JP2024089856A - ショベル - Google Patents
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Abstract
【課題】省エネルギを実現しつつ、必要に応じて適切な力又は動作速度を出力できるショベルを提供すること。【解決手段】ショベル100は、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられるアタッチメントATと、アタッチメントATを動作させる油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに流出入する作動油の流量を制御する制御弁と、アタッチメントATの操作に用いられる電気式操作レバーと、電気式操作レバーの操作量に応じて制御弁を動作させる制御圧を制御するコントローラ30と、を備える。コントローラ30は、ショベル100の作業状態に応じて制御圧を制限するか否かを判定する。【選択図】図1
Description
本開示は、ショベルに関する。
従来、油圧ポンプが吐出する作動油によって油圧シリンダを伸縮させてアタッチメントを動作させるショベルが知られている(特許文献1参照)。
上述のショベルは、操作レバーの操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を受けて動作する制御弁(スプール弁)を利用して油圧シリンダに流出入する作動油の流量を制御する。
しかしながら、このショベルでは、操作レバーのレバー操作量に応じてスプール弁の移動量(ストローク量)が一意に決まってしまうため、レバー操作量を変えない限り、油圧シリンダに流出入する作動油の流量を増減させることができない。そのため、このショベルは、油圧シリンダを伸縮させてアタッチメントを動作させる際に、省エネルギを実現しつつ、必要に応じて適切な力又は動作速度を出力するといった制御を実現しにくい。
そこで、省エネルギを実現しつつ、必要に応じて適切な力又は動作速度を出力できるショベルを提供することが望ましい。
本開示の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記アタッチメントを動作させる油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータに流出入する作動油の流量を制御する制御弁と、前記アタッチメントの操作に用いられる電気式操作レバーと、前記電気式操作レバーの操作量に応じて前記制御弁を動作させる制御圧を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、ショベルの作業状態に応じて前記制御圧を制限するか否かを判定する。
上述のショベルは、省エネルギを実現しつつ、必要に応じて適切な力又は動作速度を出力できる。
最初に、図1及び図2を参照して、本開示の実施形態に係る掘削機としてのショベル100について説明する。図1はショベル100の側面図であり、図2はショベル100の上面図である。
本実施形態では、ショベル100の下部走行体1はクローラ1Cを含む。クローラ1Cは、下部走行体1に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ2Mによって駆動される。具体的には、クローラ1Cは左クローラ1CL及び右クローラ1CRを含む。左クローラ1CLは左走行油圧モータ2MLによって駆動され、右クローラ1CRは右走行油圧モータ2MRによって駆動される。
下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載されている。旋回機構2は、上部旋回体3に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ2Aによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。
上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、アーム5の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられている。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントATの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム4はブームシリンダ7で駆動され、アーム5はアームシリンダ8で駆動され、バケット6はバケットシリンダ9で駆動される。ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9は、アタッチメントアクチュエータを構成している。掘削アタッチメントには、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、及びバケット角度センサ等の姿勢センサが取り付けられていてもよい。図1及び図2に示す例では、バケット6は、掘削バケットであるが、法面バケット、スケルトンバケット、又は(除礫バケット)等であってもよい。また、バケット6は、バケットチルト機構を備えていてもよい。
ブーム角度センサは、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する回動角度(以下、「ブーム角度」)を検出する。ブーム角度は、例えば、側面視において、上部旋回体3の旋回平面(旋回軸に垂直な平面)に対してブーム4の両端の点(連結ピンの中心点)を結ぶ直線が成す角度である。ブーム角度センサは、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)、又は、それらの組み合わせ等である。また、ブーム角度センサは、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ(ブームシリンダ7)のストローク量を検出するシリンダセンサ等で構成されていてもよい。アーム角度センサ及びバケット角度センサについても同様である。ブーム角度センサによるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
アーム角度センサは、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(以下、「アーム角度」)を検出する。アーム角度は、例えば、側面視において、ブーム4の両端の点(連結ピンの中心点)を結ぶ直線に対してアーム5の両端の点(連結ピンの中心点)を結ぶ直線が成す角度である。アーム角度センサによるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
バケット角度センサは、バケット6に取り付けられ、バケット6のアーム5に対する回動角度(以下、「バケット角度」)を検出する。バケット角度は、例えば、側面視において、アーム5の両端の点(連結ピンの中心点)を結ぶ直線に対してバケット6の支点(連結ピンの中心点)と先端(刃先)とを結ぶ直線が成す角度である。バケット角度センサによるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。なお、バケット角度センサは省略されてもよい。この場合、コントローラ30は、操作センサ29RB(図3参照)の出力に基づいてバケット角度を推定してもよい。
上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10が設けられ、且つ、エンジン11等の動力源が搭載されている。動力源は、水素エンジン又は電動モータ等であってもよい。キャビン10の内部には、操作装置26、コントローラ30、及び操作方式切換装置SD等が設けられている。また、上部旋回体3には、空間認識装置70及び旋回角速度センサS5等が取り付けられている。また、上部旋回体3には機体傾斜センサが取り付けられていてもよい。なお、本書では、便宜上、上部旋回体3における、掘削アタッチメントが取り付けられている側を前側とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後側とする。
空間認識装置70は、ショベル100の周囲の三次元空間に存在する物体を認識できるように構成されている。また、空間認識装置70は、空間認識装置70又はショベル100と認識された物体との間の距離を算出するように構成されていてもよい。空間認識装置70は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、撮像装置、LIDAR、距離画像センサ、赤外線センサ等、又はそれらの任意の組み合わせを含む。撮像装置は、例えば、単眼カメラ又はステレオカメラ等である。本実施形態では、空間認識装置70は、キャビン10の上面前端に取り付けられた前方センサ70F、上部旋回体3の上面後端に取り付けられた後方センサ70B、上部旋回体3の上面左端に取り付けられた左方センサ70L、及び、上部旋回体3の上面右端に取り付けられた右方センサ70Rを含む。上部旋回体3の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル100に取り付けられていてもよい。
機体傾斜センサは、水平面に対する機体(上部旋回体3又は下部走行体1)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサは、例えば、ショベル100(すなわち、上部旋回体3)の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を検出する。機体傾斜センサは、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、慣性計測装置(IMU)、又は、それらの組み合わせ等である。機体傾斜センサによる傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
