JP2006242110A - 建設機械の油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段が混在したシステムでオートアイドル制御を行うことができるようにし、かつシステムコストを安価にする。
【解決手段】圧力センサー２７は制御弁８〜１０の作動状態を検知し、圧力センサー２８は制御弁１１の作動状態を検知する。電気レバーコントローラ２４は、圧力センサー２７，２８の検出信号を入力し、オートアイドル制御の要否を判定し、その判定結果の制御信号をエンジンコントローラ４２に出力する。エンジンコントローラ４２は、その制御信号を入力し、オートアイドル制御用の場合はモータアクチュエータ４４に制御信号を出力し、エンジン回転数を下げるオートアイドル制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係り、特に油圧パイロット方式の操作手段と電気レバー方式の操作手段とが混在したシステムで、それらの操作手段の非操作時にエンジンの回転数を下げるオートアイドル制御を行う建設機械の油圧駆動装置に関する。

油圧ショベル等の建設機械においては、例えば特許第２５４５３９５号公報に記載のように、全ての操作手段の非操作時にエンジンの回転数を下げ、その後いずれかの操作手段が操作されるとエンジン回転数を元の回転数に復帰させるオートアイドル制御が知られている。

特許第２５４５３９５号公報では、操作手段が出力するのパイロット圧により作動する複数のパイロット圧式自動開閉弁をパイロットポンプに接続した戻り油路に直列に接続し、その戻り油路に圧力センサーを設け、この圧力センサーで戻り油路の圧力を検出することにより全ての操作手段が非操作状態であるかどうかを検出している。また、その圧力センサーで検出されたパイロット圧の信号は判定手段に入力され、その判定結果に応じてエンジン調速部が制御される。判定手段は一般的にはエンジンコントローラの一機能として備えられる。

特許第２５４５３９５号公報

今まで、油圧ショベル等の建設機械では、制御弁の操作手段として油圧パイロット式の操作手段が一般的に用いられてきた。しかし、近年、操作手段の一部を電気レバー式の操作手段に置き換えた油圧駆動装置が開発されている。このような油圧駆動装置でオートアイドル制御を行おうとすると、油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段のそれぞれの操作状態を検出し、その検出結果に応じてオートアイドル制御の要否を判定し、エンジンを制御する必要がある。しかし、特許第２５４５３９５号公報に記載の技術では、パイロット圧により作動する複数のパイロット圧式自動開閉弁を用いて操作手段の操作状態を検出しているため、油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段が混在するシステムでは、電気レバー式の操作手段用の別個の検出手段が必要となる。このような別個の検出手段を設けた場合、２つの検出手段の検出信号をエンジンコントローラに入力してオートアイドル制御の要否を判定する必要があり、油圧パイロット式操作手段の操作状態を検出する検出手段の信号だけを入力してオートアイドル制御を行っていた今までのエンジンコントローラでは対応できなくなる。また、２つの検出手段の検出信号を入力してオートアイドル制御を行うために新たなエンジンコントローラを設計、開発することはコストアップとなる。油圧パイロット式の操作手段だけを備えた油圧駆動装置も当面併存することを考えると、従来のエンジンコントローラを用いてオートアイドル制御を行うことができるようにすることが、コスト的には望ましい。

本発明の目的は、油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段が混在したシステムでオートアイドル制御を行うことができ、かつシステムコストが安価である油圧駆動装置を提供することである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、第１油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータヘの圧油の流れを制御する第１制御弁と、前記第１制御弁を操作するための油圧パイロット式の操作手段とを備える建設機械の油圧駆動装置において、第２油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記第２油圧アクチュエータヘの圧油の流れを制御する第２制御弁と、前記第２制御弁を操作するための電気レバー式の操作手段と、前記電気レバー式の操作手段の操作に基づいて前記第２制御弁を駆動する電磁比例減圧弁と、前記電気レバー式の操作手段の操作信号を入力し、前記電磁比例減圧弁へ制御信号を出力する第１制御装置と、前記第１制御弁の動作状態を検出する第１検出手段と、前記第２制御弁の動作状態を検出する第２検出手段と、前記第１制御装置に設けられ、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるかどうかを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段の判定結果を入力し、前記第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるときに前記エンジンの回転数を下げるオートアイドル制御を行う第２制御装置とを備えるこものとする。

