance (the toe of the bucket 4 is outside the finished excavation region, for example)
  • a predetermined distance the toe of the bucket 4 is outside the finished excavation region, for example
  • the difference from the first embodiment is that the regeneration control switching unit 130 receives the switching signal from the area restriction switch 34 and the work implement input from the work implement attitude calculation unit 111.
  • the regeneration control unit 120 is instructed to change the upper limit value of the regeneration flow rate based on the posture information and the target excavation surface information input from the target excavation surface calculation unit 112.
  • the difference from the first embodiment is that the target excavation is started from the toe position of the bucket 4 when it is determined in step S ⁇ b> 10 that the area restriction switch 34 is in the ON position (YES). It is determined whether or not the distance to the surface 200 is smaller than the predetermined distance D0 (step S11), and when it is determined that the distance is smaller than the predetermined distance D0 (YES), the regeneration flow rate of the regeneration control unit 120 is determined. When the upper limit value is instructed to be the second set value F2 (step S20) and it is determined that the upper limit value is not smaller than the predetermined distance D0 (NO), the upper limit value of the regeneration flow rate is set to the regeneration control unit 120. This is a point to instruct to set the first set value F1 (step S30).
  • the region restriction switch 34 when the region restriction switch 34 is in the OFF position, or the region restriction switch 34 is in the ON position and the distance from the toe position of the bucket 4 to the target excavation surface 200 is greater than the predetermined distance D0.
  • a case where the region restriction control is not significant ie, a case where the effect of the region restriction control does not appear remarkably
  • a case where the distance from the position to the target excavation surface 200 is smaller than the predetermined distance D0 that is, a case where the effect of the region restriction control appears remarkably
  • the function of the region restriction control unit 110 when the function of the region restriction control unit 110 is effective”.
  • the function of the region restriction control unit 110 when the function of the region restriction control unit 110 is effective (that is, the distance from the toe position of the bucket 4 to the target excavation surface 200 is predetermined while the region restriction control is being executed)
  • the distance is equal to or greater than D0 (when the tip of the bucket 4 is outside the finish excavation area, for example)
  • the extension speed of the arm cylinder 12 increases without limiting the regeneration flow rate.
  • it is possible to improve work efficiency in work involving area restriction control while ensuring control accuracy of area restriction control.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of the control device 100 included in the excavator 1 according to the present embodiment
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating the processing of the regeneration control switching unit 130B illustrated in FIG.
  • the regeneration flow rate in the arm cylinder 12 is restricted when the region restriction switch 34 is in the ON position (that is, during region restriction control).
  • the operation pressure (arm operation pressure) of the pilot lines 42a and 42b is to ensure control accuracy.
  • the pressure is reduced (corrected) via the electromagnetic proportional valves 82a and 82b so as to be smaller than a predetermined operating pressure, and the operating speed of the arm 3 is limited.
  • corrected arm operating pressure the reason that the arm operating pressure corrected by the electromagnetic proportional valves 82a and 82b (hereinafter referred to as “corrected arm operating pressure”) is equal to or higher than the predetermined operating pressure is that the bucket 4 is far away from the target excavation surface 200. Limited to cases. For this reason, even if the operating speed of the arm 3 fluctuates due to pressure oil regeneration in the arm cylinder 12 when the region restriction control is being executed and the corrected arm operating pressure is equal to or higher than the predetermined operating pressure, There is no risk that the toes will dig deeper than the target excavation surface 200.
  • the hydraulic excavator 1 increases the expansion / contraction speed of the arm cylinder 12 without restricting the regeneration flow rate when the region restriction control is being executed and the corrected arm operation pressure is equal to or higher than a predetermined operation pressure. By doing so, the work efficiency in the work involving the area restriction control is improved while ensuring the control accuracy by the area restriction control.
  • the difference from the first embodiment is that the regeneration control switching unit 130B has a switching signal from the region limit switch 34 and a post-correction arm operation pressure from the target motion calculation unit 113. The point is to instruct the regeneration control unit 120 to change the upper limit value of the regeneration flow rate.
  • the difference from the first embodiment is that when it is determined in step S10 that the region restriction switch 34 is in the ON position (YES), the post-correction arm operation pressure is a predetermined value. It is determined whether or not the pressure is lower than the operating pressure PA0 (step S12). If it is determined that the pressure is lower than the predetermined operating pressure PA0 (YES), the upper limit value of the regeneration flow rate is set to the second value for the regeneration control unit 120. When it is instructed to set the set value F2 (step S20) and it is determined that it is not smaller than the predetermined operating pressure PA0 (NO), the upper limit value of the regeneration flow rate is set to the first set value for the regeneration control unit 120. This is a point for instructing F1 (step S30).
  • the region restriction switch 34 when the region restriction switch 34 is in the OFF position, or when the region restriction switch 34 is in the ON position and the corrected arm operation pressure is not smaller than the predetermined operation pressure PA0 (that is, the region The case where the effect of the restriction control does not appear remarkably) is defined as “when the function of the area restriction control unit 110 is invalid”, and the area restriction switch 34 is in the ON position and the corrected arm operation pressure is the predetermined operation pressure PA0. Smaller than that (that is, when the effect of the region restriction control appears remarkably) is defined as “when the function of the region restriction control unit 110 is effective”.
  • the extension speed of the arm cylinder 12 increases without limiting the regeneration flow rate. Therefore, it is possible to improve work efficiency in work involving area restriction control while ensuring control accuracy of area restriction control.
  • the corrected arm operation pressure is obtained from the target motion calculation unit 113, but the electromagnetic proportional valve 82b between the pilot proportional valve 82a and the pilot unit 52a of the pilot line 42a and the pilot line 42b. It is good also as a structure which provides a pressure sensor between each and pilot part 52b, and detects arm operation pressure after amendment by these.
  • FIG. 14 is a functional block diagram of the control device 100 provided in the excavator 1 according to the present embodiment
  • FIG. 15 is a flowchart showing the processing of the regeneration control switching unit 130C shown in FIG.
  • corrected boom operation pressure the corrected boom raising operation pressure or the corrected boom lowering operation pressure (hereinafter collectively referred to as “corrected boom operation pressure”) is equal to or higher than a predetermined operation pressure
  • the arm cylinder Even if the operating speed of the arm 3 fluctuates with the pressure oil regeneration at 12, there is no possibility that the toe of the bucket 4 will dig deeper than the target excavation surface 200.
  • the hydraulic excavator 1 increases the expansion / contraction speed of the arm cylinder 12 without restricting the regeneration flow rate when the region restriction control is being performed and the corrected boom operation pressure is equal to or higher than the predetermined operation pressure. By doing so, the work efficiency in the work involving the area restriction control is improved while ensuring the control accuracy of the area restriction control.
  • the difference from the first embodiment is that the regeneration control switching unit 130C has a switching signal from the area restriction switch 34 and a post-correction boom operation pressure from the target motion calculation unit 113. The point is to instruct the regeneration control unit 120 to change the upper limit value of the regeneration flow rate.
  • the difference from the first embodiment is that when it is determined in step S10 that the area restriction switch 34 is in the ON position (YES), the corrected boom operation pressure is a predetermined value. It is determined whether or not the pressure is lower than the operating pressure PB0 (step S13), and when it is determined that the pressure is lower than the predetermined operating pressure PB0 (YES), the upper limit value of the regeneration flow rate is set to the second value for the regeneration control unit 120. When it is instructed to set the set value F2 (step S20) and it is determined that it is not smaller than the predetermined operating pressure PB0 (NO), the upper limit value of the regeneration flow rate is set to the first set value for the regeneration control unit 120. This is a point for instructing F1 (step S30).
