JP2011236562A - 作業機械のフロント制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械のフロント制御装置に関し、簡素な構成でフロート機能の使用時における操作性を向上させる。
【解決手段】ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ及びロッド室３Ｂを連通する連通路５４を設け、連通路５４上に連通弁１２を介装させる。また、アーム４を駆動するための操作入力に応じたアームリモコン圧を生成するアームリモコン弁１６，１７を設け、該アームリモコン圧に応じて連通弁１２の開閉を切り換える。
【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械のフロント作業機の動作を制御する装置に関する。

従来、ブーム，アームといったフロント作業機を有する油圧ショベル等の作業機械において、フロート機能を搭載したものが知られている。フロート機能とは、ブームシリンダのヘッド室とロッド室とを一時的に連通させることでブームの自由な揺動を可能とする機能である。このフロート機能は、フロント作業機による地均し作業や転圧作業，杭打ち作業等に用いて好適である。

例えば特許文献１には、ブームシリンダのヘッド室（ボトム側油室）とロッド室（ロッド側油室）との間にフロート用電磁切換弁を設け、スイッチ操作によってフロート用電磁切換弁のスプール位置を切り換える構成が示されている。この技術では、ヘッド室及びロッド室の双方を作動油タンクに連通させることで間接的に両室を連通させて、ブームのフロート機能を実現している。

特開平１０−１６８９４９号公報

ところで、従来のフロート機能を備えた作業機械では、オペレータによる能動的なスイッチ操作等によってフロート機能のオン／オフを切り換える構成とされている。例えば、特許文献１の技術では、フロート選択用スイッチ及び開閉用スイッチをともに切り換えることでフロート用電磁切換弁が通電し、ブームがフロート状態となる。
しかしながら、フロート機能が必要とされる地均し作業や転圧作業の継続中に、ブームの姿勢を微調整したい場合もある。この場合、一旦フロート機能をオフにする操作をしてからブームの角度を調整し、その後再びフロート機能をオンにする操作をしなければならず、オペレータにとって操作が煩雑に感じられる。

また、従来のフロート機能を備えた作業機械では、フロント作業機の先端が地面から離れて空中に位置する状態でフロート機能をオンにすると、直ちにブームがフロート状態となり、フロント作業機が自重で下方へ移動してしまう。あるいは、フロント作業機の先端が地面に押し付けられて機体の一側が地面からわずかに浮いた状態でフロート機能をオンにすると、機体が自重で下方へ移動してしまう。そのため、オペレータが意図した位置とは異なる位置にフロント作業機の先端が移動する場合があり、正確なフロント作業機の操作が妨げられるおそれがある。

このように、従来のフロート機能を備えた作業機械では、フロート機能の使用時に良好な操作性が得られない場合があるという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成でフロート機能の使用時における操作性を向上させることができるようにした作業機械のフロント制御装置を提供することである。

なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

開示の作業機械のフロント制御装置は、ブーム及びアームを有する作業機械のフロント制御装置であって、該ブームを駆動するブームシリンダのヘッド室及びロッド室を連通する連通路と、該アームを駆動するための操作入力に応じたアームリモコン圧を生成するアームリモコン弁と、該連通路上に介装され、該アームリモコン圧に応じて該連通路の開閉を切り換える連通弁とを備えたことを特徴としている。

例えば、該連通弁は、該アームの操作入力がある場合に該連通路を開放し、該アームの操作入力がない場合に該連通路を閉鎖する。
また、開示の作業機械のフロント制御装置は、該ブームシリンダのヘッド室と該連通路との間の作動油通路に介装され、該アームリモコン圧に応じてスプール位置を二位置に切り換える切換弁を備え、該切換弁が、該スプール位置として、該ヘッド室側からの作動油の流出を防止する逆止位置と、該流出を許容する許容位置とを有することを特徴としている。

例えば、該切換弁のスプール位置は、該アームの操作入力がある場合に該許容位置となり、該アームの操作入力がない場合に該逆止位置となる。
また、開示の作業機械のフロント制御装置は、該アームリモコン圧を該連通弁に伝達するパイロット通路と、該パイロット通路上に介装され、該パイロット通路の開閉を切り換える電磁切換弁と、該ブームシリンダの該ヘッド室の作動油圧をヘッド圧として検出するヘッド圧センサと、該ヘッド圧センサで検出された該ヘッド圧に基づき、該電磁切換弁を制御するコントローラと、を備えたことを特徴としている。

