JP2010084375A - 作業機械の油圧制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械の油圧制御装置に関し、作業姿勢に関わらず良好な操作性及び作業性を獲得する。
【解決手段】
アッパブームシリンダ７を伸長方向へ駆動するパイロット回路Ｌ１に第一電磁比例減圧弁３を介装させる。また、アッパブームシリンダ７を短縮方向へ駆動するパイロット回路Ｌ２に第二電磁比例減圧弁４を介装させる。さらに、ロアブームシリンダ８を伸長方向へ駆動するパイロット回路Ｌ３に第三電磁比例減圧弁５を介装させる。
上方の対象物を解体する解体モード時には、解体モード時制御手段により第一電磁比例減圧弁３の開度を絞る。また、下方の対象物を解体する掘削モード時には、アッパブームの先端高さに応じて第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度を絞る。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧シリンダ及び複数の節部材を互いに枢着させた多関節型のフロント作業機を有する作業機械の油圧制御装置に関する。

従来、油圧ショベルに代表される作業機械において、２ピースブームや３ピースブームを含む多関節型フロント作業機を備えたものが開発されている。例えば、特許文献１には、上部旋回体に対して第１ブーム及び第２ブームを関節結合し、その先端にアーム及びバケットを関節結合してなる多関節型フロント作業機を備えた２ピースブーム作業機が記載されている。このような多関節型フロント作業機を備えた油圧ショベルは通常の油圧ショベルよりも作業範囲が広範であるため、油圧ショベルよりも上方の対象物（壁体や建造物など）を解体する作業と、下方の対象物（杭や基礎など）を解体，掘削する作業との両作業が必要な場合に用いて好適である。
特開２０００−２４０１０５号公報

ところで、多関節型フロント作業機はその基端部から先端部までの距離が長いため、油圧ショベル本体に対する枢着部や各節部材を支持する油圧シリンダに作用するモーメントが大きくなりやすい。特に、このような傾向は、アタッチメントとして解体用のブレーカやツインヘッダといった重量の大きいものを装着した場合に顕著となる。そのため、例えば多関節フロント作業装置を上方へ持ち上げた状態で建造物を解体しているときにブーム下げ操作を行うと、自重の負荷によりブームの下降速度が速くなりやすく、良好な操作性が得られないという課題がある。

このような課題に対し、ブーム下げ方向への作動油流量を抑制することにより、ブームの作動速度を制限することも考えられる。すなわち、ブーム下降時に作動油が排出される側の作動油流路を予め狭めておくことで作動油の流速を抑制し、ブームの下降速度の加速を防止するものである。しかしながら、作動油流路を狭めてしまうと、下方の対象物の解体や掘削時におけるブームの下降速度も低下することになり、これもまた良好な作業性が得られない。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、作業姿勢に関わらず良好な操作性及び作業性を獲得することができるようにした、作業機械の油圧制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、上方の対象物を解体するための解体モードと下方の対象物を解体するための掘削モードとを有し、アッパブームシリンダ及びロアブームシリンダの伸縮によりアッパブーム及びロアブームからなる２ピースブームを駆動する作業機械の油圧制御装置であって、該解体モードと該掘削モードとを切り換える作業モード切換スイッチと、該アッパブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路（アッパ伸びパイロット回路）に介装された第一電磁比例減圧弁と、該アッパブームシリンダを短縮方向へ駆動するパイロット回路（アッパ縮みパイロット回路）に介装された第二電磁比例減圧弁と、該ロアブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路（ロア伸びパイロット回路）に介装された第三電磁比例減圧弁と、該アッパブームの先端高さ（H）を検出する高さ検出手段と、該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択されているときに、該第一電磁比例減圧弁の開度を絞る解体モード時制御手段と、該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ（H）が予め設定された第一高さ（h₁）以上であるときに、該先端高さ（H）に応じて該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁の開度を絞る掘削モード時制御手段とを備えたことを特徴としている。

