JP2010261521A - 油圧シリンダの電子クッション制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃を低減しつつ、設定された吊り能力を最大限に発揮した円滑な荷吊り作業を可能とする電子クッション制御を実現する。
【解決手段】油圧ショベルのブームシリンダ４５への作動油の給排量を調整することにより、シリンダ本体４５ａのストロークエンドに近づくピストンロッド４５ｂを減速させる電子クッション制御装置である。ブームシリンダ４５への作動油の供給量を変化させるための電磁比例弁１１と、電磁比例弁１１の作動を制御する制御ユニット７と、ブーム１５の作業が荷吊り作業であるか否かを認識する作業状態認識部と、を備えている。制御ユニット７は、作業状態認識部によってブーム１５の作業が荷吊り作業であると認識されたときは、電磁比例弁１１を作動させないように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、電気的に制御される給排量調整手段により、シリンダ本体のストロークエンドに近づくピストンを減速させる油圧シリンダの電子クッション制御装置に関するものである。

従来から、シリンダ本体のストロークエンドにおいて、ストロークエンドに近づくピストンの速度を減速させて、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃を低減するようにした油圧シリンダの電子クッション制御装置知られている。

例えば、特許文献１には、シリンダのヘッド側及びロッド側の油室にそれぞれ圧油の給排を行う配管と、シリンダに内装されてストロークエンドを検出するストローク端検出装置と、当該ストローク端検出装置の検出信号により切り替わって、上記配管のうち高圧側の配管をタンクへの戻り配管と接続させる流路切替装置とを備えたクッション装置が開示されている。このクッション装置によれば、流路切替装置が高圧側の配管を直接タンクに戻すことで、系内で無駄なエネルギーが消費されるのを防止することが可能となるとされている。

特開昭５８−１３４２０３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているもののような従来の電子クッション制御装置を、建設機械の作業アタッチメントを駆動させる油圧シリンダに用いた場合には、以下のような問題がある。すなわち、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃は、作業アタッチメントの作業動作が速いほど大きくなるが、荷吊り作業のように作業アタッチメントの作業動作が極めて遅いときには、ほとんど問題とならない。

にも拘わらず、従来の電子クッション制御装置では、作業アタッチメントの作業動作が遅い荷吊り作業においてもクッション制御を行うことから、例えば荷を吊りながらブームを起こしている最中に、ピストンがストロークエンドに近づくと、高圧側の配管とタンクとが連通するので、設定された最大吊り能力に応じた量の圧油が油圧シリンダに供給されなくなる。より具体的には、例えば最大吊り能力が１（ｔ）の場合、１（ｔ）の荷を吊りながらブームを起こしているときに、ピストンが電子クッション制御装置の作動領域に入ると、例えば０．８（ｔ）の荷しか吊れないような量の圧油しか油圧シリンダに供給されなくなる。

そうして、ブームが微視的に下がり、即ち、ピストンが上記作動領域から少しでも外れると、高圧側の配管とタンクとが連通が閉じられて１（ｔ）の荷を吊れるような能力を取り戻すが、ブームを起こせば、再び０．８（ｔ）の荷しか吊れなくなる。このように、電子クッション制御装置を建設機械のブームシリンダやアームシリンダに用いた場合、ブーム及び／又はアームの角度が一定以上になると、設定された最大吊り能力を発揮できないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、建設機械の作業アタッチメントの油圧シリンダの電子クッション制御装置において、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃を低減しつつ、設定された最大吊り能力を発揮した円滑な荷吊り作業を可能とする技術を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明では、作業アタッチメントの作業が荷吊り作業であるか否かを認識することにより、シリンダ本体のストロークエンド近傍でピストンを減速させるか、又は建設機械の吊り能力を最大限に発揮させるか、を選択するようにしている。

第１の発明は、シリンダ本体と当該シリンダ本体内を摺動するピストンを有し、建設機械の作業アタッチメントを駆動させるための油圧シリンダと、当該油圧シリンダへの作動油の給排量を変化させるための給排量調整手段と、当該給排量調整手段の作動を電気的に制御するコントローラとを備え、上記コントローラが上記給排量調整手段を作動させることで、上記油圧シリンダへの作動油の給排量を調整し、上記シリンダ本体のストロークエンドに近づく上記ピストンを減速させるクッション制御を行う油圧シリンダの電子クッション制御装置であって、上記作業アタッチメントの作業が荷吊り作業であるか否かを認識する作業状態認識手段をさらに備えており、上記コントローラは、上記作業状態認識手段によって上記作業アタッチメントの作業が荷吊り作業であると認識されたときには、上記給排量調整手段を作動させないように構成されていることを特徴とするものである。

第１の発明では、作業状態認識手段が、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識したときには、コントローラの指示により給排量調整手段が作動しないので、最大吊り荷重に対応して設定された範囲内で、荷を吊り上げるのに必要な量の圧油が油圧シリンダに供給される。これにより、設定された吊り能力を最大限に発揮した円滑な荷吊り作業を行うことが可能となる。また、荷吊り作業時には、作業アタッチメントはゆっくり動くので、ストロークエンド近傍でクッション制御を行わなくても、大きな衝撃は発生し難い。