例えば、該ヘッド圧が所定圧力以下である場合に、該電磁切換弁に該パイロット通路を開放させる。
また、開示の作業機械のフロント制御装置は、該ブームシリンダの該ロッド室の作動油圧をロッド圧として検出するロッド圧センサを備え、該コントローラが、該ロッド圧センサで検出された該ロッド圧に基づき、該電磁切換弁を制御することを特徴としている。

例えば、該ロッド圧が所定圧力以下である場合に、該電磁切換弁に該パイロット通路を開放させる。
また、開示の作業機械のフロント制御装置は、該ブームシリンダの該ヘッド室側に作動油を供給するためのブーム上げ操作を検出するブーム上げリモコン圧センサを備え、該コントローラが、該ブーム上げリモコン圧センサにて検出される該ブーム上げ操作の有無に基づき、該電磁切換弁を制御することを特徴としている。

例えば、該ブーム上げ操作がない場合に、該電磁切換弁に該パイロット通路を開放させる。

開示の作業機械のフロント制御装置によれば、アームリモコン弁で生成されるアームリモコン圧に応じて連通弁の開閉を切り換えることにより、アームの操作時にのみブームのヘッド側及びロッド側を連通させてフロート状態にすることができる。

一実施形態に係るフロント制御装置を備えた油圧ショベルの全体構成を示す側面図である。 図１のフロント制御装置の回路図である。 図１のフロント制御装置の制御内容を説明するためのブロック構成図である。

以下、図面を参照して作業機械のフロント制御装置の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、その趣旨を逸脱しない範囲で本実施形態を種々変形して実施してもよい。

［１．全体構成］
開示のフロント制御装置は、図１に示す油圧ショベル４０（作業機械）に適用される。この油圧ショベル４０は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体１と、下部走行体１に搭載された上部旋回体２とを備える。上部旋回体２は、旋回装置を介して下部走行体１の上に旋回自在に設置される。

上部旋回体２の車両前方側には、車両前方へ延出するフロント作業機４１が設けられ、その左側方に操作者が搭乗するキャブ４２が設けられる。本フロント制御装置は、フロント作業機４１の動作を制御するものである。
フロント作業機４１は、上部旋回体２に基端部を軸支されたブーム３と、ブーム３の先端に軸支されたアーム４と、さらにアーム４の先端に軸支されたマグネット装置５とを有する。ブーム３及び上部旋回体２の間には左右一対のブームシリンダ３ａが介装され、伸縮動作によりブーム３を上下方向に駆動する。同様に、ブーム３及びアーム４間にはアームシリンダ４ａが介装され、アーム４及びマグネット装置５間にはアタッチメントシリンダ５ａが介装される。

これらのアームシリンダ４ａ及びアタッチメントシリンダ５ａは、伸縮動作によりアーム４及びマグネット装置５をそれぞれ揺動させる。これらの油圧シリンダの作動量を入力するための操作レバーは、キャブ４２内に配置される。また、キャブ４２内には、ブーム３のフロート機能のオン／オフを設定するためのフロート選択スイッチ２２が設けられる。フロート選択スイッチ２２は、操作状態に対応する出力信号を後述するコントローラ２１に伝達する（図２参照）。

上部旋回体２上には、油圧ポンプ６，パイロット油圧ポンプ１３及び作動油タンク２６が設けられる。油圧ポンプ６は、油圧ショベル４０の旋回装置，走行装置の駆動に係る油圧モータや、上記の各種油圧シリンダといった油圧アクチュエータの駆動源である。油圧ポンプ６は、図示しないエンジンによって駆動される容量可変型の作動油ポンプであり、作動油タンク２６から作動油を吸引し、各油圧アクチュエータに作動油を供給する。また、パイロット油圧ポンプ１３は、操作レバーへの入力に応じた大きさのパイロット圧を生成するための作動油ポンプである。

