JP2018048503A - 建設機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マシンコントロールのような半自動制御において、制御介入を許容しつつ車体の安全性を確保した建設機械の制御装置を提供する。
【解決手段】操作レバー装置からの操作信号に基づいて中立位置か否かを判定するレバー中立判定部と、操作信号に基づいてパイロット圧を演算するパイロット圧演算部と、パイロット圧信号を電流信号に変換する指令電流演算部と、電磁比例弁への電流信号の遮断と連通を制御する電流遮断制御部と、オペレータが単独で操作する手動操作状態か、バケットの爪先位置と施工目標面との位置関係から必要に応じてオペレータの操作をアシストする半自動操作状態かを判定する操作状態判定部とを備え、半自動操作状態と判定した場合には、複数の操作レバー装置の全ての操作レバーが中立位置と判定されたときのみに、電流遮断制御部が複数の電磁比例弁の全てへの電流信号を遮断する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、建設機械の制御装置に関する。

建設機械の一つである油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、この下部走行体の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に連結された作業装置とを備えている。作業装置は、例えば、上部旋回体に回動可能に連結されたブームと、ブームに回動可能に連結されたアームと、アームに回動可能に連結されたバケットとを備えている。そして、複数の油圧アクチュエータ（詳細には、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びバケットシリンダ）の駆動によって、ブーム、アーム、及びバケットを回動させる。各油圧アクチュエータは、油圧ポンプから方向制御弁を介して供給される圧油により駆動する。方向制御弁はオペレータが操作する操作装置により駆動し、駆動量に応じて各油圧アクチュエータに供給する圧油の流量と方向を制御する。

オペレータが操作する操作装置は、油圧パイロット方式と、電気レバー方式がある。油圧パイロット方式の操作装置は、操作レバーの中立位置からの操作方向（例えば、前後左右）にそれぞれ対応し、操作レバーの操作量に応じてパイロット圧を生成する複数のパイロット弁を有している。例えば、前後方向の操作方向でブーム方向制御弁を制御するパイロット弁を備え、左右方向の操作方向でアーム方向制御弁を制御するパイロット弁を備えても良い。各パイロット弁は、対応する方向制御弁の操作部（受圧部）にパイロット圧を出力して、該方向制御弁を駆動させる。

電気レバー方式の操作装置は、操作レバーの中立位置からの操作方向（例えば、前後左右）にそれぞれ対応し、操作レバーの操作量に応じて操作信号（電気信号）を生成する複数のポテンションメータを有している。操作装置は、ポテンションメータからの操作信号に応じて指令電流を生成し、対応する電磁比例弁のソレノイド部へ指令電流を出力して、電磁比例弁を駆動させる。電磁比例弁は、指令電流に比例したパイロット圧を生成し、対応する方向制御弁の操作部（受圧部）にパイロット圧を出力して、該方向制御弁を駆動させる。

油圧ショベルでは、オペレータの急峻なレバー操作によって、油圧アクチュエータが急停止することがある。一般的に、慣性質量が大きくなるブーム操作においては、オペレータが急激に操作レバーを中立に戻して急停止した場合、車体が大きく振動して安定性が低下する。そのため、従来の油圧パイロット方式の操作装置では、パイロット油圧回路内にショックレス弁を設けてパイロット圧を緩やかに変化させるような対策がなされている。これに対して、電気レバー方式の操作装置は、操作レバー信号に応じてコントローラが電磁比例弁を駆動してパイロット圧を制御することになるが、急停止時には操作レバー信号に対してパイロット圧を緩やかに変化させるような制御を行うことで、車体を安定に停止させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、電気レバー方式の操作装置は、電磁比例弁によりパイロット圧を電子制御するため、中立時にはパイロット圧を遮断して車体を速やかに停止させることが求められている。例えば、電気レバーの各操作方向（前後左右）に対して中立位置を検出するスイッチを設け、そのスイッチ信号に応じてコントローラが電流遮断装置を制御することにより、中立時には各操作方向に対応する油圧アクチュエータの電磁比例弁の駆動電流を完全に遮断し、その機能の信頼性を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

更に、近年では施工現場の情報化が進み、施工管理などの外部システムから提供された目標面とバケット爪先の情報を用いて油圧アクチュエータを制御し、オペレータの操作を半自動でアシストするマシンコントロール技術が実用化されつつある。例えば、バケット爪先が目標面を超えないようにブームを自動的に制御することによって、オペレータはアーム操作のみで半自動的に目標面に沿って精度良く掘削することが可能になる（例えば、特許文献３参照）。

国際公開第ＷＯ２０１４／０１３８７７号 特開平１−９７７２９号公報 特開２０１１−４３００２号公報

上述した特許文献３に記載されているマシンコントロールのような半自動制御は、電気レバー方式の操作装置を採用することで、従来の油圧パイロット方式に比べて施工精度や工数低減に対して多大な利点を得ることができる。

しかしながら、電気レバー方式の操作装置において、特許文献２に記載されているようなレバー中立時の電流遮断を油圧アクチュエータ毎に実施すると、オペレータがアームのみを操作した場合に、半自動制御によりブームを自動制御することができなくなるので、目標面に沿って精度良く掘削できないという問題が生じる。

本発明は、上述した事柄に基づいてなされたものであって、その目的は、マシンコントロールのような半自動制御において、制御介入を許容しつつ車体の安全性を確保した建設機械の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータの各々に対応する複数の操作レバーと、前記複数の操作レバーの操作量に応じて電気的な操作信号を各々出力する複数の操作レバー装置と、前記複数の油圧アクチュエータの各々を駆動する油圧回路に接続された複数の電磁比例弁と、前記操作信号を入力して前記電磁比例弁への制御信号を演算して出力するコントロールユニットを備えた建設機械の制御装置において、前記コントロールユニットは、前記操作レバー装置からの操作信号に基づいて前記操作レバーが中立位置か否かを判定するレバー中立判定部と、前記操作レバー装置からの操作信号に基づいて前記油圧アクチュエータを駆動するパイロット圧を演算するパイロット圧演算部と、前記パイロット圧演算部が演算したパイロット圧信号を前記電磁比例弁への電流信号に変換する指令電流演算部と、前記指令電流演算部から前記電磁比例弁への電流信号の遮断と連通を制御する電流遮断制御部と、オペレータが単独で操作する手動操作状態か、バケットの爪先位置と施工目標面との位置関係から必要に応じてオペレータの操作をアシストする半自動操作状態かを判定する操作状態判定部とを備え、前記操作状態判定部が半自動操作状態と判定した場合には、前記電流遮断制御部は前記複数の操作レバー装置の全ての操作レバーが中立位置と判定されたときのみ、前記複数の電磁比例弁の全てへの電流信号を遮断することを特徴とする。