旋回角速度センサS5は、上部旋回体3の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサS5は、例えば、上部旋回体3の姿勢を計測する慣性計測装置(IMU)である。また、旋回角速度センサS5は、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサS5は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置26は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。本実施形態では、操作レバーは、電気式操作レバーである。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも1つを含む。
操作方式切換装置SDは、操作レバーの操作方式を切り換えることができるように構成される。例えば、操作方式切換装置SDは、キャビン10内の右側コンソールに設けられた押しボタンスイッチを含み、押しボタンスイッチが押される度に、第1操作方式と第2操作方式との間で操作レバーの操作方式を切り換えることができるように構成される。例えば、第1操作方式は、左操作レバー26L(図3参照。)が前方に倒されたときにアーム5が開かれ、左操作レバー26Lが後方に倒されたときにアーム5が閉じられ、左操作レバー26Lが左方に倒されたときに左旋回が実行され、且つ、左操作レバー26Lが右方に倒されたときに右旋回が実行されるように構成されている。また、第1操作方式は、右操作レバー26R(図3参照。)が前方に倒されたときにブーム4が下げられ、右操作レバー26Rが後方に倒されたときにブーム4が上げられ、右操作レバー26Rが左方に倒されたときにバケット6が閉じられ、且つ、右操作レバー26Rが右方に倒されたときにバケット6が開かれるように構成されている。一方で、第2操作方式は、左操作レバー26L(図3参照。)が前方に倒されたときに右旋回が実行され、左操作レバー26Lが後方に倒されたときに左旋回が実行され、左操作レバー26Lが左方に倒されたときにアーム5が開かれ、且つ、左操作レバー26Lが右方に倒されたときにアーム5が閉じられるように構成されている。
ショベル100の操作者は、例えば、掘削バケットを用いて掘削作業を行う場合に第1操作方式を選択し、スケルトンバケット(除礫バケット)を用いて除礫作業を行う場合に第2操作方式を選択してもよい。
コントローラ30は、ショベル100を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ30は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をCPUに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル100の手動操作を支援したり或いはショベル100を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。コントローラ30は、ショベル100の周囲の監視範囲内に存在する物体とショベル100との接触を回避するためにショベル100を自動的或いは自律的に動作させたり或いは停止させたりする接触回避機能を含んでいてもよい。ショベル100の周囲の物体の監視は、監視範囲内だけでなく監視範囲外に対しても実行される。
次に、図3を参照し、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図3は、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図3は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン、電気制御系を、それぞれ、二重線、実線、破線、点線で示している。
ショベル100の油圧システムは、主に、エンジン11、レギュレータ13、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブユニット17、操作装置26、吐出圧センサ28、操作センサ29、及びコントローラ30等を含む。
図3において、油圧システムは、エンジン11によって駆動されるメインポンプ14から、センターバイパス管路40又はパラレル管路42を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。
エンジン11は、ショベル100の動力源の一例である。本実施形態では、エンジン11は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15のそれぞれの入力軸に連結されている。
メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット17に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ14は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じてメインポンプ14の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ14の吐出量を制御する。
パイロットポンプ15は、制御弁171~176のそれぞれのパイロットポートに作用する制御圧であるパイロット圧を生成するパイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ15は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ14によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブユニット17に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。
コントロールバルブユニット17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブユニット17は、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176Rを含む。コントロールバルブユニット17は、制御弁171~176を通じ、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁171~176は、例えば、メインポンプ14から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、左走行油圧モータ2ML、右走行油圧モータ2MR及び旋回油圧モータ2Aを含む。
操作装置26は、操作者がアクチュエータを操作できるように構成されている。本実施形態では、操作装置26は、操作者が油圧アクチュエータを操作できるように構成された油圧アクチュエータ操作装置を含む。具体的には、油圧アクチュエータ操作装置は、電磁弁を用いて、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、コントロールバルブユニット17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(パイロット圧)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量に応じた圧力である。
吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ28は、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
操作センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。図示例では、操作センサ29は、操作レバーの操作角度を検出する操作角度センサである。
メインポンプ14は、左メインポンプ14L及び右メインポンプ14Rを含む。そして、左メインポンプ14Lは、左センターバイパス管路40L又は左パラレル管路42Lを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ14Rは、右センターバイパス管路40R又は右パラレル管路42Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
左センターバイパス管路40Lは、コントロールバルブユニット17内に配置された制御弁171、173、175L及び176Lを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路40Rは、コントロールバルブユニット17内に配置された制御弁172、174、175R及び176Rを通る作動油ラインである。
制御弁171は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を左走行油圧モータ2MLへ供給し、且つ、左走行油圧モータ2MLが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁172は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油を右走行油圧モータ2MRへ供給し、且つ、右走行油圧モータ2MRが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁173は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を旋回油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁174は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁175Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁175Rは、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁176Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
制御弁176Rは、右メインポンプ14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