一方、作業状態認識手段が、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業ではないと認識したときは、コントローラの指示により電子クッション制御が行われるので、作業アタッチメントの作業動作が速くても、ストロークエンド近傍でピストンをゆっくりと停止させることができる。

以上により、建設機械の作業アタッチメントの油圧シリンダの電子クッション制御装置において、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃を低減しつつ、設定された最大吊り能力を発揮した円滑な荷吊り作業を行うことができる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記建設機械には、当該建設機械の作業モードを、荷吊り作業を行うための荷吊りモードとその他の作業を行うための非荷吊りモードとに切換えるモード切換スイッチが設けられており、上記作業状態認識手段は、作業モードが荷吊りモードのときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とするものである。

第２の発明では、設定された最大吊り能力を十分に活用したいときは、モード切換スイッチの切換えにより作業モードを荷吊りモードとすることで、実際に荷吊り作業をしているか否かに拘わらず、作業状態認識手段が作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識し、これに伴って給排量調整手段の作動が禁止される。これにより、簡単な構成で、設定された最大吊り能力を発揮した円滑な荷吊り作業を行うことができる。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記油圧シリンダの保持圧を検出する保持圧検出手段をさらに備えており、上記作業状態認識手段は、上記保持圧検出手段により検出される上記油圧シリンダの保持圧が、上記作業アタッチメントの自重によって生じる当該油圧シリンダの保持圧として設定された閾圧よりも高いときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とするものである。

ところで、モード切換スイッチに基づいて荷吊り作業であるか否かを認識する場合には、一度荷吊りモードに設定すると、非荷吊りモードに切換えられるまでは、作業状態認識手段は作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識し続けることから、常に電子クッション制御が行われないことになる。このため、荷吊り作業における一連の動きの中で、例えば、吊り荷を降ろした後作業アタッチメントを速く動かしたときには、ストロークエンド近傍でピストンをゆっくりと停止させることが困難となり、大きな衝撃が発生するおそれがある。

ここで、第３の発明では、実際に荷吊り作業をしているときには、保持圧検出手段が閾圧（作業アタッチメントの自重によって生じる油圧シリンダの保持圧）よりも高い保持圧を検出し、これに基づいて、作業状態認識手段が作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するので、実際に荷吊り作業が行われているか否かを明確に認識することが可能となる。

一方、例えば吊り荷を降ろした後作業アタッチメントを速く動かしたときは、保持圧検出手段が閾圧と同じ保持圧を検出するので、作業状態認識手段は、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識しない。したがって、電子クッション制御が行われ、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃が緩和される。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記作業アタッチメントの回動角速度を検出する角速度検出手段をさらに備えており、上記作業状態認識手段は、上記保持圧検出手段により検出される上記油圧シリンダの保持圧が上記閾圧よりも高く、且つ、上記角速度検出手段により検出される当該作業アタッチメントの回動角速度が設定された閾速度よりも低いときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とするものである。

ところで、油圧シリンダでは、作業アタッチメントの動きが速かったり、作業アタッチメントの動きを急に止めたりすることで、油の流れが急激に変化した場合には、流体の運動エネルギーが圧力エネルギーに変わり、圧力の急激な変動が生じることがある。そして、このようにして生じた圧力を保持圧検出手段が検出すると、実際には荷吊り作業が行われていないにも拘わらず、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると作業状態認識手段が誤認識し、作業アタッチメントが速く動いているのに電子クッション制御が行われないおそれがある。

ここで、第４の発明では、保持圧検出手段により検出される油圧シリンダの保持圧のみならず、角速度検出手段により検出される作業アタッチメントの回動角速度をも認識要素に加えている。これにより、保持圧検出手段が閾圧よりも高い保持圧を検出した場合にも、作業アタッチメントの回動角速度が閾速度以上のときは、作業状態認識手段が作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識することがないので、より一層確実な作業状態の認識が可能となる。

本発明に係る油圧シリンダの電子クッション制御装置によれば、作業状態認識手段が、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識したときは、コントローラの指示により給排量調整手段が作動しないので、設定された最大吊り能力を十分に発揮できる。また、荷吊り作業時には、作業アタッチメントはゆっくり動くので、ストロークエンド近傍でクッション制御を行わなくても、大きな衝撃が発生し難い一方、作業状態認識手段が、作業アタッチメントの作業を荷吊り作業ではないと認識したときは、コントローラの指示により電子クッション制御が行われるので、ストロークエンド近傍でピストンをゆっくりと停止させることができる。したがって、シリンダ本体とピストンとの衝突による衝撃を低減しつつ、設定された最大吊り能力を発揮した円滑な荷吊り作業を行うことができる。

