JP6244475B1 - 制御システム、作業機械及び制御方法 - Google Patents

Abstract

複数の要素を含む作業機及び複数の前記要素を駆動する複数のアクチュエータを備える作業機械を制御するための制御システムは、複数の前記アクチュエータのうち少なくとも１つに作動油を供給する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、前記作業機の操作状態に基づいてそれぞれの前記アクチュエータに配分される作動油の配分流量を求め、得られた前記配分流量に基づいて、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの両方から供給される前記作動油を前記複数のアクチュエータに供給する第１状態と、前記第１油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータと前記第２油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータとが異なる第２状態とを切り替える制御装置と、を含む。

Description

本発明は、作業機械を制御するための制御システム、作業機械及び制御方法に関する。

作業機を備える作業機械がある。例えば、作業機械が油圧ショベルである場合、作業機は、バケットとアームとブームとを有する。作業機を動作させるアクチュエータとして、油圧シリンダが用いられる。油圧シリンダの駆動源としては、作動油を吐出する油圧ポンプが用いられる。油圧シリンダを駆動するための油圧ポンプを複数備えた作業機械がある。特許文献１には、第１油圧ポンプから吐出された作動油と第２油圧ポンプから吐出された作動油との合流及び分流を切り替える合流弁を備える油圧回路が記載されている。

国際公開第２００６／１２３７０４号

作業機を駆動する油圧シリンダには、高圧の作動油が必要な油圧シリンダと作動油の圧力は低圧であるが大きな流量が必要な油圧シリンダとがある。２つの油圧ポンプから吐出された作動油を合流させる場合、高圧の作動油が必要な油圧シリンダに合わせて作動油の圧力が設定されるため、大きな流量が必要な油圧シリンダに供給される作動油は、圧力を低下させる必要がある。作動油の圧力を低下させる際に、圧力損失が発生する。このため、２つの油圧ポンプから吐出された作動油を分離するとともに、一方の油圧ポンプからは高圧の作動油が必要な油圧シリンダに作動油を供給し、他方の油圧ポンプからは大きな流量が必要な油圧シリンダに作動油を供給する方が好ましい。

本発明の態様は、複数の油圧ポンプからアクチュエータに作動油を供給する場合、複数の油圧ポンプから吐出される作動油を分離してアクチュエータに供給できる時間を拡大することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、複数の要素を含む作業機及び複数の前記要素を駆動する複数のアクチュエータを備える作業機械を制御するための制御システムにおいて、複数の前記アクチュエータのうち少なくとも１つに作動油を供給する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、前記作業機の操作状態に基づいてそれぞれの前記アクチュエータに配分される作動油の配分流量を求め、得られた前記配分流量に基づいて、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの両方から供給される前記作動油を前記複数のアクチュエータに供給する第１状態と、前記第１油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータと前記第２油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータとが異なる第２状態とを切り替える制御装置と、を含む制御システムが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様において、前記制御装置は、前記作業機の操作状態と、前記アクチュエータの負荷とに基づいて前記配分流量を求める制御システムが提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第１の態様又は第２の態様において、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する通路と、前記通路に設けられて、前記通路を開閉する開閉装置と、を有し、前記通路が閉じられた状態において、前記第１油圧ポンプは、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第１アクチュエータ群に作動油を供給し、前記第２油圧ポンプは、前記第１アクチュエータ群に属する前記アクチュエータとは異なる、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第２アクチュエータ群に作動油を供給し、前記制御装置は、前記配分流量に基づいて前記開閉装置を動作させることにより、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える制御システムが提供される。

本発明の第４の態様に従えば、前記制御装置は、第３の態様において、前記配分流量と、前記第１油圧ポンプが１台で供給できる作動油の流量及び前記第２油圧ポンプが１台で供給できる作動油の流量に基づいて定められた閾値とを比較した結果に基づいて、前記開閉装置を動作させる制御システムが提供される。

本発明の第５の態様に従えば、前記制御装置は、第３の態様又は第４の態様において、得られた前記配分流量が時間の進行とともに増加する場合、得られた前記配分流量の時間に対する増加量を小さくした修正配分流量を用いて、前記開閉装置を動作させる制御システムが提供される。

本発明の第６の態様に従えば、第５の態様において、前記制御装置は、前記開閉装置を動作させるか否かを決定する際に、前記操作状態に応じて、前記修正配分流量を用いるか又は前記配分流量を用いるかを切り替える制御システムが提供される。

本発明の第７の態様に従えば、第３の態様から第６の態様のいずれか１つにおいて、複数の前記要素は、バケット、前記バケットと連結されるアーム、及び前記アームと連結されるブームであり、複数の前記アクチュエータは、前記バケットを動作させるバケットシリンダ、前記アームを動作させるアームシリンダ、及び前記ブームを動作させるブームシリンダを有し、前記第１アクチュエータ群には前記バケットシリンダ及び前記アームシリンダが属し、前記第２アクチュエータ群には前記ブームシリンダが属する制御システムが提供される。

本発明の第８の態様に従えば、第３の態様から第７の態様のいずれか１つにおいて、前記作業機械は、前記作業機を支持する旋回体を有し、前記旋回体は、前記第１アクチュエータ群及び前記第２アクチュエータ群に属さないアクチュエータによって駆動される制御システムが提供される。

本発明の第９の態様に従えば、第３の態様から第６の態様のいずれか１つにおいて、前記第１アクチュエータ群に属する前記アクチュエータの最大負荷圧を検出する第１検出器と、前記第１検出器によって検出された最大負荷圧を、前記第１油圧ポンプを動作させる第１油圧ポンプ制御装置に導く第１油路と、前記第２アクチュエータ群に属する前記アクチュエータの最大負荷圧を検出する第２検出器と、前記第２検出器によって検出された最大負荷圧を、前記第２油圧ポンプを動作させる第２油圧ポンプ制御装置に導く第２油路と、前記第１検出器と前記第２検出器との接続又は遮断を切り替えるとともに、前記第１油路と前記第２油路との接続又は遮断を切り替える切替弁と、を有し、前記切替弁は、接続と遮断との中間の状態において、前記第１負荷検出器と前記第１油路とを絞りが設けられない状態で接続し、前記第１検出器と前記第２検出器とを絞りが設けられた状態で接続し、前記第１油路と前記第２油路とを絞りが設けられた状態で接続する制御システムが提供される。

本発明の第１０の態様に従えば、第９の態様において、前記制御装置は、前記切替弁を前記非接続状態から前記中間の状態に切り替えた後、前記中間の状態を保持し、前記第１油圧ポンプが吐出する作動油の圧力と、前記第２油圧ポンプが吐出する作動油の圧力との差圧が予め定められた閾値以下になった場合に前記中間の状態での保持を終了して、前記接続状態とし、前記切替弁が前記接続状態になった後に前記開閉装置を開く、請求項９に記載の制御システムが提供される。

本発明の第１１の態様に従えば、第１の態様から第１０の態様のいずれか１つに係る制御システムを有する作業機械が提供される。

本発明の第１２の態様に従えば、作業機を構成する複数の要素を駆動する複数のアクチュエータのうち少なくとも１つに前記作動油を供給する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプを含む作業機械を制御するにあたって、前記作業機の操作状態に基づいてそれぞれの前記アクチュエータに配分される作動油の配分流量を求めることと、得られた前記配分流量に基づいて、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの両方から供給される前記作動油を前記複数のアクチュエータに供給する第１状態と、前記第１油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータと前記第２油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータとが異なる第２状態とを切り替えることと、を含む制御方法が提供される。

本発明の態様によれば、複数の油圧ポンプからアクチュエータに作動油を供給する場合、複数の油圧ポンプから吐出される作動油を分離してアクチュエータに供給できる時間を拡大することができる。

実施形態に係る作業機械の一例を示す斜視図である。 実施形態に係る油圧ショベルの駆動装置を含む制御システムを模式的に示す図である。 実施形態に係る駆動装置の油圧回路を示す図である。 比較例において、油圧ポンプの吐出圧力及び最大ＬＳ圧と、油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量が時間の経過とともに変化する一例を示す図である。 比較例に係る第２合分流弁６８ｃを示す図である。 実施形態において、油圧ポンプの吐出圧力及び最大ＬＳ圧と、油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量が時間の経過とともに変化する一例を示す図である。 実施形態に係るポンプコントローラの機能ブロック図である。 油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量、油圧ポンプの吐出圧力及びレバーストロークが時間の経過とともに変化する一例を示す図である。 実施形態に係る制御方法の一例を示すフローチャートである。 配分流量、修正配分流量及び油圧シリンダに供給される作動油の流量の真値の時間に対する変化の一例を示す図である。 配分流量、修正配分流量及び油圧シリンダに供給される作動油の流量の真値の時間に対する変化の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

［作業機械］
図１は、実施形態に係る作業機械１００の一例を示す斜視図である。実施形態においては、作業機械１００がハイブリッド方式の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、油圧により作動する作業機１と、作業機１を支持する旋回体である上部旋回体２と、上部旋回体２を支持する下部走行体３と、油圧ショベル１００を駆動する駆動装置４と、作業機１を操作するための操作装置５とを備える。

上部旋回体２は、オペレータが搭乗する運転室６と、機械室７とを有する。オペレータが着座する運転席６Ｓが運転室６に設けられる。機械室７は、運転室６の後方に配置される。エンジン及び油圧ポンプ等を含む駆動装置４の少なくとも一部は、機械室７に配置される。下部走行体３は、一対のクローラ８を有する。クローラ８の回転により、油圧ショベル１００が走行する。なお、下部走行体３が車輪（タイヤ）でもよい。

作業機１は、上部旋回体２に支持される。作業機１は、複数の要素を含む。複数の要素は、作業機を構成する構造体である。実施形態において、作業機１が有する複数の要素は、バケット１１、バケット１１に連結されるアーム１２、及びアーム１２に連結されるブーム１３である。バケット１１とアーム１２とはバケットピンを介して連結される。バケット１１は、回転軸ＡＸ１を中心に回転可能なようにアーム１２に支持される。アーム１２とブーム１３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を中心に回転可能なようにブーム１３に支持される。ブーム１３と上部旋回体２とはブームピンを介して連結される。ブーム１３は、回転軸ＡＸ３を中心に回転可能なように上部旋回体２に支持される。上部旋回体２は、旋回軸ＲＸを中心に回転可能なように、下部走行体被３によって支持される。

回転軸ＡＸ３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、回転軸ＡＸ３の軸方向を適宜、上部旋回体２の車幅方向と称し、回転軸ＡＸ３及び旋回軸ＲＸの両方と直交する方向を適宜、上部旋回体２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。

駆動装置４は、作業機１を作動する油圧シリンダ２０と、上部旋回体２を旋回させる動力を発生する電動旋回モータ２５とを有する。油圧シリンダ２０は、作動油によって駆動される。油圧シリンダ２０は、バケット１１を作動するバケットシリンダ２１と、アーム１２を作動するアームシリンダ２２と、ブーム１３を作動するブームシリンダ２３とを含む。上部旋回体２は、下部走行体３に支持された状態で、電動旋回モータ２５が発生する動力により旋回軸ＲＸを中心に旋回可能である。

