JP4100425B2 - 作業機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械において、オペレータによる操作部材の操作に応じて複数のアクチュエータの作動を制御する装置に関するものである。

従来、オペレータによる操作部材の操作に応じて複数のアクチュエータの作動を制御する装置として、特許文献１及び特許文献２に記載されるものが知られている。

前記特許文献１には、操作レバーの操作量に応じた油圧（液圧信号）を出力する複数の油圧リモコン弁と、各アクチュエータに接続されるパイロット切換弁とを具備し、前記油圧リモコン弁から出力される油圧をパイロット圧として前記パイロット切換弁のパイロット室に入力するようにしたものが開示されている。さらに、同文献では、ユーザーの事情等に応じて前記油圧リモコン弁とパイロット切換弁との対応関係を変更可能にすべく、これら油圧リモコン弁とパイロット切換弁との間に操作方式切替弁（信号伝達切替弁）を介在させ、この切替弁の切換操作によって前記油圧リモコン弁と前記パイロット切換弁との組合わせを複数通りに切換できるようにすることが開示されている。

一方、特許文献２には、操作レバーの操作量を電気信号に変換してコントローラに入力し、このコントローラから出力される電気信号を電磁比例減圧弁等によって油圧信号に変換し、この油圧信号を油圧制御弁に入力することにより、この油圧制御弁に接続されている油圧アクチュエータの作動を制御するようにしたものが開示されている。
実公平７−４８７６１号公報 特開２００２−１０５９８５号公報

特許文献１記載の装置は、油圧リモコン弁の出力する油圧（液圧信号）をそのままパイロット切換弁のパイロット室に入力するものであるため、油圧アクチュエータの駆動制御にしか用いることができない。従って、当該油圧アクチュエータに加えて電動アクチュエータを併有する作業機械（例えばハイブリッド作業機械）においては、前記電動アクチュエータの操作をするために別の制御系を併設しなければならない不都合がある。

これに対して特許文献２記載の装置では、コントローラから出力される電気信号のうち、油圧制御弁の制御に用いるものについては当該電気信号を電磁比例減圧弁等によって油圧信号に変換する一方、電動アクチュエータの制御については前記電気信号をそのまま用いることができるため、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの操作を共通の制御系で実現することが可能であるが、この装置を構築するためには、操作レバーの操作量を電気信号に変換するためのリニアエンコーダ（または作動トランス）、増幅器、電磁比例減圧弁内のソレノイド等、高価な電気部品を多数用いる必要があり、油圧制御系に比べて装置全体のコストアップは免れ難い。

なお、特許２９１４７３０号公報には、操作レバーの操作量を油圧信号に変換してパイロット切換弁を制御する油圧リモコン弁としての機能と、この油圧リモコン弁で制御されるパイロット切換弁に付随して同時制御される他の被制御対象に対して出力するために操作レバーの操作量を電気信号に変換する機能とを併有した操作装置が開示されているが、このような操作装置は通常の油圧リモコン弁に比べると高価であり、また、同時付随制御という限られた用途でしか利用価値がない。

本発明は、このような事情に鑑み、油圧リモコン弁等のように液圧信号を出力する操作装置を用いた安価な構成で、液圧アクチュエータと電動アクチュエータの双方の制御を可能にする技術の提供を目的とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明者等は、操作装置の操作により出力される複数の液圧信号のうち、その一部の液圧信号を液圧制御手段に入力する一方、他の液圧信号を信号変換手段により電気信号に変換し、この電気信号を電気制御手段に入力することにより、液圧アクチュエータと電動アクチュエータとの双方を共通の制御系で制御する装置を構築することに想到した。

しかしながら、前記液圧信号を前記信号変換手段に入力するために当該信号変換手段に単純に配管を通じて作動油を給送するようにした場合、当該作動油に混在するエア等が前記信号変換手段の手前で行き止まって滞留し、当該信号変換手段への正常な液圧伝達を阻害するおそれがある。

