JP4467464B2

JP4467464B2 - 建設機械の制御装置及び建設機械の操作補正制御システム

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Publication number: JP4467464B2
Application number: JP2005143361A
Authority: JP
Inventors: 孝富宮窪; 毅山口
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-05-17
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-05-17
Also published as: JP2006322134A

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、操作レバーの操作量に応じて電気的な操作信号を出力する操作レバー装置を有する建設機械の制御装置及び建設機械の操作補正制御システムに関する。

例えば、建設機械の１つである油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に接続され、ブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型のフロント作業機とを備えている。これら下部走行体、上部旋回体、及びフロント作業機は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置の被駆動部材を構成している。この油圧駆動装置は、一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動する少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、前記下部走行体を走行させる走行用油圧モータ、及び前記上部旋回体を下部走行体に対し旋回させる旋回用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、上記の油圧ポンプからそれら複数の油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れをそれぞれ制御する制御弁と、それら制御弁を操作する操作レバーをそれぞれ備えた複数の操作手段とを有する。

上記操作手段としては、大別して油圧パイロット方式と電気レバー方式とがある。油圧パイロット方式は、油圧源（例えばパイロットポンプ）からのパイロット元圧を操作レバーの操作量に応じて減圧弁で減圧することで操作量を油圧パイロット信号に変換し、油圧パイロット式の制御弁に設けた油圧駆動部へ供給し制御弁を切り換える。一方、電気レバー方式は、操作レバーの操作量を電気信号に置き換え出力するものであり、例えば操作レバーの回転運動を回転式のポテンショメータ（可変抵抗器）のセンサに連結して操作信号を出力し、この操作信号に対しコントローラにて所定の演算処理や増幅を行った後、指令信号として油圧パイロット式の制御弁へのパイロット圧を制御する電磁弁のソレノイド部へ出力し制御弁を切り換えるようになっている。

ところで、上記電気レバー方式の場合、ポテンションメータから出力する操作信号は、ポテンションメータの製造上の誤差（詳細には、非直線誤差やオフセット誤差等）に基づく特性のバラツキ、ポテンションメータの取り付け誤差やレバーとの連結機構部の整合誤差などにより、理想的な特性（設計仕様）からずれてしまう可能性がある。この点に鑑み、従来、操作信号を設計仕様に補正して出力する操作装置が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。この操作装置は、操作レバーの中立位置、一方側（プラス側）最大位置、及びその反対側（マイナス側）最大位置でのポテンションメータの操作信号（出力信号）の取り込みを設定指示するための３つのスイッチと、これらスイッチの設定に基づき操作レバーの中立位置、一方側最大位置、及び反対側最大位置での操作信号を取り込み、予め記憶された理想的な特性となるように補正するマイクロコンピュータとを備えている。そして、操作レバー装置の出力補正を行う作業者は、操作レバーを中立位置に保持した状態でスイッチを設定指示し、また操作レバーを一方側最大位置に保持した状態でスイッチを設定指示し、また操作レバーを反対側最大位置に保持した状態でスイッチを設定指示するようになっている。

実用新案登録第２６０７１６４号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、油圧ショベル等の建設機械においては、複数の油圧アクチュエータに対応する複数の操作レバー装置を設けており、上記従来の操作レバー装置は、それぞれスイッチ及びマイクロコンピュータを備えている。そのため、操作レバー装置の出力補正を行う作業者は、操作レバー装置毎に操作レバーの位置操作とスイッチの設定操作とを交互に繰返し行う必要が生じ、その作業性が煩雑となっていた。

本発明の目的は、操作補正作業における作業性を向上することができる建設機械の制御装置及び建設機械の操作補正制御システムを提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁と、前記油圧アクチュエータを手動操作する操作レバーを備え、その操作量に応じた操作信号を出力する操作レバー装置とを有する建設機械に設けられた建設機械の制御装置において、中立位置検出モードの指令信号、並びに最大位置検出モードの開始指令信号及び終了指令信号を入力する信号入力部と、前記信号入力部に前記中立位置検出モードの指令信号が入力されたとき、前記操作レバー装置からの操作信号を所定時間取り込み、変動幅や所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、取り込んだ操作信号を前記操作レバーの中立位置での操作信号として記憶手段に記録する第１の記録手段と、前記信号入力部に前記最大位置検出モードの開始指令信号が入力されてから終了指令信号が入力されるまでの間、前記操作レバー装置からの操作信号を取り込み、そのうちの最大及び最小となる操作信号の少なくとも一方を、所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、前記操作レバーの最大位置での操作信号として記憶手段に記録する第２の記録手段と、前記第１及び第２の記録手段で前記記憶手段に記録した前記操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、前記操作レバー装置から入力した操作信号を補正する操作信号補正手段と、前記操作信号補正手段で補正した操作信号に対し、記憶手段に予め設定記憶したテーブルに基づいて駆動信号を生成し前記電磁弁に出力する駆動信号制御手段とを備える。