本発明によれば、半自動制御時において、制御介入を許容しつつ車体の安全性を確保することができる。

本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動システムを示す構成図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの全体構成を示す概念図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの機能の一例を示す制御ブロック図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのレバー中立判定部の構成を示す制御ブロック図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの電流変換器の構成を示す制御ブロック図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの目標パイロット圧演算部に設定された特性を示す特性図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのショックレス要否判定部の処理内容を示すフローチャート図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのショックレス処置を説明するための特性図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの指令電流演算部に設定された特性を示す特性図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの半自動制御の動作例を説明するための特性図である。 本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのレバー信号入力から目標パイロット圧演算までの処理を示すフローチャート図である。

以下、本発明の建設機械の制御装置の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルを示す斜視図である。図１に示すように、油圧ショベルは自走可能な下部走行体１０と、下部走行体１０の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体１１と、上部旋回体１１の前側に連結された作業装置（フロント）１２とを備えている。下部走行体１０は左右のクローラ式走行装置１３ａ，１３ｂ（図中、左側の走行装置１３ａのみ示す）を備えている。左側の走行装置１３ａでは、左走行モータ３ａの前方向又は後方向の回転により、左クローラ（履帯）が前方向又は後方向に回転する。同様に、右側の走行装置１３ｂでは、右走行モータ３ｂ（後述の図２参照）の前方向又は後方向の回転により、右クローラ（履帯）が前方向又は後方向に回転する。これにより、下部走行体１０が走行するようになっている。

上部旋回体１１は、旋回モータ４の回転によって、左方向又は右方向に旋回するようになっている。上部旋回体１１の前部には運転室１４が設けられ、上部旋回体１１の後部にはエンジン１５等の機器が搭載されている。運転室１４内には、走行用操作装置１ａ、１ｂと、作業用操作装置２ａ、２ｂが設けられている。また、運転室１４の乗降口には、上下に操作可能なゲートロックレバー１６（後述の図２参照）が設けられている。ゲートロックレバー１６は、上昇位置に操作された場合にオペレータの乗降を許容し、下降位置に操作された場合にオペレータの乗降を妨げるようになっている。

作業装置１２は、上部旋回体１１の前側に回動可能に連結されたブーム１７と、ブーム１７に回動可能に連結されたアーム１８と、アーム１８に回動可能に連結されたバケット１９とを備えている。ブーム１７は、ブームシリンダ５の伸長又は伸縮により、上方向又は下方向に回動する。アーム１８は、アームシリンダ６の伸長又は伸縮により、クラウド方向（引込み方向）又はダンプ方向（押出し方向）に回動する。バケット１９は、バケットシリンダ７の伸長又は伸縮により、クラウド方向又はダンプ方向に回動する。また、ブーム１７、アーム１８、バケット１９は、各々図示しない姿勢センサが設けられている。

コントロールバルブ２０は、後述する油圧ポンプ８ａ、８ｂ、８ｃから上述したブームシリンダ１５等の油圧アクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御するものである。

作業用操作装置２ａは、第１〜第４のポテンショメータ（６１〜６４）を備え、作業用操作装置２ｂは、第５〜第８のポテンショメータ（６５〜６８）を備えている。

図２は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を備えた油圧ショベルの駆動システムを示す構成図である。なお、図２においては、便宜上、メインリリーフ弁、ロードチェック弁、リターン回路、及びドレン回路等の図示を省略している。

本実施形態の駆動システムは、大別して、主油圧制御回路とパイロット圧制御回路で構成されている。
主油圧制御回路であるコントロールバルブ２０は、エンジン１５によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ８ａ、８ｂ、８ｃと、複数の油圧アクチュエータ（詳細には、上述した左走行モータ３ａ、右走行モータ３ｂ、旋回モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及びバケットシリンダ７）と、複数の油圧パイロット方式の方向制御弁（詳細には、左走行用方向制御弁２１、右走行用方向制御弁２２、旋回用方向制御弁２３、ブーム用方向制御弁２４ａ、２４ｂ、アーム用方向制御弁２５ａ、２５ｂ、及びバケット用方向制御弁２６）とを備えている。油圧ポンプ８ａ、８ｂ、８ｃには、ポンプ容量をそれぞれ変化させるレギュレータ９ａ、９ｂ、９ｃが設けられている。

全ての方向制御弁は、センタバイパス型の方向制御弁であって、油圧ポンプ８ａの吐出側に接続された第１の弁グループと、油圧ポンプ８ｂの吐出側に接続された第２の弁グループと、油圧ポンプ８ｃの吐出側に接続された第３の弁グループに分類される。

第１の弁グループは、右走行用方向制御弁２２、バケット用方向制御弁２６、及びブーム用方向制御弁２４ａを有している。右走行用方向制御弁２２のポンプポートは、バケット用方向制御弁２６のポンプポート及びブーム用方向制御弁２４ａのポンプポートに対してタンデムに接続されている。バケット用方向制御弁２６のポンプポート及びブーム用方向制御弁２４ａのポンプポートは、互いにパラレルに接続されている。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油がバケット用方向制御弁２６及びブーム用方向制御弁２４ａよりも優先的に右走行用方向制御弁２２に供給される。

第２の弁グループは、ブーム用方向制御弁２４ｂ及びアーム用方向制御弁２５ａを有している。ブーム用方向制御弁２４ｂのポンプポート及びアーム用方向制御弁２５ａのポンプポートは、互いにパラレルに接続されている。第３の弁グループは、旋回用方向制御弁２３、アーム用方向制御弁２５ｂ、及び左走行用方向制御弁２１を有している。旋回用方向制御弁２３のポンプポート、アーム用方向制御弁２５ｂのポンプポート、及び左走行用方向制御弁２１のポンプポートは、互いにパラレルに接続されている。

パイロット圧制御回路は、エンジン１５によって駆動されるパイロットポンプ２７と、油圧パイロット方式の走行用操作装置１ａ、１ｂと、電気レバー方式の作業用操作装置２ａ、２ｂと、制御装置（コントロールユニット）１００と、複数の電磁比例弁（詳細には、旋回用電磁比例弁４１ａ、４１ｂ、ブーム用電磁比例弁４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、アーム用電磁比例弁４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、及びバケット用電磁比例弁４４ａ、４４ｂ）と、リリーフ弁２８と、ゲートロック弁２９とを備えている。

