JP6860519B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に係り、特に、フロント作業機にバケット以外のアタッチメントを装着したとき、このアタッチメントのアクチュエータに供給する圧油の流量を調整するアタッチメント用流量調整弁装置を備えた油圧ショベル等の建設機械に関する。

上部旋回体と下部走行体とからなる油圧ショベルにおいては、フロント作業機を構成しているブーム、アーム、バケット等を回動操作するための油圧シリンダや、左右の履帯を駆動する走行モータ等、多数の油圧アクチュエータを備えており、これらの各アクチュエータを自在に駆動するため、複数の可変容量型の油圧ポンプを搭載している。

また、フロント作業機に装着されているバケットの代わりにアタッチメントとしてクラッシャー（破砕機）、油圧ブレーカ、ロータリーチルトバケット、全旋回フォークグラップル等を装着して構造物の破砕作業、岩塊等の破砕作業など、掘削作業以外の作業を行うことがある。これらのアタッチメントは通常のバケットと異なりアタッチメント固有のアクチュエータを備えており、それぞれのアタッチメント仕様に応じて要求流量も異なっている。例えば、クラッシャーを駆動する場合はポンプ２つ分の流量、油圧ブレーカを駆動する場合はポンプ１つ分の流量が必要である一方、ロータリーチルトバケットや全旋回フォークグラップルの旋回部を駆動する場合はポンプ１つ分の半分の流量で駆動に十分な流量を得ることができる。

油圧ショベルでは、必要とされる作業に応じてアタッチメントを交換して使用することが多い。したがって、油圧ショベルに対しては、装着したアタッチメントに即時適応できるように、アタッチメントに供給する流量を任意に調整できることが要求されている。

このような要求に対して特許文献１に記載の技術がある。

特許文献１に記載の技術は、油圧ポンプの吐出回路にあるアタッチメント用制御弁とアタッチメント用アクチュエータの間に配置されるアタッチメント用流量切替装置を備えている。

アタッチメント用流量切替装置は、アクチュエータの必要流量に応じて大流量か小流量のいずれかに切替える最大流量カット弁を備え、最大流量カット弁は、アタッチメント用制御弁から出力された流量をアタッチメント用アクチュエータに供給する油路と、この油路を流れる最大流量をカットするバルブ手段と、アタッチメントへの流量が大流量側に操作されたときはバルブ手段の機能を無効にし、小流量側に操作されたときはバルブ手段の機能を有効にする操作切替手段とを有している。

バルブ手段は、上記油路に設置された絞りと、閉方向作動のバネを有し、絞りの前後差圧がバネが定める設定値以下のときはバネの力により閉じ、絞りの前後差圧がバネが定める設定値を超えると開いて上記油路の圧油を戻り回路にバイパスさせるバイパス弁とを有している。操作切替手段は、操作手段として例えば電気スイッチを備え、この電気スイッチが大流量側に操作されたときはバイパス弁を閉状態に保持し、電気スイッチが小流量側に操作されるとバイパス弁の閉状態の保持を解除するように構成されている。

また、バルブ手段のバイパス弁は、バネの強さを任意に調整することで、電気スイッチを小流量側に操作したときの流量（アタッチメント用アクチュエータに供給される流量）の大きさを調整することができる。

特開２００５−３３６８４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術には次のような問題がある。

特許文献１の記載の技術によれば、アタッチメント用アクチュエータに供給する圧油の流量は電気スイッチの操作により大流量と小流量の２段階に切り替え可能であり、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができる。

しかし、特許文献１の記載の技術では、アタッチメント用アクチュエータが小流量を必要とするアクチュエータであり、操作切替手段の電気スイッチを小流量側に操作して最大流量カット弁のバルブ手段を小流量に設定した場合、油路に設置された絞りは一定の絞り圧損を発生させ、絞りの前後差圧をバルブ手段のバイパス弁に作用させ、一定の流量のみアタッチメント用アクチュエータに供給するように機能する。このとき、アクチュエータの非圧油供給側（排出側）の油路にも絞りが設置されているため、不要な背圧が発生して油圧ポンプの負荷圧を増加させ、省エネ性が損なわれる。

また、大流量を必要とするアクチュエータを装着し、操作切替手段の電気スイッチが大流量側に操作されたときは、アタッチメント用制御弁から出力された圧油の流量は、バイパス弁が作動しないため油路に設置された絞りを通過してしまい、不要な絞り圧損と油圧ポンプの負荷圧を増加させ、省エネ性が損なわれる。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができ、かつ省エネルギー性を向上させたを建設機械を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、第１油圧ポンプと、この第１油圧ポンプから吐出された圧油が導かれるセンターバイパスタイプの第１切替弁と、前記第１切替弁を通過した圧油により駆動されるアタッチメントのアクチュエータと、前記アタッチメントの動作を指示する操作装置とを備えた建設機械において、前記第１切替弁に接続された油路と、この油路に接続され、前記第１切替弁を通過した圧油の流量を調整して前記アクチュエータへと供給するクローズドセンタ型の流量制御弁と、前記油路に配置され、前記油路を流れる圧油をアンロードして前記流量制御弁の前後差圧を保持するアンロード弁とを有するアタッチメント用流量調整弁装置と、前記アタッチメントの種類を指定するアタッチメント指定装置と、前記操作装置が操作されたとき、前記第１切替弁を全開位置に切り換える操作切換装置と、前記操作装置から出力される操作信号と前記アタッチメント指定装置から出力されるアタッチメント指定信号に基づいて前記流量制御弁を制御するコントローラとを備え、前記アンロード弁は、閉位置と開位置との間で動作する切替弁であり、前記切替弁の閉方向作動側の端部にアクチュエータの負荷圧が導かれる受圧部とバネを備え、開方向作動側の端部に前記油路から圧力が導かれる受圧部を備えており、前記コントローラは、このコントローラに記憶され、アタッチメントの種類毎の前記操作信号と前記アクチュエータに供給される圧油の流量との関係を設定したマップから、前記アタッチメント指定信号に応じて対応するマップを選択し、この選択したマップに前記操作信号を参照させて対応する制御信号を生成し、この制御信号に基づいて前記流量制御弁を中立位置から切り換えるよう制御するものとする。