  • the extension speed of the arm cylinder 12 increases without limiting the regeneration flow rate. As a result, it is possible to improve work efficiency in work involving area restriction control while ensuring control accuracy of area restriction control.
  • the corrected boom operation pressure is acquired from the target motion calculation unit 113.
  • the shuttle valve 26 of the pilot line 41a and the pilot unit 51a and the electromagnetic proportional valve 81b of the pilot line 41b It is good also as a structure which each provides a pressure sensor between the pilot parts 51b, and detects boom operation pressure after correction
  • FIG. 16 is a functional block diagram of the control device 100 provided in the excavator 1 according to the present embodiment
  • FIG. 17 is a flowchart showing the processing of the regeneration control switching unit 130D shown in FIG.
  • the area restriction control unit 110 has a normal control mode that prioritizes the control accuracy of the front work apparatus 1A (hereinafter referred to as “accuracy priority mode”) and a control mode that prioritizes the operation speed of the front work apparatus 1A. (Hereinafter referred to as “speed priority mode”).
  • the hydraulic excavator 1 also provides an operator's field of view such as above the operation panel in the cab as a mode switching unit that instructs the region restriction control unit 110 to switch from the accuracy priority mode to the speed priority mode.
  • a rough excavation switch 36 (shown in FIG. 16) is further provided at a position where it is not blocked.
  • the operator determines that the excavation surface 201 (shown in FIG. 4) is far away from the target excavation surface 200 during execution of the area restriction control, the operator operates the rough excavation switch to the ON position and starts the speed from the accuracy priority mode. Switch to priority mode. Thereby, the operating speed of the front work apparatus 1A can be increased, and the work efficiency during rough excavation can be improved.
  • the mode switching means is not limited to the rough excavation switch 36, and may be configured to switch according to the distance to the target excavation surface and the cylinder load pressure, for example.
  • the operator determines that the distance from the excavation surface 201 to the target excavation surface 200 is small, the operator operates the rough excavation switch 36 to the OFF position, and from the speed priority mode to the accuracy priority mode. Switch to. That is, the rough excavation switch 36 is in the ON position only when the excavation surface 201 is far away from the target excavation surface 200. Therefore, when the region restriction control is being executed and the rough excavation switch 36 is in the ON position, even if the operating speed of the arm 3 fluctuates due to pressure oil regeneration in the arm cylinder 12, the toe of the bucket 4 does not move to the target excavation. There is no risk of biting into the ground deeper than the surface 200.
  • the hydraulic excavator 1 increases the expansion / contraction speed of the arm cylinder 12 without limiting the regeneration flow rate when the region limitation control is being performed and the rough excavation switch 36 is in the ON position. It is intended to improve work efficiency in work involving area restriction control while ensuring control accuracy of area restriction control.
  • step S10 when it is determined in step S10 that the area restriction switch 34 is in the ON position (YES), the rough excavation switch 36 is in the OFF position. It is determined whether or not there is (step S14), and if it is determined to be in the OFF position (YES), the regeneration control unit 120 is instructed to set the upper limit value of the regeneration flow rate to the second set value F2.
  • Step S20 is a point instructing the regeneration control unit 120 to set the upper limit value of the regeneration flow rate to the first set value F1 when it is determined that it is not in the OFF position (NO) (Step S30). .
  • the extension speed of the arm cylinder 12 is increased without limiting the regeneration flow rate. As a result, it is possible to improve work efficiency in work involving area restriction control while ensuring control accuracy of area restriction control.
  • Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is also possible to add a part of the configuration of another embodiment to the configuration of a certain embodiment, and delete a part of the configuration of a certain embodiment or replace it with a part of another embodiment. Is possible.
  • SYMBOLS 1 Hydraulic excavator (work machine), 1A ... Front working device, 1B ... Vehicle body, 2 ... Boom, 3 ... Arm, 4 ... Bucket, 5 ... Lower traveling body, 6 ... Upper turning body, 7a ... Left traveling hydraulic motor, 7b ... right traveling hydraulic motor, 8 ... turning hydraulic motor, 11 ... boom cylinder, 12 ... arm cylinder, 12a ... bottom side chamber, 12b ... rod side chamber, 13 ... bucket cylinder, 14 ... bucket link, 21 ... hydraulic pump, 22 ... Control valve unit 23a ... Left operation lever 23b ... Right operation lever 23c ... Left travel lever 23d ... Right travel lever 24 ... Pilot pump 25 ... Relief valve 26 ...
  • variable throttle 91a ... communication position, 91b ... throttle position, 92 ... communication Flow path, 93 ... Check valve, 94 ... Pressure sensor, 95 ... Electromagnetic proportional valve, 100 ... Control device, 110 ... Area restriction control unit, 111 ... Work implement attitude calculation unit, 112 ... Target excavation surface calculation unit, 113 ... Target Operation calculation unit, 114 ... electromagnetic proportional valve control unit, 120 ... regeneration control unit, 121 ... storage unit, 121a ... relational function, 122 ... drive current calculation unit, 123 ... electromagnetic proportional valve control unit, 130, 130A, 130B, 130C , 130D ... regeneration control switching unit, 200 ... target excavation surface, 201 ... excavation surface.

