JP6685783B2 - ショベル - Google Patents

Description

本発明は、複数のスプール弁を含むコントロールバルブを搭載するショベルに関する。

スプール弁としてのバケットシリンダ切換弁のパイロットポートにパイロット圧を作用させてバケットシリンダ切換弁のストローク量を変化させることで、バケットシリンダのロッド側油室から作動油タンクへの戻りポートの開口面積を変化させるショベルが知られている（特許文献１参照。）。

このショベルは、バケット操作レバーの操作量に応じたパイロット圧をバケットシリンダ切換弁のパイロットポートに作用させる。そして、バケット操作レバーの操作量に応じた戻りポートの開口面積を実現し、ひいては、バケット操作レバーの操作量に応じたバケットの動作速度を実現する。

特開２０１０−６５５１１号公報

しかしながら、バケットシリンダ切換弁に対する入力（パイロット圧）と出力（戻りポートの開口面積）の入出力関係は、各種部品の製造誤差、バケットシリンダ切換弁の受圧特性における基準からのずれ等の影響を受けて所望の入出力関係から乖離している場合がある。そして、この乖離が大きいと、操作者は、バケットを望み通りの動作速度で動作させることができず、違和感を抱いてしまうおそれがある。

上述に鑑み、スプール弁の入出力関係が所望の入出力関係から乖離している場合であっても油圧アクチュエータを適切に動作させることが可能なショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、前記エンジンに連結された油圧ポンプと、前記油圧ポンプが高圧油圧ラインへ吐出する作動油によって駆動されて作業要素を動かす油圧アクチュエータと、前記高圧油圧ラインに配置され、且つ、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、前記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スプール弁と、前記スプール弁に関する入力と出力の前記高圧油圧ラインにおける関係を直接取得する処理を開始させるスイッチと、を備える。

上述の手段により、スプール弁の入出力関係が所望の入出力関係から乖離している場合であっても油圧アクチュエータを適切に動作させることが可能なショベルを提供できる。

本発明の実施例に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。 入出力関係取得処理の流れを示すフローチャートである。 入出力関係取得処理中に制御弁を通過する作動油の流量を示す図である。 特性テーブルに関する各種データの対応関係を示す図である。

最初に、図１を参照して、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベル（掘削機）について説明する。図１はショベルの側面図である。図１に示すショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には作業要素としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には作業要素としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端に作業要素及び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、バケット６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によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、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る。

図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図であり、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、点線で示す。

ショベルの駆動系は、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１７、操作装置２６、減圧弁２７、吐出圧センサ２８、圧力センサ２９、コントローラ３０、スイッチ３１等を含む。

エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施例では、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内燃機関としてのディーゼルエンジンである。また、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の入力軸に連結される。

メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための装置であり、例えば、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の吐出量を制御するための装置である。本実施例では、レギュレータ１３は、例えば、メインポンプ１４の吐出圧、コントローラ３０からの指令電流等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、パイロットラインを介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。そして、コントロールバルブ１７は、それら制御弁を通じ、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する。それら制御弁は、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、左側走行用油圧モータ１Ｌ、右側走行用油圧モータ１Ｒ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットライン及び減圧弁２７を介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。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（以下、「パイロット圧」とする。）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のレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。

減圧弁２７は、操作装置２６が生成したパイロット圧を減圧して出力する装置である。本実施例では、減圧弁２７は、コントローラ３０からの指令電流に応じてパイロット圧を増減させる。減圧弁２７は、例えば、指令電流が大きいほどパイロット圧を低減させる。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出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。

圧力センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するためのセンサである。本実施例では、圧力センサ２９は、例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、圧力センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置である。本実施例では、コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、入出力関係取得部３００に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。

