JP2022124642A - 作業機械のブーム制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】用途に応じてブームフロート機能を調整可能な作業機械のブーム制御システムを提供する。【解決手段】ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動し、ヘッド側油室１０ｈおよびボトム側油室１０ｂを有する。第１バルブ２１は、ヘッド側油室１０ｈの油を油タンク２５へ排出する第１開口部２１ｃを有し、油圧ポンプ２０からの油をヘッド側油室１０ｈに供給する。第２バルブ２２は、ボトム側油室１０ｂの油を油タンク２５へ排出する第２開口部２２ｃを有し、油圧ポンプ２０からの油をボトム側油室１０ｂに供給する。コントローラ３０は、ブーム６の操作を含む作業の際に、第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１と、第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２とを個別に制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、作業機械のブーム制御システムに関する。

たとえば特開平３－６６８３８号公報（特許文献１）には、油圧ショベルなどの作業機械において、ブームフロート機能を搭載したものが開示されている。ブームフロート機能とは、油圧ポンプからブームシリンダへ作動油を吐出せずにブームシリンダのヘッド側油室およびボトム側油室を油タンクと連通することでブームの自由な揺動を可能とする機能である。

特開平３－６６８３８号公報

作業機械は、様々な用途に利用される。このため近年、様々な用途に適用できるブームフロート機能が求められている。

そこで本開示は、用途に応じてブームフロート機能を調整可能な作業機械のブーム制御システムを提供することを目的とする。

本開示の作業機械のブーム制御システムは、ブームと、ブームシリンダと、油圧ポンプと、油タンクと、第１バルブと、第２バルブとを備える作業機械のブーム制御システムである。ブームシリンダは、ブームを駆動し、ヘッド側油室およびボトム側油室を有する。第１バルブは、油圧ポンプからの油をヘッド側油室に供給し、油タンクへ排出する。第２バルブは、油圧ポンプからの油をボトム側油室に供給し、油タンクへ排出する。第１バルブは、ヘッド側油室の油を油タンクへ排出する第１開口部を有する。第２バルブは、ボトム側油室の油を油タンクへ排出する第２開口部を有する。作業機械のブーム制御システムは、ブームの操作を含む作業の際に、第１開口部の開口度合いと、第２開口部の開口度合いとを個別に制御するコントローラをさらに備える。

本開示によれば、用途に応じてブームフロート機能を調整可能な作業機械を実現することができる。

本開示の一実施形態における作業機械の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す作業機械のブーム制御システムの構成を示す図である。 図２に示すブーム制御システムの機能ブロックの一例を示す図である。 本開示の一実施形態における作業機械のブーム制御方法の一例を示すフロー図である。 すきとりモードにおける第１バルブおよび第２バルブの状態を示す図である。 ブレーカモードにおける第１バルブおよび第２バルブの状態を示す図である。 掘削アシストモードにおける第１バルブおよび第２バルブの状態を示す図である。 すきとりモードにおけるブーム下げ操作量と第１バルブの開口度合いとの関係（Ａ）と、ブーム下げ操作量と第２バルブの開口度合いとの関係（Ｂ）とを示す図である。 ブレーカモードにおけるブーム下げ操作量と第１バルブの開口度合いとの関係（Ａ）と、ブーム下げ操作量と第２バルブの開口度合いとの関係（Ｂ）とを示す図である。 掘削アシストモードにおけるブーム上げ操作量と第１バルブの開口度合いとの関係（Ａ）と、ブーム上げ操作量と第２バルブの開口度合いとの関係（Ｂ）とを示す図である。 アタッチメントとしてブレーカを有する作業機械の構成を示す側面図である。

以下、本開示の実施の形態について図に基づいて説明する。

明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。

本開示は、油圧ショベル以外に、ブームとブームを駆動するブームシリンダとを有する作業機械であれば適用可能であり、ホイールローダなどのブーム操作を行う作業機械に適用可能である。以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、図１に示す運転室４内の運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした方向である。