左側の走行用操作装置１ａは、前後方向に操作可能な操作レバーと、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成するパイロット弁４５ａとを有している。パイロット弁４５ａは、第１のパイロット弁と第２のパイロット弁を含んでいる。

第１のパイロット弁は、操作レバーの中立位置からの前側の操作量に応じてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１を介し左走行用方向制御弁２１の一方側の操作部（受圧部）にパイロット圧を出力して、左走行用方向制御弁２１のスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｃからの圧油が左走行用方向制御弁２１を介し左走行モータ３ａに供給されて、左走行モータ３ａが前方向に回転する。

第２のパイロット弁は、操作レバーの中立位置からの後側の操作量に応じてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ２を介し左走行用方向制御弁２１の他方側の操作部にパイロット圧を出力して、左走行用方向制御弁２１のスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｃからの圧油が左走行用方向制御弁２１を介し左走行モータ３ａに供給されて、左走行モータ３ａが後方向に回転する。

同様に、右側の走行用操作装置１ｂは、前後方向に操作可能な操作レバーと、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成するパイロット弁４５ｂとを有している。パイロット弁４５ｂは、第３のパイロット弁と第４のパイロット弁を含んでいる。

第３のパイロット弁は、操作レバーの中立位置からの前側の操作量に応じてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ３を介し右走行用方向制御弁２２の一方側の操作部にパイロット圧を出力して、右走行用方向制御弁２２のスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油が右走行用方向制御弁２２を介し右走行モータ３ｂに供給されて、右走行モータ３ｂが前方向に回転する。

第４のパイロット弁は、操作レバーの中立位置からの後側の操作量に応じてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ４を介し右走行用方向制御弁２２の他方側の操作部にパイロット圧を出力して、右走行用方向制御弁２２のスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油が右走行用方向制御弁２２を介し右走行モータ３ｂに供給されて、右走行モータ３ｂが後方向に回転する。

左側の作業用操作装置２ａは、前後方向及び左右方向に操作可能な操作レバーと、第１〜第４のポテンションメータ（６１〜６４）とを有している。第１のポテンションメータ６１は、操作レバーの中立位置からの前側の操作量に応じて操作信号（電気信号）を生成し、第２のポテンションメータ６２は、操作レバーの中立位置からの後側の操作量に応じて操作信号を生成する。第３のポテンションメータ６３は、操作レバーの中立位置からの左側の操作量に応じて操作信号を生成し、第４のポテンションメータ６４は、操作レバーの中立位置からの右側の操作量に応じて操作信号を生成する。生成されたこれらの操作信号（電気信号）は、コントロールユニット１００に出力される。第１〜第４のポテンショメータは、前後左右方向それぞれに対して２個ずつ設置されており、コントロールユニット１００において、２つのポテンショメータの値を比較することでレバー信号の信頼性を高めている。

同様に、右側の作業用操作装置２ｂは、前後方向及び左右方向に操作可能な操作レバーと、第５〜第８のポテンションメータ（６５〜６８）とを有している。第５のポテンションメータ６５は、操作レバーの中立位置からの前側の操作量に応じて操作信号を生成し、第６のポテンションメータ６６は、操作レバーの中立位置からの後側の操作量に応じて操作信号を生成する。第７のポテンションメータ６７は、操作レバーの中立位置からの左側の操作量に応じて操作信号を生成し、第８のポテンションメータ６８は、操作レバーの中立位置からの右側の操作量に応じて操作信号を生成する。生成されたこれらの操作信号（電気信号）は、コントロールユニット１００に出力される。第５〜第８のポテンショメータは、前後左右方向それぞれに対して２個ずつ設置されており、コントロールユニット１００において、２つのポテンショメータの値を比較することでレバー信号の信頼性を高めている。

コントロールユニット１００は、第１のポテンションメータ６１からの操作信号に応じて指令電流を生成し、旋回用電磁比例弁４１ａのソレノイド部へ指令電流を出力して、旋回用電磁比例弁４１ａを駆動させる。旋回用電磁比例弁４１ａは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ５を介し旋回用方向制御弁２３の一方側の操作部にパイロット圧を出力して、旋回用方向制御弁２３のスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｃからの圧油が旋回用方向制御弁２３を介し旋回モータ４に供給されて、旋回モータ４が一方向に回転する。

また、コントロールユニット１００は、第２のポテンションメータ６２からの操作信号に応じて指令電流を生成し、旋回用電磁比例弁４１ｂのソレノイド部へ指令電流を出力して、旋回用電磁比例弁４１ｂを駆動させる。旋回用電磁比例弁４１ｂは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ６を介し旋回用方向制御弁２３の他方側の操作部にパイロット圧を出力して、旋回用方向制御弁２３のスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｃからの圧油が旋回用方向制御弁２３を介し旋回モータ４に供給されて、旋回モータ４が反対方向に回転する。

なお、パイロットラインＰ５、Ｐ６には旋回用圧力センサ３１ａ、３１ｂが設けられており、各圧力センサで検出された実パイロット圧がコントロールユニット１００に出力されている。

コントロールユニット１００は、第３のポテンションメータ６３からの操作信号に応じて指令電流を生成し、アーム用電磁比例弁４３ａ、４３ｂのソレノイド部へ指令電流を出力して、アーム用電磁比例弁４３ａ、４３ｂを駆動させる。アーム用電磁比例弁４３ａは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１１を介しアーム用方向制御弁２５ａの一方側の操作部にパイロット圧を出力して、アーム用方向制御弁２５ａのスプールを他方側に駆動させる。アーム用電磁比例弁４３ｂは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１２を介しアーム用方向制御弁２５ｂの一方側の操作部にパイロット圧を出力して、アーム用方向制御弁２５ｂのスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｂからの圧油がアーム用方向制御弁２５ａを介しアームシリンダ６のロッド側に供給され、かつ、油圧ポンプ８ｃからの圧油がアーム用方向制御弁２５ｂを介しアームシリンダ６のロッド側に供給されて、アームシリンダ６が縮短する。

また、コントロールユニット１００は、第４のポテンションメータ６４からの操作信号に応じて指令電流を生成し、アーム用電磁比例弁４３ｃ、４３ｄのソレノイド部へ指令電流を出力して、アーム用電磁比例弁４３ｃ、４３ｄを駆動させる。アーム用電磁比例弁４３ｃは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１３を介しアーム用方向制御弁２５ａの他方側の操作部にパイロット圧を出力して、アーム用方向制御弁２５ａのスプールを一方側に駆動させる。アーム用電磁比例弁４３ｄは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１４を介しアーム用方向制御弁２５ｂの他方側の操作部にパイロット圧を出力して、アーム用方向制御弁２５ｂのスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ｂからの圧油がアーム用方向制御弁２５ａを介しアームシリンダ６のボトム側に供給され、かつ、油圧ポンプ８ｃからの圧油がアーム用方向制御弁２５ｂを介しアームシリンダ６のボトム側に供給されて、アームシリンダ６が伸長する。