本発明に係る油圧シリンダの電子クッション制御装置を備えた油圧ショベルを模式的に示す側面図である。 実施形態１に係る電子クッション制御装置の構成を模式的に示す図である。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 制御ユニットの制御処理を示すフローチャートである。 実施形態２に係る電子クッション制御装置の構成を模式的に示す図である。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 制御ユニットの制御処理を示すフローチャートである。 制御ユニットの構成を示すブロック図である。 制御ユニットの制御処理を示すフローチャートである。 その他の実施形態に係る電子クッション制御装置の構成を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る油圧シリンダの電子クッション制御装置を備えた油圧ショベルの側面図を示す。油圧ショベル（建設機械）１は、ショベル本体３と、当該ショベル本体３に起伏可能に取り付けられている作業アタッチメント５とを備えている。

ショベル本体３は、クローラ２３ａを装着した下部走行体２３と、当該下部走行体２３の上部に旋回自在に搭載されている、運転室を備えた上部旋回体１３とを有している。

作業アタッチメント５は、ショベル本体３における前端部に配置されており、ショベル本体３に起伏可能に取り付けられるブーム１５と、当該ブーム１５の先端部に連結ピン２５ａを介して回動可能に連結されたアーム２５と、当該アーム２５の先端部に回動可能に連結されたバケット３５とを有している。なお、バケット３５の下面には、フック３５ａが設けられており、当該フック３５ａに玉掛けワイヤーロープ８５等を引っ掛けることで、油圧ショベル１は、掘削作業のみならず、玉掛けされた荷７５を吊り上げる荷吊り作業も行えるようになっている。

ブーム１５は、上側に円弧状に膨らむ湾曲部を有する略ブーメラン状をなしていて、上部旋回体１３に対してブームフットピン１５ａを介して連結されている。また、ブーム１５の湾曲部の下側には、上部旋回体１３に対して回動可能に連結される、当該ブーム１５を起伏させるためのブームシリンダ（油圧シリンダ）４５が連結ピンを介して回動可能に連結されている。ブームシリンダ４５は、シリンダ本体４５ａと当該シリンダ本体４５ａ内を摺動するピストンロッド４５ｂを有していて、当該ピストンロッド４５ｂがシリンダ本体４５ａ内に収まったり、シリンダ本体４５ａから飛び出したりすることで、伸長及び縮小する。そうして、このブームシリンダ４５の伸長及び縮小に伴って、ブーム１５がブームフットピン１５ａを中心として起伏動作（上げ下げ）を行うようになっている。

一方、ブーム１５の湾曲部の上側前方には、アームシリンダ５５が回動可能に連結されており、当該アームシリンダ５５の伸長及び縮小に伴って、アーム２５が連結ピン２５ａを中心として回動するようになっている。同様に、バケット３５は、バケットシリンダ６５の伸長及び縮小に伴って、アーム２５の先端部を中心として回動するようになっている。

油圧ショベル１の運転室には、モード切換スイッチ９（図２参照）が設けられており、当該モード切換スイッチ９の切換操作によって、油圧ショベル１の作業モードを、荷吊り作業を行うためのクレーンモード（荷吊りモード）と掘削作業を行うためのショベル作業モード（非荷吊りモード）とに切換えることが可能となっている。クレーンモードを選択すると、バケット操作がロックされたり、エンジン回転数を下げて作業速度（旋回スピード等）を減速させたり、ディスプレイ（図示せず）に現在吊っている荷７５の重量を表示（クレーン表示）したりするようになっており、油圧ショベル１のクレーン作業における安全性が確保されるようになっている。

次に、上記ブームシリンダ４５の制御回路について図２を用いて説明する。エンジン（図示せず）を駆動源として油圧ポンプ２７が駆動すると、この油圧ポンプ２７から圧油が吐出され、吐出された圧油はコントロールバルブ３３に供給される。そして、運転室に設けられた操作レバー（図示せず）を運転者が操作すると、それに応じて不図示のマニプレータからコントロールバルブ３３に信号が送られ、当該信号によって圧油の方向および流量が制御された後、ピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃにより２室に区画されたシリンダ本体４５ａのロッド側油室４５ｄ又はヘッド側油室４５ｅに圧油が供給されて、ブームシリンダ４５が伸長及又は縮小する。なお、図２では、シリンダ本体４５ａのロッド側油室４５ｄ又はヘッド側油室４５ｅに至る配管をコントロールバルブ３３から延びる１本の配管４１で略記している。

また、油圧ポンプ２７から吐出された圧油は、その流体圧が、油圧システムとして予め設定された設定圧を超えると、リリーフ弁２９を介してタンク３１に戻されるようになっている。換言すると、油圧ショベル１の最大吊り能力は、このリリーフ弁２９によって設定されている。

電子クッション制御装置は、図２に示すように、ブームシリンダ４５への作動油の供給量を変化させるための電磁比例弁（給排量調整手段）１１と、当該電磁比例弁１１の作動を電気的に制御する制御ユニット（コントローラ）７と、上記モード切換スイッチ９と、を備え、制御ユニット７が電磁比例弁１１を作動させることで、ブームシリンダ４５への作動油の供給量を調整し、シリンダ本体４５ａのストロークエンドに近づくピストンロッド４５ｂを減速させるクッション制御を行うように構成されている。

