JPH10159133A

JPH10159133A - バッテリ駆動作業機械の制御装置および制御方法

Info

Publication number: JPH10159133A
Application number: JP9099221A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kinukawa; 秀樹絹川; Masayuki Komiyama; 昌之小見山
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】電動機への電力の供給を効率的に行うことに
よってバッテリの寿命を延ばし、長時間に亘って作業を
継続し得るようにする。【解決手段】バッテリ２からの電力を得て駆動する電
動機３と、この電動機３によって駆動される油圧ポンプ
４と、この油圧ポンプ４から吐出される作動油により駆
動する油圧モータ１２ｂと、この油圧モータ１２ｂの駆
動によって所定の作動を行う作業部材と、油圧ポンプ４
から吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行
うことによって作業部材を運転する操作レバー５１とが
備えられ、操作レバー５１は、油圧モータ１２ｂが作動
を停止する中立位置と、油圧モータ１２ｂが作動する作
動位置との間で操作可能に構成され、操作レバー５１が
作動位置に操作された状態でバッテリ２からの電動機３
への電力供給量を調節するアクセルトリマ６５が設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、搭載されたバッテ
リからの電力によって各種の作業を行うバッテリ駆動作
業機械の制御装置および制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば実開平４−５３８４６号公
報によって開示されているように、バッテリからの電力
を得て所定の土木作業等を行うバッテリ駆動方式の作業
機械が知られている。この作業機械は、バッテリからの
電力で電動機を駆動し、この電動機の駆動で油圧ポンプ
を運転し、油圧ポンプから吐出される作動油によって油
圧モータを駆動させ、この油圧モータの駆動でショベル
等の作業部材を動作させるように構成されている。

【０００３】このようなバッテリ駆動方式の作業機械
は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機
関を駆動源として用いる内燃機関方式の作業機械よりも
騒音が少く、かつ、排気ガスが排出されないため、建物
が密集した市街地での作業に適している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バッテリ駆
動方式の作業機械は、電動機の電力源であるバッテリの
蓄電能力が、内燃機関方式の作業機械の燃料貯留能力に
比べてエネルギー換算で大きくないため、内燃機関方式
の作業機械のようには長時間の使用に耐えることができ
ないという問題点を有している。このような問題点を解
消するために、実開平４−５３８４６号公報によって開
示され作業機械は、バッテリの電源と、通常の商用電源
との間で切り換え可能に構成され、作業現場に商用電源
が存在する場合は商用電源を使用し、商用電源がない場
合のみバッテリを利用するようにしている。

【０００５】しかしこのようにすると、作業機械の移動
範囲に応じて商用電源からの電力を供給するための非常
に長いリード線が必要であるとともに、作業の邪魔にな
らないようにリード線の巻き取り装置を作業機械上に設
け、作業機械の移動に応じてリード線を出没させるよう
にする必要があり、その分設備コストが嵩むという問題
点を有している。

【０００６】また、実開平４−５３８４６号公報によっ
て開示され作業機械は、バッテリから電動機に供給され
る電力量が調節可能になっていないため、電動機には常
に一定の電力が供給され、これによって同一の負荷量で
は作業部材の作動速度が一定になり、状況に応じた作業
が行い得ないという不都合が存在する。

【０００７】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、電動機への電力の供給を効
率的に行うことによるバッテリの延命によって商用電源
を不要とし、長時間に亘って作業を継続し得るようにす
るとともに、作業部材の作動速度を作業の状況に応じて
調節し得るようにしたバッテリ駆動作業機械の制御装置
および制御方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
バッテリ駆動作業機械の制御装置は、搭載されたバッテ
リからの電力を得て駆動する電動機と、この電動機によ
って駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出
される作動油により駆動するアクチュエータと、このア
クチュエータの駆動によって所定の作動を行う作業部材
と、上記油圧ポンプから吐出される作動油の流通および
遮断の切り換えを行うことによってアクチュエータを介
して上記作業部材を運転操作する操作レバーとを備えて
なるバッテリ駆動の作業機械において、上記操作レバー
は、上記作業部材が作動を停止する中立位置と、作業部
材が作動する作動位置との間で操作可能に構成され、操
作レバーが作動位置に操作された状態で上記バッテリか
らの電動機への電力供給量を設定する設定手段と、この
設定手段の操作量に応じて電動機への電力供給量を制御
する制御手段が設けられていることを特徴とするもので
ある。

【０００９】このバッテリ駆動作業機械の制御装置によ
れば、操作レバーが作動位置に設定された状態におい
て、設定手段の操作による設定量に応じた電力が電動機
に供給され、これによって電動機は上記設定量に応じた
回転速度で回転するため、この回転速度に応じた速度で
作動する油圧ポンプの作動により、作業部材はアクチュ
エータを介して上記設定量に応じた作動速度で作動す
る。

【００１０】このように、設定手段の設定操作によって
作業部材の作動速度を調節することができるため、作業
状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、より効率的
な作業機械の運転が実現する。

【００１１】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置は、搭載されたバッテリからの電力を得
て駆動する電動機と、この電動機によって駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油によ
り駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆
動によって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポン
プから吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを
行うことによってアクチュエータを介して上記作業部材
を運転操作する操作レバーとを備えてなるバッテリ駆動
作業機械の制御装置において、上記操作レバーは、上記
作業部材が作動を停止する中立位置と、作業部材が作動
する作動位置との間で操作可能に構成され、上記作動位
置における操作レバーの操作量を検出する操作量検出手
段が設けられ、操作レバーが中立位置に操作された状態
でバッテリからの電動機への電力供給を停止し、操作レ
バーが作動位置に操作された状態でバッテリから電動機
に電力を供給するとともに、上記操作量検出手段による
検出量に応じて電動機への電力供給量を制御する制御手
段が設けられていることを特徴とするものである。

【００１２】このバッテリ駆動作業機械の制御装置によ
れば、操作レバーが作動位置に設定された状態におい
て、操作レバーの操作量に応じた電力が電動機に供給さ
れ、これによって電動機は上記操作レバーの操作量に応
じた回転速度で回転するため、この回転速度に応じた速
度で作動する油圧ポンプの作動により、作業部材はアク
チュエータを介して上記操作量に応じた作動速度で作動
する。

【００１３】このように、操作レバーの設定操作によっ
て作業部材の作動速度を調節することができるため、作
業状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、より効率
的な作業機械の運転が実現する。

【００１４】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置は、搭載されたバッテリからの電力を得
て駆動する電動機と、この電動機によって駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油によ
り駆動する複数のアクチュエータと、上記各アクチュエ
ータにそれぞれ対応して設けられ、かつ、対応したアク
チュエータの駆動によって所定の作動を行う複数の作業
部材と、それぞれのアクチュエータに対応して設けら
れ、かつ、上記油圧ポンプから吐出される作動油の流通
および遮断の切り換えを行うことによって上記各作業部
材を運転操作する複数の操作レバーとを備えてなるバッ
テリ駆動作業機械の制御装置において、上記各操作レバ
ーは、上記作業部材が作動を停止する中立位置と、作業
部材が作動する作動位置との間で操作可能に構成され、
全ての操作レバーが中立位置に設定された状態でバッテ
リからの電動機への電力供給を停止するとともに、少な
くとも１つの操作レバーが作業位置に設定された状態で
電動機に電力を供給し、操作レバーの合計の操作量に応
じて電動機に供給する電力量を制御する制御手段が設け
られていることを特徴とするものである。

【００１５】このバッテリ駆動作業機械の制御装置によ
れば、複数設けられた作業部材のすべてが作業を中断し
た状態、すなわち全ての操作レバーが中立位置に設定さ
れた状態でバッテリからの電動機への電力供給が停止さ
れるとともに、少なくとも１つの操作レバーが作業位置
に設定されることにより電動機に電力が供給されるた
め、いずれの作業部材も作業を行っていないときに電動
機が駆動して無駄な電力が消費されるという不都合が回
避される。また、操作レバーの合計の操作量に応じて電
動機に供給される電力が制御されるため、常に過不足な
く適正な電力消費が実現する。

【００１６】本発明の請求項４記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の
バッテリ駆動作業機械の制御装置において、上記操作レ
バーが作動位置に設定された状態で、作業の種類に応じ
て電動機への電力の供給量を設定する作業モード設定器
が設けられていることを特徴とするものである。

