(57)【要約】【課題】作業機械の制御装置に関し、簡素な構成で、レバー操作性を損なうことなく、作業機械の走行時の振動に起因するレバー操作の誤作動を防止する。【解決手段】走行装置２及びフロント作業機１を備えた作業機械において、フロント作業機１の動作を制御するに際し、走行操作レバー６への入力操作がある場合には、該入力操作がない場合よりも、フロント作業機１の動作を開始させるのに要する最小仕事量を大きく設定する。  例えば、走行操作レバー６への入力操作がある場合には、該入力操作がない場合よりも、フロント操作レバー５の反力を増大させる。あるいは、フロント操作レバー５の中立不感帯の幅を増大させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に搭載されたフロント作業機を操作するためのフロント操作レバーと、
該作業機械に搭載された走行装置を操作するための走行操作レバーと、
該走行操作レバーへの入力操作量を検出する走行操作量検出手段と、
該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該フロント作業機の動作を開始させるのに要する最小仕事量を大きく設定するフロント仕事量設定手段と、
該フロント操作レバーに入力された仕事量が該最小仕事量以上であるときに、該仕事量の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御するフロント制御手段とを備えた
ことを特徴とする、作業機械の制御装置。
【請求項２】
該フロント操作レバーの中立位置からの変位を検出する変位検出手段と、
該フロント操作レバーの操作反力を設定する操作反力設定手段をさらに備え、
該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該操作反力設定手段で設定される該操作反力を増大させるとともに、
該フロント制御手段が、該変位検出手段で検出される該変位の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の制御装置。
【請求項３】
該フロント操作レバー及び該走行操作レバーが、ともに油圧式のフロント操作レバーであって、
該フロント操作レバーが、
操作量に応じて摺動するとともにその摺動によって生じる該変位に応じたフロントパイロット圧を発生させるフロントバルブ本体と、
該フロントバルブ本体に隣接して配置され該フロントバルブ本体に反力を付与するスプリングと、
該反力の増加方向に該スプリングを押圧するシリンダ部材とを有し、
該走行操作レバーが、
該入力操作量に応じた大きさの走行パイロット圧を発生させる走行バルブ本体と、
該走行パイロット圧を該フロント操作レバーの該シリンダ部材へと供給する供給路とを有する
ことを特徴とする、請求項２記載の作業機械の制御装置。
【請求項４】
該フロント操作レバーの中立位置からの変位を検出する変位検出手段と、
該フロント作業機の動作を開始させるのに要する最小変位を設定する最小変位設定手段とをさらに備え、
該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該最小変位設定手段で設定される該最小変位を増大させるとともに、
該フロント制御手段が、該変位検出手段で検出される該変位が該最小変位以上であるときに、該変位の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御する
ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械の制御装置。
【請求項５】
該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で検出される該入力操作量が大きいほど、該最小変位の増大量を大きくする
ことを特徴とする、請求項４記載の作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に搭載されたフロント作業機の動作を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ショベルや油圧クレーン等の作業機械には、走行装置を駆動するための油圧モータやブーム装置，アーム装置，クレーン装置といったフロント作業機を駆動するための油圧シリンダといったさまざまな油圧アクチュエータが装備されている。作業機械のキャブ内には、これらの各油圧アクチュエータのそれぞれの動作を個別に制御するための複数の操作装置が用意されている。
【０００３】
フロント作業機の操作レバーは、主に搭乗席の左右側方に一対配置され、各レバーの操作方向のそれぞれが複数の油圧アクチュエータの動作に対応付けられている。また、走行装置の操作ペダルは搭乗席の前方に配置されており、その踏み込み操作量に応じて油圧モータの作動量が制御されている。一般に、走行装置の操作ペダルには操作レバーが併設されており、足だけでなく手でも走行装置を操作できるようになっている。
【０００４】
ところで、凹凸のある荒れ地や不整地の走行時に、機体振動によって操作レバーが揺動し、運転者の意図しない動作が作業機械に生じる場合がある。すなわち、機体が揺られて操作ペダルの操作量を一定に保ちにくくなり、その結果、各油圧アクチュエータへ供給される作動油流量が変動して動作が不安定になることがある。あるいは、走行時には操作していないフロント作業機用の操作レバーが不意に動いてしまい、作動油流量が変動することもある。
【０００５】
