(57)【要約】【課題】作業機の操作性を向上できる建設機械を提供すること。【解決手段】建設機械は、作業機と、作業機を操作する操作手段と、作業機を制御する制御装置２０とを備える。制御装置２０は、作業機の動作状態が往復動作することで土砂の締め固めを行う転圧作業の動作状態であるか否かを判定する転圧作業判定手段２５と、作業機が転圧作業の動作状態であると判定された場合に、作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように作業機を制御する指令出力規制手段２６とを備える。【選択図】図２
2010209523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機と、前記作業機を操作する操作手段と、前記作業機を制御する制御装置とを備えた建設機械において、
前記制御装置は、
前記作業機の動作状態が往復動作することで土砂の締め固めを行う転圧作業の動作状態であるか否かを判定する転圧作業判定手段と、
前記作業機が転圧作業の動作状態であると判定された場合に、前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機を制御する指令出力規制手段とを備え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、
前記制御装置は、
前記操作手段の操作状態に関する操作情報を取得する操作情報取得手段を備え、
前記転圧作業判定手段は、
前記操作情報に基づいて、前記作業機が転圧作業の動作状態であるか否かを判定することを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械において、
前記指令出力規制手段は、
前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機の指令出力を制限する指令出力制限手段と、
前記操作情報に基づいて、前記操作手段の操作周期を算出する周期算出手段と、
前記操作周期に基づいて、前記上限値を変更する上限値変更手段とを備えることを特徴とする建設機械。
【請求項４】
作業機と、前記作業機を操作する操作手段と、前記作業機を制御する制御装置とを備えた建設機械の制御方法において、
前記制御装置が、
前記作業機の動作状態が往復動作することで土砂の締め固めを行う転圧作業の動作状態であるか否かを判定する転圧作業判定ステップと、
前記作業機が転圧作業の動作状態であると判定した場合に、前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機を制御する指令出力規制ステップとを実行することを特徴とする建設機械の制御方法。
【請求項５】
作業機と、前記作業機を操作する操作手段と、前記作業機を制御する制御装置とを備えた建設機械の前記制御装置に、請求項４に記載の建設機械の制御方法を実行させることを特徴とするコンピュータ実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械では、ブーム、アーム、及びバケット等からなる作業機を動作させて各種の作業を行う。
例えば、土砂を締め固めて地面の下地処理（転圧作業）を行う場合には、中立位置を跨いで作業機レバーを短い周期で往復操作してブームを上下動させ、先端に取り付けられたバケットの底部を土砂に叩き付けることにより行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５６５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、転圧作業時において、作業機レバーの操作量（以下、レバー操作量）に応じた動作速度でブームを動作させているため、以下の問題が生じる恐れがある。
油圧ショベル等の建設機械の場合、レバー操作量が小さいときの微速動作とレバー操作量が大きいときの最高速度動作とを両立するため、レバー操作量とシリンダ速度との関係には、図１８（Ａ）に示すように、Ｕ字型の形状を持たせることが多く、そのため、レバー操作量の僅かな違いがシリンダ速度では大きな差になって現れる。
転圧作業においては略一定の振り幅・リズムで作業機を往復させることが求められるが、オペレータのレバー入力が図１８（Ｂ）上段のように振幅のばらつきを持ってしまうと、シリンダ速度は図１８（Ｂ）下段のように大きな速度ばらつきを持つことになってしまう。このため、バケットにより土砂を強く打ちすぎたり、車体前部が持ち上がってしまったりし、車体に大きな揺れが生じてしまう。
したがって、オペレータは、転圧作業を実施する際、不用意に作業機レバーの操作量を大きくしないように注意して作業機レバーを操作する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、作業機の操作性を向上できる建設機械、建設機械の制御方法、及びこの方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明に係る建設機械は、
作業機と、前記作業機を操作する操作手段と、前記作業機を制御する制御装置とを備えた建設機械において、
前記制御装置は、
前記作業機の動作状態が往復動作することで土砂の締め固めを行う転圧作業の動作状態であるか否かを判定する転圧作業判定手段と、
前記作業機が転圧作業の動作状態であると判定された場合に、前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機を制御する指令出力規制手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２発明に係る建設機械は、第１発明において、