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Abstract

マシンコントロールの実行中に圧油再生に伴う油圧アクチュエータの速度変動を抑えることにより、マシンコントロールの制御精度を確保しつつ、作業効率を向上させることができる作業機械を提供する。　制御装置１００は、パイロットライン４１～４３の各パイロット圧を補正する領域制限制御部１１０と、アームシリンダ１２のタンク側油路２８ａからポンプ側流路２８ｂに合流させる圧油の流量をゼロから所定の上限値までの間で調整する再生制御部１２０と、前記領域制限制御部の機能が無効な場合に再生制御部１２０に対して前記所定の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示し、前記領域制限制御部の機能が有効な場合に再生制御部１２０に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値よりも小さい第２の設定値Ｆ２とするように指示する再生制御切替部１３０とを有する。

Description

作業機械
　本発明は、自動又は半自動で油圧アクチュエータの駆動を制御する機能を備えた作業機械に関する。
　油圧ショベルでは、フロント作業装置を構成するブーム、アーム及びバケットはそれぞれ回動可能に支持されており、ブーム、アーム又はバケットを単独で動かしたときにバケット先端は円弧上の軌跡を描く。そのため、例えばアームを引く動作によってバケット先端で直線状の仕上げ面を形成する場合においては、オペレータはブーム、アーム及びバケットを複合的に操作する必要があり、オペレータには熟練した技術が要求される。
　そこで、コンピュータ（コントローラ）により自動又は半自動で油圧アクチュエータの駆動を制御する機能（マシンコントロール）を掘削作業に適用し、掘削動作時（アーム又はバケットの動作時）に設計面（目標掘削面）に沿ってバケット先端を移動させる技術がある（特許文献１）。
　一方、従来の油圧ショベルの中には、油圧アクチュエータのタンク側流路の圧油をポンプ側流路に合流させること（圧油再生）により、当該油圧アクチュエータの動作速度を増速させることができる油圧再生装置を備えたものがある（特許文献２）。
特許第３０５６２５４号 特許第３５９４６８０号
　アームシリンダの伸縮速度を増速させることができる油圧再生装置を備えた油圧ショベルにマシンコントロールを適用した場合、マシンコントロールによってバケット先端を目標掘削面に沿って移動させている最中に、アームシリンダにおいて圧油再生が行われ、アームの動作速度が変動することにより、バケット先端が目標掘削面よりも深く地中に食い込むおそれがある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マシンコントロールの実行中に圧油再生に伴う油圧アクチュエータの速度変動を抑えることにより、マシンコントロールの制御精度を確保しつつ、作業効率を向上させることができる作業機械を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、車体と、前記車体に設けられたフロント作業装置と、前記フロント作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、前記複数の操作装置と前記複数の流量制御弁のパイロット部とを接続する複数のパイロットラインと、前記複数のパイロットラインのうちの少なくとも１つの所定のパイロットラインに設けられた電磁比例弁と、前記電磁比例弁を制御して前記所定のパイロットラインのパイロット圧を補正することにより前記フロント作業装置の駆動を制御する制御装置とを備えた作業機械において、前記複数の油圧アクチュエータのうちの所定の油圧アクチュエータのタンク側流路の圧油をポンプ側流路に合流させる再生回路を更に備え、前記制御装置は、前記フロント作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように前記電磁比例弁を制御する領域制限制御部と、前記再生回路を介して前記ポンプ側流路に合流させる圧油の流量をゼロから所定の上限値までの間で調整する再生制御部と、前記領域制限制御部の機能が無効な場合に前記再生制御部に対して前記所定の上限値を第１の設定値とするように指示し、前記領域制限制御部の機能が有効な場合に前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値よりも小さい第２の設定値とするように指示する再生制御切替部とを有するものとする。
　本発明によれば、マシンコントロールの実行中に圧油再生に伴う油圧アクチュエータの速度変動を抑えることにより、マシンコントロールの制御精度を確保しつつ、作業効率を向上させることできる。
本発明の第１の実施例に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。 図１に示した油圧ショベルが備える油圧駆動装置を制御装置と共に示す図である。 図２に示した制御装置の機能ブロック図である。 図１に示した油圧ショベルの水平掘削動作を示す図である。 図１に示した油圧ショベルの基準座標を示す図である。 図２に示す再生回路の詳細を示す図である。 油圧ポンプの吐出圧と電磁比例弁の駆動電流との関係を示す図である。 電磁比例弁の駆動電流と可変絞りの絞り量との関係を示す図である。 電磁比例弁の駆動電流とタンク側流路からポンプ側流路に合流する圧油の流量（再生流量）との関係を示す図である。 図４に示す再生制御切替部の処理を示すフロー図である。 本発明の第２の実施例に係る油圧ショベルが備える制御装置の機能ブロック図である。 図１０に示す再生制御切替部の処理を示すフロー図である。 本発明の第３の実施例に係る油圧ショベルが備える制御装置の機能ブロック図である。 図１２に示す再生制御切替部の処理を示すフロー図である。 本発明の第４の実施例に係る油圧ショベルが備える制御装置の機能ブロック図である。 図１４に示す再生制御切替部の処理を示すフロー図である。 本発明の第５の実施例に係る油圧ショベルが備える制御装置の機能ブロック図である。 図１６に示す再生制御切替部の処理を示すフロー図である。
　以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、各図中、同一の部分には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。また、以下では、フロント作業装置の先端のアタッチメントとしてバケットを備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える油圧ショベルに本発明を適用しても構わない。また、以下の説明では、同種の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、４つの操作レバー２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄが存在するとき、これらをまとめて操作レバー２３と表記することがある。
　図１は、本発明の第１の実施例に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの外観図であり、図２は、図１に示した油圧ショベルが備える油圧駆動装置を制御装置と共に示す図である。
　図１において、油圧ショベル１は、フロント作業装置１Ａと車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは、下部走行体５と、下部走行体５の上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体６とからなる。フロント作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム２、アーム３及びバケット４）を連結して構成されており、フロント作業装置１Ａのブーム２の基端は上部旋回体６の前部に支持されている。
　ブーム２、アーム３、バケット４、上部旋回体６及び下部走行体５はそれぞれブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、旋回油圧モータ８及び左右の走行油圧モータ７ａ，７ｂによりそれぞれ駆動される被駆動部材を構成する。これら被駆動部材２～６への動作指示は、上部旋回体６上の運転室内に搭載された左走行レバー２３ｃ、右走行レバー２３ｄ、左操作レバー２３ａ及び右操作レバー２３ｂ（これらを操作レバー２３と総称することがある）のオペレータによる操作に応じて出力される。
　運転室内には、左走行レバー２３ｃを有する操作装置３３ａ（図２に示す）と、右走行レバー２３ｄを有する操作装置３３ｂ（図２に示す）と、左操作レバー２３ａを共有する操作装置３１ａ，３２ａと、右操作レバー２３ｂを共有する操作装置３１ｂ、３２ｂが設置されている。操作装置３１～３３は油圧パイロット方式であり、それぞれオペレータにより操作される操作レバー２３の操作量（例えば、レバーストローク）と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することがある）を制御信号として、パイロットライン４１～４６（図２に示す）を介して対応する流量制御弁５１～５６（図２に示す）のパイロット部５１ａ，５１ｂ，…５６ａ，５６ｂに供給し、これら流量制御弁５１～５６を駆動する。
