JP2021055427A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】半自動制御時の複合操作に対して作業具を安定して動作させることが可能な建設機械を提供する。【解決手段】コントローラ４０は、制御選択装置９７を介して半自動制御の有効化が指示された場合は、複数のポンプコントロール圧が複数のセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂの各最上流に位置する流量制御弁１５ａ，１５ｃのパイロット圧とそれぞれ一致するように複数のポンプコントロール圧制御弁１８１ａ，１８１ｂを制御する。【選択図】 図７

Description

本発明は、操作レバーの操作時に、予め定めた条件に従って複数の油圧アクチュエータの少なくとも１つを制御する建設機械に関する。

油圧アクチュエータで駆動される作業装置（例えばフロント作業装置）を備える建設機械（例えば油圧ショベル）の作業効率を向上する技術としてマシンコントロール（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＭＣ）がある。ＭＣは、操作レバーがオペレータに操作された場合に、予め定めた条件に従って作業装置を動作させる半自動制御を実行することでオペレータの操作支援を行う技術である。

例えば特許文献１には、バケットの刃先を基準面に沿って移動させるようにフロント作業装置をＭＣする技術が開示されている。この特許文献１では、アームシリンダの速度に影響するフロント作業装置（アーム、バケット）の自重によって、アーム操作レバーの操作量が少ない場合にアーム操作レバー操作量によるアームシリンダの想定速度と実速度が大きくなるので、アーム操作レバーの操作量が所定量未満の場合には、アーム操作レバー操作量によるアームシリンダの想定速度よりも大きい速度をアームシリンダの推定速度として算出している。

特許第５８６５５１０号

特許文献１では、アームシリンダの速度に影響するフロント作業装置（アーム、バケット）の自重を考慮することで、アームシリンダの実速度に近い速度を推定し、半自動制御する際にバケットの刃先が安定せずハンチングを起こしてしまうことを防止している。

しかし、オープンセンタ、ポジコンの油圧システムを使用している建設機械に適用した場合、複合操作時に操作量の大きい操作を優先してポンプ流量のポジコンを行うため、操作量の小さい方のアクチュエータにはそのアクチュエータを単独操作した時に比べて供給されるポンプ流量が増える場合がある。

このとき、単独操作で取得したメータリング特性から算出されたアクチュエータ速度推定値に対してアクチュエータ実速度が大きくなってしまう。

これにより、複合操作時にはアクチュエータ速度が想定していた速度よりも早くなる場合があり、結果として半自動制御する際のバケットの刃先が安定せずハンチングを起こしてしまう可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半自動制御時の複合操作に対して作業具を安定して動作させることが可能な建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ブーム、アームおよび作業具を有する作業装置と、前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、および前記作業具を駆動する作業具シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、複数の油圧ポンプと、前記複数の油圧ポンプの各吐出流量をそれぞれ調整する複数のポンプレギュレータと、前記複数の油圧ポンプの各吐出ポートにそれぞれ接続された複数のセンタバイパス通路と、前記複数のセンタバイパス通路にタンデムに配置され、前記複数の油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する複数の流量制御弁と、前記複数の流量制御弁を駆動するための複数のパイロット圧を出力する複数のパイロット弁と、前記複数のパイロット弁を操作するための操作レバーと、前記複数のパイロット圧から前記複数のポンプレギュレータを駆動する複数のポンプコントロール圧を選択して出力するシャトルブロックと、前記複数のパイロット圧の少なくとも１つを補正することが可能な制御弁ブロックと、前記作業装置の半自動制御の有効化または無効化を指示するための制御選択装置とを備え、前記制御選択装置を介して半自動制御の有効化が指示された場合に、予め定めた条件に従って前記制御弁ブロックを制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記複数のポンプコントロール圧を補正することが可能な複数のポンプコントロール圧制御弁を備え、前記コントローラは、前記制御選択装置を介して前記半自動制御の有効化が指示された場合は、前記複数のポンプコントロール圧が前記複数のセンタバイパス通路の各最上流に位置する流量制御弁のパイロット圧とそれぞれ一致するように前記複数のポンプコントロール圧制御弁を制御するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、制御選択装置を介して半自動制御の有効化が指示された場合は、複数の油圧ポンプの各吐出流量が複数のセンタバイパス通路の各最上流に位置する流量制御弁のパイロット圧のみに応じてそれぞれ制御される。これにより、ブームシリンダおよびアームシリンダに供給される流量が、センタバイパス通路の最上流に位置する流量制御弁に作用するパイロット圧のみに応じてそれぞれ制御されるため、作業具を安定して動作させることが可能となる。