そこで、走行時における油圧ポンプの出力特性を制御することによって作動油流量の変動を抑制する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、走行時に油圧ポンプに併設されたレギュレータを制御することによってポンプ斜板傾転の急激な変動を抑制する技術が開示されている。ここでは、レギュレータに入力されるパイロット圧（いわゆるネガコン圧）の変動を小さく抑えることで、ポンプ流量の急変を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、作動油流量の変動自体を防止することができない。例えば、オペレータ（操作者）が走行装置の操作レバーを手で操作しているときにはフロント作業機の操作レバーから手を放した状態となるため、たとえ機体が大きく振動したとしてもフロント作業機が非作動の状態に保たれることが望ましい。一方、特許文献１の技術ではフロント作業機の誤作動時におけるポンプ流量の急激な変動を抑制することこそ可能であるものの、その変動を防止することはできない。
【０００８】
このような課題に対し、フロント作業機の操作レバーの反力（操作レバーを倒すために必要な力）を大きく設定することで誤作動を防止することも考えられる。しかし、操作性の観点からすれば操作レバーの反力は小さい方が好ましく、両者のバランスを取るのは容易ではない。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で、レバー操作性を損なうことなく、作業機械の走行時の振動に起因するレバー操作の誤作動を防止することができるようにした、作業機械の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の作業機械の制御装置は、作業機械に搭載されたフロント作業機を操作するためのフロント操作レバーと、該作業機械に搭載された走行装置を操作するための走行操作レバーと、該走行操作レバーへの入力操作量を検出する走行操作量検出手段と、該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該フロント作業機の動作を開始させるのに要する最小仕事量を大きく設定するフロント仕事量設定手段と、該フロント操作レバーに入力された仕事量が該最小仕事量以上であるときに、該仕事量の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御するフロント制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の作業機械の制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該フロント操作レバーの中立位置からの変位を検出する変位検出手段と、該フロント操作レバーの操作反力を設定する操作反力設定手段をさらに備え、該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該操作反力設定手段で設定される該操作反力を増大させるとともに、該フロント制御手段が、該変位検出手段で検出される該変位の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３記載の本発明の作業機械の制御装置は、請求項２記載の構成に加え、該フロント操作レバー及び該走行操作レバーが、ともに油圧式のフロント操作レバーであって、該フロント操作レバーが、操作量に応じて摺動するとともにその摺動によって生じる該変位に応じたフロントパイロット圧を発生させるフロントバルブ本体と、該フロントバルブ本体に隣接して配置され該フロントバルブ本体に反力を付与するスプリングと、該反力の増加方向に該スプリングを押圧するシリンダ部材とを有し、該走行操作レバーが、該入力操作量に応じた大きさの走行パイロット圧を発生させる走行バルブ本体と、該走行パイロット圧を該フロント操作レバーの該シリンダ部材へと供給する供給路とを有することを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４記載の本発明の作業機械の制御装置は、請求項１記載の構成に加え、該フロント操作レバーの中立位置からの変位を検出する変位検出手段と、該フロント作業機の動作を開始させるのに要する最小変位を設定する最小変位設定手段とをさらに備え、該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で０を超える該入力操作量が検出されているときに、該入力操作量が０であるときと比較して、該最小変位設定手段で設定される該最小変位を増大させるとともに、該フロント制御手段が、該変位検出手段で検出される該変位が該最小変位以上であるときに、該変位の大きさに基づいて該フロント作業機の動作を制御することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５記載の本発明の作業機械の制御装置は、請求項４記載の構成に加え、該フロント仕事量設定手段が、該走行操作量検出手段で検出される該入力操作量が大きいほど、該最小変位の増大量を大きくすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の作業機械の制御装置（請求項１）によれば、走行装置の作動時にはフロント作業機の作動を開始させるのに要するフロント操作レバーへの仕事量が大きくなるため、走行によって機体全体が振動したとしてもフロント作業機が作動しにくくなり、急減速や急加速の発生を防止することができる。また、走行装置の非作動時にはフロント作業機の作動を開始させるのに要するフロント操作レバーへの仕事量が小さくなるため、フロント操作レバーの操作性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項２）によれば、走行装置の作動時にはフロント操作レバーの操作反力が大きくなるため、機体振動によってフロント操作レバーが大きく揺れたとしてもフロント作業機を停止したままにしておくことができる。また、走行装置の非作動時には操作反力が小さくなるため、良好な操作性を確保することができる。なお、中立不感帯の幅を変更することなく最小仕事量を変更することが可能であり、油圧式のフロント操作レバーの場合に用いて好適である。
【００１６】