＜作業機械の構成＞
まず本実施形態の作業機械の構成を図１を用いて説明する。

図１は、本開示の一実施形態における作業機械の構成を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、油圧ショベル１００は、本体１と、油圧により作動する作業機２とを有している。本体１は、旋回体３と、走行体５とを有している。走行体５は、一対の履帯５Ｃｒと、走行モータ５Ｍとを有している。油圧ショベル１００は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。走行モータ５Ｍは、走行体５の駆動源として設けられている。走行モータ５Ｍは、油圧により作動する油圧モータである。なお、走行体５が車輪（タイヤ）を有していてもよい。

旋回体３は、走行体５の上に配置され、かつ走行体５により支持されている。旋回体３は、旋回軸ＲＸを中心として走行体５に対して旋回可能である。旋回体３は、運転室４（キャブ）を有している。運転室４内には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられている。オペレータ（乗員）は、運転室４に搭乗して、作業機２の操作が可能であり、走行体５に対する旋回体３の旋回操作が可能であり、また走行体５による油圧ショベル１００の走行操作が可能である。

旋回体３は、エンジンカバー９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有している。エンジンカバー９は、エンジンルームを覆っている。エンジンルームには、エンジンユニット（エンジン、排気処理構造体など）が配置されている。

作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８とを有している。作業機２は、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とをさらに有している。

ブーム６は、本体１（走行体５および旋回体３）に回動可能に接続されている。具体的にはブーム６の基端部は、ブームフートピン１３を支点として旋回体３に回動可能に接続されている。

アーム７は、ブーム６に回動可能に接続されている。具体的にはアーム７の基端部は、ブームトップピン１４を支点としてブーム６の先端部に回動可能に接続されている。バケット８は、アーム７に回転可能に接続されている。具体的にはバケット８の基端部は、アームトップピン１５を支点としてアーム７の先端部に回動可能に接続されている。

ブームシリンダ１０の一端は旋回体３に接続され、他端はブーム６に接続されている。ブーム６は、ブームシリンダ１０により本体１に対して駆動可能である。この駆動により、ブーム６は、ブームフートピン１３を支点として旋回体３に対して上下方向に回動可能である。

アームシリンダ１１の一端はブーム６に接続され、他端はアーム７に接続されている。アーム７は、アームシリンダ１１によりブーム６に対して駆動可能である。この駆動により、アーム７は、ブームトップピン１４を支点としてブーム６に対して上下方向または前後方向に回動可能である。

バケットシリンダ１２の一端はアーム７に接続され、他端はバケットリンクに接続されている。バケット８は、バケットシリンダ１２によりアーム７に対して駆動可能である。この駆動により、バケット８は、アームトップピン１５を支点としてアーム７に対して上下方向に回動可能である。

＜ブーム制御システムの構成＞
次に、本実施形態のブーム制御システムの構成について図２を用いて説明する。

図２は、図１に示す作業機械のブーム制御システムの構成を示す図である。図２に示されるように、作業機械１００におけるブーム６の制御システムは、ブームシリンダ１０と、油圧ポンプ２０と、第１バルブ２１と、第２バルブ２２と、チェックバルブ２３、２４と、油タンク２５と、コントローラ（制御部）３０と、操作装置１６ａ～１６ｃと、作業モード設定部１７と、フロート切替部１８とを有している。

ブームシリンダ１０は、ヘッド側油室１０ｈと、ボトム側油室１０ｂとを有している。油圧ポンプ２０は、ブームシリンダ１０のヘッド側油室１０ｈおよびボトム側油室１０ｂの各々に作動油を供給する。

第１バルブ２１は、開口部２１ａ、２１ｂと、第１開口部２１ｃとを有している。開口部２１ａは、油圧ポンプ２０に接続されるポートである。開口部２１ｂは、ヘッド側油室１０ｈに接続されるポートである。第１開口部２１ｃは、油タンク２５に接続されることにより、ヘッド側油室１０ｈの作動油を油タンク２５へ排出するためのポートである。

第２バルブ２２は、開口部２２ａ、２２ｂと、第２開口部２２ｃとを有している。開口部２２ａは、油圧ポンプ２０に接続されるポートである。開口部２２ｂは、ボトム側油室１０ｂに接続されるポートである。第２開口部２２ｃは、油タンク２５に接続されることにより、ボトム側油室１０ｂの作動油を油タンク２５へ排出するためのポートである。