　油圧ポンプ２１から吐出した圧油がコントロールバルブユニット２２内の流量制御弁５１～５６（図２に示す）を介して左走行油圧モータ７ａ、右走行油圧モータ７ｂ、旋回油圧モータ８、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３が伸縮することで、ブーム２、アーム３及びバケット４がそれぞれ回動し、バケット４の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ８が回転することで、下部走行体５に対して上部旋回体６が旋回する。さらに、供給された圧油によって左右の走行油圧モータ７ａ，７ｂが回転することで、下部走行体５が走行する。
　ブーム２のブームピン、アーム３のアームピン及びバケットリンク１４には、ブーム２、アーム３及びバケット４の回動角度α，β，γ（図５に示す）を測定できるように、ブーム角度センサ６１、アーム角度センサ６２及びバケット角度センサ６３がそれぞれ取り付けられ、上部旋回体６には、基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体６（車体１Ｂ）の前後方向の傾斜角θ（図５に示す）を検出する車体傾斜角センサ６４が取り付けられている。
　図１の油圧ショベル１は、図２に示すように、油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１からの圧油により駆動されるブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３、旋回油圧モータ８及び左右の走行油圧モータ７ａ，７ｂを含む複数の油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータ７，８，１１～１３のそれぞれに対応して設けられた左走行レバー２３ｃ、右走行レバー２３ｄ、左操作レバー２３ａ、右操作レバー２３ｂと、油圧ポンプ２１と複数の油圧アクチュエータ７，８，１１～１３間に接続され、操作レバー２３の操作量及び操作方向に応じて操作装置３１～３３から出力される制御信号によって制御され、油圧アクチュエータ７，８，１１～１３に供給される圧油の流量及び方向を制御する複数の流量制御弁５１～５６と、油圧ポンプ２１と流量制御弁５１～５６の間の圧力が設定値以上になった場合に開弁して圧油をタンク２７に逃がすリリーフ弁２５と、アームシリンダ１２のタンク側流路２８ａの圧油をポンプ側流路２８ｂに合流させる再生回路９０とを有している。これらは、油圧ショベル１の被駆動部材２～６を駆動する油圧駆動装置を構成している。
　本実施例の油圧ショベル１は、オペレータの掘削操作を補助する制御システム（以下「掘削制御システム」という。）を備えている。掘削制御システムは、例えば、水平掘削動作中にバケット先端（バケット４の爪先）が目標掘削面２００（図４に示す）よりも深く地中に食い込まないよう、ブーム２を強制的に上昇させる等の制御（以下「領域制限制御」という。）を行う。
　本実施例における掘削制御システムは、運転室内の操作パネルの上方などオペレータの視界を遮らない位置に設置され領域制限制御の有効／無効を切り替える領域制限スイッチ３４と、ブーム２用の操作装置３１ａのパイロットライン４１ａ，４１ｂに設けられ、操作レバー２３ａのブーム上げ方向又はブーム下げ方向の操作量としてパイロット圧（制御信号）を検出する圧力センサ７１ａ，７１ｂと、アーム３用の操作装置３１ｂのパイロットライン４２ａ，４２ｂに設けられ、操作レバー２３ｂのアーム引き方向又はアーム押し方向の操作量としてパイロット圧（制御信号）を検出する圧力センサ７２ａ，７２ｂと、バケット４用の操作装置３２ａのパイロットライン４３ａ，４３ｂに設けられ、操作レバー２３ａのバケットクラウド方向又はバケットダンプ方向の操作量としてパイロット圧（制御信号）を検出する圧力センサ７３ａ，７３ｂと、一次ポート側がパイロットポンプ２４に接続されパイロットポンプ２４からのパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁８１ａと、ブーム２用の操作装置３１ａのパイロットライン４１ａと電磁比例弁８１ａの二次ポート側に接続され、パイロットライン４１ａ内のパイロット圧と電磁比例弁８１ａから出力される制御圧の高圧側を選択し、流量制御弁５１のパイロット部５１ａに導くシャトル弁２６と、ブーム２用の操作装置３１ａのパイロットライン４１ｂに設置され、電気信号に応じてパイロットライン４１ｂ内のパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁８１ｂと、アーム３用の操作装置３１ｂのパイロットライン４２ａ，４２ｂに設置され、電気信号に応じてパイロットライン４２ａ，４２ｂ内のパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁８２ａ，８２ｂと、バケット４用の操作装置３２ｂのパイロットライン４３ａ，４３ｂに設置され、電気信号に応じてパイロットライン４３ａ，４３ｂ内のパイロット圧を減圧して出力する電磁比例弁８３ａ，８３ｂと、各種演算を実行可能なコンピュータ等からなる制御装置１００とを備えている。
　制御装置１００は、領域制限スイッチ３４からの切替信号と、後述する目標掘削面設定装置３５によって設定された目標掘削面２００の形状情報及び位置情報と、角度センサ６１～６３及び傾斜角センサ６４からの検出信号と、圧力センサ７１～７３からの検出信号とに基づいて各種演算を行い、パイロットライン４１～４３の各パイロット圧を補正するための作動信号を電磁比例弁８１～８３に出力する。
　図３は、制御装置１００の機能ブロック図である。制御装置１００は、領域制限制御部１１０と、再生制御部１２０と、再生制御切替部１３０とを備えている。制御装置１００には、作業機姿勢検出装置６０、目標掘削面設定装置３５、オペレータ操作検出装置７０及び電磁比例弁８１～８３がそれぞれ接続されている。
　作業機姿勢検出装置６０は、ブーム角度センサ６１、アーム角度センサ６２、バケット角度センサ６３及び車体傾斜角センサ６４から構成される。
　目標掘削面設定装置３５は、目標掘削面２００に関する情報（目標掘削面の位置情報も含む）を入力可能なインターフェースである。目標掘削面設定装置３５への入力は、オペレータが手動で行っても、ネットワーク等を介して外部から取り込んでも良い。また、目標掘削面設定装置３５には、衛星通信アンテナが接続され、ショベルのグローバル座標を演算しても良い。
　オペレータ操作検出装置７０は、オペレータによる操作レバー２３の操作によって生じる操作圧を取得する圧力センサ７１～７３から構成される。
　領域制限制御部１１０は、作業機姿勢演算部１１１と、目標掘削面演算部１１２と、目標動作演算部１１３と、電磁比例弁制御部１１４とを備えている。
　作業機姿勢演算部１１１は、作業機姿勢検出装置６０からの情報に基づき、フロント作業装置１Ａの姿勢を演算する。フロント作業装置１Ａの姿勢は、図５のショベル基準座標に基づいて定義できる。図５のショベル基準座標は、上部旋回体６に設定された座標であり、上部旋回体６に回動可能に支持されているブーム２の基底部を原点とし、上部旋回体６における鉛直方向にＺ軸、水平方向にＸ軸を設定した。Ｘ軸に対するブーム２の傾斜角をブーム角α、ブーム２に対するアーム３の傾斜角をアーム角β、アーム３に対するバケット４の傾斜角をバケット角γとした。水平面（基準面）に対する車体１Ｂ（上部旋回体６）の傾斜角を傾斜角θとした。ブーム角αはブーム角度センサ６１により、アーム角βはアーム角度センサ６２により、バケット角γはバケット角度センサ６３により、傾斜角θは車体傾斜角センサ６４によりそれぞれ検出される。ブーム角αは、ブーム２を最も上昇させたとき（ブームシリンダ１１が上げ方向のストロークエンドのとき、すなわちブームシリンダ長が最長のとき）に最大となり、ブーム２を最も下降させたとき（ブームシリンダ１１が下げ方向のストロークエンドのとき、すなわちブームシリンダ長が最短のとき）に最小となる。アーム角βは、アームシリンダ長が最短のときに最小となり、アームシリンダ長が最長のときに最大となる。バケット角γは、バケットシリンダ長が最短（図５にしめす状態）のときに最小となり、バケットシリンダ長が最長のときに最大となる。
　図３に戻り、目標掘削面演算部１１２は、目標掘削面設定装置３５からの情報に基づき、目標掘削面２００を演算する。目標動作演算部１１３は、作業機姿勢演算部１１１、目標掘削面演算部１１２及びオペレータ操作検出装置７０からの情報に基づき、目標掘削面２００上及びその上方の領域内をバケット４が移動するようフロント作業装置１Ａの目標動作を演算する。電磁比例弁制御部１１４は、目標動作演算部１１３からの指令に基づき、電磁比例弁８１～８３への指令を演算する。電磁比例弁８１～８３は、電磁比例弁制御部１１４からの指令に基づき制御される。
　領域制限制御による水平掘削動作の例を図４に示す。オペレータが操作レバー２３を操作して、矢印Ａ方向へのアーム３の引き動作によって水平掘削を行う場合には、バケット４の爪先が目標掘削面２００の下方に侵入しないように、電磁比例弁８１ａが制御され、ブーム上げ操作が自動で行われる。また、オペレータが要求する掘削速度又は掘削精度が達成されるように、電磁比例弁８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂを制御することにより、アーム３又はバケット４の動作速度を減速させても良い。このように、オペレータによる操作レバー２３の操作量を自動又は半自動で補正することにより、被駆動部材に所望の動作を実現する制御をマシンコントロールと総称する。本実施例における領域制限制御は、マシンコントロールの一種である。
　次に、図２の再生回路９０について説明する。図６は、再生回路９０の詳細を示す図である。