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項３）によれば、走行パイロット圧をフロント操作レバーのシリンダ部材へと導入することにより、簡素な構成で走行装置の作動時におけるフロント操作レバーの反力を増大させることができる。また、走行操作レバーへの入力操作量が増大するほどフロント操作レバーの反力が大きくなるため、機体振動によるフロント作業機の誤作動を効果的に防止することができる。さらに、走行装置の非作動時にはその反力を減少させることができ、通常の操作フィーリングを損なうことがない。
【００１７】
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項４）によれば、走行装置の作動時にはフロント操作レバーの最小変位（すなわち中立不感帯の幅）が大きくなるため、機体振動によってフロント操作レバーが大きく揺れたとしてもフロント作業機を停止したままにしておくことができる。また、走行装置の非作動時には中立不感帯の幅が小さくなるため、良好な操作性を確保することができる。なお、電気式のフロント操作レバーの場合には、ソフトウェア上で中立不感帯の幅を設定することができ、実施が容易である。
【００１８】
また、本発明の作業機械の制御装置（請求項５）によれば、走行操作レバーへの入力操作量が大きいほど最小変位の増大量が大きくなるため、走行速度が速くなって機体振動がより大きくなったとしてもフロント作業機を停止したままにしておくことができる。これにより、走行時の機体安定性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の作業機械の制御装置の構成を概念的に示す概念図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る制御装置の全体構成を示す油圧回路図である。
【図３】図２の制御装置におけるフロント操作レバーの断面図である。
【図４】図２の制御装置におけるフロント操作レバーの動作を示す断面図であり、（ａ）は非走行時のスプリングの状態を示し、（ｂ）は走行時のスプリングの状態を示す。
【図５】図２の制御装置におけるフロント操作レバーの操作角度とレバー反力との関係の変化を示すグラフである。
【図６】図２の制御装置におけるフロント操作レバーの操作角度とフロント操作のパイロット圧との関係を示すグラフである。
【図７】図２の制御装置におけるフロント操作レバーへの入力仕事量と油圧シリンダの作動量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第二実施形態に係る制御装置の全体構成を示す油圧回路図及びブロック構成図である。
【図９】図８の制御装置における制御手順を示す制御ブロック図である。
【図１０】図８の制御装置によるフロント操作レバーの操作量とフロント操作指令値との関係の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［１．発明の趣旨］
図１に本発明の構成を概念的に示す。本発明の適用対象となる作業機械は、フロント作業機及び走行装置を備えた作業機械である。図１では、フロント作業機を駆動するための油圧シリンダ１と走行装置を駆動するための油圧モータ２が示されており、他の油圧アクチュエータについては記載を省略している。
【００２１】
油圧シリンダ１及び油圧モータ２はともに、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプ３からの作動油の供給を受けて作動する。また、これらの油圧シリンダ１及び油圧モータ２と油圧ポンプ３との間の油圧回路上には、メインコントロールバルブ４が介装されている。
メインコントロールバルブ４は、流量制御スプール（ステム）位置を複数の位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御する流量制御弁を複数個併合したものであり、その内部に第一コントロールバルブ４ａ及び第二コントロールバルブ４ｂを備えて構成されている。
【００２２】
第一コントロールバルブ４ａは油圧シリンダ１への作動油流量及び流通方向を制御しており、第二コントロールバルブ４ｂは油圧モータ２への作動油流量及び流通方向を制御している。これらの第一コントロールバルブ４ａ及び第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールはそれぞれ、フロント操作レバー５及び走行操作レバー６への入力操作に応じて制御されている。
【００２３】
従来の制御装置では、これらの操作レバー５，６へ入力された操作量（すなわち、中立位置からのレバー傾倒角度や変位の大きさ）に応じて各コントロールバルブ４ａ，４ｂのバルブ開度を設定することで、操作量と油圧シリンダ１及び油圧モータ２の作動量とを比例させるような制御が実施されている。
これに対し、本発明の制御装置は、フロント作業機の操作に関して、フロント操作レバー５へ入力される操作量だけでなく、入力される仕事量の大きさを参照して油圧シリンダ１の作動量を制御する構成（フロント制御手段９）を備えている。つまり、第一コントロールバルブ４ａの開度制御においては、レバー操作に要する力の大きさも考慮されることになる。なお、走行装置の操作に関しては、走行操作レバー６への入力操作量を走行操作量検出手段７で検出し、その入力操作量に比例するように第二コントロールバルブ４ｂの開度を制御する従来の手法を用いている。
【００２４】
さらに、本発明の制御装置では、走行操作レバー６の操作状態に応じて、油圧シリンダ１の動作を開始させるのに要する最小仕事量の値を変更する構成（フロント仕事量設定手段８）を備えている。例えば、走行時には非走行時と比較して、フロント操作レバー５へ入力される仕事量が大きくないと、油圧シリンダ１が動作しないようになっている。