操作装置５は、運転室６に配置される。操作装置５は、油圧ショベル１００のオペレータに操作される操作部材を含む。操作部材は、操作レバー又はジョイスティックを含む。操作装置５が操作されることにより、作業機１が操作される。

［制御システム］
図２は、実施形態に係る油圧ショベル１００の駆動装置４を含む制御システム９を模式的に示す図である。制御システム９は、作業機１及び作業機１を駆動する複数のアクチュエータを備える油圧ショベル１００を制御するためのシステムである。複数のアクチュエータは、複数の油圧シリンダ２０、詳細にはバケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３である。作業機１が異なれば、複数のアクチュエータも異なる。実施形態において、作業機１を駆動する複数のアクチュエータは、作動油によって駆動される油圧式のアクチュエータである。作業機１を駆動する複数のアクチュエータは、油圧式のアクチュエータであればよく、油圧シリンダ２０には限定されない。複数のアクチュエータは、例えば、油圧モータであってもよい。

駆動装置４は、駆動源であるエンジン２６と、発電電動機２７と、作動油を吐出する油圧ポンプ３０とを有する。エンジン２６は、例えばディーゼルエンジンである。発電電動機２７は、例えばスイッチドリラクタンスモータである。なお、発電電動機２７は、ＰＭ（Permanent Magnet）モータでもよい。油圧ポンプ３０は、可変容量型油圧ポンプである。実施形態において、油圧ポンプ３０は、斜板式油圧ポンプである。油圧ポンプ３０は、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを含む。エンジン２６の出力軸は、発電電動機２７及び油圧ポンプ３０と機械的に結合される。エンジン２６が駆動することにより、発電電動機２７及び油圧ポンプ３０が作動する。なお、発電電動機２７は、エンジン２６の出力軸に機械的に直結されてもよいし、ＰＴＯ（Power Take Off）のような動力伝達機構を介してエンジン２６の出力軸に接続されてもよい。

駆動装置４は、油圧駆動システムと電動駆動システムとを含む。油圧駆動システムは、油圧ポンプ３０と、油圧ポンプ３０から吐出された作動油が流れる油圧回路４０と、油圧回路４０を介して供給された作動油により作動する油圧シリンダ２０と、走行モータ２４とを有する。走行モータ２４は、例えば、油圧ポンプ３０から吐出される作動油によって駆動される油圧モータである。

電動駆動システムは、発電電動機２７と、蓄電器１４と、変圧器１４Ｃと、第１インバータ１５Ｇと、第２インバータ１５Ｒと、電動旋回モータ２５とを有する。エンジン２６が駆動すると、発電電動機２７のロータ軸が回転する。これにより、発電電動機２７は発電可能となる。蓄電器１４は、例えば電気二重層蓄電器である。

ハイブリッドコントローラ１７は、変圧器１４Ｃと第１インバータ１５Ｇ及び第２インバータ１５Ｒとの間で直流電力を授受させ、また変圧器１４Ｃと蓄電器１４との間で直流電力を授受させる。電動旋回モータ２５は、発電電動機２７又は蓄電器１４から供給された電力に基づいて動作し、上部旋回体２を旋回させる動力を発生する。電動旋回モータ２５は、例えば埋め込み磁石同期電動旋回モータである。電動旋回モータ２５に回転センサ１６が設けられる。回転センサ１６は、例えばレゾルバ又はロータリーエンコーダである。回転センサ１６は、電動旋回モータ２５の回転角度又は回転速度を検出する。

実施形態において、電動旋回モータ２５は、減速時において回生エネルギーを発生する。蓄電器１４は、電動旋回モータ２５が発生した回生エネルギー（電気エネルギー）により充電される。なお、蓄電器１４は、先に上げた電気二重層蓄電器ではなく、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池のような二次電池でもよい。

駆動装置４は、運転室６に設けられた操作装置５の操作に基づいて動作する。操作装置５の操作量は、操作量検出部２８で検出される。操作量検出部２８は、圧力センサを含む。操作装置５の操作量に応じて発生するパイロット油圧が操作量検出部２８に検出される。操作量検出部２８は、圧力センサの検出信号を操作装置５の操作量に換算する。なお、操作量検出部２８はポテンショメータのような電気的センサを含んでもよい。操作装置５が電気式レバーを含む場合、操作装置５の操作量に応じて発生する電気信号が操作量検出部２８で検出される。

運転室６には、スロットルダイヤル３３が設けられる。スロットルダイヤル３３は、エンジン２６に対する燃料供給量を設定するための操作部である。

制御システム９は、ハイブリッドコントローラ１７と、エンジン２６を制御するエンジンコントローラ１８と、油圧ポンプ３０を制御するポンプコントローラ１９とを含む。ハイブリッドコントローラ１７、エンジンコントローラ１８、及びポンプコントローラ１９は、コンピュータシステムを含む。ハイブリッドコントローラ１７、エンジンコントローラ１８、及びポンプコントローラ１９はそれぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のような記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。なお、ハイブリッドコントローラ１７、エンジンコントローラ１８、及びポンプコントローラ１９は１つのコントローラに統合されていてもよい。

ハイブリッドコントローラ１７は、発電電動機２７、電動旋回モータ２５、蓄電器１４、第１インバータ１５Ｇ及び第２インバータ１５Ｒのそれぞれに設けられた温度センサの検出信号に基づいて、発電電動機２７、電動旋回モータ２５、蓄電器１４、第１インバータ１５Ｇ及び第２インバータ１５Ｒの温度を調整する。ハイブリッドコントローラ１７は、蓄電器１４の充放電制御、発電電動機２７の発電制御、及び発電電動機２７によるエンジン２６のアシスト制御を行う。ハイブリッドコントローラ１７は、回転センサ１６の検出信号に基づいて、電動旋回モータ２５を制御する。

エンジンコントローラ１８は、スロットルダイヤル３３の設定値に基づいて指令信号を生成し、エンジン２６に設けられたコモンレール制御部２９に出力する。コモンレール制御部２９は、エンジンコントローラ１８から送信された指令信号に基づいて、エンジン２６に対する燃料噴射量を調整する。

ポンプコントローラ１９は、エンジンコントローラ１８、ハイブリッドコントローラ１７及び操作量検出部２８の少なくとも一つから送信された指令信号に基づいて、油圧ポンプ３０から吐出される作動油の流量を調整するための指令信号を生成する。実施形態において、駆動装置４は、２台の油圧ポンプ３０、すなわち第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２を有する。第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２は、エンジン２６によって駆動される。

ポンプコントローラ１９は、油圧ポンプ３０の斜板３０Ａの傾転角度である傾転角度を制御して、油圧ポンプ３０からの作動油の供給量を調整する。油圧ポンプ３０には、油圧ポンプ３０の斜板角を検出する斜板角センサ３０Ｓが設けられている。斜板角センサ３０Ｓは、第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａの傾転角度を検出する斜板角センサ３１Ｓと、第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａの傾転角度を検出する斜板角センサ３２Ｓとを含む。斜板角センサ３０Ｓの検出信号は、ポンプコントローラ１９に出力される。

ポンプコントローラ１９は、斜板角センサ３０Ｓの検出信号に基づいて、油圧ポンプ３０のポンプ容量（ｃｃ／ｒｅｖ）を算出する。油圧ポンプ３０には、斜板３０Ａを駆動するサーボ機構が設けられている。ポンプコントローラ１９は、サーボ機構を制御して、斜板角を調整する。油圧回路４０には、油圧ポンプ３０のポンプ吐出圧力を検出するためのポンプ圧センサが設けられている。ポンプ圧センサの検出信号は、ポンプコントローラ１９に出力される。実施形態において、エンジンコントローラ１８とポンプコントローラ１９とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）のような車内ＬＡＮ（Local Area Network）で接続される。車内ＬＡＮにより、エンジンコントローラ１８とポンプコントローラ１９とは、相互にデータを授受することができる。ポンプコントローラ１９は、油圧回路４０に設置される各センサの検出値を取得し、油圧ポンプ３０等を制御するための制御指令を出力する。ポンプコントローラ１９が実行する制御の詳細は後述する。

［油圧回路４０］
図３は、実施形態に係る駆動装置４の油圧回路４０を示す図である。駆動装置４は、バケットシリンダ２１と、アームシリンダ２２と、ブームシリンダ２３と、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給される作動油を吐出する第１油圧ポンプ３１と、ブームシリンダ２３に供給される作動油を吐出する第２油圧ポンプ３２とを備える。

油圧回路４０は、第１油圧ポンプ３１と接続される第１ポンプ流路４１と、第２油圧ポンプ３２と接続される第２ポンプ流路４２とを有する。油圧回路４０は、第１ポンプ流路４１と接続される第１供給流路４３及び第２供給流路４４と、第２ポンプ流路４２と接続される第３供給流路４５及び第４供給流路４６とを有する。

第１ポンプ流路４１は、第１分岐部Ｐ１において、第１供給流路４３と第２供給流路４４とに分岐される。第２ポンプ流路４２は、第４分岐部Ｐ４において、第３供給流路４５と第４供給流路４６とに分岐される。

油圧回路４０は、第１供給流路４３と接続される第１分岐流路４７及び第２分岐流路４８と、第２供給流路４４と接続される第３分岐流路４９及び第４分岐流路５０とを有する。第１供給流路４３は、第２分岐部Ｐ２において、第１分岐流路４７と第２分岐流路４８とに分岐される。第２供給流路４４は、第３分岐部Ｐ３において、第３分岐流路４９と第４分岐流路５０とに分岐される。油圧回路４０は、第３供給流路４５と接続される第５分岐流路５１と、第４供給流路４６と接続される第６分岐流路５２とを有する。

油圧回路４０は、第１分岐流路４７及び第３分岐流路４９と接続される第１主操作弁６１と、第２分岐流路４８及び第４分岐流路５０と接続される第２主操作弁６２と、第５分岐流路５１及び第６分岐流路５２と接続される第３主操作弁６３とを有する。

油圧回路４０は、第１主操作弁６１とバケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃとを接続する第１バケット流路２１Ａと、第１主操作弁６１とバケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌとを接続する第２バケット流路２１Ｂとを有する。油圧回路４０は、第２主操作弁６２とアームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌとを接続する第１アーム流路２２Ａと、第２主操作弁６２とアームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃとを接続する第２アーム流路２２Ｂとを有する。油圧回路４０は、第３主操作弁６３とブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃとを接続する第１ブーム流路２３Ａと、第３主操作弁６３とブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌとを接続する第２ブーム流路２３Ｂとを有する。

油圧シリンダ２０のキャップ側空間とは、シリンダヘッドカバーとピストンとの間の空間である。油圧シリンダ２０のロッド側空間とは、ピストンロッドが配置される空間である。バケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃに作動油が供給され、バケットシリンダ２１が伸長することにより、バケット１１は掘削動作する。バケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌに作動油が供給され、バケットシリンダ２１が縮退することにより、バケット１１はダンプ動作する。

アームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃに作動油が供給され、アームシリンダ２２が伸長することにより、アーム１２は掘削動作する。アームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌに作動油が供給され、アームシリンダ２２が縮退することにより、アーム１２はダンプ動作する。

ブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃに作動油が供給され、ブームシリンダ２３が伸長することにより、ブーム１３は上げ動作する。ブームシリンダ２３のロッド側空間２３Ｌに作動油が供給され、ブームシリンダ２３が縮退することにより、ブーム１３は下げ動作する。

操作装置５の操作により、作業機１が動作する。実施形態において、操作装置５は、運転席６Ｓに着座したオペレータの右側に配置される右操作レバー５Ｒと、左側に配置される左操作レバー５Ｌとを含む。右操作レバー５Ｒが前後方向に動かされると、ブーム１３は下げ動作又は上げ動作する。右操作レバー５Ｒが左右方向（車幅方向）に動かされると、バケット１１は掘削動作又はダンプ動作する。左操作レバー５Ｌが前後方向に動かされると、アーム１２はダンプ動作又は掘削動作する。左操作レバー５Ｌが左右方向に動かされると、上部旋回体２は左旋回又は右旋回する。左操作レバー５Ｌが前後方向に動かされた場合に上部旋回体２が右旋回又は左旋回し、左操作レバー５Ｌが左右方向に動かされた場合にアーム１２がダンプ動作又は掘削動作してもよい。

第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａは、サーボ機構３１Ｂによって駆動される。サーボ機構３１Ｂは、ポンプコントローラ１９からの指令信号に基づいて作動して、第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａの傾転角度を調整する。第１油圧ポンプ３１の斜板３１Ａの傾転角度が調整されることによって、第１油圧ポンプ３１のポンプ容量（ｃｃ／ｒｅｖ）が調整される。同様に、第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａは、サーボ機構３２Ｂによって駆動される。第２油圧ポンプ３２の斜板３２Ａの傾転角度が調整されることによって、第２油圧ポンプ３２のポンプ容量（ｃｃ／ｒｅｖ）が調整される。

第１主操作弁６１は、第１油圧ポンプ３１からバケットシリンダ２１に供給される作動油の方向及び流量を調整する方向制御弁である。第２主操作弁６２は、第１油圧ポンプ３１からアームシリンダ２２に供給される作動油の方向及び流量を調整する方向制御弁である。第３主操作弁６３は、第２油圧ポンプ３２からブームシリンダ２３に供給される作動油の方向及び流量を調整する方向制御弁である。

第１主操作弁６１は、スライドスプール方式の方向制御弁である。第１主操作弁６１のスプールは、バケットシリンダ２１に対する作動油の供給を停止してバケットシリンダ２１を停止させる停止位置ＰＴ０と、キャップ側空間２１Ｃに作動油が供給されるように第１分岐流路４７と第１バケット流路２１Ａとを接続してバケットシリンダ２１を伸長させる第１位置ＰＴ１と、ロッド側空間２１Ｌに作動油が供給されるように第３分岐流路４９と第２バケット流路２１Ｂとを接続してバケットシリンダ２１を縮退させる第２位置ＰＴ２とを移動可能である。バケットシリンダ２１が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第１主操作弁６１が操作される。

第２主操作弁６２は、第１主操作弁６１と同等の構造である。第２主操作弁６２のスプールは、アームシリンダ２２に対する作動油の供給を停止してアームシリンダ２２を停止させる停止位置と、キャップ側空間２２Ｃに作動油が供給されるように第４分岐流路５０と第２アーム流路２２Ｂとを接続してアームシリンダ２２を伸長させる第２位置と、ロッド側空間２２Ｌに作動油が供給されるように第２分岐流路４８と第１アーム流路２２Ａとを接続してアームシリンダ２２を縮退させる第１位置とを移動可能である。アームシリンダ２２が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第２主操作弁６２が操作される。

第３主操作弁６３は、第１主操作弁６１と同等の構造である。第３主操作弁６３のスプールは、ブームシリンダ２３に対する作動油の供給を停止してブームシリンダ２３を停止させる停止位置と、キャップ側空間２３Ｃに作動油が供給されるように第５分岐流路５１と第１ブーム流路２３Ａとを接続してブームシリンダ２３を伸長させる第１位置と、ロッド側空間２３Ｌに作動油が供給されるように第６分岐流路５２と第２ブーム流路２３Ｂとを接続してブームシリンダ２３を縮退させる第２位置とを移動可能である。ブームシリンダ２３が停止状態、伸長状態、及び縮退状態の少なくとも一つになるように、第３主操作弁６３が操作される。

第１主操作弁６１は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによってパイロット油圧が第１主操作弁６１に作用し、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に供給される作動油の方向及び流量が決定される。バケットシリンダ２１に供給される作動油の方向に対応する移動方向にバケットシリンダ２１が動作し、バケットシリンダ２１に供給される作動油の流量に対応するシリンダ速度でバケットシリンダ２１が動作する。

同様に、第２主操作弁６２は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによって、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に供給される作動油の方向及び流量が決定される。アームシリンダ２２に供給される作動油の方向に対応する移動方向にアームシリンダ２２が動作し、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量に対応するシリンダ速度でアームシリンダ２２が動作する。

同様に、第３主操作弁６３は、操作装置５によって操作される。操作装置５が操作されることによって、第３主操作弁６３からブームシリンダ２３に供給される作動油の方向及び流量が決定される。ブームシリンダ２３に供給される作動油の方向に対応する移動方向にブームシリンダ２３が作動し、ブームシリンダ２３に供給される作動油の流量に対応するシリンダ速度でブームシリンダ２３が動作する。

バケットシリンダ２１が動作することにより、バケットシリンダ２１の移動方向及びシリンダ速度に基づいてバケット１１が駆動される。アームシリンダ２２が作動することにより、アームシリンダ２２の移動方向及びシリンダ速度に基づいてアーム１２が駆動される。ブームシリンダ２３が動作することにより、ブームシリンダ２３の移動方向及びシリンダ速度に基づいてブーム１３が駆動される。

バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２、及びブームシリンダ２３から排出された作動油は、排出流路５３を介して、タンク５４に排出される。

第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とは、合流流路５５によって接続される。合流流路５５は、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを接続する通路である。詳細には、合流流路５５は、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とを介して第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とを接続する。

合流流路５５には、第１合分流弁分が設けられる。第１合分流弁６７は、合流流路５５に設けられて、合流流路５５を開閉する開閉装置である。第１合分流弁６７は、合流流路５５を開閉することにより、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とが接続される合流状態と、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とが分離される分流状態とを切り替える。実施形態において、第１合分流弁６７は、切替弁が用いられるが、これに限定されるものではない。

合流状態とは、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とが合流流路５５を介して接続され、第１ポンプ流路４１から吐出された作動油と第２ポンプ流路４２から吐出された作動油とが合分流弁において合流する状態をいう。合流状態は、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の両方から供給される作動油を複数のアクチュエータ、すなわちバケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３に供給する第１状態である。

分流状態とは、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とを接続する合流流路５５が合分流弁によって分離され、第１ポンプ流路４１から吐出された作動油と第２ポンプ流路４２から吐出された作動油とが分離された状態をいう。分流状態は、第１油圧ポンプ３１から作動油が供給されるアクチュエータと第２油圧ポンプ３２から作動油が供給されるアクチュエータとが異なる第２状態である。実施形態では、分流状態においては、第１油圧ポンプ３１から作動油がバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給され、第２油圧ポンプ３２から作動油がブームシリンダ２３に供給される。

第１合分流弁６７のスプールは、合流流路５５を開路して第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とを接続する合流位置と、合流流路５５を閉路して第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とを分離する分流位置とを移動可能である。第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とが合流状態及び分流状態のいずれか一方になるように、第１合分流弁６７が制御される。

第１合分流弁６７が閉弁状態になると、合流流路５５が閉じられる。合流流路５５が閉じられた状態において、第１油圧ポンプ３１は、少なくとも１つのアクチュエータが属する第１アクチュエータ群に作動油を供給し、第２油圧ポンプ３２は、第１アクチュエータ群に属するアクチュエータとは異なる、少なくとも１つのアクチュエータが属する第２アクチュエータ群に作動油を供給する。実施形態において、第１アクチュエータ群には、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３のうち、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２が属する。第２アクチュエータ群には、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３のうち、ブームシリンダ２３が属する。

第１合分流弁６７が閉弁状態になることにより合流流路５５が閉じられると、第１油圧ポンプ３１が吐出した作動油は、第１ポンプ流路４１、第１主操作弁６１及び第２主操作弁６２を通ってバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に供給される。また、第２油圧ポンプ３２が吐出した作動油は、第２ポンプ流路４２、第３主操作弁６３を通ってブームシリンダ２３に供給される。

第１合分流弁６７が開弁状態になることにより合流流路５５が開かれると、第１ポンプ流路４１と第２ポンプ流路４２とが接続される。その結果、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、第１ポンプ流路４１、第２ポンプ流路４２、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２及び第３主操作弁６３を通って、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３に供給される。

第１合分流弁６７は、前述したポンプコントローラ１９によって制御される。実施形態において、ポンプコントローラ１９は、作業機１の操作状態と、油圧シリンダ２０の負荷とに基づいて、それぞれの油圧シリンダ２０に配分される作動油の配分流量を求め、得られた配分流量に基づいて第１合分流弁６７を動作させる制御装置である。ポンプコントローラ１９の詳細については後述する。

［第２合分流弁６８］
油圧回路４０は、切替弁である第２合分流弁６８を有する。第２合分流弁６８は、第１主操作弁６１と第２主操作弁６２との間に設けられた第１シャトル弁８０Ａと接続される。第１主操作弁６１と第２主操作弁６２との最大圧力が第１シャトル弁８０Ａで選択され第２合分流弁６８へ出力される。また、第２合分流弁６８と第３主操作弁６３との間に第２シャトル弁８０Ｂが接続される。第１シャトル弁８０Ａは第２合分流弁６８の接続口ｄに接続され、第２シャトル弁は第２合分流弁６８の接続口ｂに接続される。

第２合分流弁６８の接続口ｃには第１油路９１が接続され、接続口ａには第２油路９２が接続される。第１油路９１は、バケットシリンダ２１の圧力補償弁７１，７２、アームシリンダ２２の圧力補償弁７３，７４及び第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂに接続される。第２油路９２は、ブームシリンダ２３の圧力補償弁７５，７６及び第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂに接続される。サーボ機構３１Ｂは、第１油圧ポンプ３１を動作させる第１油圧ポンプ制御装置である。サーボ機構３２Ｂは、第２油圧ポンプ３２を動作させる第２油圧ポンプ制御装置である。

第２合分流弁６８は、第１シャトル弁８０Ａ及び第２シャトル弁８０Ｂにより、バケットシリンダ２１（第１軸）、アームシリンダ２２（第２軸）、及びブームシリンダ２３（第３軸）の各軸に供給される作動油が減圧されたロードセンシング圧（ＬＳ圧）の最大圧力を選択する。ロードセンシング圧とは、圧力補償に用いられるパイロット油圧である。

第２合分流弁６８は、第１シャトル弁８０Ａと第２シャトル弁８０Ｂとを合流位置ＰＪと分流位置ＰＳとに切り替えるとともに、第１油路９１と第２油路９２とを合流位置ＰＪと分流位置ＰＳとに切り替える。第２合分流弁６８は、中間位置ＰＩを経て、合流位置ＰＪと分流位置ＰＳとを切り替える。第２合分流弁６８は、前述したポンプコントローラ１９によって制御される。