第１バルブ２１および第２バルブ２２の各々は、スプールを有している。第１バルブ２１のスプールと第２バルブ２２のスプールとは互いに同じ寸法で設計されている。

ヘッド側油室１０ｈと油圧ポンプ２０との間には、第１バルブ２１が接続されている。これにより作動油が、油圧ポンプ２０から第１バルブ２１を通じてヘッド側油室１０ｈへ供給可能である。

ヘッド側油室１０ｈには、第１バルブ２１を通じて油タンク２５が接続されている。これによりヘッド側油室１０ｈ内の作動油は、第１バルブ２１を通じて油タンク２５へ排出可能である。

ヘッド側油室１０ｈは、チェックバルブ２３を介在して油タンク２５に接続されている。これにより油タンク２５内の油は、チェックバルブ２３を通じてヘッド側油室１０ｈ内に供給可能である。

ボトム側油室１０ｂと油圧ポンプ２０との間には、第２バルブ２２が接続されている。これにより作動油が、油圧ポンプ２０から第２バルブ２２を通じてボトム側油室１０ｂへ供給可能である。

ボトム側油室１０ｂには、第２バルブ２２を通じて油タンク２５が接続されている。これによりボトム側油室１０ｂ内の作動油は、第２バルブ２２を通じて油タンク２５へ排出可能である。

ボトム側油室１０ｂは、チェックバルブ２４を介在して油タンク２５に接続されている。これにより油タンク２５内の油は、チェックバルブ２４を通じてボトム側油室１０ｂ内に供給可能である。

操作装置１６ａは、たとえばオペレータがブーム６の動作を操作するための操作レバーである。操作装置１６ｂは、たとえばオペレータがアーム７の動作を操作するための操作レバーである。操作装置１６ｃは、たとえばオペレータがバケット８の動作を操作するための操作レバーである。操作装置１６ａ～１６ｃの各々における操作量は、たとえばポテンショメータ、ホールＩＣ（Integrated Circuit）などによって検出され、制御信号としてコントローラ３０に入力される。

作業モード設定部１７は、たとえばオペレータによって入力操作される入力装置である。作業モード設定部１７は、たとえばタッチパネルよりなる表示装置であってもよい。この場合、作業モード設定部１７に作業機２の複数の作業モードが表示される。作業機２の作業モードは、たとえばすきとりモード、ブレーカモード、掘削アシストモードなどである。オペレータは、作業モード設定部１７に表示された複数の作業モードから１つを選択してタッチする。オペレータが選択した作業モードを示す信号が制御信号としてコントローラ３０に入力される。

すきとり作業とは、地面の表面を削って整地する作業である。ブレーカ作業とは、岩石または硬い地層を砕く作業である。

フロート切替部１８は、たとえば切替スイッチである。オペレータがフロート切替部１８を操作することによって、ブームフロート機能の実行と非実行とが選択的に切り替え可能である。オペレータによって選択された実行または非実行の切替信号が制御信号としてコントローラ３０に入力される。

コントローラ３０は、操作装置１６ａ～１６ｃ、作業モード設定部１７およびフロート切替部１８の各々の制御信号を入力される。コントローラ３０は、ブーム６の操作を含む作業の際に、入力された制御信号に基づいて、第１バルブ２１および第２バルブ２２の各々におけるスプールの動作を個別に制御する。これによりブーム６の操作を含む作業の際に、第１開口部２１ｃにおける開口度合いと、第２開口部２２ｃにおける開口度合いとがコントローラ３０により個別に制御される。コントローラ３０は、第１開口部２１ｃおよび第２開口部２２ｃの各々の開口度合いを、作業モード設定部１７で選択された作業モードに基づいて個別に制御する。

＜ブーム制御システムの機能ブロックの構成＞
次に、図２に示すブーム制御システムの機能ブロックの構成について図３を用いて説明する。

図３は、図２に示すブーム制御システムの機能ブロックの一例を示す図である。図３に示されるように、コントローラ３０は、作業モード判定部３１と、フロート切替判定部３２と、フロート動作開始判定部３３と、第１バルブ制御部３４と、第２バルブ制御部３５とを有している。

作業モード判定部３１は、作業モード設定部１７からの作業モードを示す制御信号を受ける。作業モード判定部３１は、作業モード設定部１７から入力された制御信号に基づいてオペレータが選択した作業モードを判定する。