具体的には、コントローラ３０は、吐出圧センサ２８、圧力センサ２９、スイッチ３１等の出力に基づいて入出力関係取得部３００による処理を実行する。そして、コントローラ３０は、入出力関係取得部３００の処理結果に応じた指令を適宜にレギュレータ１３、減圧弁２７等に対して出力する。

入出力関係取得部３００は、制御弁に関する入力と出力の関係である入出力関係を取得する機能要素である。本実施例では、入出力関係取得部３００は、コントロールバルブ１７における制御弁の入出力関係を取得する。制御弁に関する入力は、例えば、コントローラ３０が減圧弁２７に対して出力する指令電流である。制御弁に関する出力は、例えば、制御弁のポンプ−タンク（ＰＴ）ポートの開口面積（以下、「ＰＴ開口面積」とする。）である。ＰＴ開口面積は、例えば、式（１）を用いて導き出される。

Ｑはメインポンプ１４の吐出流量、Ｃは流量係数、ＡはＰＴ開口面積、ρは作動油の密度、ΔＰはＰＴポートの前後の差圧を表す。

スイッチ３１は、制御弁に関する入出力関係を取得する処理（以下、「入出力関係取得処理」とする。）を開始させる機能要素である。本実施例では、スイッチ３１は、タッチパネル付きの車載ディスプレイに表示されるソフトウェアスイッチである。スイッチ３１は、キャビン１０内に設置されたハードウェアスイッチであってもよい。なお、入出力関係取得処理の詳細については後述する。

次に図３を参照し、ショベルに搭載される油圧システムの詳細について説明する。図３は、図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図３は、図２と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、点線で示す。

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１４Ｌ、１４Ｒから、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ、パラレル管路４２Ｌ、４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、図２のメインポンプ１４に対応する。

センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１Ｌ〜１７５Ｌを通る高圧油圧ラインである。センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１Ｒ〜１７５Ｒを通る高圧油圧ラインである。

制御弁１７１Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ１Ｌ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１７１Ｒは、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁１７１Ｒは、下部走行体１の直進性を高めるべくメインポンプ１４Ｌから左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。具体的には、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒと他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、メインポンプ１４Ｌは、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒの双方に作動油を供給する。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ１４Ｌが左側走行用油圧モータ１Ｌに作動油を供給し、メインポンプ１４Ｒが右側走行用油圧モータ１Ｒに作動油を供給する。

制御弁１７２Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータ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。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。

制御弁１７２Ｒは、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ１Ｒ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１７３Ｌは、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ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。

旋回ブレーキ２Ａｂは、旋回用油圧モータ２Ａの回転を機械的に制動する装置である。コントローラ３０は、電磁弁２Ａｃに対する制御電流を増減させて旋回ブレーキ２Ａｂによる制動力を調整する。

制御弁１７３Ｒは、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のスプール弁である。

制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、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。本実施例では、制御弁１７４Ｌは、ブーム４の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム４の下げ操作が行われた場合には作動しない。

制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、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。

パラレル管路４２Ｌは、センターバイパス管路４０Ｌに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１Ｌ〜１７４Ｌの何れかによって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。パラレル管路４２Ｒは、センターバイパス管路４０Ｒに並行する高圧油圧ラインである。パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２Ｒ〜１７４Ｒの何れかによって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１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、例えば、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧が所定値以上となった場合にメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。

バケット操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、バケット６を操作するために用いられる。また、バケット操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、バケット操作レバー２６Ａは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７３Ｒの右側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。また、バケット操作レバー２６Ａは、バケット開き方向に操作された場合には、制御弁１７３Ｒの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。

ブーム操作レバー２６Ｂは、操作装置２６の一例であり、ブーム４を操作するために用いられる。また、ブーム操作レバー２６Ｂは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４Ｌ、１７４Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム上げ方向に操作された場合に、制御弁１７４Ｌの右側パイロットポートにパイロット圧を作用させ、且つ、制御弁１７４Ｒの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させる。一方、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム下げ方向に操作された場合には、制御弁１７４Ｌの左側パイロットポートにパイロット圧を作用させることなく、制御弁１７４Ｒの右側パイロットポートにのみパイロット圧を作用させる。

