(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームと、
ブーム上げ用パイロットポートおよびブーム下げ用パイロットポートを有し、前記ブームを作動制御するブーム用パイロット切換弁と、
前記ブーム上げ用パイロットポートに接続されたブーム上げ用パイロット管路と、
前記ブーム下げ用パイロットポートに接続されたブーム下げ用パイロット管路と、
前記ブーム上げ用パイロット管路に設けられたブーム上げ用比例電磁弁と、
前記ブーム下げ用パイロット管路に設けられたブーム下げ用比例電磁弁と、
オペレータが操作するための操作レバーと、
前記操作レバーと前記ブーム下げ用比例電磁弁との間の前記ブーム下げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する圧力センサと、
前記ブーム上げ用比例電磁弁の開度を制御するとともに、前記圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記ブーム下げ用比例電磁弁の開度を制御する、コントローラとを備え、
前記コントローラが前記ブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、前記コントローラが前記ブーム上げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも小さい、油圧ショベル。
【請求項２】
前記コントローラが前記ブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、前記コントローラが前記ブーム下げ用比例電磁弁に対して開度減少を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の減少量よりも小さい、請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項３】
刃先を有するバケットをさらに備え、
前記コントローラは、施工設計データよりも前記刃先の位置が下がらないように、前記ブームを制御し、
前記ブーム上げ用比例電磁弁は、施行設計データよりも前記刃先の位置が下がると予想される場合に、強制的にブームを上げるブーム強制上げ用の比例電磁弁である、請求項１または請求項２に記載の油圧ショベル。
【請求項４】
ブームと、
ブーム上げ用パイロットポートおよびブーム下げ用パイロットポートを有し、前記ブームを作動制御するブーム用パイロット切換弁と、
前記ブーム上げ用パイロットポートに接続されたブーム上げ用パイロット管路と、
前記ブーム下げ用パイロットポートに接続されたブーム下げ用パイロット管路と、
前記ブーム上げ用パイロット管路に設けられたブーム上げ用比例電磁弁と、
前記ブーム下げ用パイロット管路に設けられたブーム下げ用比例電磁弁と、
オペレータが操作するための操作レバーと、
前記操作レバーと前記ブーム下げ用比例電磁弁との間の前記ブーム下げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する第１圧力センサと、
前記操作レバーと前記ブーム上げ用比例電磁弁との間の前記ブーム上げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する第２圧力センサと、
前記第１圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記ブーム下げ用比例電磁弁の開度を制御するとともに、前記第２圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記ブーム上げ用比例電磁弁の開度を制御する、コントローラとを備え、
前記コントローラが前記ブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、前記コントローラが前記ブーム上げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも小さい、油圧ショベル。
【請求項５】
刃先を有するバケットをさらに備え、
前記コントローラは、施工設計データよりも前記刃先の位置が下がらないように、前記ブームを制御する、請求項４に記載の油圧ショベル。
【請求項６】