本発明は、このような観点からなされたものであり、液圧アクチュエータと電動アクチュエータとを含む複数のアクチュエータを具備する作業機械に設けられ、前記各アクチュエータの作動を制御する制御装置であって、操作を受ける操作部材を有し、その操作部材の操作によって複数の液圧信号を出力する操作装置と、この操作装置が出力する液圧信号のうちの一部の液圧信号の入力を受けて前記液圧アクチュエータの作動を制御する液圧制御手段と、前記操作装置が出力する液圧信号のうち前記液圧制御手段に入力される液圧信号以外の複数の液圧信号をそれぞれその液圧に対応する電気信号に変換する複数の信号変換手段と、これらの信号変換手段により変換された電気信号の入力を受けて前記電動アクチュエータの作動を制御する電気制御手段とを備え、前記信号変換手段として、第１の信号変換手段及び第２の信号変換手段を含み、前記操作装置は、前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段にそれぞれ作動液流路を介して接続されるとともに前記操作部材の操作により択一的に選択される第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁を有し、これら第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁のうち、前記操作部材の操作により選択された信号出力弁が当該操作部材の操作量に対応した液圧をもつ作動液を当該信号出力弁が接続されている信号変換手段に送出する一方、前記操作部材の操作により選択されていない信号出力弁が当該信号出力弁に接続されている作動液流路をタンクに連通するものであり、前記操作装置には、前記第１の信号出力弁及び前記第２の信号出力弁を構成し得る複数の信号出力弁が前記液圧信号のそれぞれについて配備され、この操作装置の各信号出力弁と前記液圧制御手段及び電気制御手段との間には信号伝達切替弁が設けられ、この信号伝達切替弁は、前記操作装置の各信号出力弁に接続される複数の入力部と、これらの入力部に流入する作動油を流出させる複数の出力部とを有し、これら出力部の一部が前記液圧制御手段に接続され、残りの出力部が前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段を含む信号変換手段にそれぞれ接続され、かつ、前記各入力部とこの入力部に連通される出力部との組合わせが複数通りに切換可能となるように当該信号伝達切替弁が構成されており、この信号伝達切替弁と前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段とをそれぞれ接続する作動液流路同士が絞りを介して相互に接続されているものである。

この装置によれば、操作装置が出力する液圧信号の一部はそのまま液圧制御手段に入力する一方、特定の液圧信号は信号変換手段により電気信号に変換してから電気制御手段に入力することにより、例えば液圧信号しか出力しないような安価な操作装置を用いながらも、その液圧信号を利用して液圧アクチュエータと電動アクチュエータの双方を制御することが可能になる。

ここで、操作部材の操作により択一的に選択される第１の信号変換手段及び第２の信号変換手段については、その一方に接続される信号出力弁が操作部材の操作により選択されたときに、当該信号出力弁から前記操作部材の操作量に対応した液圧をもつ作動油が作動油流路を通じて供給される一方で、他方の信号出力弁すなわち前記操作部材の操作により選択されなかった信号出力弁がこの信号出力弁と当該信号出力弁に対応する信号変換手段とを接続する作動油流路をタンクに連通することにより、液圧信号の解消が行われる。しかも、これらの作動油流路同士が絞りを介して接続されているので、前記一方の信号出力弁に給送される作動油に含まれるエア等は前記絞りさらには前記他方の信号出力弁に接続されている作動油流路及び当該他方の信号出力弁を通じてタンク側に逃がされる。従って、前記信号出力弁による液圧信号解消用のタンク連通動作を有効に活用して、前記エア等が前記第１の信号変換手段や前記第２の信号変換手段の手前で滞留して当該信号変換を阻害することを、有効に抑止することができる。

なお、前記絞りのサイズについては、前記作動油流路を通じての前記圧力変換手段への液圧信号の伝達に影響のない範囲で、前記エア等を流通させ得る程度に設定すればよい。

さらに本発明では、前記操作装置に、前記第１の信号出力弁及び前記第２の信号出力弁を構成し得る複数の信号出力弁が前記液圧信号のそれぞれについて配備され、この操作装置の各信号出力弁と前記液圧制御手段及び電気制御手段との間には信号伝達切替弁が設けられ、この信号伝達切替弁は、前記操作装置の各信号出力弁に接続される複数の入力部と、これらの入力部に流入する作動油を流出させる複数の出力部とを有し、これら出力部の一部が前記液圧制御手段に接続され、残りの出力部が前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段を含む信号変換手段にそれぞれ接続され、かつ、前記各入力部とこの入力部に連通される出力部との組合わせが複数通りに切換可能となるように当該信号伝達切替弁が構成されており、この信号伝達切替弁と前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段とをそれぞれ接続する作動液流路同士が絞りを介して接続されているので、液圧アクチュエータと電動アクチュエータとが混在する場合においても、操作装置が出力する複数の液圧信号と前記各アクチュエータとの対応関係を前記信号伝達切替弁の操作によって複数通りに切換えることが可能になる。

この場合においても、前記信号伝達切替弁と前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段とをそれぞれ接続する作動液流路同士が絞りを介して接続されている構成とすることにより、前記各信号変換手段の手前側にエア等が滞留するのを有効に抑止することができる。この構成においては、前記信号伝達切替弁の操作により、前記操作装置に含まれる信号出力弁の中から、第１の信号出力弁を構成する弁（すなわち第１の信号変換手段に接続される信号出力弁）及び第２の信号出力弁を構成する弁（すなわち第２の信号変換手段に接続される信号出力弁）を適宜選択することができる。

また、前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段は共通の電磁シールド容器内に格納されていることが、より好ましい。この構成によれば、前記両信号変換手段の信号変換機能が外部ノイズによって阻害されるのを簡素な構造で有効に抑止することができる。

