JPH10252092A

JPH10252092A - 建設機械の制御方法および制御装置

Info

Publication number: JPH10252092A
Application number: JP9055344A
Authority: JP
Inventors: Shoji Tozawa; 祥二戸澤; Tomoaki Ono; 智昭小野
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-22
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: CN1217760A; CN1088488C; DE69724462T2; WO1998040570A1; KR20000010684A; EP0965698A4; CA2250899C; JP3608900B2; EP0965698B1; US6108948A; KR100319569B1; EP0965698A1; DE69724462D1; CA2250899A1

Abstract

(57)【要約】【課題】アーム機構の駆動開始直後であっても、ポン
プの応答遅れや不感帯の増大を抑制して作業部材による
仕上げ精度の向上をはかる。【解決手段】操作部材８による操作量に応じて吐出圧
を可変にしうるポンプ５１，５２を有する流体圧回路に
接続されるとともにポンプ５１，５２からの吐出圧で動
作するシリンダ式アクチュエータで、建設機械本体に装
備された関節式アーム機構を駆動する建設機械におい
て、操作部材８がシリンダ式アクチュエータの非駆動位
置にある場合でも、ポンプ５１，５２の吐出圧を所定値
以上に保持するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地面を掘削する油
圧ショベル等の建設機械に関し、特にかかる建設機械の
制御方法および制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械は、図１３に
示すように、無限軌条部５００Ａを有する下部走行体５
００上に、運転操作室（キャビン）６００付きの上部旋
回体１００をそなえており、さらにこの上部旋回体１０
０に、ブーム２００，スティック３００，バケット４０
０からなる関節式アーム機構を装備した構成となってい
る。

【０００３】そして、例えばストロークセンサ２１０，
２２０，２３０にて得られた、ブーム２００，スティッ
ク３００，バケット４００の各伸縮変位情報に基づき、
ブーム２００，スティック３００，バケット４００を適
宜それぞれ油圧シリンダ１２０，１２１，１２２で駆動
して、バケット４００の進行方向あるいはバケット４０
０の姿勢を一定に保って掘削できるようになっており、
これにより、バケット４００のごとき作業部材の位置と
姿勢の制御を正確に且つ安定して行ない得るようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の油圧ショベルでは、例えば水平均し動作等のよう
にバケット４００の歯先を直線的に動かす操作（レイキ
ング）をコントローラにより自動的に行なう場合、油圧
シリンダ１２０，１２１，１２２に対して作動油の給排
を行なう油圧回路中の電磁弁（制御弁機構）を電気的に
フィードバック制御することにより、油圧シリンダ１２
０，１２１，１２２の伸縮動作を制御して、ブーム２０
０，スティック３００，バケット４００の姿勢を制御し
ている。

【０００５】このとき、油圧シリンダ１２０，１２１，
１２２は、油圧回路に接続され、ポンプからの吐出圧に
よって動作するようになっており、作業者が操作レバー
を操作することにより、上記の油圧回路を通じて油圧シ
リンダ１２０〜１２２に対する作動油の給排が行なわ
れ、ブーム２００，スティック３００，バケット４００
が動作するようになっている。

【０００６】このとき、関節式アーム機構の駆動を開始
する直前は、操作レバーは中立位置（非駆動位置）に配
置され、前述したポンプはほとんど作動油を吐出してな
い状態（アイドリング状態）になっている。このような
状態から操作レバーを操作すると、操作レバーの操作量
に応じてポンプの吐出圧が徐々に立ち上がるようになっ
ている。

【０００７】このため、ポンプのアイドリング状態から
操作レバーを操作して自動制御を開始した直後（駆動開
始直後）には、ポンプの吐出圧が十分に立ち上がってい
ないため、ポンプの応答遅れが生じるほか、ポンプ負荷
が油圧シリンダ１２０〜１２２の負荷よりも小さいこと
に起因して不感帯が増大することにより、バケット４０
０の姿勢制御精度が悪化してしまう。従って、駆動開始
直後において、バケット４００による水平均し面等の仕
上げ精度を向上させることは困難であった。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、アーム機構の駆動開始直後であっても、ポン
プの応答遅れや不感帯の増大を抑制して作業部材による
仕上げ精度の向上をはかった、建設機械の制御方法およ
び制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の建設機械の制御方法（請求項１）は、操作
部材による操作量に応じて吐出圧を可変にしうるポンプ
を有する流体圧回路に接続されるとともにポンプからの
吐出圧で動作するシリンダ式アクチュエータで、建設機
械本体に装備された関節式アーム機構を駆動する建設機
械において、操作部材がシリンダ式アクチュエータの非
駆動位置にある場合でも、ポンプの吐出圧を所定値以上
に保持しておくことを特徴としている。

【００１０】上述した建設機械の制御方法（請求項１）
では、操作部材がシリンダ式アクチュエータの非駆動位
置にある場合でも、ポンプの吐出圧が所定値以上に保持
されているので、関節式アーム機構を動作させるべく操
作部材を非駆動位置から操作した直後（駆動開始直後）
であっても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポンプの応
答遅れや不感帯の増大を抑制することができる。

【００１１】また、本発明の建設機械の制御装置（請求
項２）は、建設機械本体と、この建設機械本体に一端部
を枢着され他端側に作業部材を有する関節式アーム機構
と、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動する
シリンダ式アクチュエータ機構と、このシリンダ式アク
チュエータ機構を介してアーム機構を操作する操作部材
と、シリンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の
給排を行なってシリンダ式アクチュエータ機構に伸縮動
作を行なわせるべく操作部材による操作量に応じて吐出
圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路と、操作部
材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置にある
かどうかを検出する検出手段と、この検出手段にて操作
部材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置にあ
ることが検出された場合にポンプの吐出圧を所定値以上
に保持するポンプ制御手段とをそなえて構成されたこと
を特徴としている。

【００１２】なお、ポンプ制御手段が、検出手段にて操
作部材がシリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位置に
あることが検出され、且つ、制御開始トリガ操作部材に
よる制御開始トリガ操作が行なわれたことが検出される
と、ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するように構成
されてもよい（請求項３）。また、ポンプ制御手段が、
シリンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応
じて、保持すべき吐出圧を変更するように構成されても
よいし（請求項４）、この場合、ポンプ制御手段が、シ
リンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じ
て、変更すべき保持吐出圧を記憶した記憶手段を有して
構成されていてもよい（請求項５）。

【００１３】上述した建設機械の制御装置（請求項２）
では、検出手段にて操作部材がシリンダ式アクチュエー
タ機構の非駆動位置にあることが検出されると、ポンプ
制御手段により、ポンプの吐出圧が所定値以上に保持さ
れるので、関節式アーム機構を動作させるべく操作部材
を非駆動位置から操作した直後（駆動開始直後）であっ
ても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポンプの応答遅れ
や不感帯の増大を抑制することができる。