このように第１制御手段に第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるかどうかを判定する第１判定手段を設け、その判定結果を第２制御装置に入力して、第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるときにエンジンの回転数を下げるオートアイドル制御を行うことにより、第２制御装置は第１制御装置からの判定結果の信号を入力するだけでよいため、第２制御装置として従来のエンジンコントローラをそのまま使用することができる。これにより、油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段が混在していてもオートアイドル制御を行うことができ、かつシステムコストが安価となる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１検出手段は、前記油圧パイロット式の操作手段が出力するパイロット圧を検出する第１圧力センサーを有し、前記第２検出手段は、上流側がパイロット油圧源に接続され、下流側がタンクに接続され、前記第２制御弁のスプールの移動により遮断される油圧信号ラインと、この油圧信号ラインの上流側の圧力を検出する第１圧力センサーとを有し、前記第１判定手段は、前記第１圧力センサーの出力と前記第２圧力センサーの出力の論理和により前記判定を行う。

これにより電気レバー式の操作手段に係わる第２制御弁が複数ある場合でも、１つの圧力センサー（第１圧力センサー）でそれらの制御弁のいずれも操作状態にないかどうかを検出することができ、第１判定手段は、第１及び第２圧力センサーの検出結果により第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるかどうかを判定することができる。

（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記第２制御弁のいずれかのスプールが動作状態にあるかどうかを検出する動作検出手段を更に備え、前記第１制御装置は、前記電気レバー式の操作手段の操作信号と前記動作検出手段の検出結果に基づき異常を判定する第２判定手段を更に有し、前記動作検出手段は前記第２検出手段を兼ねる。

これにより電磁比例減圧弁のスプールがスティックを起こし、制御弁のスプールが中立に戻らない異常が生じた場合に、その異常を検出し、安全性を確保することができる。

また、異常判定のために設けた動作検出手段を上記の第２検出手段に兼用するので、システムコストの一層の低減が可能となる。

（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記第１制御装置の前記第１判定手段の判定結果を前記第２制御装置に出力する出力ポートはデジタル出力ポートであり、前記第２制御装置の前記判定結果を入力するアナログ入力ポートである。

これにより第１制御装置の出力ポートはこの種のコントローラに通常設けられているデジタル出力ポートを用いることができ、第２制御装置はセンサー信号入力ポート（アナログ入力ポート）を有する従来のエンジンコントローラを用いることができる。

本発明によれば、油圧パイロット式の操作手段と電気レバー式の操作手段が混在したシステムでオートアイドル制御を行うことができ、かつシステムコストを安価にすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態による建設機械の油圧駆動装置の回路図である。

図１において、油圧駆動装置は主油圧駆動系Ａと、操作制御系Ｂと、エンジン制御系Ｃとを備えている。

主油圧駆動系Ａは、原動機（エンジン）１と、この原動機１によって駆動する可変容量型の主油圧ポンプ２と、主油圧ポンプ２から吐出される圧油によって駆動する油圧シリンダ４，５及び油圧モータ６，７を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧シリンダ４，５及び油圧モータ６，７に供給される圧油の流れ（流量及び方向）を制御するパイロット操作式の制御弁８〜１１を含む複数の制御弁と、タンク１８とを有している。

制御弁８〜１１はセンターバイパスタイプのバルブであり、センターバイパスライン３１上に位置するセンターバイパス通路を有している。センターバイパス通路は、制御弁８〜１１をセンターバイパスライン３１に直列に接続するとともに、制御弁８〜１１のスプールの移動により連通、遮断可能である。センターバイパスライン３１の上流側は主油圧ポンプ２の吐出油路２ａに接続され、下流側はタンクライン３２に接続されている。

操作制御系Ｂは、油圧シリンダ４，５と油圧モータ６の動作を指令する電気レバー装置２１，２２と、油圧モータ７の動作を指令する油圧パイロット式の操作ペダル装置２３と、電気レバーコントローラ２４と、原動機１によって主油圧ポンプ２と共に駆動する固定容量型のパイロットポンプ３と、パイロットポンプ３の吐出油路３ａに接続され、パイロットポンプ３から吐出される圧油の圧力（パイロット圧力）を規定し、パイロット油圧源１６を形成するパイロットリリーフ弁１７と、パイロットポンプ３から吐出される圧油の圧力（パイロット圧力）を減圧して出力し、制御弁８〜１０を制御する電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂを含む複数の電磁比例減圧弁と、パイロット油圧源１６から電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂ及び操作ペダル装置２３の比例減圧弁２３ａ，２３ｂへ至るパイロット管路２５を連通・遮断可能な電磁切換弁２６とを有している。