この作業モードには、たとえばすきとりモード、ブレーカモード、掘削アシストモードなどがある。すきとりモードは、すきとり作業時にバケット８が地面の凹凸に沿って動くようにブーム６をフロート状態にする設定である。ブレーカモードとは、図１１に示されるようにアタッチメントとしてブレーカ８ａが用いられた場合に、ブレーカ８ａによる作業機の振動を軽減する設定である。掘削アシストモードとは、掘削時にバケット８に掛かる負荷を逃すようにブーム６をフロート状態にする設定である。

作業モード判定部３１は、オペレータが選択した作業モードが、たとえばすきとりモード、ブレーカモードおよび掘削アシストモードのいずれなのかを判定する。作業モード判定部３１は、判定信号をフロート切替判定部３２へ出力する。

フロート切替判定部３２は、フロート切替部１８からのブームフロート機能の実行または非実行の切替信号を受ける。フロート切替判定部３２は、作業モード判定部３１からの判定信号を受けると、フロート切替部１８から入力された切替信号に基づいてブームフロート機能の実行および非実行のいずれが選択されたのかを判定する。フロート切替判定部３２は、判定信号をフロート動作開始判定部３３へ出力する。

フロート動作開始判定部３３は、オペレータによる操作装置１６ａの操作に基づいてブームフロート動作を開始するか否かを判定する。たとえば作業モードがすきとりモードまたはブレーカモードである場合には、フロート動作開始判定部３３はブーム下げの操作信号に基づいてブームフロート動作開始の判定をする。また、たとえば作業モードが掘削アシストモードである場合には、フロート動作開始判定部３３はブーム上げの操作信号に基づいてブームフロート動作開始の判定をする。

フロート動作開始判定部３３は、ブームフロート動作を開始するとの判定をした場合、操作装置１６ａの操作量に基づく制御信号を第１バルブ制御部３４および第２バルブ制御部３５の各々へ出力する。これにより操作装置１６ａからフロート動作開始判定部３３へ操作信号が入力されたことをトリガーとしてブームフロート動作が開始される。

第１バルブ制御部３４は、フロート動作開始判定部３３からの制御信号に基づいて第１バルブ２１の動作を制御する。また第２バルブ制御部３５は、フロート動作開始判定部３３からの制御信号に基づいて第２バルブ２２の動作を制御する。

＜ブーム制御方法＞
次に、上記ブーム制御システムによるブーム制御方法について図２～図１０を用いて説明する。

図４は、本開示の一実施形態における作業機械のブーム制御方法の一例を示すフロー図である。図５、図６および図７のそれぞれは、すきとりモード、ブレーカモードおよび掘削アシストモードにおける第１バルブおよび第２バルブの状態を示す図である。図８、図９および図１０のそれぞれは、すきとりモード、ブレーカモードおよび掘削アシストモードにおけるブーム操作量と第１バルブの開口度合いとの関係（Ａ）と、ブーム操作量と第２バルブの開口度合いとの関係（Ｂ）とを示す図である。

図３および図４に示されるように、オペレータは、作業モード設定部１７にて作業モードの入力操作を行う。この際、オペレータは、たとえば作業モード設定部１７に表示された複数の作業モードのいずれか１つをタッチ操作する。これにより作業モード設定部１７において１つの作業モードが選択される。

複数の作業モードは、上記のとおり、たとえばすきとりモードと、ブレーカモードと、掘削アシストモードとを含む。オペレータの上記入力操作により、たとえばすきとりモード、ブレーカモードおよび掘削アシストモードのいずれか１つが選択される。オペレータが選択した作業モードを示す信号が制御信号としてコントローラ３０の作業モード判定部３１に入力される（ステップＳ１：図４）。

作業モード判定部３１は、作業モード設定部１７から作業モードを示す制御信号を受けると、その制御信号に基づいてオペレータが選択した作業モードを判定する（ステップＳ２）。たとえば、作業モード判定部３１は、オペレータが選択した作業モードがすきとりモード、ブレーカモードおよび掘削アシストモードのいずれであるのかを判定する。