【００１４】なお、検出手段にて操作部材がシリンダ式
アクチュエータ機構の非駆動位置にあることが検出さ
れ、且つ、制御開始トリガ操作部材による制御開始トリ
ガ操作が行なわれたことが検出された場合に、ポンプ制
御手段によりポンプの吐出圧を所定値以上に保持するこ
とで、操作部材が非駆動位置にある場合にポンプの吐出
圧を所定値以上に保持するというポンプ制御手段の制御
動作を行なうか否かを、制御開始トリガ操作部材による
制御開始トリガ操作によって選択することができる（請
求項３）。

【００１５】また、ポンプ制御手段により、シリンダ式
アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持
すべき吐出圧を変更することで、ポンプ負荷がシリンダ
式アクチュエータ機構の負荷よりも小さいことに起因す
る不感帯の増大を確実に抑制することができる（請求項
４）。この場合、シリンダ式アクチュエータ機構に作用
する負荷状態に応じて、変更すべき保持吐出圧を記憶手
段に予め記憶させておくことにより、ポンプ制御手段
は、シリンダ式アクチュエータ機構に作用する負荷状態
に応じた保持吐出圧を記憶手段から読み出すだけで、最
適なポンプの保持吐出圧を得て、ポンプの吐出圧の変更
制御を行なうことができる（請求項５）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。本実施形態にかかる建設機械
としての油圧ショベルは、図１に示すように、左右に無
限軌条部５００Ａを有する下部走行体５００上に、運転
操作室６００付き上部旋回体（建設機械本体）１００が
水平面内で回転自在に設けられている。

【００１７】そして、この上部旋回体１００に対して、
一端が回動可能に接続されるブーム（アーム部材）２０
０が設けられ、さらにブーム２００に対して、一端が関
節部を介して回動可能に接続されるスティック（アーム
部材）３００が設けられている。さらに、スティック３
００に対して、一端が関節部を介して回動可能に接続さ
れ、先端が地面を掘削し内部に土砂を収容可能なバケッ
ト（作業部材）４００がが設けられている。

【００１８】このように、ブーム２００，スティック３
００，バケット４００で、上部旋回体１００に一端部を
枢着され他端側にバケット４００を有するとともに、関
節部を介して相互に接続された一対のアーム部材として
のブーム２００，スティック３００を有する関節式アー
ム機構が構成される。また、シリンダ式アクチュエータ
としてのブーム油圧シリンダ１２０，スティック油圧シ
リンダ１２１，バケット油圧シリンダ１２２（以下、ブ
ーム油圧シリンダ１２０をブームシリンダ１２０または
単にシリンダ１２０ということがあり、スティック油圧
シリンダ１２１をスティックシリンダ１２１または単に
シリンダ１２１ということがあり、バケット油圧シリン
ダ１２２をバケットシリンダ１２２または単にシリンダ
１２２ということがある）が設けられている。

【００１９】ここで、ブームシリンダ１２０は、上部旋
回体１００に対して一端が回動可能に接続されるととも
にブーム２００に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ち上部旋回体１００とブーム２００との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、ブーム２
００を上部旋回体１００に対して回動させることができ
るものである。

【００２０】また、スティックシリンダ１２１は、ブー
ム２００に対して一端が回動可能に接続されるとともに
スティック３００に対して他の一端が回動可能に接続さ
れ、即ちブーム２００とスティック３００との間に介装
されて、端部間の距離が伸縮することにより、スティッ
ク３００をブーム２００に対して回動させることができ
るものである。

【００２１】さらに、バケットシリンダ１２２は、ステ
ィック３００に対して一端が回動可能に接続されるとと
もにバケット４００に対して他の一端が回動可能に接続
され、即ちスティック３００とバケット４００との間に
介装されて、端部間の距離が伸縮することにより、バケ
ット４００をスティック３００に対して回動させること
ができるものである。なお、バケット油圧シリンダ１２
２の先端部には、リンク機構１３０が設けられている。

【００２２】このように上記の各シリンダ１２０〜１２
２で、伸縮動作を行なうことによりアーム機構を駆動す
る複数のシリンダ式アクチュエータを有するシリンダ式
アクチュエータ機構が構成される。なお、図示しない
が、左右の無限軌条部５００Ａをそれぞれ駆動する油圧
モータや、上部旋回体１００を旋回駆動する旋回モータ
も設けられている。

【００２３】ところで、図２に示すように、シリンダ１
２０〜１２２や上記の油圧モータや旋回モータのための
油圧回路（流体圧回路）が設けられており、この油圧回
路には、エンジンＥによって駆動される吐出圧可変型の
ポンプ５１，５２のほか、ブーム用主制御弁（コントロ
ールバルブ）１３，スティック用主制御弁（コントロー
ルバルブ）１４，バケット用主制御弁（コントロールバ
ルブ）１５等が介装されている。吐出圧可変型のポンプ
５１，５２は、それぞれ、後述するエンジンポンプコン
トローラ２７によって斜板角（傾転角）を調整すること
により、油圧回路への作動油の吐出圧を変更できる構成
になっている。なお、図２において、各構成要素管を接
続するラインが実線である場合には、そのラインが電気
系統であることを示し、各構成要素管を接続するライン
が破線である場合には、そのラインが油圧系統であるこ
とを示している。

【００２４】また、主制御弁１３，１４，１５をそれぞ
れ制御するために、パイロット油圧回路が設けられてお
り、このパイロット油圧回路には、エンジンＥによって
駆動されるパイロットポンプ５０のほか、電磁比例弁３
Ａ，３Ｂ，３Ｃ，電磁切替弁４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，セレク
タ弁１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ等が介装されている。そし
て、本実施形態の油圧ショベルには、電磁比例弁３Ａ，
３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，１４，１５をそれ
ぞれ制御することにより、制御したいモードに応じて、
ブーム２００，スティック３００，バケット４００が所
望の伸縮変位となるように制御するコントローラ１が設
けられている。なお、このコントローラ１は、マイクロ
プロセッサ，ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ，適宜の入出力
インタフェースなどで構成される。

【００２５】そして、このコントローラ１へは種々のセ
ンサからの検出信号（設定信号を含む）が入力されるよ
うになっており、コントローラ１は、これらのセンサか
らの検出信号に基づき、上記の制御を実行するようにな
っている。なお、このようなコントローラ１による制御
を半自動制御というが、この半自動制御による掘削中
（半自動掘削モード）であっても、手動にてバケット角
や目標法面高さの微調整を行なうことは可能である。

【００２６】このような半自動制御モード（半自動掘削
モード）としては、バケット角制御モード（図８参
照），法面掘削モード（バケット歯先直線掘削モードま
たはレイキングモード；図９参照），法面掘削モードと
バケット角制御モードとを組み合わせたスムージングモ
ード（図１０参照），バケット角自動復帰モード（オー
トリターンモード；図１１参照）等がある。