さらに、前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段に加え、これらの信号変換手段が接続される前記電気制御手段と、当該接続のための電気配線とが、共通の電磁シールド容器内に格納されている構成とすれば、前記電気配線がノイズの影響を受けることも有効に抑止することができる。これにより、電気制御の制度をより高めることができる。

本発明において、前記電動アクチュエータの選定は自由であるが、少なくとも作業機械の旋回体を旋回させる旋回電動機を含むようにすれば、その旋回制動時に大きな電気エネルギーを回収することが可能になる。

以上のように、本発明によれば、液圧信号を出力する安価な操作装置を用いながら、その液圧信号の一部を信号変換手段によってその液圧に対応する電気信号に変換することにより、液圧アクチュエータと電動アクチュエータの双方を制御することができる効果がある。また、操作部材の操作により択一的に選択される第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁と、これらの信号出力弁にそれぞれ接続される第１の信号変換手段及び第２の信号変換手段については、当該信号変換手段にそれぞれ接続される作動液流路同士を絞りを介して接続することによって、当該信号変換手段の手前側にエア等が滞留するのを抑止することができ、これにより、前記信号出力弁の非選択時におけるタンク連通機能を有効に利用して良好な信号変換機能を確保することができる。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態は図３に示す油圧ショベル１０について本発明を適用したものであるが、本発明はそれ以外の作業機械、例えば油圧クレーンや解体機にも有効に適用できるものである。

前記油圧ショベル１０は、下部走行体１２と、その上に旋回可能に搭載される上部旋回体１４とを備えている。

前記下部走行体１２は左右の走行用クローラ１６Ｌ，１６Ｒを備え、各走行用クローラ１６Ｌ，１６Ｒはその鉄輪を回転させるための油圧モータからなる走行モータ１８Ｌ，１８Ｒをそれぞれ具備している。

前記上部旋回体１４には、この上部旋回体１４を旋回させるための旋回電動機１５が搭載される。さらに、この油圧ショベル１０の作業用アタッチメントとして、前記上部旋回体１４にはブーム２０が起伏可能に設けられ、このブーム２０の先端にアーム２２が回動可能に連結されており、このアーム２２の先端にバケット２４が回動可能に取付けられている。ここで、前記ブーム２０の起伏、このブーム２０に対する前記アーム２２の回動、及びこのアーム２２に対する前記バケット２４の回動は、それぞれ、左右一対のブームシリンダ２６、アームシリンダ２７、及びバケットシリンダ２８の伸縮により実現される。

この油圧ショベル１０に搭載される制御装置を図１に示す。この制御装置は、駆動制御装置ＤＣと、操作装置ＯＰと、当該駆動制御装置ＤＣと操作装置ＯＰとの間に介在する信号伝達切替弁ＣＶとを具備している。

前記駆動制御装置ＤＣは、油圧アクチュエータ（液圧アクチュエータ）である前記走行モータ１８Ｌ，１８Ｒ、ブームシリンダ２６、アームシリンダ２７、及びバケットシリンダ２８の駆動制御を行うとともに、後述のコントローラ３８により電動アクチュエータである前記旋回電動機１５の駆動制御を行うものであり、油圧回路と電気回路とを併有している。

前記油圧回路は、その油圧源として、第１油圧ポンプ３１及び第２油圧ポンプ３２を具備している。両油圧ポンプ３１，３２の駆動源として、エンジン３４の出力軸に動力変換機３６が連結されている。この動力変換機３６は、前記エンジン３４の動力を電気エネルギーに変換して後述のコントローラ３８に出力する発電機としての機能に加え、前記電気エネルギーの一部を利用して前記油圧ポンプ３１，３２をアシスト駆動する電動機としての機能を有している。

前記第１油圧ポンプ３１の吐出口には第１センターバイパス流路４１が接続され、前記第２油圧ポンプ３２の吐出口には第２センターバイパス流路４２が接続されている。そして、前記第１センターバイパス流路４１に沿ってその上流側から順に、前記左側走行モータ１８Ｌの駆動制御をする左側走行制御弁４４Ｌ、前記ブームシリンダ２６の駆動制御をするブームシリンダ制御弁４６、及び前記バケットシリンダ２８の駆動制御をするバケットシリンダ制御弁４８が設けられる一方、前記第２センターバイパス流路４２に沿ってその上流側から順に、前記右側走行モータ１８Ｒの駆動制御をする右側走行制御弁４４Ｒ、及び前記アームシリンダ２７の駆動制御をするアームシリンダ制御弁４７が設けられている。

これらの制御弁のうち、両走行制御弁４４Ｌ，４４Ｒは３位置パイロット切換弁により構成され、図略の走行用リモコン弁により制御される。それ以外の制御弁（アタッチメント制御弁）４６，４７，４８も３位置パイロット切換弁により構成されている。