前記制御装置は、
前記操作手段への操作状態に関する操作情報を取得する操作情報取得手段を備え、
前記転圧作業判定手段は、
前記操作情報に基づいて、前記作業機が転圧作業の動作状態であるか否かを判定することを特徴とする。
ここで、操作情報としては、例えば、操作手段が電気レバー等で構成されている場合には、操作手段から出力される操作信号を採用でき、操作手段が油圧レバーで構成されている場合には油圧レバーに付設した圧力センサから出力される圧力信号を採用できる。
【０００８】
第３発明に係る建設機械は、第２発明において、
前記指令出力規制手段は、
前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機の指令出力を制限する指令出力制限手段と、
前記操作情報に基づいて、前記操作手段の操作周期を算出する周期算出手段と、
前記操作周期に基づいて、前記上限値を変更する上限値変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第４発明は、第１発明を方法の発明として展開したものであり、具体的には、
作業機と、前記作業機を操作する操作手段と、前記作業機を制御する制御装置とを備えた建設機械の制御方法において、
前記制御装置が、
前記作業機の動作状態が往復動作することで土砂の締め固めを行う転圧作業の動作状態であるか否かを判定する転圧作業判定ステップと、
前記作業機が転圧作業の動作状態であると判定した場合に、前記作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように前記作業機を制御する指令出力規制ステップとを実行することを特徴とする。
【００１０】
第５発明は、前述した第４発明を建設機械の制御装置に実行させることを特徴とするコンピュータで実行可能なプログラムに関するものである。
【発明の効果】
【００１１】
第１発明では、作業機が転圧作業の動作状態である場合には、作業機の動作速度が所定の上限値を超えないように制限される。
すなわち、転圧作業の動作状態において、操作手段である例えば作業機レバーが機械的に傾倒できる最大傾倒角度まで傾倒された場合であっても、指令出力値はレバー最大傾倒角度に対応する値ではなく指令出力規制手段によって上限制限された値となるため、これに伴って操作弁開口量およびそこを通過するシリンダ流量が制限されることになる。したがって、作業機は、動作速度が上限値で制限され、上限値の速度でゆっくりと動作することとなる。このため、オペレータは、転圧作業を実施する際、不用意に操作手段の操作量を大きくしてしまった場合であっても車体に大きな揺れが生じることがないため、注意して操作手段を操作する必要がなく、作業機の操作性を向上できる。
一方、転圧作業を除く他の動作状態において、作業機は、動作速度が制限されることなく、操作手段の操作量に応じた速度で機敏に動作することとなる。
すなわち、転圧作業時には作業機の最高動作速度（操作手段の操作量を最大とした場合での作業機の動作速度）を低くし、他の作業時には作業機の最高動作速度を高くする。これによって、作業内容に応じて、作業機の最高動作速度を変更することができ、転圧以外の作業における操作性を損なうことなく、転圧作業時の操作性を向上できる。
【００１２】
第２発明では、操作手段の操作状態に関する操作情報を取得し、取得した操作情報に基づいて、転圧作業の判定処理を実行する。このことにより、作業機が転圧作業の動作状態であるか否かを自動判定できる。この自動判定があるため、転圧作業であることを制御装置に認識させるための構成（例えば、オペレータから操作されるスイッチ等）を別途、用意する必要がなく、建設機械の構成の簡素化が図れる。
【００１３】
第３発明では、操作手段への操作周期に基づいて、作業機の動作速度を制限する上限値が変更される。
すなわち、オペレータが転圧作業を実施する場合において、操作手段を比較的に長い周期で往復操作する際には、作業機の最高動作速度が第１上限値なる大きな値であるため、作業機を機敏に動作させ、多少、車体に揺れが生じるが、作業機を強く土砂に叩き付けることができる。
また、オペレータが転圧作業を実施する場合において、操作手段を比較的に短い周期で往復操作する際には、作業機の最高動作速度が第２上限値なる小さな値であるため、作業機をゆっくりと動作させつつ、所定周期でリズムよく往復動作させることができる。
したがって、転圧作業時においても、オペレータの操作によって、作業機の最高動作速度を変更することができるため、作業機の操作性をより一層向上できる。
【００１４】
第４発明によっても、前述した第１発明と同様の作用及び効果を享受できる。
第５発明によれば、制御装置を備えた汎用の建設機械の制御装置にプログラムをインストールするだけで第４発明に係る方法の発明を実行させることができるため、本発明を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
■１．第１実施形態
（１）全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る作業機及びその制御装置が搭載された油圧ショベル（建設機械）１を示す模式図である。図２は、制御装置を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、油圧ショベル１は、電気レバーである作業機レバー（操作手段）２によって操作されるブーム１１、及び他の作業機レバー（図示略）によって操作されるアーム１２を備えており、アーム１２の先端にはバケット１３が取り付けられている。