（２）上記目的を達成するために、本発明の建設機械の操作補正制御システムは、油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁と、前記油圧アクチュエータを手動操作する操作レバーを備え、その操作量に応じた操作信号を出力する操作レバー装置と、中立位置検出モードの指令信号、並びに最大位置検出モードの開始指令信号及び終了指令信号を入力する信号入力部、前記信号入力部に前記中立位置検出モードの指令信号が入力されたとき、前記操作レバー装置からの操作信号を所定時間取り込み、変動幅や所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、取り込んだ操作信号を前記操作レバーの中立位置での操作信号として記憶手段に記録する第１の記録手段、前記信号入力部に前記最大位置検出モードの開始指令信号が入力されてから終了指令信号が入力されるまでの間、前記操作レバー装置からの操作信号を取り込み、そのうちの最大及び最小となる操作信号の少なくとも一方を、所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、前記操作レバーの最大位置での操作信号として記憶手段に記録する第２の記録手段、前記第１及び第２の記録手段で前記記憶手段に記録した前記操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、前記操作レバー装置から入力した操作信号を補正する操作信号補正手段、記憶手段に予め設定記憶したテーブルに基づいて、前記操作信号補正手段で補正した操作信号に対する駆動信号を生成し前記電磁弁に出力する駆動信号制御手段を備えた制御装置とを有する建設機械と、前記制御部の信号入力部に通信接続され、前記中立位置検出モード又は最大位置検出モードを指示入力可能とし、その指示入力に応じて前記中立位置検出モード又は前記最大位置検出モードの指令信号を出力する外部端末装置とを備える。

本発明によれば、作業者が外部端末装置等で中立位置検出モード及び最大位置検出モードを指示入力することにより、全ての操作レバー装置に対する補正作業を同時に若しくは順次行うことができる。したがって、操作補正作業における作業性を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の適用対象となる建設機械の一例である小型の油圧ショベル（ミニショベル）の全体構造を表す側面図であり、図２は、小型の油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて操作者（オペレータ）が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。

図１及び図２において、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（クローラ）１Ｌ，１Ｒを備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型のフロント作業機６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。

下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の後端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の左・右両側の前端近傍に回転自在に支持され、履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力でそれぞれ回転される従動輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の前方側に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリンダ１３により上下動する排土用のブレード１４とを備えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受（旋回輪）１５が配置され、この旋回輪１５の中心近傍に、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ１６（後述の図４参照）が内蔵されている。

スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設けられたスイング用油圧シリンダ１７に、連結ピン（図示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリンダ１７の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸心まわりに回動することによって、フロント作業機６が左・右にスイングするようになっている。

フロント作業機６は、ブーム１８と、ブーム１８に回動可能に結合されたアーム１９と、アーム１９に回動可能に結合されたバケット２０とを備えている。そして、ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０は、それぞれブーム用油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、及びバケット用油圧シリンダ２３により動作する。

運転室７は、上記した旋回フレーム４上の左側に設けられており、操作者が着座する座席（運転席）２４と、この座席２４の上方に設けられたルーフ２５と、このルーフ２５を支持する支柱２６とを有している。図３は、この運転室７内の詳細構造を表す図１中矢印Ａ方向から見た矢視俯瞰図である。

この図３、及び前述の図１、図２において、運転室７内の操作者が着座する座席２４より前方には、左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ駆動し油圧ショベルの前進又は後進走行等をさせるための手でも足でも操作可能な左・右走行用操作レバー２７Ｌ，２７Ｒ（但し２７Ｌのみ図１に図示）が設けられている。

左走行用操作レバー２７Ｌのさらに左側足元部分には、オプション用油圧アクチュエータ（例えばブレーカ用油圧モータ）を駆動するためのオプション用操作ペダル２８Ｌが設けられている。右走行用操作レバー２７Ｒのさらに右側足元部分には、スイング用油圧シリンダ１７を駆動しスイングポスト５（言い換えればフロント作業機６全体）を左・右にスイングさせるためのスイング用操作ペダル２８Ｒが設けられている。それら左・右走行用操作レバー２７Ｌ，２７Ｒ及び操作ペダル２８Ｌ，２８Ｒの前側には、操作者の前方への転落防止のための前ステー２９が設けられている。