【００１７】本発明の請求項５記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置は、搭載されたバッテリからの電力を得
て駆動する電動機と、この電動機によって駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油によ
り駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆
動によって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポン
プから吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを
行うことによってアクチュエータを介して上記作業部材
を運転操作する操作レバーとを備えてなり、上記操作レ
バーの操作量に応じて所定の変化率でバッテリからの電
力を電動機に供給するように構成されたバッテリ駆動の
作業機械において、上記作業部材の作業の種類が入力さ
れる作業モード設定器が設けられ、この作業モード設定
器は、入力された作業の種類に応じて上記変化率を設定
するように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１８】本発明の請求項４および５記載の発明によ
れば、作業モード設定器に作業の種類を入力することに
より、操作レバーの操作量に応じてその作業の種類の変
化率で電動機に電力が供給されるため、同一の操作レバ
ーの操作量であっても、作業の種類によって電動機への
電力供給量が異なったものになる。従って、掘削作業な
ど操作レバーの操作に作業部材が敏感に反応する必要が
ある作業の変化率を大きくするとともに、仕上げ作業な
ど操作レバーの操作に作業部材が敏感に反応するのがむ
しろ不適である作業の変化率を小さくする等、それぞれ
の作業の特性に応じて変化率を予め決めておくことによ
り、作業モード設定器に作業の種類を入力することで常
に最適の状態で操作レバーを操作し得るようになり、作
業性が向上するとともに、過操作が抑制され、バッテリ
電力の無駄な消費が抑制される。

【００１９】本発明の請求項６記載のバッテリ駆動作業
機械の制御方法は、搭載されたバッテリからの電力を得
て駆動する電動機と、この電動機によって駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油によ
り駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆
動によって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポン
プから吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを
行うことによってアクチュエータを介して上記作業部材
が作動する作動位置と、上記作業部材が停止する中立位
置との間で運転操作する操作レバーとを備えてなるバッ
テリ駆動作業機械の制御方法において、上記操作レバー
が中立位置にあるときは上記バッテリからの電動機への
電力供給量を停止し、上記操作レバーが作動位置にある
ときは、操作レバーの操作量に応じてバッテリから電動
機に電力を供給することを特徴とするものである。

【００２０】このバッテリ駆動作業機械の制御方法によ
れば、操作レバーが作動位置に設定された状態におい
て、設定手段の操作による設定量に応じた電力が電動機
に供給され、これによって電動機は上記設定量に応じた
回転速度で回転するため、この回転速度に応じた速度で
作動する油圧ポンプの作動により、作業部材はアクチュ
エータを介して上記設定量に応じた作動速度で作動す
る。

【００２１】このように、設定手段の設定操作によって
作業部材の作動速度を調節することができるため、作業
状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、より効率的
な作業機械の運転が実現する。

【００２２】本発明の請求項７記載のバッテリ駆動作業
機械の制御方法は、搭載されたバッテリからの電力を得
て駆動する電動機と、この電動機によって駆動される油
圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油によ
り駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆
動によって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポン
プから吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを
行うことによってアクチュエータを介して上記作業部材
が作動する作動位置と、上記作業部材が停止する中立位
置との間で運転操作する操作レバーとを備えてなるバッ
テリ駆動作業機械の制御方法において、上記各操作レバ
ーを上記作業部材が作動を停止する中立位置と、作業部
材が作動する作動位置との間で操作可能に構成し、全て
の操作レバーが中立位置に設定された状態でバッテリか
らの電動機への電力供給を停止するとともに、少なくと
も１つの操作レバーが作業位置に設定された状態で電動
機に電力を供給し、操作レバーの合計の操作量に応じて
電動機に供給する電力量を制御することを特徴とするも
のである。

【００２３】このバッテリ駆動作業機械の制御方法によ
れば、複数設けられた作業部材のすべてが作業を中断し
た状態、すなわち全ての操作レバーが中立位置に設定さ
れた状態でバッテリからの電動機への電力供給が停止さ
れるとともに、少なくとも１つの操作レバーが作業位置
に設定されることにより電動機に電力が供給されるた
め、いずれの作業部材も作業を行っていないときに電動
機が駆動して無駄な電力が消費されるという不都合が回
避される。また、操作レバーの合計の操作量に応じて電
動機に供給される電力が制御されるため、常に過不足な
く適正な電力消費が実現する。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る作業機械の
一実施形態を示す側面視の略図である。この図では、作
業機械として小型のショベルカーを示している。ショベ
ルカー１は、オペレータが搭乗して運転操作を行う搭乗
部１１と、この搭乗部１１の底部に設けられた移動用の
クローラ１２と、搭乗部１１の前部に屈折自在に設けら
れ、かつ、アクチュエータ１４の駆動によって作動する
作業部材１３とを備えて形成されている。上記クローラ
１２は、それを支持する基台１２ａの両側部（図１の紙
面に垂直な方向の両側部）に設けられ、上記搭乗部１１
はこの基台１２ａの中心部に立設された垂直軸１２ｃ回
りに回動自在に軸支されている。

【００２５】上記基台１２ａには搭乗部１１を垂直軸１
２ｃ回りに回動させる方向変更用アクチュエータ１１ａ
が設けられ、このアクチュエータ１１ａの作動によって
搭乗部１１はクローラ１２に対して水平方向の向きを変
えることができるようになっている。また、上記クロー
ラ１２は、基台１２ａに設けられた油圧モータ１２ｂに
よって周回駆動し、これによってショベルカー１は前
進、後退および進路変更し得るようになっている。

【００２６】上記作業部材１３は、搭乗部１１の前端部
の水平軸１１ｂ回りに回動自在に軸支された基端側アー
ム１３ａと、この基端側アーム１３ａの先端部に屈折自
在に連設された先端側アーム１３ｂと、この先端側アー
ム１３ｂの先端部に屈折自在に連設されたショベル１３
ｃとからなっている。また、上記アクチュエータ１４
は、基端側アーム１３ａを水平軸１１ｂ回りに回動させ
る基端アクチュエータ１４ａと、先端側アーム１３ｂを
水平軸１１ｃ回りに回動させる中間アクチュエータ１４
ｂと、ショベル１３ｃを水平軸１１ｄ回りに回動させる
先端アクチュエータ１４ｃとからなっている。

【００２７】一方、搭乗部１１内には、バッテリ２が搭
載されているとともに、このバッテリ２からの電力を得
て駆動する電動機３およびこの電動機３によって駆動さ
れる油圧ポンプ４が内装されている。そして、搭乗部１
１および基台１２ａ内には、各アクチュエータ１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂに、油
圧ポンプ４の駆動によって生じた油圧を送る複数の循環
系路が設けられているとともに、各油圧系統の作動油の
方向の切り換えおよび作動油の停止を行う複数の切換え
弁が設けられている。

【００２８】そして、搭乗部１１の後部（図１の右方）
にはオペレータが着座してショベルカー１を運転する運
転席１５が設けられているとともに、搭乗部１１の前部
には運転席１５に対向した操作台１６が立設され、この
操作台１６に各アクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１１ａおよび油圧モータ１２ｂに対応した複数の操
作手段５が設けられている。これらの操作手段５を操作
することにより、対応した切換え弁を介して対象のアク
チュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１１ａや油圧モー
タ１２ｂへの作動油の供給または供給停止が行われ、こ
れによってアクチュエータ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
１ａや油圧モータ１２ｂが駆動したり停止したりするよ
うになっている。

【００２９】図２は、本発明に係る第１実施形態の制御
方式を説明するための系統図である。図２においては、
説明の簡素化のために複数ある油圧系統の内、油圧モー
タ１２ｂに係る系統のみを抽出して示している。従っ
て、作業部材１３に係る油圧系統の場合は、油圧モータ
１２ｂの位置に、油圧モータ１２ｂに代えて基端側アー
ム１３ａ、先端側アーム１３ｂ、ショベル１３ｃを配置
すればよい。図２に示すように、駆動系統６は、油圧系
統６１と、電気系統６２とを備えて形成されている。油
圧系統６１は、上記油圧ポンプ４と、この油圧ポンプ４
と同軸で共回りするパイロットポンプ４１と、上記操作
手段５と、方向切換え弁５５と、上記油圧モータ１２ｂ
とを備えて形成されている。油圧ポンプ４はこれから吐
出される作動油によって油圧モータ１２ｂを回転させる
ためのものであり、パイロットポンプ４１は吐出された
パイロットオイルによって方向切換え弁５５に切り換え
動作を行わせるためのものである。

【００３０】そして、油圧ポンプ４と方向切換え弁５５
との間には、第１油圧管路６１ａが配管されているとと
もに、方向切換え弁５５を往復する第２油圧管路６１ｂ
が設けられ、この第２油圧管路６１ｂに油圧モータ１２
ｂが介設されている。油圧ポンプ４から吐出された作動
油は、方向切換え弁５５の開通状態で第１油圧管路６１
ａおよび第２油圧管路６１ｂを通って流通し、これによ
って第２油圧管路６１ｂに介設された油圧モータ１２ｂ
が所定の方向に回転し、方向切換え弁５５の閉止状態で
油圧モータ１２ｂの回転が停止されるようになってい
る。