（すきとりモード）
作業モード判定部３１により判定された作業モードがすきとりモードである場合、フロート切替判定部３２は、フロート切替部１８からの切替信号に基づいて、ブームフロート機能が有効か否かを判定する（ステップＳ３ａ：図４）。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が無効であると判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ａ：図４）。通常制御においては、操作装置１６ａ～１６ｃ（図２）の操作量に応じてブーム６、アーム７およびバケット８（図１）が駆動する。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が有効であると判定した場合、フロート動作開始判定部３３は、フロート動作を開始するか否かの判定を行う。フロート動作を開始するか否かの判定は、オペレータによるブーム下げ操作が行われたか否かにより行われる（ステップＳ５ａ：図４）。フロート動作開始判定部３３は、オペレータによるブーム下げ操作が行われたか否かを、操作装置１６ａから入力される操作信号に基づいて判定する。

ブーム下げ操作が行われていないとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ａ：図４）。

ブーム下げ操作が行われたとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、第１バルブ制御部３４が第１バルブ２１の動作を制御し、第２バルブ制御部３５が第２バルブ２２の動作を制御する。これにより図５に示されるように、第１バルブ２１の第１開口部２１ｃと第２バルブ２２の第２開口部２２ｃとが開くように第１バルブ２１および第２バルブ２２の各々の動作が制御される（ステップＳ６ａ：図４）。

第１バルブ２１は、開口部２１ａ、２１ｂおよび第１開口部２１ｃの各々の開閉を制御するスプール２１ｓを有している。第２バルブ２２は、開口部２２ａ、２２ｂおよび第２開口部２２ｃの各々の開閉を制御するスプール２２ｓを有している。第１バルブ２１および第２バルブ２２の各々は、たとえばソレノイド（図示せず）を有している。

コントローラ３０は、第１バルブ２１のソレノイドに電気信号を入力することにより第１バルブ２１のスプール２１ｓを駆動制御する。これにより第１バルブ２１の開口部２１ｂおよび第１開口部２１ｃの各々が開くようにスプール２１ｓの動作が制御される。これによりブームシリンダ１０のヘッド側油室１０ｈにおける作動油を開口部２１ｂおよび第１開口部２１ｃを通じて油タンク２５へ排出することが可能となる。

コントローラ３０は、第２バルブ２２のソレノイドに電気信号を入力することにより第２バルブ２２のスプール２２ｓを駆動制御する。これにより第２バルブ２２の開口部２２ｂおよび第２開口部２２ｃの各々が開くようにスプール２２ｓの動作が制御される。これによりブームシリンダ１０のボトム側油室１０ｂにおける作動油を開口部２２ｂおよび第２開口部２２ｃを通じて油タンク２５へ排出することが可能となる。

図５に示されるように、すきとりモードにおいてブームシリンダ１０が伸長する場合には、ヘッド側油室１０ｈ内の作動油が第１バルブ２１を介して油タンク２５へ排出され、ボトム側油室１０ｂには油タンク２５内の油がチェックバルブ２４を通じて供給される。また、すきとりモードにおいてブームシリンダ１０が収縮する場合には、ボトム側油室１０ｂ内の作動油が第２バルブ２２を介して油タンク２５へ排出され、ヘッド側油室１０ｈには油タンク２５内の油がチェックバルブ２３を通じて供給される。

すきとりモードにおいては、操作装置１６ａによるブーム６の下げ操作量に応じて第１開口部２１ｃおよび第２開口部２２ｃの各々の開口度合いＤ１、Ｄ２が制御される。具体的には、図８（Ａ）に示されるように、コントローラ３０は、操作装置１６ａによるブーム６の下げ操作量が大きくなるほど、第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１が大きくなるように第１バルブ２１を制御する。また図８（Ｂ）に示されるように、コントローラ３０は、操作装置１６ａによるブーム６の下げ操作量が大きくなるほど、第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２が大きくなるように第２バルブ２２を制御する。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示されるように、ブーム下げ操作量に対する第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１と第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２とは略同一とされてもよい。

（ブレーカモード）
図３および図４に示されるように、作業モード判定部３１により判定された作業モードがブレーカモードである場合、フロート切替判定部３２がブームフロート機能が有効か否かを判定する（ステップＳ３ｂ：図４）。フロート切替判定部３２は、フロート切替部１８からの切替信号に基づいて、ブームフロート機能が有効か否かの判定を行う。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が無効であると判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ｂ：図４）。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が有効であると判定した場合、フロート動作開始判定部３３は、フロート動作を開始するか否かの判定を行う。フロート動作を開始するか否かの判定は、オペレータによるブーム下げ操作が行われたか否かにより行われる（ステップＳ５ｂ：図４）。フロート動作開始判定部３３は、オペレータによるブーム下げ操作が行われたか否かを、操作装置１６ａから入力される操作信号に基づいて判定する。

