JP2021110098A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】組立作業中にオペレータの意図しない操作によって組立作業性の低下を防止す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４１は、作業モード切替装置１４により組立作業モードが指示された場合は、操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）が第１の方向および第２の方向でそれぞれ中立不感帯８１ａ（８１ｂ）を越えて操作されたときに、前記第１の方向および前記第２の方向のうち一方の操作を無効とする。【選択図】 図１０

Description

本発明は、複数の閉回路ポンプに閉回路接続された複数のアクチュエータを備えた建設機械に関する。

近年、環境意識の高まりなどから建設機械の省エネルギー化が求められている。油圧ショベルやホイールローダ等の建設機械においては機械を駆動させるための油圧システムの省エネルギー化が重要であり、様々な油圧システムがこれまでに提案されている。

油圧ショベルに適用可能な省エネルギーシステムとして、絞り弁を介さずに油圧ポンプと油圧アクチュエータを閉回路接続し、油圧ポンプの吐出油により油圧アクチュエータを直接駆動する油圧システムの適用が検討されている。この油圧システムではアクチュエータが必要とする流量のみをポンプが吐出するため絞り損失がない。

このような油圧システムを備えた建設機械を開示するものとして特許文献１がある。特許文献１に記載の油圧システムは、複数の閉回路ポンプに閉回路接続された複数のアクチュエータと、複数の閉回路ポンプと複数のアクチュエータとの間にそれぞれ配置され、複数の閉回路ポンプと複数のアクチュエータとの間のそれぞれの閉回路の遮断及び連通を切り換える複数の切換弁とを備える構成としている。

特開２０１５−４８８９９号公報

特許文献１に記載の油圧システムを搭載した油圧ショベルにおいては、以下の手順でアームやバケットなどを有するフロント装置の組立を行う。

まず、旋回体にブームのみが取り付けられた状態で、アームの取り付けおよびバケットの取り付けを順次行う。バケットの取り付け時にはまずバケットを台に置くなどして安置する。そしてブームシリンダおよびアームシリンダを駆動してアームのピン穴の軸がバケットのピン穴の軸と合うよう微調整を行い、軸が合ったところでピンを通しアームとバケットを結合する。そのため、組立作業にはブームおよびアームの微操作性が要求される。

ここで、油圧ショベルの操作においてはオペレータがレバー操作を誤ることがある。例えばアームを駆動しようとしてレバーを所定の方向に倒したつもりがレバーを腕で巻き込むように操作した結果、当該所定の方向と直行する方向にもレバーを倒してしまい、アームとレバーを共有する旋回体もわずかに駆動されるといったことが起こりうる。組立作業中にこのような誤操作がされると、アームの位置決めの際に旋回動作を行ってしまうことになり、組立作業性を著しく損なう。

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、組立作業中にオペレータの意図しない操作による組立作業性の低下を防止す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、複数の閉回路ポンプと、前記複数の閉回路ポンプに閉回路接続された複数のアクチュエータと、前記複数の閉回路ポンプと前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれ配置され、前記複数の閉回路ポンプと前記複数のアクチュエータとの間のそれぞれの閉回路の遮断及び連通を切り換える複数の切換弁と、前記複数のアクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、前記複数の操作装置のそれぞれの操作信号を入力し、前記操作信号から演算された前記複数の操作装置のそれぞれの操作量と予め設定された複数の要求流量特性とに基づいて前記複数のアクチュエータの要求流量を算出し、この要求流量に応じて前記複数の切換弁および前記複数の閉回路ポンプを制御するコントローラとを備え、前記複数の操作装置は、前記複数のアクチュエータに含まれる第１アクチュエータと第２アクチュエータの動作を指示することが可能な操作レバーを含み、前記コントローラは、前記操作レバーが第１の方向において中立不感帯を越えて操作されたときは前記第１の方向の操作量に応じて前記第１アクチュエータの要求流量を算出するともに、前記操作レバーが前記第１の方向に直交する第２の方向において前記中立不感帯を越えて操作されたときは前記第２の方向の操作量に応じて前記第２アクチュエータの要求流量を算出するように構成された建設機械において、前記建設機械が通常作業を行う際に使用する通常作業モード、または、前記建設機械の組立作業を行う際に使用する組立作業モードを前記コントローラに指示する作業モード切替装置を備え、前記コントローラは、前記作業モード切替装置により前記組立作業モードが指示された場合は、前記操作レバーが前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれにおいて前記中立不感帯を越えて操作されたときに、前記第１の方向における操作および前記第２の方向における操作のうち一方の操作を無効とするものとする。