ここでいう仕事量とは、フロント操作レバー５に与えられる力の大きさＦ（すなわちフロント操作レバー５の反力と等しい大きさの力）及びフロント操作レバー５の操作量ｘの積Ｆ・ｘで表される値である。したがって、走行時には非走行時と比較して少なくとも、フロント操作レバー５へ入力される力が大きいか、フロント操作レバー５の変位が大きくないと、油圧シリンダ１は動作しない。
【００２５】
一般に、操作性のみを考慮すると、油圧シリンダ１の動作とフロント操作レバー５の操作量との対応関係が固定されていることが好ましく、例えば油圧シリンダ１の動作を開始させるのに要する最小変位量を、作業状態に関わらず一定とするのが好ましいものと考えられる。
一方、本発明の制御装置において最小仕事量の値を変更する構成とした理由は、走行時にオペレータの意図とは無関係に入力されうる車体振動に対して、フロント操作レバー５が抵抗しやすくするためである。つまり、走行時には一時的に操作性よりも走行性を優先する操作レバー特性とされる。
【００２６】
上記の通り、本発明の趣旨の一つには、フロント作業機の動作を開始させるのに要する最小仕事量に関して、走行時よりも非走行時の該最小仕事量を大きく設定する点にある。したがって、本発明はフロント作業機の種類や数，操作レバー５，６の形式（例えば、油圧式や電気式等），メインコントロールバルブ４の制御方法（例えば、パイロット制御や電子制御等）に依存することなく成立する。
【００２７】
［２．第一実施形態］
本発明の第一実施形態は、上記の最小仕事量として、フロント操作レバーの反力の大きさを変更するものである。ここでは、油圧式操作レバーに接続されたパイロット回路を有する作業機械に本発明を適用したものを例示する。
【００２８】
［２−１．全体構成］
本第一実施形態の作業機械の制御装置は、図２に示す油圧ショベルの油圧回路に適用されている。図２は図１と同様に、フロント作業機を駆動するための油圧シリンダ１及び走行装置を駆動するための油圧モータ２に係る油圧回路のみを示している。また、図１中に記載されたものと共通の各構成には同一の符号を付して説明する。
【００２９】
油圧シリンダ１及び油圧モータ２はともに、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプ３からの作動油の供給を受けて駆動する。また、これらの油圧シリンダ１及び油圧モータ２と油圧ポンプ３との間の油圧回路上には、メインコントロールバルブ４が介装されている。
メインコントロールバルブ４は、流量制御スプール（ステム）位置を複数の位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御するパイロット式流量制御弁を複数個併合したものであり、その内部に第一コントロールバルブ４ａ及び第二コントロールバルブ４ｂを備えて構成されている。
【００３０】
第一コントロールバルブ４ａは油圧シリンダ１への作動油流量及び流通方向を制御しており、第二コントロールバルブ４ｂは油圧モータ２への作動油流量及び流通方向を制御している。これらの第一コントロールバルブ４ａ及び第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールはそれぞれ、フロント操作レバー５及び走行操作レバー６への入力操作に応じてパイロット制御されている。
【００３１】
以下、第一コントロールバルブ４ａの流量制御スプールの両端に接続されたパイロット回路を第一回路Ｌ１と呼び、第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールの両端に接続されたパイロット回路を第二回路Ｌ２と呼ぶ。第一回路Ｌ１はフロント操作レバー５のリモコン弁９′（フロント制御手段）に接続されており、第二回路Ｌ２は走行操作レバー６のリモコン弁７′（走行操作量検出手段）に接続されている。これらの各リモコン弁７′，９′にはパイロットポンプ１３及び作動油タンク１４が接続されている。
【００３２】
これらのリモコン弁９′，７′は、それぞれ単独には、フロント操作レバー５及び走行操作レバー６への入力操作量を検出し、その入力操作量に応じた大きさのパイロット圧（いわゆるリモコン圧）を生成するとともに、入力操作の方向に応じて、第一コントロールバルブ４ａ及び第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールの何れか一方の端部へとそのパイロット圧を導入する機能を有している。
【００３３】
第二回路Ｌ２には、第二コントロールバルブ４ｂに対して並列に作動油流路Ｌ３が形成されており、この作動油流路Ｌ３上にシャトル弁１２が介装されている。シャトル弁１２は、第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールの両端に導入されるパイロット圧のうちの高圧の一方を選択するバルブである。
ここで選択されたパイロット圧は、供給路８ａ（フロント仕事量設定手段の一つ）を介してフロント操作レバー５のリモコン弁９′の内部へと導入されている。このパイロット圧は、走行操作レバー６の操作量に応じた大きさとなる。
【００３４】
［２−２．リモコン弁９′の構成］
図３を用いてフロント操作レバー５のリモコン弁９′の断面構成について詳述する。このリモコン弁９′は、バルブケース９ａに穿孔された一対のスプール孔９ｇの内部にフロントバルブ本体９ｂが内挿された構造を有している。フロントバルブ本体９ｂは、本リモコン弁９′の流量制御スプールとして機能するものであり、スプール孔９ｇの内部に摺動自在に装入されている。
【００３５】
また、スプール孔９ｇの内部には、フロントバルブ本体９ｂを鉛直上方向へ付勢するスプリング９ｃがフロントバルブ本体９ｂに隣接して配置されている。図３に示すように、フロントバルブ本体９ｂの上端部近傍には、ピストン９ｈが固定されており、スプリング９ｃはバルブケース９ａとピストン９ｈとの間に挟装されている。これにより、フロントバルブ本体９ｂは、スプリング９ｃから受ける鉛直上方向への反力（フロント操作レバー５を中立位置から傾倒させるために必要な力）を常に受けている。