座席２４の左側には、操作者の左側への転落防止のためのサイドステー３０と、左コンソール３１とが設けられ、座席２４の右側には、前側又は後側に操作することでブレード用油圧シリンダ１３を駆動しブレード１４を上下動させるためのブレードレバー３２と、キースイッチ３３及びモニター等を備えた右コンソール３４と、燃料タンク（図示せず）からの燃料供給を制御するための燃料レバー３５とが設けられている。

そして、座席２４の左側には、左側又は右側に操作することで旋回用油圧モータ１６を駆動し上部旋回体３を左側又は右側に旋回させるとともに前側又は後側に操作することでアーム用油圧シリンダ２２を駆動しアーム１９をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回・アーム用手動操作レバー３６Ｌを備えた電気レバー方式の操作レバー装置３７Ｌ（後述の図４を参照）が設けられている。また座席２４の右側には、左側又は右側に操作することでバケット用油圧シリンダ２３を駆動しバケット２０をクラウド又はダンプさせるとともに前側又は後側に操作することでブーム用油圧シリンダ２１を駆動しブーム１８を下げ又は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバー３６Ｒ（後述の図４を参照）を備えた電気レバー方式の操作レバー装置３７Ｒ（後述の図４を参照）が設けられている。

十字操作式の手動操作レバー３６Ｌ，３６Ｒのさらに左・右両側にはパイロットポンプ等の油圧源からの元圧を遮断させる誤操作防止用のロックレバー３８Ｌ，３８Ｒを備えたロック弁装置（図示せず）が設けられている。また、座席２４の下側には、後述するコントローラ３９（図４参照）が収納されている。

上部カバー８は、その内部に、エンジン４０（後述の図４参照）、このエンジン４０に駆動される油圧ポンプ４１（後述の図４参照）、エンジン４０の燃料を貯留する燃料タンク、及び油圧ポンプ４１の圧油源となる作動油タンク、バッテリ等の機器を収納している。

以上説明した構成において、左・右無限軌道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、ブレード１４、ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動される被駆動部材を構成している。

図４は、上記油圧駆動装置のうち上部旋回体３、ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０の駆動に係わる要部構成を本発明の建設機械の制御装置の一実施形態とともに表す油圧回路図である。

この図４において、上記エンジン（原動機）４０と、このエンジン４０により駆動される上記油圧ポンプ４１と、この油圧ポンプ４１から吐出される圧油によって駆動される上記旋回用油圧モータ１６、上記ブーム用油圧シリンダ２１、上記アーム用油圧シリンダ２２、上記バケット用油圧シリンダ２３を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ４１からそれら旋回用油圧モータ１６、ブーム用油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、バケット用油圧シリンダ２３等に供給される圧油の流量をそれぞれ制御する例えば電気−油圧変換弁タイプの旋回用コントロールバルブ４３、ブーム用コントロールバルブ４４、アーム用コントロールバルブ４５、バケット用コントロールバルブ４６を含む弁ユニット４７と、上部旋回体３、ブーム１８、アーム１９、及びバケット２０の動作を指示する上記十字操作式の左・右手動操作レバー３６Ｌ，３６Ｒをそれぞれ備えた上記電気レバー方式の操作レバー装置３７Ｌ、３７Ｒと、上記コントローラ３９とが設けられている。

操作レバー装置３７Ｌは、中立位置（中立点）から前後方向及び左右方向に変位可能な上記十字操作式の左手動操作レバー３６Ｌと、この左手動操作レバー３６Ｌの前後方向の変位をリンク機構４８Ａを介し検出するポテンションメータ４９Ａと、左手動操作レバー３６Ｒの左右方向の変位をリンク機構４８Ｂを介し検出するポテンションメータ４９Ｂとを備えている。これらポテンションメータ４９Ａ，４９Ｂは、左手動操作レバー３６Ｌの変位方向（十字方向のいずれの方向であるか）及び変位量（操作量）をそれぞれ検出し、これに応じた操作信号（出力電圧）をコントローラ３９にそれぞれ出力するようになっている。