前記走行制御弁４４Ｌ，４４Ｒは、その中立位置（図示の位置）において、それぞれセンターバイパス流路４１，４２を開通して同流路４１，４２に作動油全量を流す一方、この中立位置から前記走行用リモコン弁の操作によって図示の上段位置に切換えられると、その操作の向きに対応した給排方向で当該操作量に対応する流量だけ、前記センターバイパス流路４１，４２から分流する作動油を走行モータ１８Ｌ，１８Ｒに導くように構成されている。

また、前記ブームシリンダ制御弁４６は、その両パイロット室４６ａ，４６ｂのいずれにもパイロット圧が供給されないときは図示の中立位置を保持し、この中立位置において第１センターバイパス流路４１を開通して同流路に作動油全量を流す一方、パイロット室４６ａにパイロット圧が供給されると図の下段位置に切換えられることによりそのパイロット圧に対応した流量で前記ブームシリンダ２６のロッド側室に作動油を供給し、逆にパイロット室４６ｂにパイロット圧が供給されると図の上段位置に切換えられることによりそのパイロット圧に対応した流量で前記ブームシリンダ２６のへッド側室に作動油を供給する。

同様に、前記アームシリンダ制御弁４７及びバケットシリンダ制御弁４８は、その両パイロット室（アームシリンダ制御弁４７ではパイロット室４７ａ，４７ｂ、バケットシリンダ制御弁４８ではパイロット室４８ａ，４８ｂ）のいずれにもパイロット圧が供給されないときは図示の中立位置を保持し、この中立位置においてセンターバイパス流路（アームシリンダ制御弁４７では第２センターバイパス流路４２、バケットシリンダ制御弁４８では第１センターバイパス流路４１）を開通して同流路に作動油全量を流すのに対し、一方のパイロット室（アームシリンダ制御弁４７ではパイロット室４７ａ、バケットシリンダ制御弁４８ではパイロット室４８ａ）にパイロット圧が供給されると、一方の駆動位置（アームシリンダ制御弁４７では図の下段位置、バケットシリンダ制御弁４８では図の上段位置）に切換えられることによりそのパイロット圧に対応した流量で制御対象シリンダ（アームシリンダ制御弁４７ではアームシリンダ２７、バケットシリンダ制御弁４８ではバケットシリンダ２８）のロッド側室に作動油を供給し、他方のパイロット室（アームシリンダ制御弁４７ではパイロット室４７ｂ、バケットシリンダ制御弁４８ではパイロット室４８ｂ）にパイロット圧が供給されると、他方の駆動位置（アームシリンダ制御弁４７では図の上段位置、バケットシリンダ制御弁４８では図の下段位置）に切換えられることによりそのパイロット圧に対応した流量で制御対象シリンダのへッド側室に作動油を供給する。

前記コントローラ３８は、電力回路と制御回路（電気制御手段）とを併有しており、前記動力変換機３６から出力される電力を旋回電動機１５に供給するとともに、後述の圧力センサ５７，５８から入力される電気信号に基づいて前記旋回電動機１５の駆動制御を行う役割を果たす。具体的に、圧力センサ５７から電気信号が入力されたときにはその電気信号に対応した速度で前記上部旋回体１４を左旋回させるように旋回電動機１５を作動させ、圧力センサ５８から電気信号が入力されたときにはその電気信号に対応した速度で前記上部旋回体１４を右旋回させるように旋回電動機１５を作動させる。また、旋回制動時には前記旋回電動機１５から電気エネルギーを回収する動力回生制御も行う。

さらに、このコントローラ３８は、前記動力回生制御時や、油圧負荷が軽くて余剰の電力が発生するような時に、その回収電力や余剰電力をバッテリー３５に蓄えさせる制御も行う。

前記操作装置ＯＰは、前記各シリンダ２６，２７，２８および旋回電動機１５を操作するために８種のパイロット圧（液圧信号）を出力するものであり、図例では２つの油圧リモコン弁５１，５２により構成されている。

このうち油圧リモコン弁５１は、前後方向及び左右方向（図示の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに示される各方向）に操作可能な操作部材である操作レバー５３を備え、前記各方向に対応してそれぞれ４つのパイロット減圧弁５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄが信号出力弁として設けられている。これらのパイロット減圧弁５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄの一次側は後述の共通のパイロット油圧源５０（図２（ａ））に接続されており、前記操作レバー５３が前後左右のいずれかの方向に操作されるとその操作方向に対応するパイロット減圧弁（例えば矢印Ａの方向に操作されたときはパイロット減圧弁５６Ａ）が当該操作量に対応する大きさのパイロット圧を出力するように構成されている。