中間位置ＰＩにおいて、接続口ａと接続口ｂとを接続する通路Ｔｆ及び接続口ｃと接続口ｄとを接続する通路Ｔｓには絞りＳが設けられる。また、中間位置ＰＩにおいて、通路Ｔｆと通路Ｔｓとを接続する通路Ｔｔに絞りＳは設けられない。すなわち、通路Ｔｆ及び通路Ｔｓの断面積は、通路Ｔｔの断面積よりも大きい。このような構造により、第２合分流弁６８は、合流位置ＰＪにおける接続状態、すなわち全開状態と、分流位置ＰＳにおける遮断状態、すなわち全閉状態と、中間位置ＰＩにおける中間の状態、すなわち中間の開口状態とを実現する。

第２合分流弁６８が合流位置ＰＪになると、第１シャトル弁８０Ａと第２シャトル弁８０Ｂとが接続されるとともに、第１油路９１と第２油路９２とが接続される。第２合分流弁６８が分流位置ＰＳになると、第１シャトル弁８０Ａと第２シャトル弁８０Ｂとが遮断されるとともに、第１油路９１と第２油路９２とが遮断される。この場合、第１シャトル弁８０Ａと第１油路９１とが接続されるとともに、第２シャトル弁８０Ｂと第２油路９２とが遮断される。

第２合分流弁６８が中間位置ＰＩになると、第１シャトル弁８０Ａ及び第２シャトル弁８０Ｂとは絞りＳが設けられた状態で接続され、第１油路９１と第２油路９２とは絞りＳが設けられた状態で接続される。中間位置ＰＩにおいて、第１シャトル弁８０Ａと第１油路９１とは絞りＳが設けられない状態で接続される。

第２合分流弁６８が合流位置ＰＪ、すなわち合流状態のときは、第１軸から第３軸の最大ＬＳ圧が選択される。選択された最大ＬＳ圧は、第１軸から第３軸それぞれの圧力補償弁７０と、第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂと、第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂとに供給される。第２合分流弁６８が分流位置ＰＳ、すなわち分流状態のときは、第１軸と第２軸との最大ＬＳ圧が第１軸と第２軸の圧力補償弁７０と第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂとに供給され、第３軸のＬＳ圧が第３軸の圧力補償弁７０と第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂとに供給される。

第２合分流弁６８が合流位置ＰＪである場合、第１シャトル弁８０Ａ及び第２シャトル弁８０Ｂは、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２、及び第３主操作弁６３から出力されたパイロット油圧のうち、最大値を示すパイロット油圧を検出する。検出されたパイロット油圧は、第１油路９１及び第２油路９３を介して、圧力補償弁７０と、油圧ポンプ３０（３１，３２）のサーボ機構（３１Ｂ，３２Ｂ）とに導かれる。詳細には、最大値を示すパイロット油圧は、第１油路９１によって第１アクチュエータ群に属する油圧シリンダ２０の圧力補償弁７０に導かれ、第２油路９２によって第２アクチュエータ群に属する油圧シリンダ２０の圧力補償弁７０に導かれる。

第２合分流弁６８が分流位置ＰＳである場合、第１シャトル弁８０Ａは、第１主操作弁６１及び第２主操作弁６２から出力されたパイロット油圧のうち、最大値を示すパイロット油圧を検出する。検出されたパイロット油圧は、第１油路９１によって圧力補償弁７１，７２，７３及び７４と、第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂとに導かれる。また、第２合分流弁６８が分流位置ＰＳである場合、第２シャトル弁８０Ｂは、第３主操作弁６３から出力されたパイロット油圧を検出する。検出されたパイロット油圧は、第２油路９２によって圧力補償弁７５及び７６と、第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂとに導かれる。

第２合分流弁６８が合流位置ＰＪである場合、第１シャトル弁８０Ａ及び第２シャトル弁８０Ｂは、第１アクチュエータ群及び第２アクチュエータ群に属する複数のアクチュエータの主操作弁６０から出力されたパイロット油圧のうち、最大値を示すパイロット油圧を選択する。選択されたパイロット油圧は、第１アクチュエータ群及び第２アクチュエータ群に属する複数の圧力補償弁７０と、油圧ポンプ３０（３１，３２）のサーボ機構（３１Ｂ，３２Ｂ）とに供給される。第２合分流弁６８が分流位置ＰＳである場合、第１シャトル弁８０Ａは、第１アクチュエータ群に属する複数の油圧シリンダ２０の主操作弁６０から出力されたパイロット油圧のうち、最大値を示すパイロット油圧を選択する。選択されたパイロット油圧は、第２アクチュエータ群に属する複数の圧力補償弁７０と、第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂとに供給される。また、第２合分流弁６８が分流位置ＰＳである場合、第２シャトル弁８０Ｂは、第２アクチュエータ群に属する少なくとも１つのアクチュエータの主操作弁６０から出力されたパイロット油圧を選択する。選択されたパイロット油圧は、第２アクチュエータ群に属する圧力補償弁７０と、第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂとに供給される。

第１主操作弁６１及び第２主操作弁６２から出力されたパイロット油圧は、第１アクチュエータ群に属するアクチュエータ、すなわち油圧シリンダ２０の負荷圧である。第３主操作弁６３から出力されたパイロット油圧は、第２アクチュエータ群に属するアクチュエータ、すなわち油圧シリンダ２０の負荷圧である。第１シャトル弁８０Ａは、第１アクチュエータ群に属するアクチュエータの最大負荷圧を検出する第１検出器である。第２シャトル弁８０Ｂは、第２アクチュエータ群に属するアクチュエータの最大負荷圧を検出する第２検出器である。

図４は、比較例において、油圧ポンプの吐出圧力及び最大ＬＳ圧と、油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量が時間ｔの経過とともに変化する一例を示す図である。図５は、比較例に係る第２合分流弁６８ｃを示す図である。図６は、実施形態において、油圧ポンプの吐出圧力及び最大ＬＳ圧と、油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量が時間ｔの経過とともに変化する一例を示す図である。

図４及び図６の横軸は時間ｔである。図４は比較例に係る第２合分流弁による結果の一例であり、図６は実施形態に係る第２合分流弁６８による結果の一例である。比較例に係る第２合分流弁は、図５に示されるように、中間位置ＰＩにおける通路Ｔｆ、通路Ｔｓ及び通路Ｔｔのすべてに、絞りＳが設けられたものである。

圧力Ｐｐｆは第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力であり、圧力Ｐｐｓは第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力である。圧力ＰＬｆは第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂに与えられる最大ＬＳ圧であり、圧力ＰＬｓは第２油圧ポンプ３２のサーボ機構３２Ｂの最大ＬＳ圧である。流量Ｑｐｆは第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の流量であり、流量Ｑｐｓは第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の流量である。流量Ｑａｍはアームシリンダ２２に供給される作動油の流量であり、流量Ｑｂｍはブームシリンダ２３に供給される作動油の流量である。

図４及び図６は、いずれも時間ｔの進行とともに、分流状態ＳＴＳから中間状態ＳＴＩを経て合流状態ＳＴＪに変化した例を示している。比較例において、第２合分流弁６８ｃが分流位置ＰＳ、すなわち分流状態ＳＴＳである場合、接続口ｃと接続口ｄとが接続されているため、接続口ｃ及び接続口ｄは、いずれも同じ圧力になる。第１油圧ポンプ３１のサーボ機構３１Ｂに与えられる最大ＬＳ圧、すなわち圧力ＰＬｆは第１アクチュエータ群に属する油圧シリンダ２０の負荷に相当する圧力とほぼ同じ圧力で安定する。

第２合分流弁６８ｃが中間位置ＰＩ、すなわち中間状態ＳＴＩになると、接続口ａと接続口ｃとを接続する油路Ｔｆが少し開く。第２合分流弁６８ｃは、油路Ｔｆと油路Ｔｓとを接続する油路Ｔｔに絞りＳが設けられているので、高圧側の接続口ｃの圧力、すなわち圧力ＰＬｆが低圧側の接続口ａの圧力に近づき、低下する。圧力ＰＬｆが低下した瞬間において、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力Ｐｐｆはほとんど変化しないため、中間状態ＳＴＩにおける圧力ＰＬｓと圧力ＰＬｆとの差圧は、分離状態ＳＴＳにおける圧力ＰＬｓと圧力ＰＬｆとの差圧よりも大きくなる。その結果、サーボ機構３１Ｂは第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の流量Ｑｐｆを低減させる方向に斜板３１を動作させるので、流量Ｑｐｆは低下する。流量Ｑｐｆが低下すると、第１アクチュエータ群に属する油圧シリンダ２０、この例ではアームシリンダ２２に供給される作動油の流量Ｑａｍが低下してアームシリンダ２２の速度が急激に低下するので、油圧ショベル１００に衝撃が発生する。このように、比較例の第２合分流弁６８ｃは、分流状態ＳＴＳから中間状態ＳＴＩを経て合流状態ＳＴＪに移行する場合に、油圧ショベル１００に衝撃が発生する。

実施形態の第２合分流弁６８は、分流状態ＳＴＳにおいては比較例の第２合分流弁６８ｃと同様であるが、中間位置ＰＩ、すなわち中間状態ＳＴＩになった場合における接続口ｃの圧力の挙動が異なる。すなわち、第２合分流弁６８は、接続口ｃと接続口ｄとを接続する油路Ｔｔに絞りＳが設けられていないため、中間位置ＰＩになると接続口ａと接続口ｃとを接続する油路ＴＦが少し開いた状態であっても、接続口ｃの圧力は、接続口ｄの圧力とほぼ同じ大きさになる。このため、第２合分流弁６８は、分流状態ＳＴＳから中間状態ＳＴＩに変化しても、接続口ｃの圧力、すなわち圧力ＰＬｆはほとんど低下しない。

第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力Ｐｐｆはほとんど変化しないため、中間状態ＳＴＩにおける圧力ＰＬｓと圧力ＰＬｆとの差圧は、分離状態ＳＴＳにおける圧力ＰＬｓと圧力ＰＬｆとの差圧とほぼ同じ大きさになる。このため、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の流量Ｑｐｆを低減させる方向へ斜板３１が動作する量は、比較例の第２合分流弁６８ｃよりも小さくなるので、流量Ｑｐｆの低下が抑制される。流量Ｑｐｆの低下が抑制されると、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量Ｑａｍの低下が抑制されるので、アームシリンダ２２の速度の急激な変化も抑制される。その結果、油圧ショベル１００に発生する衝撃も抑制される。このように、実施形態の第２合分流弁６８は、分流状態ＳＴＳから中間状態ＳＴＩを経て合流状態ＳＴＪに移行する場合に、油圧ショベル１００に発生する衝撃を抑制できる。

［圧力センサ］
第１バケット流路２１Ａには、圧力センサ８１Ｃが取り付けられる。第２バケット流路２１Ｂには、圧力センサ８１Ｌが取り付けられる。圧力センサ８１Ｃは、バケットシリンダ２１のキャップ側空間２１Ｃ内の圧力を検出する。圧力センサ８１Ｌは、バケットシリンダ２１のロッド側空間２１Ｌ内の圧力を検出する。