以上のように構成した本発明によれば、組立作業モードが選択された場合に、同一の操作レバーで操作可能な２つのアクチュエータのうちの一方の操作が無効となる。これにより、一方のアクチュエータの操作中に他方のアクチュエータが動作することが無くなるため、オペレータの意図しない操作による組立作業性の低下を防止することが可能となる。

本発明に係る建設機械によれば、組立作業中にオペレータの意図しない操作による組立作業性の低下を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る建設機械である油圧ショベルの側面図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧システムの回路構成を示す図である。 操作レバー装置の配置と操作態様を示す図である。 コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。 要求流量の演算に用いる、左右の操作レバーの操作量（レバー操作量）に対するアクチュエータ（ブームシリンダ、アームシリンダ、バケットシリンダ、旋回モータ）の要求流量特性の一例を示す図である。 バルブ切換制御とポンプ吐出流量制御に用いる閉回路ポンプとアクチュエータとの接続関係の優先順位を規定したテーブル（優先テーブル）の一例を示す図である。 バルブ・ポンプ指令演算部の一制御周期におけるポンプ割り当て演算処理を示すフローチャートである。 通常作業モードにおける操作レバーの操作量（位置）とアクチュエータの動作との対応関係を示す図である。 操作量補正部の一制御周期における演算処理を示すフローチャートである。 組立作業モードにおける操作レバーの操作量（位置）とアクチュエータの動作との対応関係を示す図である。 組立作業モードにおける操作レバーの操作量（位置）とアクチュエータの動作との対応関係（変形例）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本実施の形態に係る建設機械である油圧ショベルの側面図である。

図１において、油圧ショベルは、フロント装置１Ａ、上部旋回体１Ｂ、および下部走行体１Ｃを備えている。フロント装置１Ａは、ブーム１、アーム２、およびバケット３を有している。また、油圧ショベルは、ブーム１を動作させるためのブームシリンダ４、アーム２を動作させるためのアームシリンダ５、バケット３を動作させるためのバケットシリンダ６、上部旋回体１Ｂを旋回させるための旋回モータ７、および下部走行体１Ｃを走行させるための左右の走行モータ８Ａ，８Ｂを備えている。

図２は、図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧システムの回路構成を示す図である。

図２において、油圧システムは、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４に閉回路接続された複数の油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４と、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と複数の油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４との間にそれぞれ配置され、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と複数の油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４との間のそれぞれの閉回路の遮断及び連通を切り換える複数の切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４、Ｖ４１〜Ｖ４４と、複数の油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４の動作を指示する複数の操作装置１２，１３と、油圧ショベルの作業モードの切替を指示するための作業モード切替装置１４とを備えている。

閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４は、それぞれ、両傾転型でありかつ２つの吐出ポートを有する可変容量型の油圧ポンプであり、図示しない原動機（例えばディーゼルエンジン）により駆動される。また、閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４は、それぞれ、ポンプ容量を調整するためのレギュレータＲ１〜Ｒ４を有し、それぞれのポンプ容量を調整することで吐出流量が制御される。閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４は最大吐出流量が全て等しいポンプである。

また、油圧システムは、片傾転固定容量ポンプであるチャージポンプ２１を有し、チャージポンプ２１は図示しない原動機により駆動される。

閉回路ポンプＰ１は、切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４を介して油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４の２つのポートの一方から圧油を吸い込み他方に吐出するよう接続され、油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４のそれぞれと閉回路を構成している。閉回路ポンプＰ２は、切換弁Ｖ２１〜Ｖ２４を介して油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４の２つのポートの一方から圧油を吸い込み他方に吐出するよう接続され、油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４のそれぞれと閉回路を構成している。閉回路ポンプＰ３は、切換弁Ｖ３１〜Ｖ３４を介して油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４の２つのポートの一方から油を吸い込み他方に吐出するよう接続され、油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４のそれぞれと閉回路を構成している。閉回路ポンプＰ４は、切換弁Ｖ４１〜Ｖ４４を介して油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４の２つのポートの一方から油を吸い込み他方に吐出するよう接続され、油圧アクチュエータＡ１〜Ａ４のそれぞれと閉回路を構成している。

油圧アクチュエータＡ１は例えば図１に示すブームシリンダ４であり、油圧アクチュエータＡ２は例えば図１に示すアームシリンダ５であり、油圧アクチュエータＡ３は例えば図１に示すバケットシリンダ６であり、油圧アクチュエータＡ４は例えば図１に示す旋回モータ７である。