ブーム１１は、油圧シリンダ１４により支承点Ｄ１を中心として回動する。
アーム１２は、ブーム１１上の油圧シリンダにより支承点Ｄ２を中心として回動する。
また、バケット１３は、作業機レバー２を別方向に操作することにより、アーム１２上の油圧シリンダによって回動する。そして、これらブーム１１、アーム１２、及びバケット１３により、本発明に係る作業機１０が構成されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、本発明の詳細をブーム１１で代表して説明するため、アーム１２を操作する作業機レバー、アーム１２及びバケット１３を動作させる油圧シリンダ、メインバルブ等の駆動装置、及び駆動装置を制御するコントローラの図示および説明を省略する。
【００１８】
油圧シリンダ１４は、油圧ポンプ１５から吐出されメインバルブ１６を介して供給される作動油によって油圧駆動されるものであり、メインバルブ１６のスプール１６Ａが一対の比例電磁弁であるＥＰＣ弁１７，１７により移動し、油圧シリンダ１４への作動油の供給流量が調整される。
【００１９】
ここで、作業機レバー２は、例えば、ポテンショメータやＰＰＣ圧力センサ、静電容量あるいはレーザによるトルクセンサ等の倒し角度検出器を備えており、この倒し角度検出器からは作業機レバー２の倒し角度と１対１の相関があるレバー操作信号Ｆがコントローラ２０に対して出力される。
作業機レバー２が中立位置にある時、出力されるレバー操作信号Ｆは「０（ゼロ）」であって、ブーム１１の速度が「０」となる。前方に傾倒させると、傾倒角度に応じた速度でブーム１１が下降し、また、作業機１０に対して後方に傾倒させることにより、傾倒角度に応じた速度でブーム１１が上昇する。このような制御は、以下のコントローラ２０によって行われる。
【００２０】
コントローラ２０は、作業機レバー２からのレバー操作信号Ｆに基づいてブーム１１を動作制御する機能を有する。このようなコントローラ２０は、マイクロコンピュータ等によって構成されており、通常では、油圧ショベル１のエンジン制御用及び油圧ポンプ制御用に搭載されたガバナ・ポンプコントローラの一部として組み込まれているが、本実施形態では、説明の便宜上単独で図示してある。
【００２１】
（２）コントローラ２０の構造
具体的に、コントローラ２０は、図２に示すように、操作信号入力手段（操作情報取得手段）２１と、演算手段２２と、信号出力手段２３とを備えている。
【００２２】
(2-1)操作信号入力手段２１の構成
操作信号入力手段２１は、作業機レバー２からのレバー操作信号（操作情報）Ｆが入力される部分であり、入力したレバー操作信号Ｆを演算手段２２にて読み取り可能な信号に変換して出力する。
なお、以下では、説明の便宜上、操作信号入力手段２１から出力される信号もレバー操作信号Ｆとして記載する。
【００２３】
(2-2)演算手段２２の構成
演算手段２２は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）からなる指令出力算出手段２４、転圧作業判定手段２５、及び指令出力規制手段２６を備えて構成されている。
指令出力算出手段２４は、操作信号入力手段２１を介して入力したレバー操作信号Ｆに基づき、作業機レバー２の傾倒角度に応じた速度でブーム１１を動作させるために、ＥＰＣ弁１７，１７に出力する指令出力値Ｉを演算して求める。
【００２４】
転圧作業判定手段２５は、入力したレバー操作信号Ｆに基づいて、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する。
なお、転圧作業の判定処理については、後述する。
【００２５】
指令出力規制手段２６は、転圧作業判定手段２５にてブーム１１が転圧作業の動作状態であると判定された場合に、指令出力算出手段２４にて算出された指令出力値Ｉが所定の上限値Ｉmaxを超えないように指令出力値Ｉを制限する（指令出力規制処理）。
なお、本実施形態では、上限値Ｉmaxは、作業機レバー２を機械的に傾倒させることができる最大傾倒角度に傾倒させた場合での指令出力値Ｉの約１／３の値に設定されている。
【００２６】
(2-3)信号出力手段２３の構成
信号出力手段２３は、指令出力算出手段２４にて算出され、指令出力規制手段２６にて指令出力規制処理が施された後の指令出力値Ｉに基づいてＥＰＣ弁１７への指令信号（電流信号）Ｇを生成し、この指令信号Ｇをアンプ２０Ａ，２０Ａを介してＥＰＣ弁１７に出力する機能を有している。ＥＰＣ弁１７は、この指令信号Ｇに基づいてメインバルブ１６を構成するスプール１６Ａを移動させ、油圧シリンダ１４への作動油の供給量を調整する。
【００２７】
（３）コントローラ２０の作用
次に、図３のフローチャートを参照し、ブーム１１の制御方法について説明し、併せて、図４ないし図６に基づいて、前述の転圧作業判定手段２５及び指令出力規制手段２６について詳説する。
(a)  ステップＳ１：先ず、オペレータによって作業機レバー２が操作されると、作業機レバー２から出力され操作信号入力手段２１を介して入力したレバー操作信号Ｆに基づき、指令出力算出手段２４が指令出力値Ｉを演算する。
(b)  ステップＳ２：次いで、転圧作業判定手段２５は、入力したレバー操作信号Ｆに基づき、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する。
【００２８】
図４は、転圧作業の判定処理の一例を示す図である。
図４において、縦軸は入力したレバー操作信号Ｆ（電圧値）を示し、横軸は時間を示している。