【００２７】ここで、バケット角制御モードは、図８に
示すように、スティック３００およびブーム２００を動
かしてもバケット４００の水平方向（垂直方向）に対す
る角度（バケット角）が常に一定に保たれるモードで、
このモードは、後述するモニタパネル１０上のバケット
角制御スイッチをＯＮにすると、実行される。なお、バ
ケット４００が手動にて動かされた時、このモードは解
除され、バケット４００が止まった時点でのバケット角
が新しいバケット保持角として記憶される。

【００２８】法面掘削モードは、図９に示すように、バ
ケット４００の歯先１１２が直線的に動くモードであ
る。ただし、バケットシリンダ１２２は動かない。ま
た、バケット４００の移動に伴いバケット角φが変化す
る。法面掘削モード＋バケット角制御モード（スムージ
ングモード）は、図１０に示すように、バケット４００
の歯先１１２が直線的に動くモードであり、バケット角
φも掘削中一定に保たれる。

【００２９】バケット自動復帰モードは、図１１に示す
ように、バケット角が予め設定された角度に自動的に復
帰するモードであり、復帰バケット角はモニタパネル１
０によって設定される。このモードはブーム／バケット
操作レバー６上のバケット自動復帰スタートスイッチ７
をＯＮにすることで始動する。バケット４００が予め設
定された角度まで復帰した時点でこのモードは解除され
る。

【００３０】上記の法面掘削モード，スムージングモー
ドは、モニタパネル１０上の半自動制御スイッチをＯＮ
にし、且つ、スティック操作レバー８上の法面掘削スイ
ッチ９をＯＮにし、スティック操作レバー８とブーム／
バケット操作レバー６との両方またはどちらか一方が動
かされた時に、これらのモードに入るようになってい
る。なお、目標法面角はモニタパネル１０上のスイッチ
操作にて設定される。

【００３１】また、法面掘削モード，スムージングモー
ドでは、スティック操作レバー８の操作量が目標法面角
に対して平行方向のバケット歯先移動速度を与え、ブー
ム／バケット操作レバー６の操作量が垂直方向のバケッ
ト歯先移動速度を与えるようになっている。従って、ス
ティック操作レバー８を動かすと、目標法面角に沿っ
て、バケット歯先１１２が直線移動を開始し、掘削中に
ブーム／バケット操作レバー６を動かすことによって、
手動による目標法面高さの微調整が可能となる。

【００３２】さらに、法面掘削モード，スムージングモ
ードでは、ブーム／バケット操作レバー６を操作するこ
とによって掘削中のバケット角を微調整できるほか、目
標法面高さも変更することができる。なお、このシステ
ムでは、手動モードも可能であるが、この手動モードで
は、従来の油圧ショベルと同等の操作が可能となるほか
に、バケット歯先１１２の座標表示が可能である。

【００３３】また、半自動システム全体のサービス・メ
ンテナンスを行なうためのサービスモードも用意されて
おり、このサービスモードはコントローラ１に外部ター
ミナル２を接続することによって行なわれる。そして、
このサービスモードによって、制御ゲインの調整や各セ
ンサの初期化等が行なわれる。ところで、コントローラ
１に接続される各種センサとして、図２に示すように、
圧力スイッチ１６，圧力センサ１９，２８Ａ，２８Ｂ，
レゾルバ（角度センサ，姿勢検出手段）２０〜２２，車
両傾斜角センサ２４等が設けられており、さらに、コン
トローラ１には、エンジンポンプコントローラ２７，Ｏ
Ｎ−ＯＦＦスイッチ（前述したバケット自動復帰スター
トスイッチ）７，ＯＮ−ＯＦＦスイッチ（前述した法面
掘削スイッチ）９，目標法面角設定器付モニタパネル
（ディスプレイスイッチパネル）１０が接続されてい
る。なお、外部ターミナル２は、制御ゲインの調整や各
センサの初期化時等に、コントローラ１に接続される。

【００３４】また、エンジンポンプコントローラ２７
は、エンジン回転速度センサ２３からのエンジン回転数
情報を受けて、エンジンＥおよび吐出圧可変型のポンプ
５１，５２の斜板角（傾転角）を制御するもので、コン
トローラ１との間で協調情報を遣り取りできるようにな
っている。圧力センサ１９は、スティック３００の伸縮
用，ブーム２００の上下用の各操作レバー６，８から主
制御弁１３，１４，１５に接続されているパイロット配
管に取り付けられて、パイロット配管内のパイロット油
圧を検出するものであるが、かかるパイロット配管内の
パイロット油圧は、操作レバー６，８の操作量によって
変化するため、この油圧を計測することで、計測された
油圧に基づいてコントローラ１は操作レバー６，８の操
作量を推定できるようになっている。

【００３５】圧力センサ２８Ａ，２８Ｂは、それぞれ、
ブームシリンダ１２０，スティックシリンダ１２１の伸
長伸縮状態を検出するもので、これらの圧力センサ２８
Ａ，２８Ｂによりシリンダ１２０，１２１に作用する負
荷状態がそれぞれ検出されるようになっている。なお、
前述した半自動制御時において、スティック操作レバー
８は、設定された掘削斜面に対して平行方向のバケット
歯先移動速度を決定するものとして使用され、ブーム／
バケット操作レバー６は、設定斜面に対して垂直方向の
バケット歯先移動速度を決定するものとして使用され
る。従って、スティック操作レバー８とブーム／バケッ
ト操作レバー６との同時操作時には、設定斜面に対して
平行及び垂直方向の合成ベクトルにてバケット歯先の移
動方向とその速度が決定されることになる。

【００３６】圧力スイッチ１６は、ブーム２００，ステ
ィック３００，バケット４００のための操作レバー６，
８用のパイロット配管にセレクタ弁１７等を介して取り
付けられて、操作レバー６，８が中立か否かを検出する
ために使用される。即ち、操作レバー６，８が中立状態
の時、圧力スイッチ１６の出力がＯＦＦとなり、操作レ
バー６，８が使用されると、圧力スイッチ１６の出力が
ＯＮとなる。なお、中立検出用圧力スイッチ１６は、圧
力センサ１９の異常検出および手動／半自動モードの切
替用としても利用される。

【００３７】レゾルバ２０は、ブーム２００の姿勢をモ
ニタしうるブーム２００の建設機械本体１００への枢着
部（関節部）に設けられてブーム２００の姿勢を検出す
る姿勢検出手段として機能するものであり、レゾルバ２
１は、スティック３００の姿勢をモニタしうるスティッ
ク３００のブーム２００への枢着部（関節部）に設けら
れてスティック３００の姿勢を検出する姿勢検出手段と
して機能するものである。また、レゾルバ２２は、バケ
ット４００の姿勢をモニタしうるリンク機構枢着部に設
けられてバケット４００の姿勢を検出する姿勢検出手段
として機能するもので、これらのレゾルバ２０〜２２に
より、アーム機構の姿勢を角度情報で検出する角度検出
手段が構成されている。