左パラレル管路42Lは、左センターバイパス管路40Lに並行する作動油ラインである。左パラレル管路42Lは、制御弁171、173、及び175Lの何れかによって左センターバイパス管路40Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路42Rは、右センターバイパス管路40Rに並行する作動油ラインである。右パラレル管路42Rは、制御弁172、174、及び175Rの何れかによって右センターバイパス管路40Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
レギュレータ13は、左レギュレータ13L及び右レギュレータ13Rを含む。左レギュレータ13Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ13Lは、例えば、左メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ13Rについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14の吸収パワー(吸収馬力)がエンジン11の出力パワー(出力馬力)を超えないようにするためである。
操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。
左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁176のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁173のパイロットポートに導入させる。
具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
図3に示す例では、左操作レバー26Lは、前後方向に操作されたときにアーム操作レバーとして機能し、左右方向に操作されたときに旋回操作レバーとして機能する。
右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁175のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁174のパイロットポートに導入させる。
具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁174の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁174の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
図3に示す例では、右操作レバー26Rは、前後方向に操作されたときにブーム操作レバーとして機能し、左右方向に操作されたときにバケット操作レバーとして機能する。
走行レバー26Dは、クローラ1Cの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁172のパイロットポートに導入させる。
吐出圧センサ28は、吐出圧センサ28L及び吐出圧センサ28Rを含む。吐出圧センサ28Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28Rについても同様である。
操作センサ29は、操作センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量(レバー操作角度)等である。
同様に、操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
コントローラ30は、操作センサ29の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。また、コントローラ30は、絞り18の上流に設けられた制御圧センサ19の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ13に対して制御指令を出力し、メインポンプ14の吐出量を変化させる。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19は左制御圧センサ19L及び右制御圧センサ19Rを含む。
左センターバイパス管路40Lには、最も下流にある制御弁176Lと作動油タンクとの間に左絞り18Lが配置されている。そのため、左メインポンプ14Lが吐出した作動油の流れは、左絞り18Lで制限される。そして、左絞り18Lは、左レギュレータ13Lを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ19Lは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。コントローラ30は、この制御圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。コントローラ30は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ14Lの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ14Lの吐出量を増大させる。右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御される。
具体的には、図3で示されるようにショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、左センターバイパス管路40Lを通って左絞り18Lに至る。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路40Lを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lに至る量を減少或いは消失させ、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ30は、右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御する。
上述のような構成により、図3の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ14における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14が吐出する作動油がセンターバイパス管路40で発生させるポンピングロスを含む。また、図3の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ14から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
また、ブームシリンダ7にはブームロッド圧センサS7R及びブームボトム圧センサS7Bが取り付けられている。アームシリンダ8にはアームロッド圧センサS8R及びアームボトム圧センサS8Bが取り付けられている。バケットシリンダ9にはバケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bが取り付けられている。ブームロッド圧センサS7R、ブームボトム圧センサS7B、アームロッド圧センサS8R、アームボトム圧センサS8B、バケットロッド圧センサS9R及びバケットボトム圧センサS9Bは、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。また、旋回油圧モータ2Aには左旋回圧センサS10L及び右旋回圧センサS10Rが取り付けられている。
ブームロッド圧センサS7Rはブームシリンダ7のロッド側油室の圧力(以下、「ブームロッド圧」とする。)を検出し、ブームボトム圧センサS7Bはブームシリンダ7のボトム側油室の圧力(以下、「ブームボトム圧」とする。)を検出する。アームロッド圧センサS8Rはアームシリンダ8のロッド側油室の圧力(以下、「アームロッド圧」とする。)を検出し、アームボトム圧センサS8Bはアームシリンダ8のボトム側油室の圧力(以下、「アームボトム圧」とする。)を検出する。バケットロッド圧センサS9Rはバケットシリンダ9のロッド側油室の圧力(以下、「バケットロッド圧」とする。)を検出し、バケットボトム圧センサS9Bはバケットシリンダ9のボトム側油室の圧力(以下、「バケットボトム圧」とする。)を検出する。左旋回圧センサS10Lは、旋回油圧モータ2Aの左側ポートにおける作動油の圧力を検出する。右旋回圧センサS10Rは、旋回油圧モータ2Aの右側ポートにおける作動油の圧力を検出する。各センサで検出された値は、コントローラ30に送信される。
次に、図4A~図4Fを参照し、コントローラ30がアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図4A~図4Fは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図4Aは、アームシリンダ8の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4Bは、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4Cは、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4Dは、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4Eは、左走行油圧モータ2MLの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4Fは、右走行油圧モータ2MRの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
図4A~図4Fに示すように、油圧システムは、電磁弁31を含む。電磁弁31は、電磁弁31AL~電磁弁31FL及び電磁弁31AR~電磁弁31FRを含む。
電磁弁31は、パイロットポンプ15とコントロールバルブユニット17内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、開口面積を変更することにより、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、電磁弁31は、電磁比例弁であり、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作に応じ、又は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31を介し、コントロールバルブユニット17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。そして、コントローラ30は、電磁弁31が生成するパイロット圧を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合に加え、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
