(57)【要約】【課題】サージ電流の発生を防ぎ、アタッチメントの誤作動を防止することができる建設機械を提供する。【解決手段】油圧ショベルは、グラップル８に組込まれ、油圧ポンプ２０からの圧油によって作動するアタッチメント駆動用アクチュエータ９と、アタッチメント駆動用アクチュエータ９の作動圧をリリーフ圧以下に制限する可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂと、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力するコントローラ１９とを備える。コントローラ１９は、起動スイッチ１６の指示に応じて起動してから所定時間が経過するまで、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの電流をその変化率が所定値以下となるように制限する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機によって駆動される油圧ポンプと、作業装置の先端側に取付けられたアタッチメントと、前記アタッチメントに組込まれ、前記油圧ポンプからの圧油によって作動するアタッチメント駆動用アクチュエータと、前記アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧をリリーフ圧以下に制限する可変リリーフ弁と、前記可変リリーフ弁のリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を前記可変リリーフ弁に出力するコントローラと、前記コントローラの起動を指示する起動スイッチとを備えた建設機械において、
前記コントローラは、前記起動スイッチの指示に応じて起動してから所定時間が経過するまで、前記可変リリーフ弁への電流をその変化率が所定値以下となるように制限することを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記起動スイッチの指示に応じて起動してから所定時間が経過するまで、前記可変リリーフ弁への電流をその変化率が所定値以下となるようにステップ状に増加させて出力することを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、可変リリーフ弁のリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を可変リリーフ弁に出力するコントローラを備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の一つである油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、下部走行体の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体と、上部旋回体に連結された作業装置とを備えている。作業装置は、上部旋回体に回動可能に連結されたブームと、ブームの先端部に回動可能に連結されたアームと、アームの先端部に回動可能に連結されたアタッチメントとを備えている。ブーム、アーム、及びアタッチメントは、ブームシリンダ、アームシリンダ、及びアタッチメント回動用シリンダによってそれぞれ回動する。
【０００３】
油圧ショベルは、標準装備のアタッチメントであるバケットに代えて、オプション装備のアタッチメントを装着可能である。オプション装備のアタッチメントは、アタッチメント駆動用アクチュエータを備えたものがある。具体例の一つであるグラップルは、爪を開閉させるアタッチメント駆動用アクチュエータを備えている。
【０００４】
アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧は、アタッチメントの種類や仕様に応じて異なる。そこで、例えば特許文献１に記載の従来技術では、アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧（回路圧）をリリーフ圧以下に制限する電磁式の可変リリーフ弁と、ダイヤルスイッチの操作に応じて可変リリーフ弁のリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を可変リリーフ弁に出力するコントローラとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には記載されていないものの、例えば断線発生時にアタッチメント駆動用アクチュエータの作動を確保する等の理由から、可変リリーフ弁は、コントローラからの電流の減少に応じてリリーフ圧が上がるように構成されている。言い換えれば、可変リリーフ弁は、コントローラからの電流の増大に応じてリリーフ圧が下がるように構成されている。
【０００７】
コントローラは、起動スイッチの指示に応じて起動すると、可変リリーフ弁のリリーフ圧の設定値に対応する指令電流となるように、可変リリーフ弁への出力電流をゼロから上昇させる。このとき、出力電流を著しく上昇させれば、指令電流を超えるサージ電流が発生する可能性があり、その間、可変リリーフ弁のリリーフ圧が設定値より下がり、アタッチメント駆動用アクチュエータの保持圧を下回る可能性がある。