［２．油圧回路］
図２に、油圧ショベル４０の油圧回路の全体構成を例示する。ここでは、ブーム３の駆動に係る一対のブームシリンダ３ａのうちの一方についての油圧回路を記載し、アーム４やマグネット装置５，走行装置，旋回装置等を駆動するための他の油圧アクチュエータの記載を省略する。この油圧回路は、油圧ポンプ６から供給される作動油が流通するメイン油圧回路５０と、パイロット油圧ポンプ１３から供給される作動油が流通するパイロット油圧回路６０とを備える。

［３．メイン油圧回路］
［３−１．概要］
まず、メイン油圧回路５０について詳述する。油圧ポンプ６とブームシリンダ３ａとを接続する作動油通路上には、ブーム３用のコントロールバルブ７が介装される。コントロールバルブ７は、スプール位置を複数の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するパイロット式流量制御弁である。コントロールバルブ７の両端部のパイロットポートにはそれぞれ、パイロット油圧回路６０の第一パイロット通路６１及び第二パイロット通路６２が接続される。コントロールバルブ７のスプール位置は、これらの第一パイロット通路６１及び第二パイロット通路６２から伝達されるパイロット圧に応じて制御される。なお、第一パイロット通路６１及び第二パイロット通路６２は、図示しないブーム操作レバーの操作量に応じたパイロット圧（リモコン圧）を伝達する通路であり、詳細は後述する。

コントロールバルブ７とブームシリンダ３ａとを接続する作動油通路のうち、ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ側に接続されたものを第一通路５１と呼び、ロッド室３Ｂ側に接続されたものを第二通路５２と呼ぶ。ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａはロッド室３Ｂよりも下方に位置する。
第一通路５１及び第二通路５２にはそれぞれ、ブームヘッド圧センサ２３（ヘッド圧センサ），ブームロッド圧センサ２４（ロッド圧センサ）が介装される。ブームヘッド圧センサ２３はヘッド室３Ａの作動油圧Ｐ₁（ヘッド圧）を検出し、ブームロッド圧センサ２４はロッド室３Ｂの作動油圧Ｐ₂（ロッド圧）を検出する。これらのヘッド圧Ｐ₁及びロッド圧Ｐ₂は、後述するコントローラ２１に伝達される。

なお、ヘッド圧Ｐ₁は、フロント作業機４１が空中に位置する姿勢のときに上昇し、マグネット装置５が接地すると低下する。また、ロッド圧Ｐ₂は、マグネット装置５を地面に押し付ける方向にフロント作業機４１を駆動することで上昇し、マグネット装置５を空中に浮かせると低下する。

［３−２．落下防止弁］
第一通路５１の中途には、落下防止弁８が介装される。落下防止弁８は、ブームシリンダ３ａに直接取り付けられ、コントロールバルブ７と落下防止弁８との間の配管が破損して、油が漏れたときにブームシリンダ３ａが落下しないように保持するためのバルブである。落下防止弁８の内部には、切換弁９，オーバーロードリリーフ弁１０及びチェック弁１１が設けられる。例えば、フロント作業機４１の自重やマグネット装置５に磁着した物体の荷重により、ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ側の作動油圧が過大に上昇したとしても、落下防止弁８によりブームシリンダ３ａの位置が保持され、ブーム３は落下しない。

切換弁９は、第一通路５１上に介装される油圧パイロット式の切換弁である。図２に示すように、切換弁９にはａ位置及びｂ位置の二つのスプール位置が設定される。ａ位置は、コントロールバルブ７側からヘッド室３Ａ側への作動油流通を許容し、かつ、逆方向の作動油流通を禁止する一方向弁として機能する位置（逆止位置）である。一方、ｂ位置は、コントロールバルブ７側とヘッド室３Ａ側とを連通し、ヘッド室３Ａ側からコントロールバルブ７側への作動油流通を許容する位置（許容位置）である。

切換弁９のパイロットポートには、パイロット油圧回路６０の第四パイロット通路６４が接続される。切換弁９は、所定圧以上のパイロット圧が第四パイロット通路６４から導入されたときに、スプール位置をｂ位置に保持する。一方、第四パイロット通路６４から導入されるパイロット圧が所定圧未満である場合には、スプール位置をａ位置に保持する。