同様に、油圧リモコン弁５２も、前後方向及び左右方向（図示の矢印Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈに示される各方向）に操作可能な操作部材である操作レバー５４を備え、前記各方向に対応してそれぞれ４つのパイロット減圧弁５６Ｅ，５６Ｆ，５６Ｇ，５６Ｈが信号出力弁として設けられている。これらのパイロット減圧弁５６Ｅ，５６Ｆ，５６Ｇ，５６Ｈの一次側も前記パイロット油圧源に接続されており、前記操作レバー５４が前後左右のいずれかの方向に操作されるとその操作方向に対応するパイロット減圧弁（例えば矢印Ｅの方向に操作されたときはパイロット減圧弁５６Ｅ）が当該操作量に対応する大きさのパイロット圧を出力するように構成されている。

ここで、前記パイロット減圧弁５６Ａと前記パイロット減圧弁５６Ｂ、前記パイロット減圧弁５６Ｃと前記パイロット減圧弁５６Ｄ、前記パイロット減圧弁５６Ｅと前記パイロット減圧弁５６Ｆ、及び前記パイロット減圧弁５６Ｇと前記パイロット減圧弁５６Ｈは、それぞれ対になっており、その対となるパイロット減圧弁の一方が前記操作レバー５３（または操作レバー５４）の操作により選択されたときには、他方が必ず非選択とされるように構成されている。すなわち、対となるパイロット減圧弁は必ず択一的に選択されるようになっている。

前記各パイロット減圧弁５６Ａ〜５６Ｈの構成例を図２（ａ）に示す。図示のパイロット減圧弁５６Ａ〜５６Ｈは、操作比例弁により構成されており、各減圧弁５６Ａ〜５６Ｈに共通するパイロット油圧源５０に接続される入力ポート５６ａと、図略の油圧配管により形成される作動油流路５９を通じて前記信号伝達切替弁ＣＶに接続される出力ポート５６ｂと、タンクに接続されるタンクポート５６ｔとを有している。

そして、これらのパイロット減圧弁５６Ａ〜５６Ｈのうち、前記操作レバー５３または操作レバー５４の操作によって選択されなかったパイロット減圧弁は、このパイロット減圧弁の出力ポート５６ｂに接続されている作動油流路５９をタンクに連通する一方、前記操作レバー５３または操作レバー５４の操作によって選択されたパイロット減圧弁は、その操作量に比例した圧力の作動油を当該パイロット減圧弁に接続された作動油流路５９に送出するように構成されている。

ここで、上述のように、対となるパイロット減圧弁は必ず択一的に選択されるようになっているため、そのパイロット減圧弁の一方が選択されたときには他方のパイロット減圧弁が必ず当該パイロット減圧弁に接続されている作動油流路５９をタンクに連通するようになっている。例えば、操作レバー５３の操作によりパイロット減圧弁５６Ａが選択されたときには、このパイロット減圧弁５６Ａと対をなすパイロット減圧弁５６Ｂは必ず当該パイロット減圧弁５６Ｂにつながる作動油流路５９をタンクに連通することになる。

なお、この操作装置ＯＰの具体的な構成やパイロット圧出力数は特に前記のものに限られず、装置の仕様に応じて適宜設定すればよい。例えば、図示の装置と同様に８種のパイロット圧を出力するのに２方向操作式の油圧リモコン弁を４セット具備するようにしてもよいし、図示の油圧リモコン弁５１のみを具備して装置全体のパイロット圧出力数を４にしてもよい。

前記信号伝達切替弁ＣＶは、前記操作装置ＯＰの各パイロット減圧弁５６Ａ〜５６Ｈから出力されるパイロット圧と、当該パイロット圧により操作される制御弁４６，４７，４８及び旋回電動機１５との組合せを複数通りに切換可能にするためのものであり、図例では４位置の手動切換弁により構成されている。

具体的に、この信号伝達切替弁ＣＶは、８個の入力ポートＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８と、同じく８個の出力ポートＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８とを有する一方、外部から操作可能な操作レバー６０を有し、この操作レバー６０の操作によって図示の４つの位置ａ，ｂ，ｃ，ｄに切換えられ、各位置で前記各入力ポートを次の表１に示す出力ポートにそれぞれ一対一対応で連通させるように構成されている。

前記各入力ポートＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８には、それぞれ、前記操作装置ＯＰのパイロット減圧弁５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ，５６Ｆ，５６Ｇ，５６Ｈの出力ポート（二次側ポート）５６ｂが前記作動油流路５９を介して接続されている。また、前記各出力ポートのうちの出力ポートＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、それぞれ、前記ブームシリンダ制御弁４６のパイロット室４６ａ、同弁４６のパイロット室４６ｂ、前記バケットシリンダ制御弁４８のパイロット室４８ａ、同弁４８のパイロット室４８ｂ、前記アームシリンダ制御弁４７のパイロット室４７ａ、同弁４７のパイロット室４７ｂに油圧配管を介して接続されている。