このようにコントローラに記憶され、アタッチメントの種類毎の操作信号とアクチュエータに供給される圧油の流量との関係を設定したマップから、アタッチメント指定装置からのアタッチメント指定信号に応じて対応するマップを選択し、この選択したマップに操作信号を参照させて対応する制御信号を生成し、この制御信号に基づいてアタッチメント用流量調整弁装置の流量制御弁を中立位置から切り換えるよう制御することにより、アタッチメント指定装置を操作してアタッチメントの種類を指定するだけで、アタッチメントの設定最大流量が調整される。これにより、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができ、交換したアタッチメントに即時に適応し、設定最大流量の調整を含めたアタッチメントの交換を速やかに容易に行うことができる。

また、アタッチメント用流量調整弁装置の油路に特別な絞りを設置しなくても、アンロード弁により油路を流れる圧油をアンロードして流量制御弁の前後差圧を保持し流量を制御する構成であるため、ロータリーチルトバケットのようにアクチュエータが第１油圧ポンプの最大吐出流量の半分程度で賄えるアタッチメントである場合は、アタッチメントのアクチュエータから排出された圧油は流量制御弁を通ってタンクに戻されるだけであり、不要な背圧が発生して第１油圧ポンプの負荷圧を増加させることはなく、省エネ性が損なわれることはない。また、油圧ブレーカのようにアクチュエータが第１油圧ポンプの最大吐出流量とほぼ同程度の流量を必要とするアクチュエータである場合は、第１油圧ポンプから供給された圧油はアタッチメント用流量調整弁装置の流量制御弁（全開）を通過してアクチュエータに供給されるだけであるため、この場合も不要な絞り圧損は発生せず、省エネルギー性を向上させることができる。

本発明によれば、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができ、かつ省エネルギー性を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る建設機械の代表例である油圧ショベルの外観を示す図である。 本発明の一実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置のシステム構成図である。 コントローラの記憶部に記憶された、例えばアタッチメントがロータリーチルトバケットである場合のように、アタッチメントの最大要求流量が比較的少ない場合のマップを示す図である。 コントローラの記憶部に記憶された、例えばアタッチメントが油圧ブレーカである場合のように、アタッチメントの最大要求流量がやや多めである場合のマップを示す図である。 コントローラの記憶部に記憶された、アタッチメントがクラッシャーである場合のように、アタッチメントの最大要求流量がポンプ１つでは賄えないほど多い場合のマップの１つを示す図である。 コントローラの記憶部に記憶された、アタッチメントがクラッシャーである場合のように、アタッチメントの最大要求流量がポンプ１つでは賄えないほど多い場合のマップの他の１つを示す図である。 流量と電流の関係を規定したマップを示す図である。 コントローラの演算部が実行する処理内容を示すフローチャートである。 ロータリーチルトバケットや油圧ブレーカのように、アタッチメントのアクチュエータが１つの主ポンプのみの吐出油により駆動される場合の設定最大流量を調整する概念を示す図である。 クラッシャーのように、アタッチメントの最大要求流量が主ポンプ１のみの吐出油だけでは賄えない場合の設定最大流量を調整する概念を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る建設機械を図面に基づいて説明する。

はじめに、本発明の一実施の形態に係る建設機械の代表例である油圧ショベルについて、図１に基づいて説明する。

図１に示すように、油圧ショベルは、車体を構成する旋回体３００と走行体３０１とを備えている。また、土砂の掘削作業等を行う作業装置、すなわちフロント作業機３０２を備えている。フロント作業機３０２は、ブーム３０６、アーム３０７、及びバケット３０８を含んでいる。旋回体３００は、旋回モータ３０５の駆動によって走行体３０１上を旋回する。この旋回体３００のスイングポスト３０３に上述のフロント作業機３０２が上下方向に回動可能に取り付けられている。フロント作業機３０２は、ブーム３０６を駆動するブームシリンダ３０９、アーム３０７を駆動するアームシリンダ３１０、バケット３０８を駆動するバケットシリンダ３１１を伸縮させて回動操作する。走行体３０１には、ブレードシリンダ３１２の伸縮により上下動するブレード３０４が取り付けられ、走行体３０１は右走行モータ３１３、左走行モータ３１４の駆動によって走行する。

この種の油圧ショベルは、バケット３０８に代えてクラッシャー（破砕機）、ブレーカ等のアタッチメントが装着されて作業が行われることもある。この場合、アタッチメントにはアタッチメントの可動部を作動させるためのアタッチメント用アクチュエータが備えられる。

図２は本発明の一実施の形態に係わる油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置のシステム構成図である。

図２において、本実施の形態の油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置は、可変容量型の主ポンプ（第１油圧ポンプ）１と、可変容量型の主ポンプ（第２油圧ポンプ）２と、主ポンプ１，２から吐出された圧油が供給されるコントロールバルブ３と、コントロールバルブ３を経由した主ポンプ１，２からの吐出油が供給されるアクチュエータ６０とを備えている。

コントロールバルブ３は、主ポンプ１に圧油供給ライン７を介して接続された流量制御弁（第１切替弁）４と、主ポンプ２に圧油供給ライン６を介して接続された流量制御弁（第２切替弁）５を備えている。

