JPH0885974A - 建設機械の操作システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】油圧パイロット弁と方向切換弁の間に比例電磁
弁を配置した建設機械の操作システムにおいて、手動操
作での起動時及び停止時の応答性を滑らかにし、操作レ
バーを急操作したときの車体のショックを少なくする。 【構成】油圧ポンプ１と油圧アクチュエータ２の間に配
置された方向切換弁３を駆動する油圧パイロット弁８
と、油圧パイロット弁と方向切換弁の間に配置された比
例電磁弁１１とを有する操作システムにおいて、油圧パ
イロット弁と比例電磁弁の間に油圧パイロット弁の出力
圧を検出する圧力センサ１３を設け、圧力センサの出力
圧の検出値に対して遅れ要素を付加した出力信号を比例
電磁弁に出力するコントローラ１４を設ける。また、油
圧パイロット弁と比例電磁弁の間に油圧パイロット弁か
ら比例電磁弁に向かう圧油の流れのみを許すチェック弁
１２を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建設機械の操作システム
に係わり、特に方向切換弁を駆動する油圧パイロット弁
とその方向切換弁の間に比例電磁弁を配置した建設機械
の操作システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の建設機械の操作システムとして、
特開平１−１４１２０７号公報に記載のように、油圧パ
イロット弁と方向切換弁の間に電気式減圧弁（比例電磁
弁）を設け、電気式減圧弁を制御するコントローラを備
えた作業車が提案されている。この従来技術によれば、
ブームが設定高さまで上昇するとコントローラから電気
式減圧弁に操作電流が付与され、電気式減圧弁によりパ
イロット油圧を減圧させてブームを停止させることがで
きる。また、コントローラから誤って操作電流が付与さ
れても、油圧パイロット弁の操作レバーを手動操作で中
立位置に戻せば、油圧パイロット弁からはパイロット油
圧が与えられなくなり、方向切換弁の操作は停止され安
全性を確保することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平１−
１４１２０７号公報には記載されていないが、その操作
システムにおいてブームが設定高さ以下にあるときには
コントローラから電気式減圧弁に操作電流を多く流す
と、油圧パイロット弁の操作レバーを手動操作で動かす
ことにより、パイロット油圧を方向切換弁に与えてブー
ムを動かすことができる。しかしながら、このようにし
てブームを手動操作で動かすとき、起動時にもし操作レ
バーを急操作してしまうと方向切換弁も急に動くため、
ブームも急に動き車体が揺れ、ショックを生じるという
問題がある。停止時も同様である。

【０００４】本発明の第１の目的は、油圧パイロット弁
と方向切換弁の間に比例電磁弁を配置した建設機械の操
作システムにおいて、手動操作での起動時の応答性を滑
らかにし、起動時に操作レバーを急操作したときの車体
のショックを少なくすることである。

【０００５】本発明の第２の目的は、油圧パイロット弁
と方向切換弁の間に比例電磁弁を配置した建設機械の操
作システムにおいて、手動操作での停止時の応答性を滑
らかにし、停止時に操作レバーを急操作したときの車体
のショックを少なくすることである。

【０００６】本発明の第３の目的は、油圧パイロット弁
と方向切換弁の間に比例電磁弁を配置した建設機械の操
作システムにおいて、手動操作での起動時及び停止時の
応答性を滑らかにし、起動時及び停止時に操作レバーを
急操作したときの車体のショックを少なくすることであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明は次の構成を採用する。すなわち、油
圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと
前記油圧アクチュエータの間に配置された方向切換弁
と、前記方向切換弁を駆動する油圧パイロット弁と、前
記油圧パイロット弁と前記方向切換弁の間に配置され前
記油圧パイロット弁の出力圧を減圧して前記方向切換弁
に作用させる第１の比例電磁弁とを有する建設機械の操
作システムにおいて、前記油圧パイロット弁と前記第１
の比例電磁弁の間に設置され、前記油圧パイロット弁の
出力圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の
出力圧の検出値に対して遅れ要素を付加した出力信号を
前記第１の比例電磁弁に出力する制御手段とを備える構
成とする。

【０００８】また、上記第第２及び第３の目的を達成す
るために、本発明は次の構成を採用する。すなわち、上
記建設機械の操作システムにおいて、前記油圧パイロッ
ト弁と前記第１の比例電磁弁の間に設置され、前記第１
の比例電磁弁から前記油圧パイロット弁に向かう圧油の
流れのみを制限する流れ制限手段を更に備える構成とす
る。

【０００９】上記建設機械の操作システムにおいて、好
ましくは、前記流れ制限手段は前記油圧パイロット弁か
ら前記第１の比例電磁弁に向かう圧油の流れのみを許す
チェック弁である。前記流れ制限手段は前記油圧パイロ
ット弁から前記第１の比例電磁弁に向かう圧油の流れの
みを許すチェック弁とこのチェック弁にパラレルに接続
された絞りとを有するスローリターン弁であってもよ
い。

【００１０】また、上記第２及び第３の目的を達成する
ために、本発明は次に構成を採用する。すなわち、上記
建設機械の操作システムにおいて、第２の比例電磁弁
と、前記油圧パイロット弁及び第２の比例電磁弁と前記
第１の比例電磁弁の間に設置され、油圧パイロット弁と
第２の比例電磁弁の高い方の出力圧を第１の比例電磁弁
に伝えるシャトル弁とを更に備え、前記制御手段は、前
記圧力検出手段の出力圧の検出値に対して遅れ要素を付
加した出力信号を前記第１及び第２の比例電磁弁の両方
に出力する構成とする。

【００１１】また、好ましくは、前記制御手段に対して
前記遅れ要素の大きさを選択する選択手段を更に備え
る。

【００１２】更に、上記第１〜第３の目的を達成するた
めに、本発明は次の構成を採用する。すなわち、油圧ポ
ンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプと前記
油圧アクチュエータの間に配置された方向切換弁と、前
記方向切換弁を駆動する油圧パイロット弁と、前記油圧
パイロット弁と前記方向切換弁の間に配置され前記油圧
パイロット弁の出力圧を減圧して前記方向切換弁に作用
させる第１の比例電磁弁とを有する建設機械の操作シス
テムにおいて、前記油圧パイロット弁と前記第１の比例
電磁弁の間に設置され、前記油圧パイロット弁の出力圧
を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の出力圧
の検出値に対して遅れ要素を付加した出力信号を前記第
１の比例電磁弁に出力する制御手段と、前記油圧パイロ
ット弁と前記第１の比例電磁弁の間に設置され、前記油
圧パイロット弁が中立位置に戻されたときに前記第１の
比例電磁弁の一次圧ポートに一時的に油圧を供給する補
助油圧源手段とを備える構成とする。

【００１３】

【作用】以上のように構成した本発明においては、圧力
検出手段の出力圧の検出値に対して遅れ要素を付加した
出力信号を第１の比例電磁弁に出力する制御手段を設け
ることにより、起動時には第１の比例電磁弁への出力信
号は圧力の検出値より遅れており、方向切換弁にはその
遅れた出力信号（目標出力圧）にしたがった圧力が与え
られる。このため、操作レバーを急操作したとしても方
向切換弁はゆっくり動くので、起動時に車体が揺れショ
ックを生じることはない。

【００１４】油圧パイロット弁と第１の比例電磁弁の間
に第１の比例電磁弁から油圧パイロット弁に向かう圧油
の流れのみを制限する流れ制限手段をもうけることによ
り、起動時には油圧パイロット弁から第１の比例電磁弁
に圧油が流れ上記の作用が得られると共に、停止時には
油圧パイロット弁は中立に戻され出力側はタンクに連絡
するが、第１の比例電磁弁から油圧パイロット弁に向か
う圧油の流れが制限されるので、第１の比例電磁弁の二
次圧ポートの圧力が第１の比例電磁弁への出力信号の目
標出力圧より低くなると、流れ制限手段が第１の比例電
磁弁の一次圧ポートに一時的に油圧を供給する補助油圧
源手段として機能し、二次圧ポートの圧力は流れ制限手
段で制限された圧油の圧力に維持され、出力信号の目標
出力圧が第１の比例電磁弁の二次圧ポートの圧力より低
くなると、二次圧ポートの圧力は出力信号に応じて低下
する。ここで、停止時も第１の比例電磁弁への出力信号
は制御手段における遅れ要素の付加により圧力の検出値
より遅れている。したがって、第１の比例電磁弁の二次
圧ポートの圧力は流れ制限手段で制限された圧力と制御
手段からの遅れた出力信号にしたがって低下し、方向切
換弁にはこの二次ポートの圧力が与えられる。このた
め、操作レバーを急操作で戻した場合も方向切換弁はゆ
っくり動くので、停止時に車体が揺れショックを生じる
ことはない。