チャージポンプ２１は油タンク２２から油を吸い込み、チャージ油路２７及びメイクアップ弁２３ａ〜２３ｈを介してそれぞれの閉回路に油を補充する。フラッシング弁２４ａ〜２４ｄは閉回路の余剰油（例えば油圧シリンダＡ１〜Ａ３のキャップ室とロッド室の受圧面積差によって生じる閉回路の余剰油）を、チャージ油路２７を介して油タンク２２に排出する。メインリリーフ弁２５ａ〜２５ｈはそれぞれの閉回路の最大圧力を設定し、チャージリリーフ弁２６はチャージ油路２７の最大圧力を設定する。

レギュレータＲ１〜Ｒ４及び切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４、Ｖ４１〜Ｖ４４はコントローラ４１に電気的に接続され、コントローラ４１からの指令信号により動作し、ポンプ容量の調整及び閉回路の遮断及び連通の切り換えを行う。

また、操作装置１２，１３は操作レバー式の操作装置であり、コントローラ４１に電気的に接続され、操作装置１２，１３からコントローラ４１に操作信号が入力される。

図２の油圧回路には、ブームシリンダ４、アームシリンダ５、バケットシリンダ６及び旋回モータ７に係わる部分のみを示し、左右の走行モータ８Ａ，８Ｂに係わる部分は図示を省略している。また、アクチュエータの動作を指示する操作装置についても、ブームシリンダ４、アームシリンダ５、バケットシリンダ６及び旋回モータ７の操作装置１２，１３のみを示し、左右の走行モータ８Ａ，８Ｂの操作装置は図示を省略している。以下の説明では、全てのアクチュエータの操作装置を総称するときは、単に操作装置と言い、ブームシリンダ４、アームシリンダ５、バケットシリンダ６及び旋回モータ７の操作装置１２，１３は操作レバー装置と言う。

図３は、操作レバー装置１２，１３の配置と操作態様を示す図である。操作レバー装置１２，１３は、図１に示す油圧ショベルの運転室（キャビン）９内の運転席１０の前部左右に設置されており、それぞれ、左右の操作レバー１２Ｌ，１３Ｌを有している。オペレータは左手で左の操作レバー１２Ｌを、右手で右の操作レバー１３Ｌを操作する。

操作レバー装置１２，１３は、それぞれ、１つの操作レバー１２Ｌ，１３Ｌで２つのアクチュエータの動作を指示することができる操作レバー装置である。操作レバー１２Ｌの左右方向の操作はアームシリンダ５の動作指示に対応し、操作レバー１２Ｌの上下方向の操作は旋回モータ７の動作指示に対応し、操作レバー１３Ｌの左右方向の操作はバケットシリンダ６の動作指示に対応し、操作レバー１３Ｌの上下方向の操作はブームシリンダ４の動作指示に対応する。

このように操作レバー装置１２は、操作レバー１２Ｌが左右方向（第１の方向）に操作されたときは２つのアクチュエータの一方（アームシリンダ５）の動作を指示し、操作レバー１２Ｌが上下方向（第１の方向に直交する第２の方向）に操作されたときは２つのアクチュエータの他方（旋回モータ７）の動作を指示する。同様に、操作レバー装置１３は、操作レバー１３Ｌが左右方向（第１の方向）に操作されたときは２つのアクチュエータの一方（バケットシリンダ６）の動作を指示し、操作レバー１３Ｌが上下方向（第１の方向に直交する第２の方向）に操作されたときは２つのアクチュエータの他方（ブームシリンダ４）の動作を指示する。

コントローラ４１は、複数の操作装置（操作レバー装置１２，１３）のそれぞれの操作信号を入力し、操作信号から演算された複数の操作装置のそれぞれの操作量と予め設定された複数の要求流量特性（後述）とに基づいて複数のアクチュエータ４〜７の要求流量を演算し、この要求流量に応じて閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４および複数の切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４、Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４を制御する。

図４は、コントローラ４１の処理機能を示す機能ブロック図である。

コントローラ４１は、操作量補正部４２と、要求流量演算部４３と、バルブ・ポンプ指令演算部４４とを有している。

コントローラ４１は操作レバー装置１２，１３の操作信号を入力し、その操作信号から操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量を演算し、レバー操作量の情報を取得する。また、コントローラ４１は作業モード切替装置１４からの切替信号を入力し、その切替信号から作業モードを判定し、作業モードの情報を取得する。作業モード切替装置１４は、例えば運転室（キャビン）９内に配置されたタッチパネルやスイッチ等で構成される。本実施の形態における油圧ショベルは、掘削作業等の通常作業を行う際に使用する通常作業モードと、油圧ショベルの組立作業を行う際に使用する組立作業モードとを備える。