より詳しくは、油圧ポンプ２７から吐出された圧油がシリンダ本体４５ａのヘッド側油室４５ｅ（又はロッド側油室４５ｄ）に供給されることで、ピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがシリンダ本体４５ａのロッド側（又はヘッド側）の端部（ストロークエンド）に向かって動くと、それに伴ってブーム１５が起き上がるようにブームフットピン１５ａ周りに回動する。このとき、ブームフットピン１５ａに設けられたアングルセンサー１９がブーム１５の回動角度を検出するようになっており、当該アングルセンサー１９によって検出されたブーム１５の回動角度は、図３に示すように、制御ユニット７内のストロークエンド検出部７ｃに入力される。

このストロークエンド検出部７ｃには、シリンダ本体４５ａのロッド側又はヘッド側の端とピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃとの間隔が所定値以下になるときのブーム１５の回動角度である上限角度及び下限角度が記憶されている。そうして、ストロークエンド検出部７ｃは、アングルセンサー１９によって検出されたブーム１５の回動角度が、上限角度以上又は下限角度以下になると、ピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがストロークエンドに近づいていることを検出し、当該検出情報は制御ユニット７内の作動制御部７ｅに入力される。

作動制御部７ｅは、ストロークエンド検出部７ｃから検出情報が入力されると、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和するために、上記電磁比例弁１１を作動させる。

電磁比例弁１１は、マニプレータとコントロールバルブ３３とを繋ぐパイロットライン４３に設けられていて、コントロールバルブ３３のパイロットポート３３ａに接続されている。この電磁比例弁１１が作動すると、操作レバーの操作によるマニプレータからのコントロールバルブ３３への信号が遮断される。そうして、電磁比例弁１１は、コントロールバルブ３３に設けられたスプールを中立位置からゆっくりと変位させることで、油圧ポンプ２７から吐出された圧油の一部を、タンク３７に逃がすように構成されている。

このように、圧油をヘッド側油室４５ｅ（又はロッド側油室４５ｄ）とタンク３７とに分配して、ヘッド側油室４５ｅ（又はロッド側油室４５ｄ）への圧油の供給量を減少させることで、ピストンロッド４５ｂが減速し、あたかも運転者が操作する如くゆっくりと停止する。これにより、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和することが可能となる。

ここで、シリンダ本体４５ａとピストンロッド４５ｂとの衝突による衝撃は、ブーム１５の作業動作が速いほど大きくなるが、荷吊り作業のようにブーム１５の作業動作が極めて遅いときには、ほとんど問題とならない。にも拘わらず、従来の電子クッション制御装置では、ブーム１５の作業動作が遅い荷吊り作業においても、例えば、シリンダ本体４５ａのロッド側の端とピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃとの間隔が所定値以下になると、クッション制御を行う。このため、荷を吊りながらブーム１５を起こしている最中にピストン４５ｃがストロークエンドに近づくと、電磁比例弁１１によって油圧ポンプ２７から吐出された圧油の一部がタンク３７に分配されることになり、リリーフ弁２９によって設定された最大吊り能力に応じた量の圧油がブームシリンダ４５に供給されなくなる。

そこで、本実施形態の電子クッション制御装置は、例えば、ブーム１５を速く動作させることが少ない荷吊り作業において、運転者が油圧ショベル１の最大吊り能力を十分に活用したい場合には、電子クッションを作用させないように構成されている。

具体的には、制御ユニット７内の作業状態認識部７ｂは、上記モード切換スイッチ９の切換えにより、作業モードがクレーンモードとなった場合には、作業アタッチメント５の作業（動き）を荷吊り作業であると認識し、上記作動制御部７ｅは、当該作業状態認識部７ｂによってブーム１５の作業が荷吊り作業であると認識されたときは、電磁比例弁１１を作動させないように構成されている。

より詳しくは、モード切換スイッチ９の切換えによるモード情報は、制御ユニット７内の作業モード判定部７ａに入力される。作業モード判定部７ａは、エンジンキースイッチのＯＮ操作が行われたときや、モード切換スイッチ９が切換えられたときに、作業モードがクレーンモードか否かを判定するように構成されており、当該作業モード判定部７ａによるモード情報は作業状態認識部７ｂに入力される。

作業状態認識部７ｂは、作業モードがクレーンモードである場合には、実際に作業アタッチメント５による荷吊り作業が行われていなくても、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識する一方、作業モードがショベル作業モードである場合には、実際に作業アタッチメント５による荷吊り作業が行われていても、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業ではない（非荷吊り作業である）と認識する。この作業状態認識部７ｂによる認識情報は、制御許可禁止部７ｄに入力される。なお、本実施形態では、作業モードが荷吊りモードのときは、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識する作業状態認識手段は、作業モード判定部７ａ及び作業状態認識部７ｂに対応する。

制御許可禁止部７ｄは、作業状態認識部７ｂが作業アタッチメント５の作業を非荷吊り作業であると認識した場合には、作動制御部７ｅに電磁比例弁１１の作動を許可する許可指令を出す一方、作業状態認識部７ｂが作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識した場合には、作動制御部７ｅに電磁比例弁１１の作動を禁止する禁止指令を出す。