【００１５】流れ制限手段としてスローリターン弁を設
けた場合は、第１の比例電磁弁の二次圧ポートの圧力が
出力信号の目標出力圧より低くなると、二次圧ポートの
圧力はスローリターン弁の絞りを通り、油圧パイロット
弁を通過してタンクに至り、出力信号の目標出力圧が低
下するまでその圧力はスローリターン弁の絞りを介して
徐々に低下する。このため、制御手段により出力信号に
付加される遅れが大きく、第１の比例電磁弁の二次圧ポ
ートの圧力が目標出力圧より高い期間が無視できないよ
うな場合でも、その間スローリターン弁の絞りによる遅
れの範囲内で方向切換弁に与えられる圧力を徐々に低下
させ、停止時のショックを少なくすることができる。

【００１６】第２の比例電磁弁及びシャトル弁を設け、
制御手段より圧力検出手段の出力圧の検出値に対して遅
れ要素を付加した出力信号を第１及び第２の比例電磁弁
の両方に出力することにより、起動時には第１の比例電
磁弁の一次圧ポートにシャトル弁により選択された油圧
パイロット弁の出力圧が与えられるので、上記のように
第１の比例電磁弁に圧力の検出値より遅れた出力信号が
与えられることにより、方向切換弁をゆっくりと動か
し、起動時に車体の揺れやショックを少なくすることが
できる。停止時には、油圧パイロット弁が中立に戻され
出力側がタンクに連絡するが、油圧パイロット弁の出力
圧よりも高い第２の比例電磁弁の出力圧がシャトル弁に
より第１の比例電磁弁の一次圧ポートに伝えられるの
で、第１の比例電磁弁の二次圧ポートの圧力が第１の比
例電磁弁への出力信号の目標出力圧より低くなると、第
２の比例電磁弁が第１の比例電磁弁の一次圧ポートに一
時的に油圧を供給する補助油圧源手段として機能し、二
次圧ポートの圧力は第２の比例電磁弁の出力圧に維持さ
れ、出力信号の目標出力圧が第１の比例電磁弁の二次圧
ポートの圧力より低くなると、二次圧ポートの圧力は出
力信号に応じて低下する。ここで、第２の比例電磁弁へ
の出力信号も圧力の検出値より遅れているので、第１の
比例電磁弁の一次圧ポートにはその遅れた出力信号にし
たがった圧力が与えられている。したがって、第１の比
例電磁弁の二次圧ポートの圧力は第２の比例電磁弁の遅
れた出力圧と第１の比例電磁弁への遅れた出力信号にし
たがって低下し、方向切換弁にはこの二次ポートの圧力
が与えられる。このため、操作レバーを急操作で戻した
場合も方向切換弁はゆっくり動くので、停止時に車体が
揺れショックを生じることはない。

【００１７】制御手段に対して遅れ要素の大きさを選択
する選択手段を設けることにより、車体の作業に応じて
応答性を選択し、作業能率を大幅に向上することができ
る。

【００１８】以上において、流れ制限手段（チェック
弁；スローリターン弁）及び第２の比例電磁弁は、油圧
パイロット弁が中立位置に戻されたときに第１の比例電
磁弁の一次圧ポートに一時的に油圧を供給する補助油圧
源手段として作用する。この補助油圧源手段としては、
第１の比例電磁弁の一次圧ポートに一時的に油圧を供給
できるものであればチェック弁、スローリターン弁、第
２の比例電磁弁以外のものであってもよく、例えば圧力
補償付きの流量制御弁であってもよい。圧力検出手段の
出力圧の検出値に対して遅れ要素を付加した出力信号を
第１の比例電磁弁に出力することに加え、このような補
助油圧源手段を設置することにより、前述したように操
作レバーを急操作で戻した場合も方向切換弁はゆっくり
動くので、停止時に車体が揺れショックを生じることは
ない。また、圧力検出手段の出力圧の検出値に対して遅
れ要素を付加した出力信号を第１の比例電磁弁に出力す
ることにより、前述したように操作レバーを急操作で戻
した場合も方向切換弁はゆっくり動くので、起動時にも
車体が揺れショックを生じることはない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。まず、本発明の第１の実施例を図１〜図３により説
明する。図１において、本実施例の建設機械の操作シス
テムは主油圧源を構成する油圧ポンプ１と、油圧ショベ
ルのブーム等の作業部材を駆動する油圧アクチュエータ
２と、油圧ポンプ１と油圧アクチュエータ２の間に配置
され油圧アクチュエータ２の動作する方向と速度を制御
するパイロット油圧切換え方式の方向切換弁３と、方向
切換弁３にパイロット油圧を与えこれを切換えるパイロ
ット操作装置４とで構成されている。油圧アクチュエー
タ２はシリンダとして示されているが、油圧ショベルの
旋回モータのような油圧モータであってもよい。

【００２０】パイロット操作装置４はパイロットポンプ
５ａ及びリリーフ弁５ａからなるパイロット油圧源５
と、このパイロット油圧源５の圧力を操作レバー７の操
作量と操作方向に応じて減圧して出力する１対の減圧弁
からなる油圧パイロット弁８と、油圧パイロット弁８と
方向切換弁３の油圧パイロット室３ａ，３ｂとを連絡す
るパイロットライン９ａ，９ｂ及び１０と、油圧パイロ
ット弁８と方向切換弁３の間に配置され、一次圧ポート
をパイロットライン９ａに接続され二次圧ポートをパイ
ロットライン９ｂに接続された比例電磁弁１１と、油圧
パイロット弁８と比例電磁弁１１の間のパイロットライ
ン９ａに設置され、油圧パイロット弁８から比例電磁弁
１１に向かう圧油の流れのみを許すチェック弁１２と、
油圧パイロット弁８とチェック弁１２との間でパイロッ
トライン９ａに設置され、油圧パイロット弁８の出力圧
を検出する圧力センサ１３と、圧力センサ１３の出力圧
の検出値に基づいて比例電磁弁１１の目標出力圧を計算
し出力信号（電流）を比例電磁弁１１に出力するコント
ローラ１４とを備えている。比例電磁弁１１は一次圧ポ
ートの圧力をコントローラ１４からの出力信号の電流値
に応じて減圧して二次圧ポートに出力する。そして、二
次圧ポートの圧力が目標出力圧より高いときには二次圧
ポートをタンクポートに接続し、低いときには一次圧ポ
ートに接続する。チェック弁１２は、比例電磁弁１１か
ら油圧パイロット弁８に向かう圧油の流れを制限する流
れ制限手段としての機能を有している。また、この流れ
制限手段は油圧パイロット弁８が中立位置に戻されたと
きに比例電磁弁１１の一次圧ポートに一時的に油圧を供
給する補助油圧源手段として作用する。

【００２１】図２にコントローラ１４の計算機能を示
す。コントローラ１４は圧力センサ１３の出力圧の検出
値Ｐに対して遅れ要素を付加する機能１５と、遅れ要素
を付加した目標出力圧Ｐ^* に対する比例電磁弁１１への
出力信号（電流）ｉを計算する機能１６とを有してい
る。なお、機能１５では一次遅れ要素を示したが、必ず
しも一次遅れである必要がなく、例えば二次遅れであっ
てもよい。