ここで、図４において、信号波形Ｓｗ１は、作業機レバー２を前方に傾倒させた後、所定時間傾倒させた状態を維持し、この後に中立位置に戻した際でのレバー操作信号Ｆの信号波形である。
また、図４において、信号波形Ｓｗ２は、作業機レバー２を、中立位置を跨いで短い周期で前後方向に往復（転圧操作）させた際でのレバー操作信号Ｆの信号波形である。言い換えれば、信号波形Ｓｗ２は、ブーム１１が転圧作業の動作状態である場合でのレバー操作信号Ｆの信号波形である。
さらに、図４において、一点鎖線で示した波形Ｓｗｆは、レバー操作信号Ｆに対してローパスフィルタを用いたフィルタ処理を施した後の信号波形である。
【００２９】
例えば、以下に示すように各信号波形Ｓｗ１，Ｓｗ２を区別することで、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判断できるものである。
すなわち、レバー操作信号Ｆの信号波形がＳｗ１の場合には、図３に示すように、作業機レバー２を中立位置から傾倒させた後、中立位置に向けて戻す（減速に転じる）までの時間Ｔ１が長くなっている。このため、減速に転じた時点において、レバー操作信号Ｆの入力ピーク値Ａ（Ａ１）と、レバー操作信号Ｆに対してローパスフィルタを用いたフィルタ処理を施した後の信号のピーク値Ａｆ（Ａｆ１）とは、略等しい値となる。
一方、レバー操作信号Ｆの信号波形がＳｗ２の場合には、図３に示すように、作業機レバー２を中立位置から傾倒させた後、中立位置に向けて戻すまでの時間Ｔ２が短くなっている。このため、減速に転じた時点において、レバー操作信号Ｆの入力ピーク値Ａ（Ａ２）と、レバー操作信号Ｆに対してローパスフィルタを用いたフィルタ処理を施した後の信号のピーク値Ａｆ（Ａｆ２）とは、大きく異なる値となる。
【００３０】
以上のことから、入力ピーク値Ａとローパスフィルタを用いたフィルタ処理後のピーク値Ａｆとを比較し、例えば、ピーク値Ａｆが入力ピーク値Ａに対して所定の割合未満であれば、レバー操作信号Ｆが信号波形Ｓｗ１ではなく、信号波形Ｓｗ２であると判断できることとなる。
しかしながら、この判定方法は、作業機レバー２を中立位置から傾倒されてから減速に転じるまでの時間の長短を計測しているにすぎない。すなわち、オペレータが単一方向（例えば、ブーム下げ方向）に短時間だけ動かすインチング操作をしたのか、それとも往復方向（例えば、ブーム下げと上げ方向）に交互に動かす転圧操作をしたのかは、この判定方法だけでは判断できない。
【００３１】
そこで、図４に示すように、レバー操作信号Ｆの値が正の場合と、その直後にレバー操作信号Ｆの値が反転して負となった場合とで、連続して、前述したようにピーク値Ａｆが入力ピーク値Ａに対して所定の割合未満であれば、ブーム１１が転圧作業の動作状態であると判断できる。
【００３２】
本実施形態では、転圧作業判定手段２５は、入力したレバー操作信号Ｆに対して前述したフィルタ処理を施すローパスフィルタを具備している。そして、転圧作業判定手段２５は、前述したように、レバー操作信号Ｆの値が正の場合と、その直後にレバー操作信号Ｆの値が反転して負となった場合とで、連続して、ピーク値Ａｆが入力ピーク値Ａに対して所定の割合（例えば、５割）未満であるか否かを判断することで、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定している。
【００３３】
なお、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かの判断は、前述した処理に限らず、以下に示す処理によっても可能である。
すなわち、通常、オペレータは、転圧操作を実施する場合には、作業機レバー２を、中立位置を跨いで「１〜２秒程度」の周期で前後方向に往復させるものである。
このため、転圧作業判定手段２５による転圧作業の判定処理として、レバー操作信号Ｆの周期Ｔ（図４）が例えば２秒以下であるか否かを判断することで、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する構成としても構わない。
【００３４】
そして、ステップＳ２において、ブーム１１が転圧作業の動作状態でないと判定された場合には、指令出力規制手段２６による指令出力規制処理を行わずにステップＳ４にスキップし、ステップＳ１において演算した指令出力値Ｉに基づく指令信号ＧをＥＰＣ弁１７に出力させる。
【００３５】
図５及び図６は、指令出力規制処理を説明するための図である。
図５において、横軸は指令出力規制処理を施す前の指令出力値Ｉを示し、縦軸は指令出力規制処理を施した後の指令出力値Ｉを示している。
また、図６において、縦軸は油圧シリンダ１４の実際の動作速度（シリンダ速度）を示し、横軸は作業機レバー２の操作量（レバー操作信号Ｆ）を示している。なお、図６は、ブーム１１が転圧作業の動作状態において、指令出力規制処理が施されない場合（図６（Ａ））、及び指令出力規制処理が施された場合（図６（Ｂ））を示している。
(c)  ステップＳ３：ステップＳ２において、ブーム１１が転圧作業の動作状態であると判定された場合には、指令出力規制手段２６は、図５に示すように、ステップＳ１において演算された指令出力値Ｉに対して上限値Ｉmaxにより指令出力規制処理を行う。そして、指令出力規制手段２６は、指令出力規制処理を施した後の指令出力値Ｉを信号出力手段２３に出力する。
(d)  ステップＳ４：信号出力手段２３は、ステップＳ１において演算され、ステップＳ３において指令出力規制処理が施された後の指令出力値Ｉを指令信号Ｇに変換してＥＰＣ弁１７に出力する。
以上により、ＥＰＣ弁１７からのパイロット圧により、メインバルブ１６のスプール１６Ａが移動され、メインバルブ１６からの油圧によってブーム１１が所定の速度で動作する。
