WO2024166582A1

WO2024166582A1 - 作業機械の再生制御装置

Info

Publication number: WO2024166582A1
Application number: PCT/JP2023/047190
Authority: WO
Inventors: 直紀菅野; 允紀廣澤; 秀典田中
Original assignee: 株式会社神戸製鋼所; コベルコ建機株式会社
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-12-28
Publication date: 2024-08-15
Also published as: JP2024113468A

Abstract

再生制御装置は、アームシリンダ（２７）と、再生状態と再生解除状態とに切り換わることが可能な再生回路（７０）と、再生回路（７０）を再生状態から再生解除状態に移行させる場合において、バケット（２４）に対象物を収容する特定作業を判定するための所定の判定条件が満たされないときには再生状態から再生解除状態への移行が第１の応答性で行われ、前記判定条件が満たされるときには再生状態から再生解除状態への移行が第１の応答性よりも高い第２の応答性で行われるように再生回路（７０）を制御するコントローラ（９０）と、を備える。

Description

作業機械の再生制御装置

　本開示は、油圧ショベルなどの作業機械の再生制御装置に関する。

　油圧ショベルなどの作業機械は、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備え、当該作業装置を用いて種々の作業を行う。オペレータは、種々の作業のそれぞれに必要な動作を作業装置が行うように操作レバーに対してレバー操作を与え、作業機械のコントローラは、レバー操作に基づいて作業装置の動作を制御する。例えば、特許文献１は、水平引き作業を簡単かつ確実に行える油圧ショベルの油圧制御装置を開示している。

　ところで、再生回路を備える作業機械では、アームシリンダの駆動についての再生動作であるアーム再生動作が行われることがある。アーム再生動作は、アームをアーム引き方向に動かすためにアームシリンダを伸張させるときに、アームシリンダのロッド側室から排出される作動油である排出作動油の少なくとも一部をタンクに戻さずに当該アームシリンダのへッド側室に再供給する動作である。このアーム再生動作は、アームのアーム引き動作を増速させることを可能にする。

　作業機械のコントローラは、作業中に変動する油圧回路の状態（例えばポンプ圧）に応じて、アーム再生動作が行われる再生状態と、アーム再生動作が行われない再生解除状態と、を切り換える制御を行う。

　しかしながら、作業中にバケットを介してアームに作用する土の抵抗が変動すると、油圧回路の状態（例えばポンプ圧）も変動するので、この変動に伴って再生回路が再生状態と再生解除状態との間で短時間に頻繁に切り換わる不具合（いわゆるハンチング）が発生することがある。このような不具合の発生を抑制するためには、再生回路が再生状態から再生解除状態に移行するときの応答性を低くするような制御を行う必要があるが、再生回路の応答性を低くするとエネルギー効率が低下するという問題がある。

特開平１１－２１９４１号公報

　本開示は、アーム再生動作が行われる作業機械においてハンチングの発生を抑制するとともにエネルギー効率を改善することができる作業機械の再生制御装置を提供することを目的とする。

　提供される作業機械の再生制御装置は、ポンプから吐出される作動油の供給を受けて作動することによりアームを動かすアームシリンダと、前記アームシリンダから排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口を小さくすることで前記排出作動油の少なくとも一部が再生流路を通じて前記アームシリンダに再供給される再生状態と前記開口を前記再生状態に比べて大きくすることで前記再生状態を解除する再生解除状態とに切り換わることが可能な再生回路と、前記再生回路を前記再生状態から前記再生解除状態に移行させる場合において、バケットに対象物を収容する特定作業を判定するための所定の判定条件が満たされないときには前記再生状態から前記再生解除状態への移行が第１の応答性で行われ、前記判定条件が満たされるときには前記再生状態から前記再生解除状態への移行が前記第１の応答性よりも高い第２の応答性で行われるように前記再生回路を制御するコントローラと、を備える。

本開示の実施形態に係る再生制御装置を備える作業機械である油圧ショベルを示す側面図である。前記油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す図である。前記再生制御装置のコントローラの主な機能を示すブロック図である。掘削作業における作業装置の動作を説明する図である。水平引き作業における作業装置の動作を説明する図である。押し付け均し作業における作業装置の動作を説明する図である。掘削作業、水平引き作業及び押し付け均し作業のそれぞれについて、レバー操作量の経時変化の一例を示すグラフである。参考例に係る作業機械を用いた掘削作業におけるポンプ圧、再生解除フラグ、アーム引きメータアウト絞り開度、及びアーム引きメータアウト損失について説明するための図である。前記実施形態に係る作業機械を用いた掘削作業における再生解除応答特性、ポンプ圧、再生解除フラグ、アーム引きメータアウト絞り開度、及びアーム引きメータアウト損失について説明するための図である。前記コントローラが行う演算制御処理を示すフローチャートである。前記コントローラが行う演算制御処理の変形例を示すフローチャートである。前記変形例におけるバケット操作のレバー操作量と応答特性との関係を示す図である。

　本開示の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

　図１は、本実施形態に係る再生制御装置を備える作業機械である油圧ショベル１００を示す。なお、本開示に係る再生制御装置は、ここに示される油圧ショベル１００に限らず、機械本体と作業装置とを備えかつ油圧を主たる動力として作動する作業機械に広く適用され得るものである。

　油圧ショベル１００は、地面Ｇ上を走行可能な下部走行体１０と、下部走行体１０に支持される上部旋回体１２と、上部旋回体１２に支持される作業装置１４と、を備える。上部旋回体１２は、旋回フレーム１５を含み、旋回フレーム１５は、縦軸Ｚ回りに旋回可能となるように下部走行体１０に支持される。上部旋回体１２は、旋回フレーム１５に支持される複数の要素をさらに含み、当該複数の要素は、運転室であるキャブ１６と、エンジン等を収容するエンジンルーム１８と、を含む。作業装置１４は、ブーム２０と、アーム２２と、バケット２４と、を含む。本実施形態では、上部旋回体１２の向きを基準に前後方向Ｘが規定される。

　ブーム２０は、上部旋回体１２の前端部に水平軸を中心としてブーム上げ方向及びブーム下げ方向に回動可能に取り付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。ブーム上げ方向は、ブーム２０の先端部が地面Ｇから遠ざかるようにブーム２０が回動する方向であり、ブーム下げ方向は、ブーム上げ方向と逆の方向である。

　アーム２２は、ブーム２０の先端部に水平軸を中心としてアーム引き方向及びアーム押し方向に回動可能に取付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。アーム引き方向は、アーム２２の先端部が後方に移動するようにアーム２２がブーム２０に近づく回動方向であり、アーム押し方向は、アーム引き方向と逆の回動方向である。

　バケット２４は、アーム２２の先端部に水平軸を中心としてバケット掘削方向及びバケット開放方向に回動可能に取付けられる基端部と、その反対側の先端部２４Ｅと、を有する。バケット掘削方向は、バケット２４の先端部２４Ｅが上部旋回体１２又はブーム２０に近づくようにバケット２４が回動する方向であり、バケット開放方向は、バケット掘削方向と逆の回動方向である。バケット２４は、後述する押し付け均し作業において用いられる底面２４Ｓを有する。

　油圧ショベル１００は、作業装置１４を油圧により動かすための複数の作業アクチュエータと、上部旋回体１２を油圧により旋回させるための旋回モータ３０と、をさらに備える。複数の作業アクチュエータは、ブーム２０を動かすためのブームシリンダ２６と、アーム２２を動かすためのアームシリンダ２７と、バケット２４を動かすためのバケットシリンダ２８と、を含む。これらのシリンダ２６～２８のそれぞれは、作動油の供給を受けることにより伸縮動作する油圧シリンダにより構成される。

　ブームシリンダ２６は、当該ブームシリンダ２６の伸縮に伴なってブーム２０が起伏するように、つまりブーム上げ方向及びブーム下げ方向にそれぞれ回動するように、ブーム２０と上部旋回体１２とに連結される。アームシリンダ２７は、当該アームシリンダ２７の伸縮に伴なってアーム２２がアーム引き方向及びアーム押し方向にそれぞれ回動するようにアーム２２とブーム２０とに連結される。バケットシリンダ２８は、当該バケットシリンダ２８の伸縮に伴ってバケット２４がバケット掘削方向及びバケット開放方向にそれぞれ回動するようにアーム２２とバケット２４とに連結される。