また、操作レバー装置３７Ｒは、中立位置から前後方向及び左右方向に変位可能な上記十字操作式の右手動操作レバー３６Ｒと、この右手動操作レバー３６Ｒの前後方向の変位をリンク機構４８Ｃを介し検出するポテンションメータ４９Ｃと、右手動操作レバー３７Ｒの左右方向の変位をリンク機構４８Ｄを介し検出するポテンションメータ４９Ｄとを備えている。これらポテンションメータ４９Ｃ，４９Ｄは、右手動操作レバー３６Ｒの変位方向（十字方向のいずれの方向であるか）及び変位量（操作量）をそれぞれ検出し、これに応じた操作信号（出力電圧）をコントローラ３９にそれぞれ出力するようになっている。

図５は、上記左手動操作レバー３６Ｌの変位量に対するポテンションメータ４９Ａ，４９Ｂの出力電圧の一例を表す特性図である。

この図５において、横軸は左手動操作レバー３６Ｌの前後方向及び左右方向の変位量（変位角度）を、縦軸はポテンションメータ４９Ａ，４９Ｂの出力電圧を示す。ポテンションメータ４９Ａの出力電圧は、左手動操作レバー３６Ｌの前側操作領域（中立位置から前側最大位置まで）のほぼ全域にわたってその変位量に対応して減少し、後側操作領域（中立位置から後側最大位置まで）のほぼ全域にわたってその変位量に対応して増加するようになっている（言い換えれば、前側最大位置から後側最大位置に向かって単調増加の特性となっている）。また、ポテンションメータ４９Ａの出力電圧の理想的な特性線（設計仕様、図５中一点鎖線で図示）は、通常使用範囲をＥmin〜Ｅmax（例えば供給電圧５Ｖのうち０．５〜４．５Ｖ）に設定している。すなわち、操作レバー３６Ｌの前側最大位置において最低出力電圧値Ｅmin（例えば０．５Ｖ）、後側最大位置において最大出力電圧値Ｅmax（例えば４．５Ｖ）となる。また、ポテンションメータ４９Ａの出力電圧の理想的な特性線は、左手動操作レバー３６Ｌの前後方向の変位量がゼロのとき（言い換えれば操作レバー３６Ｌが中立位置にあるとき）、最大出力電圧値Ｅmaxと最低出力電圧値Ｅminの中間値Ｅcnt（例えば２．５Ｖ）に設定している。

ところで、ポテンションメータ４９Ａの出力電圧は、例えばポテンションメータ４９Ａの製造上の誤差に基づく特性のバラツキ、ポテンションメータ４９Ａの取り付け誤差やリンク機構４８Ａの整合誤差等の理由から、上記理想線からずれることがある。例えば図５に示すように、左手動操作レバー３６Ｌの前側最大位置において最低出力電圧値Ｅmin’（＞Ｅmin）、後側最大位置において最大出力電圧値Ｅmax’（＞Ｅmax）、中立位置において電圧値Ｅcnt'（＞Ｅcnt）となる。

同様に、ポテンションメータ４９Ｂの出力電圧の理想線は、上述したポテンションメータ４９Ａの出力電圧の理想線と同様の特性となっており、左手動操作レバー３６Ｌの左側最大位置から右側最大位置に向かって単調増加の特性となっている。また右手動操作レバー３６Ｒの前後方向及び左右方向の変位量に対応するポテンションメータ４９Ｃ，４９Ｄの出力電圧の理想線は、ポテンションメータ４９Ａ，４９Ｂの出力電圧の理想線と同様の特性となっている。なお、これらポテンションメータ４９Ｂ，４９Ｃ，４９Ｄの出力電圧は、上述と同様の理由から理想線からずれることがある。

前述の図４に戻り、コントローラ３９は、操作レバー装置３７Ｌ，３７Ｒからの操作信号（言い換えれば、上記ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧）を入力する入力部５０と、後述するコントローラ３９の制御処理プログラムを記憶するとともに演算処理結果が記録される記憶部５１（記憶手段）と、この記憶部５１に記憶されたプログラムに基づいて演算処理を行う制御部５２と、この制御部５２で生成した駆動信号（制御信号）を旋回用コントロールバルブ４３の電磁比例弁４３Ａ，４３Ｂ、ブーム用コントロールバルブ４４の電磁比例弁４４Ａ，４４Ｂ、アーム用コントロールバルブ４５の電磁比例弁４５Ａ，４５Ｂ、及びバケット用コントロールバルブ４６の電磁比例弁４６Ａ，４６Ｂへそれぞれ出力する出力部５３と、外部端末装置５４に通信配線５５等を介し通信接続する通信部５６とを備えている。