電気レバー装置２１の操作レバー２１ａは、図１の紙面に沿う左右方向と紙面に垂直な表裏方向の十字方向に回動操作可能であり、例えば操作レバー２１ａを紙面に沿う左右方向に回動させると操作信号（電気信号）ＶＬ１が出力されて油圧シリンダ４が駆動され、操作レバー２１ａを紙面に垂直な表裏方向に回動させると操作信号（電気信号）ＶＬ２が出力されて油圧モータ６が駆動される。電気レバー装置２２の操作レバー２２ａも同様に十字方向に回動操作可能であり、操作レバー２２ａを十字の一方向に回動すると操作信号（電気信号）ＶＬ３が出力されて油圧シリンダ５が駆動され、十字の他方向に回動すると操作信号（電気信号）ＶＬ４が出力されて図示を省略した他の油圧アクチュエータが駆動される。

油圧パイロット式の操作ペダル装置２３はペダル２３ｃを有し、ペダル２３ｃを前方又は後方に踏み込み操作すると比例減圧弁２３ａ又は２３ｂが操作信号（油圧信号）を出力して制御弁１１を操作し、油圧モータ７が駆動される。

電磁切換弁２６は、例えば作業者の安全を確保するために設けられたゲートロックレバー用の電磁切換弁を兼用するものであり、オペレータが乗車後にゲートロックレバーを下げると図示しないスイッチがＯＮし、電磁切換弁２６は図示の閉位置から開位置へと切り換えられ、パイロット管路２５を連通し、降車時にゲートロックレバーを上げると図示しないスイッチがＯＦＦし、電磁切換弁２６は図示の閉位置へと切り換えられ、パイロット管路２５を遮断する。電磁切換弁２６は、電気レバーコントローラ２４の電源ＯＮ時に、図示の閉位置から開位置へと切り換わるものであってもよい。

また、操作制御系Ｂは、上流側がパイロット油圧源１６（パイロットポンプ３の吐出油路３ａ）に接続され、下流側がタンクライン３２に接続され、制御弁８〜１０のスプールの移動により遮断される油圧信号ライン３３と、この油圧信号ライン３３の上流側に接続され、その圧力を検出することで制御弁８〜１０の作動状態を検知する圧力センサー２７と、操作ペダル装置２３の比例減圧弁２３ａ又は２３ｂの出力側に設けられたシャトル弁２９と、シャトル弁２９の出力側に設けられ、その圧力を検出することで制御弁１１の作動状態を検知する圧力センサー２８とを有している。

制御弁８〜１１は、油圧信号ライン３３上に位置し制御弁８〜１１を直列に接続する信号通路を有し、制御弁８〜１０の信号通路は、制御弁８〜１０のスプールが中立位置にあるときは油圧信号ライン３３を連通させ、制御弁８〜１０のスプールが中立位置から動かされると油圧信号ライン３３を遮断し、制御弁１１の信号通路は、制御弁スプールの位置に係わらず、常時、油圧信号ライン３３を連通させる。油圧信号ライン３３の吐出油路３ａとセンターバイパスライン最上流の制御弁８との間には固定絞り３４が設けられ、固定絞り３４と制御弁８との間に上記圧力センサー２７が設けられている。固定絞り３４は、信号ライン３３におけるパイロットポンプ３の吐出油の消費流量を減らすためのものである。

エンジン制御系Ｃは、原動機１の目標回転数を設定するエンジンコントロールダイヤル４１と、エンジンコントローラ４２と、原動機１に備えられるガバナ１ａのガバナレバーとケーブル４３を介して連結され、ガバナレバーを回動して目標回転数を変更するモータアクチュエータ４４と、モータアクチュエータ４４に内蔵され、モータアクチュエータ４４の回転量を検出するポテンショメータ４５とを有している。

電気レバーコントローラ２４は、電気レバー装置２１，２２の操作信号と圧力センサー２７，２８の検出信号を入力し、所定の演算処理を行い、電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂと電磁切換弁２６とエンジンコントローラ４２に駆動信号及び制御信号を出力する。エンジンコントローラ４２は、エンジンコントロールダイヤル４１の設定信号とポテンショメータ４５の検出信号と電気レバーコントローラ２４からの制御信号とを入力し、所定の演算処理を行い、モータアクチュエータ４４に制御信号を出力する。

エンジンコントローラ４２が電気レバーコントローラ２４から入力する制御信号はオートアイドル制御用の制御信号であり（後述）、電気レバーコントローラ２４はその制御信号をデジタル出力ポート２４ｐから出力し、エンジンコントローラ４２はその制御信号をアナログ入力ポート４２ｐから入力する。電気レバーコントローラ２４のデジタル出力ポート２４ｐはこの種のコントローラに一般的に備えられているデジタル出力ポートの１つであり、エンジンコントローラ４２のアナログ入力ポート４２Ｐは、従来の全油圧式（全ての制御弁を油圧パイロット式の操作レバー装置により操作する方式）の油圧駆動装置に用いられるオートアイドル制御機能付きエンジンコントローラの入力ポートである。つまり、エンジンコントローラ４２としては、従来のエンジンコントローラがそのまま使用される。