減圧弁２７Ａ〜２７Ｃは、図２の減圧弁２７に対応する。減圧弁２７Ａは、バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向に操作されたときに生成したパイロット圧を減圧して制御弁１７３Ｒの右側パイロットポートに作用させる。減圧弁２７Ｂは、ブーム操作レバー２６Ｂが下げ方向に操作されたときに生成したパイロット圧を減圧して制御弁１７４Ｒの右側パイロットポートに作用させる。減圧弁２７Ｃは、ブーム操作レバー２６Ｂが上げ方向に操作されたときに生成したパイロット圧を減圧して制御弁１７４Ｒの左側パイロットポートに作用させる。

圧力センサ２９Ａ、２９Ｂは、図２の圧力センサ２９に対応する。圧力センサ２９Ａは、バケット操作レバー２６Ａに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。圧力センサ２９Ｂは、ブーム操作レバー２６Ｂに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、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。

左右走行レバー（又はペダル）、アーム操作レバー、及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、アーム５の開閉、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、バケット操作レバー２６Ａと同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じたパイロット圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに作用させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、圧力センサ２９Ａと同様、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

ここで、図３の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御（以下、「ネガコン制御」とする。）について説明する。

センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒは、最も下流にある制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間にネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒを備える。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出した作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒで制限される。そして、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。

ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生させたネガコン圧を検出するセンサである。本実施例では、ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、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、ネガコン圧に応じた指令をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して出力する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、指令に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。具体的には、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させる。

油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ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、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ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、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流れは、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒ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。

上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒにおける無駄なエネルギ消費を抑制できる。なお、無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油がセンターバイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ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１４Ｌ、１４Ｒ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ようにする。

次に図４及び図５を参照し、入出力関係取得処理について説明する。図４は入出力関係取得処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定条件が満たされた場合にこの入出力関係取得処理を実行する。所定条件は、例えば、ショベルが初めて起動されたことの検知、前回の入出力関係取得処理の実行から所定期間（例えば１ヶ月）が経過したことの検知、制御弁に関する部品が交換されたことの検知、作動油が交換されたことの検知等を含む。また、コントローラ３０は、スイッチ３１がオン操作された場合に入出力関係取得処理を実行してもよい。図５は、入出力関係取得処理中に移動するスプール弁である制御弁１７３Ｒを通過する作動油の流れを便宜的に示した図である。図４及び図５の例では、バケットシリンダ９に関連する制御弁１７３Ｒの入出力関係を取得する場合について説明する。但し、他の制御弁の入出力関係を取得する場合にも同様の説明が適用される。また、油圧回路における制御弁１７３Ｒの特性（スプールの移動に伴って変化するＰＴ開口面積の特性）は、ＰＴポートに絞りの記号を記載することで表現されてもよい。

最初に、コントローラ３０は、バケットシリンダ９に作動油が流入しない状態を創出する（ステップＳＴ１）。この例では、コントローラ３０は、「バケットを最大限閉じて下さい」といったテキストメッセージをキャビン１０内に設置された車載ディスプレイに表示してバケット６を完全に閉じるための操作の実行を操作者に促す。或いは、コントローラ３０は、操作者による所定の操作入力に応じて開閉弁を閉じてもよい。開閉弁は、例えば、制御弁１７３Ｒとバケットシリンダ９とを接続する一対の管路に設置された一対の電磁弁であり、制御弁１７３Ｒとバケットシリンダ９との間の連通を遮断できる。

バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向に操作されると、図５（Ａ）の破線矢印ＡＲ１で示すように、制御弁１７３Ｒは右側パイロットポートでパイロット圧を受けて左方向に移動する。そのため、センターバイパス管路４０Ｒを連通させるＰＴポートのＰＴ開口面積が小さくなり、センターバイパス管路４０Ｒを流れる作動油の流量が減少する。その結果、ネガコン圧が低下してメインポンプ１４Ｒの吐出量が増大する。図５（Ａ）の実線矢印は作動油の流れ方向を表し、実線矢印が太いほど流量が大きいことを表す。図５（Ｃ）、図５（Ｄ）についても同様である。

また、制御弁１７３Ｒでは、メインポンプ１４Ｒとバケットシリンダ９とを連通させるポンプ−シリンダ（ＰＣ）ポート、及び、バケットシリンダ９と作動油タンクとを連通させるシリンダ−タンク（ＣＴ）ポートの開口面積が大きくなる。そして、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、及び、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流量が増大する。その結果、図５（Ａ）の破線矢印ＡＲ２で示すように、バケットシリンダ９が伸張してバケット６が閉じられる。

図５（Ｂ）に示すようにバケットシリンダ９のピストンが伸張側のストロークエンドに達してバケット６が最大限閉じられると、バケットシリンダ９のボトム側油室への作動油の流入、及び、バケットシリンダ９のロッド側油室からの作動油の流出が止まる。このとき、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油は、例えば、リリーフ弁を介して作動油タンクに排出される。図５（Ｂ）は、制御弁１７３Ｒが左方に最大限ストロークして右弁位置が選択された状態を示す。

その後、コントローラ３０は、スイッチ３１がオン操作されたか否かを判定する（ステップＳＴ２）。この例では、コントローラ３０は、「スイッチを押して下さい」といったテキストメッセージを車載ディスプレイに表示する。

スイッチ３１がオン操作されていないと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、コントローラ３０は、スイッチ３１がオン操作されたと判定するまでステップＳＴ２を繰り返す。

スイッチ３１がオン操作されたと判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、コントローラ３０は特性テーブルを生成する（ステップＳＴ３）。特性テーブルは、制御弁に関する入出力特性を参照可能に記憶するデータセットであり、コントローラ３０のＮＶＲＡＭ等に保存される。この例では、特性テーブルは、ＰＴ開口面積と指令電流との対応関係を記憶する。コントローラ３０は、この特性テーブルを参照することで、所望のＰＴ開口面積を実現するための指令電流を導き出し、その指令電流を減圧弁２７に対して出力することで所望のＰＴ開口面積、ひいては所望のバケット６の閉じ速度を実現できる。

具体的には、コントローラ３０は、減圧弁２７Ａに対して出力していた指令電流を所定値まで徐々に増大させる。閉じ方向に操作されたままのバケット操作レバー２６Ａの操作量とは無関係に制御弁１７３Ｒの右側パイロットポートに作用するパイロット圧を所定圧まで徐々に低減させて制御弁１７３Ｒを中立弁位置の方向に移動させるためである。所定圧は、例えば、制御弁１７３Ｒが中立弁位置にあるときに制御弁１７３Ｒの右側パイロットポートに作用するパイロット圧と同じ圧力である。また、コントローラ３０はネガコン制御を停止させる。なお、減圧弁２７Ａの一次側の圧力は、バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向に操作されたままであるため変化しない。

右側パイロットポートに作用するパイロット圧が低下すると、図５（Ｃ）の破線矢印ＡＲ３に示すように、制御弁１７３Ｒは右方向に移動する。また、ネガコン制御が停止しているため、メインポンプ１４Ｒは吐出量を低減させずに維持している。さらに、バケットシリンダ９のピストンが伸張側のストロークエンドに達しているため、メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油が、制御弁１７３ＲのＰＣポートを通ってバケットシリンダ９のボトム側油室に流入することもない。そのため、メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油の全てが制御弁１７３ＲのＰＴポートに向かう。そして、ＰＴ開口面積が大きくなるにつれて、センターバイパス管路４０Ｒを流れる作動油の流量が増大する。