操作量補正部４２は、作業モードが通常作業モードの場合は、レバー操作量を補正することなく、そのまま要求流量演算部４３に入力する。一方、作業モードが組立作業モードの場合は、レバー操作量を補正し、要求流量演算部４３に入力する。操作量補正部４２の処理の詳細については後述する。

要求流量演算部４３は、操作量補正部４２から入力されたレバー操作量に応じてブームシリンダ４、アームシリンダ５、バケットシリンダ６及び旋回モータ７のそれぞれの要求流量を演算する。図５は、その要求流量の演算に用いる、操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量（レバー操作量）に対するアクチュエータ（ブームシリンダ４，アームシリンダ５，バケットシリンダ６、旋回モータ７）の要求流量特性の一例を示す図である。ここで、従来の油圧ショベルのコントローラは、操作量補正部４２を備えておらず、要求流量演算部４３とバルブ・ポンプ指令演算部４４だけを備えており、操作レバー装置１２，１３の操作信号から求めたレバー操作量は、直接、要求流量演算部４３に入力される。

要求流量演算部４３には、図５に示すようなブームシリンダ４の要求流量特性ＤＦａと、アームシリンダ５の要求流量特性ＤＦｂと、バケットシリンダ６の要求流量特性ＤＦｃと、旋回モータ７の要求流量特性ＤＦｄが設定されている。図５において、各要求流量特性ＤＦａ〜ＤＦｄはレバー操作量に対する要求流量を規定しており、要求流量はポンプ１台分の流量を単位として表している。要求流量特性ＤＦａ〜ＤＦｄは、それぞれ、例えば、レバー操作量０〜２０％の間は不感帯で、要求流量はゼロであり、レバー操作量が２０％から１００％に増大するに従って要求流量は線形的に増大するように設定されている。なお、図５では全てのアクチュエータの要求流量特性が同じであり、かつ操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの同じアクチュエータの反対方向の操作での要求流量特性が同じであるとしたが、これらは異なっていてもよい。

バルブ・ポンプ指令演算部４４は、要求流量演算部４３で演算された要求流量に基づいて切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４のＯＮ／ＯＦＦ（開閉）のバルブ切換制御と、レギュレータＲ１〜Ｒ４による閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４の吐出流量制御を行う。図６は、そのバルブ切換制御とポンプ吐出流量制御に用いる閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４とアクチュエータ４〜７との接続関係の優先順位を規定したテーブル（優先テーブル）ＰＴの一例を示す図であり、縦列の数値はアクチュエータ側から見たポンプ接続の優先順位を、横列の数値はポンプ側から見たアクチュエータ接続の優先順位を示している。

バルブ・ポンプ指令演算部４４は、要求流量演算部４３で演算された要求流量に応じて図６に示した優先テーブルＰＴを用いて閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４をどのアクチュエータに接続するかを決めるポンプ割り当て演算処理を行い、その演算結果に応じて切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４のＯＮ／ＯＦＦ（開閉）の切換制御を行うバルブ指令信号と、閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４の吐出流量の制御を行うポンプ指令信号とを生成し、バルブ指令信号を切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４に出力し、ポンプ指令信号をレギュレータＲ１〜Ｒ４に出力する。

以下に、要求流量演算部４３とバルブ・ポンプ指令演算部４４の処理内容の詳細を、油圧ショベルの動作例を用いて説明する。この動作例では、左の操作レバー１３Ｌのバケットダンプの操作量が１００％、左の操作レバー１３Ｌのブームの操作量が０％、右の操作レバー１２Ｌのアームおよび旋回の操作量が０％で入力されているものとする。

まず、要求流量演算部４３は、図５に示した要求流量特性ＤＦａ〜ＤＦｄを用い、操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量に応じたアクチュエータ４〜７の要求流量を演算する。本動作例ではバケットダンプの操作量が１００％であるため、特性ＤＦｃより、バケットダンプの要求流量が４．０と決定される。ここで、要求流量が４．０であることは、最大吐出流量にある４台のポンプＰ１〜Ｐ４の流量を要求することを意味する。

このようにブーム、アーム、バケット、旋回の要求流量がそれぞれ０，０，４．０，０であると決定されると、次にバルブ・ポンプ指令演算部４４の処理に進む。バルブ・ポンプ指令演算部４４は、要求流量演算部４３の演算結果である要求流量および図６に示した優先テーブルＰＴのポンプとアクチュエータの優先接続順位にしたがって、アクチュエータ４〜７にポンプＰ１〜Ｐ４を割り当てる。