したがって、アタッチメントが自重によって誤作動する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、サージ電流の発生を防ぎ、アタッチメントの誤作動を防止することができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動される油圧ポンプと、作業装置の先端側に取付けられたアタッチメントと、前記アタッチメントに組込まれ、前記油圧ポンプからの圧油によって作動するアタッチメント駆動用アクチュエータと、前記アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧をリリーフ圧以下に制限する可変リリーフ弁と、前記可変リリーフ弁のリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を前記可変リリーフ弁に出力するコントローラと、前記コントローラの起動を指示する起動スイッチとを備えた建設機械において、前記コントローラは、前記起動スイッチの指示に応じて起動してから所定時間が経過するまで、前記可変リリーフ弁への電流をその変化率が所定値以下となるように制限する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サージ電流の発生を防ぎ、アタッチメントの誤作動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態における油圧ショベルの駆動装置の構成のうち、アタッチメント駆動用アクチュエータに係わる構成を表す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態における可変リリーフ弁の制御に係わるコントローラの機能的構成を表すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるコントローラのフィルタ処理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態における油圧ショベルの構造を表す側面図である。
【００１４】
本実施形態の油圧ショベルは、自走可能な下部走行体１と、下部走行体の上側に旋回可能に設けられた上部旋回体２とを備えており、下部走行体１及び上部旋回体２が車体を構成している。下部走行体１は、走行モータ（図示せず）によって走行し、上部旋回体２は、旋回モータ（図示せず）によって旋回する。
【００１５】
上部旋回体２の前側には作業装置３が連結されている。作業装置３は、上部旋回体２に上下方向に回動可能に連結されたブーム４と、ブーム４の先端部に上下方向に回動可能に連結されたアーム５と、アーム５の先端部に上下方向に回動可能に連結されたアタッチメントとを備えている。ブーム４、アーム５、及びアタッチメントは、ブームシリンダ６、アームシリンダ７、及びアタッチメント回動用シリンダ（図示せず）によってそれぞれ回動する。
【００１６】
図１で示す油圧ショベルは、標準装備のアタッチメントであるバケットに代えて、オプション装備のアタッチメントであるグラップル８を装着している。グラップル８は、支持フレームと、この支持フレームに開閉可能に設けられた複数の爪と、これらの爪を開閉させるアタッチメント駆動用アクチュエータ９（後述の図２参照）とを備えている。
【００１７】
上部旋回体２は、基礎構造体をなす旋回フレーム１０と、旋回フレーム１０の前部に台座部１１を介して配置された運転室（キャブ）１２と、旋回フレーム１０の後端に配置されたカウンタウエイト１３とを備えている。台座部１１とカウンタウエイト１３の間には機械室が形成されており、この機械室内には、エンジン１４（後述の図２参照）を含む機器が搭載されている。
【００１８】
運転室１２内には、走行モータの駆動を指示する操作装置（図示せず）と、旋回モータ、ブームシリンダ６、アームシリンダ７、及びアタッチメント回動用シリンダの駆動を指示する操作装置（図示せず）と、アタッチメント駆動用アクチュエータ９の駆動を指示する操作装置１５（後述の図２参照）とが設けられている。
【００１９】
また、運転室１２内には、後述の図２で示す、キースイッチ１６、ダイヤルスイッチ１７、及び表示装置１８が設けられている。キースイッチ１６（起動スイッチ）は、ＯＮ位置に操作可能とし、これによって表示装置１８及びコントローラ１９（後述の図２参照）の起動を指示する。また、キースイッチ１６は、ＳＴＡＲＴ位置に操作可能とし、これによってエンジン１４の起動を指示する。また、キースイッチ１６は、ＯＦＦ位置に操作可能とし、これによってエンジン１４の停止を指示すると共に、表示装置１８及びコントローラ１９の停止を指示する。
【００２０】
コントローラ１９は、プログラムに基づいて演算処理や制御処理を実行する演算制御部（例えばＣＰＵ）と、プログラムや演算処理の結果を記憶する記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）等を有するものである。
【００２１】
表示装置１８は、基本画面上で、エンジン回転数、エンジン冷却水の温度、及び燃料の残量等を表示する。ダイヤルスイッチ１７は、回転操作と押し操作が行えるものである。そして、ダイヤルスイッチ１７の押し操作によって、表示装置１８の基本画面から設定画面への切替えが行え、その後、ダイヤルスイッチ１７の回転操作及び押し操作によって、設定入力が行えるようになっている。
【００２２】
上述した走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ６、アームシリンダ７、アタッチメント回動用シリンダ、及びアタッチメント駆動用アクチュエータ９は、油圧ショベルに備えられた駆動装置によって駆動される。図２は、本実施形態における油圧ショベルの駆動装置の構成のうち、アタッチメント駆動用アクチュエータ９に係わる構成を表す回路図である。
【００２３】