【００３１】また、パイロットポンプ４１と操作手段５
との間には、第１パイロット管路６１ｃが配管されてい
るとともに、操作手段５を往復する第２パイロット管路
６１ｄが設けられ、この第２パイロット管路６１ｄに上
記方向切換え弁５５が介設されている。そして、パイロ
ットポンプ４１から吐出され、第１パイロット管路６１
ｃを介して操作手段５に到達したパイロットオイルの第
２パイロット管路６１ｄへの供給方向を、上記操作レバ
ー５１の操作によって設定することにより、操作レバー
５１の操作に応じて方向切換え弁５５が位置設定され、
これによって油圧モータ１２ｂが所定の方向に回転し、
また、操作レバー５１を中立位置に設定することにより
油圧モータ１２ｂの回転は停止することになる。

【００３２】上記操作手段５は、上記操作台１６（図
１）に上方に向かって突設された操作レバー５１を備え
て形成されている。この操作レバー５１は棒状を呈し、
基端部に軸受部５３が設けられ、この軸受部５３に支持
軸５３ａが嵌入されることによって操作レバー５１は支
持軸５３ａ回りに回動自在に軸支された状態になってい
る。

【００３３】この軸受部５３に左右方向に延びる横杆５
２が設けられ、この横杆５２の両側部の下部には、それ
ぞれコイルスプリングを介して一対の切換え弁５４が設
けられている。普段、操作手段５は、各コイルスプリン
グの付勢力によって直立した中立位置に位置設定されて
いる。操作手段５が中立位置にある状態では、方向切換
え弁５５は、図２に示すように、作動油遮断位置に設定
され、これによって油圧モータ１２ｂは停止状態になっ
ている。

【００３４】そして、操作レバー５１を支持軸５３ａ回
りに例えば図２における右方に倒すことにより、パイロ
ットポンプ４１からのパイロットオイルが第１パイロッ
ト管路６１ｃ、右方の切換え弁５４および第２パイロッ
ト管路６１ｄに供給され、これによって方向切換え弁５
５が右方に移動して油圧ポンプ４からの作動油が油圧モ
ータ１２ｂの左方から供給され、油圧モータ１２ｂは順
方向に回転する。この油圧モータ１２ｂの回転によって
クローラ１２（図１）が順方向に周回し、ショベルカー
１は前進する。

【００３５】逆に、図２に示す状態において、操作レバ
ー５１を左方に倒すと、パイロットポンプ４１からのパ
イロットオイルが第１パイロット管路６１ｃ、左方の切
換え弁５４および第２パイロット管路６１ｄに供給さ
れ、これによって方向切換え弁５５が左方に移動して油
圧ポンプ４からの作動油が油圧モータ１２ｂの右方から
供給され、油圧モータ１２ｂは逆方向に回転する。この
油圧モータ１２ｂの回転によってクローラ１２（図１）
が逆方向に周回し、ショベルカー１は後退する。

【００３６】上記電気系統６２は、バッテリ２と電動機
３とが直列に接続されたループ回路６３と、ループ回路
６３の直流パルスを制御する制御回路６４とを備えて形
成されている。上記制御回路６４には、油圧モータ１２
ｂの動作速度を設定するための操作つまみであるアクセ
ルトリマ６５と、このアクセルトリマ６５の回転操作量
を基に所定の制御信号を出力する制御手段６６と、この
制御手段６６からの制御信号に基づいてループ回路６３
にパルス信号を出力するチョッパ回路６７とが設けられ
ている。

【００３７】上記ループ回路６３には、キースイッチ６
３ａが設けられているとともに、トランジスタ（スイッ
チ素子）６３ｂが設けられている。このトランジスタ６
３ｂのベースは、チョッパ回路（デューティ比制御手
段）６７に接続されている。上記キースイッチ６３ａ
は、ショベルカー１の運転を行うときにオンされるもの
であり、このキースイッチ６３ａがオンされると、バッ
テリ２からの電力が電動機３に供給され、これによって
電動機３が駆動する。

【００３８】上記チョッパ回路６７は、入力された直流
の電流を一定の周期で断続して出力するものであり、本
実施形態においては、制御手段６６からの制御信号に基
づくパルス幅の電圧パルスが出力されるようになってい
る。

【００３９】上記アクセルトリマ６５は、運転者がショ
ベルカー１の運転操作時に、作業状況を目視しながら、
状況に応じて操作するためのものであり、図１に示すよ
うに、運転席１５に着座している運転者の正面に対向す
るように操作台１６の適所に設けられている。操作手段
５を作動位置に操作した状態で運転者がこのアクセルト
リマ６５を指で摘んで回転操作することにより、この回
転量がアナログ信号として制御手段６６に入力され、油
圧モータ１２ｂの回転速度がアクセルトリマ６５の操作
量に応じたものになり、これによって現場の状況に応じ
たより木目の細かい作業が行い得るようにしている。

【００４０】上記制御手段６６は、ショベルカー１の運
転全般の制御を行うためのものであり、その中に上記操
作レバー５１の操作量に応じて電動機３に供給する電力
量を制御する電力供給制御部６６ａが備えられている。
この電力供給制御部６６ａは、アクセルトリマ６５の回
転操作量に応じたデューティ比が得られるように、チョ
ッパ回路６７に向けて制御信号を出力するように構成さ
れている。

【００４１】上記チョッパ回路６７はトランジスタ６３
ｂのベースに向けて電圧パルスが上記デューティ比にな
るための信号を断続的に出力するためのものである。チ
ョッパ回路６７からの信号を得たトランジスタ６３ｂは
所定のタイミングのオン・オフ動作を行い、これによっ
て電動機３には上記デューティ比のパルス電圧が印加さ
れ、平均的に電動機３にアクセルトリマ６５の回転操作
量に応じた電力が供給される。これによって電動機３は
アクセルトリマ６５の回転操作量に応じた回転数で回転
し、電動機３により作動される油圧ポンプ４によって第
１油圧管路６１ａに吐出される作動油の流量もアクセル
トリマ６５の回転操作量に応じたものになり、その結
果、油圧モータ１２ｂの回転速度は、アクセルトリマ６
５の操作量に応じたものになる。従って、アクセルトリ
マ６５の操作量に応じてショベルカー１の移動速度が所
定の速度になる。

【００４２】図３は、アクセルトリマ６５の回転操作量
と、電動機３に印加されるパルス電圧との関係を例示す
る波形図であり、（イ）はアクセルトリマ６５が回転操
作される前のホームポジションに設定された状態、
（ロ）はアクセルトリマ６５が全回転操作量（３６０
°）の３０％（略１１０°）操作された状態、（ハ）は
アクセルトリマ６５が全回転操作量の６０％（略２２０
°）操作された状態、（ニ）はアクセルトリマ６５が全
回転操作量操作された状態をそれぞれ示している。

【００４３】まず、図３の（イ）に示すように、アクセ
ルトリマ６５がホームポジションに設定された状態で
は、回転操作量「０」の操作信号が制御手段６６の電力
供給制御部６６ａに入力される。電力供給制御部６６ａ
は、操作信号が「０」の場合は、トランジスタ６３ｂの
ベースにはチョッパ回路６７から信号が出力されないた
め、トランジスタ６３ｂはオフになり、これによってル
ープ回路６３には、図３の（イ）に示すように、バッテ
リ２からの電力は供給されない。従って、電動機３は駆
動されない。

【００４４】ついで、図３の（ロ）に示すように、アク
セルトリマ６５が全操作量に対して３０％、すなわちホ
ームポジションから時計方向に略１１０°回転操作され
ると、電圧パルスのパルス幅ｄ１は、パルス電圧の周期
Ｄに対して３０％に設定された状態になる（ｄ１／Ｄ＝
０．３）。すなわち、アクセルトリマ６５の回転操作量
に基づく電力供給制御部６６ａでの演算によってデュー
ティ比が０．３になるような制御信号がチョッパ回路６
７に向けて出力され、これによるチョッパ回路６７から
のパルス信号によってトランジスタ６３ｂがデューティ
比を０．３にするようにオン・オフすることにより、電
動機３に図３の（ロ）に示すようなパルス電圧が印加さ
れる。これによってループ回路６３を流れる電流の経時
的な平均値は、バッテリ２の起電力の３０％になり、電
動機３は、この電圧値に対応する回転速度で回転するこ
とになる。