前記コントローラは、衛星通信を介して外部との間で情報を送受信する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の油圧ショベルに関し、特開平７−２０７６９７号公報（特許文献１）には、ブーム用パイロット切換弁のブーム下げ用パイロットポートに接続される管路に絞り部付油路位置を備えた電磁切換弁を設け、またブーム下げ用パイロットポート側に圧力センサを設け、その圧力センサが検出する圧力信号をコントローラに入力する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、作業車両では、情報化施工の導入が急速に促進されている。情報化施工は、建設事業の施工段階において、情報通信技術（ＩＣＴ；Information  and  Communication  Technology）を用いて作業機の位置検出を行い、検出された作業機の位置に基づいて作業機を自動制御することにより、高効率かつ高精度な施工を実現することを目的としたシステムである。【０００５】
油圧ショベルを用いた整地作業において作業機を自動制御する場合、設計面よりも深く掘り込むことを回避するために、バケットの刃先が設計面よりも下がりそうなときブームを自動で強制的に上げる制御が行われる。【０００６】
一方、バケットの刃先は円弧状の軌跡を描くため、平坦面を形成するすきとり作業時にブームの下げ動作を行わなければ、バケットの刃先が設計面から離れてしまう可能性がある。このため、油圧ショベルを操作するオペレータは、すきとり作業時には操作レバーをブーム下げ側に傾斜操作し続けることが好ましい。【０００７】
このように操作レバーをブーム下げ側に傾斜操作し続けると、当該操作レバーに微振動（チャタリング）が発生して、操作レバーを把持しているオペレータに不快感を与えていた。【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、操作レバーの微振動の発生を抑制できる、油圧ショベルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ブーム下げ操作中に操作レバーに微振動が発生する理由について鋭意検討した。その結果、操作レバーの操作量に応じてパイロット圧制御弁がパイロット圧を出力するが、このパイロット圧が急激に変動すると、パイロット圧制御弁を構成しているスプールとリテーナとが衝突を繰り返すことになり、その結果、操作レバーの微振動が発生することを見出した。これを踏まえて本発明者は、パイロット圧の変動を抑制できれば操作レバーの微振動の発生を抑制することが可能であるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明の一の局面に係る油圧ショベルは、ブームと、ブーム用パイロット切換弁と、ブーム上げ用パイロット管路と、ブーム下げ用パイロット管路と、ブーム上げ用比例電磁弁と、ブーム下げ用比例電磁弁と、操作レバーと、圧力センサと、コントローラとを備えている。ブーム用パイロット切換弁は、ブーム上げ用パイロットポートおよびブーム下げ用パイロットポートを有しており、ブームを作動制御する。ブーム上げ用パイロット管路は、ブーム上げ用パイロットポートに接続されている。ブーム下げ用パイロット管路は、ブーム下げ用パイロットポートに接続されている。ブーム上げ用比例電磁弁は、ブーム上げ用パイロット管路に設けられている。ブーム下げ用比例電磁弁は、ブーム下げ用パイロット管路に設けられている。操作レバーは、オペレータが操作するためのものである。圧力センサは、操作レバーとブーム下げ用比例電磁弁との間のブーム下げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する。コントローラは、圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ブーム下げ用比例電磁弁の開度を制御する。かつ、コントローラは、ブーム上げ用比例電磁弁の開度を制御する。コントローラがブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラがブーム上げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも小さい。【００１１】
本発明の一の局面の油圧ショベルによれば、ブームを自動で上げる制御が行われるとき、操作レバーとブーム下げ用比例電磁弁との間に存在する作動油の量の変動を抑制できるので、当該作動油の圧力変動を抑制することができる。したがって、操作レバーの微振動の発生を抑制することができる。【００１２】