切換弁９は、導入されるパイロット圧の大きさに応じて流量を制御する機能を備える。例えば、スプール位置がｂ位置であるときに、第四パイロット通路６４から導入されるパイロット圧が大きいほど、ヘッド室３Ａ側からコントロールバルブ７側への作動油流量が増加する。
落下防止弁８の内部には、切換弁９よりもヘッド室３Ａ側から作動油タンク２６側へと分岐する通路５３が形成される。オーバーロードリリーフ弁１０及びチェック弁１１は、この通路５３上に並列に介装される。

オーバーロードリリーフ弁１０は、ブームシリンダ３ａが停止し、かつ落下防止弁８の切換弁９のスプール位置がａ位置である状態で、外部から過大な力が作用してブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａに高圧が発生したときに圧油を逃がして、過負荷を防止するための安全弁である。また、チェック弁１１は、作動油タンク２６側からヘッド室３Ａ側への作動油流通を許容し、かつヘッド室３Ａ側から作動油タンク２６側への作動油流通を禁止する一方向弁である。例えば、ブーム３のフロート機能が働いてロッド室３Ｂ側からヘッド室３Ａ側への作動油の流通し、ヘッド室３Ａ側の作動油量が不足する場合には、作動油がチェック弁１１を介して作動油タンク２６側から補給される。

コントロールバルブ７とブームシリンダ３ａとの間には、ヘッド室３Ａ及びロッド室３Ｂを連通する連通路５４が形成される。連通路５４は、落下防止弁８の入口とブームシリンダ３ａのロッド室３Ｂとを接続するように設けられ、その間に連通弁１２が設けられている。

［３−３．連通弁］
連通弁１２は、油圧パイロット式の切換弁であり、図２に示すように、ａ位置及びｂ位置の二つのスプール位置が設定される。ａ位置は、第一通路５１及び第二通路５２間を遮断する位置であり、ｂ位置は連通弁１２に内蔵された可変絞りを介して第一通路５１，第二通路５２及び作動油タンク２６を連通させる位置である。可変絞りにより、第一通路５１，第二通路５２及び作動油タンク２６の連通時に、ブームシリンダ３ａが急激に動かないようにしている。なお、この可変絞りは、パイロットポートに導入されるパイロット圧の上昇に伴って絞りの開度が増加する特性を持つ。

連通弁１２のパイロットポートには、パイロット油圧回路６０の第三パイロット通路６３（パイロット通路）が接続される。連通弁１２は、第二所定圧以上のパイロット圧が第三パイロット通路６３から導入されたときに、スプール位置をｂ位置に保持する。一方、第三パイロット通路６３から導入されるパイロット圧が第二所定圧未満である場合にはスプール位置をａ位置に保持する。ここでいう第二所定圧の大きさは、アーム４が操作されていないときの第三パイロット通路６３のパイロット圧よりも大きい値とする。

連通弁１２は、第三パイロット通路６３から導入されるパイロット圧の大きさに応じて流量を制御する機能を備える。例えば、スプール位置がｂ位置であるときに、第三パイロット通路６３から導入されるパイロット圧が大きいほど、通過する作動油流量が増大する。

［４．パイロット油圧回路］
［４−１．概要］
次に、パイロット油圧回路６０について詳述する。パイロット油圧回路６０には、ブーム上げリモコン弁１４，ブーム下げリモコン弁１５，アーム上げリモコン弁１６及びアーム下げリモコン弁１７の四種類のリモコン弁が設けられる。パイロット油圧ポンプ１３から供給される作動油は、これらのリモコン弁１４〜１７のそれぞれに導入される。また、各リモコン弁１４〜１７は作動油タンク２６にも接続されており、レバー操作がない状態では、パイロット油圧回路６０内の作動油圧はタンク圧になる。

［４−２．ブーム側のリモコン弁］
ブーム上げリモコン弁１４は、ブーム３を上昇させるレバー操作（ブーム上げ操作）がなされたときに、その操作量に応じたパイロット圧（いわゆるリモコン圧）を下流側に発生させるものである。ブーム上げリモコン弁１４の下流側は、第一パイロット通路６１を介してコントロールバルブ７における一方のパイロットポートに接続される。