【００２２】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。

【００２３】（１）起動時 操作レバー７を中立位置から操作すると、油圧パイロッ
ト弁８の出力ポートに圧力が発生し、この圧力が圧力セ
ンサ１３で検出され、コントローラ１４に信号が送られ
る。コントローラ１４は上記のように圧力センサ１３の
検出値Ｐに遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ^* を計算
し、出力信号ｉを比例電磁弁１１に出力する。一方、油
圧パイロット弁８の出力圧はチェック弁１２を通して比
例電磁弁１１の一次ポートに作用する。比例電磁弁１１
はこの一次圧ポートの圧力を出力信号ｉの電流値に応じ
て減圧して二次圧ポートに出力する。ここで、コントロ
ーラ１４で計算した比例電磁弁１１に対する目標出力圧
Ｐ^* は図３に１７ａ，１７ｂで示すように圧力の検出値
Ｐより遅れており、方向切換弁３にはこの目標出力圧Ｐ
^* にしたがった１７ｂの遅れた圧力が与えられる。

【００２４】したがって、操作レバー７を急操作したと
しても方向切換弁４はゆっくり動くので、車体が揺れシ
ョックを生じることはない。

【００２５】（２）停止時 操作レバー７を中立位置に戻すと、油圧パイロット弁８
の出力圧が低下し、この低下した圧力が圧力センサ１３
で検出され、コントローラ１４に信号が送られる。コン
トローラ１４は起動時の場合と同様に圧力センサ１３の
検出値Ｐに遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ^* を計算
し、出力信号ｉを比例電磁弁１１に出力する。一方、油
圧パイロット弁８の出力圧は低下するが、チェック弁１
２により比例電磁弁１１の一次圧ポートから油圧パイロ
ット弁８への逆流が防止されている。また、比例電磁弁
１１の二次圧ポートには方向切換弁３からの戻り油が作
用している。比例電磁弁１１のこの二次圧ポートの圧力
が目標出力圧Ｐ^* より高いときは二次圧ポートはタンク
ポートに接続され、目標出力圧Ｐ^* まで圧力を下げよう
とする。比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力が目標出
力圧Ｐ^* より低いときは、比例電磁弁１１の二次圧ポー
トは一次圧ポートに接続される。

【００２６】ここで、もしチェック弁１２がないと、操
作レバー７を中立位置に戻したとき油圧パイロット弁８
の出力ポートはタンクポートに接続されるので、比例電
磁弁１１の一次圧ポートもタンクポートに接続され、比
例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力を目標出力圧Ｐ^* に
維持することができない。本実施例ではチェック弁１２
が設けられ、上記のように比例電磁弁１１の一次圧ポー
トから油圧パイロット弁８への逆流が防止されているの
で、比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力が目標出力圧
Ｐ^* より低くなると、チェック弁１２が比例電磁弁１１
の一次圧ポートに一時的に油圧を供給する補助油圧源手
段として機能し、二次圧ポートの圧力が抜けずにコント
ローラ１４の目標出力圧Ｐ^* の計算値が低下するまでそ
の圧力が維持される。また、目標出力圧Ｐ^* の計算値が
比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力より低くなると、
二次圧ポートの圧力は目標出力圧Ｐ^* に応じて低下す
る。

【００２７】そしてこの場合も、コントローラ１４で計
算した比例電磁弁１１に対する目標出力圧Ｐ^* は図３に
１８ａ，１８ｂで示すように圧力の検出値Ｐより遅れて
おり、方向切換弁３にはこの目標出力圧Ｐ^* にしたがっ
た１８ｂの遅れた圧力が与えられる。

【００２８】したがって、操作レバー７を急操作で戻し
ても方向切換弁３はゆっくり動くので、車体が揺れショ
ックを生じることはない。

【００２９】したがって、本実施例によれば、油圧パイ
ロット弁８と方向切換弁３の間に比例電磁弁１１を配置
した建設機械の操作システムにおいて、手動操作での起
動時及び停止時の応答性を滑らかにし、起動時及び停止
時に操作レバーを急操作したときの車体のショックを少
なくすることができる。その結果、オペレータの疲労感
を少なくできるとともに、車体の耐久性を向上する効果
が得られる。

【００３０】本発明の第２の実施例を図４及び図５によ
り説明する。本実施例は圧力センサの出力圧の検出値に
対して付加される遅れ要素の遅れ具合を選択できるよう
にしたものである。図中、図１及び図２に示す部材及び
機能と同等のものには同じ符号を付している。

【００３１】図４において、この実施例のパイロット操
作装置４Ａは圧力センサ１３の出力圧の検出値Ｐに対し
て付加される遅れ要素の遅れ具合を選択する選択装置２
０を更に備え、選択装置２０からの選択信号Ｓはコント
ローラ１４Ａに入力される。コントローラ１４Ａは、図
５に示すように圧力センサ１３の出力圧の検出値Ｐに対
して付加される遅れ要素の遅れ具合を決める３つの時定
数Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が予め設定されており、選択信号Ｓ
に応じてそのうちの１つを選択する機能２１を更に有
し、その選択した時定数を機能１５の一次遅れ要素の時
定数Ｔとして設定する。

【００３２】本実施例によれば、第１の実施例と同様の
効果が得られる上、選択装置２０により圧力センサ１３
の出力圧の検出値Ｐに対する遅れの度合いを選択するこ
とにより、車体の作業に応じて応答性を設定することが
できる。また、Ｔ１〜Ｔ３の１つを０に設定すれば、遅
れを無くすことができる。すなわち、作業によってはブ
ーム等の応答性が速い方が良い作業と遅い方が良い作業
とがある。例えば、寅句への土砂の積み込みは応答がゆ
っくりで車体のショックが少ない方が良い。また、土羽
打ち作業などは応答が速くないと作業ができない。この
ような作業の種類に応じて応答性を設定することができ
る。このように作業によって応答性を選択することによ
り、作業能率を大幅に向上することができる。

【００３３】本発明の第３の実施例を図６により説明す
る。図中、図１及び図４に示す部材及び機能と同等のも
のには同じ符号を付している。

【００３４】図６において、本実施例のパイロット操作
装置４Ｂは、比例電磁弁１１から油圧パイロット弁８に
向かう圧油の流れを制限する流れ制限手段として、第１
の実施例のチェック弁１２に代えスローリターン弁２５
を備え、スローリターン弁２５は油圧パイロット弁から
比例電磁弁８に向かう圧油の流れのみを許すチェック弁
２５ａとこのチェック弁２５ａにパラレルに接続された
絞り２５ｂとからなるスローリターン弁２５を備えてい
る。このスローリターン弁２５は、圧油が油圧パイロッ
ト弁８から比例電磁弁１１に流れるときはチェック弁２
５ａを介して抵抗（圧力損失）なく圧油が流れ、逆に流
れるときは絞り２５ｂにより抵抗（圧力損失）が高くな
るように機能する。すなわち、スローリターン弁２５
も、比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力がコントロー
ラ１４Ａで計算された目標出力圧Ｐ^* より低くなると、
比例電磁弁１１の一次圧ポートに一時的に油圧を供給す
る補助油圧源手段として機能する。

【００３５】本実施例では、チェック弁に代えスローリ
ターン弁２５を設けたことから、停止時の操作レバーの
操作に際して次のような作用が得られる。

【００３６】停止時に操作レバー７を中立位置に戻した
とき、コントローラ１４の機能１５（図２参照）の計算
による目標出力圧Ｐ^* の遅れが相当大きかったとする。
このときは、比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力がそ
の目標出力圧Ｐ^* より低いことが通常である。この場
合、比例電磁弁１１の二次圧ポートは一次圧ポートに接
続される。したがって、方向切換弁３からの戻り油はス
ローリターン弁２５の絞り２５ｂを通り、油圧パイロッ
ト弁８を通過してタンクに至る。コントローラ１４の機
能１４の計算による目標出力圧Ｐ^* の遅れがあまり大き
くなかった場合には、比例電磁弁１１の二次圧ポートの
圧力はその目標出力圧Ｐ^* よりも高く、比例電磁弁１１
の二次圧ポートはタンクポートに接続され、方向切換弁
３からの戻り油は制御されながらタンクに至る。

【００３７】このようにスローリターン弁２５を用いる
ことにより、目標出力圧Ｐ^* の遅れが相当大きく、比例
電磁弁１１の二次圧ポートの圧力が目標出力圧Ｐ^* より
高い期間が無視できないような場合でも、その間スロー
リターン弁２５の絞りによる遅れの範囲内で方向切換弁
３に与えられる圧力を徐々に低下させ、停止時のショッ
クを少なくすることができる。