【００３８】信号変換器２６は、レゾルバ２０で得られ
た角度情報をブームシリンダ１２０の伸縮変位情報に変
換し、レゾルバ２１で得られた角度情報をスティックシ
リンダ１２１の伸縮変位情報に変換し、レゾルバ２２で
得られた角度情報をバケットシリンダ１２２の伸縮変位
情報に変換するもの、即ち、レゾルバ２０〜２２で得ら
れた角度情報を対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮
変位情報に変換するものである。

【００３９】このため、この信号変換器２６は、各レゾ
ルバ２０〜２２からの信号を受ける入力インタフェース
２６Ａと、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に
対応するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を記憶
するルークアップテーブル２６Ｂ−１を含むメモリ２６
Ｂと、各レゾルバ２０〜２２で得られた角度情報に対応
するシリンダ１２０〜１２２の伸縮変位情報を求めシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ１に通信しうる主演算
装置（ＣＰＵ）２６Ｃと、このＣＰＵ２６Ｃからのシリ
ンダ伸縮変位情報をコントローラ１へ送出する出力イン
タフェース２６Ｄとを有して構成されている。

【００４０】上述した各レゾルバ２０〜２２で得られた
角度情報θbm，θst，θbkに対応するシリンダ１２０〜
１２２の伸縮変位情報λbm，λst，λbkは余弦定理を用
いて次式（１）〜（３）で求めることができる。 λbm＝（Ｌ₁₀₁₁₀₂ ²＋Ｌ₁₀₁₁₁₁ ² −２Ｌ₁₀₁₁₀₂・Ｌ₁₀₁₁₁₁ cos( θbm＋Ａxbm ））^1/2 ・・（１） λst＝（Ｌ₁₀₃₁₀₄ ²＋Ｌ₁₀₄₁₀₅ ²−２Ｌ₁₀₃₁₀₄・Ｌ₁₀₄₁₀₅ cosθst）^1/2 ・・（２） λbk＝（Ｌ₁₀₆₁₀₇ ²＋Ｌ₁₀₇₁₀₉ ²−２Ｌ₁₀₆₁₀₇・Ｌ₁₀₇₁₀₉ cosθbk）^1/2 ・・（３）ここで、上式において、Ｌ_ijは固定長、Ａxbm は固定角
を表し、Ｌの添字ｉｊは節点ｉ，ｊ間の情報を有する。
例えばＬ₁₀₁₁₀₂は節点１０１と節点１０２との距離を表
す。なお、節点１０１をｘｙ座標の原点とする（図７参
照）。

【００４１】もちろん、各レゾルバ２０〜２２で角度情
報θbm，θst，θbkが得られる毎に、上式を演算手段
（例えばＣＰＵ２６Ｃ）で演算してもよい。この場合
は、ＣＰＵ２６Ｃが、各レゾルバ２０〜２２で得られた
角度情報に基づいて、その角度情報に対応するシリンダ
１２０〜１２２の伸縮変位情報を演算により求める演算
手段を構成することになる。

【００４２】なお、信号変換器２６で変換された信号
は、半自動制御時のフィードバック制御に利用されるほ
か、バケット４００の歯先１１２の位置計測／表示用座
標を計測するためにも利用される。また、半自動システ
ムにおけるバケット歯先位置は油圧ショベルの上部旋回
体１００のある１点を原点として演算されるが、上部旋
回体１００がフロントリンケージ方向に傾斜した時、制
御演算上の座標系を車両傾斜分だけ回転することが必要
になる。車両傾斜角センサ２４は、この座標系の回転分
を補正するために使用される。

【００４３】前述のごとく、コントローラ１からの電気
信号によって、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃは、パイロットポ
ンプ５０から供給される油圧を制御し、制御された油圧
を切替弁４Ａ〜４Ｃまたはセレクタ弁１８Ａ〜１８Ｃを
通して主制御弁１３，１４，１５に作用させることによ
り、シリンダ目標速度が得られるように、主制御弁１
３，１４，１５のスプール位置を制御することが行なわ
れるが、切替弁４Ａ〜４Ｃを手動モード側にすれば、手
動にてシリンダ１２０〜１２２を制御することができ
る。

【００４４】なお、スティック合流調整比例弁１１は、
目標シリンダ速度に応じた油量を得るために２つのポン
プ５１，５２の合流度合を調整するものである。また、
スティック操作レバー８には、前述したＯＮ−ＯＦＦス
イッチ（法面掘削スイッチ）９が取り付けられており、
オペレータがこのスイッチ９を操作することによって、
半自動モードが選択または非選択される。そして、半自
動モードが選択されると、バケット４００の歯先１１２
を直線的に動かすことができるようになる。

【００４５】さらに、ブーム／バケット操作レバー６に
は、前述したＯＮ−ＯＦＦスイッチ（バケット自動復帰
スタートスイッチ）７が取り付けられており、オペレー
タがこのスイッチ７をＯＮすることによって、バケット
４００を予め設定された角度に自動復帰させることがで
きるようになっている。安全弁５は、電磁比例弁３Ａ〜
３Ｃに供給されるパイロット圧を断続するためのもの
で、この安全弁５がＯＮ状態の時のみパイロット圧が電
磁比例弁３Ａ〜３Ｃに供給されるようになっている。従
って、半自動制御上、何らかの故障があった場合等は、
この安全弁５をＯＦＦ状態にすることにより、速やかに
リンケージの自動制御を停止することができる。

【００４６】また、エンジンＥの回転速度は、オペレー
タが設定したエンジンスロットルの位置〔スロットルダ
イヤル（図示省略）を操作することによって設定され
る〕によって異なり、さらに、エンジンスロットルの位
置が一定であっても負荷によってエンジン回転速度は変
化する。ポンプ５０，５１，５２はエンジンＥに直結さ
れているので、エンジン回転速度が変化すると、ポンプ
吐出量（ポンプ吐出圧）も変化するため、主制御弁１
３，１４，１５のスプール位置が一定であっても、シリ
ンダ速度はエンジン回転速度の変化に応じて変化してし
まう。これを補正するためにエンジン回転速度センサ２
３が取り付けられており、エンジン回転速度が低い時
は、バケット４００の歯先１１２の目標移動速度を遅く
するようになっている。

【００４７】目標法面角設定器付モニタパネル１０（単
にモニタパネルと呼ぶ場合がある）は、目標法面角α
（図７，図１２参照），バケット復帰角の設定器として
使用されるほか、バケット歯先４００の座標や計測され
た法面角あるいは計測された２点座標間距離の表示器と
しても使用されるようになっている。なお、このモニタ
パネル１０は、操作レバー６，８とともに運転操作室６
００内に設けられる。