例えば、図4Aに示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。
操作装置26にはスイッチSWが設けられている。本実施形態では、スイッチSWは、スイッチSW1及びスイッチSW2を含む。スイッチSW1は、左操作レバー26Lの先端に設けられたMCスイッチ(押しボタンスイッチ)である。操作者は、スイッチSW1を押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチSW1は、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。スイッチSW2は、左走行レバー26DLの先端に設けられたMCスイッチ(押しボタンスイッチ)である。操作者は、スイッチSW2を押しながら左走行レバー26DLを操作できる。スイッチSW2は、右走行レバー26DRに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。
操作センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
電磁弁31ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31ALは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。同様に、電磁弁31ARは、制御弁176L及び制御弁176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム5を閉じることができる。このように、電磁弁31ALは、「アーム用電磁弁」又は「アーム閉じ用電磁弁」として機能する。
また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム5を開くことができる。このように、電磁弁31ARは、「アーム用電磁弁」又は「アーム開き用電磁弁」として機能する。
また、この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁176の閉じ側のパイロットポート(制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を減圧し、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
或いは、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、電磁弁31ARを制御し、制御弁176の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁176の開き側のパイロットポート(制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポート)に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁176を強制的に中立位置に戻すことで、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
また、以下の図4B~図4Fを参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット6の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の旋回動作を強制的に停止させる場合、についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体1の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
また、コントローラ30は、アーム操作(アーム閉じ操作及びアーム開き操作)の応答性を良くするため、アーム操作が行われる前から微小なパイロット圧を制御弁176の両側のパイロットポートに作用させるように構成されていてもよい。ブーム操作(ブーム上げ操作及びブーム下げ操作)等の他の操作についても同様である。すなわち、コントローラ30は、より多くのパイロット油を使用することにより、油圧アクチュエータの応答性を高めることができる。
また、図4Bに示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。
操作センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
電磁弁31BLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31BLを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31BRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31BRを介して制御弁175Rの右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31BLは、制御弁175L及び制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。また、電磁弁31BRは、制御弁175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム4を上げることができる。このように、電磁弁31BLは、「ブーム用電磁弁」又は「ブーム上げ用電磁弁」として機能する。
また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム4を下げることができる。このように、電磁弁31BRは、「ブーム用電磁弁」又は「ブーム下げ用電磁弁」として機能する。
また、図4Cに示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。
操作センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。なお、コントローラ30は、バケット角度センサが省略されている場合、操作センサ29RBの出力に基づいてバケット角度を推定してもよい。
電磁弁31CLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31CLを介して制御弁174の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31CRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31CRを介して制御弁174の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31CLは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。同様に、電磁弁31CRは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット6を閉じることができる。このように、電磁弁31CLは、「バケット用電磁弁」又は「バケット閉じ用電磁弁」として機能する。
また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作に応じ、或いは、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、バケット6を開くことができる。このように、電磁弁31CRは、「バケット用電磁弁」又は「バケット開き用電磁弁」として機能する。
また、図4Dに示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。
操作センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
電磁弁31DLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31DLを介して制御弁173の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31DRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から電磁弁31DRを介して制御弁173の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31DLは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。同様に、電磁弁31DRは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による左旋回操作に応じ、或いは、操作者による左旋回操作とは無関係に、旋回機構2を左旋回させることができる。このように、電磁弁31DLは、「旋回用電磁弁」又は「左旋回用電磁弁」として機能する。
また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ30は、操作者による右旋回操作に応じ、或いは、操作者による右旋回操作とは無関係に、旋回機構2を右旋回させることができる。このように、電磁弁31DRは、「旋回用電磁弁」又は「右旋回用電磁弁」として機能する。
また、図4Eに示すように、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左走行レバー26DLは、前進方向(前方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁171の左側パイロットポートに作用させる。また、左走行レバー26DLは、後進方向(後方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁171の右側パイロットポートに作用させる。