コントロールバルブ３の流量制御弁４，５はいずれも６ポート３位置のセンターバイパスタイプの切替弁であり、流量制御弁４のアクチュエータポートはアクチュエータライン２１、アタッチメント用流量調整弁装置４０（後述）、アクチュエータライン９ａ，９ｂ及び合流ライン１１ａ，１１ｂを介してアクチュエータ６０に接続されている。流量制御弁５のアクチュエータポートはアクチュエータライン１０ａ，１０ｂを介してアクチュエータライン９ａ，９ｂに接続され、更に合流ライン１１ａ，１１ｂを介してアクチュエータ６０に接続されている。また、流量制御弁４，５は油圧パイロット切替式であり、それぞれの両端にパイロット受圧部４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂが設けられている。流量制御弁４のパイロット受圧部４ａは信号圧力ライン５７（後述）に接続され、パイロット受圧部４ｂはタンクに接続されている。流量制御弁５のパイロット受圧部５ａ，５ｂはそれぞれ電磁比例減圧弁８１ａ、８１ｂ（後述）を介してパイロットポンプ１５の吐出油が供給されるパイロット圧ライン１５ａに接続されている。

アクチュエータ６０はアタッチメント用のアクチュエータであり、例えばクラッシャーやブレーカ等のアタッチメントのアクチュエータである。アタッチメントは図１に示すバケット３０８に代えて取り付けられるものであり、本実施の形態においてアタッチメントは、クラッシャーやブレーカ以外に、ロータリーチルトバケット、全旋回フォークグラップル等に交換可能である。

本実施の形態の油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置は、このようなアタッチメントの動作を指示する操作装置として電気レバー方式の操作装置１２を備えている。操作装置１２は操作レバー１３と、操作レバー１３の操作方向１３ａ，１３ｂと操作量に応じた電気信号を生成し信号線１６ａ，１６ｂに出力する信号生成部１４とを有している。

なお、図２においては、図示と説明の煩雑さを避けるため、走行モータ３１３（３１４）、旋回モータ３０５、ブームシリンダ３０９、アームシリンダ３１０等の他のアクチュエータ、圧油供給ライン６，７に接続される他のアクチュエータの流量制御弁、これら他のアクチュエータの操作装置については、図示を省略している。

また、本実施の形態の油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置は、その特徴的構成として、アクチュエータライン２１とアクチュエータライン９ａ，９ｂとの間に配置されたアタッチメント用流量調整弁装置４０と、アタッチメントの種類を指定するアタッチメント指定装置としての役割を有しているモニタ装置７０とコントローラ７１とを備えている。

アタッチメント用流量調整弁装置４０は、アクチュエータライン２１を介して流量制御弁４のアクチュエータポートに接続された油路５０と、油路５０に接続され、流量制御弁４を通過した圧油の流量を調整し、その圧油をアクチュエータライン９ａ或いは９ｂを介してアクチュエータ６０へと供給するクローズドセンタタイプの上述した流量制御弁５１と、油路５０に配置され、油路５０を流れる圧油をアンロードして流量制御弁５１の前後差圧を一定の値に保持するアンロード弁５５とを有している。

流量制御弁５１は電気操作式の切替弁であり、操作装置１２の操作レバー１３が操作されたときコントローラ７１から出力される励磁電流により流量制御弁５１を切り換え操作する比例ソレノイド５１ａ，５１ｂを備えている。流量制御弁５１は中立位置と左右の切換位置を有し、中立位置にあるとき油路５０とアクチュエータライン９ａ，９ｂとの連通を遮断し、左右の切換位置に切り換えられたときは油路５０とアクチュエータライン９ａ，９ｂとを連通させる。また、左右の切換位置にあるとき流量制御弁５１はストロークが増加するにしたがって（操作装置１２のレバー操作量が増加しコントローラ７１から出力される励磁電流が増加するにしたがって）開口面積を増加させ、アクチュエータ６０に供給される圧油の流量を増加させる。

アンロード弁５５は、閉位置と開位置との間で動作する切替弁である。アンロード弁５５の閉方向作動側の端部にはアクチュエータ６０の負荷圧が圧力信号ライン５４を介して導かれる受圧部５５ａとバネ４３が備えられ、開方向作動側の端部には油路５０の圧力が分岐油路５２及び圧力信号ライン５３を介して導かれる受圧部５５ｂが備えられ、アンロード弁５５は、受圧部５５ａとバネ４３の付勢力と受圧部５５ｂの付勢力とのバランスで動作し、流量制御弁５１の前後差圧がバネ４３によって定まる一定の値となるように主ポンプ１の吐出流量の一部をタンクに排出（ブリードオフ）する。

アンロード弁５５による圧油のブリードオフ量は、主ポンプ１の吐出流量と、バネ４３の強さと、流量制御弁５１の開口面積によって決まる。流量制御弁５１の開口面積をＡ１とし、流量制御弁５１の前後差圧をΔＰ１とし、流量制御弁５１の通過流量をＱ１とすると、以下の関係が成り立つ。

Ｑ１＝定数×Ａ１×√ΔＰ１
このことから、流量制御弁５１の開口面積Ａ１を増減することで流量Ｑ１を調整することができることが分かる。つまり、流量制御弁５１の開口面積Ａ１は比例ソレノイド５１ａ，５１ｂに印加される励磁電流の強さに応じて変化するので、比例ソレノイド５１ａ，５１ｂに印加される励磁電流の強さに応じてアクチュエータ６０に供給される流量を制御することができる。

また、アタッチメント用流量調整弁装置４０は、流量制御弁５１の一端に設けられた操作検出弁５６と、コントロールバルブ３の流量制御弁４のパイロット受圧部４ａに接続された信号圧力ライン５７とを更に有している。操作検出弁５６は流量制御弁５１と一体にストローク可能であり、比例ソレノイド５１ｂは操作検出弁５６の端部に取り付けられている。操作検出弁５６は、流量制御弁５１が中立位置にあるとき開位置にあり、信号圧力ライン５７をタンクに連通させ、流量制御弁５１が左右の切換位置に切り換わると閉位置に切り換わり、信号圧力ライン５７とタンクの連通を遮断する。また、信号圧力ライン５７は固定絞り５８を介してパイロットポンプ１５の吐出油が供給されるパイロット圧ライン１５ａに接続され、パイロット圧ライン１５ａの圧力はパイロットリリーフ弁１５ｂにより一定の圧力に保たれている。このような構成により、流量制御弁５１が中立位置にあって操作検出弁５６が図示の開位置にあり、信号圧力ライン５７がタンクに連通するとき、信号圧力ライン５７の圧力はタンク圧となり、コントロールバルブ３の流量制御弁４は図示の中立位置に保持される。流量制御弁５１が左右の切換位置に切り換わって操作検出弁５６が閉位置に切り換わると、信号圧力ライン５７に信号圧力が生成され、コントロールバルブ３の流量制御弁４は図示下側の開位置（全開位置）に切り換わる。