本発明に係る建設機械によれば、半自動制御時の複合操作に対して作業具を安定して動作させることが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの構成図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の構成図である。 図１に示す油圧ショベルにおける座標系および目標面を示す図である。 図２に示すフロント制御用油圧ユニットの詳細図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載されたマシンコントロール（ＭＣ）システムの構成図である。 図５に示すコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例におけるポンプコントロールシステムの構成図である。 ポンプコントロール圧とポンプ流量の関係を示す図である。 本発明の第１の実施例におけるポンプコントロール圧制御弁の制御フローを示す図である。 従来のポンプコントロールシステムの構成図である。 本発明の第２の実施例におけるポンプコントロールシステムの構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下では、作業装置の先端に作業具（アタッチメント）としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える建設機械で本発明を適用しても構わない。さらに、複数のリンク部材（アタッチメント、アーム、ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば油圧ショベル以外の建設機械への適用も可能である。

また、本稿では、或る形状を示す用語（例えば、目標面、設計面等）とともに用いられる「上」、「上方」又は「下方」という語の意味に関し、「上」は当該或る形状の「表面」を意味し、「上方」は当該或る形状の「表面より高い位置」を意味し、「下方」は当該或る形状の「表面より低い位置」を意味することとする。また、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、２つの装置３００ａ，３００ｂが存在するとき、これらをまとめて装置３００と表記することがある。

図１は本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの構成図であり、図２は油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の構成図であり、図３は油圧ショベルにおける座標系および目標面を示す図である。

図１において、油圧ショベル１は、多関節型のフロント作業装置（以下、作業装置）１Ａと、車体１Ｂとで構成されている。車体１Ｂは、走行右油圧モータ３ａ（図２）および走行左油圧モータ３ｂにより走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。

作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。

ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γ（図３）を測定可能なように、ブームピンにブーム角度センサ３０、アームピンにアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にバケット角度センサ３２が取付けられ、上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角θ（図３）を検出する車体傾斜角センサ３３が取付けられている。なお、角度センサ３０，３１，３２はそれぞれ基準面（例えば水平面）に対する角度センサに代替可能である。

上部旋回体１２に設けられた運転室内には、走行右レバー２３ａを有し走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ａ（図２）と、走行左レバー２３ｂを有し走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための操作装置４７ｂ（図２）と、操作右レバー１ａを共有しブームシリンダ５（ブーム８）及びバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作装置４５ａ，４６ａ（図２）と、操作左レバー１ｂを共有しアームシリンダ６（アーム９）及び旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作装置４５ｂ，４６ｂ（図２）が設置されている。以下では、走行右レバー２３ａ、走行左レバー２３ｂ、操作右レバー１ａおよび操作左レバー１ｂを操作レバー２２，２３と総称することがある。

操作装置４５，４６，４７は、パイロット弁であり、パイロットポンプ４８から吐出される圧油をもとに、それぞれオペレータにより操作される操作レバー２２，２３の操作量（例えば、レバーストローク）と操作方向に応じたパイロット圧（操作圧と称することがある）を発生する。このように発生したパイロット圧は、対応する流量制御弁１５ａ〜１５ｈ（図２）の油圧駆動部１５０ａ〜１５７ｂにパイロットライン１４４ａ〜１４９ｂ（図２）を介して供給され、これら流量制御弁１５ａ〜１５ｈを駆動する制御信号として利用される。

上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２ａ，２ｂとパイロットポンプ４８を駆動する。油圧ポンプ２ａ，２ｂはポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａによって容量が調整される可変容量型ポンプであり、パイロットポンプ４８は固定容量型ポンプである。本実施例においては、図２に示すように、パイロットライン１４４，１４５，１４６，１４７，１４８，１４９の途中にシャトルブロック１６２が設けられている。操作装置４５，４６，４７から出力された油圧信号が、このシャトルブロック１６２を介してポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａにも入力される。シャトルブロック１６２の詳細構成は省略するが、油圧信号がシャトルブロック１６２を介してポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａに入力されており、油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出流量が当該油圧信号に応じて制御される。図２に示す油圧駆動装置の破線で囲んだ部分は、ポンプ流量の制御に関わるポンプコントロールシステム１７０を構成している。

パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン１４０はロック弁３９を通った後、複数に分岐して操作装置４５，４６，４７、フロント制御用油圧ユニット１６０内の各弁に接続している。

図４にフロント制御用油圧ユニット１６０の詳細を示す。図４において、フロント制御用油圧ユニット１６０は、電磁比例弁５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ、およびシャトル弁８２ａ，８３ａ，８３ｂを内蔵した制御弁ブロックで構成される。

電磁比例弁５４ｂは、コントローラ４０からの制御信号に応じてパイロットライン１４５ｂを絞ることにより、操作装置４５ａから流量制御弁１５ａの油圧駆動部１５０ｂに供給されるパイロット圧を減圧する。電磁比例弁５５ａは、コントローラ４０からの制御信号に応じてパイロットライン１４５ａを絞ることにより、操作装置４５ｂから流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ａに供給されるパイロット圧を減圧する。電磁比例弁５５ｂは、コントローラ４０からの制御信号に応じてパイロットライン１４５ｂを絞ることにより、操作装置４５ｂから流量制御弁１５ｂの油圧駆動部１５１ｂに供給されるパイロット圧を減圧する。

電磁比例弁５４ａ，５６ｃ，５６ｄは、コントローラ４０からの制御信号に応じてポンプライン１４０を絞ることにより、パイロットポンプ４８からシャトル弁８２ａ，８３ａ，８３ｂに供給されるパイロット圧を減圧する。

シャトル弁８２ａは、操作装置４５ａから供給されるパイロット圧および電磁比例弁５４ａを介して供給されるパイロット圧のいずれか大きい方を流量制御弁１５ａの油圧駆動部１５０ａへ出力する。シャトル弁８３ａは、電磁比例弁５６ａを介して供給されるパイロット圧および電磁比例弁５６ｃを介して供給されるパイロット圧のいずれか大きい方を流量制御弁１５ｃの油圧駆動部１５２ａへ出力する。シャトル弁８３ｂは、電磁比例弁５６ｂを介して供給されるパイロット圧および電磁比例弁５６ｄを介して供給されるパイロット圧のいずれか大きい方を流量制御弁１５ｃの油圧駆動部１５２ｂへ出力する。

図２に戻り、ロック弁３９は本実施例では電磁切換弁であり、その電磁駆動部は運転室に配置されたゲートロックレバー（不図示）の位置検出器と電気的に接続している。ゲートロックレバーのポジションは位置検出器で検出され、その位置検出器からロック弁３９に対してゲートロックレバーのポジションに応じた信号が入力される。ゲートロックレバーのポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてポンプライン１４０が遮断され、ロック解除位置にあればロック弁３９が開いてポンプライン１４０が開通する。つまり、ポンプライン１４０が遮断された状態では操作装置４５，４６，４７による操作が無効化され、旋回油圧モータ４、ブーム８、アーム９、バケット１０を駆動するブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が動かせなくなり、旋回、掘削等の動作が禁止される。

油圧ポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁１５ａ〜１５ｈおよび各流量制御弁を結ぶセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂ（図２）を介して走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。そして、供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。

図５は、油圧ショベル１に搭載されたマシンコントロール（ＭＣ）システムの構成図である。図５のシステムは、ＭＣとして、操作装置４５，４６がオペレータによって操作されたとき、作業装置１Ａを予め定められた条件に基づいて制御する処理を実行する。本実施例ではマシンコントロール（ＭＣ）を、操作装置４５，４６の非操作時に作業装置１Ａの動作をコンピュータにより制御する「自動制御」に対して、操作装置４５，４６の操作時にのみ作業装置１Ａの動作をコンピュータにより制御する「半自動制御」と称することがある。次に本実施例におけるＭＣの詳細を説明する。

作業装置１ＡのＭＣとしては、操作装置４５ｂ，４６ａを介して掘削操作（具体的には、アームクラウド、バケットクラウド及びバケットダンプの少なくとも１つの指示）が入力された場合、目標面６０（図３）と作業装置１Ａの先端（本実施例ではバケット１０の爪先とする）の位置関係に基づいて、作業装置１Ａの先端の位置が目標面６０上及びその上方の領域内に保持されるようにブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７のうち少なくとも１つを強制的に動作させる制御信号（例えば、ブームシリンダ５を伸ばして強制的にブーム上げ動作を行う）を該当する流量制御弁１５ａ〜１５ｅに出力する。