図７は、バルブ・ポンプ指令演算部４４の一制御周期におけるポンプ割り当て演算処理を示すフローチャートである。

まず、バルブ・ポンプ指令演算部４４は、ステップＳ１１において、残り要求流量に現在の要求流量を代入する。ここでいう残り要求流量とは、要求流量からポンプに割り当てた流量を差し引いた流量である。ステップＳ１１の時点では、ポンプに流量が割り当てられていないため、残り要求流量は要求流量と等しくなる。本動作例では、ブーム、アーム、バケット、旋回の要求流量が（０，０，４．０，０）であるため、ステップＳ１１における残り要求流量は（０，０，４．０，０）となる。

次のステップＳ１２では、ステップＳ１１で演算した残り要求流量を、優先テーブルＰＴを用い、アクチュエータ４〜７側から見た優先順位に従い仮割り当てを行う。本動作例では、バケットシリンダ６の残り要求流量が４．０であるため、優先テーブルＰＴの優先順位に従い、バケットシリンダ６にポンプＰ３（順位１）を流量１．０で、ポンプＰ４（順位２）を流量１．０で、ポンプＰ１（順位１）を流量１．０で、ポンプＰ２（順位４）を流量１．０で仮に割り当てる。

次のステップＳ１３では、ステップＳ１２で演算した仮割り当てに対し、優先テーブルＰＴの優先順位においてポンプＰ１〜Ｐ４側から見た優先順位に従い割り当ての調整を行う。すなわち、ポンプＰ１〜Ｐ４側から見て接続されるアクチュエータが複数ある場合、そのポンプを優先順位がより高い（数字がより小さい）アクチュエータにのみ接続する処理を行う。本動作例では全てのポンプＰ１〜Ｐ４がバケットシリンダ６にのみ接続されているため、調整はされず、次のステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、残り要求流量とこれまでの処理で割り当てた流量との差を演算し、残り要求流量に代入する。本動作例では割り当て流量は（０，０，４．０，０）であるため、残り要求流量との差は（０，０，４．０，０）−（０，０，４．０，０）＝（０，０，０，０）となり、代入後の残り要求流量は（０，０，０，０）となる。

次のステップＳ１５では、残り要求流量が全てゼロか否かの判定を行い、全てゼロであれば当制御周期における処理を終了し、全てゼロでなければステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では残りポンプがあるか否かの判断を行い、残りポンプがまだあればステップＳ１２に戻り、残りポンプがなければ割当演算処理を終了する。本動作例ではステップＳ１４における残り要求流量は（０，０，０，０）と全てゼロであるため、当制御周期における処理を終了する。

以上のような処理の結果、バケットシリンダ６に全てのポンプＰ１〜Ｐ４が流量１．０で割り当てられる。よって、コントローラ４１は、切換弁Ｖ１３，Ｖ２３，Ｖ３３，Ｖ４３に開弁指令を出力し、それ以外の切換弁には開弁指令を出力しない。また、ポンプＰ１〜Ｐ４の全てに流量１．０の指令を行う。これによりバケットシリンダ６にレバー操作量に応じた圧油の流量が供給され、バケットシリンダ６はレバー操作量に応じた速度で駆動される。

次に、図４に示した操作量補正部４２の処理について説明する。

図８は、操作量補正部４２において操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量を補正しない場合（通常作業モードが選択された場合）の操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量（位置）とアクチュエータ４〜７の動作との対応関係を示す図である。

図８の左図は左の操作レバー１２Ｌの操作量（位置）とアームシリンダ５および旋回モータ７の動作との対応関係を示し、右図は右の操作レバー１３Ｌの操作量（位置）とバケットシリンダ６およびブームシリンダ４の動作との対応関係を示す。

左の操作レバー１２Ｌにより４つの動作象限Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が形成され、右の操作レバー１３Ｌにより４つの動作象限Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が形成される。動作象限Ｌ１はアームクラウドと右旋回の操作領域であり、動作象限Ｌ２はアームダンプと右旋回の操作領域であり、動作象限Ｌ３はアームダンプと左旋回の操作領域であり、動作象限Ｌ４はアームクラウドと左旋回の操作領域である。