また、請求項２記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該掘削モード時制御手段が、該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ（H）が該第一高さ（h₁）よりも高い第二高さ（h₂）以上であるときに、該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁を閉鎖することを特徴としている。

また、請求項３記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項１又は２記載の構成に加え、該高さ検出手段が、該アッパブームの仰角を検出する第一角度センサと、該ロアブームの仰角を検出する第二角度センサとを有することを特徴としている。
また、請求項４記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の構成に加え、該解体モード制御手段が、該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ（H）が予め設定された第三高さ（h₃）未満であるときには、該先端高さ（H）が第三高さ（h₃）以上であるときよりも該第一電磁比例減圧弁の開度をさらに絞ることを特徴としている。

また、請求項５記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項４記載の構成に加え、該アッパブームシリンダ及び該ロアブームシリンダに作用する負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第三高さを変更することを特徴としている。
また、請求項６記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項５記載の構成に加え、該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第一電磁比例減圧弁の絞り開度を変更することを特徴としている。

本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項１）によれば、解体モード時にはアッパブームシリンダの伸長を抑制してアッパブームの落下を防止することができる。一方、掘削モード時にはアッパブームシリンダの伸長が抑制されないため、操作性を高めることができる。
また、掘削モード時にはアッパブームの先端高さが高くなるとアッパブームシリンダの短縮及びロアブームシリンダの伸長を抑制して、フロント作業機の上昇を防止することができる。これにより、掘削モード時のフロント作業機の動作範囲をオペレータに知らしめることができる。また、アッパブームの上昇が抑制されるため、その落下を確実に防止することができる。

また、本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項２）によれば、アッパブームの先端の高さが第二高さを超えないようにフロント作業機の動作を制限することができる。また、掘削モード時におけるフロント作業機の可動範囲を高さ方向に切り分けることができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項３）によれば、簡素な構成で正確にアッパブームの先端高さを把握することができる。

また、本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項４）によれば、解体モード時において、アッパブームの先端高さが低くなるほどアッパブームシリンダの伸長の抑制量が増加するため、アッパブームの落下を確実に防止することができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項５）によれば、アッパブームシリンダの伸長の抑制量を増加させ始める高さを負荷の大きさに応じて変更することにより、より確実にアッパブームの落下を防止することができる。例えば、重量の大きいアタッチメントを着装したときには、重量の小さいアタッチメントを着装した場合よりも比較的高い位置から抑制量を増加させることができる。

また、本発明の作業機械の油圧制御装置（請求項６）によれば、負荷に応じた絞り制御により、操作性をより高めることができる。例えば、重いアタッチメントを装着している場合には、軽いアタッチメントを装着している場合よりも第一電磁比例減圧弁絞りを小さくすることで、フロント作業機を落ちにくくすることができる。また、アタッチメントの重量に関わらず、フロント作業機の動作速度を一定にすることも可能である。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施形態に係る作業機械の油圧制御装置を説明するためのものであり、図１は本油圧制御装置を搭載した解体作業機の全体構成を示す側面図であって解体モード時の姿勢を示す図、図２はその解体作業機の掘削モード時の姿勢を示す側面図、図３は本油圧制御装置の全体構成を示す油圧回路図及び制御ブロック図、図４は本油圧制御装置に係るコントローラの機能を示す制御ブロック図、図５は本油圧制御装置におけるロアブーム伸び側パイロット圧及びアッパブーム縮み側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフ、図６は本油圧制御回路におけるコントロール弁の開口特性を示すグラフである。
なお、図７は本発明の変形例としての油圧制御装置におけるアッパブーム伸び側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフである。

［１．全体構成］
本発明に係る油圧制御装置は、図１に示す解体作業機３０に適用されている。この解体作業機３０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体３１と、下部走行体３１の上に旋回自在に搭載された上部旋回体３２とを備えて構成される。上部旋回体３２における前方側には、２ピースブームを備えたフロント作業機３３及びオペレータが搭乗するキャブ３８が装着されている。