【００３６】
例えば、ブーム１１は、指令出力規制手段２６にて指令出力規制処理が施されない場合は、レバー操作信号Ｆに応じた指令出力値Ｉ（ステップＳ１において演算された指令出力値Ｉ）に基づき油圧シリンダ１４が駆動することとなる。このため、ブーム１１は、図６（Ａ）に示すように、作業機レバー２の操作量が大きい場合には、該操作量に応じた比較的に高い指令出力値Ｉに基づき油圧シリンダ１４が駆動し、高い速度で動作することとなる。
【００３７】
一方、ブーム１１は、指令出力規制手段２６にて指令出力規制処理が施される場合は、指令出力値Ｉが比較的に高い場合には、図５に示すように指令出力値Ｉが上限値Ｉmaxで制限されるため、図６（Ｂ）に示すように、作業機レバー２の操作量が大きい場合には、制限された上限値Ｉmaxに基づき油圧シリンダ１４が駆動し、低い速度で動作することとなる。
なお、指令出力値Ｉが上限値Ｉmaxよりも小さい値の場合には、図５に示すように、指令出力値Ｉは、上限値Ｉmaxで制限されない。このため、ブーム１１は、図６（Ｂ）に示すように、作業機レバー２の操作量が小さい場合には、前述した指令出力規制処理が施されない場合（図６（Ａ））と同様の速度で動作することとなる。
【００３８】
（４）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
油圧ショベル１に搭載されたコントローラ２０は、転圧作業判定手段２５及び指令出力規制手段２６を備える。このことにより、作業機１０が転圧作業の動作状態である場合には、ブーム１１の動作速度を、所定の上限値を超えないように制限できる。
すなわち、オペレータは、転圧作業を実施する際、不用意に作業機レバー２の傾倒角度を大きくしてしまった場合であっても、ブーム１１の動作速度が制限され、車体に大きな揺れが生じることがないため、注意して作業機レバー２を操作する必要がなく、作業機１０の操作性を向上できる。
一方、オペレータは、転圧作業を除く他の作業を実施する際、ブーム１１の動作速度が制限されないため、作業機レバー２の傾倒角度に応じた速度でブーム１１を機敏に動作させることができる。
すなわち、転圧作業時にはブーム１１の最高動作速度（作業機レバー２を最大傾倒角度に傾倒した場合でのブーム１１の動作速度）を低くし、他の作業時にはブーム１１の最高動作速度を高くする。これによって、作業機１０の動作状態に応じて、ブーム１１の最高動作速度を変更することができるため、転圧以外の作業における操作性を損なうことなく、転圧作業時の操作性を向上できる。
【００３９】
また、転圧作業判定手段２５は、入力したレバー操作信号Ｆに基づいて、転圧作業の判定処理を実行する。このことにより、作業機１０が転圧作業の動作状態であるか否かを自動判定できる。この自動判定があるため、転圧作業であることをコントローラ２０に認識させるための構成（例えば、オペレータから操作されるスイッチ等）を別途、用意する必要がなく、油圧ショベル１の構成の簡素化が図れる。
【００４０】
加えて、本実施形態での最も特徴的な転圧作業判定手段２５及び指令出力規制手段２６は、ソフトウェアであるため、既存の油圧ショベル１のコントローラ２０の内部に容易に組み込むことができる。
【００４１】
■２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一の部分については、同一符号を付してその説明を省略又は簡略する。
前述した第１実施形態に係るコントローラ２０は、指令出力規制処理を施す際、一意に定めた上限値Ｉmax（例えば、最大傾倒角度での指令出力値Ｉの約１／３の値）を用いていた。
これに対して、第２実施形態に係るコントローラ２０ａは、レバー操作信号Ｆの周期Ｔに基づいて、上限値Ｉmaxを変更し、変更した上限値Ｉmaxを用いて指令出力規制処理を施す点が相違する。
【００４２】
（１）指令出力規制手段２６ａの構成
図７は、本発明の第２実施形態に係るコントローラ（制御装置）２０ａを示すブロック図である。
具体的に、第２実施形態では、コントローラ２０ａの演算手段２２ａを構成する指令出力規制手段２６ａは、図７に示すように、周期算出手段２６１と、上限値変更手段２６２と、指令出力制限手段２６３とを備える。
周期算出手段２６１は、入力したレバー操作信号Ｆに基づいて、作業機レバー２が中立位置（レバー操作信号Ｆが「０」）から傾倒された後、中立位置に戻され、さらに、作業機レバー２が前述の傾倒方向とは逆方向に傾倒され、再度、中立位置に戻されるまでの時間（レバー操作信号Ｆの周期Ｔ（図４参照））を算出する。
上限値変更手段２６２は、レバー操作信号Ｆの周期Ｔに基づいて、指令出力制限手段２６３にて用いられる上限値Ｉmaxを、周期Ｔに応じた上限値に設定する。
指令出力制限手段２６３は、上限値変更手段２６２にて設定された上限値Ｉmaxを用いて、指令出力算出手段２４にて算出された指令出力値Ｉが上限値変更手段２６２にて設定された上限値Ｉmaxを超えないように指令出力値Ｉを制限する。
【００４３】
（２）コントローラ２０ａの作用
次に、図８のフローチャートを参照し、ブーム１１の制御方法について説明する。
なお、本実施形態のブーム１１の制御方法は、前記第１実施形態で説明した制御方法に対して、指令出力規制処理（ステップＳ３）が異なるのみであるため、以下では、指令出力規制処理のみを説明する。
【００４４】
図９は、上限値設定及び指令出力規制処理を説明するための図である。
図９（Ａ）において、横軸は周期Ｔを示し、縦軸は上限値Ｉmaxを示している。なお、図９（Ｂ）において、縦軸及び横軸は図５と同様のものである。