【００４８】すなわち、本実施形態にかかるシステムに
おいては、従来のパイロット油圧ラインに圧力センサ１
９および圧力スイッチ１６を組込み、操作レバー６，８
の操作量を検出し、レゾルバ２０，２１，２２を用いて
フィードバック制御を行ない、制御は各シリンダ１２
０，１２１，１２２毎に独立した多自由度フィードバッ
ク制御ができるような構成となっている。これにより、
圧力補償弁等の油器の追加が不要となる。また、車両傾
斜角センサ２４を用いて、上部旋回体１００の傾斜によ
る影響を補正し、コントローラ１からの電気信号にて、
シリンダ１２０，１２１，１２２を駆動するために電磁
比例弁３Ａ〜３Ｃを利用した構成にもなっている。な
お、手動／半自動モード切替スイッチ９によりオペレー
タは任意にモードを選択できるようになっているほか、
目標法面角を設定することもできるようになっているの
である。

【００４９】次に、コントローラ１にて行なわれる半自
動システムの制御アルゴリズムについて述べるが、この
コントローラ１にて行なわれる半自動制御モード（バケ
ット自動復帰モードを除く）の制御アルゴリズムは、概
略、図４に示すようになっている。すなわち、最初に、
バケット４００の歯先１１２の移動速度および移動方向
を、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１および
ブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，車両
傾斜角，エンジン回転速度の情報に基づいて求める。そ
して、求められた情報（バケット４００の歯先１１２の
移動速度および移動方向）に基づいて、各シリンダ１２
０，１２１，１２２の目標速度を演算する。この時、エ
ンジン回転速度の情報はシリンダ速度の上限を決定する
とき必要となる。

【００５０】また、コントローラ１は、図３および図４
に示すように、各シリンダ１２０，１２１，１２２毎に
独立した制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃをそなえており、各制
御は、図４に示すように、独立した制御フィードバック
ループとして構成され、互いに干渉し合うことがないよ
うになっている。ここで、本実施形態の制御装置の要部
について説明すると、図４に示す閉ループ制御内の補償
構成は、各制御部１Ａ，１Ｂ，１Ｃとも、図５に示すよ
うに、変位，速度についてのフィードバックループとフ
ィードフォワードループとの多自由度構成となってお
り、制御ゲイン（制御パラメータ）可変のフィードバッ
クループ式補償手段７２と、制御ゲイン（制御パラメー
タ）可変のフィードフォワードループ式補償手段７３と
をそなえて構成されている。

【００５１】すなわち、目標速度が与えられると、フィ
ードバックループ式補償手段７２において、目標速度と
速度フィードバック情報との偏差に所定のゲインＫｖｐ
（符号６２参照）を掛けるルートと、目標速度を一旦積
分して（図５の積分要素６１参照）、この目標速度積分
情報と変位フィードバック情報との偏差に所定のゲイン
Ｋｐｐ（符号６３参照）を掛けるルートと、上記目標速
度積分情報と変位フィードバック情報との偏差に所定の
ゲインＫｐｉ（符号６４参照）を掛け更に積分（符号６
６参照）を施すルートによりフィードバックループ処理
がなされる一方、フィードフォワードループ式補償手段
７３においては、目標速度に所定のゲインＫｆ（符号６
５参照）を掛けるルートによるフィードフォワードルー
プ処理がなされるようになっている。

【００５２】このうち、フィードバックループ処理につ
いてもう少し詳しく説明すると、本装置には、図５に示
すように、シリンダ１２０〜１２２の動作情報を検出す
る動作情報検出手段９１が設けられており、コントロー
ラ１では、動作情報検出手段９１からの検出情報と、目
標値設定手段８０で設定された目標動作情報（例えば目
標移動速度）とを入力情報として、ブーム２００等のア
ーム部材およびバケット（作業部材）４００が目標とす
る動作状態になるよう制御信号を設定・出力する。ま
た、動作情報検出手段９１は、具体的には、各シリンダ
１２０〜１２２の位置を検出しうるシリンダ位置検出手
段８３であって、本実施形態では、このシリンダ位置検
出手段８３は、上述したレゾルバ２０〜２２と信号変換
器２６とから構成されている。

【００５３】なお、上記のゲインＫｖｐ，Ｋｐｐ，Ｋｐ
ｉ，Ｋｆの値は、ゲインスケジューラ７０によって可変
しうるようになっている。また、非線形除去テーブル７
１が、電磁比例弁３Ａ〜３Ｃや主制御弁１３〜１５等の
非線形性を除去するために設けられているが、この非線
形除去テーブル７１を用いた処理は、テーブルルックア
ップ手法を用いることにより、コンピュータにて高速に
行なわれるようになっている。

【００５４】ところで、本実施形態の制御装置において
は、エンジンポンプコントローラ２７とコントローラ１
とが連携してポンプ５１，５２の吐出圧を可変制御する
機能（ポンプ制御手段としての機能）を果たしている。
その主たる機能としては、下記の機能と機能とがあ
る。機能：スティック操作レバー（操作部材）８による操
作量に応じてポンプ５１，５２の吐出圧を可変制御する
機能。操作レバー６や８が中立位置（非駆動位置）に配
置され、各ポンプ５１，５２がほとんど作動油を吐出し
てない状態（アイドリング状態）から操作レバー６や８
を操作した場合に、操作レバー６や８の操作量に応じて
ポンプ５１，５２の吐出圧が徐々に立ち上がるように、
各ポンプ５１，５２の斜板角を制御する機能。

【００５５】機能：スティック操作レバー８に付設さ
れた押しボタンスイッチ８ａ（図６参照）による制御開
始トリガ操作と、スティック操作レバー８がシリンダ１
２０，１２１の非駆動位置（中立位置；ポンプ５１，５
２がアイドリング状態）にあるかどうかを検出する中立
位置検出用センサ（検出手段）８ｂからの信号と、圧力
センサ２８Ａ，２８Ｂからの信号（シリンダ１２０，１
２１の負荷状態）とに応じて角ポンプ５１，５２の吐出
圧を所定値以上（高圧状態）に保持するように、各ポン
プ５１，５２の斜板角を制御する機能。より具体的に
は、スティック操作レバー８が中立位置にあり且つ押し
ボタンスイッチ８ａが押下された場合に、シリンダ１２
０，１２１の負荷状態に応じた吐出圧に保持するよう
に、各ポンプ５１，５２の斜板角を制御する機能。

【００５６】本発明の特徴的な機能である、後者の機能
について、図６を参照しながら、より詳細に説明す
る。図６に示すように、本実施形態では、スティック操
作レバー８がシリンダ１２０，１２１の非駆動位置（中
立位置）にあるかどうかを検出する中立位置検出用セン
サ（検出手段）８ｂと、半自動制御開始時に操作される
押しボタンスイッチ（制御開始トリガ操作部材）８ａと
がスティック操作レバー８に付設されている。

【００５７】コントローラ１は、後述するポンプ斜板角
設定テーブル（記憶手段）を有しており、中立位置検出
用センサ８ｂによりスティック操作レバー８が中立位置
にあることが検出され、且つ、押しボタンスイッチ８ａ
が押下（制御開始トリガ操作）された場合に、圧力セン
サ２８Ａ，２８Ｂにより検出されたシリンダ１２０，１
２１の負荷状態（シリンダ負荷圧の最大値）に応じた吐
出圧（高圧状態）に保持するように、その吐出圧にする
ためのポンプ斜板指令値をエンジンポンプコントローラ
２７へ出力するものである。