フロント作業機３３は、ロアブーム３４，アッパブーム３５，アーム３６及びアタッチメントとしての破砕機３７から構成されている。ロアブーム３４は、上部旋回体３２のフレーム３９に対して起伏自在に枢着され、アッパブーム３５はロアブーム３４の先端に対して起伏自在に枢着されている。
フレーム３９とロアブーム３４との間には、ロアブーム３４を上下方向へ揺動する油圧駆動式のロアブームシリンダ８が介装され、また、ロアブーム３４とアッパブーム３５との間には、アッパブーム３５を上下方向へ揺動するアッパブームシリンダ７が介装されている。なお、本油圧制御装置はこれらのロアブームシリンダ８及びアッパブームシリンダ７の伸縮動作を制御するものである。また、ロアブームシリンダ８は二本設けられており、これらに係る油圧制御は同一である。

この解体作業機３０には、解体モード及び掘削モード二種類の作業モードが用意されている。解体モードとは解体作業機３０よりも上方の対象物を解体するためのモードであり、図１に示すように、主にフロント作業機３３を上方向へ伸ばした姿勢で作業する際に選択されるものである。一方、掘削モードとは解体作業機３０よりも下方の対象物を解体又は掘削するためのモードであり、図２に示すように、主にフロント作業機３３を下方向へ伸ばした姿勢で作業する際に選択されるモードである。これらの作業モードを択一的に切り換えるための作業モード切換スイッチ１は、キャブ３８内に設けられている。なお作業モード切換スイッチ１で選択された作業モードの情報は、後述するコントローラ２０へ入力されている。

アッパブーム３５とロアブーム３４との枢着部分には、アッパブーム３５の仰角を検出するアッパブーム角度センサ２ａ（第一角度センサ）が設けられ、フレーム３９とロアブーム３４との枢着部分には、ロアブーム３４の仰角を検出するロアブーム角度センサ２ｂ（第二角度センサ）が設けられている。これらの角度センサ２ａ，２ｂで検出された角度は、後述するコントローラ２０へ入力されてアッパブーム３５の先端Ｔの高さＨの算出に用いられている。本実施形態では、これらの角度センサ２ａ，２ｂがアッパブーム３５の先端高さHを検出する高さ検出手段として機能している。

［２．回路構成］
図３に、アッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８の駆動に係る油圧回路を模式的に示す。なお、他のアクチュエータに係る油圧回路に関しては記載を省略している。
エンジン１３によって駆動される油圧ポンプ１１は、レギュレータ１２を併設された容量可変型のポンプであり、アッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８の両方へ作動油を供給している。レギュレータ１２は公知のポンプ容量可変手段であり、導入されるネガコン圧が高いほど油圧ポンプ１１の吐出流量を減少させるように、また、ネガコン圧が低いほど吐出流量を増加させるように、油圧ポンプ１１の斜板制御を実施する。

油圧ポンプ１１とアッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８との間の油圧回路上にはそれぞれ、コントロール弁６ａ，６ｂが介装されている。これらのコントロール弁６ａ，６ｂはアッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８に対する作動油の流量及び流通方向を調整する弁であり、パイロット制御により流量制御スプール（ステム）位置をＳ１〜Ｓ３の三位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御できるパイロット式電磁流量制御弁として構成されている。

例えば、アッパブームシリンダ７用のコントロール弁６ａのスプールがＳ１位置へと切り換えられると、油圧ポンプ１１から吐出された作動油がアッパブームシリンダ７のヘッド室側へ供給されてアッパブームシリンダ７は伸長する。一方、スプールがＳ３位置へと切り換えられると、作動油がアッパブームシリンダ７のロッド室側へ供給されてアッパブームシリンダ７は短縮する。また、ロアブームシリンダ８用のコントロール弁６ｂのスプールがＳ３位置へと切り換えられると、作動油がロアブームシリンダ８のヘッド室側へ供給されてロアブームシリンダ８は伸長する。