操作センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
電磁弁31ELは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、電磁弁31ELは、パイロットポンプ15から電磁弁31ELを介して制御弁171の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31ERは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、電磁弁31ERは、パイロットポンプ15から電磁弁31ERを介して制御弁171の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31EL、31ERは、制御弁171を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者による左前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ELを介し、制御弁171の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを前進させることができる。また、コントローラ30は、操作者による左後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31ERを介し、制御弁171の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ1CLを後進させることができる。このように、電磁弁31ELは、「左走行用電磁弁」又は「左前進用電磁弁」として機能し、電磁弁31ERは、「左走行用電磁弁」又は「左後進用電磁弁」として機能する。
また、図4Fに示すように、右走行レバー26DRは、右クローラ1CRを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー26DRは、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右走行レバー26DRは、前進方向(前方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁172の右側パイロットポートに作用させる。また、右走行レバー26DRは、後進方向(後方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁172の左側パイロットポートに作用させる。
操作センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を電気的に検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
電磁弁31FLは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、電磁弁31FLは、パイロットポンプ15から電磁弁31FLを介して制御弁172の左側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31FRは、コントローラ30が出力する電流指令に応じて動作する。そして、電磁弁31FRは、パイロットポンプ15から電磁弁31FRを介して制御弁172の右側パイロットポートに導入されるパイロット油によるパイロット圧を調節する。電磁弁31FL、31FRは、制御弁172を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
この構成により、コントローラ30は、操作者による右前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31FLを介し、制御弁172の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを前進させることができる。また、コントローラ30は、操作者による右後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出するパイロット油を、電磁弁31FRを介し、制御弁172の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ1CRを後進させることができる。このように、電磁弁31FLは、「右走行用電磁弁」又は「右前進用電磁弁」として機能し、電磁弁31FRは、「右走行用電磁弁」又は「右後進用電磁弁」として機能する。
また、ショベル100は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダに関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
また、操作装置26の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーの操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ30へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置26と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置26を用いた手動操作が行われると、操作装置26は、操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーの操作量に対応するコントローラ30からの電気信号に応じて動作する。
次に、図5を参照し、制御弁174の詳細について説明する。図5は、バケット6を閉じる際に利用される弁位置にある制御弁174によって実現される油路であるバケット閉じ用油路PSの一例の概略図を示す。
バケット閉じ用油路PSは、右メインポンプ14R(ポンプ)とバケットシリンダ9(シリンダ)のボトム側油室とを繋ぐ第1油路PS1、バケットシリンダ9のロッド側油室と作動油タンク(タンク)とを繋ぐ第2油路PS2、第1油路PS1と作動油タンクとを繋ぐ第3油路PS3、及び、第1油路PS1と第2油路PS2とを繋ぐ第4油路PS4(再生油路)を含む。図示例では、第4油路PS4(再生油路)は、制御弁174のスプールに形成されている。なお、「再生」は、油圧アクチュエータの第1ポートから流出した作動油をその油圧アクチュエータの第2ポートに流入させることをいう。
第1油路PS1は、制御弁174のスプールに形成されるPCポートC1を含む。PCポートC1は、P(ポンプ)とC(シリンダ)とを繋ぐ開口面積が可変の油路である。第2油路PS2は、制御弁174のスプールに形成されるCTポートC2を含む。CTポートC2は、C(シリンダ)とT(タンク)とを繋ぐ開口面積が可変の油路である。第3油路PS3は、制御弁174のスプールに形成されるPTポートC3を含む。PTポートC3は、P(ポンプ)とT(タンク)とを繋ぐ開口面積が可変の油路である。第4油路PS4(再生油路)は、制御弁174のスプールに形成される再生ポートC4及び逆止弁V1を含む。再生ポートC4は、第1油路PS1と第2油路PS2とを繋ぐ開口面積が可変の油路である。逆止弁V1は、第1油路PS1から第2油路PS2への作動油の流れを阻止し、第2油路PS2から第1油路PS1への作動油の流れを許容する弁である。
制御弁174は、PCポートC1、CTポートC2、PTポートC3、及び再生ポートC4のそれぞれの開口面積がスプールストローク量に応じて変化するように構成されている。
図6は、PCポートC1、CTポートC2、PTポートC3、及び再生ポートC4のそれぞれの開口面積と制御弁174のスプールストローク量との関係の一例を示す図である。なお、図6に示す制御弁174のスプールストローク量は、バケット操作レバーがバケット閉じ方向に操作されたときのスプールストローク量である。具体的には、図6では、縦軸は各ポートの開口面積を示し、横軸は制御弁174のスプールストローク量を示す。また、図6では、PCポートC1の開口面積と制御弁174のスプールストローク量との関係が実線で表され、CTポートC2の開口面積と制御弁174のスプールストローク量との関係が一点鎖線で表され、PTポートC3の開口面積と制御弁174のスプールストローク量との関係が点線で表され、再生ポートC4の開口面積と制御弁174のスプールストローク量との関係が二点鎖線で表されている。
図示例では、PCポートC1、CTポートC2、及び再生ポートC4のそれぞれの開口面積は、スプールストローク量が値SK1に達したところで増加し始め、スプールストローク量が最大値である値SK5に達するまで増加し続ける。また、PCポートC1、CTポートC2、及び再生ポートC4のそれぞれの開口面積の増加率は、スプールストローク量が値SK1よりも大きい値SK3に達したところで比較的大きく変化する。なお、開口面積の増加率は、所定のスプールストローク量当たりの開口面積の増加幅である。具体的には、PCポートC1及び再生ポートC4のそれぞれの開口面積の増加率は、スプールストローク量が値SK3に達したところで増加し、再生ポートC4の開口面積の増加率は、スプールストローク量が値SK3に達したところで減少する。
また、CTポートC2の開口面積は、スプールストローク量が値SK3よりも大きく値SK5よりも小さい値SK4に達したところで、再生ポートC4の開口面積よりも大きくなる。すなわち、CTポートC2の開口面積は、スプールストローク量が値SK4よりも小さいときには再生ポートC4の開口面積よりも小さく、スプールストローク量が値SK4よりも大きいときには再生ポートC4の開口面積よりも大きい。
また、PTポートC3の開口面積は、スプールストローク量が値ゼロから増加するにつれて減少し、スプールストローク量が値SK1よりも大きく値SK3よりも小さい値SK2に達したところでゼロになる。
また、図示例では、制御弁174のスプールストローク量が値ゼロから値SK3までの領域は「再生優先領域」と称され、制御弁174のスプールストローク量が値SK3から値SK5までの領域は「作業優先領域」と称される。