【００４５】ついで、図３の（ハ）に示すように、アク
セルトリマ６５の回転操作量が全回転操作量に対して６
０％（略２２０°）に設定されると、電圧パルスのパル
ス幅ｄ２は、パルス電圧の周期Ｄに対して６０％に設定
されてた状態になり（ｄ２／Ｄ＝０．６）、これによっ
てループ回路６３を流れる電流の経時的な平均値は、バ
ッテリ２の起電力の６０％になるため、電動機３は、先
のデューティ比が０．３の場合よりも速い回転速度で回
転することになる。

【００４６】そして、図３の（ニ）に示すように、アク
セルトリマ６５が最大限（３６０°）にまで回転操作さ
れると、チョッパ回路６７からトランジスタ６３ｂに向
けて信号が常時出力された状態になり、これによってバ
ッテリ２の起電力はすべて電動機３に印加され、電動機
３は最高回転速度で回転することになる。

【００４７】以上詳述したように、本発明に係るショベ
ルカー１は、駆動源として内燃機関に代えて電動機３を
用い、搭載したバッテリ２からの電力によって電動機３
を駆動し、これによってショベルカー１の走行および作
業部材１３による作業を行うようにしているため、内燃
機関を用いたものに比較し、大きな騒音が発生せず、ま
た排気ガスも排出されないため、本発明に係るショベル
カー１は市街地での土木工事に適している。

【００４８】また、制御手段６６による制御によって、
アクセルトリマ６５がホームポジションに設定された状
態でバッテリ２からの電動機３への電力供給量は「０」
になり、アクセルトリマ６５が回転操作された状態でバ
ッテリ２から電動機３に回転操作量に応じた電力を供給
するようにしているため、従来のように、常に一定の電
力が電動機３に供給される場合に比較し、作業の状況に
応じて作業部材１３の操作速度を調節することができ、
作業性が向上する。

【００４９】さらに、電力供給制御部６６ａおよびチョ
ッパ回路６７の作用によって、アクセルトリマ６５の回
転操作量に応じたデューティ比でトランジスタ６３ｂに
オン・オフさせるようにしているため、電動機３は、ア
クセルトリマ６５の操作量に応じた回転速度で回転し、
これによって作業部材１３や油圧モータ１２ｂはアクセ
ルトリマ６５の操作量に応じた速度で作動する。そし
て、本発明は、可変抵抗器やトランスセットを介さずに
ＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）によって電動機３に電
力が供給されるため、可変抵抗器等で無駄な電力が消費
されることはなく、その分バッテリ２の寿命を延ばすこ
とが可能になり、より長時間ショベルカー１を運転する
ことができるようになる。

【００５０】図４は、本発明に係る第２実施形態の制御
方式を説明するための系統図である。第２実施形態にお
いては、第１実施形態のアクセルトリマ６５に代えて操
作レバー５１の操作量を検出することによって、この検
出量に応じて電動機３への電力供給量を制御するように
構成している。

【００５１】すなわち、操作手段５には、操作レバー５
１の操作角度（操作量）を検出する操作角度センサ６５
０が設けられ、この操作角度センサ６５０の検出結果が
制御手段６６に入力されるようになっている。上記操作
角度センサ６５０は、操作レバー５１の直立状態を基準
にして前後に倒れた時の倒れ角度を検出するように構成
された公知のセンサであり、この操作角度センサ６５０
の検出結果が電流値あるいは電圧値によるアナログ信号
として制御手段６６に入力されるようにしている。

【００５２】そして、操作角度センサ６５０が検出した
電流値あるいは電圧値に応じたデューティ比が得られる
ように、電力供給制御部６６ａからチョッパ回路６７に
向けて制御信号を出力するように構成されている。

【００５３】従って、チョッパ回路６７はトランジスタ
６３ｂのベースに向けて上記デューティ比が達成される
ための信号を断続的に出力するため、トランジスタ６３
ｂは所定のタイミングのオン・オフ動作を行い、これに
よって電動機３には上記デューティ比のパルス電圧が印
加され、これによって電動機３は操作レバー５１の操作
量に応じた回転数で回転し、電動機３により作動される
油圧ポンプ４によって第１油圧管路６１ａに吐出される
作動油の流量も操作レバー５１の操作量に応じたものに
なり、その結果、油圧モータ１２ｂの回転速度は、操作
レバー５１の操作量に応じたものになる。

【００５４】図５は、操作レバー５１の操作量と、ルー
プ回路６３を流れるパルス電圧との関係を例示する波形
図であり、（イ）は操作レバー５１が中立位置に設定さ
れた状態、（ロ）は操作レバー５１が全操作量の３０％
操作された状態、（ハ）は操作レバー５１が全操作量の
６０％操作された状態、（ニ）は操作レバー５１が全操
作量操作された状態をそれぞれ示している。

【００５５】まず、図５の（イ）に示すように、操作レ
バー５１が中立位置に設定された状態では、操作角度セ
ンサ６５０は、「０」を検出し、この検出信号が制御手
段６６の電力供給制御部６６ａに入力される。電力供給
制御部６６ａは、検出信号が「０」の場合は、トランジ
スタ６３ｂのベースにはチョッパ回路６７からの信号の
出力がないため、トランジスタ６３ｂはオフになり、こ
れによってループ回路６３には、図５の（イ）に示すよ
うに、バッテリ２からの電力は供給されない。従って、
電動機３は駆動されず、バッテリ２の電力は消費されな
い。

【００５６】ついで、図５の（ロ）に示すように、操作
レバー５１が全操作量に対して３０％操作されると、電
圧パルスのパルス幅ｄ１は、パルス電圧の周期Ｄに対し
て３０％に設定された状態になる（ｄ１／Ｄ＝０．
３）。すなわち、操作角度センサ６５０の検出結果に基
づく電力供給制御部６６ａでの演算によってデューティ
比が０．３になるような制御信号がチョッパ回路６７に
向けて出力され、これによるチョッパ回路６７からのパ
ルス信号によってトランジスタ６３ｂがデューティ比を
０．３にするようにオン・オフすることにより、電動機
３に図５の（ロ）に示すようなパルス電圧が印加され
る。これによってループ回路６３を流れる電流の経時的
な平均値は、バッテリ２の起電力の３０％になり、電動
機３は、この電圧値に対応する回転速度で回転すること
になる。

【００５７】ついで、図５の（ハ）に示すように、操作
レバー５１の操作量が全操作量に対して６０％に設定さ
れると、電圧パルスのパルス幅ｄ２は、パルス電圧の周
期Ｄに対して６０％に設定された状態になっている（ｄ
２／Ｄ＝０．６）。これによってループ回路６３を流れ
る電流の経時的な平均値は、バッテリ２の起電力の６０
％になり、電動機３は、先のデューティ比が０．３の場
合よりも速い回転速度で回転することになる。

【００５８】そして、図５の（ニ）に示すように、操作
レバー５１が最大限にまで操作されると、チョッパ回路
６７からトランジスタ６３ｂに向けて信号が常時出力さ
れた状態になり、これによってバッテリ２の起電力はす
べて電動機３に印加され、電動機３は最高回転速度で回
転することになる。

【００５９】第２実施形態の制御方式によれば、アクセ
ルトリマ６５を回す操作を行うことなく、操作レバー５
１の操作のみで電動機に供給されるバッテリ２からの電
力を調節することができ、操作性が向上する。

【００６０】図６は、本発明に係る第３実施形態の制御
方式を説明するための系統図である。第３実施形態にお
いては、第２実施形態の操作レバー５１の操作量を操作
角度センサ６５０によって検出することによる検出量に
応じた電動機３への電力供給量の制御に加えて、作業部
材１３を対象とし、作業モードに応じた制御を行うよう
にしている。図６においては、説明の簡素化のために複
数ある作業部材１３の油圧系統の内、ショベル１３ｃに
係る先端アクチュエータ１４ｃの系統のみを抽出して示
している。

【００６１】この図６に示すように、パイロットポンプ
４１と操作手段５との間には、第１パイロット管路６１
ｃが配管されているとともに、操作手段５を往復する第
２パイロット管路６１ｄが設けられ、この第２パイロッ
ト管路６１ｄに上記方向切換え弁５５が介設されてい
る。そして、パイロットポンプ４１から吐出され、第１
パイロット管路６１ｃを介して操作手段５に到達したパ
イロットオイルの第２パイロット管路６１ｄへの供給方
向を、上記操作レバー５１の操作によって設定すること
により、操作レバー５１の操作に応じて方向切換え弁５
５が位置設定され、これによって先端アクチュエータ１
４ｃが所定の方向に作動し、また、操作レバー５１を中
立位置に設定することにより先端アクチュエータ１４ｃ
の作動は停止されることになる。