以下、アッパブームシリンダ７側のコントロール弁６ａにおいて、スプールを中立のＳ２位置からＳ１位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をアッパ伸びパイロット回路Ｌ１と呼び、スプールをＳ３位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をアッパ縮みパイロット回路Ｌ２と呼ぶ。また、ロアブームシリンダ８側のコントロール弁６ｂにおいて、スプールを中立のＳ２位置からＳ３位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をロア伸びパイロット回路Ｌ３と呼び、スプールをＳ１位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をロア縮みパイロット回路Ｌ４と呼ぶ。

アッパ伸びパイロット回路Ｌ１及びアッパ縮みパイロット回路Ｌ２は、アッパブーム３５の操作レバーへの操作量に応じて開閉するリモコン弁１６の二次側に接続されている。一方、ロア伸びパイロット回路Ｌ３及びロア縮みパイロット回路Ｌ４は、ロアブーム３４の操作レバーへの操作量に応じて開閉するリモコン弁１７の二次側に接続されている。これらの各パイロット回路Ｌ１〜Ｌ４は、オペレータの操作量に応じたパイロット圧を各コントロール弁６ａ，６ｂに伝達する。

図３に示すように、アッパ伸びパイロット回路Ｌ１，アッパ縮みパイロット回路Ｌ２及びロア伸びパイロット回路Ｌ３のそれぞれの回路上には、伝達されるパイロット圧を電磁制御で抑制する電磁比例減圧弁３，４，５が介装されている。アッパ伸びパイロット回路Ｌ１上の第一電磁比例減圧弁３は、アッパブーム３５の伸び操作に対応するリモコン弁１６ａから伝達されるパイロット圧の上限値を制限するものである。同様に、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５はそれぞれ、アッパブーム３５の縮み操作に対応するリモコン弁１６ｂ及びロアブーム３４の伸び操作に対応するリモコン弁１７ａから伝達されるパイロット圧の上限値を制限する。これらの電磁比例減圧弁３，４，５は、コントローラ２０によってその開度を制御されている。

［３．コントローラ構成］
コントローラ２０は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。図４に示すように、コントローラ２０は、部材データ記憶器２１，姿勢演算器２２，最大信号発生器２３，出力設定器２４（掘削モード時制御手段の一つ），第一信号切換器２５（掘削モード時制御手段の一つ），解体作業信号発生器２６及び第二信号切換器２７（解体モード時制御手段）を備えて構成されている。 なお、これらの構成を電子回路として、あるいはソフトウェアとして設けてもよい。

本コントローラ２０の入力側には、前述の作業モード切換スイッチ１，アッパブーム角度センサ２ａ及びロアブーム角度センサ２ｂが接続されている。作業モード切換スイッチ１で選択された作業モードの情報は、第一信号切換器２５及び第二信号切換器２７へ入力されている。
部材データ記憶器２１には、ロアブーム３４の基端（フレーム３９との枢着中心）から先端（アッパブーム３５との枢着中心）までの長さと、アッパブーム３５の基端（ロアブーム３４との枢着中心）から先端までの長さが記憶されている。

姿勢演算器２２は、アッパブーム角度センサ２ａ及びロアブーム角度センサ２ｂで検出された各仰角と、部材データ記憶器２１に記憶された長さに基づき、アッパブーム３５の先端高さHを算出するものである。ここで算出された先端高さHは出力設定器２４へと入力されている。
出力設定器２４は、先端高さHに応じてアッパ縮みパイロット回路Ｌ２及びロア伸びパイロット回路Ｌ３のパイロット圧の上限値を設定するものである。ここでは図５のグラフに示すように、先端高さHが予め設定された第一高さh₁未満である場合には十分に高い上限値が設定されており、パイロット圧は抑制されない。一方、先端高さHが第一高さh₁以上である場合には、先端高さHが高いほど上限値が低く制限され、第二高さh₂以上になるとゼロに設定されている。ここで設定されたパイロット圧の上限値は、第一信号切換器２５の掘削側に入力されている。