図８中の無模様で示される矩形の領域８１ａ（８１ｂ）は２つのアクチュエータ５，７（６，４）のどちらも動作しない領域（中立不感帯）、斜線で示される領域８２ａ（８２ｂ）は一方のアクチュエータ５（６）のみが動作する領域（単独動作領域）、斜線で示される領域８３ａ（８３ｂ）は他方のアクチュエータ７（４）のみが動作する領域（単独動作領域）、破線で示される領域８４ａ（８４ｂ）は２つのアクチュエータ５，７（６，４）のいずれも動作する領域（複合動作領域）を示す。なお、図８に示す対応関係は、従来技術における操作レバー１２Ｌ，１３Ｌの操作量（位置）とアクチュエータ４〜７の動作との対応関係と同様である。

＜従来技術の課題＞
ここで、図８に示す対応関係において、アーム２にバケット３を取り付ける組立作業で、アーム２を駆動させるため左の操作レバー１２Ｌが図８の点Ａに示す位置に操作されたとする。点Ａはアームクラウドの単独動作領域にあるため、オペレータの意図通りアーム２のみが動作する。ここで、点Ａからさらにアーム２の速度を上げようとした場合を考える。この場合、オペレータが左の操作レバー１２Ｌを自分の体に寄せるように操作してしまうと、点Ａから点Ｂの位置に左の操作レバー１２Ｌが移動する。点Ｂはアームクラウドと左旋回の複合動作領域にあるため、アーム２の位置を調整しようとしてアーム２のみを動作させたつもりが、オペレータの意図に反し、上部旋回体１Ｂも動作してしまう。このような組立作業中の意図しない複合動作は、組立作業性を著しく損なう。

なお、あるアクチュエータを高速で操作しようとしてレバーを所定の方向に大きく倒すときに、当該所定の方向と直行する方向にもレバーを倒してしまい、別のアクチュエータを意図せず駆動してしまうことは実稼働中にも起こっている。これは、あるアクチュエータを高速で操作していると当該アクチュエータにオペレータの意識が集中し、別のアクチュエータにまで意識が回らないことが原因と考えられる。

以上述べた通り、操作レバー装置１２，１３からの操作信号に基づいて得られたレバー操作量をそのまま用いて要求流量を演算した場合は、意図せずに誤って行った微操作によって意図しないアクチュエータの動作が発生し、組立作業性を損なうという課題がある。

そこで、本実施の形態では、作業モードとして組立作業モードが選択された場合に、操作量補正部４２においてレバー操作量を補正することにより、上記の課題を解決する。

以下に、操作量補正部４２の処理の詳細を、油圧ショベルの動作例を用いて説明する。この動作例では、図８における点Ｂ（アームクラウドと左旋回の複合）の操作が行われたとする。

図９は、操作量補正部４２の一制御周期における演算処理を示すフローチャートである。

まず、操作量補正部４２は、ステップＳ２１において、作業モードが組立作業モードであるか否かの判定を行う。ステップＳ２１でＹｅｓ（作業モードが組立作業モードである）と判定した場合は、ステップＳ２２に進み、Ｎｏ（作業モードが組立作業モードでない）と判定した場合は、当制御周期の処理を終了する。

ステップＳ２２において、操作レバー１２Ｌを介して操作される第１アクチュエータ（アームシリンダ５）の操作量を変数ｘ１に代入し、操作レバー１２Ｌを介して操作される第２アクチュエータ（旋回モータ７）の操作量を変数ｘ２に代入する。ここで、アームクラウドの操作量ｘ１を９５％（０．９５）、旋回の操作量ｘ２を５％（０．０５）とする。

次に、ステップＳ２３において、操作量ｘ１が操作量ｘ２以上であるか否かの判定を行う。ステップＳ２３でＹｅｓ（操作量ｘ１が操作量ｘ２以上）と判定した場合は、ステップＳ２４で操作量ｘ２を０に設定し、当制御周期の処理を終了する。一方、ステップＳ２３でＮｏ（操作量ｘ１が操作量ｘ２未満）と判定した場合は、ステップＳ２５で操作量ｘ１を０に設定し、当制御周期の処理を終了する。本動作例では、操作量ｘ１が０．９５であり操作量ｘ２が０．０５であるため、ステップＳ２３でＹｅｓと判定され、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、旋回の操作量ｘ２を０に設定する。以上により操作量補正部４２の処理を終了し、要求流量演算部４３の処理に進む。本動作例では旋回の操作量が０となっているため、要求流量演算部４３およびバルブ・ポンプ指令演算部４４の処理の結果、旋回モータ７は駆動されず、アームシリンダ５のみが駆動されることになる。