(a)  ステップＳ３Ａ：先ず、周期算出手段２６１は、入力したレバー操作信号Ｆに基づいて、レバー操作信号Ｆの周期Ｔを算出する。
(b)  ステップＳ３Ｂ：次いで、上限値変更手段２６２は、図９（Ａ）に示すように、周期Ｔに基づいて、上限値Ｉmaxを設定する。
【００４５】
(c)  ステップＳ３Ｃ：次いで、指令出力制限手段２６３は、図９（Ｂ）に示すように、ステップＳ３Ｂにおいて設定された上限値Ｉmaxを用いて、ステップＳ１において算出された指令出力値Ｉが上限値Ｉmaxを超えないように指令出力値Ｉを制限する。
【００４６】
図１０は、指令出力規制処理を説明するための図である。
なお、図１０において、縦軸及び横軸は図６と同様のものである。
また、図１０は、ブーム１１が転圧作業の動作状態において、指令出力規制処理が施されない場合（図１０（Ａ））、第１上限値Ｉmax１を用いて指令出力規制処理が施された場合（図１０（Ｂ））、及び第２上限値Ｉmax２を用いて指令出力規制処理が施された場合（図１０（Ｃ））を示している。
本実施形態では、第２上限値Ｉmax２は、第１実施形態で説明した上限値Ｉmax（例えば、作業機レバー２を最大傾倒角度に傾倒させた場合での指令出力値Ｉの約１／３の値）と同一の値を用いている。すなわち、図１０（Ａ）及び図１０（Ｃ）は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）と同様のものである。
【００４７】
前述したように、指令出力規制手段２６ａは、周期Ｔが大きな値である場合には、高めの第１上限値Ｉmax１で指令出力値Ｉを制限する。すなわち、オペレータによる作業機レバー２の中立位置を跨いだ往復操作の周期が大きい場合には、指令出力値Ｉは、第１上限値Ｉmax１で緩めに制限される。このため、ブーム１１は、図１０（Ｂ）に示すように、作業機レバー２の操作量が大きい場合には、指令出力規制処理が施されない場合（図１０（Ａ））よりも低い速度で、かつ、第２上限値Ｉmax２を用いて指令出力規制処理が施された場合（図１０（Ｃ））よりも高い速度で動作することとなる。したがって、上限値がＩmax２に固定されていた第１実施形態とは異なり、長めの周期では高い速度での動作を行うことができる。
【００４８】
（３）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果に加えて、次のような効果がある。
コントローラ２０ａを構成する指令出力規制手段２６ａは、周期算出手段２６１、上限値変更手段２６２、及び指令出力制限手段２６３を備える。このことにより、オペレータによる作業機レバー２の往復操作の周期、すなわち、レバー操作信号Ｆの周期Ｔに基づいて、作業機レバー２の操作に応じたブーム１１の動作速度を制限する上限値を変更できる。
すなわち、オペレータは、転圧作業を実施する場合において、作業機レバー２を比較的に長い周期で往復操作することで、ブーム１１の最高動作速度が第１実施形態のものより大きな値に設定されるため、ブーム１１を機敏に動作させ、多少、車体に揺れが生じるが、バケット１３を強く土砂に叩き付けることができる。
また、オペレータは、転圧作業を実施する場合において、作業機レバー２を比較的に短い周期で往復操作することで、ブーム１１の動作速度が第１実施形態と同様の値に設定されるため、ブーム１１（バケット１３）をゆっくり動作させつつ、所定周期でリズムよく上下動させることができる。
したがって、転圧作業時においても、オペレータの操作によって、ブーム１１の最高動作速度を変更することができるため、用途に応じて転圧打撃力を適切に調整できる。
【００４９】
■３．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル（建設機械）３を示す模式図である。
前述した第１実施形態に係るコントローラ２０は、入力したレバー操作信号Ｆに基づいて、転圧作業の判定処理を実行していた。
これに対して、第３実施形態に係るコントローラ（制御装置）３０は、オペレータにより操作される手動スイッチ３Ａ（図１１）からのスイッチ信号に基づいて、転圧作業の判定処理を実行する点が相違する。
【００５０】
（１）コントローラ３０の構造
図１２は、コントローラ３０を示すブロック図である。
具体的に、第３実施形態では、コントローラ３０は、図１２に示すように、スイッチ信号入力手段２７を備える。
ここで、手動スイッチ３Ａは、転圧操作を実施するためにオペレータによりＯＮされた場合にＯＮ信号（スイッチ信号Ｈ）をコントローラ３０に出力し、転圧操作を除く他の操作を実施するためにオペレータによりＯＦＦされた場合にＯＦＦ信号（スイッチ信号Ｈ）をコントローラ３０に出力するものである。
スイッチ信号入力手段２７は、手動スイッチ３Ａからのスイッチ信号Ｈが入力される部分であり、入力したスイッチ信号Ｈを演算手段３２にて読み取り可能な信号に変換して出力する。
なお、以下では、説明の便宜上、スイッチ信号入力手段２７から出力される信号もスイッチ信号Ｈとして記載する。
【００５１】
そして、コントローラ３０の演算手段３２を構成する転圧作業判定手段３５は、入力したスイッチ信号Ｈに基づいて、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する。
具体的に、転圧作業判定手段３５は、入力したスイッチ信号ＨがＯＮ信号である場合にブーム１１が転圧作業の動作状態であると判定し、ＯＦＦ信号である場合にブーム１１が転圧作業を除く他の作業の動作状態であると判定する。
【００５２】
なお、本実施形態のブーム１１の制御方法は、前述の第１実施形態で説明した制御方法に対して、転圧作業の判定処理（ステップＳ２）において、転圧作業判定手段３５がスイッチ信号Ｈに基づいて前述したように判定することが異なるのみであるため、詳細な説明を省略する。