最大信号発生器２３は、十分に高いパイロット圧の上限値を設定するものである。ここで設定されるパイロット圧の上限値とは、アッパブーム３５の操作レバーやロアブーム３４の操作レバーをフル操作した場合にパイロット回路Ｌ１〜Ｌ４に生じる最大のパイロット圧に対応する値のことを意味しており、パイロット圧を抑制しない場合に用いられる。ここで設定されたパイロット圧の上限値は、第一信号切換器２５の解体側及び第二信号切換器２７の掘削側に入力されている。

解体作業信号発生器２６は、最大信号発生器２３での設定に係るパイロット圧の上限値よりも低圧の上限値を設定するものである。ここで設定される上限値は、解体作業機３０がフロント作業機３３を上方向へ伸ばした姿勢のときに、フロント作業機３３の下降速度を抑制するための信号であり、第二信号切換器２７の解体側へと入力されている。
第一信号切換器２５及び第二信号切換器２７は、選択されている作業モードに応じて各電磁比例減圧弁３，４，５の開度を選択的に制御するものである。まず、第一信号切換器２５は、作業モード切換スイッチ１で選択されている作業モードが解体モードである場合には、入力されている二種類の上限値のうち、最大信号発生器２３から入力されている上限値を選択して、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度を制御する。一方、作業モードが掘削モードである場合には、出力設定器２４から入力されている上限値を選択して、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度を制御する。

また、第二信号切換器２７は、作業モードが解体モードである場合には、解体信号発生器２６から入力されている上限値を選択して、第一電磁比例減圧弁３の開度を制御する。一方、作業モードが掘削モードである場合には、最大信号発生器２３から入力されている上限値を選択して、第一電磁比例減圧弁３の開度を制御する。
本実施形態の油圧制御装置におけるコントローラ２０での制御内容をまとめると以下の通りとなる。

上述の通り、出力設定器２４及び第一信号切換器２５は、作業モード切換スイッチ１で掘削モードが選択され、かつ、先端高さHが予め設定された第一高さh₁以上であるときに、先端高さHに応じて第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度を絞る掘削モード時制御手段として機能している。また、第二信号切換器２７は、作業モード切換スイッチ１で解体モードが選択されているときに、第一電磁比例減圧弁３の開度を絞る解体モード時制御手段として機能している。

［４．作用］
［４−１．解体モード時］
図１に示すように、上方の対象物の解体作業時には、作業モード切換スイッチ１がオペレータに操作されて解体モードが選択される。解体モード時には、アッパ伸びパイロット回路Ｌ１のパイロット圧の上限値が解体作業信号発生器２６で設定された値に制限され、第一電磁比例減圧弁３の開度が絞られる。これにより、オペレータがアッパブーム３５の操作レバーを下げ方向へ操作したときに、アッパ伸びパイロット回路Ｌ１を介してコントロール弁６ａに伝達されるパイロット圧が制限される。

図６にコントロール弁６ａの開口特性を示す。コントロール弁６ａのスプールは、入力されるパイロット圧の大きさ（すなわち、一般的にはレバー操作量）に応じて移動し、センタバイパス方向，シリンダ方向，及びタンク方向への流路開口を同時に制御している。本実施形態の油圧回路では、コントロール弁６ａに入力されるパイロット圧の最大値が制限されるため、その最大値のパイロット圧でスプールが移動する位置Ｂとコントロール弁６ａの中立時におけるスプールの位置Ｏとの間でそれぞれの流路開口が設定されることになる。