図１０に、組立作業モードにおけるレバー操作量と動作の対応関係を示す。図１０に示すように、組立作業モードでは、左の操作レバー１２Ｌにおいて、アームシリンダ５のレバー操作量が増大するに対従って旋回モータ７の不感帯が拡大すると共に、旋回モータ７のレバー操作量が増大するに従ってアームシリンダ５の不感帯が拡大する。同様に、右の操作レバー１３Ｌにおいて、バケットシリンダ６のレバー操作量が増大するに対従ってブームシリンダ４の不感帯が拡大すると共に、ブームシリンダ４のレバー操作量が増大するに従ってバケットシリンダ６の不感帯が拡大する。そのため、左右の操作レバー１２Ｌ，１３Ｌのそれぞれにおいて、２つのアクチュエータが同時に動作する複合動作領域が存在しない。これにより、例えば左の操作レバー１２Ｌが点Ａから点Ｂに操作されたとしても、点Ｂはアームクラウドの単独動作領域にあるため、オペレータの意図に反して上部旋回体１Ｂが駆動されることはない。

本実施の形態では、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４に閉回路接続された複数のアクチュエータ４〜７と、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と複数のアクチュエータ４〜７との間にそれぞれ配置され、複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４と複数のアクチュエータＡ１〜Ａ４との間のそれぞれの閉回路の遮断及び連通を切り換える複数の切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４と、複数のアクチュエータ４〜７の動作を指示する複数の操作装置１２，１３と、複数の操作装置１２，１３のそれぞれの操作信号を入力し、前記操作信号から演算された複数の操作装置１２，１３のそれぞれの操作量と予め設定された複数の要求流量特性とに基づいて複数のアクチュエータ４〜７の要求流量を算出し、前記要求流量に応じて複数の切換弁Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４および複数の閉回路ポンプＰ１〜Ｐ４を制御するコントローラ４１とを備え、複数の操作装置１２，１３は、複数のアクチュエータ４〜７に含まれる第１アクチュエータ５（６）と第２アクチュエータ７（４）の動作を指示することが可能な操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）を含み、コントローラ４１は、操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）が第１の方向において中立不感帯８１ａ（８１ｂ）を越えて操作されたときは前記第１の方向の操作量に応じて前記第１アクチュエータ５（６）の要求流量を算出するともに、操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）が前記第１の方向に直交する第２の方向において中立不感帯８１ａ（８１ｂ）を越えて操作されたときは前記第２の方向の操作量に応じて第２アクチュエータ７（４）の要求流量を算出するように構成された建設機械において、前記建設機械が通常作業を行う際に使用する通常作業モード、または、前記建設機械の組立作業を行う際に使用する組立作業モードをコントローラ４１に指示する作業モード切替装置１４を備え、コントローラ４１は、作業モード切替装置１４により組立作業モードが指示された場合は、操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）が前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれにおいて中立不感帯８１ａ（８１ｂ）を越えて操作されたときに、前記第１の方向における操作および前記第２の方向における操作のうち一方の操作を無効とする。

ここで、本実施の形態におけるコントローラ４１は、作業モード切替装置１４を介して組立作業モードが指示された場合は、操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）が前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれにおいて中立不感帯８１ａ（８１ｂ）を越えて操作されたときに、前記第１の方向における操作および前記第２の方向における操作のうち操作量が小さい方の操作を無効とする。

以上のように構成した本実施の形態によれば、組立作業モードにおいて、同一の操作レバー１２Ｌ（１３Ｌ）で操作可能な２つのアクチュエータ５，７（４，６）のうちの一方の操作が無効となる。これにより、一方のアクチュエータの操作中に他方のアクチュエータが動作することが無くなるため、オペレータの意図しない操作による組立作業性の低下を防止することが可能となる。

また、本実施の形態に係る建設機械は、下部走行体１Ｃと、下部走行体１Ｃ上に旋回可能に搭載された上部旋回体１Ｂと、上部旋回体１Ｂに回動可能に取り付けられたブーム１と、ブーム１の先端に回動可能に取り付けられたアーム２と、アーム２の先端に回動可能に取り付けられたバケット３とを備え、複数のアクチュエータ４〜７は、上部旋回体１Ｂを駆動する旋回モータ７と、ブーム１を駆動するブームシリンダ４と、アーム２を駆動するアームシリンダ５と、バケット３を駆動するバケットシリンダ６とを含み、複数の操作装置１２，１３は、旋回モータ７とアームシリンダ５の動作を指示することが可能な第１操作レバー１２Ｌと、ブームシリンダ４とバケットシリンダ６の動作を指示することが可能な第２操作レバー１３Ｌとを含む。

これにより、操作レバー１２Ｌを介してアーム操作が行われているときは、旋回操作が無効となるため、意図しない旋回動作によってアーム２の位置決めが阻害されることを防止できる。