外部端末装置５４は、油圧ショベルとは別体で通信配線５５を介しコントローラ３９に着脱可能なものであり、例えば、画像表示する表示部（例えばＬＣＤ）５７と、この表示部５７に表示された画面で入力操作するためのカーソル操作部５８ａ及びボタン操作部５８ｂ，５８ｃとを備えている。そして、これらカーソル操作部５８ａ及びボタン操作部５８ｂ，５８ｃの入力操作により、中立位置検出モード又は最大位置検出モード（詳細は後述）の指令信号が通信配線５５を介しコントローラ３９の通信部５６に出力されるようになっている。なお、通信配線５５に代えて、例えば公知の通信機を設け、コントローラ３９と外部端末装置５４との間を無線信号で通信可能としてもよい。

ここで本実施形態の大きな特徴として、コントローラ３９は、まず第１の機能として、外部端末装置５４からの中立位置検出モードの指令信号に応じて、全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄから操作レバー３７Ｌ，３７Ｒの中立位置での出力電圧を検出して記憶部５１に記録するようになっている。また、外部端末装置５４からの最大位置検出モードの指令信号に応じて、全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄから操作レバー３７Ｌ，３７Ｒの最大位置（詳細には、前側最大位置、後側最大位置、左側最大位置、及び右側最大位置）での出力電圧を検出して記憶部５１に記録するようになっている。このようなコントローラ３９の詳細制御手順を図６及び図７により説明する。

図６は、上記コントローラ３９の中立位置検出モードにおける制御処理内容を表すフローチャートである。

この図６において、まずステップ１００で、通信部５６に中立位置検出モードの開始指令信号が入力されたかどうかを判定する。中立位置検出モードの開始指令信号が入力されない場合は、ステップ１００の判定が満たされず、この判定が繰り返される。一方、中立位置検出モードの開始指令信号が入力された場合は、ステップ１００の判定が満たされ、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、制御部５２は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧を取り込む。

そして、ステップ１２０に進み、中立位置検出モードの開始指令信号が入力されてからの時間を計測し、ステップ１３０に進んで、所定時間Δｔ（後述の図８参照）が経過したかどうかを判定する。所定時間Δｔが経過しない場合は、ステップ１３０の判定が満たされず、ステップ１１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、所定時間Δｔが経過した場合は、ステップ１３０の判定が満たされ、ステップ１４０に移る。ステップ１４０では、制御部５２は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧の取り込みを終了する。

そして、ステップ１５０に進み、制御部５２はポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからそれぞれ取り込んだ出力電圧に対し演算処理（詳細には、例えば大きく変動していないかどうか、また所定の範囲内にあるかどうか等の判定処理）を行い、ステップ１６０に進んで、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからそれぞれ取り込んだ出力電圧を各操作レバーの中立位置での出力電圧として記憶部５１に記録する。

図７は、上記コントローラ３９の最大位置検出モードにおける制御処理内容を表すフローチャートである。

この図７において、まずステップ２００で、通信部５６に最大位置検出モードの開始指令信号が入力されたかどうかを判定する。最大位置検出モードの開始指令信号が入力されない場合は、ステップ２００の判定が満たされず、この判定が繰り返される。一方、最大位置検出モードの開始指令信号が入力された場合は、ステップ２００の判定が満たされ、ステップ２１０に移る。ステップ２１０では、制御部５２は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧を取り込む。

そして、ステップ２２０に進み、制御部５２はポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからそれぞれ取り込んだ各出力電圧に対し最大値及び最小値を求める。その後、ステップ２３０に進んで、制御部５２はポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄの各出力電圧の最大値及び最小値に対し演算処理（詳細には、例えば所定の範囲内にあるかどうか等の判定処理）を行い、ステップ２４０に進んで、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄのそれぞれ出力電圧の最大値及び最小値を各操作レバーの一方側最大位置及びその反対側最大位置での出力電圧として記憶部５１に記録する。

そして、ステップ２５０に進み、通信部５６に最大位置検出モードの終了指令信号が入力されたかどうかを判定する。最大位置検出モードの終了指令信号が入力されない場合は、ステップ２５０の判定が満たされず、ステップ２１０に戻って上記同様の手順を繰り返す。一方、最大位置検出モードの終了指令信号が入力された場合は、ステップ２５０の判定が満たされ、ステップ２６０に移る。ステップ２６０では、制御部５２は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧の取り込みを終了する。