【００５３】
（２）実施形態の効果
このような本実施形態によれば、前述の第１実施形態の効果に加えて、次のような効果がある。
手動スイッチ３ＡのＯＮ・ＯＦＦにより、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定できるので、オペレータの違いや作業状況の違いがあっても転圧作業か否かを誤認識することがない。
【００５４】
■４．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル（建設機械）４を示す模式図である。
前述した第１実施形態に係る油圧ショベル１は、電気レバーである作業機レバー２の操作によって作業機１０（ブーム１１）を動作させていた。
これに対して、第４実施形態に係る油圧ショベル４は、油圧レバーである作業機レバー２´の操作によってブーム１１を動作させる点が主に相違する。
【００５５】
図１４は、パイロット減圧弁４８の動作を説明するための図である。
すなわち、本実施形態においては、図１３に示すように、油圧レバーである作業機レバー２´が操作されると、この作業機レバー２´に付設されたパイロット減圧弁４８によって、図１４に示すように、パイロット圧油が作業機レバー２´の操作量に応じた圧力にまで減圧される。そして、作業機レバー２´の操作量を示すパイロット圧油が、メインバルブ１６の各入力ポートのうち、レバー操作方向に対応する入力ポートに加えられ、これにより、メインバルブ１６のスプール１６Ａが移動され、油圧シリンダ１４への作動油の供給流量が調整される。
【００５６】
（１）コントローラ（制御装置）４０の構造
図１５は、コントローラ４０を示すブロック図である。
本実施形態では、作業機レバー２´を油圧レバーに変更し、前述の通り油圧シリンダ１４を駆動させる構成に変更したことに伴い、コントローラ４０の構造も、以下に示すように、変更している。
すなわち、コントローラ４０は、図１５に示すように、圧力信号入力手段（操作情報取得手段）４１を備える。
圧力信号入力手段４１は、作業機レバー２´の操作量が圧力センサ４Ａにて検出され、圧力センサ４Ａから出力される圧力信号（操作情報）Ｐが入力される部分であり、入力した圧力信号Ｐを演算手段４２にて読み取り可能な信号に変換して出力する。
なお、以下では、説明の便宜上、圧力信号入力手段４１から出力される信号も圧力信号Ｐとして記載する。
【００５７】
また、コントローラ４０の演算手段４２は、図１５に示すように、転圧作業判定手段４５と、指令出力算出手段４４とを備える。
転圧作業判定手段４５は、前述の第１実施形態で説明した転圧作業判定手段２５と同様の機能を有し、圧力信号Ｐに基づいて、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する。
指令出力算出手段４４は、転圧作業判定手段４５による判定結果に応じて、パイロット減圧弁４８を油圧制御するＥＰＣ弁４７に出力する指令出力値Ｉを演算して求める機能を有する。
【００５８】
（２）コントローラ４０の作用
次に、図１６のフローチャートを参照し、ブーム１１の制御方法について説明する。
(a)  ステップＳ１１：先ず、オペレータによって作業機レバー２´が操作されると、圧力センサ４Ａから出力され圧力信号入力手段４１を介して入力した圧力信号Ｐに基づき、転圧作業判定手段４５は、ブーム１１が転圧作業の動作状態であるか否かを判定する。
なお、転圧作業判定手段４５による転圧作業の判定処理については、レバー操作信号Ｆが圧力信号Ｐに変更されたことが異なるのみであり、前述の第１実施形態で説明した判定処理と同様のものである。
【００５９】
(b)  ステップＳ１２：ステップＳ１１において、ブーム１１が転圧作業の動作状態でないと判定された場合には、指令出力算出手段４４は、指令出力値Ｉを「ＯＦＦ（０（ゼロ））」に設定する。
そして、ステップＳ１４にスキップし、指令出力値Ｉ（ＯＦＦ）に基づく指令信号ＧをＥＰＣ弁４７に出力させる。
ステップＳ１２，Ｓ１４の処理により、パイロット減圧弁４８は、ＥＰＣ弁４７により油圧制御されず、作業機レバー２´から出力されるパイロット圧油をそのままメインバルブ１６に伝える。すなわち、スプール１６Ａが機械的に移動できる最大ストローク位置まで移動可能な状態となり、言い換えれば、ブーム１１が機械的に動作できる最高動作速度で動作可能な状態となる。
【００６０】
(c)  ステップＳ１３：ステップＳ１１において、ブーム１１が転圧作業の動作状態であると判定された場合には、指令出力算出手段４４は、所定の指令出力値Ｉを算出する。
(d)  ステップＳ１４：信号出力手段２３は、ステップＳ１２において設定され、ステップＳ１３において算出された指令出力値Ｉを指令信号Ｇに変換してＥＰＣ弁４７に出力する。
ステップＳ１３，Ｓ１４の処理により、パイロット減圧弁４８は、ＥＰＣ弁４７により油圧制御される。それによって、作業機レバー２´から出力されるパイロット圧油は、パイロット減圧弁４８にて設定された上限圧力を超えない圧力に制限されてメインバルブ１６に伝えられる。すなわち、スプール１６Ａが最大ストローク位置まで移動できない状態となり、言い換えれば、ブーム１１が最高動作速度で動作できない状態となる。
すなわち、指令出力算出手段４４は、ブーム１１が転圧作業の動作状態であると判定された場合に、ブーム１１の動作速度が所定の上限値を超えないようにＥＰＣ弁４７を制御している。
【００６１】
このような第４実施形態によれば、作業機レバー２´を油圧レバーとした場合であっても、前述した第１実施形態と同様の作用及び効果を享受できる。