【００３６】
フロントバルブ本体９ｂの上端には、プッシュロッド９ｄが連結されている。プッシュロッド９ｄの上端面は半球面状に形成されている。また、プッシュロッド９ｄの上端面は、フロント操作レバー５の下端部に接続されたカム板９ｅの下面に当接している。カム板９ｅの下面は、図３に示すように、その縦断面が円弧形状をなす球面状に形成されている。
【００３７】
これにより、フロント操作レバー５を中立位置から傾倒操作すると、その操作量に応じて傾倒側のプッシュロッド９ｄが下方へ押し出されてフロントバルブ本体９ｂが下方へ摺動し、その摺動量（変位）に応じた大きさのパイロット圧が出力ポート９ｆから出力される。
また、本第一実施形態では、スプール孔９ｇの内部にシリンダ部材８ｂ（フロント仕事量設定手段の一つ）が配置されている。シリンダ部材８ｂとは、反力が増加する方向にスプリング９ｃを押圧する部材であり、供給路８ａからのパイロット作動油の供給を受けて伸長するアクチュエータである。シリンダ部材８ｂの伸長量は、供給路８ａから導入されるパイロット圧の大きさに比例する。つまり、供給路８ａから導入されるパイロット圧が高圧であるほど、フロント操作レバー５の反力が増大する。本実施形態では、供給路８ａ及びシリンダ部材８ｂが、フロント仕事量設定手段として機能している。
【００３８】
図４（ａ），（ｂ）を用いてシリンダ部材８ｂの動作を説明する。供給路８ａのパイロット圧が最低圧のとき、すなわち、走行操作レバー６が操作されず中立位置にあるときには、図４（ａ）に示すように、スプリング９ｃの付勢力によりシリンダ部材８ｂが縮小した状態となる。
一方、走行操作レバー６が操作されて供給路８ａのパイロット圧が上昇すると、図４（ｂ）に示すように、シリンダ部材８ｂの内部に充填されるパイロット作動油の圧力によってシリンダ部材８ｂが伸長し、スプリング９ｃが押し縮められた状態となる。このとき、スプリング９ｃの圧縮量はシリンダ部材８ｂに導入されるパイロット圧に応じて大きくなる。したがって、走行操作レバー６の操作量が大きいほど、フロントバルブ本体９ｂに与えられる反力が強くなり、フロント操作レバー５の操作感が硬く（重く）なる。
【００３９】
［２−３．作用，効果］
走行操作レバー６が操作されていない非走行時には、フロント操作レバー５の操作角度（ここでは操作量と同義）が増大するに連れてスプリング９ｃの圧縮量も増大し、フロント操作レバー５の反力が増大する。図５中に破線で示すように、フロント操作レバー５の反力は、フロント操作レバー５の操作角度に比例する。
【００４０】
一方、走行操作レバー６が操作されると、その操作量に応じたパイロット圧がリモコン弁７′で生成され、第二コントロールバルブ４ｂの流量制御スプールが駆動される。また、そのパイロット圧はシャトル弁１２を介して供給路８ａを通り、リモコン弁９′の内部に設けられたシリンダ部材８ｂへと導入される。
シリンダ部材８ｂはそのパイロット圧を受けて伸長し、スプリング９ｃを圧縮する。これにより、走行操作レバー６の非操作時と比較して、フロント操作レバー５の反力が高められる。すなわち、図５中に実線で示すように、レバー反力の大きさは、非操作時におけるスプリング９ｃの復元力（破線で示されたレバー反力）に対して、シリンダ部材８ｂの伸長によってスプリング９ｃに与えられる力が加算されたものとなる。
【００４１】
なお、シリンダ部材８ｂの伸長による反力の増加量は、シリンダ部材８ｂに導入されるパイロット圧とシリンダ部材８ｂの摺動方向に対して直交する面の受圧面積との積に等しい大きさとなる。
ここで、走行時の機体振動によってフロント操作レバー５へ入力される力の大きさがＦ0であると仮定する。力Ｆ0によるフロント操作レバー５の変位角度は、図５に示すように、本制御装置の場合には角度θ2となる。一方、本発明のような制御を実施しない従来の制御装置では、非走行時と同じ角度θ1となる。
【００４２】
そのため、フロント操作レバー５の操作角度とリモコン弁９′から実際に出力されるパイロット圧とが、図６に示すような対応関係となるように設定されているとすると、第一コントロールバルブ４ａの流量制御スプールは駆動されないため、油圧シリンダ１への作動油供給は遮断されたままとなる。したがって、油圧シリンダ１の誤作動を防止することができ、また、油圧モータ２へ流入する作動油流量の変動に起因する走行の急加減速（いわゆるレバーハンチング）を防止することができる。
【００４３】
なお、図６中に示す角度θ0は、油圧シリンダ１が動作を開始するのに必要な操作角度である。つまり、フロント操作レバー５へ入力される操作角度θが−θ0≦θ≦θ0（中立不感帯；Dead band）であるときには油圧シリンダ１がまだ作動しない。したがって、走行時の機体振動によって生じるものと推定されるフロント操作レバー５の移動角度が角度θ2である場合、θ2＜θ0となるようにレバー特性を設定すれば、フロント作業機の誤作動や走行の急加減速を防止することが可能である。
【００４４】
また、フロント操作レバー５へ入力される仕事量と油圧シリンダ１の作動量との関係を図７に示す。本制御装置では、これらの対応関係が走行操作レバー６の操作量に応じて変更される。走行時には非走行時と比較して、油圧シリンダ１を同じように動かすのに必要なフロント操作レバー５への入力仕事量が増加する。
したがって、フロント操作レバー５が走行時の機体振動によって入力されうるエネルギに対して抵抗しやすくなり、油圧シリンダ１の誤作動や油圧モータ２における急加減速の発生を防止することができる。また、非走行時には、油圧シリンダ１の作動を開始させるのに要する仕事量が小さくなるため、フロント操作レバー５の操作性を向上させることができる。
【００４５】
また、本制御装置では、非走行時と比較して走行時に増加する入力仕事量の大きさΔＷが、走行操作レバー６の操作量に応じて増加する。そのため、機体の走行速度が上昇してフロント操作レバー５へ入力されるエネルギが増大したとしても、油圧シリンダ１が誤作動を起こしやすくなることがない。