またコントローラ３９の制御部５２は、第２の機能として通常操作時（言い換えれば、中立位置検出モード及び最大位置検出モードでない場合）に、上述の記憶部５１に記録した操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの中立位置及び最大位置（詳細には、前側最大位置、後側最大位置、左側最大位置、及び右側最大位置）での出力電圧に基づいて、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからそれぞれ入力した出力電圧を前述の図５に示す理想線となるように補正する演算処理を行う。詳細には、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄから入力した操作信号Ｅx'は、下記の式（１）又は（２）により操作信号Ｅｘに補正するようになっている。
操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの前側操作領域及び右側操作領域においては（言い換えれば、Ｅcnt'≦Ｅx'≦Ｅmax'の範囲では）、
Ｅx＝（Ｅmax−Ｅcnt）（Ｅx'−Ｅcnt'）／（Ｅmax'−Ｅcnt'）＋Ｅcnt・・・（１）
一方、操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの後側操作領域及び左側操作領域においては（言い換えれば、Ｅmin'≦Ｅx'＜Ｅcnt'の範囲では）、
Ｅx＝（Ｅmin−Ｅcnt）（Ｅx'−Ｅcnt'）／（Ｅmin'−Ｅcnt'）＋Ｅcnt・・・（２）
そして、コントローラ３９の制御部５２は、上述の補正した操作信号に対し、記憶部５１に予め設定記憶した演算テーブルに基づいて駆動信号を生成し、それら生成した駆動信号を電磁比例弁４３Ａ，４３Ｂ〜４６Ａ，４６Ｂにそれぞれ出力するようになっている。

電磁比例弁４３Ａ，４３Ｂ〜４６Ａ，４６Ｂは、コントローラ３９からの駆動信号に基づき、パイロットポンプから導入された１次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成する。そして、この生成した操作パイロット圧をコントロールバルブ４３〜４６へそれぞれ出力して切り換え、油圧ポンプ４１の圧油を旋回用油圧モータ１６、ブーム油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、バケット用油圧シリンダ２３にそれぞれ導くようになっている。

なお、上記において、コントローラ３９の通信部５６は、特許請求の範囲記載の中立位置検出モードの指令信号、並びに最大位置検出モードの開始指令信号及び終了指令信号を入力する信号入力部を構成する。また、コントローラ３９の制御部５２が行う図６のステップ１００〜１６０は、信号入力部に中立位置検出モードの指令信号が入力されたとき、操作レバー装置からの操作信号を所定時間取り込み、変動幅や所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、取り込んだ操作信号を操作レバーの中立位置での操作信号として記憶手段に記録する第１の記録手段を構成し、コントローラ３９の制御部５２が行う図７のステップ２００〜２６０は、信号入力部に最大位置検出モードの開始指令信号が入力されてから終了指令信号が入力されるまでの間、操作レバー装置からの操作信号を取り込み、そのうちの最大及び最小となる操作信号の少なくとも一方を、所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、操作レバーの最大位置での操作信号として記憶手段に記録する第２の記録手段を構成する。

また、コントローラ３９の制御部５２は、第１及び第２の記録手段で記憶手段に記録した操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、操作レバー装置から入力した操作信号を補正する操作信号補正手段を構成し、また第１及び第２の記録手段で記憶手段に記録した操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、操作レバー装置から入力した操作信号を補正する駆動信号制御手段を構成する。

次に、本実施形態における動作及び作用効果を説明する。

（１）操作補正作業時
図８は、中立位置検出モード時の動作を説明するための操作信号の経時変化を表す図であり、図９は、最大位置検出モード時の動作を説明するための操作信号の経時変化を表す図である。
例えば全ての操作レバー３６Ｌ，３６Ｒを中立位置とした状態で（図８に示す時間ｔ_１）、作業者が外部端末装置５４で中立位置検出モードを指示入力し、その指令信号がコントローラ３９に入力されると、前述の図６に示すステップ１００の判定が満たされステップ１１０〜１４０において、コントローラ３９は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの中立位置での出力電圧を所定時間Δｔ検出し（図８に示す時間ｔ_２〜ｔ_３）、ステップ１５０及び１６０において、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄの各操作レバーの中立位置での出力電圧（Ｅcnt'）を記憶部５１に記録する。

また例えば作業者が外部端末装置５４で最大位置検出モードの開始を指示入力し、その開始指令信号がコントローラ３９に入力されると、前述の図７に示すステップ２００の判定が満たされ、さらに例えば作業者が操作レバー３６Ｌ，３６Ｒをそれぞれ最大位置（詳細には、前側最大位置、後側最大位置、左側最大位置、及び右側最大位置）に操作すると、ステップ２１０〜２４０において、コントローラ３９は全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧を取り込み、各出力電圧の最大値及び最小値を求める。