第１アーム流路２２Ａには、圧力センサ８２Ｃが取り付けられる。第２アーム流路２２Ｂには、圧力センサ８２Ｌが取り付けられる。圧力センサ８２Ｃは、アームシリンダ２２のキャップ側空間２２Ｃ内の圧力を検出する。圧力センサ８２Ｌは、アームシリンダ２２のロッド側空間２２Ｌ内の圧力を検出する。

第１ブーム流路２３Ａには、圧力センサ８３Ｃが取り付けられる。第２ブーム流路２３Ｂには、圧力センサ８３Ｌが取り付けられる。圧力センサ８３Ｃは、ブームシリンダ２３のキャップ側空間２３Ｃ内の圧力を検出する。圧力センサ８３Ｌは、ブームシリンダ２３のロッド側空間２１Ｌ内の圧力を検出する。

第１油圧ポンプ３１の吐出口側、詳細には第１油圧ポンプ３１と第１ポンプ流路４１との間には、圧力センサ８４が取り付けられる。圧力センサ８４は、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力を検出する。第２油圧ポンプ３２の吐出口側、詳細には第２油圧ポンプ３２と第２ポンプ流路４２との間には、圧力センサ８５が取り付けられる。圧力センサ８５は、第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力を検出する。それぞれの圧力センサ８１Ｃ，８１Ｌ，８２Ｃ，８２Ｌ，８３Ｃ，８３Ｌ，８４，８５によって検出された検出値は、ポンプコントローラ１９が受け取る。

［圧力補償弁７０］
油圧回路４０は、圧力補償弁７０を有する。圧力補償弁７０は、連通と絞りと遮断とを選択するための選択ポートを備える。圧力補償弁７０は、自己圧で遮断と、絞りと、連通との切り替えを可能とする、絞り弁を含む。圧力補償弁７０は、各軸の負荷圧が異なっていても、各軸のメータリング開口面積の比率に応じて流量分配を補償することを目的としている。圧力補償弁７０がない場合、低負荷側の軸にほとんどの作動油が流れてしまう。圧力補償弁７０は、低負荷圧の軸の主操作弁６０の出口圧力が、最大負荷圧の軸の主操作弁６０の出口圧力と同等になるように、低負荷圧の軸に圧力損失を作用させることで、各主操作弁６０の出口圧力が同一となるため、流量分配の機能を実現する。

圧力補償弁７０は、第１主操作弁６１に接続される圧力補償弁７１及び圧力補償弁７２と、第２主操作弁６２に接続される圧力補償弁７３及び圧力補償弁７４と、第３主操作弁６３に接続される圧力補償弁７５及び圧力補償弁７６とを含む。

圧力補償弁７１は、キャップ側空間２１Ｃに作動油が供給されるように第１分岐流路４７と第１バケット流路２１Ａとが接続された状態において第１主操作弁６１の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。圧力補償弁７２は、ロッド側空間２１Ｌに作動油が供給されるように第３分岐流路４９と第２バケット流路２１Ｂとが接続された状態において第１主操作弁６１の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。

圧力補償弁７３は、ロッド側空間２２Ｌに作動油が供給されるように第２分岐流路４８と第１アーム流路２２Ａとが接続された状態において第２主操作弁６２の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。圧力補償弁７４は、キャップ側空間２２Ｃに作動油が供給されるように第４分岐流路５０と第２アーム流路２２Ｂとが接続された状態において第２主操作弁６２の前後差圧（メータリング差圧）を補償する。

なお、主操作弁の前後差圧（メータリング差圧）とは、主操作弁の油圧ポンプ側に対応する入口ポートの圧力と、油圧シリンダ側に対応する出口ポートの圧力との差をいい、流量を計測（metering）するための差圧である。

圧力補償弁７０により、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２の一方の油圧シリンダ２０に軽負荷が作用し、他方の油圧シリンダ２０に高負荷が作用した場合においても、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２のそれぞれに、操作装置５の操作量に応じた流量で作動油を分配することができる。

圧力補償弁７０は、複数の油圧シリンダ２０の負荷によらず、操作に基づく流量を供給可能にする。例えば、バケットシリンダ２１に高負荷が作用し、アームシリンダ２２に軽負荷が作用する場合、軽負荷側に配置された圧力補償弁７０（７３，７４）は、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に作動油が供給され発生するメータリング差圧ΔＰ１にかかわらず、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に作動油が供給されるとき、第２主操作弁６２の操作量に基づく流量が供給されるように、軽負荷側であるアームシリンダ２２側のメータリング差圧ΔＰ２がバケットシリンダ２１側のメータリング差圧ΔＰ１とほぼ同一の圧力となるように補償する。

アームシリンダ２２に高負荷が作用し、バケットシリンダ２１に軽負荷が作用する場合、軽負荷側に配置された圧力補償弁７０（７１，７２）は、第２主操作弁６２からアームシリンダ２２に作動油が供給され発生するメータリング差圧ΔＰ２に関わらず、第１主操作弁６１からバケットシリンダ２１に作動油が供給されるとき、第１主操作弁６１の操作量に基づく流量が供給されるように、軽負荷側のメータリング差圧ΔＰ１を補償する。

［ポンプコントローラ１９］
図７は、実施形態に係るポンプコントローラ１９の機能ブロック図である。ポンプコントローラ１９は、処理部１９Ｃと、記憶部１９Ｍと、入出力部１９ＩＯとを有する。処理部１９Ｃはプロセッサであり、記憶部１９Ｍは記憶装置であり、入出力部１９ＩＯは入出力インターフェース装置である。処理部１９Ｃは、配分流量演算部１９Ｃａと、決定部１９Ｃｂと、遅れ処理部１９Ｃｃと、操作状態判定部１９Ｃｄとを含む。記憶部１９Ｍは、処理部１９Ｃが処理を実行する際の一時記憶部としても使用される。

配分流量演算部１９Ｃａは、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３に配分される作動油の流量である配分流量を求める。決定部１９Ｃｂは、配分流量演算部１９Ｃａによって求められた配分流量に基づいて、第１合分流弁６７を開くか否かを決定する。遅れ処理部１９Ｃｃは、配分流量演算部１９Ｃａによって求められた配分流量が増加する場合、配分流量演算部１９Ｃａによって求められた配分流量に遅れ処理を施した修正配分流量を求めて、決定部１９Ｃｂに与える。遅れ処理は、配分流量演算部１９Ｃａによって求められた配分流量の、時間に対する増加量を小さくする処理である。操作状態判定部１９Ｃｄは、操作装置５に与えられた入力を用いて、作業機１の操作状態を判定する。

プロセッサである処理部１９Ｃは、配分流量演算部１９Ｃａ、決定部１９Ｃｂ、遅れ処理部１９Ｃｃ及び操作状態判定部１９Ｃｄの機能を実現するためのコンピュータプログラムを記憶部１９Ｍから読み出して実行する。この処理によって、配分流量演算部１９Ｃａ、決定部１９Ｃｂ、遅れ処理部１９Ｃｃ及び操作状態判定部１９Ｃｄの機能が実現される。これらの機能は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせた処理回路によって実現されてもよい。

入出力部１９ＩＯには、圧力センサ８１Ｃ，８１Ｌ，８２Ｃ，８２Ｌ，８３Ｃ，８３Ｌ，８４，８５，８６，８７及び８８と、第１合分流弁６７と、第２合分流弁６８とが接続される。圧力センサ８６，８７及び８８は、操作量検出部２８が有する圧力センサである。圧力センサ８６は、バケット１１を操作するための入力が操作装置５に与えられた場合のパイロット油圧を検出する。圧力センサ８７は、アーム１２を操作するための操作装置５に与えられた場合のパイロット油圧を検出する。圧力センサ８８は、ブーム１３を操作するための入力が操作装置５に与えられた場合のパイロット油圧を検出する。

ポンプコントローラ１９、詳細には処理部１９Ｃは、入出力部１９ＩＯから圧力センサ８１Ｃ，８１Ｌ，８２Ｃ，８２Ｌ，８３Ｃ，８３Ｌ，８４，８５，８６，８７及び８８の検出値を取得して、分流状態と合流状態とを切り替える制御に用いる。分流状態と合流状態とを切り替える制御は、少なくとも第１合分流弁６７を動作させる制御であり、さらに第２合分流弁６８を動作させる制御を含む。次に、第１合分流弁６７を開閉する制御について説明する。

［第１合分流弁６７を動作させる制御］
ポンプコントローラ１９は、操作装置５の圧力センサ８６，８７及び８８の検出値に基づいて作業機１の操作状態を求める。また、ポンプコントローラ１９は、圧力センサ８１Ｃ，８１Ｌ，８２Ｃ，８２Ｌ，８３Ｃ及び８３Ｌの検出値から、バケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３に配分される作動油の配分流量を求める。

ポンプコントローラ１９は、求めた配分流量と、第１合分流弁６７を動作させるか否かを決定する際に用いられる作動油の流量の閾値とを比較し、配分流量が閾値以下である場合は第１合分流弁６７を閉じて、分流状態とする。ポンプコントローラ１９は、求めた配分流量が閾値よりも大きい場合は第１合分流弁６７を開いて合流状態とする。閾値は、第１油圧ポンプ３１が１台で供給できる作動油の流量又は第２油圧ポンプ３２が１台で供給できる作動油の流量に基づいて定められる。

配分流量をＱとすると、配分流量は式（１）で求めることができる。式（１）中のＱｄは要求流量、ＰＰは油圧ポンプ３０が吐出する作動油の圧力、ΔＰＡは設定差圧である。実施形態において、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２及び第３主操作弁６３は、入口側と出口側との差圧が一定になるようにする。この差圧が設定差圧ΔＰＡであり、第１主操作弁６１、第２主操作弁６２及び第３主操作弁６３毎に予め設定されて、ポンプコントローラ１９の記憶部１９Ｍに記憶されている。配分流量Ｑに最も寄与するのは作業機５の操作状態なので、式（１）においては、作業機１の操作状態によって定まる要求流量Ｑｄを含んだ式となっている。このように、作業機５の操作状態を考慮して配分流量Ｑが求められるので、分流状態と合流状態とを精度よく切り替えることができる。
Ｑ＝Ｑｄ×√（ＰＰ／ΔＰＬ）・・・（１）

配分流量は、式（２）で求められてもよい。式（２）中のＬＡは油圧シリンダ２０の負荷である。油圧シリンダ２０の負荷が考慮されることにより、配分流量Ｑの精度が向上する。負荷ＬＡは、それぞれの油圧シリンダ２０の実際の負荷であってもよいし、予め定められた定数であってもよいし、０であってもよい。負荷Ｌが０である場合、式（２）は式（１）になる。
Ｑ＝Ｑｄ×√｛（ＰＰ−ＬＡ）／ΔＰＬ｝・・・（２）

配分流量Ｑは、それぞれの油圧シリンダ２０、すなわちバケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３毎に求められる。バケットシリンダ２１の配分流量をＱｂｋ、アームシリンダ２２の配分流量をＱａ、ブームシリンダ２３の配分流量をＱｂとすると、配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂは、式（３）から式（５）で求められる。
Ｑｂｋ＝Ｑｄｂｋ×√｛（ＰＰ−ＬＡｂｋ）／ΔＰＬ｝・・・（３）
Ｑａ＝Ｑｄａ×√｛（ＰＰ−ＬＡａ）／ΔＰＬ｝・・・（４）
Ｑｂ＝Ｑｄｂ×√｛（ＰＰ−ＬＡｂ）／ΔＰＬ｝・・・（５）