このように、第二回路Ｌ２のパイロット圧をフロント操作レバー５のシリンダ部材８ｂへと導入することにより、簡素な構成で走行装置の作動時におけるフロント操作レバー５の反力を増大させることができる。また、走行操作レバー６への入力操作量が増大するほどフロント操作レバー５の反力が大きくなるため、機体振動によるフロント作業機の誤作動を効果的に防止することができる。さらに、走行装置の非作動時にはフロント操作レバー５の反力を減少させることができ、通常の操作フィーリングを確保することができる。
【００４６】
なお、本制御装置ではフロント操作レバー５の反力を変更するものであって、中立不感帯の幅を変更することなく最小仕事量を変更することが可能であり、油圧式のフロント操作レバーに用いて好適である。
【００４７】
［３．第二実施形態］
本発明の第二実施形態は、上記の最小仕事量として、フロント操作レバーの中立不感帯の幅を変更するものである。ここでは、電気式操作レバーでメインコントロールバルブを電子制御する作業機械に本発明を適用したものを例示する。
【００４８】
［３−１．全体構成］
本第二実施形態の作業機械の制御装置は、図８に示す油圧ショベルの油圧回路に適用されている。ここでは、図１中に記載されたものと共通の各構成には同一の符号を付して説明する。
油圧シリンダ１及び油圧モータ２はともに、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプ３からの作動油の供給を受けて駆動する。また、これらの油圧シリンダ１及び油圧モータ２と油圧ポンプ３との間の油圧回路上には、電磁制御のメインコントロールバルブ４′が介装されている。
【００４９】
メインコントロールバルブ４′は、流量制御スプール位置を複数の位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御する電磁式流量制御弁を複数個併合したものであり、その内部に第一コントロールバルブ４ｃ及び第二コントロールバルブ４ｄを備えて構成されている。
これらの各コントロールバルブ４ｃ，４ｄの機能は、第一実施形態に記載された各コントロールバルブ４ａ，４ｂの機能に対応しているが、第二実施形態のコントロールバルブ４ｃ，４ｄでは流量制御スプールの制御方式がコントローラ１０によって電気的に制御されている点で相異する。また、本第二実施形態では、油圧式の操作レバー５，６の代わりに電気式の操作レバー５′，６′が用いられている。
【００５０】
フロント操作レバー５′は、油圧シリンダ１を操作するための入力装置である。ここで入力された操作信号は、コントローラ１０へ入力される。なお、フロント操作レバー５′の単独操作時には、この操作信号に応じて第一コントロールバルブ４ｃの流量制御スプールの位置が制御される。同様に、走行操作レバー６′は、油圧モータ２を操作するための入力装置である。ここで入力された操作信号もコントローラ１０へ入力される。
【００５１】
コントローラ１０は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、例えば周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。図８に示すように、コントローラ１３には、フロント操作レバー５′及び走行操作レバー６′が電気的に接続されている。また、コントローラ１０は、ソフトウェアとして、図１に示された走行操作量検出手段７，フロント仕事量設定手段７及びフロント制御手段９としての機能を有している。
【００５２】
［３−２．制御構成］
コントローラ１０の内部には、走行操作量検出部７″（走行操作量検出手段），フロント制御部９″（フロント制御手段）及び最小変位設定部１５（最小変位設定手段）を備えて構成されている。
走行操作量検出部７″は、走行操作レバー６′から入力される操作信号から入力操作量を検出し、その入力操作量に基づいて第二コントロールバルブ４ｄの流量制御スプールを駆動するための制御指令値を出力するものである。実質的な油圧モータ２の作動量は、走行操作レバー６′への入力操作量に応じた大きさである。
【００５３】
また、フロント制御部９″は、フロント操作レバー５′から入力される操作信号に基づき、フロント操作レバー５′の中立位置からの変位を入力操作量として検出し、その入力操作量に基づいて第一コントロールバルブ４ｃの流量制御スプールを駆動するための制御指令値を出力するものである。フロント操作レバー５′の単独操作時における油圧シリンダ１の実質的な作動量は、フロント操作レバー５′への入力操作量に応じた大きさである。
【００５４】
最小変位設定部１５は、油圧シリンダ１の動作を開始させるのに要する最小変位を設定するものである。つまり、最小変位設定部１５に設定される最小変位とは、中立不感帯の閾値である。例えば、最小変位がフロント操作レバー５′の最大ストロークの15[%]に設定されている場合、入力操作量Ｐが-15[%]≦Ｐ≦15[%]であるときには第一コントロールバルブ４ｃの制御指令値が０に設定され、油圧シリンダ１が作動しないようになっている。
【００５５】
また、本実施形態では、走行操作レバー６′の操作時におけるフロント作業機の動作を変更するための構成として、フロント仕事量設定部８″（フロント仕事量設定手段）が設けられている。
フロント仕事量設定部８″は、走行操作レバー６′の操作時には非操作時と比較して、最小変位設定部１５で設定される最小変位を増大させる演算を実施するものである。つまり、フロント仕事量設定部８″は、走行時における中立不感帯の幅を広げる制御を実施する。したがって、走行時に油圧シリンダ１を作動させるには、非走行時よりもフロント操作レバー５′を大きく動かさなければならない。
【００５６】
また、フロント仕事量設定部８″は、走行操作レバー６′への入力操作量が大きいほど中立不感帯の拡幅幅を大きくする演算を実施する。つまり、走行速度が速いほどフロント操作レバー５′を大きく動かさなければならない設定とする。