本実施形態の駆動装置は、エンジン１４（原動機）と、エンジン１４によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０の容量を可変制御する電磁式のレギュレータ２１と、油圧ポンプ２０からアタッチメント駆動用アクチュエータ９への圧油の流れを制御する方向制御弁２２と、エンジン１４によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ２３と、パイロットポンプ２３の吐出圧を規定するパイロットリリーフ弁２４と、方向制御弁２２を操作する操作装置１５と、アタッチメント駆動用アクチュエータ９と方向制御弁２２の間に設けられ、アタッチメント駆動用アクチュエータ９の作動圧をリリーフ圧以下に制限する電磁式の可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂと、レギュレータ２１及び可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂを制御するコントローラ１９とを備えている。
【００２４】
操作装置１５は、例えば、足動操作可能な操作ペダルと、パイロット弁とを備えている。パイロット弁は、パイロットポンプ２３の吐出圧を元圧として、操作ペダルの一方側の操作量に対応したパイロット圧を生成して方向制御弁２２の図中左側の受圧部へ出力する。これにより、方向制御弁２２が図中左側の切換位置に切換えられる。その結果、油圧ポンプ２０からの圧油がアタッチメント駆動用アクチュエータ９のボトム側に供給されて、アタッチメント駆動用アクチュエータ９が伸長する。
【００２５】
また、パイロット弁は、パイロットポンプ２３の吐出圧を元圧として、操作ペダルの他方側の操作量に対応したパイロット圧を生成して方向制御弁２２の図中右側の受圧部へ出力する。これにより、方向制御弁２２が図中右側の切換位置に切換えられる。その結果、油圧ポンプ２０からの圧油がアタッチメント駆動用アクチュエータ９のロッド側に供給されて、アタッチメント駆動用アクチュエータ９が縮短する。
【００２６】
アタッチメント駆動用アクチュエータ９の要求流量は、アタッチメントの種類や仕様に応じて異なる。そのため、コントローラ１９は、油圧ポンプ２０の容量を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流をレギュレータ２１に出力する。レギュレータ２１は、コントローラ１９からの電流に応じて油圧ポンプ２０の斜板の傾転角（すなわち、油圧ポンプ２０の容量）を変化させるようになっている。
【００２７】
アタッチメント駆動用アクチュエータ９の要求圧力は、アタッチメントの種類や仕様に応じて異なる。そのため、コントローラ１９は、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧を設定すると共に、その設定値に対応する指令電流を可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力する。可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂは、コントローラ１９からの電流の増大に応じてリリーフ圧が下がるように構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態における油圧ポンプ２０の容量と可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧の設定方法について詳述する。
【００２９】
表示装置１８は、ダイヤルスイッチ１７の押し操作に応じて、アタッチメント選択画面（図示せず）に切替わる。アタッチメント選択画面は、アタッチメントの種類や仕様に応じて異なる複数のアタッチメントボタンを有している。ダイヤルスイッチ１７の回転操作によって複数のアタッチメントボタンのうちのいずれか１つが選択された状態で、ダイヤルスイッチ１７の押し操作が行われると、選択したアタッチメントがコントローラ１９に入力される。
【００３０】
コントローラ１９は、各アタッチメントに対応するアタッチメント駆動用アクチュエータの要求流量及び要求圧力を予め記憶しており、入力されたアタッチメントに応じてアタッチメント駆動用アクチュエータの要求流量及び要求圧力を取得し、これに基づいて油圧ポンプ２０の容量及び可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧を設定し、それらの設定値を記憶する。
【００３１】
表示装置１８は、ダイヤルスイッチ１７の押し操作に応じて、リリーフ圧調整画面（図示せず）に切替わる。リリーフ圧調整画面は、上述のようにして取得されたアタッチメント駆動用アクチュエータの要求圧力と、圧力センサ２６で検出されたアタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧を表示すると共に、リリーフ圧調整用のカーソル及び調整終了項目を有している。
【００３２】
表示装置１８がリリーフ圧調整画面を表示しているときに、コントローラ１９は、上述のようにして設定された油圧ポンプ２０の容量に対応する指令電流をレギュレータ２１に出力する。また、初期段階では、上述のようにして設定された可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧に対応する指令電流を可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力する。そして、操作装置１５の操作によってアタッチメント駆動用アクチュエータが作動すれば、アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧が圧力センサ２６で検出されてリリーフ圧調整画面に表示される。
【００３３】