このように操作検出弁５６と信号圧力ライン５７と絞り５８は、操作装置１２の操作レバー１３が操作されたとき、コントロールバルブ３の流量制御弁４（第１切替弁）を全開位置に切り換える操作切換装置５９を構成する。

また、コントローラ７１は、モニタ装置７０から出力されたアタッチメント指定信号により指定されたアタッチメントの最大要求流量が主ポンプ１（第１油圧ポンプ）の最大吐出流量よりも大きいときは、アタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１を中立位置から切り換えると同時に、コントロールバルブ３の流量制御弁５（第２切替弁）を全開位置に切り換える。

すなわち、例えばクラッシャーのようにアタッチメントによってポンプ２つ分の流量が必要な場合、本実施の形態においては、主ポンプ２の吐出油をコントロールバルブ３内の流量制御弁５を切替えることで合流ライン１１ａ，１１ｂに導き、主ポンプ１からの吐出油に主ポンプ２からの吐出油を合流させ、その合流した圧油の流量をアクチュエータ６０に供給する。

流量制御弁５を切り替えるために電磁比例減圧弁８１ａ，８１ｂが設けられている。操作装置１２の操作レバー１３を操作し、コントローラ７１から励磁電流を出力することにより電磁比例減圧弁８１ａ，８１ｂは動作し、制御パイロット圧が流量制御弁５のパイロット受圧部５ａ又は５ｂに導かれる。これにより流量制御弁５は図示の中立位置から切り換えられ、操作装置１２のレバー操作量に応じて主ポンプ２から吐出される圧油をアクチュエータ６０に供給することができる。

このようにコントローラ７１は、操作装置１２から出力される電気信号（操作信号）とモニタ装置７０（アタッチメント指定装置）から出力されるアタッチメント指定信号に基づいてアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１とコントロールバルブ３の流量制御弁４，５を制御する。

モニタ装置７０は、表示部７０ａと入力装置７０ｂとを有し、入力装置７０ｂにはオペレータがアタッチメントの種類を入力するための操作キーが配列されている。

コントローラ７１は入力部７１ａ、演算部７１ｂ、記憶部７１ｃ、出力部７１ｄを備え、モニタ装置７０の入力装置７０ｂと操作装置１２の信号生成部１４（信号線１６ａ，１６ｂ）はコントローラ７１の入力部７１ａに接続され、流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ，５１ｂと流量制御弁５の電磁比例減圧弁８１ａ、８１ｂはコントローラ７１の出力部７１ｄに接続されている。

コントローラ７１の記憶部７１ｃには、アタッチメントの種類毎の操作装置１２からの電気信号（操作信号）とアクチュエータ６０に供給される圧油の流量との関係を設定した複数のマップが記憶されている。コントローラ７１の演算部７１ｂは、モニタ装置７０から出力されるアタッチメント指定信号に応じて記憶部７１ｃに記憶された複数のマップの中から対応するマップを読み出し、この読み出したマップに操作装置１２からの電気信号（操作信号）を参照させて対応する制御信号を生成し、この制御信号に基づいて流量制御弁５１或いは流量制御弁５１と流量制御弁５を中立位置から切り換えるよう制御する。

記憶部７１ｃに記憶される複数のマップの一例を図３、図４、図５Ａ、図５Ｂ及び図６を用いて説明する。図３、図４、図５Ａ、図５Ｂのマップは操作装置１２のレバー操作量（以下単に操作量という）とアクチュエータ６０に供給される圧油の流量との関係を設定したマップであり、横軸は操作量を示し、縦軸は流量を示している。また、これらのマップは操作量が増加するにしたがって流量が増加し、操作量が最大に近づくと流量が最大となるように設定されている。

図３は、例えばアタッチメントがロータリーチルトバケットである場合のように、アタッチメントの最大要求流量が比較的少ない場合のマップを示す図である。この例では、マップの最大流量Ｑmax1は主ポンプ１の最大吐出流量の約半分の流量に設定されている。

図４は、例えばアタッチメントが油圧ブレーカである場合のように、アタッチメントの最大要求流量がやや多めである場合のマップを示す図である。この例では、マップの最大流量Ｑmax2は例えば主ポンプ１の最大吐出流量とほぼ同じ流量に設定されている。

図５Ａ及び図５Ｂは、アタッチメントがクラッシャーである場合のように、アタッチメントの最大要求流量がポンプ１つでは賄えないほど多い場合のマップを示す図である。この例では、図５Ａに示すマップ（クラッシャー１）の最大流量Ｑmax31は例えば主ポンプ２の吐出流量（一定）とほぼ同じ流量に設定され、図５Ｂに示すマップ（クラッシャー２）の最大流量Ｑmax32は主ポンプ１の最大吐出流量の約半分の流量に設定されている。

図６は流量と電流の関係を規定したマップを示す図である。このマップは流量が増加するにしたがって電流が増加するように設定されている。コントローラ７１の演算部７１ｂは、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂに示すマップを用いて流量を演算した後、図６に示すマップを用いてその流量に対応する電流値を演算する。コントローラ７１はその電流値を増幅し、励磁電流として流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ，５１ｂ或いは流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ，５１ｂと流量制御弁５の電磁比例減圧弁８１ａ、８１ｂに出力する。

なお、図示の例では、操作量→流量→電流値の順序で制御量を演算したが、操作量から直接電流値を演算してもよい。その場合は、図３、図４、図５Ａ、図５Ｂに示すマップの縦軸を電流に置き換えればよく、図６のマップは不要となる。