作動制御部７ｅは、制御許可禁止部７ｄから禁止指令が入力されると、電磁比例弁１１の作動を禁止する。換言すると、作動制御部７ｅは、作業状態認識部７ｂが荷吊り作業であると認識したときは、ストロークエンド検出部７ｃがピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがストロークエンドに近づいていると認識しても、電磁比例弁１１を作動させない。これにより、電磁比例弁１１によって圧油の一部がタンク３７に逃がされることがなくなるので、油圧ショベル１の有する最大吊り能力を十分に活用した円滑な荷吊り作業が可能となる。

一方、制御許可禁止部７ｄから許可指令が入力されると、作動制御部７ｅは、ストロークエンド検出部７ｃによるピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがストロークエンドに近づいているとの検出情報に基づいて、電磁比例弁１１を作動させて、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和させる。

−制御ユニットの動作−
ここで、制御ユニット７の処理動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１では、上記作業モード判定部７ａが、上記油圧ショベル１の作業モードがクレーンモードか否かを判定する。このステップＳ１の判定がＮＯであるとき、すなわち、作業モードがショベル作業モードであると判定されたときは、ステップＳ４に進んで、上記作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を非荷吊り作業であると認識し、しかる後にリターンする。すなわち、ステップＳ１からステップＳ４に進みリターンする場合には、上記作動制御部７ｅは、通常通り、ピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがストロークエンドに近づいているとのストロークエンド検出部７ｃからの検出情報に基づいて、電磁比例弁１１を作動させて、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和させる電子クッション制御を実行する。

一方、ステップＳ１の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ２に進んで、作業状態認識部７ｂが、実際にブーム１５による荷吊り作業が行われているか否かに拘わらず、ブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識し、しかる後にステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、上記制御許可禁止部７ｄが作動制御部７ｅに電磁比例弁１１の作動を禁止する禁止指令を出し、これを受けた上記作動制御部７ｅが電磁比例弁１１の作動を禁止し、しかる後にリターンする。

なお、電磁比例弁１１の作動禁止状態は、モード切換スイッチ９の切換えによって作業モードがショベル作業モードになるまで継続する。

−効果−
本実施形態によれば、設定された最大吊り能力を十分に活用したいときは、モード切換スイッチ９の切換えにより作業モードをクレーンモードとすることで、実際に荷吊り作業をしているか否かに拘わらず、作業状態認識部７ｂが作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識し、これに伴って電磁比例弁１１の作動が禁止される。これにより、最大吊り荷重に対応して設定された範囲内で、荷を吊り上げるのに必要な量の圧油がブームシリンダ４５に供給される。したがって、簡単な構成で、設定された吊り能力を最大限に発揮した円滑な荷吊り作業を行うことが可能となる。また、荷吊り作業時には、作業アタッチメント５はゆっくり動くので、ストロークエンド近傍でクッション制御を行わなくても、大きな衝撃が発生し難い。

一方、作業状態認識部７ｂが、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業ではないと認識したときは、制御ユニット７により電子クッション制御が行われるので、ブーム１５の作業動作が速くても、ストロークエンド近傍でピストンロッド４５ｂをゆっくりと停止させることができる。

以上により、油圧ショベル１のブームシリンダ４５に用いられる電子クッション制御装置において、シリンダ本体４５ａとピストンロッド４５ｂとの衝突による衝撃を低減しつつ、設定された最大吊り能力を発揮した円滑な荷吊り作業を行うことができる。

（実施形態２）
本実施形態は、制御ユニット７の構成及び荷吊り作業であるか否かの認識手順が実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点について説明する。

上記実施形態１では、作業状態認識部７ｂがブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識すると、実際に荷吊り作業をしているか否かに拘わらず、電磁比例弁１１の作動を禁止したのに対し、本実施形態では、実際に荷吊り作業をしていると認識したときに、電磁比例弁１１の作動を禁止するようにしている。

具体的には、何も吊り上げていない状態で、作業アタッチメント５自体を動かすことによってシリンダ本体４５ａのヘッド側油室４５ｅに生じる流体圧（保持圧）を閾圧とし、荷を吊り上げている状態で生じる保持圧が、当該閾圧よりも大きいときは、実際に荷吊り作業をしていると認識するような、以下の装置構成を採用している。

すなわち、電子クッション制御装置は、図５に示すように、上記モード切換スイッチ９に替えてブームシリンダ４５の保持圧を検出する圧力センサー（保持圧検出手段）１７をさらにを備え、また、制御ユニット７は、図６に示すように、上記作業モード判定部７ａに替えて圧力判定部７ｆを有している。

圧力センサー１７は、シリンダ本体４５ａに配設されていて、ブームシリンダ４５の保持圧（当該ヘッド側油室４５ｅ内の流体圧）を検出するようになっており、当該圧力センサー１７によって検出された保持圧は、制御ユニット７内の圧力判定部７ｆに入力される。