　旋回モータ３０は、出力軸を有する油圧モータにより構成され、当該出力軸が図略の減速機を介して上部旋回体１２に連結されている。旋回モータ３０は、作動油の供給を受けることによりその供給の方向に対応した方向に前記出力軸が回転するように動作し、これにより、上部旋回体１２を左旋回方向及び右旋回方向に旋回させることが可能である。

　油圧ショベル１００は、油圧回路を備える。当該油圧回路は、図２に示すようにアーム２２の回動を生じさせるための部分と、バケット２４の回動を生じさせるための部分と、を含む。これらの部分は、アームシリンダ２７と、バケットシリンダ２８と、第１メインポンプ３１と、第２メインポンプ３２と、パイロットポンプ３３と、操作装置と、アーム制御弁４１と、バケット制御弁４２と、再生切換弁７２と、再生操作弁７４（メータアウト絞り開度調節弁）と、を含む。前記操作装置は、アーム操作器３４と、バケット操作器３５と、を含む。アーム操作器３４には、オペレータによるアーム引き操作及びアーム押し操作が与えられ、バケット操作器３５には、オペレータによるバケット掘削操作及びバケット開放操作が与えられる。

　第１メインポンプ３１、第２メインポンプ３２及びパイロットポンプ３３は、いずれも前記エンジンによって駆動され、これによりタンク内の油を吐出する。第１メインポンプ３１は、アームシリンダ２７に接続されてこれに供給されるべき作動油を吐出する油圧ポンプである。第２メインポンプ３２は、バケットシリンダ２８に接続されてこれに供給されるべき作動油を吐出する油圧ポンプである。パイロットポンプ３３は、アーム制御弁４１に供給されるべきパイロット圧、バケット制御弁４２に供給されるべきパイロット圧、及び再生切換弁７２に供給されるべきパイロット圧を生成するために、前記タンク内の作動油をパイロット油として吐出する油圧ポンプである。本実施形態に係る第１メインポンプ３１及び第２メインポンプ３２のそれぞれは、可変容量型油圧ポンプであるが、固定容量型油圧ポンプであってもよい。

　アームシリンダ２７は、シリンダ本体２７ａと、ピストン２７ｂと、シリンダロッド２７ｃと、を含む。シリンダ本体２７ａはシリンダ室を囲む。ピストン２７ｂはシリンダ室内に装填されて当該シリンダ室をヘッド側室２７ｄとロッド側室２７ｅとに区画する。シリンダロッド２７ｃはピストン２７ｂからロッド側室２７ｅを貫通するように延びてシリンダ本体２７ａの外部に突出する。へッド側室２７ｄに作動油が供給されることによりピストン２７ｂ及びシリンダロッド２７ｃが前進してアームシリンダ２７全体が伸長し、これによりアーム２２をアーム引き方向に回動させる一方、ロッド側室２７ｅ内の作動油が排出される。逆に、ロッド側室２７ｅに作動油が供給されることによりピストン２７ｂ及びシリンダロッド２７ｃが後退してアームシリンダ２７全体が収縮し、これによりアーム２２をアーム押し方向に回動させる一方、へッド側室２７ｄ内の作動油が排出される。

　バケットシリンダ２８は、シリンダ本体２８ａと、ピストン２８ｂと、シリンダロッド２８ｃと、を含む。シリンダ本体２８ａはシリンダ室を囲む。ピストン２８ｂはシリンダ室内に装填されて当該シリンダ室をヘッド側室２８ｄとロッド側室２８ｅとに区画する。シリンダロッド２８ｃはピストン２８ｂからロッド側室２８ｅを貫通するように延びてシリンダ本体２８ａの外部に突出する。へッド側室２８ｄに作動油が供給されることによりピストン２８ｂ及びシリンダロッド２８ｃが前進してバケットシリンダ２８全体が伸長し、これによりバケット２４をバケット掘削方向に回動させる一方、ロッド側室２８ｅ内の作動油が排出される。逆に、ロッド側室２８ｅに作動油が供給されることによりピストン２８ｂ及びシリンダロッド２８ｃが後退してバケットシリンダ２８全体が収縮し、これによりバケット２４をバケット開放方向に回動させる一方、へッド側室２８ｄ内の作動油が排出される。

　アーム制御弁４１及びバケット制御弁４２のそれぞれは油圧パイロット切換弁からなり、パイロットポンプ３３からのパイロット圧の供給を受けることによりそのパイロット圧の大きさに応じたストロークで開弁方向に作動する。従って、アーム制御弁４１は、パイロット圧に対応した流量でアームシリンダ２７のヘッド側室２８ｄ及びロッド側室２８ｅのいずれかに作動油が供給されることを許容する。バケット制御弁４２はパイロット圧に対応した流量でバケットシリンダ２８のへッド側室２８ｄ及びロッド側室２８ｅのいずれかに作動油が供給されることを許容する。

　前記油圧回路は、第１メインポンプ３１から吐出される作動油の流路として、センターバイパスライン５１と、供給ライン５２と、アーム引き戻りライン５３と、アーム押し戻りライン５４と、を含む。センターバイパスライン５１は、第１メインポンプ３１の吐出口からタンクに至るように配置され、当該センターバイパスライン５１の途中にアーム制御弁４１が配置される。供給ライン５２は、第１メインポンプ３１から吐出される作動油がアーム制御弁４１に供給されることを許容するラインである。供給ライン５２は、アーム制御弁４１の上流側の位置でセンターバイパスライン５１から分岐して当該アーム制御弁４１の入口ポートに至る。

　アーム引き戻りライン５３は、アーム２２がアーム引き方向に回動しているときにアームシリンダ２７から排出された排出作動油をタンクまで導くためのラインである。アーム押し戻りライン５４は、アーム２２がアーム押し方向に回動しているときにアームシリンダ２７から排出された排出作動油をタンクまで導くためのラインである。

　アーム制御弁４１は、３位置のパイロット切換弁であり、アーム引きパイロットポート４１ａ及びアーム押しパイロットポート４１ｂを有する。アーム制御弁４１は、アーム引きパイロットポート４１ａ及びアーム押しパイロットポート４１ｂにそれぞれ供給されるパイロット圧、すなわちアーム引きパイロット圧及びアーム押しパイロット圧、がいずれも０または微小である場合は中立位置４１Ｎに保たれ、第１メインポンプ３１とアームシリンダ２７との間を遮断してセンターバイパスライン５１を開通することにより第１メインポンプ３１からの作動油をそのままタンクに逃がす。

　アーム制御弁４１は、アーム引きパイロットポート４１ａに一定以上のアーム引きパイロット圧が供給されると当該アーム引きパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置４１Ｎからアーム引き位置４１Ａにシフトし、このアーム引き位置４１Ａでは第１メインポンプ３１からの作動油が前記ストロークに対応した流量でアームシリンダ２７のへッド側室２７ｄに供給されるのを許容するとともに当該アームシリンダ２７のロッド側室２７ｅから排出される排出作動油をアーム引き戻りライン５３に導くための流路を形成する。具体的に、アーム制御弁４１は、供給ライン５２とへッド側室２７ｄにつながるヘッド側室ライン５５とを接続するとともにロッド側室２７ｅにつながるロッド側室ライン５６をアーム引き戻りライン５３に接続する。これにより、アームシリンダ２７を前記ストロークに対応する速度で伸長させてアーム２２をアーム引き方向に回動させるとともに当該アームシリンダ２７からの排出作動油をアーム引き戻りライン５３に流す。

　逆に、アーム制御弁４１は、アーム押しパイロットポート４１ｂに一定以上のアーム押しパイロット圧が供給されると当該アーム押しパイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置４１Ｎからアーム押し位置４１Ｂにシフトし、このアーム押し位置４１Ｂでは第１メインポンプ３１からの作動油が前記ストロークに対応した流量でアームシリンダ２７のロッド側室２７ｅに供給されるのを許容するとともに当該アームシリンダ２７のへッド側室２７ｄから排出された排出作動油をアーム押し戻りライン５４に導くための流路を形成する。具体的に、アーム制御弁４１は、供給ライン５２とロッド側室ライン５６とを接続するとともにへッド側室ライン５５をアーム押し戻りライン５４に接続する。これにより、アームシリンダ２７を前記ストロークに対応する速度でアーム押し方向に収縮させてアーム２２をアーム押し方向に回動させるとともに当該アームシリンダ２７からの排出作動油をアーム押し戻りライン５４に流す。