図２は上記油圧駆動装置が搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。また、下部走行体の前部にはブレード１０５が設けられ、ブレードシリンダ１０６により上下動される。上部旋回体１０１は旋回モータ（図示せず）により下部走行体１００上に軸Ｏを中心に旋回駆動される。フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部で上下動可能である。フロント作業機１０２はブーム１１０、アーム１１１、バケット１１２を有する多関節構造であり、ブーム１１０、アーム１１１、バケット１１２はそれぞれブームシリンダ１１３、アームシリンダ１１４、バケットシリンダ１１５に軸Ｏを含む平面内を回転駆動される。

図１において、油圧シリンダ４，５はそれぞれ例えばブームシリンダ１１３及びアームシリンダ１１４であり、油圧モータ６は例えば旋回モータであり、油圧モータ７は例えば走行モータ１０４ａである。なお、油圧駆動装置には上記バケットシリンダ１１５、走行モータ１０４ｂ等のその他の油圧アクチュエータやその方向制御弁も備えられているが、図示の便宜上、図１では省略している。

図３は、電気レバーコントローラ２４の処理内容を示す機能ブロック図である。電気レバーコントローラ２４は比例弁出力演算部２４ａと、異常演算部２４ｂと、オートアイドル制御演算部２４ｃの各機能を有している。

比例弁出力演算部２４ａは、電気レバー装置２１，２２の操作信号に基づいて電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの駆動信号を演算する。異常演算部２４ｂは、電気レバー装置２１，２２の操作信号と圧力センサー２７の検出信号に基づいて電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの異常を検出し、電磁切換弁２６の制御信号を演算する。オートアイドル制御演算部２４ｃは、圧力センサー２７，２８の検出信号に基づいて制御弁８〜１１のいずれも非作動状態であるかどうかを判定し、エンジンコントローラ４２に制御信号を出力する。

図４は、比例弁出力演算部２４ａ及び異常演算部２４ｂの処理内容の詳細を示すフローチャートである。

電気レバーコントローラ２４は、まず、電気レバー装置２１，２２からの操作信号ＶＬ１，ＶＬ２；ＶＬ３，ＶＬ４（適宜ＶＬで代表する）を読み取る（手順Ｓ１）。次いで、読取った操作信号ＶＬに相当する制御圧Ｐｉを演算する（手順Ｓ２）。制御圧Ｐｉは電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂから出力される制御パイロット圧の目標値である。この演算は、操作信号ＶＬと制御圧Ｐｉとの関数関係を電気レバーコントローラ２４のメモリに予め記憶しておき、その関数関係に基づいて行われる。この制御圧Ｐｉは電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの駆動信号に変換され、電気レバーコントローラ２４から電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの対応するものの駆動部に出力される（手順Ｓ２）。

次いで、電気レバーコントローラ２４は圧力センサー２７の検出信号である監視信号ＥＬを読み取り（手順Ｓ３）、電気レバー装置２１，２２の操作信号（制御電圧）ＶＬが０Ｖのとき、つまり操作レバー２１ａ，２２ａのいずれも中立で操作信号ＶＬ１，Ｖｌ２；ＶＬ３，ＶＬ４の全てが０Ｖのとき、監視電圧ＥＬがタンク圧相当の０Ｖの信号（ＯＦＦ信号）であるかどうかを判断する（手順Ｓ４）。すなわち、操作信号ＶＬ１，Ｖｌ２；ＶＬ３，ＶＬ４と監視電圧ＥＬにより電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂが異常状態か正常状態かどうか判断する処理が行われる。

制御弁８〜１０と電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂが正常に機能しているとき、この手順Ｓ４の判断結果はイエスであり、正常に機械（油圧ショベル）は作動する。一方、電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂのいずれかが故障したり、コンタミスティックによって電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂのいずれかが作動不良となっているような場合には、手順Ｓ４で、その電磁比例減圧弁に対応する操作信号ＶＬが０Ｖであるにも係わらず、監視電圧ＥＬが０Ｖ以外の値となり、手順４の判断結果はＮＯとなる。つまり、操作信号ＶＬと監視電圧ＥＬとが異常状態と判断される。