図７は、コントローラ７１の演算部７１ｂが実行する処理内容を示すフローチャートである。

まず、オペレータは、モニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら、入力装置７０ｂの操作キーを操作して表示部７０ａに表示されたモード一覧の中からアタッチメントモードを選択し、実行キーを押すと、モニタ装置７０はアタッチメントモード信号を出力する。コントローラ７１がモニタ装置７０からアタッチメントモード信号が入力されると、コントローラ７１の演算部７１ｂは、モニタ装置７０から送られてきたアタッチメントモード信号に基づいて流量調整を可能とするアタッチメントモードを設定する（ステップＳ１００）。次いで、オペレータは、モニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら、入力装置７０ｂの操作キーを操作して表示部７０ａに表示されたアタッチメントリストの中からアタッチメントを選択し、実行キーを押すと、モニタ装置７０はアタッチメント指定信号を出力する。コントローラ７１がモニタ装置７０からアタッチメント指定信号が入力されると、コントローラ７１の演算部７１ｂはそのアタッチメント指定信号に基づいて、記憶部７１ｃからアタッチメント指定信号が指定するアタッチメントの種類に応じたマップを読み出す（ステップＳ１１０）。例えば、アタッチメント指定信号が指定するアタッチメントがロータリーチルトバケットである場合は図３に示すマップを読み出し、アタッチメント指定信号が指定するアタッチメントが油圧ブレーカである場合は図４に示すマップを読み出し、アタッチメント指定信号が指定するアタッチメントがクラッシャーである場合は図５Ａ及び図５Ｂに示すマップを読み出す。

次いで演算部７１ｂは、読み出したマップに基づいてアタッチメント指定信号が指定するアタッチメントが１ポンプよりも多い流量を必要とするアタッチメントか、１つのポンプ以下の流量を必要とするアタッチメントかを判定する（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１２０の判定で、アタッチメントが１ポンプ以下の流量を必要とするアタッチメントである場合は、ステップＳ１１０で読み出したマップ（例えばアタッチメントがロータリーチルトバケットである場合は図３に示すマップ、アタッチメントが油圧ブレーカである場合は図４に示すマップ）に、操作装置１２からの電気信号（操作信号）から算出した操作量を参照させて流量を演算するとともに、その流量を更に図６に示すマップに参照させ、電流値を演算する（ステップＳ１３０）。コントローラ７１は、その電流値を増幅し、励磁電流をアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力する。これにより流量制御弁５１のストローク（開口面積）が制御され、図３又は図４のマップで演算した流量相当の流量がアクチュエータ６０に供給される。

また、ステップＳ１２０の判定で、アタッチメントが１ポンプ以上の流量を必要とするアタッチメントである場合は、ステップＳ１１０で読み出したマップ（例えばアタッチメントが油圧クラッシャーである場合は図５Ａ及び図５Ｂに示すマップ）に操作装置１２からの電気信号（操作信号）から算出した操作量を参照させて流量を演算するとともに、その流量を図６に示すマップに参照させ、電流値を演算する（ステップＳ１４０）。コントローラ７１は、それらの電流値を増幅し、図５Ａのマップに基づく励磁電流をコントロールバルブ３の流量制御弁５の電磁比例減圧弁８１ａ、８１ｂに出力し、図５Ｂのマップに基づく励磁電流をアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力する。これにより流量制御弁５と流量制御弁５１のストローク（開口面積）が制御され、図５Ａのマップで演算した流量と図５Ｂのマップで演算した流量の合計流量が合流してアクチュエータ６０に供給される。

次に、以上のように構成した本実施の形態の動作について、アタッチメントがロータリーチルトバケットである場合、油圧ブレーカである場合、クラッシャーである場合を例にとって説明する。

１．アタッチメントがロータリーチルトバケットである場合
オペレータはアタッチメントをロータリーチルトバケットに交換した後、入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントモードを設定する（ステップＳ１００）。次いで、オペレータがモニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントリストの中からロータリーチルトバケットを選択し、実行キーを押すと、コントローラ７１の演算部７１ｂは、モニタ装置７０からのアタッチメント指定信号に基づいて記憶部７１ｃからロータリーチルトバケットに対応する図３に示すマップを読み出す（ステップＳ１１０）。

次いで、オペレータがロータリーチルトバケットを旋回すべく操作装置１２の操作レバー１３を操作すると、その操作信号がコントローラ７１に入力され、コントローラ７１の演算部７１ｂはその操作信号と読み出した図３に示すマップ及び図６に示すマップを用いて電流値を演算し（ステップＳ１３０）、コントローラ７１はその電流値に対応する励磁電流をアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力する。これにより流量制御弁５１のストローク（開口面積）が制御され、図３のマップで演算した流量相当の流量がアクチュエータ６０に供給され、ロータリーチルトバケットが旋回する。

２．アタッチメントが油圧ブレーカである場合
オペレータがアタッチメントを油圧ブレーカに交換した後、入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントモードを設定する（ステップＳ１００）。次いで、オペレータがモニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントリストの中から油圧ブレーカを選択し、実行キーを押すと、コントローラ７１の演算部７１ｂは、モニタ装置７０からのアタッチメント指定信号に基づいて記憶部７１ｃから油圧ブレーカに対応する図４に示すマップを読み出す（ステップＳ１１０）。

次いで、オペレータが油圧ブレーカで打撃作業をすべく操作装置１２の操作レバー１３を操作すると、その操作信号がコントローラ７１に入力され、コントローラ７１の演算部７１ｂはその操作信号と読み出した図４に示すマップ及び図６に示すマップを用いて電流値を演算し（ステップＳ１３０）、コントローラ７１はその電流値に対応する励磁電流をアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力する。これにより流量制御弁５１のストローク（開口面積）が制御され、図４のマップで演算した流量相当の流量がアクチュエータ６０に供給され、油圧ブレーカが駆動される。