なお、パイロットラインＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４にはアーム用圧力センサ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが設けられており、各圧力センサで検出された実パイロット圧がコントロールユニット１００に出力されている。

コントロールユニット１００は、第５のポテンションメータ６５からの操作信号に応じて指令電流を生成し、ブーム用電磁比例弁４２ａ、４２ｂのソレノイド部へ指令電流を出力して、ブーム用電磁比例弁４２ａ、４２ｂを駆動させる。ブーム用電磁比例弁４２ａは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ７を介しブーム用方向制御弁２４ａの一方側の操作部にパイロット圧を出力して、ブーム用方向制御弁２４ａのスプールを他方側に駆動させる。ブーム用電磁比例弁４２ｂは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ８を介しブーム用方向制御弁２４ｂの一方側の操作部にパイロット圧を出力して、ブーム用方向制御弁２４ｂのスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油がブーム用方向制御弁２４ａを介しブームシリンダ５のロッド側に供給され、かつ、油圧ポンプ８ｂからの圧油がブーム用方向制御弁２４ｂを介しブームシリンダ５のロッド側に供給されて、ブームシリンダ５が縮短する。

また、コントロールユニット１００は、第６のポテンションメータ６６からの操作信号に応じて指令電流を生成し、ブーム用電磁比例弁４２ｃ、４２ｄのソレノイド部へ指令電流を出力して、ブーム用電磁比例弁４２ｃ、４２ｄを駆動させる。ブーム用電磁比例弁４２ｃは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ９を介しブーム用方向制御弁２４ａの他方側の操作部にパイロット圧を出力して、ブーム用方向制御弁２４ａのスプールを一方側に駆動させる。ブーム用電磁比例弁４２ｄは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１０を介しブーム用方向制御弁２４ｂの他方側の操作部にパイロット圧を出力して、ブーム用方向制御弁２４ｂのスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油がブーム用方向制御弁２４ａを介しブームシリンダ５のボトム側に供給され、かつ、油圧ポンプ８ｂからの圧油がブーム用方向制御弁２４ｂを介しブームシリンダ５のボトム側に供給されて、ブームシリンダ５が伸長する。

なお、パイロットラインＰ７、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１０にはブーム用圧力センサ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられており、各圧力センサで検出された実パイロット圧がコントロールユニット１００に出力されている。

コントロールユニット１００は、第７のポテンションメータ６７からの操作信号に応じて指令電流を生成し、バケット用電磁比例弁４４ａのソレノイド部へ指令電流を出力して、バケット用電磁比例弁４４ａを駆動させる。バケット用電磁比例弁４４ａは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１５を介しバケット用方向制御弁２６の一方側の操作部にパイロット圧を出力して、バケット用方向制御弁２６のスプールを他方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油がバケット用方向制御弁２６を介しバケットシリンダ７のボトム側に供給されて、バケットシリンダ７が伸長する。

また、コントロールユニット１００は、第８のポテンションメータ６８からの操作信号に応じて指令電流を生成し、バケット用電磁比例弁４４ｂのソレノイド部へ指令電流を出力して、バケット用電磁比例弁４４ｂを駆動させる。バケット用電磁比例弁４４ｂは、パイロットポンプ２７からの吐出圧を元圧としてパイロット圧を生成し、パイロットラインＰ１６を介しバケット用方向制御弁２６の他方側の操作部にパイロット圧を出力して、バケット用方向制御弁２６のスプールを一方側に駆動させる。これにより、油圧ポンプ８ａからの圧油がバケット用方向制御弁２６を介しバケットシリンダ７のロッド側に供給されて、バケットシリンダ７が縮短する。

なお、パイロットラインＰ１５、Ｐ１６にはバケット用圧力センサ３４ａ、３４ｂが設けられており、各圧力センサで検出された実パイロット圧がコントロールユニット１００に出力されている。

コントロールユニット１００は、各電磁比例弁の指令電流とその二次側の圧力センサで検出された実パイロット圧に基づき、各電磁比例弁に異常が生じているか否かを判定する。そして、電磁比例弁に異常が生じていると判定した場合は、電磁比例弁の異常状態を表示装置５０に表示させて、オペレータに通知するようになっている。

また、コントロールユニット１００は、半自動モードスイッチ１６０から半自動モードが選択されたか否かの信号が入力される。ここで、半自動モードとは、半自動制御を行うモードを意味する。半自動制御とは、オペレータのレバー操作をアシストする制御技術であって、主に施工現場において、設計図面に指定された施工目標面にバケットの爪先が沿うように、若しくはバケットの爪先が施工目標面を超えないように制御することを目的とするものをいう。

パイロットポンプ２７の吐出側には、パイロットポンプ２７の吐出圧の上限値を規定するリリーフ弁２８が設けられている。また、パイロットポンプ２７と上述した第１〜第４のパイロット弁及び電磁比例弁４１ａ、４１ｂ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ、４４ｂとの間には、ゲートロック弁２９が設けられている。

ゲートロック弁２９は、ゲートロックレバー１６がオペレータの乗降を許容する上昇位置（ロック位置）に操作された場合に、スイッチを開成して、ゲートロック弁２９のソレノイド部を励磁しないため、ゲートロック弁２９を図中下側の中立位置とする。これにより、パイロットポンプ２７から上述した第１〜第４のパイロット弁及び電磁比例弁４１ａ、４１ｂ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ、４４ｂへの圧油供給を遮断する。したがって、各油圧アクチュエータが作動不能となる。

一方、ゲートロックレバー１６がオペレータの乗降を禁止する下降位置（ロック解除位置）に操作された場合、ゲートロック弁２９はスイッチを閉成して、ゲートロック弁２９のソレノイド部を励磁するため、ゲートロック弁２９を図中上側の切替位置とする。これにより、パイロットポンプ２７から上述した第１〜第４のパイロット弁及び電磁比例弁４１ａ、４１ｂ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ、４４ｂへ圧油を供給する。したがって、各油圧アクチュエータが作動可能となる。

次に、本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成する制御装置について図を用いて説明する。図３は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの全体構成を示す概念図、図４は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの機能の一例を示す制御ブロック図、図５は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのレバー中立判定部の構成を示す制御ブロック図、図６は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの電流変換器の構成を示す制御ブロック図、図７は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの目標パイロット圧演算部に設定された特性を示す特性図、図８は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのショックレス要否判定部の処理内容を示すフローチャート図、図９は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのショックレス処置を説明するための特性図、図１０は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの指令電流演算部に設定された特性を示す特性図である。