詳細には、図９に示すように、最大位置検出モード開始時に（時間ｔ_４）、ポテンションメータからの出力電圧Ｅ_１を取り込み、その後、ポテンションメータからの出力電圧Ｅ_２（＜Ｅ_１）を取り込んだときに（時間ｔ_５）、出力電圧の大小判定を行って最大電圧値Ｅ_１及び最小電圧値Ｅ_２を記憶部５１に記録する（なお、最大電圧値Ｅ_１が所定の範囲内にないと判定し、最小電圧値Ｅ_２のみを記録してもよい）。その後、ポテンションメータからの出力電圧Ｅ_３（＞Ｅ_１）を取り込んだときに（時間ｔ_６）、出力電圧の大小判定を行って最大電圧値Ｅ_３及び最小電圧値Ｅ_２を記憶部５１に更新記録する。その後、ポテンションメータからの出力電圧Ｅ_４（＜Ｅ_２）を取り込んだときに（時間ｔ_７）、出力電圧の大小判定を行って最大電圧値Ｅ_３及び最小電圧値Ｅ_４を記憶部５１に更新記録する。その後、ポテンションメータからの出力電圧Ｅ_５（但しＥ_１＜Ｅ_５＜Ｅ_３）を取り込んだときに（時間ｔ_７）、出力電圧の大小判定を行って最大電圧値Ｅ_３及び最小電圧値Ｅ_４のままとする。

そして、例えば作業者が外部端末装置５４で最大位置検出モードの終了を指示入力し、その終了指令信号がコントローラ３９に入力されると、ステップ２５０の判定が満たされステップ２６０において、全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄからの出力電圧の取り込みを終了する。その結果、例えば上記最終の最大電圧値Ｅ_３及び最小電圧値Ｅ_４が操作レバーの一方側最大位置の出力電圧値（Ｅmax'）及び他方側最大位置での出力電圧値（Ｅmin'）として記憶部５１に記録される。

(２)通常操作時
例えば掘削作業等を行うことを目的として操作者（オペレータ）が操作レバー３６Ｌ，３６Ｒを操作すると、コントローラ３９は、操作レバー装置３７Ｌ，３７Ｒから入力した操作信号（言い換えれば、ポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄから入力した出力電圧）を、上述の記憶部５１に記録した操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの中立位置及び最大位置での出力電圧に基づいて補正し、この補正した操作信号に対し、記憶部５１に予め設定記憶した演算テーブルに基づいて駆動信号を生成し電磁比例弁４３Ａ，４３Ｂ〜４６Ａ，４６Ｂにそれぞれ出力する。電磁比例弁４３Ａ，４３Ｂ〜４６Ａ，４６Ｂはコントロールバルブ４３〜４６へのパイロット圧をそれぞれ制御し、これによって油圧ポンプ４１から油圧アクチュエータ（旋回用油圧モータ１６、ブーム油圧シリンダ２１、アーム用油圧シリンダ２２、及びバケット用油圧シリンダ２３）への圧油の流れが制御される。その結果、操作レバー装置３７Ｌ，３７Ｒに製造上の誤差等が生じた場合でも、操作レバー３６Ｌ，３６Ｒの操作位置に適正対応した油圧アクチュエータの動作を確保することができる。

以上のように本実施形態においては、作業者が外部端末装置５４等で中立位置検出モード及び最大位置検出モードを指示入力することにより、全ての操作レバー装置３７Ｌ，３７Ｒ（言い換えれば、全てのポテンションメータ４９Ａ〜４９Ｄ）に対する補正作業を同時に若しくは順次行うことができる。したがって、操作補正作業における作業性を向上することができる。

なお、以上においては、建設機械の一例として油圧ショベルを例にとって説明したが、これに限られず、例えばホイールローダ等に対しても適用でき、この場合も同様の効果を得る。