　前記油圧回路は、第２メインポンプ３２から吐出される作動油の流路として、センターバイパスライン６１と、供給ライン６２と、バケット戻りライン６３と、を含む。センターバイパスライン６１は、第２メインポンプ３２の吐出口からタンクに至るように配置され、当該センターバイパスライン６１の途中にバケット制御弁４２が配置される。供給ライン６２は、第２メインポンプ３２から吐出される作動油がバケット制御弁４２に供給されることを許容するラインである。供給ライン６２は、バケット制御弁４２の上流側の位置でセンターバイパスライン６１から分岐して当該バケット制御弁４２の入口ポートに至る。バケット戻りライン６３は、バケットシリンダ２８から排出された排出作動油をタンクまで導くためのラインである。

　バケット制御弁４２は、３位置のパイロット切換弁であり、バケット掘削パイロットポート４２ａ及びバケット開放パイロットポート４２ｂを有する。バケット制御弁４２は、バケット掘削パイロットポート４２ａ及びバケット開放パイロットポート４２ｂにそれぞれ供給されるパイロット圧、すなわちバケット掘削パイロット圧及びバケット開放パイロット圧、がいずれも０または微小である場合は中立位置４２Ｎに保たれ、第２メインポンプ３２とバケットシリンダ２８との間を遮断してセンターバイパスライン６１を開通することにより第２メインポンプ３２からの作動油をそのままタンクに逃がす。

　バケット制御弁４２は、バケット掘削パイロットポート４２ａに一定以上のバケット掘削パイロット圧が供給されると当該バケット掘削パイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置４２Ｎからバケット掘削位置４２Ａにシフトし、このバケット掘削位置４２Ａでは第２メインポンプ３２からの作動油が前記ストロークに対応した流量でバケットシリンダ２８のへッド側室２８ｄに供給されるのを許容するとともに当該バケットシリンダ２８のロッド側室２８ｅから排出される排出作動油を戻りライン６３に導くための流路を形成する。具体的に、バケット制御弁４２は、供給ライン６２とへッド側室２８ｄにつながるヘッド側室ライン６５とを接続するとともにロッド側室２８ｅにつながるロッド側室ライン６６を戻りライン６３に接続する。これにより、バケットシリンダ２８を前記ストロークに対応する速度で伸長させてバケット２４をバケット掘削方向に回動させるとともに当該バケットシリンダ２８からの排出作動油を戻りライン６３に流す。

　逆に、バケット制御弁４２は、バケット開放パイロットポート４２ｂに一定以上のバケット開放パイロット圧が供給されると当該バケット開放パイロット圧の大きさに対応したストロークで中立位置４２Ｎからバケット開放位置４２Ｂにシフトし、このバケット開放位置４２Ｂでは第２メインポンプ３２からの作動油が前記ストロークに対応した流量でバケットシリンダ２８のロッド側室２８ｅに供給されるのを許容するとともに当該バケットシリンダ２８のへッド側室２８ｄから排出された排出作動油を戻りライン６３に導くための流路を形成する。具体的に、バケット制御弁４２は、供給ライン６２とロッド側室ライン６６とを接続するとともにへッド側室ライン６５を戻りライン６３に接続する。これにより、バケットシリンダ２８を前記ストロークに対応する速度でバケット開放方向に収縮させてバケット２４をバケット開放方向に回動させるとともに当該バケットシリンダ２８からの排出作動油を戻りライン６３に流す。

　アーム操作器３４は、アームレバー３４ａとアームパイロット弁３４ｂとを含む。当該アーム操作器３４は、アームレバー３４ａがオペレータにより操作されることが可能となるようにキャブ１６内に設けられる。

　アームレバー３４ａは、アームシリンダ２７を伸縮させてアーム２２を回動させるためのアーム操作がオペレータにより与えられる部分である。アームレバー３４ａは、当該アームレバー３４ａの基端部を中心として回動可能となるようにアームパイロット弁３４ｂに連結される。前記アーム操作は、アーム２２をアーム引き方向に回動させるためにアームレバー３４ａを一方向に回動させるアーム引き操作、又はアーム２２をアーム押し方向に回動させるためにアームレバー３４ａを前記一方向と反対の方向に回動させるアーム押し操作である。

　アームパイロット弁３４ｂは、パイロットポンプ３３とともにアーム指令部を構成する。当該アーム指令部は、アームレバー３４ａに与えられたアーム操作に対応した方向にアームシリンダ２７を作動させる方向の開閉動作をアーム制御弁４１に行わせる。具体的に、アームパイロット弁３４ｂは、パイロットポンプ３３に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有する。当該一対の出口ポートは、アーム引きパイロットライン３６Ａ及びアーム押しパイロットライン３６Ｂをそれぞれ介してアーム制御弁４１のアーム引きパイロットポート４１ａ及びアーム押しパイロットポート４１ｂにそれぞれ接続されている。アームパイロット弁３４ｂは、アームレバー３４ａに前記アーム操作が実質上与えられず当該アームレバー３４ａが中立位置にあるとき、つまり当該アーム操作の大きさが実質上０である中立状態にあるときは、パイロットポンプ３３とアーム引き及びアーム押しパイロットポート４１ａ，４１ｂとの間を遮断する閉弁状態を保つ。アームパイロット弁３４ｂは、アームレバー３４ａが前記中立位置から回動操作されると、つまり当該アームレバー３４ａにアーム操作が与えられると、アーム引き及びアーム押しパイロットポート４１ａ，４１ｂのうち前記アーム操作の方向に対応するパイロットポートに対して当該アーム操作の大きさに対応した大きさをもつパイロット圧がパイロットポンプ３３から供給されるのを許容するように、当該アーム操作に応じて開弁動作する。これにより、アーム制御弁４１はアームレバー３４ａに与えられる前記アーム操作の方向に対応した方向に当該アーム操作の大きさに対応したストロークで開弁動作する。

　バケット操作器３５は、バケットレバー３５ａとバケットパイロット弁３５ｂとを含む。当該バケット操作器３５は、バケットレバー３５ａがオペレータにより操作されることが可能となるようにキャブ１６内に設けられる。

　バケットレバー３５ａは、バケットシリンダ２８を伸縮させてバケット２４を回動させるためのバケット操作がオペレータにより与えられる部分である。バケットレバー３５ａは、当該バケットレバー３５ａの基端部を中心として回動可能となるようにバケットパイロット弁３５ｂに連結される。前記バケット操作は、バケット２４をバケット掘削方向に回動させるためにバケットレバー３５ａを一方向に回動させるバケット掘削操作、又はバケット２４をバケット開放方向に回動させるためにバケットレバー３５ａを前記一方向と反対の方向に回動させるバケット開放操作である。

　バケットパイロット弁３５ｂは、パイロットポンプ３３とともにバケット指令部を構成する。当該バケット指令部は、バケットレバー３５ａに与えられたバケット操作に対応した方向にバケットシリンダ２８を作動させる方向の開閉動作をバケット制御弁４２に行わせる。具体的に、バケットパイロット弁３５ｂは、パイロットポンプ３３に接続される入口ポートと、一対の出口ポートと、を有する。当該一対の出口ポートは、バケット掘削パイロットライン３７Ａ及びバケット開放パイロットライン３７Ｂをそれぞれ介してバケット制御弁４２のバケット掘削パイロットポート４２ａ及びバケット開放パイロットポート４２ｂにそれぞれ接続されている。バケットパイロット弁３５ｂは、バケットレバー３５ａに前記バケット操作が実質上与えられず当該バケットレバー３５ａが中立位置にあるとき、つまり当該バケット操作の大きさが実質上０である中立状態にあるときは、パイロットポンプ３３とバケット掘削及びバケット開放パイロットポート４２ａ，４２ｂとの間を遮断する閉弁状態を保つ。バケットパイロット弁３５ｂは、バケットレバー３５ａが前記中立位置から回動操作されると、つまり当該バケットレバー３５ａにバケット操作が与えられると、バケット掘削及びバケット開放パイロットポート４２ａ，４２ｂのうち前記バケット操作の方向に対応するパイロットポートに対して当該バケット操作の大きさに対応した大きさをもつパイロット圧がパイロットポンプ３３から供給されるのを許容するように、当該バケット操作に応じて開弁動作する。これにより、バケット制御弁４２はバケットレバー３５ａに与えられる前記バケット操作の方向に対応した方向に当該バケット操作の大きさに対応したストロークで開弁動作する。