本発明の実施の形態では、半自動制御の有無、ショックレス機能の要否に応じて、レバー中立判定条件を変更することを特徴とする。このため、従来技術のように中立判定ロジックをハードウェア（電気回路）のみで実装するのではなく、電子制御を前提としたコントロールユニット１００により行う。なお、本発明の実施の形態は、車体の安全性を向上させるためのものであり、従来技術と同等の信頼性が必要である。しかしながら、一般に制御装置を構成するマイコン・メモリなどの電子部品は、単純な電気回路に比べて、故障率が高い。そのため、コントロールユニット１００では、演算処理及び処理に対応する電子制御部品の２重化等により信頼性を向上させている。

図３に示すように、コントロールユニット１００は、電気レバー方式の作業用操作装置２ａ，２ｂに備えたポテンショメータ６１〜６８からの操作指令信号（１つの操作指令に対して２つのセンサ信号が入力する）を入力し、２つのセンサ信号を比較して偏差が閾値以上の場合には、異常信号を出力すると共に、正常時には、その平均値を出力する複数の比較器を備えた入力比較制御部１２０と、入力比較制御部１２０からの出力信号（レバー操作量信号）を基に電気レバー信号の中立を判定する中立判定制御部１３０と、入力比較制御部１２０からの出力信号（レバー操作量信号）を基に、半自動制御の有無、ショックレス機能の要否等から各電磁比例弁４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ、４４ａ，４４ｂへの指令電流を出力する複数の電流変換器を備えた電流変換制御部１４０と、入力比較制御部１２０からの異常信号と中立判定制御部からの中立判定信号と電流変換制御部１４０からの各電磁比例弁への指令電流を入力し、異常信号と中立判定信号とに応じて、各電磁比例弁への指令電流の遮断と連通を制御する複数の遮断スイッチを備えた電流遮断制御部１５０とを備えている。なお、中立判定制御部１３０には、半自動モードスイッチ１６０から半自動モードが選択されたか否かの信号が入力される。

図４は、コントロールユニット１００の機能の一例として、アームクラウド指令とブーム上げ指令を生成する場合の制御ブロックを示している。図４において、コントロールユニット１００は、作業用操作装置２ａに備えた２つのポテンショメータ６３ａ，６３ｂからのアームクラウド操作指令信号を入力する比較器１２０ａと、比較器１２０ａからの出力信号（レバー操作量信号）を基に電気レバー信号の中立を判定するレバー中立判定部１３０ａと、レバー中立判定部１３０ａ及び他のレバー中立判定部からの中立判定信号と半自動モードスイッチ１６０からの信号とを入力し、あらゆるモードにおける中立判定信号を出力する全レバー中立判定部１３９と、比較器１２０ａからの出力信号（レバー操作量信号）と半自動モードスイッチ１６０からの信号とを基にアームクラウド電磁比例弁４３ａ、ｂへの指令電流を出力する電流変換器１４０ａと、比較器１２０ａからの異常信号と全レバー中立判定部１３９からの中立判定信号と電流変換器１４０ａからの電磁比例弁への指令電流を入力し、異常信号と中立判定信号とに応じて、アームクラウド電磁比例弁４３ａ、ｂへの指令電流の遮断と連通を制御する遮断スイッチ１５０ａとを備えている。

同様に、コントロールユニット１００は、作業用操作装置２ｂに備えた２つのポテンショメータ６６ａ，６６ｂからのブーム上げ操作指令信号を入力する比較器１２０ｂと、比較器１２０ｂからの出力信号（レバー操作量信号）を基に電気レバー信号の中立を判定するレバー中立判定部１３０ｂと、比較器１２０ｂからの出力信号と半自動モードスイッチ１６０からの信号とを基にブーム上げ電磁比例弁４２ｃ、ｄへの指令電流を出力する電流変換器１４０ｂと、比較器１２０ｂからの異常信号と全レバー中立判定部１３９からの中立判定信号と電流変換器１４０ｂからの電磁比例弁への指令電流を入力し、異常信号と中立判定信号とに応じて、ブーム上げ電磁比例弁４２ｃ、ｄへの指令電流の遮断と連通を制御する遮断スイッチ１５０ｂとを備えている。

ここで、比較器１２０ａ、レバー中立判定部１３０ａ、電流変換器１４０ａ、遮断スイッチ１５０ａ、全レバー中立判定部１３９について説明し、比較器１２０ｂ、レバー中立判定部１３０ｂ、電流変換器１４０ｂ、遮断スイッチ１５０ｂについては、同じ機能なので説明を省略する。

比較器１２０ａは、２つのポテンショメータ６３ａ，６３ｂからのセンサ入力値を比較することで、センサ信号の信頼性を向上させる。比較器１２０ａは、２つのセンサ入力値を比較し、それらの差が予め定めた閾値未満ならば２つのセンサ入力値の平均値をレバー操作量信号としてレバー中立判定部１３０ａと電流変換器１４０ａへ出力する。一方、２つのセンサ入力値の差が閾値以上の場合は、センサの異常と判定して、遮断スイッチ１５０ａに異常信号を出力し、電流変換器１４０ａからアームクラウド電磁比例弁４３ａ、ｂへの電流出力を遮断する。またこのとき、レバー中立判定部１３０ａと電流変換器１４０ａへは、レバー中立位置に相当するセンサ信号をレバー操作量信号として出力する。

レバー中立判定部１３０ａは、電気レバーが中立状態か否かを判定し、中立と判定した場合には、全レバー中立判定部１３９を介して電流遮断指令を遮断スイッチ１５０ａに出力する。ここで、中立状態とは、レバー操作量信号（ポテンショメータ６３ａ，６３ｂからのセンサ入力値）が十分小さい状態であり、オペレータが油圧アクチュエータを操作していないことを表す。

レバー中立判定部１３０ａの詳細を図５に示す。レバー中立判定部１３０ａは、処理の高信頼化のため演算部を２重化しており、別々のマイコンおよびメモリによって実行される２つの中立判定器１３１ａ、１３２ａと、比較器１３３ａとを備えている。比較器１３３ａは、２つの中立判定器１３１ａ，１３２ａからの判定結果を入力し、これらを比較して以下のような信号を出力する。２つの中立判定器１３１ａ，１３２ａの判定結果が共に中立状態の場合には、全レバー中立判定部１３９を介して電流遮断指令を遮断スイッチ１５０ａに出力し、判定結果が共に非中立状態の場合には、全レバー中立判定部１３９を介して電流連通指令を遮断スイッチ１５０ａに出力し電流出力を可能とする。なお、２つの中立判定器１３１ａ，１３２ａの判定結果が異なる場合には、比較器１３３ａは、全レバー中立判定部１３９を介して電流遮断指令を遮断スイッチ１５０ａに出力する。本実施の形態においては、電気レバー信号の入力処理とレバー中立判定を２重化することで、信頼性を向上させている。