再生優先領域は、例えば、地面等にバケット6を接触させることなくバケット6を空中で閉じる場合等、低負荷の状態でバケット6を閉じる場合に適した領域である。なお、「再生優先領域」は、制御弁174のスプールストローク量が値SK1から値SK3までの領域とされてもよく、制御弁174のスプールストローク量が値ゼロから値SK4までの領域とされてもよく、制御弁174のスプールストローク量が値SK1から値SK4までの領域とされてもよい。また、「作業優先領域」は、制御弁174のスプールストローク量が値SK4から値SK5までの領域とされてもよい。また、作業優先領域は、高負荷動作を頻繁に行うショベルで採用される制御弁174に適合するように設定された高負荷優先領域であってもよい。また、高負荷優先領域は、掘削作業を頻繁に行うショベルで採用される制御弁174に適合するように設定された掘削優先領域であってもよく、積み込み作業を頻繁に行うショベルで採用される制御弁174に適合するように設定された積み込み優先領域であってもよい。
スプールストローク量が再生優先領域内にある場合、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油は、図5の白色の矢印AR11で示すように、比較的多い部分が第4油路PS4(再生油路)にある再生ポートC4及び第1油路PS1を通ってバケットシリンダ9のボトム側油室に流れ(再生され)、図5の白色の矢印AR12で示すように、比較的少ない残りの部分が第2油路PS2のCTポートC2を通って作動油タンクに流れる。再生優先領域では、再生ポートC4の開口面積がCTポートC2の開口面積よりも大きいためである。なお、矢印AR11のサイズが矢印AR12のサイズより大きいことは、第4油路PS4(再生油路)にある再生ポートC4及び第1油路PS1を通ってバケットシリンダ9のボトム側油室に流れる(再生される)作動油の量が、第2油路PS2のCTポートC2を通って作動油タンクに流れる作動油の量よりも大きいことを示す。
一方、スプールストローク量が作業優先領域内にある場合、スプールストローク量が大きくなるにつれて、第2油路PS2のCTポートC2を通って作動油タンクに流れる作動油の量は増加し、第4油路PS4(再生油路)にある再生ポートC4及び第1油路PS1を通ってバケットシリンダ9のボトム側油室に流れる(再生される)作動油の量は減少する。作業優先領域では、CTポートC2の開口面積の増加率が再生ポートC4の開口面積の増加率よりも大きいためである。
また、スプールストローク量が作業優先領域のうちの値SK4より大きい領域内にある場合、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油は、図5の黒色の矢印AR21で示すように、比較的多い部分が第2油路PS2のCTポートC2を通って作動油タンクに流れ、図5の黒色の矢印AR22で示すように、比較的少ない残りの部分が第4油路PS4(再生油路)にある再生ポートC4及び第1油路PS1を通ってバケットシリンダ9のボトム側油室に流れる(再生される)。スプールストローク量が値SK4より大きい領域では、再生ポートC4の開口面積がCTポートC2の開口面積よりも小さいためである。なお、矢印AR21のサイズが矢印AR22のサイズより大きいことは、第2油路PS2のCTポートC2を通って作動油タンクに流れる作動油の量が、第4油路PS4(再生油路)にある再生ポートC4及び第1油路PS1を通ってバケットシリンダ9のボトム側油室に流れる(再生される)作動油の量よりも大きいことを示す。
このように、スプールストローク量が再生優先領域内にある場合には、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出して作動油タンクに排出される作動油の量よりも、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出してボトム側油室に再生される作動油の量が多くなるため、バケット6の閉じ動作は、再生が行われない場合に比べ、比較的少ない量のポンプ吐出油によって実現される。すなわち、スプールストローク量が再生優先領域内にある場合には、バケット6の閉じ動作は、比較的少ないエネルギ消費によって実現される。なお、この例では、ポンプ吐出油は、右メインポンプ14Rからボトム側油室に流入する作動油である。
一方で、スプールストローク量が作業優先領域内にある場合(値SK4より大きい場合)には、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出して作動油タンクに排出される作動油の量よりも、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出してボトム側油室に再生される作動油の量が少なくなるため、バケット6の閉じ動作は、スプールストローク量が再生優先領域内にある場合に比べ、比較的多い量のポンプ吐出油によって実現される。すなわち、バケットの閉じ動作は、比較的大きな掘削力を実現できる。バケットシリンダ9のロッド側油室から作動油タンクへ作動油を排出する際の抵抗(背圧)が小さくなるためである。
しかしながら、バケット操作レバーのレバー操作量に応じて制御弁174のスプールストローク量が一意に決定される構成では、操作者は、再生優先領域と作業優先領域との使い分けを適切に行うことができないおそれがある。操作者は、掘削アタッチメントを動かす際に、バケット操作レバー以外の他の操作レバーのレバー操作量に応じてバケット操作レバーのレバー操作量を時々刻々と変化させるためである。すなわち、操作者は、再生優先領域と作業優先領域との使い分けを行うために、バケット操作レバー以外の他の操作レバーのレバー操作量とは無関係に、バケット操作レバーのレバー操作量を調節することはできないためである。
そこで、本実施形態では、コントローラ30は、所定の条件が満たされているときのバケット操作レバーのレバー操作特性と、所定の条件が満たされていないときのバケット操作レバーのレバー操作特性とを異ならせることができるように構成されている。
バケット操作レバーのレバー操作特性は、バケット操作レバーのレバー操作量とスプールストローク量との対応関係を意味する。図7は、バケット操作レバーをバケット閉じ方向に操作したときのレバー操作特性の例を示す。具体的には、図7の実線は、所定の条件が満たされていないときに採用されるレバー操作特性である第1レバー操作特性を示し、図7の一点鎖線は、所定の条件が満たされているときに採用されるレバー操作特性である第2レバー操作特性を示す。
図7に示す例では、「所定の条件」は、「掘削動作が行われていること」であり、「所定の条件が満たされていないとき」は「掘削動作が行われていないとき」を意味し、「所定の条件が満たされているとき」は「掘削動作が行われているとき」を意味する。但し、「所定の条件」は、「積み込み動作が行われていること」等であってもよい。
具体的には、第1レバー操作特性は、バケット操作レバーのバケット閉じ方向へのレバー操作角度が最大値である値α3のときに制御弁174のスプールストローク量が値SK3となるレバー操作特性である。すなわち、第1レバー操作特性が採用されているときには、制御弁174のスプールストローク量は、値SK3を上回ることはなく、再生優先領域に留まり、作業優先領域に達することはない。なお、制御弁174のスプールストローク量とバケット閉じ用パイロット圧とは一対一の関係にある。なお、バケット閉じ用パイロット圧は、制御弁174のバケット閉じ側のパイロットポートに作用する制御圧である。図示例では、スプールストローク量の値SK3、値SK4、値SK5、値SK10A、値SK10Bは、それぞれ、バケット閉じ用パイロット圧の値CP3、値CP4、値CP5、値CP10A、値CP10Bに対応している。
一方で、第2レバー操作特性は、バケット操作レバーのバケット閉じ方向へのレバー操作角度が最大値である値α3のときに制御弁174のスプールストローク量が最大値である値SK5となるレバー操作特性である。すなわち、第2レバー操作特性を示す一点鎖線の傾きθ2は、第1レバー操作特性を示す実線の傾きθ1よりも大きい。これは、第1レバー操作特性が採用されたときには、第2レバー操作特性が採用されたときに比べ、再生優先領域での操作性が高くなることを意味する。第2レバー操作特性が採用されたときの、再生優先領域に対応するレバー操作角度の範囲(値ゼロ~値α3)が、第1レバー操作特性が採用されたときの、再生優先領域に対応するレバー操作角度の範囲(値ゼロ~値α1)よりも広いためである。
換言すれば、第1レバー操作特性と第2レバー操作特性とを切り換えることにより、レバー操作角度が同じ値α3となるようにバケット操作レバーがバケット閉じ方向に操作された場合であっても、コントローラ30は、掘削動作が行われているときと掘削動作が行われていないときとで制御弁174のスプールストローク量を異ならせることができる。
本実施形態では、レバー操作特性は、参照テーブルの形で不揮発性記憶装置に記憶されている。具体的には、第1レバー操作特性に対応する第1参照テーブルと第2レバー操作特性に対応する第2参照テーブルとは不揮発性記憶装置に別々に記憶されている。コントローラ30は、所望の参照テーブルを参照することによって所望のレバー操作特性を利用できる。具体的には、コントローラ30は、操作センサ29RBの出力に基づいてバケット操作レバーのバケット閉じ方向におけるレバー操作角度を検出する。そして、コントローラ30は、不揮発性記憶装置に記憶された参照テーブル(レバー操作特性)を参照し、検出したレバー操作角度に対応する制御弁174のスプールストローク量を導き出す。
より具体的には、コントローラ30は、参照テーブルを参照し、レバー操作角度に対応付けて記憶されているバケット閉じ用パイロット圧を目標制御圧として読み出す。制御弁174のスプールストローク量とバケット閉じ用パイロット圧とは一対一の関係にあり、コントローラ30は、バケット閉じ用パイロット圧を制御することによって所望のスプールストローク量を実現できるためである。なお、典型的には、制御弁174のスプールストローク量は、バケット閉じ用パイロット圧が大きいほど大きい。