したがって、アッパブームシリンダ７のヘッド室側へ供給される作動油流量が減少してアッパブームシリンダ７が伸長しにくくなるとともに、ロッド室側からタンク１５への戻り油流量も減少してアッパブーム３５の落下が抑制される。
また、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度は最大に開放され、アッパ縮みパイロット回路Ｌ２及びロア伸びパイロット回路Ｌ３のパイロット圧は制限されない。これにより、リモコン弁１６ｂ，１７ａの二次圧は、レバー操作に応じた大きさのままそれぞれコントロール弁６ａ，６ｂへ導入されるため、アッパブーム３５の上げ動作，ロアブーム３４の下げ動作，そしてロアブーム３４の上げ動作は速度制限されることなくスムーズになる。

［４−２．掘削モード時］
図２に示すように、下方の対象物の解体，掘削作業時には、作業モード切換スイッチ１がオペレータに操作されて掘削モードが選択される。掘削モード時には、第一電磁比例減圧弁３の開度は最大に開放され、アッパ伸びパイロット回路Ｌ１のパイロット圧は制限されない。コントロール弁６ａの流路開口は、スプール位置（バルブストローク）が図６中の位置Ｏと位置Ａとの間で設定される。これにより、リモコン弁１６ａの二次圧はレバー操作に応じた大きさのままそれぞれコントロール弁６ａへ導入されるため、アッパブーム３５の下げ動作とロアブーム３４の上げ動作は速度制限されることなくスムーズになる。

一方、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度は、図２中に示されたアッパブーム３５の先端Ｔの高さHに応じて制御される。
先端高さHが第一高さh₁未満である場合には、コントローラ２０の出力設定器２４で十分に高いパイロット圧の上限値が設定されるため、アッパ縮みパイロット回路Ｌ２及びロア伸びパイロット回路Ｌ３のパイロット圧は抑制されない。したがって、解体モード時と同様に、アッパブーム３５の上げ動作とロアブーム３４の下げ動作についても速度制限されることなくスムーズになる。

先端高さHが第一高さh₁以上になるまでフロント作業機３３が持ち上げられると、コントローラ２０の出力設定器２４でその高さHに応じてパイロット圧の上限値が低められる。これにより、例えばアッパブーム３５の操作レバーが上げ方向へフル操作されたとすると、その操作量に応じた大きな二次圧がリモコン弁１６ｂから出力されるものの、アッパ縮みパイロット回路Ｌ２に介装された第二電磁比例減圧弁４において減圧されるため、コントロール弁６ａのスプールの作動量が小さくなる。したがって、アッパブームシリンダ７の縮小動作の速度が抑制され、アッパブーム３５がゆっくりと上げ方向に移動する。また、ロアブームシリンダ８の伸長方向の速度も抑制されるため、ロアブーム３４の上げ方向への動作も緩慢となる。

さらに、先端高さHが第二高さh₂以上になるまでフロント作業機３３が持ち上げられると、出力設定器２４で設定されるパイロット圧の上限値がゼロになる。したがって、アッパブームシリンダ７の縮小動作とロアブームシリンダ８の伸長動作が禁止されることになり、アッパブーム３５及びロアブーム３４はそれ以上上へ移動しない。

［５．効果］
このように、本油圧制御回路によれば、フロント作業機３３が上方に位置している解体モード時にはアッパブームシリンダ７の伸長を抑制してアッパブーム３５の落下を防止することができる。例えば、重量の大きい破砕機３７のようなアタッチメントを装着していたとしても、自重によってフロント作業機３３の姿勢が下がることはない。一方、フロント作業機３３が下方に位置している掘削モード時にはアッパブームシリンダ７の伸長方向への動作が抑制されないため、良好な操作性及び作業性を獲得することができる。

また、掘削モード時には、アッパブーム３５の先端高さHが高くなるとアッパブームシリンダ７の短縮方向への動作とロアブームシリンダ８の伸長方向への動作を抑制して、フロント作業機３３の上昇を防止することができる。これにより、掘削モード時のフロント作業機３３の動作範囲をオペレータに知らしめることができる。また、アッパブーム３５，ロアブーム３４の上昇が抑制されるため、その落下を確実に防止することができる。