３．アタッチメントがクラッシャーである場合
オペレータがアタッチメントをクラッシャーに交換した後、入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントモードを設定する（ステップＳ１００）。次いで、オペレータがモニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら入力装置７０ｂの操作キーを操作してアタッチメントリストの中からクラッシャーを選択し、実行キーを押すと、コントローラ７１の演算部７１ｂは、モニタ装置７０からのアタッチメント指定信号に基づいて記憶部７１ｃからクラッシャーに対応する図５Ａ及び図５Ｂに示すクラッシャー１及び２のマップを読み出す（ステップＳ１１０）。

次いで、オペレータがクラッシャーで破砕作業をすべく操作装置１２の操作レバー１３を操作すると、その操作信号がコントローラ７１に入力され、コントローラ７１の演算部７１ｂはその操作信号と読み出した図５Ａ及び図５Ｂに示すマップ及び図６に示すマップを用いてそれぞれの電流値を演算し（ステップＳ１４０）、コントローラ７１はその電流値に対応する励磁電流をコントロールバルブ３の流量制御弁５の電磁比例減圧弁８１ａ、８１ｂとアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１の比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力する。これにより流量制御弁５が全開位置に操作されかつ流量制御弁５１のストローク（開口面積）が制御され、図５Ａのマップで演算した流量相当の流量と図５Ｂのマップで演算した流量相当の流量が合流してアクチュエータ６０に供給され、クラッシャーが駆動される。

次に、アタッチメントの最大要求流量は同じ種類のアタッチメントであってもメーカや仕様によって異なり、コントローラ７１の記憶部７１ｃに予め記憶しておいたマップだけではそのようなメーカや仕様による最大要求流量の相違に対応できない場合がある。本実施の形態においては、そのようなニーズに対応するため、モニタ装置７０はマップの設定最大流量を調整する最大流量調整装置としての役割も有し、コントローラ７１の演算部７１ｂはその指示に基づいて記憶部７１ｃに記憶されたマップの設定最大流量を変更し、記憶部７１ｃに新しく書き換えて記憶するようになっている。以下にその詳細を説明する。

モニタ装置７０の入力装置７０ｂは、マップの設定最大流量を単位量増減するための操作キー７０ｂ１，７０ｂ２を備えている。

図８Ａは、ロータリーチルトバケットや油圧ブレーカのように、アタッチメントのアクチュエータが主ポンプ１のみの吐出油により駆動される場合の設定最大流量を調整する概念を示す図である。

アタッチメントが例えばロータリーチルトバケットであり、オペレータがロータリーチルトバケットのアクチュエータの設定最大流量（例えば図３のＱmax1）を調整しようとするとき、オペレータは、まず、モニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら、入力装置７０ｂの操作キーを操作して表示部７０ａに表示されたモード一覧の中から流量調整モードを選択し、実行キーを押すと、コントローラ７１の演算部７１ｂはアクチュエータの設定最大流量を調整可能とする流量調整モードを設定する。次いで、オペレータは、モニタ装置７０の表示部７０ａを見ながら、入力装置７０ｂの操作キーを操作して表示部７０ａに表示されたアタッチメントリストの中からアタッチメントとしてロータリーチルトバケットを選択し、実行キーを押すと、コントローラ７１の演算部７１ｂはそのアタッチメント指定信号に基づいて、図８Ａに示すようなロータリーチルトバケットの最大流量調整画面をモニタ装置７０の表示部７０ａに表示する。

次いで、オペレータはモニタ装置７０の表示部７０ａに表示された画面を見ながら、入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ１或いは７０ｂ２の押し操作を行う。例えば、オペレータが入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ１を１回押すと、単位増量値+ΔＱ２に相当する信号が入力装置７０ｂからコントローラ７１に出力される。２回押すと+２ΔＱ２に相当する信号が、３回押すと+３ΔＱ２に相当する信号がそれぞれコントローラ７１に出力される。これとは逆に、入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ２を１回押すと、単位減量値−ΔＱ２に相当する信号が入力装置７０ｂからコントローラ７１に出力される。２回押すと−２ΔＱ２に相当する信号が、３回押すと−３ΔＱ２に相当する信号がそれぞれコントローラ７１に出力される。

このような入力装置７０ｂからの増減信号を入力したコントローラ７１の演算部７１ｂは、図８Ａに示すの最大流量調整画面における主ポンプ１の設定最大流量を単位流量毎に増減させ、同時に記憶部７１ｃに記憶されている図３に示すロータリーチルトバケットのマップの設定最大流量Ｑmax1を増減させ書き換える。

このように設定最大流量Ｑmax1を調整した後、オペレータがアタッチメントモードを設定し、アタッチメントとしてロータリーチルトバケットを指定した後、操作装置１２の操作レバー１３を操作すると、ロータリーチルトバケットのアクチュエータに係る新たな設定最大流量Ｑmax1に相当する励磁電流がコントローラ７１から比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力される。これにより比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂが作動し、流量制御弁５１はその最大開口面積を変更する。これに応じて、主ポンプ１からコントロールバルブ３を介して、アタッチメント用流量調整弁装置４０に供給される流量が、前述した入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ１或いは７０ｂ２の操作によって調整された流量となるように制御され、ロータリーチルトバケットのアクチュエータ６０に供給される流量は、オペレータの意図する流量に調整することができ、不要な流量はアンロード弁５５から作動油タンクにアンロードする。

図８Ｂは、クラッシャーのように、アタッチメントの最大要求流量が主ポンプ１のみの吐出油だけでは賄えない場合の設定最大流量を調整する概念を示す図である。この場合は、前述したように、主ポンプ２の吐出流量（一定）は全量アクチュエータに供給し、主ポンプ１側の供給流量を調整する。

オペレータは、まず、前述したように流量調整モードを設定し、アタッチメントとしてクラッシャーを選択すると、コントローラ７１の演算部７１ｂは図８Ｂに示すようなクラッシャーの最大流量調整画面をモニタ装置７０の表示部７０ａに表示する。