圧力判定部７ｆには、作業アタッチメント５自体を動かすための（作業アタッチメント５の自重によって生じる）保持圧として設定された閾圧が予め記憶されている。この圧力判定部７ｆは、圧力センサー１７により検出されるブームシリンダ４５の保持圧が、当該閾圧よりも高いか否かを判定するようになっている。この圧力判定部７ｆによる判定結果は、上記作業状態認識部７ｂに入力される。

作業状態認識部７ｂは、圧力判定部７ｆによって保持圧が閾圧よりも高いと判定された場合には、ブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識する一方、圧力判定部７ｆによって保持圧と設定圧とが略等しいと判定された場合には、ブーム１５の作業を非荷吊り作業であると認識する。この作業状態認識部７ｂによる認識情報は、制御許可禁止部７ｄに入力され、上記実施形態１と全く同様に、電磁比例弁１１が制御される。なお、本実施形態では、ブームシリンダ４５の保持圧が閾圧よりも高いときは、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識する作業状態認識手段は、圧力判定部７ｆ及び作業状態認識部７ｂに対応する。

−制御ユニットの動作−
ここで、制御ユニット７の処理動作について、図７のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ５では、上記圧力センサー１７が、ブームシリンダ４５の保持圧（ヘッド側油室４５ｅ内の流体圧）を検出する。

次のステップＳ６では、上記圧力判定部７ｆが、圧力センサー１７によって検出された保持圧が閾圧よりも高いか否かを判定する。このステップＳ６の判定がＮＯであるとき、すなわち、保持圧と閾圧とがほぼ等しいときは、ステップＳ９に進んで、上記作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を非荷吊り作業であると認識し、しかる後にリターンする。すなわち、ステップＳ５、ステップＳ６、ステップＳ９と順に進みリターンする場合には、上記作動制御部７ｅは、通常通り、ピストン４５ｃがストロークエンドに近づいているとのストロークエンド検出部７ｃからの検出情報に基づいて、電磁比例弁１１を作動させて、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和させる電子クッション制御を実行する。

一方、ステップＳ６の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ７に進んで、作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識し、しかる後にステップＳ８に進む。次ぎのステップＳ８では、上記制御許可禁止部７ｄが作動制御部７ｅに電磁比例弁１１の作動を禁止する禁止指令を出し、これを受けた上記作動制御部７ｅが電磁比例弁１１の作動を禁止し、しかる後にリターンする。

なお、電磁比例弁１１の作動禁止状態は、ステップＳ６の判定がＮＯとなり、制御許可禁止部７ｄから作動制御部７ｅに許可指令が入力されるまで継続する。

−効果−
本実施形態によれば、実際に荷吊り作業をしているときには、圧力センサー１７が閾圧よりも高い保持圧を検出し、これに基づいて、作業状態認識部７ｂが作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識するので、実際に荷吊り作業が行われている否かを明確に認識することが可能となる。

一方、例えば吊り荷を降ろした後、作業アタッチメント５を速く動かしたときには、圧力センサー１７が閾圧と略等しい保持圧を検出するので、作業状態認識部７ｂは、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識しない。したがって、通常通り、電子クッション制御が行われ、シリンダ本体４５ａとピストンロッド４５ｂとの衝突による衝撃が緩和される。

（実施形態３）
本実施形態は、制御ユニット７の構成が実施形態１及び２と異なるものである。以下、実施形態１及び２と異なる点について説明する。

上記実施形態２では、作業アタッチメント５自体を動かすための閾圧と、圧力センサー１７により検出されるブームシリンダ４５の保持圧とを比べることで、実際に荷吊り作業をしていると判定したのに対し、本実施形態では、荷吊り作業であるか否かをより確実に判定するために、以下のように、圧力とは異なるパラメータを判定要素とするようにしている。

すなわち、作業アタッチメント５の動きに伴って、油の流れが急激に変化した場合、流体の運動エネルギーが圧力エネルギーに変わり、圧力の急激な変動が生じることがあり、このように急激に変動した圧力が、圧力センサー１７によって閾圧よりも高い保持圧として誤検出されることがある。そこで、本実施形態では、荷吊り作業時は吊り荷の揺れを防ぐために作業アタッチメント５をゆっくり動かすことに着目し、ブーム１５の回動角速度を、荷吊り作業であるか否かを判定する際の判定要素とするような装置構成を採用している。

制御ユニット７は、図８に示すように、アングルセンサー１９によって検出されたブーム１５の回動角度からブーム１５の回動角速度を算出する角速度算出部７ｇと、当該角速度算出部７ｇにより算出されたブーム１５の回動角速度が所定の閾速度よりも低いか否かを判定する角速度判定部７ｈをさらに有している。なお、ブーム１５の回動角速度を検出する、本発明で言うところの角速度検出手段は、アングルセンサー１９及び角速度算出部７ｇに対応する。