一方、前記出力ポートＣ７には、油圧配管により形成された作動油流路６７を介して第１の信号変換手段である圧力センサ５７が接続され、同様に、前記出力ポートＣ８には、油圧配管により形成された作動油流路６８を介して第２の信号変換手段である圧力センサ５８が接続されている。

これらの圧力センサ５７，５８は、電気配線を介して前記コントローラ３８に接続されており、前記出力ポートＣ７，Ｃ８にそれぞれ伝達されるパイロット圧（すなわち前記作動油流路６７，６８を通じて供給される作動油の圧力）の大きさに対応する電気信号を作成して前記コントローラ３８に出力するように構成されている。

さらに、この装置の特徴として、図２（ｂ）に示すように、前記圧力センサ５７，５８に接続されている作動油流路６７，６８同士が絞り７２を介して接続されている。この絞り７２のサイズは、前記作動油流路６７，６８を通じての前記圧力センサ５７，５８へのパイロット圧の伝達に影響を与えない範囲内で、前記作動油中に混在するエア等を通過させることが可能となるように設定されている。

また、前記圧力センサ５７，５８は、これらの圧力センサ５７，５８に接続されるコントローラ３８、及び、その接続のための電気配線とともに、共通の電磁シールド容器７０内に格納されている。具体的には、単一の電磁シールド容器７０内に前記圧力センサ５７，５８及びコントローラ３８の双方を格納するようにしてもよいし、コントローラ３８が格納された電磁シールド容器の外壁に圧力センサ５７，５８を格納した電磁シールド容器を直付けして両容器を一体化するようにしてもよい。

以上説明した装置によれば、操作装置ＯＰに安価な油圧リモコン弁５１，５２のみを用いながら、液圧アクチュエータであるシリンダ２６，２７，２８と電動アクチュエータである旋回電動機１５の双方を操作することができる。さらに、信号伝達切替弁ＣＶの切換操作により、各油圧リモコン弁５１，５２の操作方向とこれに対応する操作対象アクチュエータとの組合わせを、信号伝達切替弁ＣＶの操作によって簡単に変更することが可能となる。

例えば、前記信号伝達切替弁ＣＶが位置ｂに切換えられている場合において、油圧リモコン弁５１の操作レバー５３が図１の矢印Ａの方向に操作されると、その操作方向に対応するパイロット減圧弁５６Ａから前記操作レバー５３の操作量に対応する大きさの圧力（パイロット圧）をもつ作動油が作動油流路５９を通じて信号伝達切替弁ＣＶの入力ポートＲ１に送出され、このパイロット圧をもつ作動油は同弁ＣＶの出力ポートＣ１からブームシリンダ制御弁４６のパイロット室４６ａに流入する。このようにしてパイロット圧の入力を受けたブームシリンダ制御弁４６は図の下段位置に切換えられ、油圧ポンプ３１から吐出される作動油を前記パイロット圧に対応する流量でブームシリンダ２６のロッド側室に導くことにより同シリンダ２６を収縮させる。

一方、油圧リモコン弁５２の操作レバー５４が図１の矢印Ｇの方向に操作されると、その操作方向に対応するパイロット減圧弁５６Ｇから前記操作レバー５４の操作量に対応する大きさのパイロット圧が信号伝達切替弁ＣＶの入力ポートＲ７に入力され、このパイロット圧は同弁ＣＶの出力ポートＣ７に伝えられるが、この出力ポートＣ７には圧力センサ５７が接続されているので、この圧力センサ５７により前記パイロット圧はその大きさに対応する電気信号に変換されてコントローラ３８に入力される。このコントローラ３８は、前記電気信号に基づいて旋回電動機１５の駆動方向及び駆動速度を制御する。

具体的に、前記パイロット減圧弁５６Ｇから送出される作動油は、作動油流路５９、信号伝達切替弁ＣＶ、及び作動油流路６７を通じて圧力センサ５７に流れ込むことになる。ここで、仮にこの圧力センサ５７で前記作動油流路６７が行き止まりになっていると、前記作動油中に混在するエア等が前記圧力センサ５７の手前で滞留し（いわゆるエア溜り）、同センサ５７の信号変換機能を低下させるおそれがあるが、この装置では、前記作動油流路６７が適当なサイズの絞り７２を介してもう一つの作動油流路６８に接続されているため、前記作動油流路６７を通じての圧力センサ５７へのパイロット圧の伝達を支障なく行いながら、前記エア溜りが有効に抑止されることになる。