上記の油圧ショベルにおいて、コントローラがブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラがブーム下げ用比例電磁弁に対して開度減少を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の減少量よりも小さい。このようにすれば、ブームの下げ動作が必要なくなったときのブームの下げ動作を速やかに停止することができる。【００１３】
上記の油圧ショベルは、刃先を有するバケットをさらに備えている。コントローラは、施工設計データよりも刃先の位置が下がらないように、ブームを制御する。ブーム上げ用比例電磁弁は、施行設計データよりも刃先の位置が下がると予想される場合に、強制的にブームを上げるブーム強制上げ用の比例電磁弁である。このようにすれば、施工設計データに合わせて整地作業を行うことができるので、油圧ショベルを用いた整地作業の品質および効率を向上することができる。【００１４】
本発明の他の局面に係る油圧ショベルは、ブームと、ブーム用パイロット切換弁と、ブーム上げ用パイロット管路と、ブーム下げ用パイロット管路と、ブーム上げ用比例電磁弁と、ブーム下げ用比例電磁弁と、操作レバーと、第１圧力センサと、第２圧力センサと、コントローラとを備えている。ブーム用パイロット切換弁は、ブーム上げ用パイロットポートおよびブーム下げ用パイロットポートを有しており、ブームを作動制御する。ブーム上げ用パイロット管路は、ブーム上げ用パイロットポートに接続されている。ブーム下げ用パイロット管路は、ブーム下げ用パイロットポートに接続されている。ブーム上げ用比例電磁弁は、ブーム上げ用パイロット管路に設けられている。ブーム下げ用比例電磁弁は、ブーム下げ用パイロット管路に設けられている。操作レバーは、オペレータが操作するためのものである。第１圧力センサは、操作レバーとブーム下げ用比例電磁弁との間のブーム下げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する。第２圧力センサは、操作レバーとブーム上げ用比例電磁弁との間のブーム上げ用パイロット管路に生じる圧力を検出する。コントローラは、第１圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ブーム下げ用比例電磁弁の開度を制御する。かつ、コントローラは、第２圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ブーム上げ用比例電磁弁の開度を制御する。コントローラがブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラがブーム上げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも小さい。【００１５】
本発明の他の局面の油圧ショベルによれば、操作レバーの操作に従ってブームを上下動する制御が行なわれるとき、操作レバーとブーム下げ用比例電磁弁との間に存在する作動油の量の変動を抑制できるので、当該作動油の圧力変動を抑制することができる。したがって、操作レバーの微振動の発生を抑制することができる。【００１６】
上記の油圧ショベルは、刃先を有するバケットをさらに備えている。コントローラは、施工設計データよりも刃先の位置が下がらないように、ブームを制御する。このようにすれば、施工設計データに合わせて整地作業を行うことができるので、油圧ショベルを用いた整地作業の品質および効率を向上することができる。【００１７】
上記の油圧ショベルにおいて、コントローラは、衛星通信を介して外部との間で情報を送受信する。このようにすれば、外部との間で送受信された情報に基づく情報化施工が可能になり、油圧ショベルを用いた高効率かつ高精度な整地作業を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、操作レバーの操作量に応じて出力される油圧の変動を抑制することができ、したがって操作レバーの微振動の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態における油圧ショベルの構成を示す概略斜視図である。
【図２】油圧ショベルのキャブ内部の斜視図である。
【図３】油圧ショベルに情報の送受信を行う構成の概略を示す模式図である。
【図４】油圧ショベルに適用される油圧回路図である。