このＭＣによりバケット１０の爪先が目標面６０の下方に侵入することが防止されるので、オペレータの技量の程度に関わらず目標面６０に沿った掘削が可能となる。なお、本実施例では、ＭＣ時の作業装置１Ａの制御点を、油圧ショベル１のバケット１０の爪先（作業装置１Ａの先端）に設定しているが、制御点は作業装置１Ａの先端部分の点であればバケット爪先以外にも変更可能である。例えば、バケット１０の底面や、バケットリンク１３の最外部も選択可能である。

図５のシステムは、作業装置姿勢検出装置５０と、目標面設定装置５１と、オペレータ操作検出装置５２ａと、運転室内に設置され、目標面６０と作業装置１Ａの位置関係が表示可能な表示装置（例えば液晶ディスプレイ）５３と、ＭＣによるバケット角度制御（作業具角度制御とも称する）の許可・禁止（ＯＮ・ＯＦＦ）を択一的に選択するためのＭＣ制御スイッチ（制御選択装置）９７と、ＭＣによるバケット角度制御における目標面６０に対するバケット１０の角度（目標角度）を設定するための目標角度設定装置９６と、ＭＣ制御を司るコンピュータであるコントローラ４０とを備えている。

作業装置姿勢検出装置５０は、ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３から構成される。これらの角度センサ３０〜３３は作業装置１Ａの姿勢センサとして機能している。

目標面設定装置５１は、目標面６０に関する情報（各目標面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースである。目標面設定装置５１は、グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標面の３次元データを格納した外部端末（不図示）と接続されている。なお、目標面設定装置５１を介した目標面の入力は、オペレータが手動で行っても良い。

オペレータ操作検出装置５２ａは、オペレータによる操作レバー２２ａ，２２ｂ（操作装置４５ａ，４５ｂ，４６ａ）の操作によってパイロットライン１４４，１４５，１４６に生じる操作圧（制御信号）を取得する圧力センサ７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ（図２）から構成される。すなわち、作業装置１Ａに係る油圧アクチュエータ５，６，７に対する操作を検出している。

コントローラ４０は、各装置５０，５１，５２ａ，９６，９７から受信した信号に基づいて各種演算を行うＭＣ制御部４１と、電磁比例弁５４〜５６に信号を出力する電磁比例弁制御部４２と、表示装置５３に信号を出力する表示制御部４３とを備えている。コントローラ４０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、コントローラ４０に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ４０の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。図６にコントローラ４０のハードウェア構成の一例を示す。図６において、コントローラ４０は、各装置５０，５１，５２ａ，９６，９７からの信号を受信する入力インターフェース９１と、演算処理装置としてのＣＰＵ９２と、プログラム等を記憶するＲＯＭ９３と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ９４と、各装置５３〜５６に信号を送信する出力インターフェース９５とを備えている。

図７にポンプコントロールシステム１７０の構成を示す。

図７において、シャトルブロック１６２内には、シャトル弁１８０ａ，１８０ｂ，１８０ｃ，１８０ｄが配置されている。シャトル弁１８０ａの入力側はパイロットライン１４４ａ，１４４ｂに接続され、シャトル弁１８０ｂの入力側はパイロットライン１４５ａ，１４５ｂに接続されている。シャトル弁１８０ｃ，１８０ｄの入力側は、いずれもシャトル弁１８０ａ，１８０ｂの出力側に接続されている。

シャトルブロック１６２は、シャトル弁１８０ｂとシャトル弁１８０ｄとを接続する通路に配置されたポンプコントロール圧制御弁としての切換弁１８１ａと、シャトル弁１８０ａとシャトル弁１８０ｃとを接続する通路に配置されたポンプコントロール圧制御弁としての切換弁１８１ｂとを更に有する。

切換弁１８１ａ，１８１ｂは非通電時には開状態でパイロット圧を通過させ、通電時には閉状態となりパイロット圧を遮断する。

切換弁１８１ａ，１８１ｂが開状態では、操作レバー２２ａ，２２ｂの操作圧の最大圧がシャトル弁１８０ｃ，１８０ｄにより選択され、ポンプコントロール圧として油圧ポンプ２ａ，２ｂのポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａを駆動する。

ポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａを駆動するポンプコントロール圧とポンプ流量の関係を図８に示す。図８に示すように、ポンプ流量はポンプコントロール圧の増加に合わせて増加する関係となっている。