【００３８】なお、上記実施例では流れ制限手段として
チェック弁やスローリターン弁を用いたが、これらに限
らず圧力補償付きの流量制御弁を用いてもよく、これに
よっても同様の作用が得られる。

【００３９】本発明の第４の実施例を図７〜図９により
説明する。本実施例はチェック弁等の流れ制限手段に代
え比例電磁弁を設置することにより停止時のショックを
少なくするものである。図中、図１及び図４に示す部材
と同等の部材には同じ符号を付している。

【００４０】図７において、本実施例のパイロット操作
装置４Ｃは、第１〜第３の実施例におけるチェック弁、
スローリターン弁等の流れ制限手段に代え、比例電磁弁
１１（第１の比例電磁弁）とは別の第２の比例電磁弁２
７と、油圧パイロット弁８及び第２の比例電磁弁２７と
第１の比例電磁弁１１との間でパイロットライン９ａに
設けられ、油圧パイロット弁８と第２の比例電磁弁２７
の高い方の出力圧を第１の比例電磁弁１１の一次圧ポー
トに伝えるシャトル弁２８とを備えている。また、コン
トローラ１４Ｃは圧力センサ１３の出力圧の検出値に対
して遅れ要素を付加した出力信号を第１及び第２の比例
電磁弁１１，１７の両方に出力する。

【００４１】図８にコントローラ１４Ｃの計算機能を示
す。コントローラ１４Ｃは圧力センサ１３の出力圧の検
出値Ｐに対して遅れ要素を付加する機能１５ａ，１５ｘ
と、遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐａ^* ，Ｐｘ^* に対
する第１及び第２の比例電磁弁１１，２７への出力信号
（電流）ｉａ，ｉｘを計算する機能１６ａ，１６ｘとを
有している。また、選択装置２０からの選択信号Ｓはコ
ントローラ１４Ａに入力され、コントローラ１４Ｃは、
圧力センサ１３の出力圧の検出値Ｐに対して付加される
遅れ要素の遅れ具合を決める３つの時定数Ｔ₁₁，Ｔ₁₂，
Ｔ₁₃が予め設定されており、選択信号Ｓに応じてそのう
ちの１つを選択する機能２１ａと、圧力センサ１３の出
力圧の検出値Ｐに対して付加される遅れ要素の遅れ具合
を決める３つの時定数Ｔ₂₁，Ｔ₂₂，Ｔ₂₃が予め設定され
ており、選択信号Ｓに応じてそのうちの１つを選択する
機能２１ｘとを更に備え、機能２１ａにおいて選択した
時定数を機能１５ａの一次遅れ要素の時定数Ｔ１として
設定し、機能２１ｘにおいて選択した時定数を機能１５
ｘの一次遅れ要素の時定数Ｔ２として設定する。なお、
機能１５ａ，１５ｘでは一次遅れ要素を示したが、必ず
しも一次遅れである必要がなく、例えば二次遅れであっ
てもよい。

【００４２】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。

【００４３】（１）起動時 操作レバー７を中立位置から操作すると、油圧パイロッ
ト弁８の出力ポートに圧力が発生し、この圧力が圧力セ
ンサ１３で検出され、コントローラ１４Ｃに信号が送ら
れる。コントローラ１４Ｃは上記のように圧力センサ１
３の検出値Ｐに遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐａ^* ，
Ｐｘ^* を計算し、出力信号ｉａ，ｉｘを第１及び第２の
比例電磁弁１１，２７に出力する。ここで、コントロー
ラ１４Ｃで計算した第２の比例電磁弁２７に対する目標
出力圧Ｐｘ^* は図９に１７ａ，１７ｃで示すように圧力
の検出値Ｐより遅れている。このため、第２の比例電磁
弁２７の出力圧と油圧パイロット弁８の出力圧では油圧
パイロット弁８の出力圧の方が高くなり、シャトル弁２
８は油圧パイロット弁８の出力圧を第１の比例電磁弁１
１の一次圧ポートに作用させ、第１の比例電磁弁１１は
この一次圧ポートの圧力を出力信号ｉａの電流値に応じ
て減圧して二次圧ポートに出力する。一方このとき、コ
ントローラ１４Ｃで計算した第１の比例電磁弁１１に対
する目標出力圧Ｐａ^* は図８に１７ａ，１７ｂで示すよ
うに圧力の検出値Ｐより遅れており、方向切換弁３には
この目標出力圧Ｐａ^* にしたがった１７ｂの遅れた圧力
が与えられる。

【００４４】したがって、操作レバー７を急操作したと
しても方向切換弁４はゆっくり動くので、車体が揺れシ
ョックを生じることはない。

【００４５】なお、起動時においては第２の比例電磁弁
２７の出力圧は油圧パイロット弁８の出力圧と同じであ
ってもよく、起動時における第２の比例電磁弁への出力
信号に対する遅れ要素の付加は必ずしも必要でない。

【００４６】（２）停止時 操作レバー７を中立位置に戻すと、油圧パイロット弁８
の出力圧が低下し、この低下した圧力が圧力センサ１３
で検出され、コントローラ１４Ｃに信号が送られる。コ
ントローラ１４Ｃは起動時の場合と同様に圧力センサ１
３の検出値Ｐに遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐａ^* ，
Ｐｘ^* を計算し、出力信号ｉａ，ｉｘを第１及び第２の
比例電磁弁１１，２７に出力する。一方、油圧パイロッ
ト弁８の出力圧は低下するが、第２の比例電磁弁２７の
出力圧と油圧パイロット弁８の出力圧では第２の比例電
磁弁２７の出力圧の方が高くなり、シャトル弁２８は第
２の比例電磁弁２７の出力圧を第１の比例電磁弁１１の
一次圧ポートに作用させる。また、第１の比例電磁弁１
１の二次圧ポートには方向切換弁３からの戻り油が作用
している。第１の比例電磁弁１１のこの二次圧ポートの
圧力が目標出力圧Ｐａ^* より高いときは二次圧ポートは
タンクポートに接続され、目標出力圧Ｐａ^*まで圧力を
下げようとする。第１の比例電磁弁１１の二次圧ポート
の圧力が目標出力圧Ｐａ^* より低いときは、第１の比例
電磁弁１１の二次圧ポートは一次圧ポートに接続され
る。

【００４７】ここで、もし第２の比例電磁弁２７がない
と、操作レバー７を中立位置に戻したとき油圧パイロッ
ト弁８の出力ポートはタンクポートに接続されるので、
第１の比例電磁弁１１の一次圧ポートもタンクポートに
接続され、第１の比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力
を目標出力圧Ｐａ^* に維持することができない。本実施
例では第２の比例電磁弁２７が設けられ、上記のように
第２の比例電磁弁２７の出力圧が第１の比例電磁弁１１
の一次圧ポートに作用しているので、第１の比例電磁弁
１１の二次圧ポートの圧力が目標出力圧Ｐａ^* より低く
なると、第２の比例電磁弁２７は第１の比例電磁弁１１
の一次圧ポートに一時的に油圧を供給する補助油圧源手
段として機能し、コントローラ１４Ｃの目標出力圧Ｐａ
^* の計算値が低下するまで二次圧ポートの圧力は第２の
比例電磁弁２７の出力圧に維持され、目標出力圧Ｐａ^*
の計算値が第１の比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力
より低くなると、二次圧ポートの圧力は出力信号に応じ
て低下する。

【００４８】そしてこの場合も、コントローラ１４Ｃで
計算した第１の比例電磁弁１１に対する目標出力圧Ｐａ
^* は図９に１８ａ，１８ｂで示すように圧力の検出値Ｐ
より遅れており、第２の比例電磁弁２７に対する目標出
力圧Ｐｘ^* も図９に１８ａ，１８ｃで示すように圧力の
検出値Ｐより遅れている。また、第１の比例電磁弁１１
の二次圧ポートの圧力が目標出力圧Ｐａ^* より低く、第
１の比例電磁弁１１の二次圧ポートが一次圧ポートに接
続されるときに、二次圧ポートの圧力の低下を防止する
ために、Ｔ２≧Ｔ１とし目標出力圧Ｐａ^* より目標出力
圧Ｐ^* の遅れの方が大きくなるように設定する。これに
より、第１の比例電磁弁１１の二次圧ポートの圧力は第
２の比例電磁弁２７の遅れた目標出力圧Ｐｘ^* と第１の
比例電磁弁１１の遅れた目標出力圧Ｐａ^* にしたがって
低下し、方向切換弁にはその遅れた目標出力圧にしたが
った圧力が与えられる。