【００６２】そして、操作手段５が中立位置にある状態
では、方向切換え弁５５は、図６に示すように、作動油
遮断位置に設定され、これによって先端アクチュエータ
１４ｃは停止状態になるようにしている。

【００６３】そして、操作レバー５１を支持軸５３ａ回
りに例えば図６における右方に倒すことにより、パイロ
ットポンプ４１からのパイロットオイルが第１パイロッ
ト管路６１ｃ、右方の切換え弁５４および第２パイロッ
ト管路６１ｄに供給され、これによって方向切換え弁５
５が右方に移動して油圧ポンプ４からの作動油が先端ア
クチュエータ１４ｃの図６における左方（図１における
下方）から供給され、アクチュエータ１４ｃはそのピス
トンロッドがシリンダ内に没入するように作動する。こ
のアクチュエータ１４ｃの作動によってショベル１３ｃ
が図１における水平軸１１ｄ回りに時計方向に回動して
地面を均す。

【００６４】逆に、図６に示す状態において、操作レバ
ー５１を左方に倒すと、パイロットポンプ４１からのパ
イロットオイルが第１パイロット管路６１ｃ、左方の切
換え弁５４および第２パイロット管路６１ｄに供給さ
れ、これによって方向切換え弁５５が左方に移動して油
圧ポンプ４からの作動油が先端アクチュエータ１４ｃの
図６における右方（図１における上方）から供給され、
先端アクチュエータ１４ｃは逆方向に作動する。この先
端アクチュエータ１４ｃの作動によってショベル１３ｃ
が地表または地中の土をすくい取る。

【００６５】上記制御回路６４には、操作レバー５１の
操作角度（操作量）を検出する操作角度センサ６５と、
先端アクチュエータ１４ｃが実行する作業モードを設定
するための作業モード設定器６５１と、上記操作角度セ
ンサ６５の検出結果および作業モード設定器６５１によ
って設定された設定モードを基に所定の制御信号をルー
プ回路６３に向けて出力する制御手段６６とが設けられ
ている。

【００６６】上記作業モード設定器６５１は、作業部材
１３の作業の種類、つまり作業モードを入力し得るよう
に構成されている。上記作業モードとしては、ショベル
１３ｃで地面を深く掘り下げる掘削モード、ショベル１
３ｃによって地面の凹凸を均す整地モード、および整地
された地表をショベル１３ｃの背面で撫でて平にした
り、ショベル１３ｃをクレーンとして利用する仕上げモ
ードの３種類のモードが採用されている。そして、作業
モード設定器６５１には、掘削モードボタン６５２、整
地モードボタン６５３、および仕上げモードボタン６５
４が設けられ、いずれかのボタンを押すことにより押さ
れたボタンのモードが設定されるようにしている。

【００６７】上記電力供給制御部６６ａは、操作レバー
５１の操作量および上記作業モード設定器６５１によっ
て設定された作業モードに応じる制御信号をチョッパ回
路６７に向けて出力するように構成されている。

【００６８】図７は、操作レバー５１の操作量（操作角
度（°））と電動機３の回転数（ｒｐｍ）との関係を例
示するグラフである。このグラフに示すように、電動機
３の回転数は、操作レバー５１の操作量に比例して増減
するようになされている。そして、操作レバー５１の操
作量に対する電動機３の回転数の変化率は、仕上げモー
ド、整地モード、掘削モードの順に大きくなるようにし
ている。図７に示す例では、仕上げモードの変化率は、
３０（ｒｐｍ／°）に設定してあり、整地モードの変化
率は、４０（ｒｐｍ／°）に設定してある。また、掘削
モードの変化率は５０（ｒｐｍ／°）に設定してある。

【００６９】このように、作業モードに応じて操作レバ
ー５１の操作量に対する電動機３の回転数の変化率を異
ならせるようにしているのは、以下の理由による。すな
わち、掘削モードにおいては、ショベル１３ｃによって
地面を掘り下げるため、ショベル１３ｃの先端部が土に
食い込むときには大きな力が要求されるとともに、一旦
食い込んだショベル１３ｃの先端部をすばやく地面から
引き抜かなければならない等、操作レバー５１の僅かな
操作量を敏感にショベル１３ｃの運動に反映させる必要
があるのに対して、仕上げモードにおいては、整地され
た地表をショベル１３ｃの背面部で単に撫でるだけであ
るため、操作レバー５１の操作量にショベル１３ｃが敏
感に反応するようでは逆に作業が行い難くなるからであ
る。また、整地モードは、掘削モードと仕上げモードと
の略中間の作業内容であるため、その変化率は掘削モー
ドと仕上げモードの中間の値が採用されている。

【００７０】そして、上記制御手段６６は、作業モード
設定器６５１によって設定された作業モードに応じる制
御信号をチョッパ回路６７に向けて出力するように回路
構成されている。上記制御信号は、バッテリ２から電動
機３に供給される電力をデューティ比制御するものであ
る。

【００７１】従って、上記制御信号が入力されたチョッ
パ回路６７は、トランジスタ６３ｂのベースに向けて上
記デューティ比が達成されるための信号を断続的に出力
するため、トランジスタ６３ｂは所定のタイミングのオ
ン・オフ動作を行い、これによって電動機３には上記デ
ューティ比のパルス電圧が印加され、平均的に電動機３
に操作レバー５１の操作量に応じた電力が供給された状
態になっている。

【００７２】これによって電動機３は設定された作業モ
ードにおける操作レバー５１の操作量に応じた回転数で
回転し、電動機３により作動される油圧ポンプ４によっ
て第１油圧管路６１ａに吐出される作動油の流量も操作
レバー５１の操作量に応じたものになり、その結果、先
端アクチュエータ１４ｃの作動速度は、設定された作業
モードにおける操作レバー５１の操作量に応じたものに
なる。従って、そのモードにおける操作レバー５１の操
作量に応じて先端アクチュエータ１４ｃの作動速度が決
まることになる。

【００７３】図８は、操作レバー５１の操作量と、ルー
プ回路６３を流れるパルス電圧との関係を例示する波形
図であり、（イ）は操作レバー５１が中立位置に設定さ
れた状態、（ロ）は操作レバー５１が全操作量の３０％
操作された状態、（ハ）は操作レバー５１が全操作量の
６０％操作された状態、（ニ）は操作レバー５１が全操
作量操作された状態をそれぞれ示している。また、図８
の（イ）〜（ニ）において、実線で掘削モードのパルス
電圧を示し、二点鎖線で仕上げモードのパルス電圧を示
している。

【００７４】まず、図８の（イ）に示すように、操作レ
バー５１が中立位置に設定された状態では、操作角度セ
ンサ６５（図６）は、「０」を検出し、この検出信号が
制御手段６６の電力供給制御部６６ａに入力されると、
電力供給制御部６６ａは、検出信号が「０」の場合は、
トランジスタ６３ｂのベースにはチョッパ回路６７から
の信号の出力がないため、トランジスタ６３ｂはオフに
なり、これによってループ回路６３には、図８の（イ）
に示すように、バッテリ２からの電力は供給されない。
従って、電動機３は駆動されず、バッテリ２の電力は消
費されない。

【００７５】ついで、図８の（ロ）に示すように、操作
レバー５１が全操作量に対して３０％だけ操作される
と、掘削モードボタン６５２が押されることにより作業
モード設定器６５１に掘削モードが設定されている場合
には、図８の（ロ）に実線で示すように、電圧パルスの
パルス幅ｄ１は、パルス電圧の周期Ｄに対して３０％に
設定された状態になる（ｄ１／Ｄ＝０．３）。

【００７６】すなわち、操作角度センサ６５の検出結果
に基づく電力供給制御部６６ａでの演算によってデュー
ティ比が０．３になるような制御信号がチョッパ回路６
７に向けて出力され、これによるチョッパ回路６７から
のパルス信号によってトランジスタ６３ｂがデューティ
比を０．３にするようにオン・オフすることにより、電
動機３に図８の（ロ）に示すようなパルス電圧が印加さ
れる。これによってループ回路６３を流れる電流の経時
的な平均値は、バッテリ２の起電力の３０％になり、電
動機３は、この電圧値に対応する回転速度で回転するこ
とになる。

【００７７】これに対して、図８の（ロ）の状態で、仕
上げモードボタン６５４の操作によって作業モード設定
器６５１に仕上げモードが設定されている場合には、二
点鎖線で示すようにパルス電圧のパルス幅ｅ１は、パル
ス電圧の周期Ｄの１８％（３０％×３０／５０）にな
り、デューティ比（ｅ１／Ｄ）は０．１８になる。