全レバー中立判定部１３９は、半自動制御のオン／オフを選択する半自動モードスイッチ１６０からの信号と、全ての操作指令信号に対応したレバー中立判定部からの中立判定信号を入力し、半自動モードスイッチ１６０がオフの時には、油圧アクチュエータ毎の中立判定信号に応じて、遮断スイッチへ電流遮断信号を出力する、一方、半自動モードスイッチ１６０がオンの時には、全ての油圧アクチュエータ毎の中立判定信号が中立と判定した場合に限り、全ての遮断スイッチに電流遮断信号を出力する。

図４に戻り、電流変換器１４０ａは、レバー操作量信号に対する出力電流マップを備えており、レバー操作量信号に応じて電磁比例弁を駆動するための電流を出力する。
電流変換器１４０ａの詳細を図６に示す。電流変換器１４０ａは、目標パイロット圧演算部１４１ａと、ショックレス要否判定部１４２ａと、パイロット圧調整演算部１４３ａと、指令電流演算部１４４ａと、半自動モード時目標パイロット圧演算部１４５ａと、目標面生成部１４６ａとを備えている。

目標パイロット圧演算部１４１ａは、比較器１２０ａからのレバー操作量信号を入力し、予め設定されたレバー操作量に対する目標パイロット圧特性に従った目標パイロット圧信号をショックレス要否判定部１４２ａとパイロット圧調整演算部１４３ａに出力する。目標パイロット圧演算部１４１ａの予め設定された特性の一例を図７に示す。

図６に戻り、ショックレス要否判定部１４２ａは、目標パイロット圧演算部１４１ａで算出した目標パイロット圧信号を入力し、操作レバーが急操作された時に、対応するアクチュエータの目標パイロット圧の時間変化率に制限を与えるか否かを判定する。具体的には、ショックレス処理が必要な油圧アクチュエータであって、かつレバー操作量の時間変化率が所定の値（例えば、ｘＭＰａ/ｓ）以上であれば、ショックレス処理を必要と判定し、ショックレス処理が不要な油圧アクチュエータである、もしくは、ショックレス処理が必要な油圧アクチュエータであっても、レバー操作量の時間変化率が所定の値未満であれば、ショックレス処理を不要と判定する。判定したショックレス要否の信号は、パイロット圧調整演算部１４３ａへ出力する。

一般的に車体の振動（ショック）が大きくなるのはブーム上げ操作中に操作レバーを急に中立位置に戻した時である。したがって、本実施の形態ではショックレス処理を実施する油圧アクチュエータをブームシリンダ５とした場合を例に説明する。

ショックレス要否判定部１４２ａの処理内容を図８を用いて説明する。
ショックレス要否判定部１４２ａは、操作されている油圧アクチュエータがブームシリンダ５か否かを判定する（ステップＳ１１００）。油圧アクチュエータがブームシリンダ５の場合はステップＳ１１１０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１１４０へ進む。

ショックレス要否判定部１４２ａは、油圧アクチュエータがブームシリンダ５の場合フロント停止操作中か否かを判定する（ステップＳ１１１０）。ここでフロント停止操作とは、作業装置１２を停止させるために、操作レバーを非中立状態から中立状態に戻す操作のことをいう。フロント停止操作中の場合はステップＳ１１２０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１１４０へ進む。

ショックレス要否判定部１４２ａは、フロント停止操作中の場合、目標パイロット圧の変化率が予め設定したｘＭＰａ/ｓ以上か否かを判定する（ステップＳ１１２０）。目標パイロット圧の変化率がｘＭＰａ/ｓ以上の場合はステップＳ１１３０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１１４０へ進む。

ショックレス要否判定部１４２ａは、目標パイロット圧の変化率がｘＭＰａ/ｓ以上の場合ショックレス処理をＯＮとする（ステップＳ１１３０）。具体的には、パイロット圧調整演算部１４３ａにショックレス要の信号を出力する。

ショックレス要否判定部１４２ａは、ステップＳ１１００、ステップＳ１１１０、ステップＳ１１２０のいずれにおいても、判定がそれ以外の場合にショックレス処理をＯＦＦとする（ステップＳ１１４０）。具体的には、パイロット圧調整演算部１４３ａにショックレス不要の信号を出力する。

図６に戻り、パイロット圧調整演算部１４３ａは、目標パイロット圧演算部１４１ａが出力する目標パイロット圧とショックレス要否判定部１４２ａが出力する判定結果とを入力として、指令電流演算部１４４ａに出力する目標パイロット圧値を決定する。

パイロット圧調整演算部１４３ａにおいて、ショックレス処置の有無による出力の違いについて図９を用いて説明する。図９において横軸は時間を示していて、縦軸は、（ａ）ブームレバー操作量、（ｂ）ブームシリンダ目標パイロット圧力、（ｃ）アームレバー操作量、（ｄ）アームシリンダ目標パイロット圧力をそれぞれ示している。

ショックレス処理を実施するブームシリンダ５において、（ａ）で示すレバー操作量により目標パイロット圧演算部１４１ａでなされた目標パイロット圧の変化率がｘＭＰａ/ｓ以上の場合には、ショックレス要否判定部１４２ａからショックレス要の信号がパイロット圧調整演算部１４３ａに入力され、パイロット圧調整演算部１４３ａは、目標パイロット圧演算部１４１ａから入力された目標パイロット圧信号を基に（ｂ）で示すようなショックレス機能をＯＮとした変化率制限をした目標パイロット圧信号（Pi_sl）を出力する。

一方、ショックレス処理を実施しないアームシリンダ６においては、（ｃ）で示すレバー操作量の変化率に関わらず、ショックレス要否判定部１４２ａからショックレス不要の信号がパイロット圧調整演算部１４３ａに入力され、パイロット圧調整演算部１４３ａは、目標パイロット圧演算部１４１ａから入力された目標パイロット圧信号（Pi_lev）を出力する。

図６に戻り、指令電流演算部１４４ａは、パイロット圧調整演算部１４３ａからの目標パイロット圧信号を入力し、予め設定された目標パイロット圧に対する指令電流信号を遮断スイッチ１５０ａを介して対応する電磁比例弁のソレノイド部に出力する。指令電流演算部１４４ａの予め設定された特性の一例を図１０に示す。