次いで、オペレータはモニタ装置７０の表示部７０ａに表示された画面を見ながら、入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ１或いは７０ｂ２の押し操作を行う。モニタ装置７０からはその押し操作の回数に応じた単位増量値+ｎΔＱ３或いは単位減量値−ｎΔＱ３の信号がコントローラ７１に出力され、コントローラ７１の演算部７１ｂは、記憶部７１ｃに記憶されている図５Ｂに示すクラッシャー２のマップの設定最大流量Ｑmax32を増減させる書き換えることができる。

このように設定最大流量Ｑmax32を調整した後、オペレータがアタッチメントモードを設定し、アタッチメントとしてクラッシャーを指定した後、操作装置１２の操作レバー１３を操作すると、クラッシャーのアクチュエータに係る新たな設定最大流量max32に相当する励磁電流がコントローラ７１から比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂに出力される。これにより比例ソレノイド５１ａ又は５１ｂが作動し、流量制御弁５１はその最大開口面積を変更する。これに応じて、主ポンプ１からコントロールバルブ３及びアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１を介してクラッシャーのアクチュエータ（アクチュエータ６０）に供給される流量が、前述した入力装置７０ｂの操作キー７０ｂ１或いは７０ｂ２の操作によって調整された流量となるように制御される。一方、前述した如く、コントロールバルブ３の流量制御弁５は全開位置に操作され、主ポンプ２からの吐出油の全量が流量制御弁５１によって制御された主ポンプ１からの吐出油に合流してクラッシャーのアクチュエータに供給される。これにより油圧ブレーカのアクチュエータに供給される流量は、オペレータの意図する流量に調整することができ、不要な流量はアンロード弁５５から作動油タンクにアンロードする。

以上のように構成した本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。

１．コントローラ７１の記憶部７１ｃにアタッチメントの種類に応じて異なる最大流量を設定した複数のマップが記憶されており、オペレータがモニタ装置７０の入力装置７０ｂを操作してアタッチメントの種類を指定するだけで、アタッチメントの設定最大流量が調整されるため、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができ、交換したアタッチメントに即時に適応し、設定最大流量の調整を含めたアタッチメントの交換を速やかに容易に行うことができる。

２．アタッチメント用流量調整弁装置４０の油路５０に特別な絞りを設置せず、アンロード弁５５により油路を流れる圧油をアンロードして流量制御弁５１の前後差圧を保持し流量を制御する構成であるため、ロータリーチルトバケットのようにアクチュエータ６０が主ポンプ１の最大吐出流量の半分程度で賄えるアタッチメントである場合は、アクチュエータ６０から排出された圧油は流量制御弁５１を通ってタンクに戻されるだけであり、不要な背圧が発生して主ポンプ１の負荷圧を増加させることはなく、省エネ性が損なわれることはない。また、油圧ブレーカのようにアクチュエータ６０が主ポンプ１の最大吐出流量とほぼ同程度の流量を必要とするアクチュエータである場合は、主ポンプ１から供給された圧油はアタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１（全開）を通過してアクチュエータ６０に供給されるだけであるため、この場合も不要な絞り圧損は発生せず、省エネルギー性を向上させることができる。

３．主ポンプ１（第１油圧ポンプ）及びセンターバイパスタイプの流量制御弁４（第１切替弁）に加え主ポンプ２（第２油圧ポンプ）及びセンターバイパスタイプの流量制御弁５（第２切替弁）を設け、主ポンプ２から供給され流量制御弁５を通過した圧油を主ポンプ１から供給され、流量制御弁４及びアタッチメント用流量調整弁装置４０を経由して供給された圧油に合流させてアタッチメントのアクチュエータに供給できるようにし、アタッチメントの最大要求流量が主ポンプ１の最大吐出流量よりも大きいときは、アタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１を中立位置から切り換えると同時に、流量制御弁５を全開位置に切り換えるようにしたため、アクチュエータに供給可能な流量を主ポンプ１の一部（例えば半分）、主ポンプ１のほぼ全量、主ポンプ１の一部或いは全量と主ポンプ２の全量の３段階に切り換えることができ、アタッチメントの種類が３種類以上（例えばロータリーチルトバケット、油圧ブレーカ及びクラッシャー）であっても、アタッチメントを交換したときの設定最大流量の調整を容易かつ短時間に行うことができる。

４．オペレータがモニタ装置７０の入力装置７０ｂを操作して設定最大流量が主ポンプ１の最大吐出流量よりも小さいマップの設定最大流量の調整を指示することで、当該マップの設定最大流量が変更され、新しく書き換えられて記憶されるため、アタッチメントのアクチュエータへの最大流量の設定調整をオペレータが任意に行うことができる。これにより同じ種類のアタッチメントの最大要求流量がメーカや仕様によって異なる場合でも、そのようなアタッチメントの最大要求流量の違いに速やかに対応することができ、アタッチメント作業の操作性を向上させることができる。

５．複数のポンプから吐出される全ての圧油をアタッチメント用流量調整弁装置によって流量調整を行うことと比べ、複数のポンプのうち主ポンプ１から供給された圧油だけの流量調整を行うため、アタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１やアンロード弁５５の外形やスプール径の大きさをコンパクトにすることができるとともに、アタッチメント用流量調整弁装置４０の重量を低減し、低コストで製作することができる。

６．センターバイパスタイプのコントロールバルブを用いた油圧システムにおいて、アタッチメントへ供給される流量を主ポンプ１と主ポンプ２に分割することで、アタッチメント用流量調整弁装置４０が流量調整を行うときに発生する、アタッチメントのアクチュエータ６０に供給されない不必要な流量（アンロードされる流量）を低減できるため、この点でも省エネルギー性が向上し、作業効率や燃費を向上させることができる。