【００７８】ついで、図８の（ハ）に示すように、操作
レバー５１の操作量が全操作量に対して６０％に設定さ
れると、掘削モードに設定されている場合は、電圧パル
スのパルス幅ｄ２は、パルス電圧の周期Ｄに対して６０
％（ｄ２／Ｄ＝０．６）に設定された状態になり、仕上
げモードに設定されている場合には、電圧パルスのパル
ス幅はパルス電圧の周期Ｄの３６％（ｅ２／Ｄ＝０．３
６）になる。これによってループ回路６３を流れる電流
の経時的な平均値は、設定モードに応じてバッテリ２の
起電力の６０％または３６％になり、電動機３は、先の
デューティ比が０．３または０．１８の場合よりも速い
回転速度で回転することになる。

【００７９】そして、図８の（ニ）に示すように、操作
レバー５１が最大限にまで操作されると、掘削モードに
おいてはチョッパ回路６７からトランジスタ６３ｂに向
けて信号が常時出力された状態になり、これによってバ
ッテリ２の起電力はすべて電動機３に印加され、電動機
３は最高回転速度で回転することになり、仕上げモード
においてはチョッパ回路６７からトランジスタ６３ｂに
向けてデューティ比が０．６になる信号が出力され、こ
れに対応した電力が電動機３に供給される。

【００８０】なお、図８の（イ）〜（ニ）には、整地モ
ードについての電圧パルスの記載を省略しているが、整
地モードに設定された状態では、デューティ比は掘削モ
ードのデューティ比の８０％に設定される。

【００８１】第３実施形態の制御方式によれば、作業に
先立って作業モード設定器６５１に作業の種類に応じた
作業モードを予め入力しておくことにより、操作レバー
５１の操作量が同一であっても、作業モード毎に作業部
材１３の作業速度が異なるようにしているため、例えば
仕上げモードの作業において操作レバー５１の過操作で
ショベル１３ｃがオーバーアクションを行い、その分バ
ッテリ２の消耗が早められたり、掘削モードの作業にお
いて操作レバー５１の操作量を大きくしないと作業がは
かどらなくなるというような不都合が生じず、電力消費
の抑制、および作業性の向上を図る上での効果は大き
い。

【００８２】以上、駆動系統６として、アクセルトリマ
６５や操作レバー５１の操作量を検出し、この操作量を
制御手段６６に直接入力することで、電動機３に供給さ
れる電力量を積極的に制御する、いわゆるポジティブ制
御が適用された場合の実施形態について説明したが、以
下、油圧ポンプ４から油圧モータ１２ｂに向けて吐出さ
れる作動油の余剰油の流量に基づいて電動機３に供給さ
れる電力量を制御する、いわゆるネガティブ制御が駆動
系統６に適用された場合について、図９〜図１１を基に
説明する。

【００８３】図９は、本発明に係る第４実施形態の制御
方式を説明するための系統図である。この図に示すよう
に、第４実施形態においては、方向切換え弁５５ａとし
て、作動油遮断位置に設定された状態で作動油が開度可
変絞り弁５６を介して戻り管路６１ｅを通ってオイルタ
ンク５７に戻される、いわゆるタンデムセンタと称され
るものが採用されている。また、上記方向切換え弁５５
ａは、作動油流通位置に設定された状態では、操作レバ
ー５１の操作量に比例するパイロットオイルの圧力に比
例して弁の開口面積が変化するように構成されていると
ともに、上記開度可変絞り弁５６は、その弁開度が方向
切換え弁５５ａの弁開度に反比例して変化するように構
成されている。

【００８４】従って、作動位置に設定された操作レバー
５１の操作量を順次大きくしていくことにより方向切換
え弁５５ａの弁開度が順次大きくなるとともに、開度可
変絞り弁５６の弁開度が順次小さくなり、これによって
油圧ポンプ４から吐出された作動油は、油圧モータ１２
ｂへの流量が順次大きくなるのに対し、開度可変絞り弁
５６を通ってオイルタンク５７に戻される流量が順次小
さくなるようにしている。逆に、操作レバー５１の操作
量を小さくしていくと、方向切換え弁５５ａの弁開度が
順次小さくなるとともに、開度可変絞り弁５６の弁開度
が順次大きくなり、これによって油圧モータ１２ｂへの
作動油の流量が順次小さくなるのに対して開度可変絞り
弁５６への流量が多くなるようにしている。

【００８５】そして、本実施形態においては、操作レバ
ー５１が中立位置に設定されたか否かを検出する中立位
置センサ６５５が設けられ、操作レバー５１が中立位置
に設定されると、中立位置センサ６５５の検出信号に基
づく制御手段６６の制御によってバッテリ２からの電動
機３への電力供給が停止されるとともに、操作レバー５
１が作動位置に設定されると、上記検出信号が中立位置
センサ６５５から出力されないことに基づく制御手段６
６の制御によって電動機３に電力が供給されるようにな
っている。

【００８６】第４実施形態の駆動系統６ａによれば、油
圧系統６１１にはネガティブ制御が採用されているた
め、操作レバー５１が作動位置に設定された状態で、制
御手段６６からの指令により電動機３に供給される電力
量がたとえ一定であっても、操作レバー５１の操作量に
応じて油圧モータ１２ｂに供給される作動油量は変化
し、これによって先端側アーム１３ｂ（図１）の動作速
度は操作レバー５１の操作量に応じたものになる。

【００８７】また、作動位置にある操作レバー５１を中
立位置に戻すと、中立位置センサ６５５がそのことを検
出して検出結果が制御手段６６に入力され、これによる
制御手段６６の制御によって電動機３への電力供給が停
止され、その分バッテリ２の電力消費を抑えることがで
きる。ついで、中立位置にある操作レバー５１を作動位
置に移すと、中立位置センサ６５５による位置検出が解
消されて電動機３に電力が供給される。

【００８８】そして、操作レバー５１の中立位置の検出
は、後述するような作動油やパイロットオイルの圧力を
測定して行うものでないため、油圧ポンプ４やパイロッ
トポンプ４１が停止していても操作レバー５１が中立位
置から作動位置に操作されたことを制御手段６６に判別
させることができる。

【００８９】図１０は、本発明に係る第５実施形態の制
御方式を説明するための系統図である。この図に示すよ
うに、第５実施形態においては、第４実施形態（図９）
と同様のネガティブ制御が採用されている。そして、操
作レバー５１の操作量を検出する代わりに、第２パイロ
ット管路６１ｄ内を流通するパイロットオイルの圧力を
検出し、このパイロット圧に応じて電動機３に供給され
る電力量を制御するようにしている。

【００９０】すなわち、第２パイロット管路６１ｄには
パイロット圧センサ６８が設けられ、このパイロット圧
センサ６８の検出結果が制御手段６６に入力され、以
後、入力されたパイロット圧に基づいて上記同様の制御
手段６６による電動機３への電力供給制御が行われるよ
うになっている。

【００９１】また、制御手段６６には、スタンバイボタ
ン６６ｂが設けられている。このスタンバイボタン６６
ｂは、操作レバー５１が一旦中立位置に設定され、これ
によって電動機３への電力供給が停止された後に電動機
３を再スタートさせるときに操作されるものであり、こ
れをオンすることによって必要最小限度の電力がチョッ
パ回路６７を介して電動機３に供給されるようになって
おり、この必要最小限度の電力によるパイロットポンプ
４１の駆動で操作レバー５１を作動位置に設定したと
き、第２パイロット管路６１ｄ内に油圧が生じ、これに
よって以後のパイロット圧センサ６８による制御を行う
ことができるようになっている。

【００９２】この実施形態においては、先の第４実施形
態（図９）と同様にネガティブ制御が採用されているに
も拘らず、操作レバー５１の操作量に応じて電動機３へ
の電力供給量が変化するため、先端側アーム１３ｂの動
作速度が操作レバー５１の操作量に応じたものになり、
作業が容易になるとともに、電力の消費量も抑えられ
る。

【００９３】図１１は、本発明に係る第６実施形態の制
御方式を説明するための系統図である。この図に示すよ
うに、第６実施形態においては、第５実施形態（図１
０）と同様のネガティブ制御が採用されている。そし
て、パイロットオイルの圧力を検出する代わりに、開度
可変絞り弁５６の下流側の戻り管路６１ｅ内の作動油の
圧力を検出し、この戻り圧に応じて電動機３に供給され
る電力量を制御するようにしている。