【図５】パイロット圧制御弁の中立時の断面図である。
【図６】パイロット圧制御弁の弁操作時の断面図である。
【図７】油圧ショベルを用いた整地作業の概略図である。
【図８】本発明適用前の油圧ショベルにおけるブーム下げ指令時の電流の変化を示すグラフである。
【図９】実施形態の油圧ショベルにおけるブーム下げ指令時の電流の変化を示すグラフである。
【図１０】比例電磁弁の開度を増加するときの電流値の増加を示すグラフである。
【図１１】比例電磁弁の開度を減少するときの電流値の減少を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
まず、本発明の思想を適用可能な油圧ショベルの構成について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態における油圧ショベル１の構成を示す概略斜視図である。図１を参照して、油圧ショベル１は、下部走行体２と、上部旋回体３と、作業機５とを主に備えている。下部走行体２と上部旋回体３とにより、作業車両本体が構成されている。
【００２２】
下部走行体２は、左右一対の履帯を有している。一対の履帯が回転することにより、油圧ショベル１が自走可能なように構成されている。上部旋回体３は、下部走行体２に対して旋回自在に設置されている。
【００２３】
上部旋回体３は、オペレータが油圧ショベル１を操作するための空間であるキャブ４を含んでいる。キャブ４は、作業車両本体に含まれている。上部旋回体３は、後方側Ｂに、エンジンを収納するエンジンルーム、およびカウンタウェイトを含んでいる。なお、本実施形態では、オペレータがキャブ４内に着座したときに、オペレータの前方側（正面側）を上部旋回体３の前方側Ｆと称し、これと反対側、つまりオペレータの後方側を上部旋回体３の後方側Ｂと称し、着座状態でのオペレータの左側を上部旋回体３の左側Ｌと称し、着座状態でのオペレータの右側を上部旋回体３の右側Ｒと称する。以下では、上部旋回体３の前後左右と油圧ショベル１の前後左右とは一致しているものとする。
【００２４】
土砂の掘削などの作業を行う作業機５は、上下方向に作動可能に、上部旋回体３により軸支されている。作業機５は、上部旋回体３の前方側Ｆの略中央部に上下方向に作動可能に取り付けられたブーム６と、ブーム６の先端部に前後方向に作動可能に取り付けられたアーム７と、アーム７の先端部に前後方向に作動可能に取り付けられたバケット８とを有している。バケット８は、その先端に刃先８ａを有している。ブーム６、アーム７およびバケット８はそれぞれ、油圧シリンダであるブームシリンダ９、アームシリンダ１０およびバケットシリンダ１１によって、駆動されるように構成されている。
【００２５】
キャブ４は、上部旋回体３の前方側Ｆの左側Ｌに配置されている。作業機５は、キャブ４に対し、キャブ４の一方の側部側である右側Ｒに設けられている。なお、キャブ４と作業機５との配置は図１に示す例に限られるものではなく、たとえば上部旋回体３の前方右側に配置されたキャブ４の左側に作業機５が設けられていてもよい。
【００２６】
図２は、油圧ショベル１のキャブ４内部の斜視図である。図２を参照して、キャブ４の内部には、オペレータが前方側Ｆを向いて着座する運転席２４が配置されている。キャブ４は、運転席２４を覆って配置されている屋根部分と、屋根部分を支持する複数のピラーとを含んでいる。複数のピラーは、運転席２４に対し前方側Ｆに配置されたフロントピラーと、運転席２４に対し後方側Ｂに配置されたリアピラーと、フロントピラーとリアピラーとの間に配置された中間ピラーとを有している。各々のピラーは、水平面に対し直交する垂直方向に沿って延在し、キャブ４の床部と屋根部分とに連結されている。
【００２７】
各々のピラーと、キャブ４の床部および屋根部分とによって囲まれた空間は、キャブ４の室内空間を形成している。運転席２４は、キャブ４の室内空間に収容されており、キャブ４の床部のほぼ中央部に配置されている。キャブ４の左側Ｌの側面には、オペレータがキャブ４に乗降するためのドアが設けられている。
【００２８】
運転席２４に対し前方側Ｆに、前窓が配置されている。前窓は、透明材料により形成されており、運転席２４に着座しているオペレータは前窓を通してキャブ４の外部を視認可能である。たとえば図２に示すように、運転席２４に着座しているオペレータは、前窓を通して、土砂を掘削するバケット８を直接見ることができる。
【００２９】