本発明の適用対象となる小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。本発明の適用対象となる小型の油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。図１中矢印Ａ方向から見た矢視俯瞰図である。本発明の建設機械の操作補正制御システムの一実施形態をその油圧駆動装置のうち上部旋回体、ブーム、アーム、及びバケットの駆動に係わる要部構成とともに表す回路図である。本発明の建設機械の操作補正制御システムの一実施形態における操作レバーの変位量に対するポテンションメータの出力電圧の一例を表す特性図である。本発明の建設機械の制御装置の一実施形態における中立位置検出モードの制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の建設機械の制御装置の一実施形態における最大位置検出モードの制御処理内容を表すフローチャートである。本発明の建設機械の操作補正制御システムの一実施形態における中立位置検出モード時の動作を説明するための操作信号の経時変化を表す図である。本発明の建設機械の操作補正制御システムの一実施形態における最大位置検出モード時の動作を説明するための操作信号の経時変化を表す図である。

符号の説明

１６旋回用油圧モータ
２１ブーム用油圧シリンダ
２２アーム用油圧シリンダ
２３バケット用油圧シリンダ
３６Ｌ，３６Ｒ操作レバー
３７Ｌ，３７Ｒ操作レバー装置
３９コントローラ
４１油圧ポンプ
４３旋回用コントロールバルブ
４３Ａ，４３Ｂ電磁比例弁
４４ブーム用コントロールバルブ
４４Ａ，４４Ｂ電磁比例弁
４５アーム用コントロールバルブ
４５Ａ，４５Ｂ電磁比例弁
４６バケット用コントロールバルブ
４６Ａ，４６Ｂ電磁比例弁
５１記憶部（記憶手段）
５２制御部（第１の記録手段、第２の記録手段、操作信号補正手段、駆動信号制御手段）
５４外部端末装置
５６通信部（信号入力部）

Claims

油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁と、前記油圧アクチュエータを手動操作する操作レバーを備え、その操作量に応じた操作信号を出力する操作レバー装置とを有する建設機械に設けられた建設機械の制御装置において、
中立位置検出モードの指令信号、並びに最大位置検出モードの開始指令信号及び終了指令信号を入力する信号入力部と、
前記信号入力部に前記中立位置検出モードの指令信号が入力されたとき、前記操作レバー装置からの操作信号を所定時間取り込み、変動幅や所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、取り込んだ操作信号を前記操作レバーの中立位置での操作信号として記憶手段に記録する第１の記録手段と、
前記信号入力部に前記最大位置検出モードの開始指令信号が入力されてから終了指令信号が入力されるまでの間、前記操作レバー装置からの操作信号を取り込み、そのうちの最大及び最小となる操作信号の少なくとも一方を、所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、前記操作レバーの最大位置での操作信号として記憶手段に記録する第２の記録手段と、
前記第１及び第２の記録手段で前記記憶手段に記録した前記操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、前記操作レバー装置から入力した操作信号を補正する操作信号補正手段と、
前記操作信号補正手段で補正した操作信号に対し、記憶手段に予め設定記憶したテーブルに基づいて駆動信号を生成し前記電磁弁に出力する駆動信号制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械の制御装置。
油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、前記コントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁と、前記油圧アクチュエータを手動操作する操作レバーを備え、その操作量に応じた操作信号を出力する操作レバー装置と、中立位置検出モードの指令信号、並びに最大位置検出モードの開始指令信号及び終了指令信号を入力する信号入力部、前記信号入力部に前記中立位置検出モードの指令信号が入力されたとき、前記操作レバー装置からの操作信号を所定時間取り込み、変動幅や所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、取り込んだ操作信号を前記操作レバーの中立位置での操作信号として記憶手段に記録する第１の記録手段、前記信号入力部に前記最大位置検出モードの開始指令信号が入力されてから終了指令信号が入力されるまでの間、前記操作レバー装置からの操作信号を取り込み、そのうちの最大及び最小となる操作信号の少なくとも一方を、所定の範囲内にあるか否かの判定処理を行った上で、前記操作レバーの最大位置での操作信号として記憶手段に記録する第２の記録手段、前記第１及び第２の記録手段で前記記憶手段に記録した前記操作レバーの中立位置及び最大位置での操作信号に基づいて、前記操作レバー装置から入力した操作信号を補正する操作信号補正手段、記憶手段に予め設定記憶したテーブルに基づいて、前記操作信号補正手段で補正した操作信号に対する駆動信号を生成し前記電磁弁に出力する駆動信号制御手段を備えた制御装置とを有する建設機械と、
前記制御部の信号入力部に通信接続され、前記中立位置検出モード又は最大位置検出モードを指示入力可能とし、その指示入力に応じて前記中立位置検出モード又は前記最大位置検出モードの指令信号を出力する外部端末装置とを備えたことを特徴とする建設機械の操作補正制御システム。