なお、本実施の形態では、図１０に示すように、第１の方向における操作および第２の方向における操作のうち操作量が小さい方の操作を無効とすることで複合動作を不能としているが、例えば図１１に示すように、通常作業モードにおける複合動作領域８４ａ，８４ｂを不感帯１１１ａ，１１１ｂに置き換えることで複合動作を不能としても良い。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態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、上記した実施の形態は、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。

１Ａ…フロント装置、１Ｂ…上部旋回体、１Ｃ…下部走行体、１…ブーム、２…アーム、３…バケット、４…ブームシリンダ（アクチュエータ）、５…アームシリンダ（アクチュエータ）、６…バケットシリンダ（アクチュエータ）、７…旋回モータ（アクチュエータ）、１２，１３…操作レバー装置（操作装置）、１２Ｌ，１３Ｌ…操作レバー、２１…チャージポンプ、２２…油タンク、２３ａ〜２４ｈ…メイクアップ弁、２４ａ〜２４ｄ…フラッシング弁、２５ａ〜２５ｈ…メインリリーフ弁、２６…チャージリリーフ弁、２７…チャージ油路、４１…コントローラ、４２…操作量補正部、４３…要求流量演算部、４４…バルブ・ポンプ指令演算部、８１ａ，８１ｂ…中立不感帯、８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ…単独動作領域、８４ａ，８４ｂ…複合動作領域、１１１ａ，１１１ｂ…不感帯、Ａ１〜Ａ４…アクチュエータ、ＤＦａ〜ＤＦｄ…要求流量特性、Ｐ１〜Ｐ４…閉回路ポンプ、ＰＴ…優先テーブル、Ｖ１１〜Ｖ１４，Ｖ２１〜Ｖ２４，Ｖ３１〜Ｖ３４，Ｖ４１〜Ｖ４４…切換弁。

Claims (3)

1. 複数の閉回路ポンプと、
   前記複数の閉回路ポンプに閉回路接続された複数のアクチュエータと、
   前記複数の閉回路ポンプと前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれ配置され、前記複数の閉回路ポンプと前記複数のアクチュエータとの間のそれぞれの閉回路の遮断及び連通を切り換える複数の切換弁と、
   前記複数のアクチュエータの動作を指示する複数の操作装置と、
   前記複数の操作装置のそれぞれの操作信号を入力し、前記操作信号から演算された前記複数の操作装置のそれぞれの操作量と予め設定された複数の要求流量特性とに基づいて前記複数のアクチュエータの要求流量を算出し、この要求流量に応じて前記複数の切換弁および前記複数の閉回路ポンプを制御するコントローラとを備え、
   前記複数の操作装置は、前記複数のアクチュエータに含まれる第１アクチュエータと第２アクチュエータの動作を指示することが可能な操作レバーを含み、
   前記コントローラは、前記操作レバーが第１の方向において中立不感帯を越えて操作されたときは前記第１の方向の操作量に応じて前記第１アクチュエータの要求流量を算出するともに、前記操作レバーが前記第１の方向に直交する第２の方向において前記中立不感帯を越えて操作されたときは前記第２の方向の操作量に応じて前記第２アクチュエータの要求流量を算出するように構成された建設機械において、
   前記建設機械が通常作業を行う際に使用する通常作業モード、または、前記建設機械の組立作業を行う際に使用する組立作業モードを前記コントローラに指示する作業モード切替装置を備え、
   前記コントローラは、前記作業モード切替装置により前記組立作業モードが指示された場合は、前記操作レバーが前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれにおいて前記中立不感帯を越えて操作されたときに、前記第１の方向における操作および前記第２の方向における操作のうち一方の操作を無効とする
   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、
   前記コントローラは、前記作業モード切替装置を介して前記組立作業モードが指示された場合は、前記操作レバーが前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれにおいて前記中立不感帯を越えて操作されたときに、前記第１の方向および前記第２の方向のうち操作量が小さい方の操作を無効とする
   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、
   下部走行体と、
   前記下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
   前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたブームと、
   前記ブームの先端に回動可能に取り付けられたアームと、
   前記アームの先端に回動可能に取り付けられたバケットとを備え、
   前記複数のアクチュエータは、前記上部旋回体を駆動する旋回モータと、前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記アームを駆動するアームシリンダと、前記バケットを駆動するバケットシリンダとを含み、
   前記複数の操作装置は、前記旋回モータと前記アームシリンダの動作を指示することが可能な第１操作レバーと、前記ブームシリンダと前記バケットシリンダの動作を指示することが可能な第２操作レバーとを含む
   ことを特徴とする建設機械。

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