第一パイロット通路６１には、ブーム上げリモコン圧センサ２５が介装される。ブーム上げリモコン圧センサ２５は、第一パイロット通路６１内の作動油圧に基づいてブーム上げ操作の有無を検出するセンサである。例えば、第一パイロット通路６１内の作動油圧は規定圧以上であるときに、ブーム上げ操作があるものと判断する。ここでの検出結果は、コントローラ２１に伝達される。

ブーム下げリモコン弁１５は、ブーム３を下降させるレバー操作（ブーム下げ操作）がなされたときに、その操作量に応じたパイロット圧（リモコン圧）を下流側に発生させるものである。ブーム下げリモコン弁１５の下流側は、第二パイロット通路６２を介してコントロールバルブ７における他方のパイロットポートに接続される。また、第二パイロット通路６２は後述するシャトル弁２０を介して第四パイロット通路６４に合流し、切換弁９のパイロットポートに接続される。これにより、ブーム下げ操作時に切換弁９のスプール位置がｂ位置となり、ヘッド室３Ａ側からコントロールバルブ７側への作動油流通が許容される。

［４−３．アーム側のリモコン弁］
アーム上げリモコン弁１６及びアーム下げリモコン弁１７は、それぞれアーム上げ操作，アーム下げ操作の各操作量に応じたパイロット圧を生成して、図示しないアーム４用のコントロールバルブのパイロットポートに伝達するものである。
アーム上げリモコン弁１６及びアーム下げリモコン弁１７には、シャトル弁１８が付設される。このシャトル弁１８は、アーム上げリモコン弁１６及びアーム下げリモコン弁１７のそれぞれの下流側のパイロット圧のうち、高圧である一方を選択する高圧選択弁である。したがって、アーム４を作動させる何らかの操作がなされたときには、その操作方向に関わらず、レバー操作量に応じた大きさのパイロット圧がシャトル弁１８の下流側に生じる。シャトル弁１８の下流側には、第三パイロット通路６３が接続される。

第三パイロット通路６３（パイロット通路）上には、電磁切換弁１９が介装される。この電磁切換弁１９は、コントローラ２１によってスプール位置を電気的に切り換え可能な二位置切換弁である。電磁切換弁１９のスプール位置は、ａ位置及びｂ位置の二位置が設定される。図２に示すように、ａ位置は第三パイロット通路６３の作動油流通を遮断する位置であり、ｂ位置は第三パイロット通路６３の作動油流通を許容する位置である。したがって、電磁切換弁１９のスプール位置がｂ位置であるときにアーム操作がなされると、操作量に応じた大きさのパイロット圧が連通弁１２のパイロットポートに伝達される。つまり、第一通路５１，第二通路５２及び作動油タンク２６が連通し、ブーム３のフロート機能が働く。

［４−４．切換弁の制御用のパイロット通路］
また、本パイロット油圧回路６０では、第二パイロット通路６２から分岐した通路と第三パイロット通路６３から分岐した通路とがシャトル弁２０を介して接続される。このシャトル弁２０は、第二パイロット通路６２のパイロット圧と第三パイロット通路６３のパイロット圧のうち、高圧である一方を選択する高圧選択弁である。つまり、アーム４を作動させる操作（アーム上げ操作，アーム下げ操作の何れも含む）がなされたとき、又は、ブーム下げ操作がなされたときに、レバー操作量に応じた大きさのパイロット圧がシャトル弁２０の下流側に生じる。シャトル弁２０の下流側には、第四パイロット通路６４が接続される。
したがって、アーム４を作動させる操作やブーム下げ操作がなされたときに、切換弁９のスプール位置がｂ位置となり、ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ内の作動油の流出が許容される。

［５．コントローラ構成］
コントローラ２１は、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た電子制御装置である。ここでは、フロート選択スイッチ２２，ブームヘッド圧センサ２３，ブームロッド圧センサ２４及びブーム上げリモコン圧センサ２５での検出結果に基づき、電磁切換弁１９のスプール位置を二位置の何れかに切り換える制御が実施される。コントローラ２１の内部にソフトウェア又はハードウェア回路としてプログラミングされている機能を、図３に模式的に示す。