【００５８】そして、コントローラ１からのポンプ斜板
指令値を受けたエンジンポンプコントローラ２７は、各
ポンプ５１，５２の斜板角がポンプ斜板指令値になるよ
うに調整を行なうことにより、各ポンプ５１，５２の吐
出圧を所定値以上に保持するよう、各ポンプ５１，５２
の制御を実際に行なうものである。そのポンプ斜板角設
定テーブル６０は、圧力センサ２８Ａ，２８Ｂにより検
出されたシリンダ１２０，１２１の負荷状態（シリンダ
駆動方向の負荷の最大値）に応じたポンプ斜板角（ポン
プ斜板指令値）を出力するためのもので、コントローラ
１を構成するメモリ（例えばＲＯＭ，ＲＡＭ）に予め記
憶されており、テーブルルックアップ手法を用いること
により、シリンダ負荷圧の最大値に応じたポンプ斜板角
が読み出されるようになっている。

【００５９】ポンプ斜板角設定テーブル６０において
は、例えば図６に示すように、圧力センサ２８Ａ，２８
Ｂにより検出されたシリンダ負荷圧の最大値が大きい
程、各ポンプ５１，５２の吐出圧が大きくなるようにポ
ンプ斜板角が設定されている。なお、本実施形態では、
制御開始トリガ操作部材としての押しボタンスイッチ８
ａと、中立位置検出用センサ８ｂとをスティック操作レ
バー８にそなえているが、ブーム／バケット操作レバー
６にそなえてもよい。また、本実施形態では、ポンプ斜
板角設定テーブル６０とそのテーブル６０に基づいてポ
ンプ斜板指令値を出力する機能とをコントローラ１にそ
なえているが、そのテーブル６０およびポンプ斜板指令
値の出力機能は、エンジンポンプコントローラ２７にそ
なえてもよい。

【００６０】上述のような構成により、本実施形態で
は、油圧ショベルを用いて、図１２に示すような目標法
面角αの法面掘削作業を半自動で行なう際に、本発明に
よるシステムでは、従来の手動制御のシステムに比し、
ブーム２００およびスティック３００の合成移動量を掘
削速度に合わせて自動調整する電子油圧システムによ
り、上記のような半自動制御機能を実現することができ
る。

【００６１】即ち、油圧ショベルに搭載されたコントロ
ーラ１へ種々のセンサからの検出信号（目標法面角の設
定情報を含む）が入力され、このコントローラ１が、こ
れらのセンサからの検出信号（信号変換器２６を介した
レゾルバ２０〜２２での検出信号も含む）に基づき、電
磁比例弁３Ａ，３Ｂ，３Ｃを介して、主制御弁１３，１
４，１５を制御することにより、ブーム２００，スティ
ック３００，バケット４００が所望の伸縮変位となるよ
うな制御を施して、上記のような半自動制御を実行する
のである。

【００６２】そして、この半自動制御に際しては、ま
ず、バケット４００の歯先１１２の移動速度および移動
方向が、目標法面設定角，スティックシリンダ１２１お
よびブームシリンダ１２０を制御するパイロット油圧，
車両傾斜角，エンジン回転速度の情報より求められ、求
められた情報（バケット４００の歯先１１２の移動速度
および移動方向）に基づいて、各シリンダ１２０，１２
１，１２２の目標速度が演算されるのである。この時、
エンジン回転速度の情報により、シリンダ速度の上限が
決定される。また、制御は、各シリンダ１２０，１２
１，１２２毎に独立したフィードバックループとしてお
り、互いに干渉し合うことはない。

【００６３】特に、本実施形態の制御装置では、図６に
て説明した通り、中立位置検出用センサ８ｂによりステ
ィック操作レバー８が中立位置にあることが検出され、
且つ、押しボタンスイッチ８ａの押下操作が行なわれた
ことが検出されると、コントローラ１により、ポンプ斜
板角設定テーブル６０から、シリンダ負荷圧の最大値に
応じたポンプ斜板角が読み出され、ポンプ斜板指令値と
してエンジンポンプコントローラ２７へ出力される。

【００６４】これにより、システムの駆動開始直前にあ
る各ポンプ５１，５２は、エンジンポンプコントローラ
２７により斜板角を調整され、その吐出圧をシリンダ負
荷圧の最大値に応じた所定吐出圧以上（高圧状態）に保
持するよう制御されることになる。なお、この半自動シ
ステムにおける目標法面角の設定は、モニタパネル１０
上のスイッチによる数値入力による方法，２点座標入力
法，バケット角度による入力法によりなされ、同じく半
自動システムにおけるバケット復帰角の設定は、モニタ
パネル１０上のスイッチによる数値入力による方法，バ
ケット移動による方法によりなされるが、いずれも公知
の手法が用いられる。

【００６５】また、上記各半自動制御モードとその制御
法は、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報を信号
変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変換したものに基
づいて、次のようにして行なわれる。まず、バケット角
度制御モードでは、バケット４００とｘ軸となす角（バ
ケット角）φを任意の位置で一定となるように、バケッ
トシリンダ１２２長さを制御する。このとき、バケット
シリンダ長さλbkは、ブームシリンダ長さλbm，スティ
ックシリンダ長さλst及び上記の角度φが決まると求め
られる。

【００６６】スムージングモードでは、バケット角度φ
は一定に保たれるから、バケット歯先位置１１２と節点
１０８は平行に移動する。まず、節点１０８がｘ軸に対
して平行に移動する場合（水平掘削）を考えると、次の
ようになる。すなわち、この場合は、掘削を開始するリ
ンケージ姿勢における節点１０８の座標を（ｘ₁₀₈，ｙ
₁₀₈）とし、この時のリンケージ姿勢におけるブームシ
リンダ１２０とスティックシリンダ１２１のシリンダ長
さを求め、ｘ₁₀₈が水平に移動するようにブーム２００
とスティック３００の速度を求める。なお、節点１０８
の移動速度はスティック操作レバー８の操作量によって
決定される。

【００６７】また、節点１０８の平行移動を考えた場
合、微小時間Δｔ後の節点１０８の座標は（ｘ₁₀₈＋Δ
ｘ，ｙ₁₀₈）で表わされる。Δｘは移動速度によって決
まる微小変位である。従って、ｘ₁₀₈にΔｘを考慮する
ことで、Δｔ後の目標ブーム及びスティックシリンダの
長さが求められる。法面掘削モードでは、スムージング
モードと同様の要領の制御でよいが、移動する点が節点
１０８からバケット歯先位置１１２へ変更され、更にバ
ケットシリンダ長さが固定されることを考慮した制御と
なる。