アングルセンサー１９によって検出されたブーム１５の回動角度は、制御ユニット７内の角速度算出部７ｇに入力される。角速度算出部７ｇは、アングルセンサー１９からの角度情報と、ブーム１５の駆動時間とからブーム１５の回動角速度を算出する。算出された回動角速度は、圧力センサー１７によって検出された保持圧とともに、上記圧力判定部７ｆと角速度判定部７ｈとからなる制御ユニット７内の荷吊り作業判定部に入力される。なお、本実施形態では、作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識する作業状態認識手段は、圧力判定部７ｆ、角速度判定部７ｈ及び作業状態認識部７ｂに対応する。

圧力判定部７ｆは、圧力センサー１７により検出されるブームシリンダ４５の保持圧が閾圧よりも高いか否かを判定する。一方、角速度判定部７ｈには、荷吊り作業時のブーム１５の回動角速度として設定された閾速度が予め記憶されており、当該角速度判定部７ｈは、入力された回動角速度が当該閾速度よりも低いか否かを判定するようになっている。これらの判定結果は、共に上記作業状態認識部７ｂに入力される。

作業状態認識部７ｂは、圧力センサー１７により検出されたブームシリンダ４５の保持圧が閾圧よりも高いと判定され、且つ、ブーム１５の回動角速度が所定の閾速度よりも低いと判定された場合にのみ、ブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識するように構成されている。この作業状態認識部７ｂによる認識情報は、制御許可禁止部７ｄに入力され、上記実施形態１と全く同様に、電磁比例弁１１が制御される。

−制御ユニットの動作−
ここで、制御ユニット７の処理動作について、図９のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ５では、上記圧力センサー１７が、ブームシリンダ４５の保持圧（ヘッド側油室４５ｅ内の流体圧）を検出し、次のステップＳ１０では、上記アングルセンサー１９が、ブームフットピン１５ａを中心として起伏動作を行うブーム１５の回動角度を検出する。

ステップＳ１１では、上記角速度算出部７ｇが、ステップＳ１０で検出されたブーム１５の回動角度に基づいて、当該ブーム１５の回動角速度を算出する。

次のステップＳ１２では、上記圧力判定部７ｆが、圧力センサー１７によって検出された保持圧が閾圧よりも高いか否かを判定する。このステップＳ６の判定がＮＯであるとき、すなわち、保持圧と閾圧とがほぼ等しいときは、ステップＳ１６に進んで、上記作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を非荷吊り作業であると認識し、しかる後にリターンする。

一方、ステップＳ１２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１３に進んで、上記角速度判定部７ｈが、ステップＳ１１で算出されたブーム１５の回動角速度が閾速度よりも低いか否かを判定する。このステップＳ１３の判定がＮＯであるとき、すなわち、ブーム１５の回動角速度が閾速度以上であるときは、ステップＳ１６に進んで、上記作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を非荷吊り作業であると認識し、しかる後にリターンする。

このように、ステップＳ１２及びステップＳ１３の判定が共にＹＥＳであるとき以外は、上記作動制御部７ｅは、通常通り、ストロークエンド検出部７ｃからの検出情報に基づいて、電磁比例弁１１を作動させて、ピストンロッド４５ｂとシリンダ本体４５ａとの衝突による衝撃を緩和させる電子クッション制御を実行する。

一方、ステップＳ１３の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ１４に進んで、作業状態認識部７ｂが、ブーム１５の作業を荷吊り作業であると認識し、しかる後にステップＳ１５に進む。次ぎのステップＳ１５では、上記制御許可禁止部７ｄが作動制御部７ｅに電磁比例弁１１の作動を禁止する禁止指令を出し、これを受けた上記作動制御部７ｅが電磁比例弁１１の作動を禁止し、しかる後にリターンする。

なお、電磁比例弁１１の作動禁止状態は、ステップＳ１２又はステップＳ１３の判定がＮＯとなり、制御許可禁止部７ｄから作動制御部７ｅに許可指令が入力されるまで継続する。

−効果−
本実施形態によれば、圧力センサー１７により検出されるブームシリンダ４５の保持圧のみならず、アングルセンサー１９及び角速度算出部７ｇにより検出されるブーム１５の回動角速度をも認識要素に加えていることから、圧力センサー１７が閾圧よりも高い保持圧を検出した場合にも、ブーム１５の回動角速度が閾速度以上のときは、作業状態認識部７ｂが作業アタッチメント５の作業を荷吊り作業であると認識しないので、より一層確実な作業状態の認識が可能となる。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記各実施形態では、電子クッション制御装置をブームシリンダ４５に用いたが、これに限らず、例えば、アームシリンダ５５に用いてもよい。

また、上記各実施形態では、電子クッション制御装置を油圧ショベル１の作業アタッチメント５に用いたが、これに限らず、油圧シリンダによって荷吊り作業を行う建設機械であれば、様々なタイプの建設機械に適用できる。