コントローラ２１は、ブームヘッド圧判定器２７，ブームロッド圧判定器２８及び三つの信号切換器２９，３０，３１を備える。ブームヘッド圧判定器２７は、ブームヘッド圧センサ２３で検出されたヘッド圧Ｐ₁の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力するものである。ここでは、図３中にグラフで示すように、判定時に出力している信号の種類に応じて、出力信号を切り換えるための条件が異なっている。

自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「ヘッド圧Ｐ₁≦所定圧Ｐ_Aであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「ヘッド圧Ｐ₁≦所定圧Ｐ_Bであること（ただし、Ｐ_A＜Ｐ_B）」である。ブームヘッド圧判定器２７からの出力信号は、信号切換器３０に入力される。切り換え条件にヒステリシスを設けることで、出力信号が安定する。

同様に、ブームロッド圧判定器２８は、ブームロッド圧センサ２４で検出されたロッド圧Ｐ₂の大きさを判定して、オン／オフの何れかの信号を出力するものである。自身の出力信号がオフであるときには、出力信号をオンにするための条件が「ロッド圧Ｐ₂≦所定圧Ｐ_Cであること」である。一方、自身の出力信号がオンであるときには、出力信号をオフにするための条件が「ロッド圧Ｐ₂≦所定圧Ｐ_Dであること（ただし、Ｐ_C＜Ｐ_D）」である。ブームロッド圧判定器２８からの出力信号は、信号切換器２９の切り換え条件に用いられる。

信号切換器２９は、ブームロッド圧判定器２８からの出力信号に基づき、フロート選択スイッチ２２からの入力信号を信号切換器３０に伝達するものである。ここでは、フロート選択スイッチ２２からの出力信号がオンであり、かつ、ブームロッド圧判定器２８からの出力信号がオンである場合に、信号切換器２９からの出力信号（オン）が信号切換器３０に伝達される。信号切換器２９からの出力信号は、信号切換器３０の切り換え条件に用いられる。

信号切換器３０は、信号切換器２９からの出力信号に基づき、ブームヘッド圧判定器２７からの出力信号を信号切換器３１に伝達するものである。ここでは、ブームヘッド圧判定器２７からの出力信号がオンであり、かつ、信号切換器２９からの出力信号がオンである場合に、信号切換器３０からの出力信号（オン）が信号切換器３１に伝達される。
信号切換器３１は、ブーム上げリモコン圧センサ２５からの出力信号に基づき、信号切換器３０からの出力信号を電磁切換弁１９に伝達するものである。ここでは、信号切換器３０からの出力信号がオンであり、かつ、ブーム上げリモコン圧センサ２５からの出力信号がオフである場合に、信号切換器３１からの出力信号（オン）が電磁切換弁１９に伝達され、電磁切換弁１９のスプール位置がｂ位置に設定される。

上記の条件をまとめると、電磁切換弁１９のスプール位置がｂ位置となるのは、以下の条件が全て成立するときである。
（Ａ）フロート選択スイッチ２２がオンである
（Ｂ）ヘッド圧Ｐ₁が所定圧（Ｐ_A又はＰ_B）以下である
（Ｃ）ロッド圧Ｐ₂が所定圧（Ｐ_C又はＰ_D）以下である
（Ｄ）ブーム上げ操作が検出されていない
また、ブーム３のフロート機能が有効となるのは、上記の条件（Ａ）〜（Ｄ）に加えて、以下の条件が成立したときである。
（Ｅ）アーム上げ又はアーム下げ操作が検出されている

［６．作用，効果］
フロート選択スイッチ２２がオンに操作されているとき、フロント作業機４１のマグネット装置５が接地していなければ、ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ側に負荷が作用し、ヘッド圧Ｐ₁が上昇する。そのため、コントローラ２１のブームヘッド圧判定器２７からの出力信号はオフとなり、電磁切換弁１９のスプール位置はａ位置となる。したがって、連通弁１２のスプール位置はａ位置のままとなり、ブーム３のフロート機能は有効化されず、ブーム３の自重による下降を防止することができる。