【００４９】したがって、操作レバー７を急操作で戻し
ても方向切換弁３はゆっくり動くので、車体が揺れショ
ックを生じることはない。

【００５０】したがって、本実施例によっても、油圧パ
イロット弁８と方向切換弁３の間に比例電磁弁１１を配
置した建設機械の操作システムにおいて、手動操作での
起動時及び停止時の応答性を滑らかにし、起動時及び停
止時に操作レバーを急操作したときの車体のショックを
少なくすることができ、またその結果、オペレータの疲
労感を少なくできるとともに、車体の耐久性を向上する
効果が得られる。

【００５１】また、第２の実施例と同様に、選択装置２
０により圧力センサ１３の出力圧の検出値Ｐに対する遅
れの度合いを選択することにより、車体の作業に応じて
応答性を設定することができ、作業能率を大幅に向上す
ることができる。

【００５２】更に、第２の比例電磁弁２７を設けたの
で、このシステムを姿勢制限制御を行なう油圧回路に適
用したとき、油圧パイロット弁８の出力圧以上のパイロ
ット圧を方向切換弁３に与えることができ、姿勢制限制
御の制御性能を向上することができる（後述）。

【００５３】次に、本発明の操作システムを油圧ショベ
ルの油圧回路に適用した場合の第１の実施例を図１０〜
図１３により説明する。

【００５４】図１０において、本発明が適用される油圧
ショベルの油圧回路は、主油圧源としての油圧ポンプ３
０と、この油圧ポンプ３０からの圧油により駆動される
ブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３１ｂ、バケッ
トシリンダ３１ｃ、旋回モータ３１ｄ及び左右の走行モ
ータ３１ｅ，３１ｆを含む複数の油圧アクチュエータ
と、油圧ポンプ３０と複数の油圧アクチュエータ３１ａ
〜３１ｆの間にそれぞれ配置され、複数の油圧アクチュ
エータ３１ａ〜３１ｆの動作する方向と速度をそれぞれ
制御する複数の方向切換弁３２ａ〜３２ｆと、これら方
向切換弁３２ａ〜３２ｆにパイロット圧を与え切換える
複数のパイロット操作装置３３ａ〜３３ｆと、油圧ポン
プ３０と方向切換弁３２ａ〜３２ｆの間の圧力が設定値
以上になった場合に開くリリーフ弁３４とを有してい
る。

【００５５】パイロット操作装置３３ａ〜３３ｆは、パ
イロットポンプ３５ａ及びリリーフ弁３５ｂからなるパ
イロット油圧源３５と、パイロット油圧源３５の圧力を
それぞれ操作レバー３６ａ〜３６ｆの操作量と応じて減
圧して出力する１対の減圧弁からなる複数の油圧パイロ
ット弁３７ａ〜３７ｆと、各油圧パイロット弁３７ａ〜
３７ｆと各方向切換弁３２ａ〜３２ｆの油圧パイロット
室３８ａ，３８ｂ；３９ａ，３９ｂ；４０ａ，４０ｂ；
４１ａ，４１ｂ；４２ａ，４２ｂ；４３ａ，４３ｂとを
それぞれ連絡するパイロットライン４４ａ，４４ｂ；４
５ａ，４５ｂ；４６ａ，４６ｂ；４７ａ，４７ｂ；４８
ａ，４８ｂ；４９ａ，４９ｂと、油圧パイロット弁３７
ａ〜３７ｃと方向切換弁３２ａ〜３２ｃの間でパイロッ
トライン４４ａ，４４ｂ〜４６ａ，４６ｂにそれぞれ設
置された複数の比例電磁弁５０ａ，５０ｂ；５１ａ，５
１ｂ；５２ａ，５２ｂと、ブームシリンダ３１ａ、アー
ムシリンダ３１ｂ及びバケットシリンダ３１ｃのそれぞ
れのストローク位置を検出する位置センサ５９ａ，５９
ｂ，５９ｃと、比例電磁弁５０ａ，５０ｂ〜５２ａ，５
２ｂの目標出力圧を計算し出力信号（電流）をこれら比
例電磁弁に出力するコントローラ６１とを備えている。

【００５６】また、パイロット操作装置３３ａ〜３３ｆ
は、本発明の適用部分として、油圧パイロット弁３７ａ
〜３７ｃと比例電磁弁５０ａ，５０ｂ〜５２ａ，５２ｂ
の間でパイロットライン４４ａ，４４ｂ〜４６ａ，４６
ｂに設置され、油圧パイロット弁から比例電磁弁に向か
う圧油の流れのみを許すチェック弁５３ａ，５３ｂ；５
４ａ，５４ｂ；５５ａ，５５ｂと、油圧パイロット弁３
７ａ〜３７ｃとチェック弁５３ａ，５３ｂ〜５５ａ，５
５ｂとの間でパイロットライン４４ａ，４４ｂ〜４６
ａ，４６ｂに接続され、油圧パイロット弁３７ａ〜３７
ｃの出力圧をそれぞれ検出する複数の圧力センサ５６
ａ，５６ｂ；５７ａ，５７ｂ；５８ａ，５８ｂと、圧力
センサ５６ａ，５６ｂ〜５８ａ，５８ｂの出力圧の検出
値に対して付加される遅れ要素の遅れ具合を選択する選
択装置６０とを備え、コントローラ６１は圧力センサ５
６ａ，５６ｂ〜５８ａ，５８ｂの出力圧の検出値と位置
センサ５９ａ，５９ｂ，５９ｃのストローク位置の検出
値と選択装置６０の選択信号に基づいて比例電磁弁５０
ａ，５０ｂ〜５２ａ，５２ｂの目標出力圧を計算し出力
信号（電流）を出力する。

【００５７】上記油圧回路が搭載される油圧ショベル
は、図１１に示すように、垂直方向にそれぞれ回動する
ブーム１０１ａ、アーム１０１ｂ及びバケット１０１ｃ
からなる多関節型のフロント装置１０１Ａと、上部旋回
体１０１ｄ及び下部走行体１０１ｅからなる車体１０１
Ｂとで構成され、フロント装置１０１Ａのブーム１０１
ａの基端は上部旋回体１０１ｄの前部に支持されてい
る。ブーム１０１ａ、アーム１０１ｂ、バケット１０１
ｃ、上部旋回体１０１ｄ及び下部走行体１０１ｅはそれ
ぞれブームシリンダ３１ａ、アームシリンダ３１ｂ、バ
ケットシリンダ３１ｃ、旋回モータ３１ｄ及び左右の走
行モータ３１ｅ，３１ｆによりそれぞれ駆動される被駆
動部材を構成し、それらの動作は上記操作レバー３６ａ
〜３６ｆを操作することにより指示される。位置センサ
５９ａ，５９ｂ，５９ｃはそれぞれブームシリンダー３
１ａ、アームシリンダー３１ｂ及びバケットシリンダ３
１ｃに設けられ、フロント位置センサを構成している。