図９にポンプコントロール圧制御弁としての切換弁１８１ａ，１８１ｂの制御フローを示す。

コントローラ４０は、まず、ステップＳ６００でＭＣ制御スイッチ９７がＯＮであるか否かを判定する。

ステップＳ６００でＮＯと判定された場合、ステップＳ６３０で切換弁１８１ａ，１８１ｂをＯＦＦ（開状態）にし、フローを終了する。

ステップＳ６００でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６１０でブーム８またはアーム９の単独動作が指示されているか否かを判定する。

ステップＳ６１０でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６３０で切換弁１８１ａ，１８１ｂをＯＦＦ（開状態）にし、フローを終了する。

ステップＳ６１０でＮＯと判定された場合、ステップＳ６２０でアーム押し動作が指示されているか否かを判定する。

ステップＳ６２０でＹＥＳと判定された場合、ステップＳ６３０で切換弁１８１ａ，１８１ｂをＯＦＦ（開状態）にし、フローを終了する。

ステップＳ６２０でＮＯと判定された場合、ステップＳ６４０で切換弁１８１ａ，１８１ｂをＯＮ（閉状態）にし、フローを終了する。

＜従来のポンプコントロールシステムの動作＞
従来のポンプコントロールシステムの動作を説明する。図１０に従来のポンプコントロールシステムの構成を示す。

ＭＣ制御を使用してバケット刃先を水平に動かすような複合操作時にはアーム引き操作に対してブーム上げ操作は相対的に小さい。

この場合、油圧ポンプ２ａ，２ｂのポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａを駆動するポンプコントロール圧として、操作量が大きいアーム操作圧が選択される。

油圧ポンプ２ａが吐出した作動油はブーム１流量制御弁１５ａおよびアーム２流量制御弁１５ｄに分流して供給されるが、アーム２流量制御弁１５ｄへの流量は可変絞り１５８によって制限され、油圧ポンプ２ａが吐出した作動油のほとんどはブーム１流量制御弁１５ａへと流れることになる。

このため、ブーム操作量が同じでも、アーム操作量に対してブーム操作量が相対的に小さいときにブーム１流量制御弁１５ａへ供給される作動油の量はブーム単独操作時に比べて増加することになり、単独操作で取得したメータリング特性から算出されたブームシリンダ速度推定値に対してブームシリンダ実速度が大きくなってしまう。

アーム単独操作を行った場合には油圧ポンプ２ａ，２ｂのポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａへはいずれもポンプコントロール圧としてアーム操作圧が供給される。

この時、油圧ポンプ２ａが吐出した作動油はブーム１流量制御弁１５ａのセンタバイパスを通って、アーム２流量制御弁１５ｄへ供給される、また、油圧ポンプ２ｂが吐出した作動油はアーム１流量制御弁１５ｃへ供給される。したがってアームシリンダ６へはアーム１流量制御弁１ｃおよびアーム２流量制御弁１ｄからの作動油が合流して供給されることになる。

＜第１の実施例におけるポンプコントロールシステムの動作＞
本実施例におけるポンプコントロールシステム１７０（図７）の動作を説明する。

コントローラ４０は、ＭＣ制御ＯＮ時は、切換弁１８１ａ，１８１ｂに通電してパイロット圧を遮断する。これにより、油圧ポンプ２ａのポンプレギュレータ２ａａへはポンプコントロール圧としてブーム操作圧が供給され、油圧ポンプ２ｂのポンプレギュレータ２ｂａへはポンプコントロール圧としてアーム操作圧が供給される。すなわち、ブーム１流量制御弁１５ａに供給される油圧ポンプ２ａの吐出流量はブーム操作圧のみで制御され、アーム１流量制御弁１５ｃに供給される油圧ポンプ２ｂの吐出流量はアーム操作圧のみで制御される。その結果、ＭＣ制御ＯＮ時にバケット刃先を水平に動かすような複合操作において、アーム引き操作に対してブーム上げ操作は相対的に小さいときでも、ブーム１流量制御弁１５ａにはブーム単独操作時と同等の流量が供給されるため、バケット１０を安定して動作させることが可能となる。

ここで、切換弁１８１ａ，１８１ｂが閉状態でアーム単独操作を行った場合は油圧ポンプ２ｂのポンプレギュレータ２ｂａへはアーム操作圧が供給されるが、油圧ポンプ２ａのポンプレギュレータ２ａａへはポンプコントロール圧が供給されない。したがって油圧ポンプ２ａの吐出流量は増加せず、アームシリンダ６へ供給される作動油の量は従来の油圧回路に比べて少なくなり、アームシリンダ速度が小さくなるという課題が生じる。また、ＭＣ制御ＯＮ時に目標面に沿ってバケット刃先を移動させる操作を行う際は、アームシリンダ６およびブームシリンダ５の複合操作が行われるため、アーム９またはブーム８の単独操作は基本的に行われない。