続いて、マグネット装置５が接地すると、ブームシリンダ３ａのヘッド室３Ａ側に作用する負荷が減少し、ブームシリンダ３ａのヘッド圧Ｐ₁が低下する。ヘッド圧Ｐ₁が所定圧Ｐ_A以下になると、ブームヘッド圧判定器２７からの出力信号がオンとなる。このとき、ブームシリンダ３ａのロッド圧Ｐ₁が十分に低ければブームロッド圧判定器２８からの出力信号もオンである。これにより、ブーム上げリモコン圧センサ２５でブーム上げ操作が検出されない限り、電磁切換弁１９に出力信号（オン）が伝達され、電磁切換弁１９のスプール位置がｂ位置に設定される。

このときアーム４が操作されると、アーム上げリモコン弁１６又はアーム下げリモコン弁１７で生成されるパイロット圧が第三パイロット通路６３を介して連通弁１２に導入され、連通弁１２のスプール位置がｂ位置となる。したがって、ブーム３がフロート状態となり、地均し作業や転圧作業等を行うことができる。また、ブーム上げ操作がされると、信号切換器３１がオフに切り換えられ、電磁切換弁１９のスプール位置は再びａ位置となる。これにより、連通弁１２のスプール位置もａ位置となり、ブーム３のフロート状態が解除され、ブーム３を上昇させることができる。

なお、ブーム３がフロート状態であるときにマグネット装置５が地面に押し付けられ、油圧ショベル４０の機体の一側が浮き上がった状態になった場合には、ブームシリンダ３ａのロッド室３Ｂ側に作用する負荷が増大し、ブームシリンダ３ａのロッド圧Ｐ₂が上昇する。ロッド圧Ｐ₂が所定圧Ｐ_D以上になると、ブームロッド圧判定器２８からの出力信号がオフとなるため、電磁切換弁１９のスプール位置は再びａ位置となり、連通弁１２のスプール位置もａ位置となり、ブーム３のフロート状態が解除される。したがって、機体が浮き上がった姿勢を維持することができる。

このように、開示の作業機械のフロント制御装置によれば、アーム上げリモコン弁１６及びアーム下げリモコン弁１７で生成されるアームリモコン圧に応じて連通弁１２の開閉を切り換えることにより、アーム４の操作時にのみブーム３のヘッド室３Ａ側及びロッド室３Ｂ側を連通させてフロート状態にすることができる。つまり、ブーム３がフロート状態となるのは、フロート機能が要求される操作がなされたときに限られることになり、操作性を向上させることができる。

また、切換弁９に接続された第四パイロット通路６４には、アーム４を作動させる操作（アーム上げ操作，アーム下げ操作の何れも含む）がなされたとき、又は、ブーム下げ操作がなされたときに、それぞれのレバー操作量に応じたパイロット圧が生じる。つまり、フロート機能が要求されたときには切換弁９のスプール位置がｂ位置に切り換えられ、ヘッド室３Ａからの作動油の流出が許容される。したがって、フロート機能が要求されたときにブーム３をフロート状態にすることができる。

一方、操作レバーが何も操作されていないときや、ブーム上げ操作がなされたときには、切換弁９のスプール位置がａ位置となる。したがって、フロート機能が要求されないときには、落下防止弁８に落下防止機能を発揮させることができ、落下防止弁８の本来の機能に支障をきたすことがない。

また、第三パイロット通路６３上に電子制御の電磁切換弁１９を設けることで、ブーム３のフロート機能の入り切り（フロート機能のオン／オフ状態）を切り換えることができる。特に、開示のフロント制御装置では、ブームシリンダ３ａのヘッド圧Ｐ₁を参照することで、フロント作業機４１の接地状態を正確に把握することができる。さらに、ブームシリンダ３ａのロッド圧Ｐ₂を参照することで、機体の浮き上がり状態を正確に把握することができる。
また、ブーム上げリモコン圧センサ２５でブーム上げ操作の有無を検出することで、ブーム３が操作された場合には直ちにフロート機能を停止させることができ、操作性をより向上させることができる。