【００９４】そして、第６実施形態においては、開度可
変絞り弁５６より下流側の戻り管路６１ｅに、油圧モー
タ１２ｂの駆動に用いられなかった作動油の流量、すな
わち余剰流量を検出する余剰流量センサ６９が設けられ
ている。この余剰流量センサ６９の検出結果は逐一制御
手段６６に入力され、これを受けた制御手段６６は、上
記検出結果に反比例した制御信号をチョッパ回路６７に
向けて出力するように構成されている。このように構成
される理由は、作動油の余剰流量は、操作レバー５１の
操作量に反比例するためである。また、制御手段６６に
は、第５実施形態（図１０）と同様のスタンバイボタン
６６ｂが設けられている。

【００９５】この実施形態においても、先の第４実施形
態（図９）と同様にネガティブ制御が採用されているに
も拘らず、操作レバー５１の操作量に応じて電動機３へ
の電力供給量が変化するため、先端側アーム１３ｂの動
作速度が操作レバー５１の操作量に応じたものになり、
作業が容易になるとともに、電力の消費量も抑えられ
る。

【００９６】本発明は、以上の実施形態に限定されるも
のではなく、以下の内容をも包含するものである。

【００９７】（１）上記の実施形態においては、作業機
械としてクローラ式のショベルカー１を例に挙げて説明
したが、本発明は作業機械がクローラ式のショベルカー
であることに限定されるものではなく、ホイール式のシ
ョベルカーであってもよいし、クローラ式、ホイール式
に拘らず、その他の作業機械、例えばクレーン車、ロー
ダー車等であってもよい。

【００９８】（２）上記の実施形態においては、作業部
材１３の作動、搭乗部１１の旋回、クローラ１２の駆動
は、いずれも油圧ポンプ４の駆動による各アクチュエー
タ１１ａ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、およびクローラ１
２の駆動によって行われるようにしているが、こうする
代りに、例えばクローラ１２は、電動機３の回転力を油
圧ポンプ４を介さずに直接クローラ１２に伝達すること
によって駆動させるようにする等、油圧ポンプ４を介さ
ないで駆動させるようにしてもよい。

【００９９】（３）上記の第２実施形態においては、設
定手段として摘みスイッチ式のアクセルトリマ６５が用
いられているが、アクセルトリマ６５に代えて把持部を
把持して操作する操作桿や、足踏み式のアクセル部材を
採用してもよい。

【０１００】（４）上記の第３実施形態（図６）におい
ては、作業モードに応じたデューティ制御をショベル１
３ｃに適用しているが、本発明は、上記制御がショベル
１３ｃに適用されることに限定されるものではなく、基
端側アーム１３ａ、先端側アーム１３ｂ、方向変更用ア
クチュエータ１１ａ、および油圧モータ１２ｂの内のい
ずれかあるいは全てに適用してもよい。

【０１０１】（５）上記の第５および第６実施形態（図
１０および図１１）においては、制御手段６６にスタン
バイボタン６６ｂを設け、これによって中立位置に設定
されて電動機３が停止している状態の操作レバー５１を
作動位置に操作するに先立ち、スタンバイボタン６６ｂ
をオン操作することによって電動機３に必要最小限の電
力を供給して駆動させ、油圧ポンプ４およびパイロット
ポンプ４１の駆動で作動油およびパイロットオイルを昇
圧し、これによって余剰流量センサ６９やパイロット圧
センサ６８が圧力検出し得るようにしているが、スタン
バイボタン６６ｂを設ける代わりに、操作レバー５１が
中立位置から作動位置に移行したことを検出するセンサ
を設け（第４実施形態（図９））、このセンサが操作レ
バー５１の作動位置への移行を検出したときにまず必要
最小限の電力を電動機３に供給するようにしてもよい。
こうすることで、中立位置にある操作レバー５１を作動
位置に操作するに際し、この操作の前に予めスタンバイ
ボタン６６ｂの操作が必要になるという煩雑さが解消さ
れ、ショベルカー１の運転操作がより容易になる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明の請求項１記載のバッテリ駆動作
業機械の制御装置によれば、アクチュエータを介して作
業部材を運転操作する操作レバーを、作業部材が作動を
停止する中立位置と、作業部材が作動する作動位置との
間で操作可能に構成し、操作レバーが作動位置に操作さ
れた状態で上記バッテリからの電動機への電力供給量を
設定する設定手段を設け、制御手段の制御によって設定
手段の操作量に応じて電動機への電力供給量を調節する
ように構成したため、操作レバーが作動位置に設定され
た状態において、設定手段の操作による設定量に応じた
電力が電動機に供給され、これによって電動機は上記設
定量に応じた回転速度で回転し、この回転速度に応じた
速度で作動する油圧ポンプの作動により、作業部材をア
クチュエータを介して上記設定量に応じた作動速度で作
動させることができる。

【０１０３】このように、設定手段の設定操作によって
作業部材の作動速度を調節することができるため、作業
状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、これによっ
て作業機械をより効率的に運転することができる。

【０１０４】本発明の請求項２記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置によれば、操作レバーを作業部材が作動
を停止する中立位置と、作業部材が作動する作動位置と
の間で操作可能に構成し、作動位置における操作レバー
の操作量を検出する操作量検出手段を設け、操作レバー
が中立位置に操作された状態でバッテリからの電動機へ
の電力供給を停止し、操作レバーが作動位置に操作され
た状態でバッテリから電動機に電力を供給するととも
に、制御手段の制御によって操作量検出手段による検出
量に応じて電動機への電力供給量を調節するように構成
したため、操作レバーが作動位置に設定された状態にお
いて、操作レバー操作量に応じた電力が電動機に供給さ
れ、これによって電動機は上記設定量に応じた回転速度
で回転し、この回転速度に応じた速度で作動する油圧ポ
ンプの作動により、作業部材をアクチュエータを介して
上記設定量に応じた作動速度で作動させることができ
る。

【０１０５】このように、操作レバーの操作量によって
作業部材の作動速度を調節することができるため、作業
状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、より効率的
な作業機械の運転を実現させることができる。

【０１０６】本発明の請求項３記載のバッテリ駆動作業
機械の制御装置によれば、複数のアクチュエータアクチ
ュエータにそれぞれ対応し、かつ、対応したアクチュエ
ータの駆動によって所定の作動を行う複数の作業部材を
設けるとともに、各作動部材に対応し、かつ、中立位置
と作動位置との間で操作可能な複数の操作レバーを設
け、全ての操作レバーが中立位置に設定された状態でバ
ッテリからの電動機への電力供給を停止するとともに、
制御手段は、少なくとも１つの操作レバーが作業位置に
設定された状態で電動機に電力を供給し、操作レバーの
合計の操作量に応じて電動機に電力を供給するように構
成したため、複数設けられた作業部材のすべてが作業を
中断した状態、すなわち全ての操作レバーが中立位置に
設定された状態でバッテリからの電動機への電力供給を
停止することができるとともに、少なくとも１つの操作
レバーが作業位置に設定されることにより電動機に電力
を供給することができる。そして、いずれの作業部材も
作業を行っていないときに電動機が駆動して無駄な電力
が消費されるという不都合を回避することができ、さら
に操作レバーの合計の操作量に応じて電動機に電力を供
給することで、常に過不足なく適正な電力が電動機に供
給され、これによって無駄な電力消費をなくすことがで
きる。

【０１０７】本発明の請求項４および５記載のバッテリ
駆動作業機械の制御装置によれば、操作レバーが作動位
置に設定された状態で、作業の種類に応じて電動機への
電力の供給量を設定する作業モード設定器を設けたた
め、作業モード設定器に作業の種類を入力することによ
り、操作レバーの操作量に応じてその作業の種類の変化
率で電動機に電力が供給されるため、同一の操作レバー
の操作量であっても、作業の種類によって電動機への電
力供給量が異なったものにすることができる。従って、
掘削作業など操作レバーの操作に作業部材が敏感に反応
する必要がある作業の変化率を大きくするとともに、仕
上げ作業など操作レバーの操作に作業部材が敏感に反応
するのがむしろ不適である作業の変化率を小さくする
等、それぞれの作業の特性に応じて変化率を予め決めて
おくことにより、作業モード設定器に作業の種類を入力
することで常に最適の状態で操作レバーを操作し得るよ
うになり、作業性が向上するとともに、過操作が抑制さ
れ、バッテリ電力の無駄な消費を抑制することができ
る。

【０１０８】本発明の請求項６記載のバッテリ駆動作業
機械の制御方法によれば、操作レバーが中立位置にある
ときは上記バッテリからの電動機への電力供給量を停止
し、上記操作レバーが作動位置にあるときは、操作レバ
ーの操作量に応じてバッテリから電動機に電力を供給す
るようにしたため、操作レバーが作動位置に設定された
状態において、設定手段の操作による設定量に応じた電
力が電動機に供給され、これによって電動機は上記設定
量に応じた回転速度で回転し、この回転速度に応じた速
度で作動する油圧ポンプの作動により、作業部材をアク
チュエータを介して操作レバーの操作量に応じた作動速
度で作動させることができる。