　前記油圧回路は、再生回路７０をさらに含む。当該再生回路７０は、アーム２２をアーム引き方向に動かすようにアームシリンダ２７が伸長しているときに当該アームシリンダ２７のロッド側室２７ｅから排出される排出作動油の一部がへッド側室２７ｄに再供給されることを可能にし、これにより、当該アームシリンダ２７の伸長動作の増速を可能にする。

　具体的に、再生回路７０は、再生流路７１と、再生切換弁７２と、再生操作弁７４と、を含む。

　再生流路７１は、この実施形態では、アーム引き位置４１Ａにシフトされたときのアーム制御弁４１によって形成される。具体的に、当該再生流路７１は、アーム引き位置４１Ａにおける正規の戻り流路４３とは別に、前記排出作動油の一部をアームシリンダ２７のへッド側室２７ｄにつながる前記へッド側室ライン５５に導く流路である。前記正規の戻り流路４３は、アーム引き動作においてアームシリンダ２７のロッド側室２７ｅからロッド側室ライン５６を通じてアーム制御弁４１に戻される排出作動油をアーム引き戻りライン５３に導く流路である。

　再生切換弁７２は、再生位置７２Ｒと再生解除位置７２Ｃとを有する切換弁であり、この実施形態では再生パイロットポート７２ａを有する２位置のパイロット切換弁により構成される。再生パイロットポート７２ａは、再生パイロットライン７３を介してパイロットポンプ３３に接続される。再生切換弁７２は、再生パイロットポート７２ａに再生パイロット圧が供給されないときは再生解除位置７２Ｃに保たれる。再生切換弁７２は、再生パイロットポート７２ａに一定以上の再生パイロット圧が供給されると当該再生パイロット圧の大きさに対応したストロークで再生解除位置７２Ｃから再生位置７２Ｒに向かってシフトし、再生パイロットポート７２ａに所定値以上の再生パイロット圧が供給されると再生位置７２Ｒに切り換わる。すなわち、再生切換弁７２の開度は、再生パイロットポート７２ａに供給される再生パイロット圧の大きさに応じて連続的に又は段階的に調節される。

　なお、再生切換弁７２は、再生パイロットポート７２ａに再生パイロット圧が供給されないときは再生位置７２Ｒに保たれ、再生パイロットポート７２ａに一定以上の再生パイロット圧が供給されると当該再生パイロット圧の大きさに対応したストロークで再生位置７２Ｒから再生解除位置７２Ｃに向かってシフトし、再生パイロットポート７２ａに所定値以上の再生パイロット圧が供給されると再生解除位置７２Ｃに切り換わるように構成されていてもよい。

　再生切換弁７２は、再生位置７２Ｒに切り換えられたときにはアーム引き戻りライン５３の途中に絞りを与えて当該アーム引き戻りライン５３を流れる排出作動油の流量すなわちアーム引き戻り流量を制限する。これにより、ロッド側室ライン５６を通じてアーム制御弁４１に流れ込む排出作動油の少なくとも一部が戻り流路４３ではなく再生流路７１に流れてアームシリンダ２７のへッド側室２７ｄに再供給される。つまり、再生切換弁７２が再生位置７２Ｒに切り換えられると、再生回路７０は、再生状態、すなわち、アーム再生動作を行うことが可能な状態に切り換わる。

　一方、再生切換弁７２は、再生解除位置７２Ｃに切り換えられたときにはアーム引き戻りライン５３を全開にしてアーム引き戻り流量の制限を解除する。これにより、アーム引き戻りライン５３における圧力がへッド側室ライン５５における圧力よりも十分低くなり、排出作動油の略全量が再生流路７１ではなく戻り流路４３に流れる。つまり、再生切換弁７２が再生解除位置７２Ｃに切り換えられると、再生回路７０は、再生解除状態（再生カット状態）、すなわち、アーム再生動作が行われない状態に切り換わる。

　再生操作弁７４は、再生パイロットライン７３の途中に設けられている。再生操作弁７４は、当該再生パイロットライン７３を通じて再生切換弁７２の再生パイロットポート７２ａに供給される再生パイロット圧の大きさを、後述するコントローラ９０から入力される再生指令信号に応じて調節するように動作する。再生操作弁７４は、ソレノイド７４ａを有する電磁式比例弁（電磁式減圧弁）により構成される。再生操作弁７４は、ソレノイド７４ａに再生指令信号が入力されないときは閉弁してパイロットポンプ３３から再生切換弁７２の再生パイロットポート７２ａへの再生パイロット圧の供給を遮断する。一方、再生操作弁７４は、ソレノイド７４ａに再生指令信号が入力されると、その再生指令信号に応じた開度で開弁してパイロットポンプ３３から再生切換弁７２の再生パイロットポート７２ａに供給される再生パイロット圧の大きさを調節する。

　本実施形態に係る油圧ショベルは、図２及び図３に示される複数のセンサ及びコントローラ９０をさらに備える。コントローラ９０は、図２に示される油圧回路に接続されて前記アーム再生動作の制御を行う。前記複数のセンサは、コントローラ９０による制御を可能にするために必要な情報を取得して当該コントローラ９０に与えるものである。前記複数のセンサは、ポンプ圧センサ８１と、アーム引きパイロット圧センサ８２と、バケット掘削パイロット圧センサ８３と、バケット開放パイロット圧センサ８４と、を含む。

　ポンプ圧センサ８１は、第１メインポンプ３１から吐出される作動油の圧力であるポンプ圧を検出する。具体的に、ポンプ圧センサ８１は、第１メインポンプ３１の吐出口につながるポンプラインに接続される。当該ポンプ圧センサ８１は、圧力センサにより構成され、前記ポンプ圧を電気信号すなわちポンプ圧検出信号に変換してコントローラ９０に入力する。

　アーム引きパイロット圧センサ８２は、アーム操作器３４に与えられるアーム引き操作を検出するアーム引き操作検出器である。具体的に、当該アーム引きパイロット圧センサ８２は、アーム引きパイロットライン３６Ａに接続され、当該アーム引きパイロットライン３６Ａを通じてアーム操作器３４からアーム制御弁４１のアーム引きパイロットポート４１ａに供給されるアーム引きパイロット圧を検出する。当該アーム引きパイロット圧センサ８２は、圧力センサにより構成され、アーム引きパイロット圧を電気信号すなわちアーム引きパイロット圧検出信号に変換してコントローラ９０に入力する。

　バケット掘削パイロット圧センサ８３は、バケット操作器３５に与えられるバケット掘削操作を検出するバケット掘削操作検出器である。具体的に、当該バケット掘削パイロット圧センサ８３は、バケット掘削パイロットライン３７Ａに接続され、当該バケット掘削パイロットライン３７Ａを通じてバケット操作器３５からバケット制御弁４２のバケット掘削パイロットポート４２ａに供給されるバケット掘削パイロット圧を検出する。当該バケット掘削パイロット圧センサ８３は、圧力センサにより構成され、バケット掘削パイロット圧を電気信号すなわちバケット掘削パイロット圧検出信号に変換してコントローラ９０に入力する。

　バケット開放パイロット圧センサ８４は、バケット操作器３５に与えられるバケット開放操作を検出するバケット開放操作検出器である。具体的に、当該バケット開放パイロット圧センサ８４は、バケット開放パイロットライン３７Ｂに接続され、当該バケット開放パイロットライン３７Ｂを通じてバケット操作器３５からバケット制御弁４２のバケット開放パイロットポート４２ｂに供給されるバケット開放パイロット圧を検出する。当該バケット開放パイロット圧センサ８４は、圧力センサにより構成され、バケット開放パイロット圧を電気信号すなわちバケット開放パイロット圧検出信号に変換してコントローラ９０に入力する。