そこで、本実施例では、ＭＣ制御ＯＮ時であっても、アーム９またはブーム８の単独操作が行われている場合は切換弁１８１ａ，１８１ｂに通電せずパイロット圧を遮断しないことする。これにより、油圧ポンプ２ａ，２ｂのポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａへはいずれもポンプコントロール圧としてアーム操作圧およびブーム操作圧の最大圧が供給される。その結果、アーム１流量制御弁１５ｃ、アーム２流量制御弁１５ｄ、ブーム１流量制御弁１５ａ、およびブーム２流量制御弁１５ｂへ供給されるポンプ吐出流量が従来の油圧回路と同等になるため、従来の油圧回路と同等のシリンダ速度が得られる。

さらに、本実施例では、ＭＣ制御ＯＮ時であっても、アーム押し操作が行われている場合は切換弁１８１ａ，１８１ｂに通電せずパイロット圧を遮断しないことする。これにより、水平に沿ったアーム引き掘削後のアーム戻し動作のようなバケット刃先精度が要求されない動作において、従来の油圧回路と同等のシリンダ速度が得られる。

本実施例では、ブーム８、アームおよび作業具を有する作業装置１Ａと、ブーム８を駆動するブームシリンダ５、アーム９を駆動するアームシリンダ６、および作業具１０を駆動する作業具シリンダ７を含む複数の油圧アクチュエータ５〜７と、複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂと、複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂの各吐出流量をそれぞれ調整する複数のポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａと、複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂの各吐出ポートにそれぞれ接続された複数のセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂと、複数のセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂにタンデムに配置され、複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂから複数の油圧アクチュエータ５〜７に供給される作動油の流量を制御する複数の流量制御弁１５ａ〜１５ｅと、複数の流量制御弁１５ａ〜１５ｅを駆動するためのパイロット圧を出力する複数のパイロット弁４５ａ，４５ｂ，４６ａと、複数のパイロット弁４５ａ，４５ｂ，４６ａを操作するための操作レバー２２ａ，２２ｂと、前記複数のパイロット圧から複数のポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａを駆動する複数のポンプコントロール圧を選択して出力するシャトルブロック１６２と、前記複数のパイロット圧の少なくとも１つを補正することが可能な制御弁ブロック１６０と、作業装置１Ａの半自動制御の有効化または無効化を指示するための制御選択装置９７とを備え、制御選択装置９７を介して半自動制御の有効化が指示された場合に、予め定めた条件に従って制御弁ブロック１６０を制御するコントローラ４０とを備えた建設機械１において、前記複数のポンプコントロール圧を補正することが可能な複数のポンプコントロール圧制御弁１８１ａ，１８１ｂを備え、コントローラ４０は、制御選択装置９７を介して半自動制御の有効化が指示された場合は、前記複数のポンプコントロール圧が複数のセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂの各最上流に位置する流量制御弁１５ａ，１５ｃのパイロット圧とそれぞれ一致するように複数のポンプコントロール圧制御弁１８１ａ，１８１ｂを制御する。

また、本実施例における複数のポンプコントロール圧制御弁１８１ａ，１８１ｂは、コントローラ４０からの制御信号に応じて開閉することにより、前記複数のパイロット圧のうち複数のセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂの各最上流に位置する流量制御弁１５ａ，１５ｃのパイロット圧をシャトルブロック１６２内で連通または遮断することが可能な複数の切換弁である。

以上のように構成した本実施例によれば、制御選択装置９７を介して半自動制御の有効化が指示された場合は、複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂの各吐出流量がセンタバイパス通路２０ａ，２０ｂの各最上流に位置する流量制御弁１５ａ，１５ｃのパイロット圧のみに応じてそれぞれ制御される。これにより、ブームシリンダ５およびアームシリンダ６に供給される流量が、センタバイパス通路２０ａ，２０ｂの各最上流に位置する流量制御弁１５ａ，１５ｃのパイロット圧のみに応じてそれぞれ制御されるため、作業具１０を安定して動作させることが可能となる。