キャブ４内部の前方側Ｆには、モニタ装置２６が設置されている。モニタ装置２６は、キャブ４内の右前側の角部に配置されており、キャブ４の床部から延びる支持台により支持されている。モニタ装置２６は、フロントピラーに対し運転席２４側に配置されている。モニタ装置２６は、運転席２４に着座しているオペレータから見て、フロントピラーの手前側に配置されている。
【００３０】
モニタ装置２６は、多目的に使用されるため、各種のモニタ機能を有する平面状の表示面２６ｄと、多機能が割り当てられた複数のスイッチを有するスイッチ部２７と、表示面２６ｄに表示される内容を音声で表現する音声発生器２８とを備えている。この表示面２６ｄは液晶表示器、有機ＥＬ表示器などの、グラフィック表示器により構成されている。スイッチ部２７は複数のキースイッチから成っているが、これに限定されずタッチパネル式のタッチスイッチであっても構わない。
【００３１】
運転席２４の前方側Ｆには、左右各履帯の走行操作レバー（左右走行操作レバー）２２ａ，２２ｂが設けられている。左右走行操作レバー２２ａ，２２ｂは、下部走行体２を操作するための走行操作部２２を構成している。
【００３２】
運転席２４の右側Ｒには、キャブ４に搭乗しているオペレータが作業機５のうちブーム６およびバケット８の駆動を操作するための、第１操作レバー４４が設けられている。運転席２４の右側Ｒにはまた、各種のスイッチ類が装着されているスイッチパネル２９が設けられている。運転席２４の左側Ｌには、オペレータが作業機５のうちアーム７の駆動、および上部旋回体３の旋回を操作するための、第２操作レバー４５が設けられている。
【００３３】
モニタ装置２６の上方には、モニタ２１が配置されている。モニタ２１は、平面状の表示面２１ｄを有している。図２に示すモニタ装置２６の表示面２６ｄとモニタ２１の表示面２１ｄとを比較して、表示面２１ｄは、表示面２６ｄよりも大きく設けられている。たとえばモニタ装置２６が７インチの表示面２６ｄを有しており、モニタ２１が１２インチの表示面２１ｄを有していてもよい。
【００３４】
モニタ２１は、一対のフロントピラーのうち、作業機５に近接する側の右側Ｒのフロントピラーに取り付けられている。モニタ２１は、運転席２４に着座しているオペレータの右前方への視線の中で、フロントピラーの手前側に配置されている。キャブ４の右側Ｒに作業機５を備えている油圧ショベル１において、モニタ２１を右側Ｒのフロントピラーに取付けることにより、オペレータは、作業機５とモニタ２１との両方を、小さい視線移動量で見ることができる。
【００３５】
図３は、油圧ショベル１に情報の送受信を行う構成の概略を示す模式図である。油圧ショベル１は、コントローラ２０を備えている。コントローラ２０は、作業機５の動作、上部旋回体３の旋回、および下部走行体２の走行駆動などを制御する機能を有している。コントローラ２０とモニタ２１とは、双方向のネットワーク通信ケーブル２３を介して接続されており、油圧ショベル１内の通信ネットワークを形成している。モニタ２１およびコントローラ２０は、ネットワーク通信ケーブル２３を経由して互いに情報を送受信可能となっている。なお、モニタ２１およびコントローラ２０はそれぞれ、マイクロコンピュータなどのコンピュータ装置を主体として構成されている。
【００３６】
コントローラ２０と外部の監視局９６との間で、情報の送受信が可能となっている。本実施形態では、コントローラ２０と監視局９６とは、衛星通信を介して通信している。コントローラ２０には、衛星通信アンテナ９２を有する通信端末９１が接続されている。衛星通信アンテナ９２は、図１に示すように、上部旋回体３に搭載されている。地上の監視局９６には、通信衛星９３と専用通信回線で通信する通信地球局９４に専用回線で結ばれたネットワーク管制局９５が、インターネットなどを経由して接続されている。これにより、通信端末９１、通信衛星９３、通信地球局９４およびネットワーク管制局９５を経由して、コントローラ２０と所定の監視局９６との間でデータが送受信される。
【００３７】
本実施形態の油圧ショベル１に情報化施工システムを採用する例について説明する。３次元ＣＡＤ（Computer  Aided  Design）で作成された施工設計データは、予めコントローラ２０に保存されている。モニタ２１は、外部から受信した油圧ショベル１の現状位置を画面上にリアルタイムで更新表示し、オペレータが油圧ショベル１の作業状態を常時確認できるようになっている。
【００３８】