図９に、コントローラ１０における具体的な演算手順を示す。
走行操作量検出部７″は、走行操作レバー６′から入力される操作信号に基づいて走行操作レバー６′への入力操作量を検出し、これを出力する第一検出器２１と、第一検出器２１で検出された入力操作量に基づいて第二コントロールバルブ４ｄの制御指令値を出力する制御指令値出力器４１とを備えて構成される。
【００５７】
第一検出器２１は、走行操作レバー６′への入力操作量を最大ストロークに対する百分率[%]として出力するものである。また、制御指令値出力器４１には、入力操作量と制御指令値との対応関係を規定するマップ等が記憶されている。
制御指令値は第二コントロールバルブ４ｃの流量制御スプールの中立位置を基準として、-100〜100[%]の範囲で設定されている。制御指令値が0[%]であるときには油圧シリンダ１への作動油流路開度が全閉状態であり、制御指令値が100[%]であるときに全開状態となる。また、制御指令値の符号は油圧シリンダ１への作動油の流通方向に対応している。
【００５８】
フロント仕事量設定部８″は、図９に示すように、絶対値出力器２２，不感帯調整幅設定器２３，不感帯調整幅演算器２４及び加算器２５を備えて構成される。絶対値出力器２２は、第一検出器２１で検出された入力操作量の絶対値Ｐを出力するものである。ここでは、走行操作レバー６′への操作量の大きさのみが抽出される。また、不感帯調整幅設定器２３は、フロント操作レバー５′における中立不感帯の変更幅Ｃを出力するものである。本実施形態では不感帯調整幅がフロント操作レバー５′の最大ストロークの10[%]に設定されている。
【００５９】
不感帯調整幅演算器２４は、絶対値出力器２２の出力値Ｐ及び不感帯調整幅設定器２３の出力値Ｃから、以下の式１に従って不感帯調整幅Ｑを演算する。つまりここでは、走行操作レバー６′のフル操作時の変更幅を最大値Ｃとし、走行操作レバー６′への入力操作量に応じた大きさの不感帯調整幅Ｑを演算する。
【００６０】
【数１】
2010248867.tif 000003
【００６１】
加算器２５は、最小変位設定器１５で設定された最小変位と不感帯調調整幅演算器２４で演算された不感帯調整幅Ｑとの加算値Ｂを演算するものである。なお、走行操作レバー６′が何も操作されていない状態では不感帯調整幅Ｑが０であり、加算値Ｂは最小変位設定部１５で設定される最小変位に等しい値となる。
フロント制御部９″は、操作量最大位置設定器２６，第二検出器２７，絶対値出力器２８，指令値演算器２９，最小指令値設定器３０，高値選択器３１，最大指令値設定器３２，低値選択器３３，符号出力器３４及び乗算器３５を備えて構成される。
【００６２】
操作量最大位置設定器２６は、コントロールバルブ４ｃの制御出力値が100[%]となるフロント操作レバー５′の最小ストロークＡを設定するものである。なお、本実施形態では、この最小ストロークＡが85[%]に設定されている。したがって、図１０に示すように、フロント操作レバー５′の入力操作量が85[%]以上になると、コントロールバルブ４ｃの制御出力値が100[%]となる。
【００６３】
第二検出器２７は、フロント操作レバー５′から入力される操作信号に基づいてフロント操作レバー５′への入力操作量を検出し、これを出力するものである。ここで検出されるフロント操作レバー５′への入力操作量も、フロント操作レバー５′の最大ストロークに対する百分率[%]として出力される。また、絶対値出力器２８は、第二検出器２７で検出された入力操作量の絶対値Ｘを出力するものである。ここでは、フロント操作レバー５′への操作量の大きさのみが抽出される。
【００６４】
指令値演算器２９は、操作量最大位置設定器２６から入力される最小ストロークＡ，加算器２５から入力される加算値Ｂ及び絶対値出力器２８から入力される絶対値Ｘに基づき、以下の式２に従って制御値Ｙを演算する。つまりここでは、フロント操作レバー５′の操作方向に関わらず、入力操作量Ｘが中立不感帯の閾値Ｂと等しいときに制御値Ｙが0[%]となり、入力操作量Ｘが最小ストロークＡと等しいときに制御値Ｙが100[%]となるように、制御値Ｙが設定される。
【００６５】
【数２】
2010248867.tif 000004
【００６６】
最小指令値設定器３０及び最大指令値設定器３２は、それぞれ制御値Ｙの下限値及び上限値を設定するものである。本実施形態では、それぞれ0[%]及び100[%]が設定されている。また、最大値選択器３１は、最小指令値設定器３０の出力及び指令値演算器２９の出力Ｙのうちより大きい一方を選択するものであり、最小値選択器３３は、最大指令値設定器３２の出力及び最大値選択器３１からの出力のうちより小さい一方を選択するものである。これらは、指令値演算器２９からの制御値Ｙの上限リミッタ及び下限リミッタとして機能している。
【００６７】
符号出力器３４は、第二検出器２７で検出されたフロント操作レバー５′への入力操作量の符号を抽出するものである。例えば、フロント操作レバー５′への入力操作量が正である場合には「+1」が出力され、負である場合には「-1」が出力される。
乗算器３５は、最小値選択器３３からの制御値Ｙに符号出力器３４で抽出された符号（+1又は-1）を乗算するものである。そしてこの乗算値に基づき、制御指令値出力器３６では第一コントロールバルブ４ｃの制御指令値が出力される。制御指令値出力器３６には、乗算値と制御指令値との対応関係を規定するマップ等が記憶されている。
【００６８】
［３−３．作用，効果］
走行操作レバー６′が操作されていない非走行時には、フロント操作レバー５′の中立不感帯の閾値が15[%]に設定される。したがって、フロント操作レバー５′への入力操作量Ｐが-15[%]≦Ｐ≦15[%]であるときには、油圧シリンダ１は作動しない。また、入力操作量Ｐが15[%]を超えると、その閾値15[%]からの増分に比例する大きさに第一コントロールバルブ４ｃの制御指令値が設定される。したがって、フロント操作レバー５′の特性は、図１０中に破線で示すものとなる。
【００６９】