さらに、上記各実施形態１及び２では、ピストンロッド４５ｂのピストン４５ｃがシリンダ本体４５ａのストロークエンドに近づいているか否かを、アングルセンサー１９及びストロークエンド検出部７ｃによって検出するようにしたが、これに限らず、例えば、シリンダ本体４５ａの端部に形成された孔に挿入され、且つバネの付勢力で当該端部から油室内に突出するとともに、ピストンが当接すると当該孔に収容されるようなピン部材を設け、このピン部材の変位により、ピストンがシリンダ本体４５ａのストロークエンドに近づいているか否かを検出するようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、電磁比例弁１１によってコントロールバルブ３３に設けられたスプールを変位させることで、油圧ポンプ２７から吐出された圧油の一部をタンク３７に逃がすように構成したが、これに限らず、例えば図１０にお示すように、制御ユニット７により制御されるアンロードバルブ２１を用いて、油圧ポンプ２７から吐出された圧油の一部をタンク３７に逃がすように構成してもよい。

さらに、上記各実施形態では、ブームシリンダ４５への圧油の供給量を調整することにより、シリンダ本体４５ａのストロークエンドに近づくピストンロッド４５ｂを減速させるようにしたが、これに限らず、例えば、ブームシリンダ４５からの圧油の排出量を調整することにより、ピストンロッド４５ｂを減速させるようにしてもよい。

また、上記各実施形態では、制御ユニット７の内部に、各種判定部及び認識部等を設けたが、これに限らず、例えば、クッション制御を行う際に電磁比例弁１１の作動を制御する、ストロークエンド検出部７ｃ、制御許可禁止部７ｄ及び作動制御部７ｅをその内部に有し、外部に設けられた作業モード判定部７ａ、作業状態認識部７ｂ、圧力判定部７ｆ、角速度算出部７ｇ及び角速度判定部７ｈから各種情報を受けるように制御ユニット７を構成してもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、建設機械の作業アタッチメントに用いられる油圧シリンダの電子クッション制御装置等について有用である。

１ 油圧ショベル（建設機械）
７ 制御ユニット（コントローラ）
７ａ 作業モード判定部（作業状態認識手段）
７ｂ 作業状態認識部（作業状態認識手段）
７ｃ ストロークエンド検出部（コントローラ）
７ｄ 制御許可禁止部（コントローラ）
７ｅ 作動制御部（コントローラ）
７ｆ 圧力判定部（作業状態認識手段）
７ｇ 角速度算出部（角速度検出手段）
７ｈ 角速度判定部（作業状態認識手段）
９ モード切換スイッチ
１１ 電磁比例弁（給排量調整手段）
１５ ブーム（作業アタッチメント）
１７ 圧力センサー（保持圧検出手段）
１９ アングルセンサー（角速度検出手段）
２１ アンロードバルブ（給排量調整手段）
２５ アーム（作業アタッチメント）
３５ バケット（作業アタッチメント）
４５ ブームシリンダ（油圧シリンダ）
４５ａ シリンダ本体
４５ｂ ピストンロッド（ピストン）
４５ｃ ピストン

Claims (4)

1. シリンダ本体と当該シリンダ本体内を摺動するピストンを有し、建設機械の作業アタッチメントを駆動させるための油圧シリンダと、当該油圧シリンダへの作動油の給排量を変化させるための給排量調整手段と、当該給排量調整手段の作動を電気的に制御するコントローラとを備え、上記コントローラが上記給排量調整手段を作動させることで、上記油圧シリンダへの作動油の給排量を調整し、上記シリンダ本体のストロークエンドに近づく上記ピストンを減速させるクッション制御を行う油圧シリンダの電子クッション制御装置であって、
   上記作業アタッチメントの作業が荷吊り作業であるか否かを認識する作業状態認識手段をさらに備えており、
   上記コントローラは、上記作業状態認識手段によって上記作業アタッチメントの作業が荷吊り作業であると認識されたときには、上記給排量調整手段を作動させないように構成されていることを特徴とする油圧シリンダの電子クッション制御装置。
2. 請求項１記載の油圧シリンダの電子クッション制御装置において、
   上記建設機械には、当該建設機械の作業モードを、荷吊り作業を行うための荷吊りモードとその他の作業を行うための非荷吊りモードとに切換えるモード切換スイッチが設けられており、
   上記作業状態認識手段は、作業モードが荷吊りモードのときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とする油圧シリンダの電子クッション制御装置。
3. 請求項１記載の油圧シリンダの電子クッション制御装置において、
   上記油圧シリンダの保持圧を検出する保持圧検出手段をさらに備えており、
   上記作業状態認識手段は、上記保持圧検出手段により検出される上記油圧シリンダの保持圧が、上記作業アタッチメントの自重によって生じる当該油圧シリンダの保持圧として設定された閾圧よりも高いときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とする油圧シリンダの電子クッション制御装置。
4. 請求項３記載の油圧シリンダの電子クッション制御装置において、
   上記作業アタッチメントの回動角速度を検出する角速度検出手段をさらに備えており、
   上記作業状態認識手段は、上記保持圧検出手段により検出される上記油圧シリンダの保持圧が上記閾圧よりも高く、且つ、上記角速度検出手段により検出される当該作業アタッチメントの回動角速度が設定された閾速度よりも低いときは、上記作業アタッチメントの作業を荷吊り作業であると認識するように構成されていることを特徴とする油圧シリンダの電子クッション制御装置。

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