　図６において、再生回路９０は、アームシリンダ１２とタンク２７とを接続するタンク側流路２８ａに配置され、タンク２７に導かれる圧油の流量を制御する油圧操作式の可変絞り９１と、ポンプ側流路２８ｂとタンク側流路２８ａとを接続する連絡流路９２と、この連絡流路９２に設けられ、タンク側流路２８ａ内の圧力がポンプ側流路２８ｂ内の圧力よりも高いときに、タンク側流路２８ａからポンプ側流路２８ｂへの圧油の流れを許容し、ポンプ側流路２８ｂからタンク側流路２８ａへの圧油の流れを阻止するチェック弁９３と、油圧ポンプ２１の吐出圧Ｐｄを検出する圧力センサ９４と、可変絞り９１のパイロット部にパイロット圧Ｐｉを出力する電磁比例弁９５とを備えている。
　再生回路９０は、制御装置１００の再生制御部１２０（図３に示す）によって制御され、アームシリンダ１２のタンク側流路２８ａの戻り油をポンプ側流路２８ｂに合流させることにより、アームシリンダ１２の伸縮速度を増速させることができる。
　図３において、再生制御部１２０は、ポンプ吐出圧Ｐｄと電磁比例弁９５を駆動するための駆動電流ｉとの関係関数１２１ａ（図７に示す）を記憶する記憶部１２１と、圧力センサ９４から出力されるポンプ吐出圧Ｐｄと関係関数１２１ａとに基づいて電磁比例弁９５を駆動するための駆動電流ｉを求める駆動電流演算部１２２と、この駆動電流演算部１２２で求めた駆動電流ｉに相当する作動信号ｉｓを電磁比例弁９５に出力する電磁比例弁制御部１２３とを有する。
　図７に、油圧ポンプ２１の吐出圧Ｐｄと電磁比例弁９５の駆動電流ｉとの関係を示す。図７に示すように、関係関数１２１ａでは、第１の設定圧力Ｐｄ１未満のポンプ吐出圧Ｐｄには、最大の駆動電流ｉ１が対応づけられ、第１の設定圧力Ｐｄ１以上でかつ第２の設定圧力Ｐｄ２未満のポンプ吐出圧Ｐｄには、ポンプ吐出圧Ｐｄに比例して減少する駆動電流ｉ（ｉ０＜ｉ＜ｉ１）が対応づけられ、第２の設定圧力Ｐｄ２以上のポンプ吐出圧Ｐｄには、最小の駆動電流ｉ０が対応づけられる。
　図８Ａに、電磁比例弁９５の駆動電流ｉと可変絞り９１の絞り量との関係を示し、図８Ｂに、電磁比例弁９５の駆動電流ｉとタンク側流路２８ａからポンプ側流路２８ｂに合流する圧油の流量（再生流量）との関係を示す。図８Ａに示すように、駆動電流ｉに比例して可変絞り９１の絞り量は増加する。また、図８Ｂに示すように、駆動電流ｉに比例して再生流量は増加する。
　次に、再生回路９０の動作を説明する。
　図６において、右操作レバー２３ｂを例えばアーム引き方向に操作すると、パイロット圧Ｐａが発生し、このパイロット圧Ｐａが流量制御弁５２の図示左側に位置するパイロット部５２ａに作用し、流量制御弁５２が中立位置５２Ｎから左側切換位置５２Ｌに切り換えられる。これにより、油圧ポンプ２１から吐出される圧油は、ポンプ側流路２８ｂ及び流量制御弁５２の左側切換位置５２Ｌを経てアームシリンダ１２のボトム側室１２ａに供給され、ロッド側室１２ｂからの戻り油は流量制御弁５２の左側切換位置５２Ｌ、タンク側流路２８ａ及び可変絞り９１を介してタンク２７に戻される。
　このとき、圧力センサ９４によって検出されるポンプ吐出圧Ｐｄが、制御装置１００の記憶部１２１（図３に示す）に記憶された関係関数１２１ａ（図７に示す）の第１の設定圧力Ｐｄ１よりも低い間は、駆動電流演算部１２２で高い一定の駆動電流（ｉ＝ｉ１）が求められ、この駆動電流（ｉ＝ｉ１）に相当する作動信号（ｉｓ＝ｉ１）が再生制御部１２０の電磁比例弁制御部１２３から電磁比例弁９５のパイロット部に出力される。これにより、電磁比例弁９５から出力されるパイロット圧Ｐｉは最小となり、可変絞り９１はバネの付勢力により絞り量が最大となる絞り位置９１ｂに保持され、タンク側流路２８ａには可変絞り９１の絞り量に応じた圧力が発生する。そして、このタンク側流路２８ａ内の圧力が、ポンプ側流路２８ｂの圧力を超えると、アームシリンダ１２のロッド側室１２ｂからの戻り油の一部は、連絡流路９２及びチェック弁９３を介してポンプ側流路２８ｂに流れ、この戻り油が油圧ポンプ２１から吐出される圧油と合流してアームシリンダ１２のボトム側室１２ａに供給される。このとき、アームシリンダ１２のボトム側室１２ａに流入する流量は、連絡流路９２から流れ込んだ図８Ｂに示す最大の再生流量分だけ増加し、それに応じてアームシリンダ１２の伸長速度が増速する。
　上述のように再生流量が最大の状態から、バケット先端に当る土砂等の抵抗によりアームシリンダ１２にかかる負荷が大きくなると、油圧ポンプ２１の吐出圧Ｐｄが大きくなる。このポンプ吐出圧Ｐｄの値が図３の関係関数１２１ａの第１の設定圧力Ｐｄ１と第２の設定圧力Ｐｄ２の間にあるときには、再生制御部１２０の駆動電流演算部１２２で求められる駆動電流ｉは、ｉ０＜ｉ＜ｉ１の値をとり、再生制御部１２０の電磁比例弁制御部１２３から出力される作動信号ｉｓも、ｉ０＜ｉｓ＝ｉ＜ｉ１の値となり、これにより電磁比例弁９５から出力されるパイロット圧Ｐｉの値が増加し、可変絞り９１は、図８Ａで示すように絞り量が小さく（開度が大きく）なるように駆動され、タンク２７に戻される油量が増加し、再生流量が図８Ｂで示すように減少する。このとき、アームシリンダ１２の伸縮速度は低下するものの、タンク側流路２８ａの圧力が低下し、アームシリンダ１２のロッド側室１２ｂの圧力が低下することにより、大きな推力を得ることができる。
　そして、バケット４の爪先が土砂に食い込むなどしてポンプ吐出圧Ｐｄの値が関係関数１２１ａ（図７に示す）の第２の設定圧力Ｐｄ２以上になると、再生制御部１２０の駆動電流演算部１２２で求められる駆動電流ｉは、ｉ＝ｉ０となり、電磁比例弁制御部１２３から出力される作動信号ｉｓも、ｉｓ＝ｉ＝ｉ０となる。これにより電磁比例弁９５から出力されるパイロット圧Ｐｉの値は最大となり、可変絞り９１は、絞り量がゼロ（全開）となる連通位置９１ａに切り換えられる。これにより、再生流量がゼロとなって、タンク側流路２８ａの全量がタンク２７に戻される再生解除状態となる。このようにポンプ吐出圧Ｐｄの増加に応じて可変絞り９１の絞り量を調整することにより、アーム３の動作を停止させることなく作業を継続することができる。
　なお、本実施例では、図６に示すように、油圧ポンプ２１の吐出圧Ｐｄを検出する圧力センサ９４を設け、この圧力センサ９４から出力されるポンプ吐出圧Ｐｄに基づいて、再生操作及び再生解除操作を行うように構成したが、本発明はこれに限られず、例えば流量制御弁５２とアームシリンダ１２との間に位置する主管路に負荷圧を検出する圧力センサを設け、その圧力センサから出力される圧力信号に基づいて、再生操作及び再生解除操作を行うように構成にしてもよい。また、本実施例では、アームクラウド側（アームシリンダ１２が伸長する側）で圧油再生を行う例を説明したが、アームダンプ側（アームシリンダ１２の収縮する側）についても同様に説明できる。また、本実施例では、図２及び図６に示すように、再生回路９０をアームシリンダ１２に適用した例を示したが、本発明はこれに限られず、その他の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１又はバケットシリンダ１３）に適用することも可能である。
　上述のように構成された油圧ショベル１において、例えば領域制限制御の下で水平掘削動作を行っている最中に、アームシリンダ１２において圧油再生が行われた場合、アーム３の動作速度が変動することにより、バケット４の爪先が目標掘削面２００よりも深く地中に食い込むおそれがある。そこで、本実施例における制御装置１００は、領域制限制御の実行中に圧油再生に伴うアームシリンダ１２の速度変動を抑制するため、アームシリンダ１２における再生流量を制限するための再生制御切替部１３０を備えている。
　図３において、再生制御切替部１３０は、領域制限スイッチ３４からの切替信号に基づき、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を変更するように指示する。
　図９は、再生制御切替部１３０の処理を示すフロー図である。以下、各ステップを順に説明する。
　再生制御切替部１３０は、まず、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にあるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
　ステップＳ１０において、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合は、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１よりも小さい第２の設定値Ｆ２（図８Ｂに示す）とするように指示する（ステップＳ２０）。これ以降、再生制御部１２０は、図７に示すように、ポンプ吐出圧Ｐｄに応じて駆動電流をｉ０からｉ２までの間で調整し、再生流量をゼロから第２の上限値Ｆ２までの間で調整する。なお、第２の設定値Ｆ２はゼロ以上の値に設定されている。これにより、領域制限制御の実行中は、アームシリンダ１２における再生流量が制限される。ここで、第２の設定値Ｆ２をゼロとした場合は、アームシリンダ１２における再生流量がポンプ吐出圧Ｐｄに関わらず常にゼロとなり、圧油再生が不能となる。
　一方、ステップＳ１０において、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にない（ＮＯ）と判定した場合は、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示する（ステップＳ２０）。これにより、領域制限制御の非実行中は、アームシリンダ１２における再生流量は制限されない。