図６に戻り、半自動モード時目標パイロット圧演算部１４５ａは、比較器１２０ａからのレバー操作量信号と、目標面生成部１４６ａからの施工目標面情報と、半自動モードスイッチ１６０からの半自動制御のオン／オフ選択信号とを入力し、半自動制御オンのときに、レバー操作量と施工目標面情報から目標パイロット圧信号を演算し、パイロット圧調整演算部１４３ａへ出力する。目標面生成部１４６ａには、設計図面に指定された目標面に関する情報が記憶されている。

半自動モード時目標パイロット圧演算部１４５ａでは、例えば、オペレータがアーム１８を操作している状態において、バケット１９の爪先が施工目標面を超えないようにブーム１７を自動的に制御するための目標パイロット圧を演算し、パイロット圧調整演算部１４３ａへ出力する。

半自動モード時目標パイロット圧演算部１４５ａの目標パイロット圧の動作について図１１を用いて説明する。図１１は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットの半自動制御の動作例を説明するための特性図である。図１１において横軸は時間を示していて、縦軸は、（ａ）ブーム上げレバー操作量（自動）、（ｂ）ブームシリンダ上げ目標パイロット圧力（自動）、（ｃ）アームレバー操作量（手動）、（ｄ）アームシリンダ目標パイロット圧力（手動）をそれぞれ示している。

図１１においては、半自動制御モードであって水平引きを行う場合の動作を例に説明する。（ａ）で示すようにブーム１７は自動制御に委ねているため、レバー操作量は０のままとなる。（Ｃ）で示すようにアーム１８のレバー操作量を手動で一定値としていて、（ｄ）に示すようにアーム目標パイロット圧も一定値となる。

この状態において、時刻ｔ１になると、バケット１９の爪先が施工目標面を超えそうになったため、自動制御がかかり、（ｂ）で示すようにブーム上げ目標パイロット圧が増加してブーム上げ操作がなされる。この様にオペレータの操作をアシストすることにより、バケット１９の爪先が施工目標面を超えることを防止する。時刻ｔ１を経過して、やがて、目標面とバケットの爪先との距離が所定の長さ以上になった時刻ｔ２において、ブーム上げ目標パイロット圧の増加を停止する。その後、徐々に減少させてブーム上げ操作を下げていく。なお、目標面とバケット１９の爪先との距離は、ブーム１７、アーム１８、バケット１９に各々設けられた図示しない姿勢センサからの信号と目標面生成部１４６ａからの施工目標面情報により算出する。

次に、コントロールユニットがレバー信号を受けてから目標パイロット圧（電磁比例弁への指令電流）を出力するまでの処理内容について図１２を用いて説明する。図１２は本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態を構成するコントロールユニットのレバー信号入力から目標パイロット圧演算までの処理を示すフローチャート図である。

コントロールユニット１００は、半自動制御モードがＯＮか否かを判定する（ステップＳ１３１０）。具体的には入力された半自動モードスイッチ１６０からの半自動制御のオン／オフ選択信号から判定する。半自動制御モードがＯＮの場合はステップＳ１３２０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１２１０へ進む。

コントロールユニット１００は、半自動制御モードがＯＮの場合、全レバー中立判定がＯＮか否かを判定する（ステップＳ１３２０）。具体的には、全ての操作レバーが中立か否かを判定する。全レバーが中立と判定された場合ステップＳ１２６０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１３３０へ進む。

コントロールユニット１００は、少なくとも１つの操作レバーが中立でないと判定された場合、半自動モード時目標パイロット圧演算部１４５ａが目標パイロット圧Pi_semiautoを出力する（ステップＳ１３３０）。このことにより、半自動制御によって、該当する油圧アクチュエータを駆動する電磁比例弁に指令電流が供給され得る。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１３１０において半自動制御モードがＯＮでないと判定された場合、ショックレス処理を実施するか否かを判定する（ステップＳ１２１０）。具体的には、図８に示すショックレス要否判定部１４２ａの処理内容による。ショックレス処理を実施する場合はステップＳ１２２０へ進み、それ以外の場合はステップＳ１２４０へ進む。

コントロールユニット１００は、ショックレス処理を実施する場合、レバー中立判定処理をして中立、かつショックレス処理後の目標パイロット圧 Pi_sl=０か否かを判定する（ステップＳ１２２０）。ステップＳ１２２０の判定結果が真の場合ステップＳ１２６０へ進み、それ以外の場合ステップＳ１２３０へ進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１２２０の判定結果が偽の場合、目標パイロット圧を Pi_slに設定して出力する（ステップＳ１２３０）。このことにより、変化率制限をした目標パイロット圧信号によって、該当する油圧アクチュエータを駆動する電磁比例弁に指令電流が供給され得る。このことにより、例えば、車体振動を抑制するためのショックレス処理が実施される場合、処理が終了するまでレバー中立によるパイロット圧オフ処理が実施されないので、車体の安定性が高められる。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１２１０においてショックレス処理を実施しないと判定された場合、レバー中立判定をして中立であるか否かを判定する（ステップＳ１２４０）。レバー中立判定をして中立であると判定した場合ステップＳ１２６０へ進み、それ以外の場合ステップＳ１２５０へ進む。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１２４０においてレバー中立判定をして中立でないと判定された場合、目標パイロット圧を Pi_lev に設定して出力する（ステップＳ１２５０）。このことにより、変化率制限をしていない目標パイロット圧信号によって、該当する油圧アクチュエータを駆動する電磁比例弁に指令電流が供給され得る。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１３２０において全レバー中立判定がＯＮと判定された場合、またはステップＳ１２２０の判定結果が真の場合、またはステップＳ１２４０においてレバー中立判定をして中立であると判定された場合には、目標パイロット圧を０に設定して出力する（ステップＳ１２６０）。これは、指令電流オフ処理であって、ショックレス処理が不要な油圧アクチュエータについてレバー中立判定がなされた直後に実行されるので、電気レバーの建設機械の安全性を高める効果を生成する。

コントロールユニット１００は、ステップＳ１３３０、ステップＳ１２３０、ステップＳ１２５０、ステップＳ１２６０のいずれかの処理を実施した後に、リターンへ進み、ステップＳ１３１０から同様の処理を繰り返す。

上述した本実施の形態によれば、半自動制御においては、自動制御が介入し得る油圧アクチュエータに対して、目標施工面との関係でオペレータアシストのための制御介入が許容される。一方、それ以外の場合には、レバー中立判定にしたがって、速やかにパイロット圧オフ処理を実行できるので、安全性を確保することができる。