ブーム下げ操作が行われていないとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ｂ：図４）。

またブーム下げ操作が行われたとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、第１バルブ制御部３４が第１バルブ２１の動作を制御し、第２バルブ制御部３５が第２バルブ２２の動作を制御する。これにより図６に示されるように、第１バルブ２１における第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１が第２バルブ２２における第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２より小さくなるように第１バルブ２１および第２バルブ２２の各々の動作が制御される（ステップＳ６ｂ：図４）。

ブレーカモードにおいては、開口部２１ａが閉じ、開口部２１ｂと第１開口部２１ｃとが開くようにスプール２１ｓがコントローラ３０により制御される。これによりブームシリンダ１０のヘッド側油室１０ｈにおける作動油を開口部２１ｂおよび第１開口部２１ｃを通じて油タンク２５へ排出することが可能となる。

また、ブレーカモードにおいては、開口部２２ａが閉じ、開口部２２ｂと第２開口部２２ｃとが開くようにスプール２２ｓがコントローラ３０により制御される。これによりブームシリンダ１０のボトム側油室１０ｂにおける作動油を開口部２２ｂおよび第２開口部２２ｃを通じて油タンク２５へ排出することが可能となる。

ここでコントローラ３０は、第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１が第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２より小さくなるように制御する。このため、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示されるように、ブーム下げ操作量が大きくなるほど開口度合いＤ１、Ｄ２の双方が大きくなるが、開口度合いＤ１の増加割合は開口度合いＤ２の増加割合よりも小さくなる。

なおブレーカモードにおいては、第１開口部２１ｃはスプール２１ｓにより完全に閉じられてもよい。

図６に示されるように、ブレーカモードにおいてブームシリンダ１０が伸長する場合には、ヘッド側油室１０ｈ内の作動油が第１バルブ２１を介して油タンク２５へ排出され、ボトム側油室１０ｂには油タンク２５内の油がチェックバルブ２４を通じて供給される。また、ブレーカモードにおいてブームシリンダ１０が収縮する場合には、ボトム側油室１０ｂ内の作動油が第２バルブ２２を介して油タンク２５へ排出され、ヘッド側油室１０ｈには油タンク２５内の油がチェックバルブ２３を通じて供給される。

（掘削アシストモード）
図３および図４に示されるように、作業モード判定部３１により判定された作業モードが掘削アシストモードである場合、フロート切替判定部３２がブームフロート機能が有効か否かを判定する（ステップＳ３ｃ：図４）。フロート切替判定部３２は、フロート切替部１８からの切替信号に基づいて、ブームフロート機能が有効か否かの判定を行う。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が無効であると判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ｃ：図４）。

フロート切替判定部３２がブームフロート機能が有効であると判定した場合、フロート動作開始判定部３３は、フロート動作を開始するか否かの判定を行う。フロート動作を開始するか否かの判定は、オペレータによるブーム上げ操作が行われたか否かにより行われる（ステップＳ５ｃ：図４）。フロート動作開始判定部３３は、オペレータによるブーム上げ操作が行われたか否かを、操作装置１６ａから入力される操作信号に基づいて判定する。

ブーム上げ操作が行われていないとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、通常制御が行われる（ステップＳ４ｃ：図４）。

またブーム上げ操作が行われたとフロート動作開始判定部３３が判定した場合、第１バルブ制御部３４が第１バルブ２１の動作を制御し、第２バルブ制御部３５が第２バルブ２２の動作を制御する。これにより図７に示されるように、第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２が第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１より小さくなるように制御される（ステップＳ６ｃ：図４）。この際、第２開口部２２ｃはたとえば閉じられる。

掘削アシストモードにおいては、開口部２１ｂと第１開口部２１ｃとが開くようにスプール２１ｓがコントローラ３０により制御される。これによりブームシリンダ１０のヘッド側油室１０ｈにおける作動油を開口部２１ｂおよび第１開口部２１ｃを通じて油タンク２５へ排出することが可能となる。