コントローラ２０は、施工設計データと作業機５の位置および姿勢をリアルタイムで比較し、その比較結果に基づいて油圧回路を駆動することにより、作業機５を制御する。より具体的には、施工設計データに従った施工されるべき位置（設計面）とバケット８の位置とを比較して、設計面以上は掘り込まないように、バケット８の刃先８ａが設計面よりも低く位置しないように制御される。これにより、施工効率および施工精度を向上することができ、高品質の建設施工を容易に行うことが可能になる。
【００３９】
図４は、油圧ショベル１に適用される油圧回路図である。図４に示す本実施形態の油圧システムでは、第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２が、エンジン３３によって駆動される。第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２は、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、および走行モータ１６，１７などの油圧アクチュエータを駆動するための駆動源となる。第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、メイン操作弁３４を経由して、油圧アクチュエータに供給される。油圧アクチュエータに供給された作動油は、メイン操作弁３４を介してタンク３５に排出される。
【００４０】
メイン操作弁３４は、アーム用パイロット切換弁３６、ブーム用パイロット切換弁３７、左走行用パイロット切換弁３８、右走行用パイロット切換弁３９、およびバケット用パイロット切換弁４０を有している。アーム用パイロット切換弁３６は、アームシリンダ１０への作動油の供給および排出を制御する。ブーム用パイロット切換弁３７は、ブームシリンダ９への作動油の供給および排出を制御する。左走行用パイロット切換弁３８は、左走行モータ１７への作動油の供給及び排出を制御する。右走行用パイロット切換弁３９は、右走行モータ１６への作動油の供給及び排出を制御する。バケット用パイロット切換弁４０は、バケットシリンダ１１への作動油の供給及び排出を制御する。
【００４１】
アーム用パイロット切換弁３６、ブーム用パイロット切換弁３７、左走行用パイロット切換弁３８、右走行用パイロット切換弁３９、およびバケット用パイロット切換弁４０は、それぞれ一対のパイロットポートｐ１，ｐ２を有している。所定のパイロット圧を有している作動油が各パイロットポートｐ１，ｐ２へ供給されることにより、各パイロット切換弁３６〜４０が制御される。
【００４２】
アーム用パイロット切換弁３６、ブーム用パイロット切換弁３７、およびバケット用パイロット切換弁４０に印加されるパイロット圧は、第１操作レバー装置４１および第２操作レバー装置４２が操作されることによって制御される。左走行用パイロット切換弁３８および右走行用パイロット切換弁３９に印加されるパイロット圧は、図２に示す左右走行操作レバー２２ａ，２２ｂが操作されることによって制御される。オペレータは、第１操作レバー装置４１および第２操作レバー装置４２を操作することにより、作業機５の動作および上部旋回体３の旋回動作を制御する。オペレータは、左右走行操作レバー２２ａ，２２ｂを操作することにより、下部走行体２の走行動作を制御する。
【００４３】
第１操作レバー装置４１は、オペレータによって操作される第１操作レバー４４と、第１パイロット圧制御弁４１Ａ、第２パイロット圧制御弁４１Ｂ、第３パイロット圧制御弁４１Ｃ、および第４パイロット圧制御弁４１Ｄとを有している。第１操作レバー４４の前後左右の４方向に対応して、第１パイロット圧制御弁４１Ａ、第２パイロット圧制御弁４１Ｂ、第３パイロット圧制御弁４１Ｃ、第４パイロット圧制御弁４１Ｄが設けられている。
【００４４】
第２操作レバー装置４２は、オペレータによって操作される第２操作レバー４５と、第５パイロット圧制御弁４２Ａ、第６パイロット圧制御弁４２Ｂ、第７パイロット圧制御弁４２Ｃ、および第８パイロット圧制御弁４２Ｄとを有している。第２操作レバー４５の前後左右の４方向に対応して、第５パイロット圧制御弁４２Ａ、第６パイロット圧制御弁４２Ｂ、第７パイロット圧制御弁４２Ｃ、第８パイロット圧制御弁４２Ｄが設けられている。
【００４５】
第１操作レバー４４および第２操作レバー４５には、作業機５用の油圧シリンダ９，１０，１１、および旋回モータの駆動を操作するための、それぞれのパイロット圧制御弁４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄが接続されている。左右走行操作レバー２２ａ，２２ｂには、左右走行モータ１６，１７の駆動を操作するための、それぞれのパイロット圧制御弁が接続されている。