　コントローラ９０は、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの演算処理装置と、メモリと、を含むコンピュータを備える。コントローラ９０は、再生状態と再生解除状態の切り換えを含むアーム再生動作の制御を行うための機能として、図３に示すようなモード設定部９１と、応答特性設定部９２と、再生制御指令部９３と、を含む。

　モード設定部９１は、アーム再生動作の制御モードを切り換える。制御モードは、アーム再生動作を行うことを許容する再生モードと、アーム再生動作を行うことを許容しない再生解除モードと、を含む。モード設定部９１は、所定のフラグＯＮ条件を満たした場合に再生解除フラグ（再生カットフラグ）を「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換える。再生解除フラグが「ＯＮ」であるときには前記制御モードは再生解除モードである。モード設定部９１は、所定のフラグＯＦＦ条件を満たした場合に再生解除フラグを「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換える。再生解除フラグが「ＯＦＦ」であるときには前記制御モードは再生モードである。

　前記フラグＯＮ条件は、ポンプ圧が所定の設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超えることであってもよい。すなわち、モード設定部９１は、ポンプ圧センサ８１からコントローラ９０に入力されるポンプ圧検出信号に基づいてポンプ圧が所定の設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超えたか否かを判定し、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超えた場合に、再生解除フラグを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換えてもよい。

　前記フラグＯＦＦ条件は、例えば、ポンプ圧が所定の設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ２）以下になることであってもよい。設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ２）は、設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）と同じ値であってもよく、設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）より小さい値であってもよい。また、前記フラグＯＦＦ条件は、例えば、再生解除フラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換わった時点からの経過時間が所定のフラグＯＦＦ設定時間以上になることであってもよい。また、前記フラグＯＦＦ条件は、例えば、アーム引き操作の操作量が所定のフラグＯＦＦ設定値未満になることであってもよい。

　応答特性設定部９２は、アーム引きパイロット圧センサ８２、バケット掘削パイロット圧センサ８３、及びバケット開放パイロット圧センサ８４からコントローラ９０に入力されるアーム引きパイロット圧検出信号、バケット掘削パイロット圧検出信号、及びバケット開放パイロット圧検出信号に基づいて、再生回路７０が再生状態から再生解除状態へ移行するときの応答特性（過渡特性）を設定する。

　具体的には、応答特性設定部９２は、掘削作業（特定作業の一例）を判定するための所定の判定条件が満たされないときには前記応答特性を所定の第１の応答性に設定し、前記判定条件が満たされるときには前記応答特性を所定の第２の応答性に設定する。第２の応答性は第１の応答性よりも高く設定されている。掘削作業は、バケットに地盤の土砂を収容するための作業である。第１の応答性は、掘削作業以外の作業、具体的には例えば押し付け均し作業、が行われるときにハンチングの発生を抑制することができるように予め設定されている。第２の応答性は、掘削作業が行われるときにエネルギー効率を改善することができるように予め設定されている。

　前記判定条件は、アーム操作器３４に与えられるアーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上になり、バケット操作器３５に与えられるバケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含むものであってもよい（第１判定条件）。また、前記判定条件は、アーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上であることが維持される時間が所定の設定時間を経過する前に、バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含むものであってもよい（第２判定条件）。

　再生制御指令部９３は、再生操作弁７４の動作を制御するために再生操作弁７４に指令（再生指令信号）を与えることにより、再生操作弁７４の二次圧、すなわち、再生パイロットライン７３を通じて再生切換弁７２の再生パイロットポート７２ａに供給される再生パイロット圧の大きさを調節する。

　モード設定部９１が前記制御モードを再生モードに設定している場合、すなわち、再生解除フラグが「ＯＦＦ」である場合、再生制御指令部９３は、再生切換弁７２を再生位置７２Ｒに切り換えるための再生パイロット圧が再生操作弁７４から再生切換弁７２の再生パイロットポート７２ａに供給されるような再生指令信号を、再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力する。これにより、再生切換弁７２が再生位置７２Ｒに切り換わり、再生回路７０が再生状態に切り換わる。

　前記モード設定部９１により設定される前記制御モードが再生モードから再生解除モードに切り換わった場合、すなわち、再生解除フラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換わった場合、再生制御指令部９３は、応答特性設定部９２が設定した応答特性（第１の応答性又は第２の応答性）で再生回路７０が再生状態から再生解除状態に移行するような再生指令信号を、再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力する。これにより、再生操作弁７４の２次圧が前記応答特性に対応する速度で変化するので、再生切換弁７２の開度は、前記応答特性に対応する速度で再生位置７２Ｒにおける開度から再生解除位置７２Ｃにおける開度まで変化する。再生切換弁７２が再生解除位置７２Ｃに切り換わると、再生回路７０が再生解除状態に切り換わる。

　再生制御指令部９３は、再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力する指令値の時間当たりの変化量を変えることで応答特性を変えることができる。具体的には、応答特性設定部９２が応答特性を第１の応答性に設定した場合、再生制御指令部９３は、再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力される指令値の時間当たりの変化量が第１の所定値になるような再生指令信号を再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力する。これにより、第１の応答性で再生回路７０が再生状態から再生解除状態に移行する。応答特性設定部９２が応答特性を第２の応答性に設定した場合、再生制御指令部９３は、再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力される指令値の時間当たりの変化量が第２の所定値になるような再生指令信号を再生操作弁７４のソレノイド７４ａに入力する。これにより、第２の応答性で再生回路７０が再生状態から再生解除状態に移行する。第２の所定値（指令値の時間当たりの変化量）は、第１の所定値（指令値の時間当たりの変化量）よりも大きな値である。

　アーム２２のアーム引き動作を含む作業としては、掘削作業、水平引き作業、押し付け均し作業などの種々の作業を例示することができる。図４は、掘削作業における作業装置１４の動作を説明する図であり、図５は、水平引き作業における作業装置１４の動作を説明する図であり、図６は、押し付け均し作業における作業装置１４の動作を説明する図である。図７は、掘削作業、水平引き作業、及び押し付け均し作業のそれぞれについて、オペレータが操作装置に与える操作量（レバー操作量）の経時変化の一例を示すグラフである。図７において、アーム引き操作の操作量は実線で示され、バケット操作（バケット掘削操作又はバケット開放操作）の操作量は破線で示されている。

　図４に示すように、掘削作業は、地盤の土砂（対象物の一例）をバケット２４に収容する作業である。図７の上図（ａ）に示すように、掘削作業では、オペレータは、バケット２４を土に貫入しやすくするためにアーム引き操作の開始とほぼ同時に、バケット掘削操作を行う。また、掘削作業では、オペレータは、バケット２４の土への貫入深さを調整するためにブーム上げ操作を、アーム引き操作及びバケット掘削操作とともに行う。図７の上図（ａ）に示すように、オペレータは、通常、アーム引き操作を開始した初期段階（掘削操作の初期段階）にはバケット掘削操作の操作量を比較的大きくする。

　図５に示すように、水平引き作業は、バケット２４の先端部２４Ｅが地面に沿ってほぼ水平に後方に向かって移動するようにアーム引き動作とブーム上げ動作を同時に行わせる作業である。図７の中央図（ｂ）に示すように、オペレータは、通常、アーム引き操作を開始した初期段階（水平引き作業の初期段階）にはバケット掘削操作の操作量をあまり大きくしない。

　図６に示すように、押し付け均し作業は、地面に対してバケット２４の底面２４Ｓ（図１参照）がほぼ水平になる状態でバケット２４の底面２４Ｓが地面に沿って後方に向かって移動するようにアーム引き動作とブーム上げ動作を同時に行わせる作業である。この押し付け均し作業では、その作業中にバケット２４の底面２４Ｓが地面に対してほぼ水平な状態を維持するために、オペレータは、アーム引き操作とバケット開放操作を同時に行う。

　図８は、参考例に係る作業機械を用いた掘削作業におけるポンプ圧、再生解除フラグ、アーム引きメータアウト絞り開度、及びアーム引きメータアウト損失について説明するための図である。