右側パイロットポートに作用するパイロット圧が所定圧まで低下すると、図５（Ｄ）に示すように制御弁１７３Ｒは中立弁位置に至る。

コントローラ３０は、制御弁１７３Ｒが中立弁位置に向かって移動する際に、メインポンプ１４Ｒの吐出量及び吐出圧、ネガコン圧、並びに、減圧弁２７Ａに対する指令電流の大きさ等を時系列でＲＡＭに記録する。

メインポンプ１４Ｒの吐出量は、例えば、メインポンプ１４Ｒの斜板傾転角、又は、レギュレータ１３Ｒに対する制御電流の大きさから導き出される。メインポンプ１４Ｒの吐出圧は、例えば、吐出圧センサ２８Ｒの検出値から導き出される。ネガコン圧は、例えば、ネガコン圧センサ１９Ｒの検出値から導き出される。

その後、コントローラ３０は、ＲＡＭに記録したデータに基づいて特性テーブルを生成してＮＶＲＡＭに保存する。

コントローラ３０は、バケットシリンダ９に作動油が流入しない状態が創出されたことを確認できた場合に限り、特性テーブルを生成してもよい。この場合、コントローラ３０は、姿勢センサ等の各種センサの出力に基づいてバケットシリンダ９に作動油が流入しない状態が創出されたか否かを判定してもよい。

また、コントローラ３０は、関連する操作装置以外の操作装置が中立状態になっていることを確認できた場合に限り、特性テーブルを生成してもよい。例えば、コントローラ３０は、制御弁１７３Ｒに関する特性テーブルを作成する場合、圧力センサ２９の出力に基づいてバケット操作レバー２６Ａ以外の操作装置２６が非操作状態になっていることを確認してもよい。

ここで、図６を参照し、ＲＡＭに記録された特性テーブルに関する各種データの対応関係について説明する。図６（Ａ）は指令電流とパイロット圧との対応関係を示す。指令電流は減圧弁２７Ａに対する指令値であり、パイロット圧は設計値である。図６（Ｂ）は指令電流とメインポンプ１４Ｒの吐出圧との対応関係を示す。メインポンプ１４Ｒの吐出圧は吐出圧センサ２８Ｒで検出された実測値である。図６（Ｃ）は指令電流と制御弁１７３ＲのＰＴ開口面積との対応関係を示す。制御弁１７３ＲのＰＴ開口面積は、式（１）を用いてメインポンプ１４Ｒの吐出量及び吐出圧とネガコン圧とから算出される値である。

バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向にフルレバー操作されると、図６（Ａ）に示すように、制御弁１７３Ｒの右側パイロットポートに作用するパイロット圧は値ＰＰ１となるように設計されている。このとき、減圧弁２７Ａに対する指令電流は値Ｉ１となるように設計されている。パイロット圧が値ＰＰ１になると、制御弁１７３Ｒは左方に最大限ストロークして右弁位置が選択された状態になる。この状態でスイッチ３１がオン操作されると、コントローラ３０は、指令電流を値Ｉ１から値Ｉ２まで徐々に増大させる。パイロット圧は指令電流に対して反比例の関係にあり、指令電流が増大するにつれて低下し、指令電流が値Ｉ２になったときに値ＰＰ２に至る。パイロット圧が値ＰＰ２になると、制御弁１７３Ｒは中立弁位置が選択された状態になる。

メインポンプ１４Ｒの吐出圧は、バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向にフルレバー操作されてバケットシリンダ９のピストンが伸張側のストロークエンドに達すると、値ＤＰ１となる。また、メインポンプ１４Ｒの吐出量は、バケット操作レバー２６Ａの操作量に応じた量となっている。この状態でスイッチ３１がオン操作されると、コントローラ３０は、指令電流を値Ｉ１から値Ｉ２まで徐々に増大させる。メインポンプ１４Ｒの吐出圧は、図６（Ｂ）に示すように指令電流が増大するにつれて低下し、指令電流が値Ｉ２になったときに値ＤＰ２に至る。指令電流が増大するにつれて制御弁１７３Ｒが中立弁位置に近づいてＰＴ開口面積が増大してＰＴポートを通る作動油の流量が増大するためである。