ダイヤルスイッチ１７の回転操作によってリリーフ圧調整画面のカーソルが移動すると、その移動量に対応するリリーフ圧の補正値がコントローラ１９に入力される。そして、コントローラ１９は、リリーフ圧の補正値に対応する指令電流を可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力する。これに伴い、リリーフ圧調整画面で表示されるアタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧も変動する。したがって、運転者は、アタッチメント駆動用アクチュエータの要求圧力と作動圧が一致するようにリリーフ圧を調整することが可能である。その後、ダイヤルスイッチ１７の回転操作によって調整終了項目が選択された状態で、ダイヤルスイッチ１７の押し操作が行われると、コントローラ１９は、リリーフ圧の設定値を調整値に更新して記憶する。
【００３４】
ところで、コントローラ１９は、キースイッチ１６の指示に応じて起動すると、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧の設定値に対応する指令電流となるように、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの出力電流をゼロから上昇させる。このとき、仮に、出力電流を著しく上昇させれば、指令電流を超えるサージ電流が発生する可能性がある。
【００３５】
そこで、コントローラ１９は、キースイッチ１６の指示に応じて起動してから所定時間（例えば１秒）が経過するまで、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの電流をその変化率が所定値（例えば６００ｍＡ／秒）以下となるように制限する。この制御の詳細を、図３を用いて説明する。
【００３６】
図３は、本実施形態における可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂの制御に係わるコントローラ１９の機能的構成を表すブロック図である。
【００３７】
コントローラ１９は、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂの制御に係わる機能的構成として、指令電流演算部２７、切換部２８、及びフィルタ２９を有している。指令電流演算部２７は、図示のように、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧の設定値（又は調整値）と指令電流の関係を示す演算テーブルを有し、この演算テーブルを用いて可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂのリリーフ圧の設定値（又は調整値）から指令電流を演算する。
【００３８】
切換部２８は、コントローラ１９が起動してから所定時間が経過したか否かを判定する。そして、コントローラ１９が起動しているものの、所定時間が経過していなければ、指令電流演算部２７で演算された指令電流を、フィルタ２９を介して可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力する。フィルタ２９は、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの電流をその変化率が所定値以下となるように、図４で示すようにステップ状に増加させて（例えば、指令電流に達するまで、ΔＴ＝０．２５秒毎に、ΔＩ＝１５０ｍＡずつ増加させて）出力する。
【００３９】
切換部２８は、コントローラ１９が起動してから所定時間が経過すれば、指令電流演算部２７で演算された指令電流をそのまま可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂに出力する。
【００４０】
以上のように本実施形態において、コントローラ１９は、キースイッチ１６の指示に応じて起動してから所定時間が経過するまで、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの電流をその変化率が所定値以下となるように制限する。したがって、サージ電流の発生を防ぎ、アタッチメントの誤作動を防止することができる。
【００４１】
なお、上記一実施形態において、コントローラ１９は、可変リリーフ弁２５Ａ，２５Ｂへの電流をその変化率が所定値以下となるように、ステップ状に増加させて出力する場合を例にとって説明したが、これに限られず、連続的に増加させて出力してもよい。
【００４２】
また、上記一実施形態において、駆動装置は、アタッチメント駆動用アクチュエータの作動圧をリリーフ圧以下に制限する可変リリーフ弁を２つ備えた場合を例にとって説明したが、これに限られず、可変リリーフ弁を１つだけ備えてもよい。
【００４３】
なお、以上においては、本発明の適用対象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、他の建設機械（詳細には、例えばホイールローダ等）に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
３                作業装置
８                グラップル（アタッチメント）
９                アタッチメント駆動用アクチュエータ
１４              エンジン
１６              キースイッチ（起動スイッチ）
１９              コントローラ
２０              油圧ポンプ
２５Ａ，２５Ｂ    可変リリーフ弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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