上述した本発明の建設機械の制御装置の一実施の形態によれば、半自動制御時において、制御介入を許容しつつ車体の安全性を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、油圧パイロット方式の走行用操作装置を備えた場合を例に説明したが、これに限るものではなく電気レバー方式の走行用操作装置を備えても良い。

また、ショックレス処理を実施する油圧アクチュエータをブームシリンダに限定した場合を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、アームシリンダの急操作時の振動を抑制したい場合には、アームシリンダにショックレス処理を施しても良い。

更に、半自動制御としてブームの上げ動作を例に説明したが、これに限るものではない。バケットに適用する場合、例えば床付けと呼ばれる整地作業において、バケットの対地角度を一定にする制御に自動制御介入するシーンが想定される。この場合は、上述したブーム上げ自動制御と同様の処理をバケットの制御に実施することで、本発明の建設機械の制御装置の効果を得ることができる。

１ａ、１ｂ：走行用操作装置、２ａ、２ｂ：作業用操作装置、３ａ、３ｂ：走行油圧モータ、４：旋回モータ、５：ブームシリンダ、６：アームシリンダ、７：バケットシリンダ、８ａ、８ｂ、８ｃ：油圧ポンプ、９ａ、９ｂ、９ｃ：ポンプレギュレータ、１０：下部走行体、１１：上部旋回体、１２：作業装置、１３ａ、１３ｂ：走行装置、１４：運転室、１５：エンジン、１６：ゲートロックレバー、１７：ブーム、１８：アーム、１９：バケット、２０：コントロールバルブ、２１：右走行用方向制御弁、２２：左走行用方向制御弁、２３：旋回用方向制御弁、２４ａ、２４ｂ：ブーム用方向制御弁、２５ａ、２５ｂ：アーム用方向制御弁、２６：バケット用方向制御弁、２７：パイロットポンプ、２８：リリーフ弁、２９：ゲートロック弁、３１ａ、３１ｂ：旋回用圧力センサ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ：ブーム用圧力センサ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ：アーム用圧力センサ、３４ａ、３４ｂ：バケット用圧力センサ、４１ａ、４１ｂ：旋回用電磁比例弁、４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ：ブーム用電磁比例弁、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ：アーム用電磁比例弁、４４ａ、４４ｂ：バケット用電磁比例弁、４５ａ、４５ｂ：走行用パイロット弁、５０：表示装置、６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８：ポテンショメータ、１００：制御装置（コントロールユニット）、１２０：入力比較制御部、１２０ａ、１２０ｂ：比較器、１３０：中立判定制御部、１３０ａ、１３０ｂ：レバー中立判定部、１３９：全レバー中立判定部、１４０：電流変換制御部、１４０ａ、１４０ｂ：電流変換器、１４１ａ：目標パイロット圧演算部、１４２ａ：ショックレス要否判定部、１４３ａ：パイロット圧調整演算部、１４４ａ：指令電流演算部、１４５ａ：半自動モード時目標パイロット圧演算部、１４６ａ：目標面生成部、１５０：電流遮断制御部、１５０ａ、１５０ｂ：遮断スイッチ、１６０：半自動モードスイッチ

Claims (4)

1. 複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータの各々に対応する複数の操作レバーと、前記複数の操作レバーの操作量に応じて電気的な操作信号を各々出力する複数の操作レバー装置と、前記複数の油圧アクチュエータの各々を駆動する油圧回路に接続された複数の電磁比例弁と、前記操作信号を入力して前記電磁比例弁への制御信号を演算して出力するコントロールユニットを備えた建設機械の制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記操作レバー装置からの操作信号に基づいて前記操作レバーが中立位置か否かを判定するレバー中立判定部と、
   前記操作レバー装置からの操作信号に基づいて前記油圧アクチュエータを駆動するパイロット圧を演算するパイロット圧演算部と、
   前記パイロット圧演算部が演算したパイロット圧信号を前記電磁比例弁への電流信号に変換する指令電流演算部と、
   前記指令電流演算部から前記電磁比例弁への電流信号の遮断と連通を制御する電流遮断制御部と、
   オペレータが単独で操作する手動操作状態か、バケットの爪先位置と施工目標面との位置関係から必要に応じてオペレータの操作をアシストする半自動操作状態かを判定する操作状態判定部とを備え、
   前記操作状態判定部が半自動操作状態と判定した場合には、前記電流遮断制御部は前記複数の操作レバー装置の全ての操作レバーが中立位置と判定されたときのみ、前記複数の電磁比例弁の全てへの電流信号を遮断する
   ことを特徴とする建設機械の制御装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の制御装置において、
   前記操作状態判定部が半自動操作状態と判定した場合には、前記電流遮断制御部は、ブームシリンダとアームシリンダのうちの少なくとも１つの油圧アクチュエータに対して、該当する前記操作レバー装置の操作レバーが中立位置と判定されても、その他の操作レバー装置の全ての操作レバーが中立位置と判定されないときには、前記複数の電磁比例弁の全てへの電流信号を遮断しない
   ことを特徴とする建設機械の制御装置。
3. 請求項１に記載の建設機械の制御装置において、
   前記操作状態判定部が手動操作状態と判定した場合には、前記電流遮断制御部は、前記複数の操作レバー装置のうち、中立位置と判定された操作レバーに対応する油圧アクチュエータの電磁比例弁への電流信号を遮断する
   ことを特徴とする建設機械の制御装置。
4. 請求項１に記載の建設機械の制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記操作レバーの操作に基づき車体振動を抑制するショックレス動作の要否を判定するショックレス要否判定部と、前記パイロット圧演算部が演算したパイロット圧信号と前記ショックレス要否判定部からの信号とを入力し、これらの信号に応じて演算したパイロット圧信号を前記指令電流演算部に出力するパイロット圧調整演算部とを備え、
   前記パイロット圧調整演算部は、前記ショックレス要否判定部がショックレス動作を不要と判定した場合には、前記パイロット圧演算部が演算した前記パイロット圧信号をそのまま前記指令電流演算部に出力し、前記ショックレス要否判定部がショックレス動作を必要と判定した場合には、前記パイロット圧信号を変化率制限して前記指令電流演算部に出力し、
   前記電流遮断制御部は、前記操作レバー装置の操作レバーが中立位置と判定されたときであって、前記パイロット圧調整演算部が出力するパイロット圧信号が所定の値以下となったときに、前記操作レバーに対応する油圧アクチュエータの電磁比例弁への電流信号を遮断する
   ことを特徴とする建設機械の制御装置。

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