式（２）のＱｄｂｋはバケットシリンダ２１の要求流量、ＬＡｂｋはバケットシリンダ２１の負荷である。式（３）のＱｄａはアームシリンダ２２の要求流量、ＬＡａはアームシリンダ２２の負荷である。式（４）のＱｄｂはブームシリンダ２３の要求流量、ＬＡｂはブームシリンダ２３の負荷である。設定差圧ΔＰＬは、バケットシリンダ２１に作動油を給排油する第１主操作弁６１と、アームシリンダ２２に作動油を給排油する第２主操作弁６２と、ブームシリンダ２３に作動油を給排油する第３主操作弁６３とで、いずれも同じ値が用いられる。前述したように、負荷ＬＡｂｋ、負荷ＬＡａ及び負荷ＬＡｂは定数又は０であってもよい。この場合、配分流量Ｑは、要求流量Ｑｄに基づいて、すなわち作業機５の操作状態に基づいて定められる。負荷ＬＡｂｋ、負荷ＬＡａ及び負荷ＬＡｂがバケットシリンダ２１、アームシリンダ２２及びブームシリンダ２３の実際の負荷である場合、配分流量Ｑは、作業機５の操作状態及び油圧シリンダ２０の負荷に基づいて定められる。

要求流量Ｑｄｂｋ，Ｑｄａ及びＱｄｂは、操作装置５の操作量検出部２８が有する圧力センサ８６，８７及び８８によって検出されたパイロット油圧に基づいて求められる。圧力センサ８６，８７及び８８によって検出されたパイロット油圧は、作業機１の操作状態に対応している。配分流量演算部１９Ｃａは、パイロット油圧を主操作弁６０のスプールストロークに変換し、得られたスプールストロークから、要求流量Ｑｄｂｋ，Ｑｄａ及びＱｄｂを求める。パイロット油圧と主操作弁６０のスプールストロークとの関係、及び主操作弁６０のスプールストロークと要求流量Ｑｄｂｋ，Ｑｄａ及びＱｄｂとの関係は、それぞれ変換テーブルに記述される。変換テーブルは、記憶部１９Ｍに記憶される。このように、要求流量Ｑｄｂｋ，Ｑｄａ及びＱｄｂは、作業機１の操作状態に基づいて求められる。

配分流量演算部１９Ｃａは、バケット１１の操作に対応したパイロット油圧を検出する圧力センサ８６の検出値を取得し、第１主操作弁６１のスプールストロークに変換する。そして、配分流量演算部１９Ｃａは、得られたスプールストロークからバケットシリンダ２１の要求流量Ｑｄｂｋを求める。

配分流量演算部１９Ｃａは、アーム１２の操作に対応したパイロット油圧を検出する圧力センサ８７の検出値を取得し、第２主操作弁６２のスプールストロークに変換する。そして、配分流量演算部１９Ｃａは、得られたスプールストロークからアームシリンダ２２の要求流量Ｑｄａを求める。

配分流量演算部１９Ｃａは、ブーム１３の操作に対応したパイロット油圧を検出する圧力センサ８８の検出値を取得し、第３主操作弁６３のスプールストロークに変換する。そして、配分流量演算部１９Ｃａは、得られたスプールストロークからブームシリンダ２３の要求流量Ｑｄｂを求める。

第１主操作弁６１、第２主操作弁６２及び第３主操作弁６３のスプールがストロークする方向によって、バケット１１、アーム１２及びブーム１３が動作する方向が異なる。配分流量演算部１９Ｃａは、バケット１１、アーム１２及びブーム１３が動作する方向によって、負荷ＬＡを求める際に、キャップ側空間２１Ｃ，２２Ｃ及び２３Ｃの圧力、又はロッド側空間２１Ｌ，２２Ｌ及び２３Ｌの圧力のいずれを用いるかを選択する。例えば、スプールストロークが第１の方向である場合、配分流量演算部１９Ｃａは、キャップ側空間２１Ｃ，２２Ｃ及び２３Ｃの圧力を検出する圧力センサ８１Ｃ，８２Ｃ及び８３Ｃの検出値を用いて負荷ＬＡｂｋ，ＬＡａ及びＬＡｂを求める。スプールストロークが第１の方向とは反対方向である第２の方向である場合、配分流量演算部１９Ｃａは、ロッド側空間２１Ｌ，２２Ｌ及び２３Ｌの圧力を検出する圧力センサ８１Ｌ，８２Ｌ及び８３Ｌの検出値を用いて負荷ＬＡ，ＬＡａ及びＬＡｂを求める。実施形態において、負荷ＬＡ，ＬＡａ及びＬＡｂは、バケットシリンダ２１の圧力、アームシリンダ２２の圧力及びブームシリンダ２３の圧力である。

式（１）から式（５）において、油圧ポンプ３０が吐出する作動油の圧力ＰＰは未知である。配分流量演算部１９Ｃａは、任意の初期流量を与え、次の式（６）が収束するように繰り返し数値計算を実行し、式（６）収束したときの配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂに基づいて、第１合分流弁６７を動作させる。
Ｑｌｐ＝Ｑｂｋ＋Ｑａ＋Ｑｂ・・・（６）

Ｑｌｐは、ポンプ制限流量であり、ポンプ最大流量Ｑｍａｘと、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の目標とする出力から決まるポンプ目標流量Ｑｔとの最小値である。ポンプ最大流量Ｑｍａｘは、スロットルダイヤル３３の指示値から求められる流量から、電動旋回モータ２５が油圧旋回モータに置き換わった場合に油圧旋回モータへ供給される作動油の流量を減算した値である。油圧ショベル１００が電動旋回モータ２５を有さない場合、ポンプ最大流量Ｑｍａｘは、スロットルダイヤル３３の指示値から求められる流量になる。

第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の目標とする出力は、エンジン２６の目標とする出力から油圧ショベル１００の補機の出力を減算した値である。ポンプ目標流量Ｑｔは、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の目標とする出力及びポンプ圧力から得られる流量である。詳細には、ポンプ圧力は、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力と、第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力とのうち、大きい方である。

配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂが得られたら、ポンプコントローラ１９の決定部１９Ｃｂは、配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂと、閾値とを比較した結果に基づいて、第１合分流弁６７を動作させる。すなわち、決定部１９Ｃｂは、配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂと、閾値とを比較した結果に基づいて、合流状態又は分流状態とする。閾値は、第１油圧ポンプ３１が１台で供給できる作動油の流量及び第２油圧ポンプ３２が１台で供給できる作動油の流量に基づいて定められる。

第１油圧ポンプ３１が１台で供給できる作動油の流量（以下においては適宜、第１供給流量Ｑｓｆ、と称する）は、第１油圧ポンプ３１の最大容量に、スロットルダイヤル３３の指示値から定まるエンジン２６の最大回転速度を乗算することにより求められる。第２油圧ポンプ３２が１台で供給できる作動油の流量（以下においては適宜、第２供給流量Ｑｓｓ、と称する）は、第２油圧ポンプ３２の最大容量に、スロットルダイヤル３３の指示値から定まるエンジン２６の最大回転速度を乗算することにより求められる。第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２はエンジン２６の出力シャフトに直結されているので、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の回転速度は、エンジン２６の回転速度と等しくなる。実施形態において、第１合分流弁６７を動作させるか否かを決定する際に用いられる作動油の閾値は、第１供給流量Ｑｓｆ及び第２供給流量Ｑｓｓである。

第１油圧ポンプ３１は、バケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に作動油を供給する。したがって、バケットシリンダ２１の配分流量Ｑｂｋとアームシリンダ２２の配分流量Ｑａとの和が第１供給流量Ｑｓｆ以下であれば、第１油圧ポンプ３１単独でバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２に作動油を供給できる。第２油圧ポンプ３２は、ブームシリンダ２３に作動油を供給する。したがって、ブームシリンダ２３の配分流量Ｑｂが第２供給流量Ｑｓｓ以下であれば、第２油圧ポンプ３２単独でブームシリンダ２３に作動油を供給できる。

決定部１９Ｃｂは、バケットシリンダ２１の配分流量Ｑｂｋとアームシリンダ２２の配分流量Ｑａとの和が第１供給流量Ｑｓｆ以下、かつブームシリンダ２３の配分流量Ｑｂが第２供給流量Ｑｓｓ以下である場合に、分流状態とする。この場合、決定部１９Ｃｂは、第１合分流弁６７を閉弁する。決定部１９Ｃｂは、バケットシリンダ２１の配分流量Ｑｂｋとアームシリンダ２２の配分流量Ｑａとの和が第１供給流量Ｑｓｆ以下でない場合、又はブームシリンダ２３の配分流量Ｑｂが第２供給流量Ｑｓｓ以下でない場合のいずれかが成立したら、合流状態とする。この場合、決定部１９Ｃｂは、第１合分流弁６７を開弁する。

図８は、油圧ポンプ及び油圧シリンダの流量、油圧ポンプの吐出圧力及びレバーストロークが時間ｔの経過とともに変化する一例を示す図である。図８の横軸は時間ｔである。アームシリンダ２２に供給される作動油の流量の推定値をＱａｇ、ブームシリンダ２３に供給される作動油の流量の推定値をＱｂｇ、アームシリンダ２２に供給される作動油の流量の真値をＱａｒ、ブームシリンダ２３に供給される作動油の流量の真値をＱｂｒとする。推定値Ｑａｇは、ポンプコントローラ１９によって求められた、アームシリンダ２２の配分流量Ｑａであり、推定値Ｑｂｇは、ポンプコントローラ１９によって求められた、ブームシリンダ２３の配分流量Ｑｂである。

流量Ｑｐｆは第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の流量であり、流量Ｑｐｓは第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の流量である。圧力Ｐｐｆは第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力であり、圧力Ｐｐｓは第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力である。圧力Ｐａはアームシリンダ２２に供給される作動油の圧力であり、圧力Ｐｂはブームシリンダ２３に供給される作動油の圧力である。レバーストロークＬｖｓａは、アーム１２を操作するために操作装置５を操作したときの、操作レバーのストロークである。レバーストロークＬｖｓｂは、ブーム１３を操作するために操作装置５を操作したときの、操作レバーのストロークである。

実施形態において、ポンプコントローラ１９は、作業機１の操作状態と、作業機１を駆動するアクチュエータである油圧シリンダ２０の負荷とに基づいて、それぞれの油圧シリンダ２０に配分される作動油の配分流量Ｑを求める。そして、ポンプコントローラ１９は、得られた配分流量Ｑと、閾値Ｑｓとに基づいて、合流状態と分流状態とを切り替える。実施形態において、分流状態とすることができるのは、期間ＰＤＰである。

これに対して、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力Ｐｐｆ及び第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力Ｐｐｓに基づいて、合流状態と分流状態とを切り替える方法がある。この方法は、例えば、圧力Ｐｐｆ及びＰｐｓが閾値Ｐｓ以上の場合は油圧シリンダ２０に必要な作動油の流量が小さくなるので分流状態とし、圧力Ｐｐｆ及びＰｐｓが閾値Ｐｓよりも小さい場合は油圧シリンダ２０に必要な作動油の流量が大きくなるので合流状態とする。圧力Ｐｐｆ及びＰｐｓから油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量を正確に推定することは困難であるため、閾値Ｐｓを高くする必要がある。この場合、分流状態とすることができるのは、期間ＰＤＵである。