【００５８】図１２にコントローラ６１の計算機能を示
す。コントローラ６１は、圧力センサ５６ａ，５６ｂ〜
５８ａ，５８ｂの出力圧の検出値Ｐ_1a，Ｐ_1b，Ｐ_2a，Ｐ
_2b，Ｐ_3a，Ｐ_3bに対して遅れ要素を付加する機能７０
ａ，７０ｂ；７１ａ，７１ｂ；７２ａ，７２ｂと、遅れ
要素を付加した目標出力圧Ｐ_1a ^* ，Ｐ_1b ^* ，Ｐ_2a ^* ，Ｐ
_2b ^* ，Ｐ_3a ^* ，Ｐ_3b ^* に対する比例電磁弁５０ａ，５０
ｂ〜５２ａ，５２ｂへの出力信号（電流）ｉ_1a，ｉ_1b；
ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bを計算する機能７３ａ，７３
ｂ；７４ａ，７４ｂ；７５ａ，７５ｂと、圧力センサ５
６ａ，５６ｂ〜５８ａ，５８ｂの出力圧の検出値に対し
て付加される遅れ要素の遅れ具合を決める３つの時定数
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が予め設定されており、選択装置６０
からの選択信号Ｓに応じてそのうちの１つを選択し、機
能７０ａ，７０ｂ〜７２ａ，７２ｂにおいてその選択し
た時定数を一次遅れ要素のＴとして設定する機能７６と
を有している。また、コントローラ６１は、位置センサ
５９ａ，５９ｂ，５９ｃのストローク位置の検出値ｘ
ａ，ｘｂ，ｘｃを入力し、機能７３ａ，７３ｂ〜７５
ａ，７５ｂの出力信号（電流）ｉ_1a，ｉ_1b，；ｉ_2a，ｉ
_2b；ｉ_3a，ｉ_3bとその検出値ｘａ，ｘｂ，ｘｃを用いて
制限制御演算を行ない、出力信号（電流）ｉ_1a ^* ，ｉ_1b
^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* を計算する機能７
７とを有し、機能７７の出力信号（電流）ｉ_1a ^* ，ｉ_1b
^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* は比例電磁弁５０
ａ，５０ｂ〜５２ａ，５２ｂにそれぞれ出力される。

【００５９】機能７７に係わる制限制御としてはキャブ
干渉防止、姿勢制限制御等がある。キャブ干渉防止では
機能７７は例えば次のように制限制御演算を行なう。図
１３に示すように、位置センサ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ
の検出値ｘａ，ｘｂ，ｘｃから上部旋回体１０１ｄの一
部であるキャブ１０１ｇに対するフロント装置１０１Ａ
のバケット１０１ｃの位置（バケット１０１ｃとキャブ
１０１ｇとの距離）Ｘを計算し、バケット１０１ｃがキ
ャブ１０１ｇに干渉する恐れのある位置（干渉可能位
置）Ｘｃに近付く前は制御係数Ｋとして「１」を出力
し、干渉可能位置Ｘｃに近付くと制御係数Ｋとして干渉
可能位置Ｘｃに近付くにしたがって小さくなる「１」以
下の値を出力する。そして、この制御係数Ｋを出力信号
（電流）ｉ_1a，ｉ_1b，；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bに乗じ
て出力信号（電流）ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；
ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* を計算する。

【００６０】姿勢制限制御はフロント装置１０１Ａの動
き得る領域を制限した掘削を行なわせるものであり、こ
の場合も、図１３においてＸｃを設定領域の境界位置と
し、フロント位置Ｘを例えば設定領域の境界に対するバ
ケット１０１ｃの先端位置（バケット１０１ｃの先端と
設定領域の境界との距離）とすれば、上記の場合と同様
に制御係数Ｋを計算することができる。なお、姿勢制限
制御の他の好ましい例としては、本件出願人が先に特願
平６−９２３６７号として出願した「建設機械の領域制
限掘削制御装置」が挙げられる。

【００６１】次に、以上のように構成した本実施例の動
作を説明する。

【００６２】操作レバー３６ａ，３６ｂ，３６ｃの少な
くとも１つを操作すると、コントローラ６１は機能７０
ａ，７０ｂ〜７２ａ，７２ｂ及び機能７３ａ，７３ｂ〜
７５ａ，７５ｂにおいて起動時及び停止時に第１及び第
２の実施例で述べたのと同様に圧力センサ５６ａ，５６
ｂ〜５８ａ〜５８ｂの検出値Ｐ_1a，Ｐ_1b，Ｐ_2a，Ｐ_2b，
Ｐ_3a，Ｐ_3bに対して遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ_1a
^* ，Ｐ_1b ^* ，Ｐ_2a ^* ，Ｐ_2b ^* ，Ｐ_3a ^* ，Ｐ_3b ^* を計算
し、出力信号ｉ_1a，ｉ_1b；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bを出
力するとともに、機能７７においてフロント装置１０１
Ａの干渉を防止するための制御係数Ｋを計算し出力信号
ｉ_1a，ｉ_1b；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bに制御係数Ｋを乗
じて出力信号ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；
ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* を計算し、比例電磁弁５０ａ，５０ｂ〜
５２ａ，５２ｂに出力する。

【００６３】ここで、フロント装置１０１Ａのバケット
１０１ｃがキャブ１０１ｇに干渉する位置Ｘｃに近付い
ていると、機能７７は制御係数Ｋとして干渉位置Ｘｃに
近付くにしたがって小さくなる［１」以下の値を計算
し、出力信号ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；
ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* として出力信号ｉ_1a，ｉ_1b；ｉ_2a，
ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bを制御係数Ｋに応じて減少した値を出
力する。このため、方向切換弁３２ａ〜３２ｃは制御係
数Ｋに応じてストローク位置を小さくし、これに応じて
油圧アクチュエータ３１ａ〜３１ｃを減速する。バケッ
ト１０１ｃがキャブ１０１ｇに更に近付くと機能７７は
ついには制御係数Ｋ＝０を計算し、方向切換弁３２ａ〜
３２ｃを中立位置に戻し、油圧アクチュエータ３１ａ〜
３１ｃを停止させる。これにより、バケット１０１ｃが
キャブ１０１ｇに干渉することのない安全な作業が可能
となる。

【００６４】一方、フロント装置１０１Ａのバケット１
０１ｃがキャブ１０１ｇに干渉する位置Ｘｃに近付いて
いないときは、機能７７は制御係数Ｋとして「１」を計
算し出力信号ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；
ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* として機能７３ａ，７３ｂ〜７５ａ，７
５ｂの出力信号ｉ_1a，ｉ_1b；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3bを
そのまま出力する。このため、起動時及び停止時におい
ては第１及び第２の実施例で述べたように方向切換弁３
２ａ〜３２ｃには圧力センサ５６ａ，５６ｂ〜５８ａ，
５８ｂの検出値Ｐ_1a，Ｐ_1b，Ｐ_2a，Ｐ_2b，Ｐ_3a，Ｐ_3bに
対して遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ_1a ^* ，Ｐ_1b ^* ，
Ｐ_2a ^* ，Ｐ_2b ^* ，Ｐ_3a ^* ，Ｐ_3b ^* にしたがった圧力が与
えられ、各操作レバー３６ａ〜３６ｃを急操作したとし
ても方向切換弁３２ａ〜３２ｃはゆっくり動くので車体
にショックが生じることはない。また、起動時及び停止
時以外の定常時は、機能７０ａ，７０ｂ〜７２ａ，７２
ｂにおいて圧力センサ５６ａ．５６ｂ〜５８ａ〜５８ｂ
の検出値Ｐ_1a，Ｐ_1b，Ｐ_2a，Ｐ_2b，Ｐ_3a，Ｐ_3bがそのま
ま目標出力圧Ｐ_1a ^* ，Ｐ_1b ^* ，Ｐ_2a ^* ，Ｐ_2b ^* ，
Ｐ_3a ^* ，Ｐ_3b ^* として出力されるので、操作レバー３６
ａ〜３６ｃの操作通りに油圧アクチュエータ３１ａ〜３
１ｃを動かすことができる。

【００６５】なお、上記の動作は機能７７がキャブ干渉
防止演算を行う場合の例であるが、フロント装置１０１
Ａの動き得る領域を制限した掘削を行う領域制限掘削制
御の場合も同様に制御係数Ｋを計算し、フロント装置１
０１Ａが設定領域の境界に近付くと油圧アクチュエータ
３１ａ〜３１ｃの動きを減速し、バケット１ｃの先端の
動き得る領域を制限した掘削を行うことができる。