［７．その他］
開示の実施形態の一例に関わらず、本実施形態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。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、フロント作業機４１の先端にマグネット装置５を備えたものを例示したが、アタッチメントの種類やフロント作業機４１の具体的な構成はこれに限定されない。少なくとも、ブーム３及びアーム４を備えたフロント作業機４１であれば、上述のフロント制御装置を適用することができる。
また、上述の実施形態では、第三パイロット通路６３上に電磁切換弁１９を備えたものを例示したが、電磁切換弁１９は必須の要素ではない。また、上述の実施形態のコントローラ２１における制御に関して、電磁切換弁１９のスプール位置をｂ位置に切り換えるための条件（Ａ）〜（Ｄ）は適宜設定，選択可能である。

本発明は、ブーム及びアームを有する作業機械（例えば、油圧ショベルや油圧式クレーン等）のフロント制御装置全般に適用することができる。

２ 上部旋回体
３ ブーム
３ａ ブームシリンダ
３Ａ ヘッド室
３Ｂ ロッド室
６ 油圧ポンプ
７ コントロールバルブ
８ 落下防止弁
９ 切換弁
１０ オーバーロードリリーフ弁
１１ チェック弁
１２ 連通弁
１３ パイロット油圧ポンプ
１４ ブーム上げリモコン弁
１５ ブーム下げリモコン弁
１６ アーム上げリモコン弁
１７ アーム下げリモコン弁
１８ シャトル弁
１９ 電磁切換弁
２０ シャトル弁
２１ コントローラ
２２ フロート選択スイッチ
２３ ブームヘッド圧センサ（ヘッド圧センサ）
２４ ブームロッド圧センサ（ロッド圧センサ）
２５ ブーム上げリモコン圧センサ
２６ 作動油タンク
２７ ブームヘッド圧判定器
２８ ブームロッド圧判定器
２９，３０，３１ 信号切換器
４０ 油圧ショベル
４１ フロント作業機
４２ キャブ
５０ メイン油圧回路
５１ 第一通路
５２ 第二通路
５３ 通路
５４ 連通路
６０ パイロット油圧回路
６１ 第一パイロット流路
６２ 第二パイロット通路
６３ 第三パイロット流路（パイロット通路）
６４ 第四パイロット流路

Claims (5)

1. ブーム及びアームを有する作業機械のフロント制御装置であって、
   該ブームを駆動するブームシリンダのヘッド室及びロッド室を連通する連通路と、
   該アームを駆動するための操作入力に応じたアームリモコン圧を生成するアームリモコン弁と、
   該連通路上に介装され、該アームリモコン圧に応じて該連通路の開閉を切り換える連通弁と
   を備えたことを特徴とする、作業機械のフロント制御装置。
2. 該ブームシリンダのヘッド室と該連通路との間の作動油通路に介装され、該アームリモコン圧に応じてスプール位置を二位置に切り換える切換弁を備え、
   該切換弁が、該スプール位置として、該ヘッド室側からの作動油の流出を防止する逆止位置と、該流出を許容する許容位置とを有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械のフロント制御装置。
3. 該アームリモコン圧を該連通弁に伝達するパイロット通路と、
   該パイロット通路上に介装され、該パイロット通路の開閉を切り換える電磁切換弁と、
   該ブームシリンダの該ヘッド室の作動油圧をヘッド圧として検出するヘッド圧センサと、
   該ヘッド圧センサで検出された該ヘッド圧に基づき、該電磁切換弁を制御するコントローラと、を備えた
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の作業機械のフロント制御装置。
4. 該ブームシリンダの該ロッド室の作動油圧をロッド圧として検出するロッド圧センサを備え、
   該コントローラが、該ロッド圧センサで検出された該ロッド圧に基づき、該電磁切換弁を制御する
   ことを特徴とする、請求項３記載の作業機械のフロント制御装置。
5. 該ブームシリンダの該ヘッド室側に作動油を供給するためのブーム上げ操作を検出するブーム上げリモコン圧センサを備え、
   該コントローラが、該ブーム上げリモコン圧センサにて検出される該ブーム上げ操作の有無に基づき、該電磁切換弁を制御する
   ことを特徴とする、請求項３又は４記載の作業機械のフロント制御装置。

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