手順４で、操作信号ＶＬと監視電圧ＥＬとが異常状態と判断されると、電気レバーコントローラ２４は制御信号をＯＮ（例えば０Ｖ）からＯＦＦ（例えば５Ｖ）に切り換えて電磁切換弁２６に出力する（手順Ｓ５）。これにより上記の如く事前に開位置に切り換えられている電磁切換弁２６は図示の閉位置へと切り換えられ、パイロット管路２５の連通を遮断し、パイロットポンプ３から電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂへの圧油の供給が遮断される。これにより今まで作動していた制御弁が中立位置へ戻され、油圧シリンダ４，５及び油圧モータ６を含む電気レバー装置２１，２２に係わる全ての油圧アクチュエータの作動が停止する。これに伴い、ブーム１１１、アーム１１５、旋回体１０１等の電気レバー装置２１，２２に係わる全ての作業機部材が停止する。

図５は、オートアイドル制御演算部２４ｃの処理内容の詳細を示すフローチャートである。オートアイドル制御演算部２４ｃは、まず、圧力センサー２７の検出信号である監視信号ＥＬと圧力センサー２８の検出信号である監視信号ＨＬを読み取る（手順Ｓ１１）。次いで、監視信号ＥＬ，ＨＬが共にそれらのしきい値ＥＬｔｈ、ＥＬｔｈより小さいかどうかを判定する（手順Ｓ１２）。しきい値ＥＬｔｈ、ＥＬｔｈは、電気レバー装置２１，２２及び操作ペダル装置２３がそれぞれ非操作状態（中立）であるかどうか、つまり制御弁８〜１０及び制御弁１１が非操作状態（中立）であるかどうかを判定するための判定値であり、監視信号ＥＬがしきい値ＥＬｔｈより小さい場合は、制御弁８〜１０は非操作状態であり、監視信号ＨＬがしきい値ＥＬｔｈより小さい場合は、制御弁１１は非操作状態であると判定する。

次いで、制御弁８〜１１のいずれかが操作されており、監視信号ＥＬ，ＨＬのいずれかがしきい値ＥＬｔｈ又はＥＬｔｈ以上である場合は、制御信号をＯＮ（例えば５Ｖ）にしてエンジンコントローラ４２に出力し（手順Ｓ１３）、制御弁８〜１１のいずれも非操作状態であり、監視信号ＥＬ，ＨＬが共にそれらのしきい値ＥＬｔｈ、ＥＬｔｈより小さい場合は、制御信号をＯＦＦ（例えば０Ｖ）にしてエンジンコントローラ４２に出力する（手順Ｓ１４）。

図６は、エンジンコントローラ４２の処理内容を示す機能ブロック図である。エンジンコントローラ４２は、目標回転数設定部４２ａと、オートアイドル回転数設定部４２ｂと、オートアイドル判定部４２ｃと、遅れ要素４２ｇと、目標回転数切換部４２ｄと、アクチュエータ操作量演算部４２ｅ、フィードバック制御減算部４２ｆの各機能を有している。

目標回転数設定部４２ａはスロットルダイヤル４１からの操作信号を入力し、この操作信号に対応したエンジン１の目標回転数を設定する。目標回転数設定部４２ａで設定される回転数にはアイドル回転数と、最大回転数と、その中間の回転数があり、中間の回転数にはアイドル回転数から最大回転数へと可変的に増大する。

オートアイドル回転数設定部４２ｂはオートアイドル制御の目標回転数を設定するものであり、オートアイドル制御の目標回転数としてアイドル回転数が記憶されている。

オートアイドル判定部４２ｃは電気レバーコントローラ２４からアナログ入力ポート４２ｐを介して入力したＯＮ（例えば５Ｖ）又はＯＦＦ（例えば０Ｖ）の制御信号を入力し、オートアイドル制御の要否を判定し、オートアイドル制御が要と判定されたときに目標回転数切換部４２ｄを図示の位置から切り換えるものであり、しきい値として例えば２．５Ｖが設定してあり、制御信号が例えば５ＶのＯＮ信号である場合は、ＯＦＦ（オートアイドル制御不要）の判定信号を出力し、制御信号が例えば０ＶのＯＦＦ信号である場合は、ＯＮ（オートアイドル制御要）の判定信号を出力する。

遅れ要素４２ｇは、オートアイドル判定部４２ｃの判定信号がＯＦＦからＯＮに切り換わった場合にのみ一定時間（例えば４〜５秒）の遅れをもって、その切り換わったＯＮの判定信号を出力する。これによりオペレータが操作レバー手段を中立に戻してから短時間で操作レバー手段を操作して作業を続行する場合などにはエンジン回転数が低下しないので、不要なエンジン回転数の低下を防止できる。