また、コントローラ４０は、制御選択装置９７を介して半自動制御の有効化が指示された状態で、操作レバー２２ａ，２２ｂを介して複数の油圧アクチュエータ５，６のいずれか１つの単独動作、またはアーム９の押し動作が指示された場合には、複数のポンプコントロール圧制御弁１８１ａ，１８１ｂの制御を一時的に解除する。これにより、ＭＣ制御ＯＮ時であっても、作業具１０の位置精度が要求されない動作において、従来の油圧回路と同等のシリンダ速度を得ることができる。

本発明の第２の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図１１に本実施例におけるポンプコントロールシステムの構成を示す。図１１において、シャトルブロック１６２は、第１実施例における切換弁１８１ａ，１８１ｂ（図６）の代わりに、シャトル弁１８０ｃとポンプレギュレータ２ｂａとを接続する通路に配置されたポンプコントロール圧制御弁としての減圧弁１８２ａと、シャトル弁１８０ｄとポンプレギュレータ２ａａとを接続する通路に配置されたポンプコントロール圧制御弁としての減圧弁１８２ｂとを有する。

＜第２の実施例におけるポンプコントロールシステムの動作＞
本実施例におけるポンプコントロールシステム１７０（図１１）の動作は、ポンプコントロール圧制御弁としての減圧弁１８２ａ，１８２ｂの動作を除き、第１の実施例と同様である。

ポンプコントロール圧制御弁としての減圧弁１８２ａ，１８２ｂの制御フローは、第１の実施例における切換弁１８１ａ，１８１ｂの制御フロー（図９）とほぼ同様であるが、以下の点で相違する。 コントローラ４０は、ステップＳ６３０において、減圧弁１８２ａ，１８２ｂをＯＦＦ（開状態）にする。これにより、ポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａへはいずれもブーム操作圧とアーム操作圧の最大圧が供給される。その結果、アーム１流量制御弁１５ｃ、アーム２流量制御弁１５ｄ、ブーム１流量制御弁１５ａ、およびブーム２流量制御弁１５ｂへ供給されるポンプ吐出流量が従来の油圧回路と同等になるため、従来の油圧回路と同等のシリンダ速度が得られる。

また、コントローラ４０は、ステップＳ６４０において、ポンプレギュレータ２ａａに供給されるポンプコントロール圧がブーム操作圧（圧力センサ７０ｂで検出したパイロット圧）と等しくなるように減圧弁１８２ａを制御し、かつポンプレギュレータ２ｂａに供給されるポンプコントロール圧がアーム操作圧（圧力センサ７１ｂで検出したパイロット圧）と等しくなるように減圧弁１８２ａを制御する。これにより、ブーム１流量制御弁１５ａに供給される油圧ポンプ２ａの吐出流量はブーム操作圧のみで制御され、アーム１流量制御弁１５ｃに供給される油圧ポンプ２ｂの吐出流量はアーム操作圧のみで制御される。その結果、ＭＣ制御ＯＮ時にバケット刃先を水平に動かすような複合操作において、アーム引き操作に対してブーム上げ操作は相対的に小さいときでも、ブーム１流量制御弁１５ａにはブーム単独操作時と同等の流量が供給されるため、バケット１０を安定して動作させることが可能となる。

本実施例におけるポンプコントロール圧制御弁１８２ａ，１８２ｂは、コントローラ４０からの制御信号に応じて開口量を調整することにより、ポンプレギュレータ２ａａ，２ｂａに供給されるポンプコントロール圧を減圧することが可能な複数の減圧弁である。