図示例では、コントローラ30は、電磁弁31CL(図4C参照)に対して制御指令(電流指令)を出力することにより、制御弁174のバケット閉じ側(左側)のパイロットポートに作用する制御圧であるバケット閉じ用パイロット圧を制御できる。具体的には、コントローラ30は、電磁弁31CL(図4C参照)に対して目標制御圧に対応する制御指令(電流指令)を出力することにより、バケット閉じ用パイロット圧が目標制御圧となるようにバケット閉じ用パイロット圧を調節できる。すなわち、コントローラ30は、マシンコントロール機能を実現するために設けられている電磁弁31Clを利用してバケット閉じ用パイロット圧を制御できる。そのため、図示例は、レバー操作特性を切り換えるための専用の電磁弁が追加される必要がなく、部品点数の増加や製造コストの増大を引き起こすこともない。
次に、図8を参照し、コントローラ30がレバー操作特性を切り換える処理(以下、「切り換え処理」とする。)の一例について説明する。図8は、切り換え処理の流れの一例を示すフローチャートである。本実施形態では、コントローラ30は、バケット操作レバーがバケット閉じ方向に操作されている場合に、所定の制御周期で繰り返しこの切り換え処理を実行する。
最初に、コントローラ30は、所定の条件が満たされているか否かを判定する(ステップST1)。図示例では、コントローラ30は、掘削動作が行われているか否かを判定する。
具体的には、コントローラ30は、操作センサ29及びシリンダ圧センサのそれぞれの出力に基づいて掘削動作が行われているか否かを判定する。例えば、コントローラ30は、アーム閉じ操作及びブーム上げ操作を含む複合操作が行われていることを検知し、且つ、アームボトム圧が所定圧を上回ったこと、又は、メインポンプ14の吐出圧が所定圧を上回ったことを検知した場合に、掘削動作が行われていると判定する。なお、コントローラ30は、姿勢センサ及びシリンダ圧センサのそれぞれの出力に基づいて掘削動作が行われているか否かを判定してもよい。或いは、コントローラ30は、前方センサ70Fの出力に基づいて掘削動作が行われているか否かを判定してもよい。例えば、コントローラ30は、前方センサ70Fとしての撮像装置が撮像した画像に基づいて掘削動作が行われているか否かを判定してもよい。なお、これらの判定方法は、掘削動作以外の他の動作が行われているか否かを判定する際に利用されてもよい。
所定の条件が満たされていると判定した場合(ステップST1のYES)、コントローラ30は、レバー操作特性として第2レバー操作特性を採用する(ステップST2)。図示例では、コントローラ30は、掘削動作が行われていると判定した場合、バケット操作レバーのバケット閉じ方向への傾倒操作に関するレバー操作特性として第2レバー操作特性(図7の一点鎖線で表されるレバー操作特性)を採用する。
第2レバー操作特性を採用した場合、コントローラ30は、不揮発性記憶装置に記憶されている第2参照テーブルを参照し、バケット操作レバーの現在のレバー操作角度に対応するバケット閉じ用パイロット圧を目標制御圧として読み出す。制御弁174のスプールストローク量は、バケット閉じ用パイロット圧に応じて一意に決まるためである。そして、コントローラ30は、読み出した目標制御圧としてのバケット閉じ用パイロット圧が実際に実現されるよう、電磁弁31CL(図4C参照)に対して制御指令(電流指令)を出力する。
一方、所定の条件が満たされていないと判定した場合(ステップST1のNO)、コントローラ30は、レバー操作特性として第1レバー操作特性を採用する(ステップST3)。図示例では、コントローラ30は、掘削動作が行われていないと判定した場合、バケット操作レバーのバケット閉じ方向への傾倒操作に関するレバー操作特性として第1レバー操作特性(図7の実線で表されるレバー操作特性)を採用する。
第1レバー操作特性を採用した場合、コントローラ30は、不揮発性記憶装置に記憶されている第1参照テーブルを参照し、バケット操作レバーの現在のレバー操作角度に対応するバケット閉じ用パイロット圧を目標制御圧として読み出す。制御弁174のスプールストローク量は、バケット閉じ用パイロット圧に応じて一意に決まるためである。そして、コントローラ30は、読み出した目標制御圧としてのバケット閉じ用パイロット圧が実際に実現されるよう、電磁弁31CL(図4C参照)に対して制御指令(電流指令)を出力する。
このような切り換え処理を繰り返し実行することにより、コントローラ30は、バケット操作レバーを同じように操作した場合であっても、掘削動作のためのバケット閉じ操作が行われているときと、空中でバケット6を閉じるためにバケット閉じ操作が行われているときとで、バケット閉じ用油路PS(図5参照)における作動油の流れ方を変えることができる。
具体的には、コントローラ30は、空中でバケット6を閉じるためにバケット閉じ操作が行われている場合には、図7に示すように、バケット操作レバーのレバー操作角度が値α10のときのスプールストローク量を値SK3よりも小さい再生優先領域内の値SK10Aにすることができる。なお、図示例では、スプールストローク量の値SK10Aは、バケット閉じ用パイロット圧の値CP10Aに対応している。そのため、コントローラ30は、CTポートC2の開口面積を再生ポートC4の開口面積よりも小さくすることができ、バケットシリンダ9のロッド側油室からボトム側油室に比較的多くの作動油を再生させながら、バケット閉じ動作を実行させることができる。
一方、コントローラ30は、地中でバケット6を閉じるためにバケット閉じ操作が行われている場合には、図7に示すように、バケット操作レバーのレバー操作角度が値α10のときのスプールストローク量を値SK4よりも大きい作業優先領域内の値SK10Bにすることができる。なお、図示例では、スプールストローク量の値SK10Bは、バケット閉じ用パイロット圧の値CP10Bに対応している。そのため、コントローラ30は、CTポートC2の開口面積を再生ポートC4の開口面積よりも大きくすることができ、バケットシリンダ9のロッド側油室から作動油タンクへ作動油を排出する際の抵抗(背圧)を小さくすることができる。その結果、コントローラ30は、背圧が大きい場合に比べ、バケット閉じ動作による掘削力を増大させることができる。
また、コントローラ30は、図7の実線で示すような第1レバー操作特性を採用することにより、バケット操作レバーのレバー操作角度の利用範囲を、最小値である値ゼロから最大値である値α3までの間としながら、制御弁174のスプールストローク量を最小値である値ゼロから再生優先領域の最大値である値SK3までの間で制御できる。そのため、コントローラ30は、例えば、バケット操作レバーのレバー操作角度の利用範囲を値ゼロから値α3よりも小さい値α1までの間としながら制御弁174のスプールストローク量を最小値である値ゼロから再生優先領域の最大値である値SK3までの間で制御する場合に比べ、制御弁174のスプールストローク量をより高い分解能で制御できる。したがって、ショベル100の操作者は、バケット閉じ動作をより細かく制御できる。
上述のように、本開示の実施形態に係るショベルは、図1に示すように、下部走行体1と、下部走行体1に旋回可能に搭載される上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられるアタッチメントATと、アタッチメントATを動作させる油圧アクチュエータ(ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9)と、油圧アクチュエータに流出入する作動油の流量を制御する制御弁(制御弁174、制御弁175、及び制御弁176)と、アタッチメントATの操作に用いられる電気式操作レバー(ブーム操作レバー、アーム操作レバー、及びバケット操作レバー)と、電気式操作レバーの操作量(操作角度)に応じて制御弁を動作させる制御圧(パイロット圧)を制御する制御装置(コントローラ30)と、を備えている。そして、コントローラ30は、ショベル100の作業状態に応じて制御圧を制限するか否かを判定するように構成されている。ショベル100の作業状態の判定は、例えば、再生を優先すべき(積極的に利用すべき)動作が行われているか否かの判定、又は、作業量を優先すべき動作(再生を優先すべきでない動作)が行われているか否かの判定等であってもよい。図示例では、コントローラ30は、再生を優先すべき動作が行われている場合には制御弁174のスプールストローク量が再生優先領域内となるように制御圧を制限し、作業量を優先すべき動作が行われている場合には制御弁174のスプールストローク量が作業優先領域内となるように制御圧を制御する(制御圧を制限しない)。なお、再生を優先すべき動作がどのような動作であるかは、典型的には、予め決定されている。例えば、再生を優先すべき動作が行われているか否かの判定は、アタッチメントATが空中で動作しているか否かの判定、又は、均し動作若しくは水平引き動作等の低負荷動作が行われているか否かの判定等であってもよい。また、作業量を優先すべき動作が行われているか否かの判定は、例えば、掘削動作が行われているか否かの判定、積み込み動作が行われているか否かの判定、又は、埋め戻し動作若しくは深掘り掘削動作等の高負荷動作が行われているか否かの判定等であってもよい。なお、ショベルの作業状態の判定は、操作センサ29、シリンダ圧センサ、及び姿勢センサの少なくとも一つに基づいて行われてもよい。制御圧を制限することは、例えば、制御圧の上限を下げることを含む。具体的には、制御圧の上限を下げることは、例えば、電磁弁31の開口面積の上限を下げること、又は、コントローラ30が電磁弁31に対して出力する制御指令(電流指令)の上限を下げること等を含む。図5に示す例では、ショベル100は、掘削アタッチメントを構成するバケット6を動作させるバケットシリンダ9と、バケットシリンダ9に流出入する作動油の流量を制御する制御弁174と、掘削アタッチメントの操作に用いられるバケット操作レバー(右操作レバー26R)と、バケット操作レバーの操作角度に応じて制御弁174を動作させる制御圧(バケット閉じ用パイロット圧)を制御するコントローラ30と、を備えている。
この構成により、ショベル100は、アタッチメントATを動作させる際に、省エネルギを実現しつつ、必要に応じて適切な力を出力できるという効果をもたらす。
また、ショベル100において、コントローラ30は、作業量を優先すべき動作が行われているか否かに応じて制御圧を制限するか否かを判定するように構成されていてもよい。図7に示す例では、コントローラ30は、作業量を優先すべき動作の一例である掘削動作が行われているか否かに応じ、バケットシリンダ9に関する制御弁174の左側パイロットポートに作用する制御圧(バケット閉じ用パイロット圧)の上限を下げるか否かを判定するように構成されている。