一方、走行操作レバー６′が操作されると、その操作量の絶対値Ｐに応じた大きさの不感帯調整幅Ｑが不感帯調整幅演算器２４で演算され、最小変位設定部１５で設定される最小変位に加算される。これにより、図１０中に実線で示すように、フロント操作レバー５′の中立不感帯の幅が広くなる。
ここで、走行時の機体振動によって発生するフロント操作レバー５′の変位の大きさをＺ0[%]と仮定すると、変位Ｚ0が加算器２５から出力される加算値Ｂよりも小さければ、第一コントロールバルブ４ａの流量制御スプールは駆動されないため、油圧シリンダ１への作動油供給は遮断されたままとなる。したがって、油圧シリンダ１の誤作動を防止することができ、また、油圧モータ２へ流入する作動油流量の変動に起因する走行の急加減速（いわゆるレバーハンチング）を防止することができる。
【００７０】
また、フロント操作レバー５′へ入力される仕事量と油圧シリンダ１の作動量との関係は、第一実施形態と同様に、図７に示すものとなる。本制御装置では、これらの対応関係が走行操作レバー６の操作量に応じて変更される。走行時には非走行時と比較して、油圧シリンダ１を同じように動かすのに必要なフロント操作レバー５′への入力仕事量が増加する。
【００７１】
したがって、フロント操作レバー５′が走行時の機体振動によって入力されうるエネルギに対して抵抗しやすくなり、油圧シリンダ１の誤作動や油圧モータ２における急加減速の発生を防止することができる。また、非走行時には、油圧シリンダ１の作動を開始させるのに要する仕事量が小さくなるため、フロント操作レバー５′の操作性を向上させることができる。
【００７２】
また、本制御装置では、非走行時と比較して走行時に増加する入力仕事量の大きさΔＷが、走行操作レバー６の操作量に応じて増加する。そのため、機体の走行速度が上昇してフロント操作レバー５へ入力されるエネルギが増大したとしても、油圧シリンダ１が誤作動を起こしやすくなることがない。
このように、コントローラ１０における第一コントロールバルブ４ｃの制御指令値の演算を工夫することにより、簡素な構成で走行装置の作動時におけるフロント操作レバー５′の中立不感帯の幅を増大させることができる。また、走行操作レバー６′への入力操作量が増大するほどフロント操作レバー５′の中立不感帯の幅が大きくなるため、機体振動によるフロント作業機の誤作動を効果的に防止することができる。さらに、走行装置の非作動時にはフロント操作レバー５′の中立不感帯の幅を減少させることができ、通常の操作フィーリングを確保することができる。
【００７３】
なお、本制御装置ではフロント操作レバー５′の中立不感帯の幅を変更するものであって、反力を変更することなく最小仕事量を変更することが可能であり、電気式のフロント操作レバーに用いて好適である。
【００７４】
［４．その他］
以上、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００７５】
例えば、上述の第一実施形態では、フロント操作レバー５のリモコン弁９′の内部にシリンダ部材８ｂを設け、これを走行操作レバー６側のパイロット圧で駆動する構成としているが、少なくとも走行操作レバー６の操作量に応じてフロント操作レバー５の反力を変更する手段を備えればよい。したがって、電子制御によりフロント操作レバー５のリモコン弁９′の内部のスプリング９ｃを伸縮させるような構成とすることも可能である。反力を変更する構成では、中立不感帯の幅を変更することなく最小仕事量を変更することが可能になるという利点がある。
【００７６】
同様に、上述の第二実施形態では、フロント操作レバー５′の中立不感帯の幅を変更する演算を行う構成となっているが、少なくともフロント操作レバー５′の特性が図１０に示すように変化するものであればよい。したがって、フロント操作レバー５′の遊びの大きさを物理的に変更する機構を設けることも可能である。中立不感帯の幅を変更する構成では、反力の大きさを変更することなく最小仕事量を変更することが可能になるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、油圧ショベルや油圧式クレーン等、走行モータ及びフロント作業機を備えた作業機械の製造産業全般に利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  油圧シリンダ
２  油圧モータ
３  油圧ポンプ
４  メインコントロールバルブ
４ａ，４ｃ  第一コントロールバルブ
４ｂ，４ｄ  第二コントロールバルブ
５，５′  フロント操作レバー
６，６′  走行操作レバー
７  走行操作量検出手段
７′  リモコン弁
７″  走行操作量検出部
８  フロント仕事量設定手段
８″  フロント仕事量設定部
８ａ  供給路（フロント仕事量設定手段）
８ｂ  シリンダ部材（フロント仕事量設定手段）
９  フロント制御手段
９′  リモコン弁
９″  フロント制御部
９ａ  バルブケース
９ｂ  フロントバルブ本体
９ｃ  スプリング
９ｄ  プッシュロッド
９ｅ  カム板
９ｆ  出力ポート
９ｇ  スプール孔
９ｈ  ピストン
１０  コントローラ
１１  エンジン
１２  シャトル弁
１３  パイロットポンプ
１４  作動油タンク
１５  最小変位設定部（最小変位設定手段）
Ｌ１  第一回路
Ｌ２  第二回路
Ｌ３  作動油流路
【図１】
2010248867.tif 000005
【図２】
2010248867.tif 000006
【図３】
2010248867.tif 000007
【図４】
2010248867.tif 000008
【図５】
2010248867.tif 000009
【図６】
2010248867.tif 000010
【図７】
2010248867.tif 000011
【図８】
2010248867.tif 000012
【図９】
2010248867.tif 000013
【図１０】
2010248867.tif 000014