特に、本願発明では、先端高さHが第一高さh₁以上になると、たとえフルレバー操作したとしてもアッパブーム３５，ロアブーム３４がゆっくりと動作するようになり、さらに第二高さh₂で停止するため、フロント作業機３３の可動範囲を高さ方向に切り分けることができる。

また、アッパブーム角度センサ２ａ及びロアブーム角度センサ２ｂで検出された各仰角に基づいてアッパブーム３５の先端高さHを算出するため、簡素な構成で誤差の少ない正確な演算が可能であり、ひいては正確な制御が可能となる。
このように、本発明の作業機械の油圧制御装置によれば、作業姿勢に関わらず良好な操作性及び作業性を獲得することができる。

［６．変形例］
続いて、上述の実施形態に対する変形例を説明する。上述の実施形態では、解体モード時にはアッパブーム３５の先端高さHが制御に用いられていないものが示されているが、先端高さHに応じて第一電磁比例減圧弁３の開度を制御することも考えられる。

例えば、コントローラ２０の解体作業信号発生器２６で設定されるパイロット圧の上限値を、先端高さHが低いほど低下させてもよい。すなわち、図７に示すように、先端高さHが予め設定された所定の第三高さh₃未満の姿勢のときには、第三高さh₃以上の姿勢のときよりもパイロット圧の上限値の制限を大きくして第一電磁比例減圧弁３の開度をさらに絞る。このような制御により、解体モード時に先端高さHが低くなるに連れてアッパブーム３５を下がりにくくすることができ、フロント作業機３３の落下防止効果をさらに高めることができる。

なお、第三高さh₃の設定値は任意であり、第一高さh₁や第二高さh₂とは無関係に設定してもよいし、あるいは、第二高さh₂と第三高さh₃とを同一に設定してもよい。また、先端高さHが低くなり過ぎた場合にパイロット圧の上限値をゼロに設定すれば、それ以上の下げ操作を禁止することも可能である。
本変形例の油圧制御装置におけるコントローラ２０での制御内容をまとめると以下の通りとなる。

また、図７に示すようなパイロット圧の上限値が、先端高さHに対して予め設定された関数で与えられる構成だけでなく、アッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８に作用する負荷の大きさに応じて変更可能とすることも考えられる。例えば、公知の負荷圧センサや油圧シリンダのストローク変動速度を検出するセンサ等を用いて負荷の大きさを算出し、負荷が大きいほど第一電磁比例減圧弁３の開度を絞るように構成する。このような負荷に応じた絞り制御により、操作性をより高めることができる。

すなわち、重いアタッチメントを装着している場合には、軽いアタッチメントを装着している場合よりも第一電磁比例減圧弁絞りを小さくすることで、フロント作業機３３を落ちにくくすることができる。また、アタッチメントの重量に関わらず、フロント作業機３３の動作速度を一定にすることも可能である。

また、そのような第一電磁比例減圧弁３における絞り制御を開始する先端高さHを負荷の大きさに応じて変更することも考えられる。このような制御により、より確実にアッパブーム３４の落下を防止することができる。例えば、重量の大きいアタッチメントを着装したときには、重量の小さいアタッチメントを着装した場合よりも比較的高い位置から抑制量を増加させることができる。

なお、アッパブームシリンダ７及びロアブームシリンダ８に作用する負荷の大きさに応じた開度制御は、第一電磁比例減圧弁３だけでなく、第二電磁比例減圧弁４及び第三電磁比例減圧弁５の開度制御にも適用可能である。

［７．その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、アッパブーム角度センサ２ａ及びロアブーム角度センサ２ｂがアッパブーム３５及びロアブーム３４のそれぞれの仰角を検出しているが、アッパブーム３５及びロアブーム３４の相対的な角度や、ロアブーム３４と上部旋回体３２（あるいはフレーム３９）との相対角度を検出する構成としてもよい。なおこの場合、解体作業機３０の車体の傾きを考慮して先端高さHを算出してもよい。