また、掘削アシストモードにおいては、第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２が第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１より小さくなるか、または０とされる（閉じられる）。好ましくは第２開口部２２ｃは完全に閉じられる。

掘削アシストモードにおいては、操作装置１６ａによるブーム６の上げ操作量に応じて第１開口部２１ｃおよび第２開口部２２ｃの各々の開口度合いが制御される。具体的には、図１０（Ａ）に示されるように、コントローラ３０は、操作装置１６ａによるブーム６の上げ操作量が大きくなるほど、第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１が大きくなるように第１バルブ２１を制御する。また図１０（Ｂ）に示されるように、操作装置１６ａによるブーム６の上げ操作量が大きくなっても、第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２はほとんど大きくならないか、または第２開口部２２ｃは閉じたままである。

以上説明したように本実施形態においては、コントローラ３０は、第１バルブ２１における第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１と、第２バルブ２２における第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２とを個別に制御する。

またコントローラ３０は、作業機２の作業モード（たとえばすきとりモード、ブレーカモード、掘削アシストモード）に基づいて開口度合いＤ１、Ｄ２を個別に制御する。

コントローラ３０は、作業モードがすきとりモードであるとの判定結果に基づいて、図５および図８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように第１開口部２１ｃおよび第２開口部２２ｃの双方を開くよう制御する。コントローラ３０は、作業モードがブレーカモードであるとの判定結果に基づいて、図６および図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように開口度合いＤ１を開口度合いＤ２よりも小さくするよう制御する。コントローラ３０は、作業モードが掘削アシストモードであるとの判定結果に基づいて、図７および図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように開口度合いＤ２を開口度合いＤ１よりも小さくするよう制御する。

＜効果＞
次に、本実施形態の効果について説明する。

本実施形態においては図５～図７に示されるように、コントローラ３０は、第１バルブ２１における第１開口部２１ｃの開口度合いＤ１と、第２バルブ２２における第２開口部２２ｃの開口度合いＤ２とを個別に制御する。これによりブームシリンダ１０のヘッド側油室１０ｈとボトム側油室１０ｂとの作動油を個別に油タンク２５へ排出制御することができる。このため、スプールにブームフロート用の開口を設けることなく、またメインバルブとは別にブームフロート機能切替用のバルブを準備することなく、用途に応じてブームフロート機能を調整することが可能となる。

また本実施形態においてコントローラ３０は、作業機２の作業モード（たとえばすきとりモード、ブレーカモード、掘削アシストモード）に基づいて開口度合いＤ１、Ｄ２を個別に制御する。これにより、すきとりモード、ブレーカモード、掘削アシストモードなどの用途に応じてブームフロート機能を調整可能な作業機械を実現することができる。

また本実施形態において図５および図８（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コントローラ３０は、作業モードがすきとりモードであるとの判定結果に基づいて、第１開口部２１ｃおよび第２開口部２２ｃの双方を開くよう制御する。

これにより、ブーム６が外力に応じて上下方向に自由に動くことが可能となる。このため、すきとり作業時にバケット８が地面の凹凸に沿って動くことが容易となる。またバケット８が空中に位置する状態でブームフロート機能が実行されることにより、作業機２の自重によってブーム６が地面に接するまでブームを下降させることが可能となる。

また図１１に示されるように、アタッチメントとしてブレーカ８ａが用いられる場合、チゼル８ａａが空打ちを行うと、リテーナピン、チゼル８ａａなどの欠け、チゼルホルダの損傷が発生しやすくなる。このためブレーカ８ａを動作させる場合には、チゼル８ａａの先端が破砕対象物に接している必要がある。

本実施形態において図６および図９（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コントローラ３０は、作業モードがブレーカモードであるとの判定結果に基づいて、開口度合いＤ１を開口度合いＤ２よりも小さくするよう制御する。

これによりブーム６は下げ側（ブームシリンダ１０が収縮する側）に動きやすくなるが、上げ側（ブームシリンダ１０が伸長する側）に動きにくくなる。このためブレーカモードにおいてはチゼル８ａａの先端が破砕対象物から離れることが抑制され、リテーナピン、チゼル８ａａなどの欠け、チゼルホルダの損傷などを防止することができる。