【００４６】
第１パイロット圧制御弁４１Ａは、第１ポンプポートＸ１と、第１タンクポートＹ１と、第１給排ポートＺ１とを有している。第１ポンプポートＸ１は、ポンプ流路５１に接続されている。第１タンクポートＹ１は、タンク流路５２に接続されている。ポンプ流路５１およびタンク流路５２は、作動油を貯留するタンク３５に接続されている。ポンプ流路５１には、第３油圧ポンプ５０が設けられている。第３油圧ポンプ５０は、上述した第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２とは別個のポンプである。ただし、第３油圧ポンプ５０に代えて第１油圧ポンプ３１または第２油圧ポンプ３２が用いられてもよい。第１給排ポートＺ１は、第１パイロット管路５３に接続されている。
【００４７】
第１パイロット圧制御弁４１Ａは、第１操作レバー４４の操作に応じて、出力状態と、排出状態とに切り換えられる。第１パイロット圧制御弁４１Ａは、出力状態では、第１ポンプポートＸ１と第１給排ポートＺ１とを連通させ、第１操作レバー４４の操作量に応じた圧力の作動油を第１給排ポートＺ１から第１パイロット管路５３に出力する。また、第１パイロット圧制御弁４１Ａは、排出状態では、第１タンクポートＹ１と第１給排ポートＺ１とを連通させる。
【００４８】
第２パイロット圧制御弁４１Ｂは、第２ポンプポートＸ２と、第２タンクポートＹ２と、第２給排ポートＺ２とを有している。第２ポンプポートＸ２は、ポンプ流路５１に接続されている。第２タンクポートＹ２は、タンク流路５２に接続されている。第２給排ポートＺ２は、第２パイロット管路５４に接続されている。
【００４９】
第２パイロット圧制御弁４１Ｂは、第１操作レバー４４の操作に応じて、出力状態と、排出状態とに切り換えられる。第２パイロット圧制御弁４１Ｂは、出力状態では、第２ポンプポートＸ２と第２給排ポートＺ２とを連通させ、第１操作レバー４４の操作量に応じた圧力の作動油を第２給排ポートＺ２から第２パイロット管路５４に出力する。また、第２パイロット圧制御弁４１Ｂは、排出状態では、第２タンクポートＹ２と第２給排ポートＺ２とを連通させる。
【００５０】
第１パイロット圧制御弁４１Ａと第２パイロット圧制御弁４１Ｂとは、対になっており、互いに反対向きの第１操作レバー４４の操作方向に対応している。たとえば、第１パイロット圧制御弁４１Ａが第１操作レバー４４の前方向への傾斜操作に対応し、第２パイロット圧制御弁４１Ｂが第１操作レバー４４の後方向への傾斜操作に対応している。第１パイロット圧制御弁４１Ａと第２パイロット圧制御弁４１Ｂとは、第１操作レバー４４の操作によって、択一的に選択される。すなわち、第１パイロット圧制御弁４１Ａが出力状態であるとき、第２パイロット圧制御弁４１Ｂは排出状態となる。第１パイロット圧制御弁４１Ａが排出状態であるとき、第２パイロット圧制御弁４１Ｂは出力状態となる。
【００５１】
第１パイロット圧制御弁４１Ａは、ブーム用パイロット切換弁３７の第２パイロットポートｐ２への作動油の供給および排出を制御する。第２パイロット圧制御弁４１Ｂは、ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１への作動油の供給および排出を制御する。第１操作レバー４４の操作に応じて、ブームシリンダ９に対する作動油の供給および排出が制御され、ブームシリンダ９の伸張と収縮とが制御される。これにより、第１操作レバー４４の操作に従って、ブーム６の上げ方向または下げ方向への動作が制御される。
【００５２】
ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１は、ブーム６を上昇させる動作時に作動油が供給される、ブーム上げ用パイロットポートとしての機能を有している。ブーム用パイロット切換弁３７の第２パイロットポートｐ２は、ブーム６を下降させる動作時に作動油が供給される、ブーム下げ用パイロットポートとしての機能を有している。
【００５３】