【００６８】また、車両傾斜センサ２４による仕上げ傾
斜角の補正については、フロントリンケージ位置の演算
は図７における節点１０１を原点としたｘｙ座標系で行
なわれる。従って、車両本体がｘｙ平面に対して傾斜し
た場合、上記ｘｙ座標が回転し、地面に対する目標傾斜
角が変化してしまう。これを補正するため、車両に傾斜
角センサ２４を取り付け、この傾斜角センサ２４によっ
て、車両本体がｘｙ平面に対してβだけ回転しているこ
とが検出された場合、βだけ加算した値と置き直すこと
によって補正すればよい。

【００６９】エンジン回転速度センサ２３による制御精
度悪化の防止については、以下のとおりである。即ち、
目標バケット歯先速度の補正については、目標バケット
歯先速度は操作レバー６，８の位置とエンジン回転速度
とにより決定される。また、油圧ポンプ５１，５２はエ
ンジンＥに直結されているため、エンジン回転速度が低
い時、ポンプ吐出量も減少し、シリンダ速度が減少して
しまう。そのため、エンジン回転速度を検出し、ポンプ
吐出量の変化に合うように目標バケット歯先速度を算出
しているのである。

【００７０】また、目標シリンダ速度の最大値の補正に
ついては、目標シリンダ速度はリンケージの姿勢及び目
標法面傾斜角によって変化することと、ポンプ吐出量が
エンジン回転速度の低下に伴い減少する場合、最大シリ
ンダ速度も減少させる必要があることとを考慮した補正
が行なわれる。なお、目標シリンダ速度が最大シリンダ
速度を越えた時は、目標バケット歯先速度を減少して、
目標シリンダ速度が最大シリンダ速度を超えないように
する。

【００７１】以上、種々の制御モードとその制御法につ
いて説明したが、いずれもシリンダ伸縮変位情報に基づ
いて行なう手法で、この手法による制御内容については
公知である。すなわち、本実施形態にかかるシステムで
は、レゾルバ２０〜２２で角度情報を検出したのちに、
角度情報を信号変換器２６でシリンダ伸縮変位情報に変
換しているので、以降と公知の制御手法を使用できるの
である。

【００７２】このようにして、コントローラ１にて、各
種の制御がなされるが、本実施形態にかかるシステムで
は、押しボタンスイッチ８ａが押下操作された後でシス
テムの駆動開始直前（例えば直線掘削の自動制御が開始
される直前）には、各ポンプ５１，５２の吐出圧が、シ
リンダ駆動方向の負荷の最大値に合うように斜板角を調
整して高圧状態に保持されることになるので、関節式ア
ーム機構を動作させるべくスティック操作レバー８を中
立位置から操作した直後であっても、十分なポンプ吐出
圧が得られ、ポンプの応答遅れや不感帯の増大を確実に
抑制することができる。従って、アーム機構の駆動開始
直後であっても、バケット４００の姿勢制御精度が悪化
することがなくなって、バケット４００による水平均し
面等の仕上げ精度が大きく向上するのである。

【００７３】このとき、本実施形態では、前述した機能
による制御動作を行なうか否かを押しボタンスイッチ
８ａの操作によって選択できるので、作業者等が望む場
合にのみ機能による制御動作を行なうことができ、各
ポンプ５１，５２の吐出圧を不必要に高圧の状態に保持
する必要がなく、効率のよい運転を行なえる利点もあ
る。

【００７４】また、本実施形態では、コントローラ１
（エンジンポンプコントローラ２７）により、シリンダ
１２０，１２１に作用する負荷状態（シリンダ負荷圧の
最大値）に応じて、保持すべき吐出圧を変更しているの
で、ポンプ負荷がシリンダ１２０，１２１の負荷よりも
小さいことに起因する不感帯の増大をより確実に抑制で
き、バケット４００による水平均し面等の仕上げ精度の
さらなる向上に寄与している。

【００７５】この場合、シリンダ負荷圧の最大値に応じ
て、変更すべき保持吐出圧をテーブル６０として予め記
憶しておくことにより、コントローラ１は、シリンダ負
荷圧の最大値に応じた保持吐出圧をテーブル６０から読
み出すだけで、最適なポンプ５１，５２の保持吐出圧を
得て、ポンプ５１，５２の吐出圧の変更制御を行なうえ
る利点もある。

【００７６】一方、本実施形態にかかるシステムによれ
ば、レゾルバ２０〜２２で検出された角度情報信号が、
信号変換器２６で、シリンダ変位情報に変換されて、コ
ントローラ１へ入力されているので、従来のように、ブ
ーム２００，スティック３００，バケット４００用シリ
ンダの各伸縮変位を検出するための高価なストロークセ
ンサを使用しなくても、従来の制御系で使用していたシ
リンダ伸縮変位を用いた制御を実行することができる。
これにより、コストを低く抑えながら、バケット４００
の位置と姿勢を正確に且つ安定して制御しうるシステム
を提供しうるのである。

【００７７】また、フィードバック制御ループが各シリ
ンダ１２０，１２１，１２２毎に独立しており、制御ア
ルゴリズムが変位、速度およびフィードフォワードの多
自由度制御としているので、制御系を簡素化できるほ
か、油圧機器の非線型性をテーブルルックアップ手法に
より高速に線形化することができるので、制御精度の向
上にも寄与している。

【００７８】さらに、傾斜角センサ２４により車両傾斜
の影響を補正したり、エンジン回転速度を読み込むこと
により、エンジンスロットルの位置および負荷変動によ
る制御精度の悪化を補正しているので、より正確な制御
の実現に寄与している。またさらに、外部ターミナル２
を用いてゲイン調整等のメンテナンスもできるので、調
整等が容易であるという利点も得られるほか、圧力セン
サ１９等を用いてパイロット圧の変化により、操作レバ
ー６，８の操作量を求め、更に従来のオープンセンタバ
ルブ油圧システムをそのまま利用しているので、圧力補
償弁等の追加を必要としない利点があるほか、目標法面
角設定器付モニタパネル１０でバケット歯先座標をリア
ルタイムに表示することもできる。また、安全弁５を用
いた構成により、システムの異常時におけるシステム異
常動作も防止できる。

【００７９】なお、上述した実施形態では、本発明を油
圧ショベルに適用した場合について説明しているが、本
発明は、これに限定されるものではなく、シリンダ式ア
クチュエータで駆動される関節式アーム機構を有するト
ラクタ，ローダ，ブルドーザ等の建設機械であれば同様
に適用され、いずれの建設機械においても上述と同様の
作用効果を得ることができる。

【００８０】また、上述した実施形態では、シリンダ式
アクチュエータを動作させる流体圧回路が油圧回路であ
る場合について説明しているが、本発明は、これに限定
されるものではなく、操作部材による操作量に応じて吐
出圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路であれ
ば、作動油以外の液体圧や空気圧などによる流体圧回路
を用いてもよく、この場合も上述した実施形態と同様の
作用効果を得ることができる。