分流状態とすることができる期間ＰＤＩは、油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量の真値Ｑａｒ及びＱｂｒと、閾値Ｑｓとに基づいて得られた期間である。油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量の真値Ｑａｒ及びＱｂｒは実際に求めることはできないが、真値Ｑａｒ及びＱｂｒに基づく期間ＰＤＩは、理論上実現できる最も長い期間である。

図８から分かるように、分流状態とすることができる期間は、圧力Ｐｐｆ及びＰｐｓに基づく期間ＰＤＵ、ポンプコントローラ１９を含む制御システム９による期間ＰＤＰ、真値Ｑａｒ及びＱｂｒに基づく期間ＰＤＩの順に長くなる。このように、制御システム９は、分流状態とすることができる期間ＰＤＰを、理論上実現できる期間、すなわち油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量の真値Ｑａｒ及びＱｂｒに基づく期間ＰＤＩに近づけることができる。その結果、制御システム９は、分流状態で駆動装置４を動作させる期間を長くすることができるので、合流状態において高圧の作動油を減圧してブームシリンダ２３に供給する際の圧力損失を低減できる期間が長くなる。

［第２合分流弁６８を動作させる制御］
第２合分流弁６８は、分流位置ＰＳと合流位置ＰＪとの間に中間位置ＰＩを有する。ポンプコントローラ１９、詳細には処理部１９Ｃにおける決定部１９Ｃｂは、分流状態から合流状態に切り替える際に、第２合分流弁６８を分流位置ＰＳから中間位置ＰＩにした後、中間位置ＰＩで一旦保持してから合流位置ＰＪにする。このような制御によって、分流状態から合流状態へ切り替わる際に油圧ショベル１００に発生する衝撃が抑制される。

第２合分流弁６８が中間位置ＰＩで保持される時間が長くなり過ぎると、合流状態に切り替えられるタイミングが遅れてしまうため、油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量が不足し、十分な作業性能が得られなくなる可能性がある。第２合分流弁６８ｃが、早いタイミングで分流位置ＰＳから中間位置ＰＩに切り替えられると、分流状態の時間が短くなるため、分流状態による圧力損失の低減効果が減少する可能性がある。

決定部１９Ｃｂは、第２合分流弁６８が合流位置ＰＪになった後に、第１合分流弁６７を閉弁状態から開弁状態とする。ポンプコントローラは、第２合分流弁６８を中間位置ＰＩで保持している状態において、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力と、第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力との差圧が予め定められた閾値以下になった場合に、中間位置ＰＩでの保持を終了して、合流位置ＰＪとする。ポンプコントローラ１９は、第２合分流弁６８を合流位置ＰＪとした後、第１合分流弁６７を開弁する。このような制御により、第２合分流弁６８が中間位置ＰＩとなる時間を必要十分な長さとすることができるので、油圧ショベル１００に発生する衝撃を抑制し、かつ分流状態の時間を長くして圧力損失を低減できる時間を長くすることができる。

図９は、実施形態に係る制御方法の一例を示すフローチャートである。実施形態に係る制御方法は、作業機１の操作状態と、作業機１を駆動するアクチュエータである油圧シリンダ２０の負荷とに基づいて、それぞれの油圧シリンダ２０に配分される作動油の配分流量Ｑを求め、得られた配分流量Ｑと、閾値とに基づいて、合流状態と分流状態とを切り替える。実施形態に係る制御方法は、制御システム９、詳細にはポンプコントローラ１９によって実現される。

ステップＳ１０１において、ポンプコントローラ１９の配分流量演算部１９Ｃａは、配分流量Ｑｂｋ，Ｑａ及びＱｂを求める。ステップＳ１０２において、ポンプコントローラ１９の決定部１９Ｃｂは、分流状態とする条件が成立したか否かを判定する。分流状態とする条件が成立した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３において、決定部１９Ｃｂは第１合分流弁６７を閉弁する（ステップＳ１０３）。この処理により、駆動装置４は、分流状態で動作する。分流状態とする条件が成立しない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、ステップＳ１０４において、決定部１９Ｃｂは第１合分流弁６７を開弁する（ステップ１０４）。この処理により、駆動装置４は、合流状態で動作する。

ステップＳ１０２において分流状態とする条件が成立した場合、ステップＳ１０３においてポンプコントローラ１９決定部１９Ｃｂは、第２合分流弁６８を分流位置ＰＳから中間位置ＰＩにするとともに、一旦分流位置ＰＳで保持する。決定部１９Ｃｂは、圧力センサ８４の検出値及び圧力センサ８５の検出値から、第１油圧ポンプ３１が吐出する作動油の圧力と、第２油圧ポンプ３２が吐出する作動油の圧力との差圧を求める。決定部１９Ｃｂは、差圧が予め定められた閾値以下になった場合に、第２合分流弁６８ｃの中間位置ＰＩでの保持を終了し、第２合分流弁６８を合流位置ＰＪとする。その後、決定部１９Ｃｂは、第１合分流弁６７を閉弁する。

［遅れ処理部１９Ｃｃの処理］
ポンプコントローラ１９の配分流量演算部１９Ｃａが求める配分流量Ｑは、負荷が変動した場合、真値Ｑｒと比較して、値が早めに増減する傾向がある。このため、配分流量Ｑに基づいて第１合分流弁６７を動作させて合流状態と分流状態とを切り替えると、短い期間に頻繁に合流状態と分流状態とが切り替わり、結果として分流状態による圧力損失の低減効果が減少することがある。

図１０は、配分流量Ｑ、修正配分流量Ｑｃ及び油圧シリンダ２０に供給される実際の作動油の流量の真値Ｑｒの時間ｔに対する変化の一例を示す図である。図１０に示されるように、期間ＰＤＪにおいて、駆動装置４は合流状態で動作している。期間ＰＤＪから期間ＰＤＳになったタイミングにおいて、駆動装置４は分流状態で動作している。しかし、配分流量Ｑが真値Ｑｒと比較して値が早めに増減し、特に流量が増加する方向に大きく演算される結果、期間ＰＤＳにおいては配分流量Ｑが閾値Ｑｓを上回った後、下回る現象が繰り返される。その結果、短い期間に頻繁に合流状態と分流状態とが切り替わっている。

この現象を回避するため、ポンプコントローラ１９の遅れ処理部１９Ｃｃは、得られた配分流量Ｑが時間ｔの進行とともに増加する場合、得られた配分流量Ｑの時間ｔに対する増加量を小さくした修正配分流量Ｑｃを用いて、第１合分流弁６７を動作させる。修正配分流量Ｑｃは、例えば、ローパスフィルタを通過させた配分流量Ｑであるが、修正配分流量Ｑｃは、配分流量Ｑの時間ｔに対する増加量を小さくしたものであればよい。例えば、修正配分流量Ｑｃは、遅れ処理部１９Ｃｃが一次遅れに従って配分流量Ｑを遅らせて出力した値であってもよい。

決定部１９Ｃｂは、修正配分流量Ｑｃを用いて第１合分流弁６７を動作させて、合流状態と分流状態とを切り替える。このような処理によって、図１０に示されるように、時間ｔに対して配分流量Ｑの増加する割合が低下するので、油圧シリンダ２０に対する負荷の変動が頻繁に発生した場合でも、修正配分流量Ｑｃが閾値Ｑｓを上回ることが抑制される。その結果、制御システム９は、短い期間に頻繁に分流状態から合流状態に切り替わることを回避できるので、分流状態による圧力損失の低減効果の減少を抑制できる。

実施形態において、得られた配分流量Ｑが時間ｔの進行とともに増加する場合に、ポンプコントローラ１９は、修正配分流量Ｑｃを用いて第１合分流弁６７を動作させる。分流状態から合流状態に切り替わるのは、配分流量Ｑが閾値Ｑｓを超えた場合であり、合流状態から分流状態に切り替わるのは配分流量Ｑが閾値Ｑｓ以下になった場合である。ポンプコントローラ１９は、得られた配分流量Ｑが時間ｔの進行とともに増加する場合に第１合分流弁６７を動作させることにより、分流状態から合流状態へ素早く切り替えることができる。

修正配分流量Ｑｃを用いて第１合分流弁６７を動作させる場合、油圧ショベル１００が行う作業の種類によっては、第１合分流弁６７の動作が遅れる場合がある。例えば、油圧ショベル１００が行う作業が、作業機１を速い速度で動作させる作業である場合に、第１合分流弁６７の動作が遅れる場合がある。作業機１を速い速度で動作させる場合としては、例えば、作業機１がダンプ動作を行っている場合が挙げられる。作業機１を速い速度で動作させる作業は、油圧シリンダ２０に供給される流量が大きい作業である。

ポンプコントローラ１９は、第１合分流弁６７を動作させるか否かを決定する際に、作業機１の操作状態に応じて、ローパスフィルタの有効と無効とを切り替える。詳細には、修正配分流量Ｑｃを用いるか又はローパスフィルタを通過しない配分流量Ｑを用いるかを切り替える。このような処理によって、決定部１９Ｃｂは、作業機１を速い速度で動作させる必要がある場合には、配分流量Ｑを用いて第１合分流弁６７を動作させて、合流状態と分流状態とを切り替えることができる。その結果、作業機１を速い速度で動作させる必要がある場合における作業機１の速度低下が抑制される。

ポンプコントローラ１９の操作状態判定部１９Ｃｄは、作業機１の操作状態を、操作装置５の操作量を検出する操作量検出部２８が有する圧力センサ８６，８７及び８８が検出したパイロット油圧に基づいて判定する。操作状態判定部１９Ｃｄは、パイロット油圧から、作業機１を速い速度で動作させる操作が行われていると判定した場合、決定部１９Ｃｂは、配分流量Ｑを用いて第１合分流弁６７を動作させて、合流状態と分流状態とを切り替える。

図１１は、配分流量Ｑ、修正配分流量Ｑｃ及び油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量の真値Ｑｒの時間ｔに対する変化の一例を示す図である。期間ＰＤＪにおいて、駆動装置４は分流状態で動作している。期間ＰＤＪから期間ＰＤＳになったタイミングにおいて、駆動装置４は合流状態で動作する。修正配分流量Ｑｃと閾値Ｑｓとを比較して駆動装置４の動作状態が分流状態から合流状態へ切り替えられる場合、時間ｔ１よりも後にならないと合流状態に切り替えられない。一方、配分流量Ｑと閾値Ｑｓとを比較して駆動装置４の動作状態が分流状態から合流状態へ切り替えられる場合、時間ｔ１で合流状態に切り替えられる。その結果、制御システム９は、作業機１を速い速度で動作させる作業である場合においては、油圧シリンダ２０に供給される作動油の流量が不足する前に、作業機１の動作に必要な流量の作動油を油圧シリンダ２０に供給できるので、作業機１の速度低下が抑制される。