この構成により、ショベル100は、作業量を優先すべき動作が行われているか否かに応じて制御圧を制限するか否かを切り換えることができる。図7に示す例では、ショベル100は、掘削動作が行われているか否かに応じてバケット操作レバーのレバー操作特性を切り換えることができる。そのため、ショベル100は、掘削動作が行われている場合には掘削動作に適したレバー操作特性を採用し、掘削動作が行われていない場合には掘削動作以外の動作に適したレバー操作特性を採用することができる。
また、ショベル100において、コントローラ30は、作業量を優先すべき動作が行われている場合には、制御圧を制限しないように構成されていてもよい。図7に示す例では、コントローラ30は、掘削動作が行われている場合に、一点鎖線で表される第2レバー操作特性を採用し、バケット閉じ用パイロット圧を値CP3以下に制限しないように構成されている。すなわち、コントローラ30は、バケット閉じ用パイロット圧を値CP3以下に制限しないことにより、制御弁174のスプールストローク量を作業優先領域内(掘削領域内)の値まで増加させることができる。そのため、コントローラ30は、例えば、掘削動作が行われている場合には、バケットシリンダ9のロッド側油室から流出して作動油タンクに流れる作動油の背圧を低減させることにより、右メインポンプ14Rの吐出圧が同じであっても、バケットシリンダ9のボトム側油室に流入する作動油の圧力とバケットシリンダ9のロッド側油室から流出する作動油の圧力との差をその背圧を低減させた分だけ増大させることができる。したがって、コントローラ30は、背圧を低減させた分だけ掘削力を増大させることができる。
また、ショベル100において、コントローラ30は、作業量を優先すべき動作が行われていない場合には、制御圧を制限するように構成されていてもよい。図7に示す例では、コントローラ30は、掘削動作が行われていない場合に、実線で表される第1レバー操作特性を採用し、バケット閉じ用パイロット圧を値CP3以下に制限するように構成されている。なお、バケット閉じ用パイロット圧の値CP3は、制御弁174のスプールストローク量に関する再生優先領域の最大値である値SK3に対応している。すなわち、コントローラ30は、バケット閉じ用パイロット圧を値CP3以下に制限することにより、制御弁174のスプールストローク量を再生優先領域内に制限できる。
また、ショベル100において、コントローラ30は、作業量を優先すべき動作が行われていない場合、油圧アクチュエータの流出口と作動油タンクとを繋ぐ油路の一部であるCTポートの開口面積が、その油圧アクチュエータの流出口と流入口とを繋ぐ油路の一部である再生ポートの開口面積よりも小さい状態が維持されるように、制御圧を制限するように構成されていてもよい。図5に示す例では、コントローラ30は、掘削動作が行われていない場合、バケットシリンダ9の流出口と作動油タンクとを繋ぐ第2油路PS2の一部である制御弁174に形成されたCTポートC2の開口面積を、バケットシリンダ9の流出口とバケットシリンダ9の流入口とを繋ぐ油路(第2油路PS2の一部と第4油路PS4と第1油路PS1の一部とで構成される油路)の一部である制御弁174に形成された再生ポートC4の開口面積よりも小さい状態に維持すべく、すなわち、制御弁174のスプールストローク量を再生優先領域内に維持すべく、バケット閉じ用パイロット圧を値CP3以下に制限するように構成されている。
この構成により、ショベル100の操作者は、例えば、空中でバケット6を閉じる場合、図7の実線で表される第1レバー操作特性で示すようにバケット操作レバーのレバー操作角度の最大操作範囲(値ゼロから値α3までの範囲)を利用しながら、制御弁174のスプールストローク量を再生優先領域内で細かく制御できる。そのため、操作者は、図7の一点鎖線で表される第2レバー操作特性で示すように、制御弁174のスプールストローク量が再生優先領域内に収まるようにバケット操作レバーのレバー操作角度が比較的狭い範囲(値ゼロから値α1までの範囲)に制限される場合に比べ、バケット6の回動角度を細かく操作できる。また、操作者は、制御弁174のスプールストローク量が誤って作業優先領域に入ってしまうのを気にする必要もない。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、後述する実施形態に制限されることもない。上述した或いは後述する実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形又は置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。
例えば、図5~図8を参照する説明は、バケット操作レバーをバケット閉じ方向に操作する場合のレバー操作特性に関するが、バケット操作レバーをバケット開き方向に操作する場合のレバー操作特性、アーム操作レバーをアーム閉じ方向に操作する場合のレバー操作特性、アーム操作レバーをアーム開き方向に操作する場合のレバー操作特性、ブーム操作レバーをブーム上げ方向に操作する場合のレバー操作特性、又は、ブーム操作レバーをブーム下げ方向に操作する場合のレバー操作特性等にも適用可能である。
また、ショベル100は、遠隔操作式のショベルであってもよい。この場合、電気式操作レバーは、ショベル100の外部にある遠隔操作室に設置され、コントローラ30は、遠隔操作室に設置される制御装置であってもよい。
1・・・下部走行体 2・・・旋回機構 2A・・・旋回油圧モータ 2M・・・走行油圧モータ 2ML・・・左走行油圧モータ 2MR・・・右走行油圧モータ 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10・・・キャビン 11・・・エンジン 13・・・レギュレータ 14・・・メインポンプ 14L・・・左メインポンプ 14R・・・右メインポンプ 15・・・パイロットポンプ 17・・・コントロールバルブユニット 18L・・・左絞り 18R・・・右絞り 19L・・・左制御圧センサ 19R・・・右制御圧センサ 26・・・操作装置 26D・・・走行レバー 26DL・・・左走行レバー 26DR・・・右走行レバー 26L・・・左操作レバー 26R・・・右操作レバー 28・・・吐出圧センサ 29、29DL、29DR、29LA、29LB、29RA、29RB、・・・操作センサ 30・・・コントローラ 31、31AL~31FL、31AR~31FR・・・電磁弁 70・・・空間認識装置 70B・・・後方センサ 70F・・・前方センサ 70L・・・左方センサ 70R・・・右方センサ 100・・・ショベル 171~176・・・制御弁 AT・・・アタッチメント C1・・・PCポート C2・・・CTポート C3・・・PTポート C4・・・再生ポート PS・・・バケット閉じ用油路 PS1・・・第1油路 PS2・・・第2油路 PS3・・・第3油路 PS4・・・第4油路 S5・・・旋回角速度センサ S7B・・・ブームボトム圧センサ S7R・・・ブームロッド圧センサ S8B・・・アームボトム圧センサ S8R・・・アームロッド圧センサ S9B・・・バケットボトム圧センサ S9R・・・バケットロッド圧センサ SW、SW1、SW2・・・スイッチ V1・・・逆止弁
Claims (7)
- 下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記アタッチメントを動作させる油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに流出入する作動油の流量を制御する制御弁と、
前記アタッチメントの操作に用いられる電気式操作レバーと、
前記電気式操作レバーの操作量に応じて前記制御弁を動作させる制御圧を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、ショベルの作業状態に応じて前記制御圧を制限するか否かを判定する、
ショベル。 - 前記制御装置は、作業量を優先すべき動作が行われているか否かに応じて前記制御圧を制限するか否かを判定する、
請求項1に記載のショベル。 - 前記制御装置は、前記作業量を優先すべき動作が行われている場合、前記制御圧を制限しない、
請求項2に記載のショベル。 - 前記制御装置は、前記作業量を優先すべき動作が行われていない場合、前記制御圧を制限する、
請求項2に記載のショベル。 - 前記制御装置は、前記作業量を優先すべき動作が行われていない場合、前記油圧アクチュエータの流出口と作動油タンクとを繋ぐ油路の一部である前記制御弁に形成されたCTポートの開口面積が、前記油圧アクチュエータの流出口と前記油圧アクチュエータの流入口とを繋ぐ油路の一部である前記制御弁に形成された再生ポートの開口面積よりも小さい状態が維持されるように、前記制御圧を制限する、
請求項4に記載のショベル。 - 前記作業量を優先すべき動作は、高負荷動作である、
請求項2乃至5の何れかに記載のショベル。 - 前記高負荷動作は、掘削動作又は積み込み動作である、
請求項6に記載のショベル。
Priority Applications (1)
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JP2022205348A JP2024089856A (ja) | 2022-12-22 | 2022-12-22 | ショベル |
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Family Applications (1)
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JP2022205348A Pending JP2024089856A (ja) | 2022-12-22 | 2022-12-22 | ショベル |
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Country | Link |
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-
2022
- 2022-12-22 JP JP2022205348A patent/JP2024089856A/ja active Pending
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