また解体などの場合、硬い対象物を破砕することがある。この場合、破砕による負荷を逃がさないと、作業機２が破損するおそれがある。

本実施形態において図７および図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、コントローラ３０は、作業モードが掘削アシストモードであるとの判定結果に基づいて、開口度合いＤ２を開口度合いＤ１よりも小さくするよう制御する。

これによりブーム６は下げ側（ブームシリンダ１０が収縮する側）に動きにくいが、上げ側（ブームシリンダ１０が伸長する側）に動きやすくなる。このため硬い対象物を掘削する場合に、ブーム６が上げ側に逃げることにより、掘削による負荷を逃がすことができる。よって作業機２の耐久性を向上することが可能となる。

なお上記の実施形態において図２および図３の各々に示されるコントローラ３０は、作業機械１００に搭載されていてもよく、作業機械１００の外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ３０が作業機械１００の外部に離れて配置されている場合、コントローラ３０は、作業モード設定部１７、フロート切替部１８、操作装置１６ａ～１６ｃ、第１バルブ２１、第２バルブ２２などと無線により接続されていてもよい。コントローラ３０は、たとえばプロセッサであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 本体、２ 作業機、３ 旋回体、４ 運転室、４Ｓ 運転席、５ 走行体、５Ｃｒ 履帯、５Ｍ 走行モータ、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、８ａ ブレーカ、８ａａ チゼル、９ エンジンカバー、１０ ブームシリンダ、１０ｂ ボトム側油室、１０ｈ ヘッド側油室、１１ アームシリンダ、１２ バケットシリンダ、１３ ブームフートピン、１４ ブームトップピン、１５ アームトップピン、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 操作装置、１７ 作業モード設定部、１８ フロート切替部、２０ 油圧ポンプ、２１ 第１バルブ、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ 開口部、２１ｃ 第１開口部、２１ｓ，２２ｓ スプール、２２ 第２バルブ、２２ｃ 第２開口部、２３，２４ チェックバルブ、２５ 油タンク、３０，５０ コントローラ、３１ 作業モード判定部、３２ フロート切替判定部、３３ フロート動作開始判定部、３４ 第１バルブ制御部、３５ 第２バルブ制御部、５０ｋ 記憶部、１００ 油圧ショベル、Ｄ１，Ｄ２ 開口度合い、ＲＸ 旋回軸。

Claims (5)

1. ブームと、
   前記ブームを駆動し、ヘッド側油室およびボトム側油室を有するブームシリンダと、
   油圧ポンプと、
   油タンクと、
   前記油圧ポンプからの油を前記ヘッド側油室に供給し、前記油タンクへ排出する第１バルブと、
   前記油圧ポンプからの油を前記ボトム側油室に供給し、前記油タンクへ排出する第２バルブと、を備えた作業機械のブーム制御システムにおいて、
   前記第１バルブは前記ヘッド側油室の油を前記油タンクへ排出する第１開口部を有し、
   前記第２バルブは前記ボトム側油室の油を前記油タンクへ排出する第２開口部を有し、
   前記ブームの操作を含む作業の際に、前記第１開口部の開口度合いと、前記第２開口部の開口度合いとを個別に制御するコントローラをさらに備えることを特徴とする、作業機械のブーム制御システム。
2. 前記コントローラは、前記ブームおよび前記ブームシリンダを有する作業機の作業モードに基づいて前記第１開口部の開口度合いと、前記第２開口部の開口度合いとを個別に制御する、請求項１に記載の作業機械のブーム制御システム。
3. 前記コントローラは、前記作業モードがすきとりモードであるとの判定結果に基づいて前記第１開口部および前記第２開口部の双方を開くよう制御する、請求項２に記載の作業機械のブーム制御システム。
4. 前記コントローラは、前記作業モードがブレーカモードであるとの判定結果に基づいて前記第１開口部の開口度合いを前記第２開口部の開口度合いよりも小さくするよう制御する、請求項２に記載の作業機械のブーム制御システム。
5. 前記コントローラは、前記作業モードが掘削アシストモードであるとの判定結果に基づいて前記第２開口部の開口度合いを前記第１開口部の開口度合いよりも小さくするよう制御する、請求項２に記載の作業機械のブーム制御システム。
   

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