すなわち、前記操作レバー５４の操作により前記パイロット減圧弁５６Ｇが選択されているとき、このパイロット減圧弁５６Ｇと対になっているパイロット減圧弁５６Ｈは選択されておらず、よって同パイロット減圧弁５６Ｈはこのパイロット減圧弁５６Ｈに接続されている作動油流路５９、さらには、この作動油流路５９が前記信号伝達切替弁ＣＶを介して接続されている前記作動油流路６８をタンクに連通するため、前記作動油流路６７を通じて前記圧力センサ５７に供給される作動油中のエア等は前記絞り７２、作動油流路６８，５９、及び前記パイロット減圧弁５６Ｈを通じてタンク側に有効に逃がされることになる。

つまり、この装置では、選択されないパイロット減圧弁５６Ｈがその出力パイロット圧を低下させるべく当該パイロット減圧弁５６Ｈに接続される作動油流路５９をタンクに連通するという動作を有効に利用して、このパイロット減圧弁５６Ｈと対になっているパイロット減圧弁５６Ｇから送出される作動油中のエア等を抜くことが可能になっている。

同様に、前記操作レバー５４が図１の矢印Ｈの方向に操作されて前記パイロット減圧弁５６Ｈが選択された場合、このパイロット減圧弁５６Ｈから作動油流路５９さらには作動油流路６８を通じて圧力センサ５８に所定圧の作動油が送られることになるが、この作動油中に混在するエア等は、前記絞り７２、作動油流路６７、及び、前記パイロット減圧弁５６Ｈと対になっているパイロット減圧弁５６Ｇに接続された作動油流路５９を通じて当該パイロット減圧弁５６Ｇによりタンク側に逃がされることになる。

すなわち、前記信号伝達切替弁ＣＶが位置ｂに切換えられている状態では、互いに対をなして択一的に選択されるパイロット減圧弁５６Ｇ，５６Ｈがそれぞれ圧力センサ５７，５８に接続されるため、前記パイロット減圧弁５６Ｇが前記圧力センサ５７すなわち第１の信号変換手段に接続される「第１の信号出力弁」を構成し、前記パイロット減圧弁５６Ｈが前記圧力センサ５８すなわち第２の信号変換手段に接続される「第２の信号出力弁」を構成することになる。

また、前記信号伝達切替弁ＣＶが前記位置ｂから前記位置ａに切換えられた状態で前記と同様に操作レバー５４が図１の矢印Ｇの方向に操作された場合には、前記パイロット減圧弁５６Ｇの出力するパイロット圧は前記入力ポートＲ７から出力ポートＣ４を経由してバケットシリンダ制御弁４８のパイロット室４８ｂに入力されることになり、当該パイロット圧はバケットシリンダ２８の伸長操作に寄与することになる。

一方、当該位置ａに切換えられた信号伝達切替弁ＣＶは、前記圧力センサ５７，５８に接続されている作動油流路６７，６８をそれぞれ入力ポートＲ３，Ｒ４に連通し、これらの入力ポートＲ３，Ｒ４に接続されている操作装置ＯＰのパイロット減圧弁５６Ｃ，５６Ｄに接続するため、このときには前記パイロット減圧弁５６Ｃが本発明にいう「第１の信号出力弁」を構成し、前記パイロット減圧弁５６Ｄが本発明にいう「第２の信号出力弁」を構成することになる。

すなわち、この信号伝達切替弁ＣＶにおいては、その出力ポートＣ７，Ｃ８に圧力センサ５７，５８を接続しているので、当該切替弁ＣＶの切替操作により、パイロット減圧弁５６Ａ〜５６Ｈのうち電動アクチュエータである旋回電動機１５の制御に関与する減圧弁、すなわち本発明にいう「第１の信号出力弁」及び「第２の信号出力弁」を選択することが可能であり、これに伴って、前記圧力センサ５７，５８に接続される第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁も適宜切換えられることになる。

また、前記圧力センサ５７，５８は共通の電磁シールド容器７０に格納されているので、外部ノイズによって前記圧力センサ５７，５８の信号変換機能が阻害されるのを簡素な構造で有効に抑止することができる。さらに、図２（ｂ）に示されるように、これらの圧力センサ５７，５８に加え、両圧力センサ５７，５８が接続されるコントローラ３８と、当該接続のための電気配線とが共通の電磁シールド容器７０内に格納されていれば、前記電気配線がノイズの影響を受けることも有効に抑止することができ、これにより、電気制御の制度をより高めることができる。

なお、本発明の制御対象となる電動アクチュエータは旋回電動機１５に限らず、あるいは旋回電動機１５を含めて複数の電動アクチュエータを制御対象として設定してもよい。例えば、図示の装置では、動力変換機３６に発電機としての機能と電動機としての機能を併有させ、当該動力変換機３６により油圧ポンプ３１，３２の駆動も行うようにしているが、発電機と電動機とを分離させて各油圧ポンプ３１，３２に専用の電動機を連結し、これらの電動機を本発明に係る装置の制御対象（電動アクチュエータ）に設定してもよい。