　なお、本実施例では、領域制限スイッチ３４がＯＦＦ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の非実行中）を「領域制限制御部１１０の機能が無効な場合」と定義し、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の実行中）を「領域制限制御部１１０の機能が有効な場合」と定義する。
　本実施例に係る油圧ショベル１によれば、領域制限制御部１１０の機能が有効な場合（すなわち、領域制限制御の実行中）に、アームシリンダ１２における再生流量が制限されることにより、アームシリンダ１２の速度変動が抑制されるため、領域制限制御の制御精度を確保することが可能となる。一方、領域制限制御部１１０の機能が無効な場合（すなわち、領域制限制御の非実行中）は、再生流量が制限されることなくアームシリンダ１２の伸縮速度が増速するため、領域制限制御を伴わない作業における作業効率を向上させることが可能となる。
　本発明の第２の実施例に係る油圧ショベル１について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本実施例に係る油圧ショベル１が備える制御装置１００の機能ブロック図であり、図１１は、図１０に示す再生制御切替部１３０Ａの処理を示すフロー図である。
　第１の実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の実行中）は、アームシリンダ１２における再生流量を制限することとした。しかしながら、領域制限制御の実行中であっても、バケット４が目標掘削面２００から大きく離れている場合は、アームシリンダ１２における圧油再生に伴ってアーム３の動作速度が変動しても、バケット４の爪先が目標掘削面２００よりも深く地中に食い込むおそれはない。
　本実施例に係る油圧ショベル１は、領域制限制御の実行中でかつバケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が所定の距離以上である（バケット４の爪先が例えば仕上げ掘削領域外にある場合）に、再生流量を制限することなくアームシリンダ１２の伸縮速度を増速させることにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率の向上を図ったものである。
　図１０において、第１の実施例（図３に示す）との相違点は、再生制御切替部１３０が、領域制限スイッチ３４からの切替信号と、作業機姿勢演算部１１１から入力された作業機姿勢情報と、目標掘削面演算部１１２から入力された目標掘削面情報とに基づき、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を変更するように指示する点である。
　図１１において、第１の実施例（図９に示す）との相違点は、ステップＳ１０で領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合に、バケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が所定の距離Ｄ０よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１１）、所定の距離Ｄ０よりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第２の設定値Ｆ２とするように指示し（ステップＳ２０）、所定の距離Ｄ０よりも小さくない（ＮＯ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示する（ステップＳ３０）点である。
　なお、本実施例では、領域制限スイッチ３４がＯＦＦ位置にある場合、又は、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつバケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が所定の距離Ｄ０よりも小さくない場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れない場合）を「領域制限制御部１１０の機能が無効な場合」と定義し、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつバケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が所定の距離Ｄ０よりも小さい場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れる場合）を「領域制限制御部１１０の機能が有効な場合」と定義する。
　本実施例に係る油圧ショベル１においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限制御部１１０の機能が有効な場合（すなわち、領域制限制御の実行中でかつバケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が所定の距離Ｄ０以上である場合（バケット４の爪先が例えば仕上げ掘削領域外にある場合））に、再生流量が制限されることなくアームシリンダ１２の伸長速度が増速する。これにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率を向上させることが可能となる。
　本発明の第３の実施例に係る油圧ショベル１について、図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は、本実施例に係る油圧ショベル１が備える制御装置１００の機能ブロック図であり、図１３は、図１２に示す再生制御切替部１３０Ｂの処理を示すフロー図である。
　第１の実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の実行中）は、アームシリンダ１２における再生流量を制限することとした。ここで、領域制限制御の実行中において、バケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が小さい場合は、制御精度を確保するため、パイロットライン４２ａ，４２ｂの操作圧（アーム操作圧）が所定の操作圧よりも小さくなるように電磁比例弁８２ａ，８２ｂを介して減圧（補正）され、アーム３の動作速度が制限される。すなわち、電磁比例弁８２ａ，８２ｂによって補正されたアーム操作圧（以下「補正後アーム操作圧」という。）が所定の操作圧以上となるのは、バケット４が目標掘削面２００から大きく離れている場合に限られる。そのため、領域制限制御の実行中でかつ補正後アーム操作圧が所定の操作圧以上である場合に、アームシリンダ１２における圧油再生に伴ってアーム３の動作速度が変動しても、バケット４の爪先が目標掘削面２００よりも深く地中に食い込むおそれはない。
　本実施例に係る油圧ショベル１は、領域制限制御の実行中でかつ補正後アーム操作圧が所定の操作圧以上である場合に、再生流量を制限することなくアームシリンダ１２の伸縮速度を増速させることにより、領域制限制御による制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率の向上を図ったものである。
　図１２において、第１の実施例（図３に示す）との相違点は、再生制御切替部１３０Ｂが、領域制限スイッチ３４からの切替信号と、目標動作演算部１１３からの補正後アーム操作圧とに基づき、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を変更するように指示する点である。
　図１３において、第１の実施例（図９に示す）との相違点は、ステップＳ１０で領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合に、補正後アーム操作圧が所定の操作圧ＰＡ０よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１２）、所定の操作圧ＰＡ０よりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第２の設定値Ｆ２とするように指示し（ステップＳ２０）、所定の操作圧ＰＡ０よりも小さくない（ＮＯ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示する（ステップＳ３０）点である。
　なお、本実施例では、領域制限スイッチ３４がＯＦＦ位置にある場合、又は、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ補正後アーム操作圧が所定の操作圧ＰＡ０よりも小さくない場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れない場合）を「領域制限制御部１１０の機能が無効な場合」と定義し、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ補正後アーム操作圧が所定の操作圧ＰＡ０よりも小さい場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れる場合）を「領域制限制御部１１０の機能が有効な場合」と定義する。
　本実施例に係る油圧ショベル１においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限制御部１１０の機能が有効な場合（すなわち、領域制限制御の実行中でかつ補正後アーム操作圧が所定の操作圧ＰＡ０以上である（バケット４が目標掘削面２００から大きく離れているとみなされる）場合）に、再生流量が制限されることなくアームシリンダ１２の伸長速度が増速する。これにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率を向上させることができる。