目標回転数切換部４２ｄは遅れ要素４２ｇを経由した判定信号がＯＦＦのときは図示の位置を保持し、目標回転数設定部４２ａで設定された目標回転数を選択し、遅れ要素４２ｇを経由した判定信号がＯＮになると図示の位置から切り換えられ、オートアイドル回転数設定部４２ｂに設定された目標回転数（アイドル回転数）を選択する。

アクチュエータ操作量演算部４２ｅは、目標回転数切換部４２ｄで選択された目標回転数をモータアクチュエータ４４の目標回転量に変換する演算を行う。この演算は、エンジン１の回転数がその目標回転数となるような目標燃料噴射量を求める演算と、ガバナ１ａの燃料噴射量がその目標燃料噴射量となるようなモータアクチュエータ４４の目標回転量を求める演算の組み合わせである。

フィードバック制御減算部４２ｆは、アクチュエータ操作量演算部４２ｅで演算したモータアクチュエータ４４の目標回転量からポテンショメータ４５で検出された回転量を減算し、偏差信号を算出する。この偏差信号は、図示しないアンプで増幅され、駆動信号がモータアクチュエータ４４に出力される。モータアクチュエータ４４はその駆動信号によりガバナ１ａを操作して、エンジン１の回転数が目標回転数切換部４２ｄで選択された目標回転数となるよう燃料料噴射量を制御する。

以上において、電気レバーコントローラ２４は電気レバー装置２１，２２（電気レバー式の操作手段）の操作信号を入力し、電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂへ制御信号を出力する第１制御装置を構成し、シャトル弁２９及び圧力センサー２８は制御弁１１（第１制御弁）の動作状態を検出する第１検出手段を構成し、油圧信号ライン３３及び圧力センサー２７は、制御弁８〜１０（第２制御弁）の動作状態を検出する第２検出手段を構成する。

また、図５の手順Ｓ１２の処理機能は、第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて制御弁１１及び制御弁８〜１０（第１及び第２制御弁）のいずれも非作動状態であるかどうかを判定する第１判定手段を構成し、エンジンコントローラ４２は、第１判定手段の判定結果を入力し、第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるときにエンジン１の回転数を下げるオートアイドル制御を行う第２制御装置を構成する。

更に、油圧信号ライン３３及び圧力センサー２７は、制御弁８〜１０（第２制御弁）のいずれかのスプールが動作状態にあるかどうかを検出する動作検出手段を構成し、図４の手順Ｓ４の処理機能は、電気レバー装置２１，２２（電気レバー式の操作手段）の操作信号と圧力センサー２７（動作検出手段）の検出結果に基づき異常を判定する第２判定手段を構成し、本実施の形態では、動作検出手段（油圧信号ライン３３及び圧力センサー２７）は第２検出手段を兼ねている。

次に、以上のように構成した本実施の形態の動作を説明する。
＜アクチュエータ操作＞
オペレータが電気レバー装置２１又は２２を操作すると、電気レバー装置２１，又は２２からの操作信号が電気レバーコントローラ２４に入力される。電気レバーコントローラ２４は、電気レバー装置２１又は２２の操作信号に基づいて電磁比例減圧弁１２ａ〜１４ｂの該当するものへの駆動信号を演算し、その電磁比例減圧弁を駆動する（図４の手順Ｓ１及びＳ２）。電磁比例減圧弁が駆動すると、対応する制御弁のスプールが作動し、油圧シリンダ４又は５或いは油圧モータ６が駆動する。

また、オペレータが油圧パイロット式の操作ペダル装置２３を操作すると、パイロットポンプ３からの圧油が制御弁１１に供給され、油圧モータ（例えば走行モータ）７が作動する。
＜電磁比例減圧弁の異常検出＞
電気レバー装置２１，２２の操作により制御弁８〜１０のいずれかのスプールが作動すると、油圧信号ライン３３に圧力が立ち、圧力センサー２７はその圧力を検出する。操作ペダル装置２３を操作した場合は、制御弁１１のスプールが動いても油圧信号ライン３３は開口したままなので、油圧信号ライン３３の圧力には影響せず、圧力センサー２７の検出信号は変化しない。