　この参考例に係る掘削作業では、オペレータは、アーム引き操作を行うことでバケット２４を地盤の土中に貫入させる。バケット２４が土中に貫入すると、土の抵抗によりポンプ３１に比較的高い圧力が発生する。コントローラは、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超えた場合、再生解除フラグを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換える制御を行う。再生解除フラグが「ＯＮ」に切り換わると、コントローラは、再生回路を再生状態から再生解除状態に切り換えるために、アームシリンダから排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口（メータアウト絞り開度）を大きくするための再生指令信号を図略の電磁弁に与える。これにより、メータアウト絞り開度は、Ａｍｏ１からＡｍｏ２まで大きくなる。

　参考例に係る掘削作業では、メータアウト絞り開度がＡｍｏ１からＡｍｏ２に増加するときの応答特性（過渡特性）は、第１の応答性に設定されており、この第１の応答性は、図８における下から２つ目のグラフにおいて矢印で示された部分の直線の傾きに相当する。すなわち、第１の応答性は、再生回路が再生状態から再生解除状態に移行するときの過渡的な段階におけるメータアウト絞り開度の変化の特性である。

　掘削作業の開始後の初期段階では、図８における下から２つ目のグラフに示されているように、アームシリンダから排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口の大きさ（メータアウト絞り開度）は開度Ａｍｏ２には達していないため、図８における最下のグラフに示されているように、作動油流路の開口において圧力損失（アーム引きメータアウト損失）が発生する。この圧力損失は、作動油流路の開口（メータアウト絞り開度）が開度Ａｍｏ２に近づくと低下する。

　仮に、水平引き作業及び押し付け均し作業において応答特性が第１の応答性よりも大幅に小さく設定されると、再生回路が再生状態と再生解除状態との間で短時間に頻繁に切り換わるハンチングが生じるおそれがある。このため、参考例の作業機械では、ハンチングを抑制することが優先され、応答特性は、メータアウト絞り開度の変化速度が小さい第１の応答性に設定されている。このように再生回路を再生状態から再生解除状態に移行させるときの応答特性が第１の応答性に設定されている場合には、掘削作業の開始後の初期段階において、メータアウト絞り開度が比較的長い時間をかけて開度Ａｍｏ２まで変化するため、この過渡的な段階においてメータアウト絞り開度が小さい状態が長く続き、その結果、前記アーム引きメータアウト損失が大きくなる。

　図９は、本実施形態に係る再生制御装置を備える油圧ショベル１００を用いた掘削作業における再生解除応答特性、ポンプ圧、再生解除フラグ、アーム引きメータアウト絞り開度、及びアーム引きメータアウト損失について説明するための図である。図９において、再生解除応答特性は、再生状態から再生解除状態へ移行するときの応答特性であり、アーム引きメータアウト絞り開度は、アームシリンダ２７から排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口の大きさであり、アーム引きメータアウト損失は、前記作動油流路の開口において生じる圧力損失である。本実施形態では、アーム引きメータアウト絞り開度（前記作動油流路の開口の大きさ）は、再生切換弁７２の開度である。

　本実施形態では、コントローラ９０は、再生回路７０を再生状態から再生解除状態に移行させる場合において、掘削作業を判定するための所定の判定条件（前記第１判定条件又は前記第２判定条件）が満たされないときには再生状態から前記再生解除状態への移行が第１の応答性で行われ、前記判定条件が満たされるときには再生状態から再生解除状態への移行が第１の応答性よりも高い第２の応答性で行われるように再生回路７０を制御する。第２の応答性は、第１の応答性よりも高い。第２の応答性は、図９における下から２つ目のグラフにおいて矢印で示された部分の直線の傾きに相当する。

　本実施形態では、コントローラ９０は、アーム引き動作を含む種々の作業のうちで掘削作業が行われる場合には、メータアウト絞り開度がＡｍｏ１からＡｍｏ２に増加するときの応答特性（過渡特性）を図９に示す第２の応答性に設定し、アーム引き動作を含む種々の作業のうちで掘削作業以外の作業が行われる場合には、前記応答特性を図８に示す第１の応答性に設定する。本実施形態では、掘削作業以外の作業は、水平引き作業及び押し付け均し作業の少なくとも一方である。

　本実施形態では、図７における上図（ａ）及び図８における最上の図に示すように、オペレータは、作業装置１４に掘削作業を行わせるために、アーム引き操作を行うことでバケット２４を地盤の土中に貫入させる。上述したように、掘削作業では、オペレータは、バケット２４を土に貫入しやすくするためにアーム引き操作の開始とほぼ同時に、バケット掘削操作を同時に行う。バケット２４が土中に貫入すると、土の抵抗によりポンプ３１に比較的高い圧力が発生する。コントローラ９０のモード設定部９１は、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超えた場合、再生解除フラグを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換える制御を行う。

　再生解除フラグが「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換わると、コントローラ９０の再生制御指令部９３は、再生回路７０を再生状態から再生解除状態に切り換えるために、アームシリンダ２７から排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口、すなわち、再生切換弁７２の開度（メータアウト絞り開度）を大きくするための再生指令信号（指令電流）を、再生操作弁７４に与える。この場合において、アーム引き操作が開始されてからアーム引き操作の操作量が前記アーム設定値以上であることが維持される時間が所定の設定時間ｔ１（図７参照）を経過する前に、バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値（Ｐｉ＿ｂｋ＿ｄｉｇ１）以上になると、コントローラ９０は、前記応答特性を第１の応答性から第２の応答性に切り換える。この再生指令信号は、再生切換弁７２の開度（メータアウト絞り開度）がＡｍｏ１からＡｍｏ２まで第２の応答性で特定される変化速度で大きくなるような指令電流である。これにより、再生切換弁７２の開度（メータアウト絞り開度）は、Ａｍｏ１からＡｍｏ２まで第２の応答性で大きくなる。

　上記のように、本実施形態では、掘削作業が行われるときに、図９における上から２つ目のグラフに示すように応答特性が第１の応答性から第２の応答性に切り換えられるので、応答特性が第１の応答性に維持される場合に比べて、掘削作業の開始後の初期段階においてメータアウト絞り開度が小さい状態が続く時間を短縮することができる（図９における下から２つ目のグラフを参照）。その結果、図９における最下のグラフに示すように、前記アーム引きメータアウト損失が大きくなることを抑制でき、掘削作業における省エネ性を向上させることができる。

　一方、コントローラ９０は、アーム引き動作を含む種々の作業のうちで掘削作業以外の作業（水平引き作業又は押し付け均し作業）が行われる場合には、前記応答特性を第２の応答性に切り換えずに第１の応答性に維持する。

　図５及び図７における中央の図（ｂ）に示すように、水平引き作業では、アーム引き操作を開始したタイミングでのバケット掘削操作の操作量はあまり大きくなく、バケット設定値（Ｐｉ＿ｂｋ＿ｄｉｇ１）より小さい。また、図６及び図７における最下の図（ｃ）に示すように、押し付け均し作業では、バケット２４の底面２４Ｓが地面に対してほぼ水平な状態を維持するために、アーム引き操作とバケット開放操作が同時に行われる。従って、コントローラ９０は、上記の第１判定条件又は第２判定条件に基づいて、掘削作業ではなく、水平引き作業又は押し付け均し作業が行われていることを判定できる。

　水平引き作業では、アーム２２がアーム引き動作を行うときに、アーム引き動作の方向とは反対方向にアーム２２に対して土の抵抗力が作用するが、この抵抗力は比較的小さい。また、アーム２２の自重がアーム引き動作の方向に沿う方向に作用するため、アームシリンダ２７においてヘッド側室２７ｄの圧力よりもロッド側室２７ｅの圧力の方が高くなり、ポンプ圧は設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）以下となる。この圧力関係においてはアーム再生動作を行うことが可能であり、アーム再生動作によってアーム引き動作を増速させることが可能である。従って、水平引き作業において、コントローラ９０は、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）以下である場合、再生解除フラグを「ＯＦＦ」に維持する制御を行い、これにより、アーム再生動作が行われる。

　この水平引き作業において、例えばバケット２４が地面にある石や岩などの障害物に引っかかった場合、アーム２２に作用する抵抗力が一時的に増加して、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超える場合がある。この場合、コントローラ９０は、再生解除フラグを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換える制御を行い、再生回路を再生状態から再生解除状態に切り換えるための再生指令信号（指令電流）を再生操作弁７４に与える。これにより、メータアウト絞り開度は、Ａｍｏ１からＡｍｏ２に向かって次第に大きくなる。