【０１０９】このように、設定手段の設定操作によって
作業部材の作動速度を調節することができるため、作業
状況に応じて作業部材の作動速度を変更し、より効率的
な作業機械の運転を実現することができる。

【０１１０】本発明の請求項７記載のバッテリ駆動作業
機械の制御方法によれば、複数設けた操作レバーのそれ
ぞれを、各操作レバーに対応した作業部材が作動を停止
する中立位置と、作業部材が作動する作動位置との間で
操作可能に構成し、全ての操作レバーが中立位置に設定
された状態でバッテリからの電動機への電力供給を停止
するとともに、少なくとも１つの操作レバーが作業位置
に設定された状態で電動機に電力を供給し、操作レバー
の合計の操作量に応じて電動機に供給する電力量を制御
するようにしたため、複数設けられた作業部材のすべて
が作業を中断した状態、すなわち全ての操作レバーが中
立位置に設定された状態でバッテリからの電動機への電
力供給が停止されるとともに、少なくとも１つの操作レ
バーが作業位置に設定されることにより電動機に電力が
供給され、いずれの作業部材も作業を行っていないとき
に電動機が駆動して無駄な電力が消費されるという不都
合を回避することができる。また、操作レバーの合計の
操作量に応じて電動機に供給される電力が制御されるた
め、常に過不足なく適正に電動機に電力を供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る作業機械の一実施形態を示す側面
視の略図である。

【図２】本発明に係る第１実施形態の制御方式を説明す
るための系統図である。

【図３】（イ）〜（ニ）は、アクセルトリマの操作量
と、電動機に印加されるパルス電圧との関係を例示する
波形図である。

【図４】本発明に係る第２実施形態の制御方式を説明す
るための系統図である。

【図５】（イ）〜（ニ）は、操作レバー５１の操作量
と、ループ回路６３を流れるパルス電圧との関係を例示
する波形図である。

【図６】本発明に係る第３実施形態の制御方式を説明す
るための系統図である。

【図７】操作レバーの操作量（操作角度（°））と電動
機３の回転数（ｒｐｍ）との関係を例示するグラフであ
る。

【図８】（イ）〜（ニ）は、操作レバー５１の操作量
と、ループ回路６３を流れるパルス電圧との関係を例示
する波形図である。

【図９】本発明に係る第４実施形態の制御方式を説明す
るための系統図である。

【図１０】本発明に係る第５実施形態の制御方式を説明
するための系統図である。

【図１１】本発明に係る第６実施形態の制御方式を説明
するための系統図である。

【符号の説明】

１ショベルカー１１搭乗部１１ａ方向変更用アクチュエータ１１ｂ水平軸１１ｃ水平軸１２クローラ１２ａ基台１２ｂ油圧モータ１２ｃ垂直軸１３作業部材１３ａ基端側アーム１３ｂ先端側アーム１３ｃショベル１４アクチュエータ１４ａ基端アクチュエータ１４ｂ中間アクチュエータ１４ｃ先端アクチュエータ２バッテリ３電動機４油圧ポンプ４１パイロットポンプ５操作手段５１操作レバー５２横杆５３軸受部５３ａ支持軸５４切換え弁５５方向切換え弁５６開度可変絞り弁６駆動系統６１油圧系統６１ａ第１油圧管路６１ｂ第２油圧管路６１ｃ第１パイロット管路６１ｄ第２パイロット管路６２電気系統６３ループ回路６３ａキースイッチ６３ｂトランジスタ６４制御回路６５アクセルトリマ（操作つまみ）６５１作業モード設定器６５２掘削モードボタン６５３整地モードボタン６５４仕上げモードボタン６５５中立位置センサ６６制御手段６６ａ電力供給制御部６７チョッパ回路６８パイロット圧センサ６９余剰流量センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆動に
よって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポンプか
ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
ことによってアクチュエータを介して上記作業部材を運
転操作する操作レバーとを備えてなるバッテリ駆動作業
機械の制御装置において、上記操作レバーは、上記作業
部材が作動を停止する中立位置と、作業部材が作動する
作動位置との間で操作可能に構成され、上記バッテリか
らの電動機への電力供給量を設定する設定手段と、この
設定手段の操作量に応じて電動機への電力供給量を制御
する制御手段が設けられていることを特徴とするバッテ
リ駆動作業機械の制御装置。
【請求項２】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆動に
よって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポンプか
ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
ことによってアクチュエータを介して上記作業部材を運
転操作する操作レバーとを備えてなるバッテリ駆動作業
機械の制御装置において、上記操作レバーは、上記作業
部材が作動を停止する中立位置と、作業部材が作動する
作動位置との間で操作可能に構成され、上記作動位置に
おける操作レバーの操作量を検出する操作量検出手段が
設けられ、操作レバーが中立位置に操作された状態でバ
ッテリからの電動機への電力供給を停止し、操作レバー
が作動位置に操作された状態でバッテリから電動機に電
力を供給するとともに、上記操作量検出手段による検出
量に応じて電動機への電力供給量を制御する制御手段が
設けられていることを特徴とするバッテリ駆動作業機械
の制御装置。
【請求項３】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動する複数のアクチュエータと、上記各アクチュエータ
にそれぞれ対応して設けられ、かつ、対応したアクチュ
エータの駆動によって所定の作動を行う複数の作業部材
と、それぞれのアクチュエータに対応して設けられ、か
つ、上記油圧ポンプから吐出される作動油の流通および
遮断の切り換えを行うことによって上記各作業部材を運
転操作する複数の操作レバーとを備えてなるバッテリ駆
動作業機械の制御装置において、上記各操作レバーは、
上記作業部材が作動を停止する中立位置と、作業部材が
作動する作動位置との間で操作可能に構成され、全ての
操作レバーが中立位置に設定された状態でバッテリから
の電動機への電力供給を停止するとともに、少なくとも
１つの操作レバーが作業位置に設定された状態で電動機
に電力を供給し、操作レバーの合計の操作量に応じて電
動機に供給する電力量を制御する制御手段が設けられて
いることを特徴とするバッテリ駆動作業機械の制御装
置。
【請求項４】上記操作レバーが作動位置に設定された
状態で、作業の種類に応じて電動機への電力の供給量を
設定する作業モード設定器が設けられていることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバッテリ駆動
作業機械の制御装置。
【請求項５】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆動に
よって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポンプか
ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
ことによってアクチュエータを介して上記作業部材を運
転操作する操作レバーとを備えてなり、上記操作レバー
の操作量に応じて所定の変化率でバッテリからの電力を
電動機に供給するように構成されたバッテリ駆動の作業
機械において、上記作業部材の作業の種類が入力される
作業モード設定器が設けられ、この作業モード設定器
は、入力された作業の種類に応じて上記変化率を設定す
るように構成されていることをバッテリ駆動作業機械の
制御装置。
【請求項６】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆動に
よって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポンプか
ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
ことによってアクチュエータを介して上記作業部材が作
動する作動位置と、上記作業部材が停止する中立位置と
の間で運転操作する操作レバーとを備えてなるバッテリ
駆動作業機械の制御方法において、上記操作レバーが中
立位置にあるときは上記バッテリからの電動機への電力
供給量を停止し、上記操作レバーが作動位置にあるとき
は、操作レバーの操作量に応じてバッテリから電動機に
電力を供給することを特徴とするバッテリ駆動作業機械
の制御方法。
【請求項７】搭載されたバッテリからの電力を得て駆
動する電動機と、この電動機によって駆動される油圧ポ
ンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油により駆
動するアクチュエータと、このアクチュエータの駆動に
よって所定の作動を行う作業部材と、上記油圧ポンプか
ら吐出される作動油の流通および遮断の切り換えを行う
ことによってアクチュエータを介して上記作業部材が作
動する作動位置と、上記作業部材が停止する中立位置と
の間で運転操作する操作レバーとを備えてなるバッテリ
駆動作業機械の制御方法において、上記各操作レバーを
上記作業部材が作動を停止する中立位置と、作業部材が
作動する作動位置との間で操作可能に構成し、全ての操
作レバーが中立位置に設定された状態でバッテリからの
電動機への電力供給を停止するとともに、少なくとも１
つの操作レバーが作業位置に設定された状態で電動機に
電力を供給し、操作レバーの合計の操作量に応じて電動
機に供給する電力量を制御することを特徴とするバッテ
リ駆動作業機械の制御方法。