【００６６】以上のように本実施例によれば、各アクチ
ュエータ３１ａ〜３１ｃの各々について、操作レバー起
動時及び停止時にショックを少なくするなど第１及び第
２の実施例で述べたのと同様な効果が得られる。また、
パイロットライン４４ａ，４４ｂ〜４６ａ，４６ｂに比
例電磁弁５０ａ，５０ｂ〜５２ａ，５２ｂを設けた油圧
回路においてチェック弁５３ａ，５３ｂ〜５５ａ，５５
ｂ及び圧力センサ５６ａ．５６ｂ〜５８ａ，５８ｂを付
加しただけの構造なので、比例電磁弁を用いてキャブ干
渉防止、姿勢制限制御等を行なう油圧回路に本発明の機
能を容易に付加することができる。

【００６７】本発明の操作システムを油圧ショベルの油
圧回路に適用した場合の第２の実施例を図１４及び図１
５により説明する。本実施例は操作システムの第２の実
施例と第４の実施例を油圧ショベルの油圧回路に適用し
たものである。図中、図１０及び図１２に示す部材及び
機能と同等のものには同じ符号を付している。

【００６８】図１４において、方向切換弁３８ａにパイ
ロット圧を与えるパイロット操作装置３３ｘは図７に示
す第４の実施例を適用したものであり、パイロットライ
ン４４ａにおいて第１の比例電磁弁５０ａに加え、第２
の比例電磁弁５０ｘとシャトル弁９０とが設けられてい
る。シャトル弁９０は油圧パイロット弁３７ａ及び第２
の比例電磁弁５０ｘと第１の比例電磁弁５０ａとの間で
パイロットライン４４ａに位置し、油圧パイロット弁３
７ａと第２の比例電磁弁５０ｘの高い方の出力圧を第１
の比例電磁弁５０ａの一次圧ポートに伝える。また、コ
ントローラ６１Ａは圧力センサ５６ａの出力圧の検出値
に対して遅れ要素を付加した出力信号を第１及び第２の
比例電磁弁５０ａ，５０ｘの両方に出力する。操作シス
テムのその他の構成は図１０に示す実施例と同じであ
る。

【００６９】図１５にコントローラ６１Ａの計算機能を
示す。コントローラ６１Ａは、圧力センサ５６ａの出力
圧の検出値Ｐ_1aに対して遅れ要素を付加する機能７０
ａ，７０ｘと、遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ_1a ^* ，
Ｐ_1x ^* に対する第１及び第２の比例電磁弁５０ａ，５０
ｘへの出力信号（電流）ｉ_1a，ｉ_1xを計算する機能７３
ａ，７３ｘと、図１２に示す実施例と同様な機能７０ｂ
〜７２ｂ及び機能７３ｂ〜７５ｂと、圧力センサ５６ａ
の出力圧の検出値に対して付加される遅れ要素の遅れ具
合を決める３つの時定数Ｔ₁₁，Ｔ₁₂，Ｔ₁₃が予め設定さ
れており、選択装置６０からの選択信号Ｓに応じてその
うちの１つを選択し、機能７０ａ，７０ｂ〜７２ａ，７
２ｂ（７０ｘは除く）においてその選択した時定数を一
次遅れ要素のＴ１として設定する機能７６ａと、圧力セ
ンサ５６ａの出力圧の検出値に対して付加される遅れ要
素の遅れ具合を決める３つの時定数Ｔ₂₁，Ｔ₂₂，Ｔ₂₃が
予め設定されており、選択装置６０からの選択信号Ｓに
応じてそのうちの１つを選択し、機能７０ｘにおいてそ
の選択した時定数を一次遅れ要素のＴ２として設定する
機能７６ｘと、位置センサ５９ａ，５９ｂ，５９ｃのス
トローク位置の検出値ｘａ，ｘｂ，ｘｃを入力し、機能
７３ａ，７３ｂ〜７５ａ，７５ｂ及び機能７３ｘの出力
信号（電流）ｉ_1a，ｉ_1b，；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3b及
びｉ_1xとその検出値ｘａ，ｘｂ，ｘｃを用いて制限制御
演算を行ない、出力信号（電流）ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a
^* ，ｉ_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* 及びｉ_1x ^* を計算する機能
７７Ａとを有し、機能７７Ａの出力信号（電流）
ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* 及び
ｉ_1x ^* は比例電磁弁５０ａ，５０ｂ〜５２ａ，５２ｂ及
び比例電磁弁５０ｘにそれぞれ出力される。

【００７０】以上のように構成した本実施例において
は、フロント装置１０１Ａ（図１１参照）のバケット１
０１ｃがキャブ１０１ｇに干渉する位置に近付くと、図
７に示した実施例と同様に機能７７Ａは制御係数Ｋとし
て干渉位置に近付くにしたがって小さくなる「１」以下
の値または０（図１３参照）を計算し、機能７３ａ，７
３ｂ〜７５ａ，７５ｂ及び機能７３ｘの出力信号ｉ_1a，
ｉ_1b；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3b及びｉ_1xに制御係数Ｋを
乗じて、制御係数Ｋに応じて減じた出力信号ｉ_1a ^* ，ｉ
_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* 及び出力信号ｉ
_1x ^* を計算する。これにより、油圧アクチュエータ３１
ａ〜３１ｃを減速または停止させ、バケットがキャブに
干渉することのない安全な作業が可能となる。フロント
装置１０１Ａの動き得る領域を制限した掘削を行う領域
制限掘削制御の場合も同様である。

【００７１】また、フロント装置１０１Ａのバケット１
０１ｃがキャブ１０１ｇに干渉する位置Ｘｃに近付いて
いないときは、機能７７は制御係数Ｋとして「１」を計
算し、機能７３ａ，７３ｂ〜７５ａ，７５ｂ及び機能７
３ｘの出力信号ｉ_1a，ｉ_1b；ｉ_2a，ｉ_2b；ｉ_3a，ｉ_3b及
びｉ_1xをそのまま出力信号ｉ_1a ^* ，ｉ_1b ^* ；ｉ_2a ^* ，ｉ
_2b ^* ；ｉ_3a ^* ，ｉ_3b ^* 及び出力信号ｉ_1x ^* として出力す
る。これにより、方向切換弁３２ａの油圧パイロット室
３８ａに対しては、第４の実施例で述べたのと同様に、
起動時には圧力センサ５６ａの検出値Ｐ_1aに対して遅れ
要素を付加した目標出力圧Ｐ_1a ^* にしたがった圧力が与
えられ、停止時には圧力センサ５６ａの検出値Ｐ_1aに対
して遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ_1x ^* ，Ｐ_1a ^* にし
たがった圧力が与えられる。また、方向切換弁３２ａの
油圧パイロット室３８ｂ及び方向切換弁３２ｂ，３２ｃ
に対しては起動時及び停止時において第１及び第２の実
施例で述べたように圧力センサ５６ｂ，５７ａ，５７
ｂ，５８ａ，５８ｂの検出値Ｐ_1b，Ｐ_2a，Ｐ_2b，Ｐ_3a，
Ｐ_3bに対して遅れ要素を付加した目標出力圧Ｐ_1b ^* ，Ｐ
_2a ^* ，Ｐ_2b ^* ，Ｐ_3a ^* ，Ｐ_3b ^* にしたがった圧力が与え
られる。したがって、各操作レバー３６ａ〜３６ｃを急
操作したとしても方向切換弁３２ａ〜３２ｃはゆっくり
動くので車体にショックが生じることはない。また、起
動時及び停止時以外の定常時は操作レバー３６ａ〜３６
ｃの操作通りに油圧アクチュエータ３１ａ〜３１ｃを動
かすことができる。

【００７２】また、本実施例では方向切換弁３２ａの油
圧パイロット室３８ｂの側のパイロットライン４４ａに
第２の比例電磁弁５０ｘを設けたので、機能７７による
姿勢制限制御において油圧パイロット弁３７ａの出力圧
以上のパイロット圧を方向切換弁３２ａに与えることが
でき、姿勢制限制御の制御性能を向上することができ
る。