【００６２】
■５．第５実施形態
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第５実施形態に係る油圧ショベル（建設機械）５を示す模式図である。
前述した第４実施形態に係る油圧ショベル４は、コントローラ４０がＥＰＣ弁４７を介してパイロット減圧弁４８を制御することで、ブーム１１の動作速度を制限していた。
これに対して、第５実施形態に係る油圧ショベル５は、コントローラ４０がＥＰＣ弁５７を介してストッパ５８を制御することで、ブーム１１の動作速度を制限する点が相違する。
【００６３】
ストッパ５８は、メインバルブ１６内外に進退自在に構成されている。
このストッパ５８は、コントローラ４０から所定の指令出力値Ｉに基づく指令信号Ｇが出力され、ＥＰＣ弁５７により油圧制御されることで、メインバルブ１６内部に突出する。そして、ストッパ５８は、スプール１６Ａの終端に当接してスプール１６Ａが最大ストローク位置まで移動できない状態とする。
また、ストッパ５８は、コントローラ４０から指令出力値Ｉ（ＯＦＦ）に基づく指令信号Ｇが出力され、ＥＰＣ弁５７により油圧制御されない場合には、メインバルブ１６外部に退く。そして、スプール１６Ａは、終端がストッパ５８に当接することなく、最大ストローク位置まで移動可能な状態となる。
【００６４】
なお、コントローラ４０の構成や、ブーム１１の制御方法は、前述の第４実施形態と同様のものであるため、説明を省略する。
【００６５】
このような第５実施形態によれば、ストッパ５８によりブーム１１の動作速度を制限した場合であっても、前述した第４実施形態と同様の作用及び効果を享受できる。
【００６６】
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
前記第２実施形態では、前記第１実施形態のコントローラ２０に図８に示す指令出力規制処理の機能を採用していたが、これに限らず、前記第３実施形態ないし前記第５実施形態のコントローラ３０，４０に図８に示す指令出力規制処理の機能を採用しても構わない。
【００６７】
前記第４実施形態及び前記第５実施形態において、転圧作業の判定処理を前記第３実施形態と同様に、手動スイッチ３ＡのＯＮ・ＯＦＦにより実行する構成を採用しても構わない。
前記第１実施形態及び前記第２実施形態では、レバー操作信号Ｆに基づいて、転圧作業の判定処理を実行していたが、これに限らず、指令出力算出手段２４にて算出される指令出力値Ｉはレバー操作信号Ｆと同様の信号波形を示すため、指令出力値Ｉに基づいて、転圧作業の判定処理を実行しても構わない。前記第２実施形態における指令出力規制処理も同様である。
【００６８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る作業機及びその制御装置が搭載された建設機械を示す模式図。
【図２】制御装置を示すブロック図。
【図３】作業機の制御方法を説明するためのフローチャート。
【図４】転圧作業の判定処理の一例を示す図。
【図５】指令出力規制処理を説明するための図。
【図６】指令出力規制処理を説明するための図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る制御装置を示すブロック図。
【図８】作業機の制御方法を説明するためのフローチャート。
【図９】上限値設定および指令出力規制処理を説明するための図。
【図１０】指令出力規制処理を説明するための図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る建設機械を示す模式図。
【図１２】制御装置を示すブロック図。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る建設機械を示す模式図。
【図１４】パイロット減圧弁の動作を説明するための図。
【図１５】制御装置を示すブロック図。
【図１６】作業機の制御方法を説明するためのフローチャート。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る建設機械を示す模式図。
【図１８】従来技術による転圧作業での問題点を説明するための図。
【符号の説明】
【００７１】
１，３，４，５…油圧ショベル（建設機械）、２，２´…作業機レバー（操作手段）、１０…作業機、２０，２０ａ，３０，４０…コントローラ（制御装置）、２１…操作信号入力手段（操作情報取得手段）、２５，３５，４５…転圧作業判定手段、２６，２６ａ…指令出力規制手段、４１…圧力信号入力手段（操作情報取得手段）、４４…指令出力算出手段、Ｆ…レバー操作信号（操作情報）、Ｐ…圧力信号（操作情報）。
【図１】
2010209523.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010209523.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010209523.tif 000012
【図１１】
2010209523.tif 000013
【図１２】
2010209523.tif 000014
【図１３】
2010209523.tif 000015
【図１４】
2010209523.tif 000016
【図１５】
2010209523.tif 000017
【図１６】
2010209523.tif 000018
【図１７】
2010209523.tif 000019
【図１８】
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