制御弁１７３ＲのＰＴ開口面積は、バケット操作レバー２６Ａが閉じ方向にフルレバー操作されて制御弁１７３Ｒが右弁位置の状態に達すると値ゼロになる。この状態でスイッチ３１がオン操作されると、コントローラ３０は、指令電流を値Ｉ１から値Ｉ２まで徐々に増大させる。ＰＴ開口面積は、図６（Ｃ）に示すように指令電流が値Ｉ１から値Ｉ３まで増大するにつれて比較的緩やかに増大し、指令電流が値Ｉ３から値Ｉ２まで増大するにつれて比較的急激に増大する。そして、指令電流が値Ｉ２になったときに値Ａ２に至る。このようにして、コントローラ３０は、ＰＴポートが開き始める時の指令電流の値Ｉ１と、開口特性が変化する時の指令電流の値Ｉ３を求めることができる。これにより、コントローラ３０は、作業中において、アタッチメントの姿勢、アタッチメントに加わる負荷等に基づいて所定条件が満たされたと判定すると、指令電流の値を変化させることで、ＰＴ開口面積を変化させることができる。したがって、望ましいＰＴ開口面積を実現でき、バケットシリンダ９へ送る作動油の流量を安定させることができる。その結果、ショベルの操作性を安定させることができる。

コントローラ３０は、例えば図６（Ｃ）に示すような制御弁１７３Ｒの入出力関係を記憶する特性テーブルを参照することで所望の出力を実現するための入力の値を決定できる。この場合、制御弁１７３に関する入力は指令電流であり、出力はＰＴ開口面積である。具体的には、コントローラ３０は、特性テーブルを参照することで所望のＰＴ開口面積を実現するための指令電流の値を決定できる。なお、特性テーブルが表す入出力関係は計算式で表されてもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、所望のＰＴ開口面積の値を計算式に与えることでそのＰＴ開口面積に対応する指令電流の値を導き出してもよい。

以上の構成により、コントローラ３０は、減圧弁２７Ａ、圧力センサ２９Ａ、コントローラ３０、及び制御弁１７３Ｒの少なくとも１つで基準特性に対するずれが存在する場合であっても、バケット操作レバー２６Ａの操作量に応じた所望のストローク量だけ制御弁１７３Ｒを移動させることができる。そのため、操作者は、バケット操作レバー２６Ａの操作量に応じた所望の速度でバケットシリンダ９を伸張させることができ、ひいては所望の速度でバケット６を閉じることができる。その結果、バケット６の閉じ動作の遅延、バケット６の開き過ぎ等を防止できる。すなわち、バケット６の操作特性を安定化させることができる。この特徴は、バケット操作レバー２６Ａの操作量とは無関係にバケット６を自動制御する場合にも有効である。

また、上述の例では、コントローラ３０は、指令電流を値Ｉ１から値Ｉ２まで増大させる（正スイープさせる）際にメインポンプ１４Ｒの吐出量及び吐出圧、ネガコン圧、並びに、減圧弁２７Ａに対する指令電流の大きさ等の各種データを時系列でＲＡＭに記録する。しかしながら、コントローラ３０は、指令電流を値Ｉ２から値Ｉ１まで低減させる（逆スイープさせる）際に各種データを時系列でＲＡＭに記録してもよい。