以上のように構成した本実施例においても、第１の実施例と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１…油圧ショベル（建設機械）、１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体、２ａ，２ｂ…油圧ポンプ、２ａａ，２ｂａ…ポンプレギュレータ、３ａ…走行右油圧モータ（油圧アクチュエータ）、３ｂ…走行左油圧モータ（油圧アクチュエータ）、４…旋回油圧モータ、５…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、６…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、７…バケットシリンダ（作業具シリンダ；油圧アクチュエータ）、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット（作業具）、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、１３…バケットリンク、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈ…流量制御弁、１８…エンジン、２０ａ，２０ｂ…センタバイパス通路、２２ａ…操作右レバー（操作レバー）、２２ｂ…操作左レバー（操作レバー）、２３ａ…走行右レバー（操作レバー）、２３ｂ…走行左レバー（操作レバー）、３０…ブーム角度センサ、３１…アーム角度センサ、３２…バケット角度センサ、３３…車体傾斜角センサ、３９…ロック弁、４０…コントローラ、４１…ＭＣ制御部、４２…電磁比例弁制御部、４３…表示制御部、４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ…操作装置（パイロット弁）４８…パイロットポンプ、５０…作業装置姿勢検出装置、５１…目標面設定装置、５２ａ…オペレータ操作検出装置、５３…表示装置、５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ…電磁比例弁、６０…目標面、７０ａ，７０ｂ，７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂ…圧力センサ、８２ａ，８３ａ，８３ｂ…シャトル弁、９１…入力インターフェース、９２…ＣＰＵ、９３…ＲＯＭ、９４…ＲＡＭ、９５…出力インターフェース、９６…目標角度設定装置、９７…ＭＣ制御スイッチ（制御選択装置）、１４０…ポンプライン、１４４ａ，１４４ｂ，１４５ａ，１４５ｂ，１４６ａ，１４６ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂ，１４９ａ，１４９ｂ…パイロットライン、１５０ａ，１５０ｂ，１５１ａ，１５１ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５３ａ，１５３ｂ，１５４ａ，１５４ｂ，１５５ａ，１５５ｂ，１５６ａ，１５６ｂ，１５７ａ，１５７ｂ…油圧駆動部、１５８…可変絞り、１６０…フロント制御用油圧ユニット（制御弁ブロック）、１６２…シャトルブロック、１７０…ポンプコントロールシステム、１８０ａ，１８０ｂ，１８０ｃ，１８０ｄ…シャトル弁、１８１ａ，１８１ｂ…切換弁（ポンプコントロール圧制御弁）、１８２ａ，１８２ｂ…減圧弁（ポンプコントロール圧制御弁）。

Claims (5)

1. ブーム、アームおよび作業具を有する作業装置と、
   前記ブームを駆動するブームシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、および前記作業具を駆動する作業具シリンダを含む複数の油圧アクチュエータと、
   複数の油圧ポンプと、
   前記複数の油圧ポンプの各吐出流量をそれぞれ調整する複数のポンプレギュレータと、
   前記複数の油圧ポンプの各吐出ポートにそれぞれ接続された複数のセンタバイパス通路と、
   前記複数のセンタバイパス通路にタンデムに配置され、前記複数の油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する複数の流量制御弁と、
   前記複数の流量制御弁を駆動するための複数のパイロット圧を出力する複数のパイロット弁と、
   前記複数のパイロット弁を操作するための操作レバーと、
   前記複数のパイロット圧から前記複数のポンプレギュレータを駆動する複数のポンプコントロール圧を選択して出力するシャトルブロックと、
   前記複数のパイロット圧の少なくとも１つを補正することが可能な制御弁ブロックと、
   前記作業装置の半自動制御の有効化または無効化を指示するための制御選択装置とを備え、
   前記制御選択装置を介して半自動制御の有効化が指示された場合に、予め定めた条件に従って前記制御弁ブロックを制御するコントローラとを備えた建設機械において、
   前記複数のポンプコントロール圧を補正することが可能な複数のポンプコントロール圧制御弁を備え、
   前記コントローラは、前記制御選択装置を介して前記半自動制御の有効化が指示された場合は、前記複数のポンプコントロール圧が前記複数のセンタバイパス通路の各最上流に位置する流量制御弁のパイロット圧とそれぞれ一致するように前記複数のポンプコントロール圧制御弁を制御する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記複数のポンプコントロール圧制御弁は、前記コントローラからの制御信号に応じて開口量を調整することにより、前記複数のポンプコントロール圧を減圧することが可能な複数の減圧弁である
   ことを特徴とする建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記複数のポンプコントロール圧制御弁は、前記コントローラからの制御信号に応じて開閉することにより、前記複数のセンタバイパス通路の各最上流に位置する流量制御弁のパイロット圧を前記シャトルブロック内で連通または遮断することが可能な複数の切換弁である
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記制御選択装置を介して前記半自動制御の有効化が指示された状態で、前記操作レバーを介して前記複数の油圧アクチュエータのいずれか１つの単独動作が指示された場合には、前記複数のポンプコントロール圧制御弁の制御を一時的に解除する
   ことを特徴とする建設機械。
5. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記制御選択装置を介して前記半自動制御の有効化が指示された状態で、前記操作レバーを介して前記アームの押し動作が指示された場合には、前記複数のポンプコントロール圧制御弁の制御を一時的に解除する
   ことを特徴とする建設機械。

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