　なお、本実施例では、目標動作演算部１１３から補正後アーム操作圧を取得する構成としたが、パイロットライン４２ａの電磁比例弁８２ａとパイロット部５２ａとの間及びパイロットライン４２ｂの電磁比例弁８２ｂとパイロット部５２ｂとの間にそれぞれ圧力センサを設け、これらで補正後アーム操作圧を検出する構成としても良い。
　本発明の第４の実施例に係る油圧ショベル１について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４は、本実施例に係る油圧ショベル１が備える制御装置１００の機能ブロック図であり、図１５は、図１４に示す再生制御切替部１３０Ｃの処理を示すフロー図である。
　第１の実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の実行中）は、アームシリンダ１２における再生流量を制限することとした。ここで、領域制限制御の実行中において、バケット４の爪先位置から目標掘削面２００までの距離が小さい場合は、電磁比例弁８１ａにより生成される補正後ブーム上げ操作圧、電磁比例弁８１ｂによって生成される補正後ブーム下げ操作圧が、ともに所定の操作圧以下となる。そのため、領域制限制御の実行中でかつ補正後ブーム上げ操作圧又は補正後ブーム下げ操作圧（以下まとめて「補正後ブーム操作圧」という。）が所定の操作圧以上である場合に、アームシリンダ１２における圧油再生に伴ってアーム３の動作速度が変動しても、バケット４の爪先が目標掘削面２００よりも深く地中に食い込むおそれはない。
　本実施例に係る油圧ショベル１は、領域制限制御の実行中でかつ補正後ブーム操作圧が所定の操作圧以上である場合に、再生流量を制限することなくアームシリンダ１２の伸縮速度を増速させることにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率の向上を図ったものである。
　図１４において、第１の実施例（図３に示す）との相違点は、再生制御切替部１３０Ｃが、領域制限スイッチ３４からの切替信号と、目標動作演算部１１３からの補正後ブーム操作圧とに基づき、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を変更するように指示する点である。
　図１５において、第１の実施例（図９に示す）との相違点は、ステップＳ１０で領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合に、補正後ブーム操作圧が所定の操作圧ＰＢ０よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１３）、所定の操作圧ＰＢ０よりも小さい（ＹＥＳ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第２の設定値Ｆ２とするように指示し（ステップＳ２０）、所定の操作圧ＰＢ０よりも小さくない（ＮＯ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示する（ステップＳ３０）点である。
　なお、本実施例では、領域制限スイッチ３４がＯＦＦ位置にある場合、又は、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ補正後ブーム操作圧が所定の操作圧ＰＢ０よりも小さくない場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れない場合）を「領域制限制御部１１０の機能が無効な場合」と定義し、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ補正後ブーム操作圧が所定の操作圧ＰＢ０よりも小さい場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れる場合）を「領域制限制御部１１０の機能が有効な場合」と定義する。
　本実施例に係る油圧ショベル１においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限制御部１１０の機能が有効な場合（すなわち、領域制限制御の実行中でかつ補正後ブーム操作圧が所定の操作圧ＰＢ０以上である（バケット４が目標掘削面２００から大きく離れているとみなされる）場合）に、再生流量が制限されることなくアームシリンダ１２の伸長速度が増速する。これにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率を向上させることが可能となる。
　なお、本実施例では、目標動作演算部１１３から補正後ブーム操作圧を取得する構成としたが、パイロットライン４１ａのシャトル弁２６とパイロット部５１ａとの間及びパイロットライン４１ｂの電磁比例弁８１ｂとパイロット部５１ｂとの間にそれぞれ圧力センサを設け、これらで補正後ブーム操作圧を検出する構成としても良い。
　本発明の第５の実施例に係る油圧ショベル１について、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、本実施例に係る油圧ショベル１が備える制御装置１００の機能ブロック図であり、図１７は、図１６に示す再生制御切替部１３０Ｄの処理を示すフロー図である。
　本実施例に係る領域制限制御部１１０は、フロント作業装置１Ａの制御精度を優先する通常の制御モード（以下「精度優先モード」という。）と、フロント作業装置１Ａの動作速度を優先する制御モード（以下「速度優先モード」という。）とを切替可能に備えている。また、本実施例に係る油圧ショベル１は、領域制限制御部１１０に対して精度優先モードから速度優先モードへの切替を指示するモード切替手段として、運転室内の操作パネルの上方などオペレータの視界を遮らない位置に設置された粗掘削スイッチ３６（図１６に示す）を更に備えている。
　オペレータは、領域制限制御の実行中に掘削面２０１（図４に示す）が目標掘削面２００から大きく離れていると判断した場合は、粗掘削スイッチをＯＮ位置に操作し、精度優先モードから速度優先モードに切り替える。これにより、フロント作業装置１Ａの動作速度を大きくすることができ、粗掘削時の作業効率を向上させることが可能となる。なお、モード切替手段は、粗掘削スイッチ３６に限られず、例えば目標掘削面との距離やシリンダ負荷圧力に応じて切り替える構成としても良い。
　本実施例に係る油圧ショベル１において、オペレータは、掘削面２０１から目標掘削面２００までの距離が小さいと判断した場合は、粗掘削スイッチ３６をＯＦＦ位置に操作し、速度優先モードから精度優先モードに切り替える。すなわち、粗掘削スイッチ３６がＯＮ位置にあるのは、掘削面２０１が目標掘削面２００から大きく離れている場合に限られる。そのため、領域制限制御の実行中でかつ粗掘削スイッチ３６がＯＮ位置にある場合に、アームシリンダ１２における圧油再生に伴ってアーム３の動作速度が変動しても、バケット４の爪先が目標掘削面２００よりも深く地中に食い込むおそれはない。
　本実施例に係る油圧ショベル１は、領域制限制御の実行中でかつ粗掘削スイッチ３６がＯＮ位置にある場合に、再生流量を制限することなくアームシリンダ１２の伸縮速度を増速させることにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率の向上を図ったものである。
　図１６において、第１の実施例（図３に示す）との相違点は、再生制御切替部１３０Ｄが、領域制限スイッチ３４からの切替信号と、粗掘削スイッチ３６からの切替信号とに基づき、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を変更するように指示する点である。
　図１７において、第１の実施例（図９に示す）との相違点は、ステップＳ１０で領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合に、粗掘削スイッチ３６がＯＦＦ位置にあるか否かを判定し（ステップＳ１４）、ＯＦＦ位置にある（ＹＥＳ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第２の設定値Ｆ２とするように指示し（ステップＳ２０）、ＯＦＦ位置にない（ＮＯ）と判定した場合に、再生制御部１２０に対して再生流量の上限値を第１の設定値Ｆ１とするように指示する（ステップＳ３０）点である。
　なお、本実施例では、領域制限スイッチ３４がＯＦＦ位置にある場合、又は、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ粗掘削スイッチ３６がＯＮ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れない場合）を「領域制限制御部１１０の機能が無効な場合」と定義し、領域制限スイッチ３４がＯＮ位置にありかつ粗掘削スイッチ３６がＯＦＦ位置にある場合（すなわち、領域制限制御の効果が顕著に現れる場合）を「領域制限制御部１１０の機能が有効な場合」と定義する。
　本実施例に係る油圧ショベル１においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。
　さらに、本実施例に係る油圧ショベル１では、領域制限制御部１１０の機能が有効な場合（すなわち、領域制限制御の実行中でかつ粗掘削スイッチ３６がＯＮ位置にある（掘削面２０１が目標掘削面２００から大きく離れているとみなされる）場合）に、再生流量が制限されることなくアームシリンダ１２の伸長速度が増速する。これにより、領域制限制御の制御精度を確保しつつ、領域制限制御を伴う作業における作業効率を向上させることが可能となる。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