電気レバー装置２１，２２を中立に戻してアクチュエータの駆動を停止する場合、例えば作動油に混入した金属粉等により電磁比例減圧弁１２ａ〜１４ｂのスプールがスティックを起こし、制御弁が中立に戻らない場合がある。このような場合、電気レバー装置２１，２２のいずれも操作していないにも係わらず油圧信号ライン３３に圧力が立ち、圧力センサー２７はその圧力を検出する。電気レバーコントローラ２４は電気レバー装置２１，２２の操作信号と圧力センサー２７の検出信号を入力し、電磁比例減圧弁１２ａ〜１４ｂのいずれかがスティックしていると判断し、電磁切換弁２６を閉位置に切り換える（図４の手順Ｓ３〜Ｓ５）。これにより電磁比例減圧弁１２ａ〜１４ｂの１次圧力がカットされ、各アクチュエータ４〜６が停止する。
＜エンジン回転数制御＞
オペレータがエンジンコントロールダイヤル４１を回転させると、エンジンコントロールダイヤル４１に付属するポテンショメータの抵抗値が変化し、目標回転数の設定信号が変化する。電気レバー装置２１，２２或いは操作ペダル装置２３のいずれかが操作されているときは、エンジンコントローラ４２はその設定信号に基づいて設定された目標回転数とモータアクチュエータ４４のポテンショメータ４５から入力した検出信号に基づいてモータアクチュエータ４４の駆動信号を生成し（図５のブロック４２ａ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ）、モータアクチュエータ４４を正転又は逆転させる。モータアクチュエータ４４が回転することによりケーブル４３が押し引きされ、ガバナ１ａのガバナレバーが回動し、燃料噴射量が変化してエンジン回転数が目標回転数となるよう制御される。
＜オートアイドル制御＞
電磁比例減圧弁のいずれも正常である（スティックしていない）通常時は、電気レバー装置２１，２２を中立に戻すと、制御弁８〜１０のスプールも中立に戻り、油圧信号ライン３３の圧力もタンク圧となり、圧力センサー２７はその圧力を検出する。同様に、油圧パイロット式の操作ペダル装置２３を中立に戻すと、操作信号であるパイロット圧はタンク圧となり、圧力センサー２８はその圧力を検出する。このように電気レバー装置２１，２２と操作ペダル装置２３が共に中立に戻ると、電気レバーコントローラ２４はオートアイドル制御の制御信号をＯＮ（５Ｖ）からＯＦＦ（０Ｖ）に切り換え、デジタル出力ポート２４ｐよりその制御信号を出力する。エンジンコントローラ４２はその制御信号をアナログ入力ポート４２ｐより入力し、それが一定の電圧（例えば２．５Ｖ）以下であるためオートアイドル制御要と判断してＯＮの判定信号を出力し（図６のブロック４２ｃ）、一定時間経過後、エンジン目標回転数をアイドル回転数に変更し、エンジン１の回転数を低下させる（図６のブロック４２ｇ、４２ｄ）。

以上のように本実施の形態によれば、油圧パイロット式の操作手段（操作ペダル装置２３）と電気レバー式の操作手段（電気レバー装置２１，２２）が混在していても、電気レバーコントローラ２４で制御弁１１と制御弁８〜１０のいずれも非作動状態であるかどうかを判定し、その判定結果をエンジンコントローラ４２に入力してオートアイドル制御を行うようにしたので、エンジンコントローラ４２として、従来、全油圧式（全ての制御弁を油圧パイロット式の操作レバー装置により操作する方式）の油圧駆動装置に用いられるオートアイドル制御機能付きエンジンコントローラをそのまま用いてオートアイドル制御を行うことができ、システムコストを安価にすることができる。

また、電気レバーコントローラ２４に電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの異常を検出し、異常時に電磁切換弁２６を閉じて全ての油圧アクチュエータ４〜７を停止させるようにしたので、不測の事故を未然に防止し、安全性を向上することができる。

更に、その異常判定のために設けた動作検出手段である圧力センサー２７を、オートアイドル制御用の制御弁８〜１０の動作状態を検出する検出手段に兼用するので、システムコストの一層の低減が可能となる。

また、制御弁８〜１０の動作状態を検出する検出手段を制御弁８〜１０のスプールの移動により遮断される油圧信号ライン３３と、この油圧信号ライン３３の上流側の圧力を検出する圧力センサー２７とで構成したので、電気レバー式の操作手段（電気レバー装置２１，２２）に係わる制御弁８〜１０が複数ある場合でも、１つの圧力センサー（圧力センサー２７）でそれらの制御弁８〜１０のいずれも操作状態にないかどうかを検出することができる。

なお、上記の実施の形態では、電気レバーコントローラ２４に電磁比例減圧弁１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂの異常判定機能を設け、そのために設けた圧力センサー２７をオートアイドル制御のための制御弁８〜１０の動作状態を検出する検出手段に兼用したが、電磁比例減圧弁の異常判定機能を設けず、オートアイドル制御専用の検出手段を設けてもよい。