　仮に、水平引き作業においても応答特性が応答性の高い第２の応答性に設定されている場合、メータアウト絞り開度がＡｍｏ１からＡｍｏ２に迅速に大きくなってアームシリンダ２７に再供給される作動油の流量が急激に小さくなるので、アーム引き動作の速度が急激に低下する。この場合、ブーム上げ動作とアーム引き動作の速度のバランスが崩れ、バケット２４の先端部２４Ｅが地面から上に離れるので、バケット２４を水平に後方に向かって移動させることができない。

　そこで、本実施形態では、水平引き作業が行われる場合には、応答特性が第２の応答性に切り換えられずに第１の応答性に維持される。すなわち、水平引き作業が行われる場合には、掘削作業が行われる場合に比べて、再生回路７０が再生状態から再生解除状態に移行するときの応答性が低くなるように再生回路７０が制御される。これにより、水平引き作業中にアーム２２に作用する抵抗力が一時的に増加した場合であっても、アーム引き動作の速度が急激に低下することを抑制することができ、ブーム上げ動作とアーム引き動作の速度のバランスが崩れにくくなる。これにより、水平引き作業の作業効率の低下を抑制できる。

　なお、水平引き作業では、作業中にバケット２４の内部に土が次第に溜まるため、これを掻きだすためにオペレータは、水平引き作業の後半の段階で図７における中央部（ｂ）に示すようにバケット掘削操作の操作量を大きくする場合がある。この場合、バケット掘削操作の操作量がバケット設定値（Ｐｉ＿ｂｋ＿ｄｉｇ１）よりも大きくなることがあるが、これは、水平引き作業の後半の段階で生じることが多い。従って、前記判定条件として第２判定条件が用いられる場合には、水平引き作業の後半の段階、すなわち、アーム引き操作が開始されてからアーム引き操作の操作量が前記アーム設定値以上であることが維持される時間が所定の設定時間ｔ１を経過した後の段階、でバケット掘削操作の操作量が大きくなったとしても、コントローラ９０は、前記応答特性を第２の応答性に切り換えずに第１の応答性に維持することができる。

　押し付け均し作業では、上述したように、バケット２４の底面２４Ｓが地面に対してほぼ水平な状態を維持するために、アーム引き操作とバケット開放操作が同時に行われるので、コントローラ９０は、上記の第１判定条件又は第２判定条件に基づいて、前記応答特性を第２の応答性に切り換えずに第１の応答性に維持する制御を行う。

　押し付け均し作業では、バケット２４の底面２４Ｓを地面に押し付ける力（押し付け力）が変化する場合がある。アーム２２がアーム引き動作を行うときにアーム引き動作の方向とは反対方向にアーム２２に対して作用する地面の抵抗力は、押し付け力の変化に応じて変化する。押し付け力が小さい場合には、アーム２２に作用する抵抗力も小さいため、ポンプ圧は設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）以下となる。押し付け均し作業において、コントローラ９０は、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）以下である場合、再生解除フラグを「ＯＦＦ」に維持する制御を行い、これにより、アーム再生動作が行われる。一方、押し付け均し作業において、押し付け力が増加し、アーム２２に作用する抵抗力が大きくなり、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）を超える場合もある。この場合、コントローラ９０は、再生解除フラグを「ＯＦＦ」から「ＯＮ」に切り換える制御を行い、再生回路を再生状態から再生解除状態に切り換えるための再生指令信号（指令電流）を再生操作弁７４に与える。これにより、メータアウト絞り開度は、Ａｍｏ１からＡｍｏ２に向かって次第に大きくなる。

　仮に、押し付け均し作業においても応答特性が応答性の高い第２の応答性に設定されている場合、メータアウト絞り開度がＡｍｏ１からＡｍｏ２に迅速に大きくなってアームシリンダ２７に再供給される作動油の流量が急激に小さくなるので、アーム引き動作の速度が急激に低下する。この場合、ブーム上げ動作とアーム引き動作の速度のバランスが崩れ、バケット２４の底面２４Ｓが地面から上に迅速に離れる。バケット２４の底面２４Ｓが地面から離れると、アーム２２に作用する抵抗力が小さくなり、ポンプ圧が設定圧（Ｐ＿ｃｕｔ１）以下になる。この場合、コントローラ９０は、再生解除フラグを「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り換える制御を行い、再生回路を再生解除状態から再生状態に切り換えるための再生指令信号（指令電流）を再生操作弁７４に与える。従って、押し付け均し作業においても応答特性が応答性の高い第２の応答性に設定されている場合、再生回路７０が再生状態と再生解除状態との間で短時間に頻繁に切り換わり、バケット２４の底面２４Ｓが地面に押し付けられることと地面から離れることを繰り返す状態であるハンチングが生じることがある。

　そこで、本実施形態では、押し付け均し作業が行われる場合には、応答特性が第２の応答性に切り換えられずに第１の応答性に維持される。すなわち、押し付け均し作業が行われる場合には、掘削作業が行われる場合に比べて、再生回路７０が再生状態から再生解除状態に移行するときの応答性が低くなるように再生回路７０が制御される。これにより、押し付け均し作業中に前記押し付け力が変化した場合であっても、アーム引き動作の速度が急激に低下することを抑制することができ、ブーム上げ動作とアーム引き動作の速度のバランスが崩れにくくなる。これにより、ハンチングが生じることを抑制でき、押し付け均し作業の作業効率の低下を抑制できる。

　図１０は、コントローラ９０が行う演算制御処理を示すフローチャートである。図１０の演算処理は、コントローラ９０が応答特性を設定する流れを示している。

　コントローラ９０の応答特性設定部９２は、アーム引き操作の操作量がアーム設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。アーム引き操作の操作量がアーム設定値未満である場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、応答特性を第１の応答性に設定する（ステップＳ１６）。

　コントローラ９０は、アーム引き操作の操作量がアーム設定値以上になった時点からの経過時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。

　コントローラ９０の応答特性設定部９２は、バケット掘削操作の操作量がバケット設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。バケット掘削操作の操作量がバケット設定値未満である場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、応答特性を第１の応答性に設定する（ステップＳ１６）。

　一方、バケット掘削操作の操作量がバケット設定値以上である場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、前記経過時間が所定の設定時間未満であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。前記経過時間が前記設定時間以上である場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、応答特性を第１の応答性に設定する（ステップＳ１６）。一方、前記経過時間が前記設定時間未満である場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、応答特性を第２の応答性に設定する（ステップＳ１５）。

　図１１は、コントローラ９０が行う演算制御処理の変形例を示すフローチャートである。図１１の演算処理は、コントローラ９０が応答特性を設定する流れを示している。

　図１１に示す変形例に係る演算処理におけるステップＳ１１－Ｓ１４，Ｓ１６の処理は、図１０に示す演算処理におけるステップＳ１１－Ｓ１４，Ｓ１６の処理と同様であるので、これらの説明を省略する。

　図１１に示す変形例では、前記経過時間が前記設定時間未満である場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、その時点におけるバケット掘削操作の操作量に応じて第２の応答性を変える（ステップＳ１７）。具体的には、ステップＳ１３において、バケット掘削操作の操作量がバケット設定値（Ｐｉ＿ｂｋ１）以上であると判定され、かつ、ステップＳ１４において、前記経過時間が前記設定時間未満であると判定された場合には、図１２に示すように、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、バケット掘削操作の操作量が小さいときに比べてバケット掘削操作の操作量が大きいときの方が第２の応答性が高くなるように第２の応答性を変化させる。

　バケット２４に土砂（対象物の一例）を収容する掘削作業（特定作業の一例）において、オペレータはバケット２４をバケット掘削方向に積極的に動かすようなバケット掘削操作を行う傾向にあり、バケット掘削操作の操作量は掘削作業が行われているか否かの判定の指標の一つになり得る。すなわち、バケット掘削操作の操作量が小さいときに比べてバケット掘削操作の操作量が大きいときの方が、掘削作業が行われている可能性が高い。従って、この変形例では、この可能性が低いときよりも可能性が高いときに、コントローラ９０の応答特性設定部９２は、再生回路７０を再生状態から再生解除状態に高い応答性で切り換えることができる。また、バケット掘削操作の操作量に応じて前記応答性を調節することで、応答性の急激な変化による操作フィーリングの低下を抑制することができる。