　１…油圧ショベル（作業機械）、１Ａ…フロント作業装置、１Ｂ…車体、２…ブーム、３…アーム、４…バケット、５…下部走行体、６…上部旋回体、７ａ…左走行油圧モータ、７ｂ…右走行油圧モータ、８…旋回油圧モータ、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１２ａ…ボトム側室、１２ｂ…ロッド側室、１３…バケットシリンダ、１４…バケットリンク、２１…油圧ポンプ、２２…コントロールバルブユニット、２３ａ…左操作レバー、２３ｂ…右操作レバー、２３ｃ…左走行レバー、２３ｄ…右走行レバー、２４…パイロットポンプ、２５…リリーフ弁、２６…シャトル弁、２７…タンク、２８ａ…タンク側流路、２８ｂ…ポンプ側流路、２９…チェック弁、３１ａ…操作装置（ブーム）、３１ｂ…操作装置（アーム）、３２ａ…操作装置（バケット）、３２ｂ…操作装置（旋回）、３３ａ…操作装置（左走行）、３３ｂ…操作装置（右走行）、３４…領域制限スイッチ、３５…目標掘削面設定装置、３６…粗掘削スイッチ、４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ…パイロットライン、５１～５６…流量制御弁、５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ…パイロット部、５２Ｌ…左側切換位置、５２Ｎ…中立位置、５２Ｒ…右側切換位置、６０…作業機姿勢検出装置、６１…ブーム角度センサ、６２…アーム角度センサ、６３…バケット角度センサ、６４…車体傾斜角センサ、７０…オペレータ操作検出装置、７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ，７３ａ，７３ｂ…圧力センサ、８１ａ，８１ｂ，８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ…電磁比例弁、９０…再生回路、９１…可変絞り、９１ａ…連通位置、９１ｂ…絞り位置、９２…連絡流路、９３…チェック弁、９４…圧力センサ、９５…電磁比例弁、１００…制御装置、１１０…領域制限制御部、１１１…作業機姿勢演算部、１１２…目標掘削面演算部、１１３…目標動作演算部、１１４…電磁比例弁制御部、１２０…再生制御部、１２１…記憶部、１２１ａ…関係関数、１２２…駆動電流演算部、１２３…電磁比例弁制御部、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄ…再生制御切替部、２００…目標掘削面、２０１…掘削面。

Claims (6)

  1. 　車体と、
    　前記車体に設けられたフロント作業装置と、
    　前記フロント作業装置を駆動する複数の油圧アクチュエータと、
    　前記複数の油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプと、
    　前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する複数の流量制御弁と、
    　前記複数の油圧アクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、
    　前記複数の操作装置と前記複数の流量制御弁のパイロット部とを接続する複数のパイロットラインと、
    　前記複数のパイロットラインのうちの少なくとも１つの所定のパイロットラインに設けられた電磁比例弁と、
    　前記電磁比例弁を制御して前記所定のパイロットラインのパイロット圧を補正することにより前記フロント作業装置の駆動を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
    　前記複数の油圧アクチュエータのうちの所定の油圧アクチュエータのタンク側流路の圧油をポンプ側流路に合流させる再生回路を更に備え、
    　前記制御装置は、
    　前記フロント作業装置が目標掘削面の下方に侵入しないように前記電磁比例弁を制御する領域制限制御部と、
    　前記再生回路を介して前記ポンプ側流路に合流させる圧油の流量をゼロから所定の上限値までの間で調整する再生制御部と、
    　前記領域制限制御部の機能が無効な場合に前記再生制御部に対して前記所定の上限値を第１の設定値とするように指示し、前記領域制限制御部の機能が有効な場合に前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値よりも小さい第２の設定値とするように指示する再生制御切替部とを有することを特徴とする作業機械。
  2. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記領域制限制御部を機能させるための領域制限スイッチを更に備え、
    　前記再生制御切替部は、
    　前記領域制限スイッチがＯＦＦ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第２の設定値とするように指示することを特徴とする作業機械。
  3. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記領域制限制御部を機能させるための領域制限スイッチを更に備え、
    　前記再生制御切替部は、
    　前記領域制限スイッチがＯＦＦ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記フロント作業装置の所定の位置から目標掘削面までの距離が所定の距離よりも小さい場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第２の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記フロント作業装置の所定の位置から前記目標掘削面までの距離が所定の距離よりも小さくない場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示することを特徴とする作業機械。
  4. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記領域制限制御部を機能させるための領域制限スイッチを更に備え、
    　前記フロント作業装置は、アームを有し、
    　前記電磁比例弁は、前記アームを駆動するアームシリンダのパイロットラインに設けられ、
    　前記再生制御切替部は、
    　前記領域制限スイッチがＯＦＦ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記領域制限制御部による補正後のアーム操作圧が所定の操作圧よりも小さい場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第２の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記領域制限制御部による補正後のアーム操作圧が所定の操作圧よりも小さくない場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示することを特徴とする作業機械。
  5. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記領域制限制御部を機能させるための領域制限スイッチを更に備え、
    　前記フロント作業装置は、ブームを有し、
    　前記電磁比例弁は、前記ブームを駆動するブームシリンダのパイロットラインに設けられ、
    　前記再生制御切替部は、
    　前記領域制限スイッチがＯＦＦ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記領域制限制御部による補正後のブーム操作圧が所定の操作圧よりも小さい場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第２の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記領域制限制御部による補正後のブーム操作圧が所定の操作圧よりも小さくない場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示することを特徴とする作業機械。
  6. 　請求項１に記載の作業機械において、
    　前記領域制限制御部を機能させるための領域制限スイッチを更に備え、
    　前記領域制限制御部は、精度優先モードと速度優先モードと切替可能に備え、
    　前記領域制限制御部に対して前記精度優先モードから前記速度優先モードへの切替を指示するモード切替手段を更に備え、
    　前記再生制御切替部は、
    　前記領域制限スイッチがＯＦＦ位置にある場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記モード切替手段を介して前記精度優先モードへの切替が指示された場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第２の設定値とするように指示し、
    　前記領域制限スイッチがＯＮ位置にあり、かつ、前記モード切替手段を介して前記速度優先モードへの切替が指示された場合に、前記再生制御部に対して前記所定の上限値を前記第１の設定値とするように指示することを特徴とする作業機械。
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