ただし、図例のように電動アクチュエータとして旋回電動機１５を具備するようにすれば、その旋回制動時に大きな回生エネルギー（電気エネルギー）を回収することが可能であり、作業機械全体の運転効率を大幅に向上させることが可能になる。

また、本発明に係る信号変換手段は、少なくとも第１の信号変換手段及び第２の信号変換手段を含んでいればよく、これに加えて他の信号変換手段を含むものであってもよい。

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの制御装置を示す回路図である。 （ａ）は前記制御装置に設けられる操作装置に含まれるパイロット減圧弁の具体的構成を示す回路図、（ｂ）は前記制御装置に設けられる圧力センサ及びその近傍の回路構成を示す図である。 前記油圧ショベルの外観図である。

符号の説明

１０ 油圧ショベル（作業機械）
１４ 上部旋回体
１５ 旋回電動機（電動アクチュエータ）
２０ ブーム
２２ アーム
２４ バケット
２６ ブームシリンダ（液圧アクチュエータ）
２７ アームシリンダ（液圧アクチュエータ）
２８ バケットシリンダ（液圧アクチュエータ）
３１，３２ 油圧ポンプ
３８ コントローラ（電気制御手段）
４６ ブームシリンダ制御弁
４７ アームシリンダ制御弁
４８ バケットシリンダ制御弁
５１，５２ 油圧リモコン弁
５３，５４ 操作レバー（操作部材）
５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅ，５６Ｆ，５６Ｇ，５６Ｈ パイロット減圧弁（信号出力弁）
５７ 圧力センサ（第１の信号変換手段）
５８ 圧力センサ（第２の信号変換手段）
５９ 作動油流路
６７，６８ 作動油流路
７０ 電磁シールドボックス
７２ 絞り
ＤＣ 駆動制御装置
ＯＰ 操作装置
ＣＶ 信号伝達切替弁

Claims (4)

1. 液圧アクチュエータと電動アクチュエータとを含む複数のアクチュエータを具備する作業機械に設けられ、前記各アクチュエータの作動を制御する制御装置であって、
   操作を受ける操作部材を有し、その操作部材の操作によって複数の液圧信号を出力する操作装置と、
   この操作装置が出力する液圧信号のうちの一部の液圧信号の入力を受けて前記液圧アクチュエータの作動を制御する液圧制御手段と、
   前記操作装置が出力する液圧信号のうち前記液圧制御手段に入力される液圧信号以外の複数の液圧信号をそれぞれその液圧に対応する電気信号に変換する複数の信号変換手段と、
   これらの信号変換手段により変換された電気信号の入力を受けて前記電動アクチュエータの作動を制御する電気制御手段とを備え、
   前記信号変換手段として、第１の信号変換手段及び第２の信号変換手段を含み、
   前記操作装置は、前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段にそれぞれ作動液流路を介して接続されるとともに前記操作部材の操作により択一的に選択される第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁を有し、これら第１の信号出力弁及び第２の信号出力弁のうち、前記操作部材の操作により選択された信号出力弁が当該操作部材の操作量に対応した液圧をもつ作動液を当該信号出力弁が接続されている信号変換手段に送出する一方、前記操作部材の操作により選択されていない信号出力弁が当該信号出力弁に接続されている作動液流路をタンクに連通するものであり、
   前記操作装置には、前記第１の信号出力弁及び前記第２の信号出力弁を構成し得る複数の信号出力弁が前記液圧信号のそれぞれについて配備され、
   この操作装置の各信号出力弁と前記液圧制御手段及び電気制御手段との間には信号伝達切替弁が設けられ、この信号伝達切替弁は、前記操作装置の各信号出力弁に接続される複数の入力部と、これらの入力部に流入する作動油を流出させる複数の出力部とを有し、これら出力部の一部が前記液圧制御手段に接続され、残りの出力部が前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段を含む信号変換手段にそれぞれ接続され、かつ、前記各入力部とこの入力部に連通される出力部との組合わせが複数通りに切換可能となるように当該信号伝達切替弁が構成されており、
   この信号伝達切替弁と前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段とをそれぞれ接続する作動液流路同士が絞りを介して相互に接続されていることを特徴とする作業機械の制御装置。
2. 請求項１記載の作業機械の制御装置において、
   前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段が共通の電磁シールド容器内に格納されていることを特徴とする作業機械の制御装置。
3. 請求項２記載の作業機械の制御装置において、
   前記第１の信号変換手段及び前記第２の信号変換手段に加え、これらの信号変換手段が接続される前記電気制御手段と、当該接続のための電気配線とが、共通の電磁シールド容器内に格納されていることを特徴とする作業機械の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の制御装置において、
   前記電動アクチュエータには、当該作業機械の旋回体を旋回させる旋回電動機を含むことを特徴とする作業機械の制御装置。

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