　以上説明したように本実施形態に係る再生制御装置では、バケット２４に土砂を収容する掘削作業のように作業中のポンプ圧が比較的高い状態が維持される特定作業が行われる場合、すなわち、前記判定条件が満たされる場合、コントローラ９０は、再生状態から再生解除状態への移行が第１の応答性よりも高い第２の応答性で迅速に行われるように再生回路を制御する。これにより、アームシリンダ２７から排出される排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口を小さい状態から大きな状態へ迅速に切り換えることができ、特定作業の開始後の初期段階、すなわち、再生状態から再生解除状態への移行が行われる過渡的な段階において、前記作動油流路の開口が小さい状態が長く続くことを抑制できる。その結果、前記過渡的な段階において前記作動油流路における圧力損失が大きくなることを抑制できる。一方、水平引き作業、押し付け均し作業などのような特定作業以外の作業が行われる場合、すなわち、前記判定条件が満たされない場合、コントローラ９０は、再生状態から再生解除状態への移行が第２の応答性よりも低い第１の応答性で行われるように再生回路を制御する。水平引き作業、押し付け均し作業などのような特定作業以外の作業においても、アーム２２に対して対象物から作用する力が変動することがあり、この力の変動は、ポンプ圧の変動などのように油圧回路の状態の変動の原因となり得る。このような油圧回路の状態の変動に起因して、再生回路７０が再生状態と再生解除状態との間で短時間に頻繁に切り換わることがある。この場合において、仮に、再生状態から再生解除状態への移行が高い応答性で行われると、アーム引き動作の速度の変動幅も大きくなりやすい。このことは、作業効率の低下の原因となる。従って、本実施形態に係る再生制御装置では、特定作業以外の作業が行われる場合には、再生状態から再生解除状態への移行が第２の応答性よりも低い第１の応答性で行われるように再生回路７０を制御することで、アーム２２に対して対象物から作用する力が変動した場合であってもアーム引き動作の速度の変動幅が大きくなることを抑制することができる。これにより、特定作業以外の作業が行われる場合における作業効率の低下を抑制できる。以上のことから、この再生制御装置では、アーム再生動作が行われる油圧ショベル１００において作業効率の低下を抑制すること及びエネルギー効率を改善することができる。

　［変形例］
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例を含む。

　（Ａ）操作装置について
　本開示に係るアーム操作器３４及びバケット操作器３５は、アームパイロット弁３４ｂ及びバケットパイロット弁３５ｂを含むものにそれぞれ限定されない。アーム操作器及びバケット操作器の少なくとも一方は、オペレータにより与えられた操作に対応した電気信号を生成してコントローラ９０に入力する電気レバー装置と、コントローラ９０に含まれ、前記電気レバー装置から入力される前記電気信号に基づいてパイロット圧がアーム制御弁又はバケット制御弁のパイロットポートに与えられるようにパイロットライン中の電磁操作弁に指令信号を入力するパイロット圧指令部と、を含むものでもよい。

　（Ｂ）再生回路について
　本開示に係る再生回路は、図２に示されるような前記再生流路７１を含む前記アーム制御弁４１と戻り流量を制限する前記再生切換弁７２との組み合わせを含む回路に限定されない。当該再生回路は、アーム制御弁とは独立した単一の再生切換弁、具体的には、アームシリンダから排出される排出作動油を当該アームシリンダに再供給するための再生流路を形成する再生位置と当該排出作動油をそのままタンクに逃がす再生解除位置とに切換可能な切換弁、を含むものであってもよい。

　（Ｃ）特定作業について
　前記実施形態では特定作業が、地盤の土砂を掘削する掘削作業であるが、本開示に係る特定作業は、掘削作業に限られず、バケットに対象物を収容する他の作業であってもよい。具体的には、バケットに収容する対象物は、例えば砕石、廃棄物などのように土砂以外のものであってもよい。

　本開示によれば、アーム再生動作が行われる作業機械においてハンチングの発生を抑制するとともにエネルギー効率を改善することができる作業機械の再生制御装置が提供される。

　この再生制御装置では、前記判定条件が満たされるとき、すなわち、バケットに対象物を収容する特定作業（例えば掘削作業）が行われるときには、再生状態から再生解除状態への移行が第２の応答性で迅速に行われるので、エネルギー効率を改善することができ、しかも、この特定作業中には対象物から受ける比較的高い抵抗がバケットに対して作用し続けることが多いため、応答性が高く設定されていてもハンチングは生じにくい。一方、前記判定条件が満たされないときには、再生状態から再生解除状態への移行が第２の応答性よりも低い第１の応答性で行われるので、ハンチングの発生を抑制することができる。従って、この再生制御装置では、アーム再生動作が行われる作業機械においてハンチングの発生を抑制するとともにエネルギー効率を改善することができる。

　前記再生制御装置は、アーム引き操作及びバケット掘削操作を受ける操作装置をさらに備え、前記判定条件は、前記アーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上になり、前記バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含むことが好ましい。この構成では、コントローラは、前記判定条件を用いて特定作業が行われているか否かを適切に判定することができる。

　前記再生制御装置は、アーム引き操作及びバケット掘削操作を受ける操作装置をさらに備え、前記判定条件は、前記アーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上であることが維持される時間が所定の設定時間を経過する前に、前記バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含むことがより好ましい。この構成では、コントローラは、時間の要素を含む前記判定条件を用いて特定作業が行われているか否かをより適切に判定することができる。

　前記コントローラは、前記判定条件が満たされる場合に、前記バケット掘削操作の操作量が小さいときに比べて前記バケット掘削操作の操作量が大きいときの方が前記第２の応答性が高くなるように前記第２の応答性を変化させることが好ましい。バケットに対象物を収容する特定作業において、オペレータはバケットをバケット掘削方向に積極的に動かすようなバケット掘削操作を行う傾向にあり、バケット掘削操作の操作量は特定作業が行われているか否かの判定の指標の一つになり得る。すなわち、前記バケット掘削操作の操作量が小さいときに比べて前記バケット掘削操作の操作量が大きいときの方が、特定作業が行われている可能性が高い。従って、この構成では、この可能性が低いときよりも可能性が高いときに、コントローラは、再生回路を再生状態から再生解除状態に高い応答性で切り換えることができる。また、バケット掘削操作の操作量に応じて前記応答性を調節することで、応答性の急激な変化による操作フィーリングの低下を抑制することができる。

Claims

　ポンプから吐出される作動油の供給を受けて作動することによりアームを動かすアームシリンダと、
　前記アームシリンダから排出される作動油である排出作動油をタンクに戻す作動油流路の開口を小さくすることで前記排出作動油の少なくとも一部が再生流路を通じて前記アームシリンダに再供給される再生状態と前記開口を前記再生状態に比べて大きくすることで前記再生状態を解除する再生解除状態とに切り換わることが可能な再生回路と、
　前記再生回路を前記再生状態から前記再生解除状態に移行させる場合において、バケットに対象物を収容する特定作業を判定するための所定の判定条件が満たされないときには前記再生状態から前記再生解除状態への移行が第１の応答性で行われ、前記判定条件が満たされるときには前記再生状態から前記再生解除状態への移行が前記第１の応答性よりも高い第２の応答性で行われるように前記再生回路を制御するコントローラと、を備える作業機械の再生制御装置。
　アーム引き操作及びバケット掘削操作を受ける操作装置をさらに備え、
　前記判定条件は、前記アーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上になり、前記バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含む、請求項１に記載の作業機械の再生制御装置。
　アーム引き操作及びバケット掘削操作を受ける操作装置をさらに備え、
　前記判定条件は、前記アーム引き操作の操作量が所定のアーム設定値以上であることが維持される時間が所定の設定時間を経過する前に、前記バケット掘削操作の操作量が所定のバケット設定値以上になることを含む、請求項１に記載の作業機械の再生制御装置。
　前記コントローラは、前記判定条件が満たされる場合に、前記バケット掘削操作の操作量が小さいときに比べて前記バケット掘削操作の操作量が大きいときの方が前記第２の応答性が高くなるように前記第２の応答性を変化させる、請求項２または３に記載の作業機械の再生制御装置。