また、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２Ａに作動油が流入しない状態を創出する場合、電磁弁２Ａｃに所定の制御電流を出力して旋回ブレーキ２Ａｂを作動させて旋回用油圧モータ２Ａを回転させないようにしてもよい。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、操作者は、バケット６を最大限閉じた状態でバケット閉じ操作を継続しながらスイッチ３１をオン操作する。この場合、コントローラ３０は、制御弁１７３Ｒを介したメインポンプ１４Ｒからバケットシリンダ９への作動油の流れが滞留した状態で、減圧弁２７Ａに対する指令電流を正スイープさせる。具体的には、バケットシリンダ９のピストンが伸張側のストロークエンドに達してボトム側油室への作動油の流入が不可能となった状態でメインポンプ１４Ｒが所定量の作動油を吐出しているときに制御弁１７３Ｒを右弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。すなわち、バケット操作レバー２６Ａの操作量とは無関係に制御弁１７３Ｒを右弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。そして、バケットシリンダ９に対応する制御弁１７３Ｒの入出力に関するデータを記録し、バケット６の閉じ操作に関する特性テーブルを生成する。

コントローラ３０は、バケット６の開き操作に関する特性テーブルを同様に生成してもよい。例えば、操作者は、バケット６を最大限開いた状態でバケット開き操作を継続しながらスイッチ３１をオン操作する。この場合、コントローラ３０は、制御弁１７３Ｒを介したメインポンプ１４Ｒからバケットシリンダ９への作動油の流れが滞留した状態で、制御弁１７３Ｒの左側パイロットポートに対応する減圧弁に対する指令電流を正スイープさせる。具体的には、バケットシリンダ９のピストンが収縮側のストロークエンドに達してロッド側油室への作動油の流入が不可能となった状態でメインポンプ１４Ｒが所定量の作動油を吐出しているときに制御弁１７３Ｒを左弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。そして、制御弁１７３Ｒの入出力に関するデータを記録し、バケット６の開き操作に関する特性テーブルを生成する。

コントローラ３０は、他の制御弁の特性テーブルを同様に生成してもよい。例えば、操作者は、ブーム４を最大限下降させた状態でブーム下げ操作を継続しながらスイッチ３１をオン操作する。この場合、コントローラ３０は、制御弁１７４Ｒを介したメインポンプ１４Ｒからブームシリンダ７への作動油の流れが滞留した状態で、減圧弁２７Ｂに対する指令電流を正スイープさせる。具体的には、ブームシリンダ７のピストンが収縮側のストロークエンドに達してロッド側油室への作動油の流入が不可能となった状態でメインポンプ１４Ｒが所定量の作動油を吐出しているときに制御弁１７４Ｒを右弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。そして、ブームシリンダ７に対応する制御弁１７４Ｒの入出力に関するデータを記録し、ブーム４の下げ操作に関する特性テーブルを生成する。

また、コントローラ３０は、各作業要素に関する油圧シリンダのピストンをストロークエンドに至らせることなく、その油圧シリンダに作動油が流入しない状態を創出してもよい。例えば、制御弁１７３〜１７５と油圧シリンダ７〜９との間に設けられた切換弁を閉じることで、制御弁１７３〜１７５から油圧シリンダ７〜９へ作動油が流れないようにして油圧シリンダのピストンがストロークエンドに達したときと同じ状態を創出してもよい。旋回用油圧モータ２Ａ等の他の油圧アクチュエータについても同様である。

また、操作者は、ブーム４を最大限上昇させた状態でブーム上げ操作を継続しながらスイッチ３１をオン操作する。この場合、コントローラ３０は、制御弁１７４Ｒを介したメインポンプ１４Ｒからブームシリンダ７への作動油の流れが滞留した状態で、減圧弁２７Ｃに対する指令電流を正スイープさせる。具体的には、ブームシリンダ７のピストンが伸張側のストロークエンドに達してボトム側油室への作動油の流入が不可能となった状態でメインポンプ１４Ｒが所定量の作動油を吐出しているときに制御弁１７４Ｒを左弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。そして、ブームシリンダ７に対応する制御弁１７４Ｒの入出力に関するデータを記録し、ブーム４の上げ操作に関する特性テーブルを生成する。アーム５の閉じ操作及び開き操作のそれぞれに関する特性テーブルについても同様である。