なお、上記実施の形態においては、主ポンプ２の吐出油をアクチュエータライン１０ａ，１０ｂを介して、アタッチメント用流量調整弁装置４０と別ルートでアクチュエータ６０に供給する構成としたが、主ポンプ１，２の吐出油を合流させてアタッチメント用流量調整弁装置４０に供給し、流量制御された圧油をアクチュエータ６０に供給する構成としてもよい。また、２つの主ポンプを設ける代わりに、最大吐出流量が２ポンプ分の１つの主ポンプを設け、この主ポンプの吐出油をアタッチメント用流量調整弁装置４０に供給し、流量制御された圧油をアクチュエータ６０に供給する構成としてもよい。この場合でも、アタッチメント用流量調整弁装置４０の流量調整機能により上記１及び２の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、コントロールバルブ３の第１及び第２切替弁はそれぞれ流量制御弁としたが、中立位置と全開位置を有する単純な切替弁であってもよい。

また、上記実施の形態では、操作装置１２は電気レバー方式としたが、操作レバーの操作量に応じた油圧パイロット圧を生成するパイロット弁方式であってもよい。この場合でも、油圧パイロット圧を圧力センサで検出し、コントローラ７１に入力することで、操作装置１２が電気レバー方式である場合と同様に動作させることができる。

また、上記実施の形態では、モニタ装置７０をアタッチメントの種類を指定するアタッチメント指定装置及びマップの設定最大流量の調整を指示する最大流量調整装置として用いたが、それぞれ専用の装置であってもよい。

更に、上記実施の形態では、アタッチメント用流量調整弁装置４０の流量制御弁５１は比例ソレノイド５１ａ，５１ｂによる切り換え方式としたが、スプールの両端に油圧パイロット圧の受圧部を備えた油圧パイロット切り換え方式であってもよい。この場合は、流量制御弁５と同様、受圧部に油圧パイロットを導く油路に電磁比例減圧弁を介在させ、コントローラ７１からの励磁電流によって電磁比例減圧弁を制御することで、比例ソレノイド５１ａ，５１ｂを設けた場合と同様に動作させることができる。

更に、上記実施の形態では、操作検出弁５６と信号圧力ライン５７と固定絞り５８とで操作装置１２が操作されたとき、流量制御弁（第１切替弁）４を全開位置に切り換える操作切換装置５９を構成したが、信号圧力ライン５７に電磁切替弁を介在させ、コントローラ７１からの信号で電磁切替弁を切り換えることで、流量制御弁（第１切替弁）４を全開位置に切り換えるようにしてもよい。

１ 主ポンプ（第１油圧ポンプ）
２ 主ポンプ（第２油圧ポンプ）
３ コントロールバルブ
４ 流量制御弁（第１切替弁）
５ 流量制御弁（第２切替弁）
１０ａ，１０ｂ アクチュエータライン
１２ 操作装置
１３ 操作レバー
１４ 信号生成部
１５ パイロットポンプ
２１ アクチュエータライン
４０ アタッチメント用流量調整弁装置
５０ 油路
５１ 流量制御弁
４３ バネ
５１ａ，５１ｂ 比例ソレノイド
５５ アンロード弁
５５ａ，５５ｂ 受圧部
５７ 信号圧力ライン
５８ 固定絞り
５９ 操作切換装置
６０ アタッチメントのアクチュエータ
７０ モニタ装置（アタッチメント指定装置；最大流量調整装置）
７１ コントローラ
８０ 電磁比例減圧弁
８１ａ，８１ｂ 電磁比例減圧弁

Claims (3)

1. 第１油圧ポンプと、
   この第１油圧ポンプから吐出された圧油が導かれるセンターバイパスタイプの第１切替弁と、
   前記第１切替弁を通過した圧油により駆動されるアタッチメントのアクチュエータと、
   前記アタッチメントの動作を指示する操作装置とを備えた建設機械において、
   前記第１切替弁に接続された油路と、この油路に接続され、前記第１切替弁を通過した圧油の流量を調整して前記アクチュエータへと供給するクローズドセンタ型の流量制御弁と、前記油路に配置され、前記油路を流れる圧油をアンロードして前記流量制御弁の前後差圧を保持するアンロード弁とを有するアタッチメント用流量調整弁装置と、
   前記アタッチメントの種類を指定するアタッチメント指定装置と、
   前記操作装置が操作されたとき、前記第１切替弁を全開位置に切り換える操作切換装置と、
   前記操作装置から出力される操作信号と前記アタッチメント指定装置から出力されるアタッチメント指定信号に基づいて前記流量制御弁を制御するコントローラとを備え、
   前記アンロード弁は、閉位置と開位置との間で動作する切替弁であり、前記切替弁の閉方向作動側の端部にアクチュエータの負荷圧が導かれる受圧部とバネを備え、開方向作動側の端部に前記油路から圧力が導かれる受圧部を備えており、
   前記コントローラは、このコントローラに記憶され、アタッチメントの種類毎の前記操作信号と前記アクチュエータに供給される圧油の流量との関係を設定したマップから、前記アタッチメント指定信号に応じて対応するマップを選択し、この選択したマップに前記操作信号を参照させて対応する制御信号を生成し、この制御信号に基づいて前記流量制御弁を中立位置から切り換えるよう制御することを特徴とする建設機械。
2. 請求項１記載の建設機械において
   第２油圧ポンプと、
   この第２油圧ポンプから吐出された圧油が導かれるセンターバイパスタイプの第２切替弁と、
   前記第２切替弁を通過した圧油を前記流量制御弁から供給された圧油に合流させて前記アクチュエータに供給するアクチュエータラインとを更に備え、
   前記コントローラは、前記アタッチメント指定信号により指定されたアタッチメントの最大要求流量が前記第１油圧ポンプの最大吐出流量よりも大きいときは、前記流量制御弁を中立位置から切り換えると同時に、前記第２切替弁を全開位置に切り換えることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１記載の建設機械において
   前記マップのうち設定された最大流量が前記第１油圧ポンプの最大吐出流量よりも小さいマップの設定最大流量を調整する最大流量調整装置を更に備え、
   前記コントローラは、前記最大流量調整装置からの入力に基づいて前記マップの設定最大流量を変更して記憶することを特徴とする建設機械。

Images