油圧ショベル１００の駆動装置４において、電動旋回モータ２５は、上部旋回体２を旋回させる。すなわち、上部旋回体２は、第１アクチュエータ群及び第２アクチュエータ群に属さないアクチュエータによって駆動される。電動旋回モータ２５で上部旋回体２を旋回させ、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油でバケットシリンダ２１及びアームシリンダ２２を駆動することによって、ブームシリンダ２３において圧力損失が発生することが抑制される。また、圧力補償弁を設けて操作装置５の操作性を向上しようとすると、圧力補償弁に起因する圧力損失が発生する。実施形態においては、ブームシリンダ２３は１つの油圧ポンプ３０（第２油圧ポンプ３２）から作動油が供給され、上部旋回体２は、電動旋回モータ２５で旋回される。そのため、操作性の低下及び圧力損失の発生が抑制される。

以上、制御システム９は、作業機１の操作状態に基づいてそれぞれのアクチュエータ、すなわち油圧シリンダ２０に配分される作動油の配分流量を求める。そして、制御システム９は、得られた配分流量に基づいて、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２の両方から供給される作動油を複数の油圧シリンダ２０に供給する第１状態と、第１油圧ポンプ３１から作動油が供給される油圧シリンダ２０と第２油圧ポンプ３２から作動油が供給される油圧シリンダ２０とが異なる第２状態とを切り替える。このような処理によって、制御システム９は、複数の油圧ポンプからアクチュエータに作動油を供給する場合、複数の油圧ポンプから吐出される作動油を分離してアクチュエータに供給できる範囲を拡大することができる。すなわち、制御システム９は、第２状態で駆動装置４を動作させる期間を長くすることができるので、第１状態において高圧の作動油を減圧してブームシリンダ２３に供給する際の圧力損失を低減できる期間が長くなる。

制御システム９は、作業機１の操作状態とアクチュエータの負荷とに基づいて配分流量を求めることにより、配分流量の精度を向上させることができる。その結果、開閉装置である第１合分流弁６７を動作させるか否かを決定する際に用いられる作動油の流量の閾値を理論値に近づけることができる。このため、制御システム９は、第２状態で駆動装置４を動作させる期間をより長くして、第１状態において高圧の作動油を減圧してブームシリンダ２３に供給する際の圧力損失を低減できる期間をより長くすることができる。

実施形態においては、駆動装置４（油圧回路４０）が油圧ショベル１００に適用されることとした。駆動装置４が適用される対象は、油圧ショベルに限定されず、油圧ショベル以外の油圧駆動の作業機械に広く適用可能である。

実施形態において、作業機械である油圧ショベル１００はハイブリッド方式であるが、作業機械はハイブリッド方式でなくてもよい。実施形態において、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２は斜板式のポンプであるが、これには限定されない。実施形態において、負荷ＬＡ，ＬＡａ及びＬＡｂは、バケットシリンダ２１の圧力、アームシリンダ２２の圧力及びブームシリンダ２３の圧力であるとしたが、これに限定されない。例えば、圧力補償弁７１から７６が有する絞り弁の面積比等によって補正された、バケットシリンダ２１の圧力、アームシリンダ２２の圧力及びブームシリンダ２３の圧力を負荷ＬＡ，ＬＡａ及びＬＡｂとしてもよい。

実施形態において、第１合分流弁６７を動作させるか否かを決定する際に用いられる閾値Ｑｓは、第１供給流量Ｑｓｆ及び第２供給流量Ｑｓｓであるとしたが、これに限定されない。例えば、第１供給流量Ｑｓｆ及び第２供給流量Ｑｓｓよりも小さい流量が閾値Ｑｓであってもよい。実施形態において、ポンプコントローラ１９は、遅れ処理部１９Ｃｃ及び操作状態判定部１９Ｃｄを備えるが、ポンプコントローラ１９は、遅れ処理部１９Ｃｃ及び操作状態判定部１９Ｃｄの両方を備えていなくてもよいし、操作状態判定部１９Ｃｄを備えていなくてもよい。

実施形態においては、第１合分流弁６７を動作させることにより、第１状態と第２状態とを切り替えたが、第１状態と第２状態との切り替えは、第１合分流弁６７の動作によるものに限定されない。実施形態において、作業機１の要素はバケット８、アーム７及びブーム６としたが、作業機１の要素はこれらには限定されない。

以上、実施形態を説明したが、実施形態において説明した事項により実施形態が限定されるものではない。実施形態において説明した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。実施形態において説明した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ 作業機
２ 上部旋回体
３ 下部走行体
４ 駆動装置
５ 操作装置
９ 制御システム
１１ バケット
１２ アーム
１３ ブーム
１４ 蓄電器
１７ ハイブリッドコントローラ
１８ エンジンコントローラ
１９ ポンプコントローラ
１９Ｃ 処理部
１９Ｍ 記憶部
１９Ｃａ 配分流量演算部
１９Ｃｂ 決定部
１９Ｃｃ 遅れ処理部
１９Ｃｄ 操作状態判定部
１９ＩＯ 入出力部
２０ 油圧シリンダ
２１ バケットシリンダ
２２ アームシリンダ
２３ ブームシリンダ
２４ 走行モータ
２５ 電動旋回モータ
２６ エンジン
２８ 操作量検出部
２９ コモンレール制御部
３０ 油圧ポンプ
３１ 第１油圧ポンプ
３２ 第２油圧ポンプ
３３ スロットルダイヤル
４０ 油圧回路
５５ 合流流路
６０ 主操作弁
６１ 第１主操作弁
６２ 第２主操作弁
６３ 第３主操作弁
６７ 第１合分流弁
６８ 第２合分流弁
８１Ｃ，８１Ｌ，８２Ｃ，８２Ｌ，８３Ｃ，８３Ｌ，８４，８５，８６，８７，８８ 圧力センサ
１００ 油圧ショベル（作業機械）
ＬＡ，ＬＡａ，ＬＡｂ，ＬＡｂｋ 負荷
Ｑ，Ｑａ，Ｑｂ，Ｑｂｋ 配分流量
Ｑｓ 閾値

Claims (10)

1. 複数の要素を含む作業機及び複数の前記要素を駆動する複数のアクチュエータを備える作業機械を制御するための制御システムにおいて、
   複数の前記アクチュエータのうち少なくとも１つに作動油を供給する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、
   前記作業機の操作状態に基づいてそれぞれの前記アクチュエータに配分される作動油の配分流量を求め、得られた前記配分流量に基づいて、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの両方から供給される前記作動油を前記複数のアクチュエータに供給する第１状態と、前記第１油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータと前記第２油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータとが異なる第２状態とを切り替える制御装置と、
   前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する通路と、
   前記通路に設けられて、前記通路を開閉する開閉装置と、
   を有し、
   前記通路が閉じられた状態において、前記第１油圧ポンプは、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第１アクチュエータ群に作動油を供給し、前記第２油圧ポンプは、前記第１アクチュエータ群に属する前記アクチュエータとは異なる、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第２アクチュエータ群に作動油を供給し、
   前記制御装置は、
   前記配分流量に基づいて前記開閉装置を動作させることにより、前記第１状態と前記第２状態とを切り替え、得られた前記配分流量が時間の進行とともに増加する場合、得られた前記配分流量の時間に対する増加量を小さくした修正配分流量を用いて、前記開閉装置を動作させる、制御システム。
2. 前記制御装置は、
   前記作業機の操作状態と、前記アクチュエータの負荷とに基づいて前記配分流量を求める、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記制御装置は、
   前記配分流量と、前記第１油圧ポンプが１台で供給できる作動油の流量及び前記第２油圧ポンプが１台で供給できる作動油の流量に基づいて定められた閾値とを比較した結果に基づいて、前記開閉装置を動作させる、請求項１または請求項２に記載の制御システム。
4. 前記制御装置は、
   前記開閉装置を動作させるか否かを決定する際に、前記操作状態に応じて、前記修正配分流量を用いるか又は前記配分流量を用いるかを切り替える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御システム。
5. 複数の前記要素は、バケット、前記バケットと連結されるアーム、及び前記アームと連結されるブームであり、
   複数の前記アクチュエータは、前記バケットを動作させるバケットシリンダ、前記アームを動作させるアームシリンダ、及び前記ブームを動作させるブームシリンダを有し、
   前記第１アクチュエータ群には前記バケットシリンダ及び前記アームシリンダが属し、前記第２アクチュエータ群には前記ブームシリンダが属する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御システム。
6. 前記作業機械は、前記作業機を支持する旋回体を有し、
   前記旋回体は、前記第１アクチュエータ群及び前記第２アクチュエータ群に属さないアクチュエータによって駆動される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御システム。
7. 前記第１アクチュエータ群に属する前記アクチュエータの最大負荷圧を検出する第１検出器と、
   前記第１検出器によって検出された最大負荷圧を、前記第１油圧ポンプを動作させる第１油圧ポンプ制御装置に導く第１油路と、
   前記第２アクチュエータ群に属する前記アクチュエータの最大負荷圧を検出する第２検出器と、
   前記第２検出器によって検出された最大負荷圧を、前記第２油圧ポンプを動作させる第２油圧ポンプ制御装置に導く第２油路と、
   前記第１検出器と前記第２検出器との接続又は遮断を切り替えるとともに、前記第１油路と前記第２油路との接続又は遮断を切り替える切替弁と、を有し、
   前記切替弁は、接続と遮断との中間の状態において、前記第１検出器と前記第１油路とを絞りが設けられない状態で接続し、前記第１検出器と前記第２検出器とを絞りが設けられた状態で接続し、前記第１油路と前記第２油路とを絞りが設けられた状態で接続する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御システム。
8. 前記制御装置は、
   前記切替弁を前記遮断の状態から前記中間の状態に切り替えた後、前記中間の状態を保持し、
   前記第１油圧ポンプが吐出する作動油の圧力と、前記第２油圧ポンプが吐出する作動油の圧力との差圧が予め定められた閾値以下になった場合に前記中間の状態での保持を終了して、前記接続の状態とし、
   前記切替弁が前記接続の状態になった後に前記開閉装置を開く、請求項７に記載の制御システム。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の制御システムを有する、作業機械。
10. 作業機を構成する複数の要素を駆動する複数のアクチュエータのうち少なくとも１つに作動油を供給する第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとを接続する通路とを含み、前記通路が閉じられた状態において、前記第１油圧ポンプは、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第１アクチュエータ群に作動油を供給し、前記第２油圧ポンプは、前記第１アクチュエータ群に属する前記アクチュエータとは異なる、少なくとも１つの前記アクチュエータが属する第２アクチュエータ群に作動油を供給する作業機械を制御するにあたって、
    前記作業機の操作状態に基づいてそれぞれの前記アクチュエータに配分される作動油の配分流量を求めることと、
    前記通路に設けられて前記通路を開閉する開閉装置を、得られた前記配分流量に基づいて動作させることにより、前記第１油圧ポンプ及び前記第２油圧ポンプの両方から供給される前記作動油を前記複数のアクチュエータに供給する第１状態と、前記第１油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータと前記第２油圧ポンプから前記作動油が供給される前記アクチュエータとが異なる第２状態とを切り替えることと、
    得られた前記配分流量が時間の進行とともに増加する場合、得られた前記配分流量の時間に対する増加量を小さくした修正配分流量を用いて、前記開閉装置を動作させることと、
    を含む、制御方法。

Images