また、操作者は、旋回ブレーキを作動させた状態で右旋回操作を継続しながらスイッチ３１をオン操作する。この場合、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２Ａがロックされて旋回用油圧モータ２Ａの吸入ポートへの作動油の流入が不可能となった状態でメインポンプ１４Ｌが所定量の作動油を吐出しているときに制御弁１７３Ｌを左弁位置から中立弁位置に強制的に移動させる。そして、旋回用油圧モータ２Ａに対応する制御弁１７３Ｌの入出力に関するデータを記録し、右旋回操作に関する特性テーブルを生成する。左旋回操作に関する特性テーブルについても同様である。また、走行直進弁としての制御弁１７１Ｒに関する特性テーブルについても同様である。

１・・・下部走行体 １Ｌ・・・左側走行用油圧モータ １Ｒ・・・右側走行用油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ 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、１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ １４、１４Ｌ、１４Ｒ・・・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 １８Ｌ、１８Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り １９Ｌ、１９Ｒ・・・ネガコン圧センサ ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・バケット操作レバー ２６Ｂ・・・ブーム操作レバー ２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ・・・減圧弁 ２８、２８Ｌ、２８Ｒ・・・吐出圧センサ ２９、２９Ａ、２９Ｂ・・・圧力センサ ３０・・・コントローラ ３１・・・スイッチ ４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス管路 ４２Ｌ、４２Ｒ・・・パラレル管路 １７１Ｌ〜１７５Ｌ、１７１Ｒ〜１７５Ｒ・・・制御弁 ３００・・・入出力関係取得部

Claims (7)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、
   前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、
   前記エンジンに連結された油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプが高圧油圧ラインへ吐出する作動油によって駆動されて作業要素を動かす油圧アクチュエータと、
   前記高圧油圧ラインに配置され、且つ、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、前記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スプール弁と、
   前記スプール弁に関する入力と出力の前記高圧油圧ラインにおける関係を直接取得する処理を開始させるスイッチと、を備える、
   ショベル。
2. 前記スプール弁を介した前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの作動油の流れが滞留した所定状態で、前記スイッチが操作された場合に、前記スプール弁のストロークを変化させる、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記油圧アクチュエータはバケットシリンダであり、
   前記スプール弁に関する入力と出力の関係は、バケットを閉じるときの関係、又は、該バケットを開くときの関係であり、
   前記所定状態は、前記バケットを最も閉じた状態、又は、前記バケットを最も開いた状態である、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記油圧アクチュエータはブームシリンダであり、
   前記スプール弁に関する入力と出力の関係は、ブームを上げるときの関係、又は、該ブームを下げるときの関係であり、
   前記所定状態は、前記ブームを最も上げた状態、又は、前記ブームを最も下げた状態である、
   請求項２に記載のショベル。
5. 前記油圧アクチュエータはアームシリンダであり、
   前記スプール弁に関する入力と出力の関係は、アームを閉じるときの関係、又は、該アームを開くときの関係であり、
   前記所定状態は、前記アームを最も閉じた状態、又は、前記アームを最も開いた状態である、
   請求項２に記載のショベル。
6. 前記油圧アクチュエータは旋回用油圧モータであり、
   前記スプール弁に関する入力と出力の関係は、前記上部旋回体を右に旋回させるときの関係、又は、前記上部旋回体を左に旋回させるときの関係であり、
   前記所定状態は、旋回ブレーキによって前記旋回用油圧モータを回転させないようにした状態である、
   請求項２に記載のショベル。
7. 前記所定状態は、前記スプール弁に関する入力と出力の関係を取得している間、前記油圧アクチュエータと前記スプール弁との間に設けられた切換弁が遮断されている状態である、
   請求項２に記載のショベル。

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