また、上述の実施形態では、破砕機３７をアタッチメントとして備えた解体作業機３０に本発明を適用したものを例示したが、一般的な油圧ショベルをはじめとして、ブルドーザやホイールローダ，油圧式クレーン等様々な作業機械の油圧回路に適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る作業機械の油圧制御装置を搭載した解体作業機の全体構成を示す側面図であり、上方の対象物を解体する解体モード時の姿勢を示すものである。 図１の解体作業機において、下方の対象物を解体，掘削する掘削モード時の姿勢を示すものである。 本発明の油圧回路図である。 本発明のコントローラの機能を示す制御ブロック図である。 本発明におけるロアブーム伸び側パイロット圧及びアッパブーム縮み側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフである。 本発明のコントロール弁の開口特性を示すグラフである。 本発明の変形例のアッパブーム伸び側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフである。

符号の説明

１ 作業モード切換スイッチ
２ａ アッパブーム角度センサ（高さ検出手段の一つ）
２ｂ ロアブーム角度センサ（高さ検出手段の一つ）
３ 第一電磁比例減圧弁
４ 第二電磁比例減圧弁
５ 第三電磁比例減圧弁
６ａ，６ｂ コントロール弁
７ アッパブームシリンダ
８ ロアブームシリンダ
１１ 油圧ポンプ
１２ レギュレータ
１３ エンジン
１４ パイロットポンプ
１５ タンク
１６，１７ リモコン弁
２０ コントローラ
２１ 部材データ記憶器
２２ 姿勢演算器
２３ 最大信号発生器
２４ 出力設定器（掘削モード時制御手段の一つ）
２５ 第一信号切換器（掘削モード時制御手段の一つ）
２６ 解体作業信号発生器
２７ 第二信号切換器（解体モード時制御手段）
３０ 解体作業機
３３ フロント作業機
３４ ロアブーム
３５ アッパブーム
Ｌ１ アッパ伸びパイロット回路
Ｌ２ アッパ縮みパイロット回路
Ｌ３ ロア伸びパイロット回路
Ｌ４ ロア縮みパイロット回路

Claims (6)

1. 上方の対象物を解体するための解体モードと下方の対象物を解体するための掘削モードとを有し、アッパブームシリンダ及びロアブームシリンダの伸縮によりアッパブーム及びロアブームからなる２ピースブームを駆動する作業機械の油圧制御装置であって、
   該解体モードと該掘削モードとを切り換える作業モード切換スイッチと、
   該アッパブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路に介装された第一電磁比例減圧弁と、
   該アッパブームシリンダを短縮方向へ駆動するパイロット回路に介装された第二電磁比例減圧弁と、
   該ロアブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路に介装された第三電磁比例減圧弁と、
   該アッパブームの先端高さを検出する高さ検出手段と、
   該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択されているときに、該第一電磁比例減圧弁の開度を絞る解体モード時制御手段と、
   該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが予め設定された第一高さ以上であるときに、該先端高さに応じて該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁の開度を絞る掘削モード時制御手段とを備えた
   ことを特徴とする、作業機械の油圧制御装置。
2. 該掘削モード時制御手段が、
   該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが該第一高さよりも高い第二高さ以上であるときに、該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁を閉鎖する
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の油圧制御装置。
3. 該高さ検出手段が、
   該アッパブームの仰角を検出する第一角度センサと、
   該ロアブームの仰角を検出する第二角度センサとを有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械の油圧制御装置。
4. 該解体モード制御手段が、
   該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが予め設定された第三高さ未満であるときには、該先端高さが第三高さ以上であるときよりも該第一電磁比例減圧弁の開度をさらに絞る
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の作業機械の油圧制御装置。
5. 該アッパブームシリンダ及び該ロアブームシリンダに作用する負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、
   該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第三高さを変更する
   ことを特徴とする、請求項４記載の作業機械の油圧制御装置。
6. 該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第一電磁比例減圧弁の絞り開度を変更する
   ことを特徴とする、請求項５記載の作業機械の油圧制御装置。

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