【００８１】さらに、上述した実施形態では、エンジン
Ｅが、例えばディーゼルエンジンである場合について説
明したが、本発明は、流体圧回路に吐出圧を作用させる
ポンプを駆動することのできる原動機（各種内燃機関
等）であればよく、ディーゼルエンジン等に限定される
ものではない。そして、本発明は上述した実施形態に限
定されるものではなく、本発明とその趣旨を逸脱しない
範囲で種々変形して実施することができる。

【００８２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の建設機械
の制御方法（請求項１）および制御装置（請求項２〜
５）によれば、操作部材がシリンダ式アクチュエータの
非駆動位置にある場合でも、ポンプの吐出圧が所定値以
上に保持されているので、関節式アーム機構を動作させ
るべく操作部材を非駆動位置から操作した直後（駆動開
始直後）であっても、十分なポンプ吐出圧が得られ、ポ
ンプの応答遅れや不感帯の増大を抑制できる。従って、
アーム機構の駆動開始直後であっても、作業部材の姿勢
制御精度が悪化することがなく、作業部材による仕上げ
精度を大きく向上させることができる。

【００８３】このとき、操作部材が非駆動位置にある場
合にポンプの吐出圧を所定値以上に保持するというポン
プ制御手段の制御動作を行なうか否かを、制御開始トリ
ガ操作部材による制御開始トリガ操作によって選択でき
るので、作業者等が望む場合にのみポンプ制御手段によ
る制御動作を行なうことができ、ポンプの吐出圧を不必
要に高圧の状態に保持する必要がなく、効率のよい運転
を行なうことができる（請求項３）。

【００８４】また、ポンプ制御手段により、シリンダ式
アクチュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持
すべき吐出圧を変更することで、ポンプ負荷がシリンダ
式アクチュエータ機構の負荷よりも小さいことに起因す
る不感帯の増大をより確実に抑制でき、作業部材による
仕上げ精度の向上に大きく寄与する（請求項４，５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる制御装置を搭載し
た油圧ショベルの構成を示す模式図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成（電気信号系統および油圧回路）を概略的に示す図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態にかかる制御装置の全体構
成を概略的に示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態にかかる制御装置全体の機
能的な構成を説明するためのブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態にかかる制御装置の要部構
成を示す制御ブロック図である。

【図６】本発明の一実施形態にかかる制御装置における
特徴的な機能とその機能にかかる要部の構成とを説明す
るためのブロック図である。

【図７】本実施形態による油圧ショベルの動作部分（関
節式アーム機構およびバケット）を示す側面図である。

【図８】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図９】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明す
べくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１０】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１１】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１２】本実施形態による油圧ショベルの動作を説明
すべくその油圧ショベルを模式的に示す側面図である。

【図１３】従来の油圧ショベルの概略構成を示す側面図
である。

【符号の説明】

１コントローラ（ポンプ制御手段）１Ａ〜１Ｃ制御部２外部ターミナル３Ａ〜３Ｃ電磁比例弁４Ａ〜４Ｃ電磁切替弁５安全弁６ブーム／バケット操作レバー７バケット自動復帰スタートスイッチ（ＯＮ−ＯＦＦ
スイッチ）８スティック操作レバー（操作部材）８ａ押しボタンスイッチ（制御開始トリガ操作部材）８ｂ中立位置検出用センサ（検出手段）９法面掘削スイッチ（ＯＮ−ＯＦＦスイッチ）１０目標法面角設定器付モニタパネル（ディスプレイ
スイッチパネル）１１スティック合流比例弁１３ブーム用主制御弁（コントロールバルブ）１４スティック用主制御弁（コントロールバルブ）１５バケット用主制御弁（コントロールバルブ）１６圧力スイッチ１７セレクタ弁（操作レバー用）１８セレクタ弁（手動／半自動モード用）１９圧力センサ２０〜２２レゾルバ（角度センサ）２３エンジン回転速度センサ２４車両傾斜角センサ２６信号変換器２６Ａ入力インタフェース２６Ｂメモリ２６Ｂ−１ルークアップテーブル２６Ｃ主演算装置（ＣＰＵ）２６Ｄ出力インタフェース２７エンジンポンプコントローラ（ポンプ制御手段）２８Ａ，２８Ｂ圧力センサ５０パイロットポンプ５１，５２ポンプ６０ポンプ斜板角設定テーブル（記憶手段）１００上部旋回体（建設機械本体）１１２バケットの歯先１２０ブーム油圧シリンダ（シリンダ式アクチュエー
タ機構）１２１スティック油圧シリンダ（シリンダ式アクチュ
エータ機構）１２２バケット油圧シリンダ（シリンダ式アクチュエ
ータ機構）１３０リンク機構２００ブーム（関節式アーム機構）３００スティック（関節式アーム機構）４００バケット（作業部材，関節式アーム機構）５００下部走行体５００Ａ無限軌条部６００運転操作室Ｅエンジン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作部材による操作量に応じて吐出圧を
可変にしうるポンプを有する流体圧回路に接続されると
ともに該ポンプからの吐出圧で動作するシリンダ式アク
チュエータで、建設機械本体に装備された関節式アーム
機構を駆動する建設機械において、該操作部材が該シリンダ式アクチュエータの非駆動位置
にある場合でも、該ポンプの吐出圧を所定値以上に保持
しておくことを特徴とする、建設機械の制御方法。
【請求項２】建設機械本体と、該建設機械本体に一端部を枢着され他端側に作業部材を
有する関節式アーム機構と、伸縮動作を行なうことにより、該アーム機構を駆動する
シリンダ式アクチュエータ機構と、該シリンダ式アクチュエータ機構を介して該アーム機構
を操作する操作部材と、該シリンダ式アクチュエータ機構に対して作動流体の給
排を行なって該シリンダ式アクチュエータ機構に伸縮動
作を行なわせるべく、該操作部材による操作量に応じて
吐出圧を可変にしうるポンプを有する流体圧回路と、該操作部材が該シリンダ式アクチュエータ機構の非駆動
位置にあるかどうかを検出する検出手段と、該検出手段にて該操作部材が該シリンダ式アクチュエー
タ機構の非駆動位置にあることが検出された場合に、該
ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するポンプ制御手段
とをそなえて構成されたことを特徴とする、建設機械の
制御装置。
【請求項３】該ポンプ制御手段が、該検出手段にて該
操作部材が該シリンダ式アクチュエータ機構の非駆動位
置にあることが検出され、且つ、制御開始トリガ操作部
材による制御開始トリガ操作が行なわれたことが検出さ
れると、該ポンプの吐出圧を所定値以上に保持するよう
に構成されたことを特徴とする、請求項２記載の建設機
械の制御装置。
【請求項４】該ポンプ制御手段が、該シリンダ式アク
チュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、保持すべ
き吐出圧を変更するように構成されたことを特徴とす
る、請求項２または請求項３に記載の建設機械の制御装
置。
【請求項５】該ポンプ制御手段が、該シリンダ式アク
チュエータ機構に作用する負荷状態に応じて、変更すべ
き保持吐出圧を記憶した記憶手段を有していることを特
徴とする、請求項４記載の建設機械の制御装置。