【００７３】すなわち、油圧ショベルで行なう作業例に
アームシリンダを伸長して手前方向に掘削するアームク
ラウド操作があるが、このアームクラウド操作に対して
姿勢制限制御を行なう場合、バケット先端の速度の減じ
方に、 （１）アームのクラウド動作を減速して減じる方法； （２）ブームを上げることで減じる方法； （３）両者を組み合わせることによる減じる方法； の３通りがある。また、姿勢制限制御には、特願平６−
９２３６７号として出願した「建設機械の領域制限掘削
制御装置」に記載のように、設定領域に対するバケット
先端の行き過ぎを戻す復元制御と組み合わせて行なうも
のがある。このような復元制御を伴う姿勢制限制御で
は、ブームを上げてバケット先端の行き過ぎを戻すの
で、（２）または（３）の方法を採用することが必要と
なる。

【００７４】本実施例では、第２の比例電磁弁５０ｘは
ブーム上げ方向のパイロットライン４４ａに設けられて
いるので、（２）または（３）の方法でブームを上げバ
ケット先端の速度を減じるとともに、バケット先端の行
き過ぎを戻すことができる。すなわち、図示はしていな
いが、フロント装置１０１Ａが設定領域の境界に近付く
と第１の比例電磁弁５０ａには二次圧ポートを一次圧ポ
ートに全開するよう出力信号を出力し、第２の比例電磁
弁５０ｘへは設定領域の境界からの距離に応じた出力信
号を出力するように機能７７Ａのソフトを決めることに
より、バケット先端が設定領域を越えたときに第２の比
例電磁弁５０ｘの出力圧によりブームを上げて設定領域
内に戻すことができ、これにより姿勢制限制御の制御性
能を向上することができる。

【００７５】

【発明の効果】本発明によれば、油圧パイロット弁と方
向切換弁の間に比例電磁弁を配置した建設機械の操作シ
ステムにおいて、手動操作での起動時の応答性を滑らか
にし、起動時に操作レバーを急操作したときの車体のシ
ョックを少なくできる。

【００７６】また、本発明によれば、流れ制限手段の設
置により手動操作での停止時の応答性を滑らかにし、停
止時に操作レバーを急操作したときの車体のショックを
少なくできる。

【００７７】また、本発明によれば、流れ制限手段の設
置により手動操作での起動時及び停止時の両方で応答性
を滑らかにし、起動時及び停止時に操作レバーを急操作
したときの車体のショックを少なくできる。

【００７８】以上の結果、オペレータの疲労感を少なく
できるとともに、車体の耐久性を向上することができ
る。

【００７９】また、キャブ干渉防止、姿勢制限制御等の
制限制御を行なう油圧回路に本発明の機能を容易に付加
することができる。

【００８０】また、本発明によれば、流れ制限手段とし
てスローリターン弁を用いることにより、送れ度合いの
設定いかんに係わらず停止時のショックを少なくでき
る。

【００８１】更に、本発明によれば、第２の比例電磁弁
を設けたので、本発明の操作システムを制限制御を行な
う油圧回路に適用した場合の姿勢制限制御における制御
性能を向上することができる。

【００８２】また、本発明によれば、選択装置により遅
れの度合いを選択することにより、車体の作業に応じて
応答性を設定することができ、作業能率を大幅に向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による建設機械の操作シ
ステムの構成図である。

【図２】図１に示すコントローラの機能を示すブロック
図である。

【図３】第１の実施例による建設機械の操作システムの
特性図である。

【図４】本発明の第２の実施例による建設機械の操作シ
ステムの構成図である。

【図５】図４に示すコントローラの機能を示すブロック
図である。

【図６】本発明の第３の実施例による建設機械の操作シ
ステムの構成図である。

【図７】本発明の第４の実施例による建設機械の操作シ
ステムの構成図である。

【図８】図７に示すコントローラの機能を示すブロック
図である。

【図９】第４の実施例による建設機械の操作システムの
特性図である。

【図１０】本発明の操作システムを油圧ショベルの油圧
回路に適用した実施例を示す構成図である。

【図１１】油圧ショベルの外観を示す斜視図である。

【図１２】図１０に示すコントローラの機能を示すブロ
ック図である。

【図１３】図１２に示す制限制御演算機能の特性を示す
図である。

【図１４】本発明の操作システムを油圧ショベルの油圧
回路に適用した他の実施例を示す構成図である。

【図１５】図１４に示すコントローラの機能を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 油圧アクチュエータ ３ 方向切換弁 ４ パイロット操作装置 ５ パイロット油圧源 ７ 操作レバー ８ 油圧パイロット弁 ９ａ，９ｂ，１０ パイロットライン １１ （第１の）比例電磁弁 １２ チェック弁（流れ制限手段；補助油圧源手段） １３ 圧力センサ １４；１４Ａ；１４Ｃ コントローラ ２０ 選択装置 ２５ スローリターン弁（流れ制限手段；補助油圧源手
段） ２５ａ チェック弁 ２５ｂ 絞り ２７ 第２の比例電磁弁（補助油圧源手段） ２８ シャトル弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に配置さ
   れた方向切換弁と、前記方向切換弁を駆動する油圧パイ
   ロット弁と、前記油圧パイロット弁と前記方向切換弁の
   間に配置され前記油圧パイロット弁の出力圧を減圧して
   前記方向切換弁に作用させる第１の比例電磁弁とを有す
   る建設機械の操作システムにおいて、 前記油圧パイロット弁と前記第１の比例電磁弁の間に設
   置され、前記油圧パイロット弁の出力圧を検出する圧力
   検出手段と、 前記圧力検出手段の出力圧の検出値に対して遅れ要素を
   付加した出力信号を前記第１の比例電磁弁に出力する制
   御手段とを備えることを特徴とする建設機械の操作シス
   テム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の操作システム
   において、前記油圧パイロット弁と前記第１の比例電磁
   弁の間に設置され、前記第１の比例電磁弁から前記油圧
   パイロット弁に向かう圧油の流れのみを制限する流れ制
   限手段を更に備えることを特徴とする建設機械の操作シ
   ステム。
3. 【請求項３】 請求項２記載の建設機械の操作システム
   において、前記流れ制限手段は前記油圧パイロット弁か
   ら前記第１の比例電磁弁に向かう圧油の流れのみを許す
   チェック弁であることを特徴とする建設機械の操作シス
   テム。
4. 【請求項４】 請求項２記載の建設機械の操作システム
   において、前記流れ制限手段は前記油圧パイロット弁か
   ら前記第１の比例電磁弁に向かう圧油の流れのみを許す
   チェック弁とこのチェック弁にパラレルに接続された絞
   りとを有するスローリターン弁であることを特徴とする
   建設機械の操作システム。
5. 【請求項５】 請求項１記載の建設機械の操作システム
   において、第２の比例電磁弁と、前記油圧パイロット弁
   及び第２の比例電磁弁と前記第１の比例電磁弁の間に設
   置され、油圧パイロット弁と第２の比例電磁弁の高い方
   の出力圧を第１の比例電磁弁に伝えるシャトル弁とを更
   に備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段の出力圧の
   検出値に対して遅れ要素を付加した出力信号を前記第１
   及び第２の比例電磁弁の両方に出力することを特徴とす
   る建設機械の操作システム。
6. 【請求項６】 請求項１記載の建設機械の操作システム
   において、前記制御手段に対して前記遅れ要素の大きさ
   を選択する選択手段を更に備えることを特徴とする建設
   機械の操作システム。
7. 【請求項７】 油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、
   前記油圧ポンプと前記油圧アクチュエータの間に配置さ
   れた方向切換弁と、前記方向切換弁を駆動する油圧パイ
   ロット弁と、前記油圧パイロット弁と前記方向切換弁の
   間に配置され前記油圧パイロット弁の出力圧を減圧して
   前記方向切換弁に作用させる第１の比例電磁弁とを有す
   る建設機械の操作システムにおいて、 前記油圧パイロット弁と前記第１の比例電磁弁の間に設
   置され、前記油圧パイロット弁の出力圧を検出する圧力
   検出手段と、 前記圧力検出手段の出力圧の検出値に対して遅れ要素を
   付加した出力信号を前記第１の比例電磁弁に出力する制
   御手段と、 前記油圧パイロット弁と前記第１の比例電磁弁の間に設
   置され、前記油圧パイロット弁が中立位置に戻されたと
   きに前記第１の比例電磁弁の一次圧ポートに一時的に油
   圧を供給する補助油圧源手段とを備えることを特徴とす
   る建設機械の操作システム