また、電気レバー装置２１，２２に係わる制御弁８〜１０の動作状態を圧力センサー２７で検出したが、電気レバー装置２１，２２の操作信号を用いて検出してもよい。この場合、制御弁８〜１０の動作状態を検出する検出手段は、電気レバーコントローラ２４の内部にその演算処理の一機能として備えられるものとなる。

本発明の一実施の形態に係わる建設機械の油圧駆動装置の回路図である。 油圧駆動システムが搭載される油圧ショベルの外観を示す図である。 電気レバーコントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。 電気レバーコントローラの比例弁出力演算部及び異常演算部の処理内容の詳細を示すフローチャートである。 電気レバーコントローラのオートアイドル制御演算部の処理内容の詳細を示すフローチャートである。 エンジンコントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。

符号の説明

Ａ 主油圧駆動系
Ｂ 操作制御系
Ｃ エンジン制御系
１ 原動機（エンジン）
２ 主油圧ポンプ
３ パイロットポンプ
４，５ 油圧シリンダ
６，７ 油圧モータ
８〜１１ 制御弁
１２ａ，１２ｂ〜１４ａ，１４ｂ 電磁比例減圧弁
１６ パイロット油圧源
１７ パイロットリリーフ弁
１８ タンク
２１，２２ 電気レバー装置
２３ 操作ペダル装置
２４ 電気レバーコントローラ２４（第１制御装置）
２４ａ 比例弁出力演算部
２４ｂ 異常演算部
２４ｃ オートアイドル制御演算部
２４ｐ デジタル出力ポート
２５ パイロット管路
２６ 電磁切換弁
２７ 圧力センサー（第２検出手段）
２８ 圧力センサー（第１検出手段）
２９ シャトル弁
３１ センターバイパスライン
３２ タンクライン
３３ 油圧信号ライン
３４ 固定絞り
４１ スロットルダイヤル
４２ エンジンコントローラ（第２制御装置）
４２ａ 目標回転数設定部
４２ｂ オートアイドル回転数設定部
４２ｃ オートアイドル判定部
４２ｄ 目標回転数切換部
４２ｅ アクチュエータ操作量演算部
４２ｆ フィードバック制御減算部
４２ｇ 遅れ要素
４２ｐ アナログ入力ポート
４３ ケーブル
４４ モータアクチュエータ
４５ ポテンショメータ

Claims (4)

1. エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、駆動する第１油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記第１油圧アクチュエータヘの圧油の流れを制御する第１制御弁と、前記第１制御弁を操作するための油圧パイロット式の操作手段とを備える建設機械の油圧駆動装置において、
   第２油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプから前記第２油圧アクチュエータヘの圧油の流れを制御する第２制御弁と、
   前記第２制御弁を操作するための電気レバー式の操作手段と、
   前記電気レバー式の操作手段の操作に基づいて前記第２制御弁を駆動する電磁比例減圧弁と、
   前記電気レバー式の操作手段の操作信号を入力し、前記電磁比例減圧弁へ制御信号を出力する第１制御装置と、
   前記第１制御弁の動作状態を検出する第１検出手段と、
   前記第２制御弁の動作状態を検出する第２検出手段と、
   前記第１制御装置に設けられ、前記第１及び第２検出手段の検出結果に基づいて前記第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるかどうかを判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段の判定結果を入力し、前記第１及び第２制御弁のいずれも非作動状態であるときに前記エンジンの回転数を下げるオートアイドル制御を行う第２制御装置とを備えることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
2. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記第１検出手段は、前記油圧パイロット式の操作手段が出力するパイロット圧を検出する第１圧力センサーを有し、
   前記第２検出手段は、上流側がパイロット油圧源に接続され、下流側がタンクに接続され、前記第２制御弁のスプールの移動により遮断される油圧信号ラインと、この油圧信号ラインの上流側の圧力を検出する第１圧力センサーとを有し、
   前記第１判定手段は、前記第１圧力センサーの出力と前記第２圧力センサーの出力の論理和により前記判定を行うことを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
3. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記第２制御弁のいずれかのスプールが動作状態にあるかどうかを検出する動作検出手段を更に備え、
   前記第１制御装置は、前記電気レバー式の操作手段の操作信号と前記動作検出手段の検出結果に基づき異常を判定する第２判定手段を更に有し、
   前記動作検出手段は前記第２検出手段を兼ねることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。
4. 請求項１記載の建設機械の油圧駆動装置において、
   前記第１制御装置の前記第１判定手段の判定結果を前記第２制御装置に出力する出力ポートはデジタル出力ポートであり、前記第２制御装置の前記判定結果を入力する入力ポートはアナログ入力ポートであることを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

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