第１パイロット圧制御弁４１Ａを介して第１パイロット管路５３に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６３によって検知される。油圧センサ６３は、検知した作動油のパイロット圧に応じた電気的な検知信号である圧力信号Ｐ３を、コントローラ２０に出力する。また、第２パイロット圧制御弁４１Ｂを介して第２パイロット管路５４に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６４によって検知される。油圧センサ６４は、検知した作動油のパイロット圧に応じた電気的な検知信号である圧力信号Ｐ４を、コントローラ２０に出力する。
【００５４】
第１操作レバー装置４１および第２操作レバー装置４２とメイン操作弁３４とを接続する油圧経路には、中継ブロック７０が設けられている。中継ブロック７０は、複数の比例電磁弁７３〜７９を含んで構成されている。比例電磁弁７３は、第１パイロット管路５３に設けられている。油圧センサ６３は、第１パイロット管路５３内の、第１パイロット圧制御弁４１Ａと比例電磁弁７３との間に設けられている。比例電磁弁７４は、第２パイロット管路５４に設けられている。油圧センサ６４は、第２パイロット管路５４内の、第２パイロット圧制御弁４１Ｂと比例電磁弁７４との間に設けられている。比例電磁弁７３，７４は、第１操作レバー４４の操作に従ってブーム６が上下動する動作を制御するために設けられている。
【００５５】
コントローラ２０は、油圧センサ６３が検知した第１パイロット管路５３のパイロット圧に基づいて、比例電磁弁７３を制御する。すなわち、油圧センサ６３は、第１操作レバー４４の操作に従って第１パイロット圧制御弁４１Ａと比例電磁弁７３との間の第１パイロット管路５３内に生じる油圧を検出する、第１圧力センサとしての機能を有している。コントローラ２０は、油圧センサ６３で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７３に指令信号Ｇ３を出力してその開度を調節し、これにより第１パイロット管路５３を流れる作動油の流量を変化させ、ブーム用パイロット切換弁３７の第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧を制御する。
【００５６】
コントローラ２０は、油圧センサ６３により検出された油圧に基づいて、比例電磁弁７３の開度を制御し、比例電磁弁７３に対してブーム下げを指示する指令信号を出力する。第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧の大きさに応じて、ブーム６を下降させるときのブーム６の速度が調整される。
【００５７】
またコントローラ２０は、油圧センサ６４が検知した第２パイロット管路５４のパイロット圧に基づいて、比例電磁弁７４を制御する。すなわち、油圧センサ６４は、第１操作レバー４４の操作に従って第２パイロット圧制御弁４１Ｂと比例電磁弁７４との間の第２パイロット管路５４内に生じる油圧を検出する、第２圧力センサとしての機能を有している。コントローラ２０は、油圧センサ６４で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７４に指令信号Ｇ４を出力してその開度を調節し、これにより第２パイロット管路５４を流れる作動油の流量を変化させ、ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧を制御する。
【００５８】
コントローラ２０は、油圧センサ６４により検出された油圧に基づいて、比例電磁弁７４の開度を制御し、比例電磁弁７４に対してブーム上げを指示する指令信号を出力する。第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧の大きさに応じて、ブーム６を上昇させるときのブーム６の速度が調整される。
【００５９】
第２パイロット管路５４には、シャトル弁８０が設けられている。シャトル弁８０は、２つの入口ポートと１つの出口ポートとを有している。シャトル弁８０の出口ポートは、第２パイロット管路５４を介して、ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に接続されている。シャトル弁８０の入口ポートの一方は、第２パイロット管路５４を介して、第２パイロット圧制御弁４１Ｂに接続されている。シャトル弁８０の入口ポートの他方は、ポンプ流路５５に接続されている。
【００６０】
ポンプ流路５５は、ポンプ流路５１から分岐している。ポンプ流路５５の一方端はポンプ流路５１に接続されており、ポンプ流路５５の他方端はシャトル弁８０に接続されている。第３油圧ポンプ５０によって移送される作動油は、ポンプ流路５１を経由して第１操作レバー装置４１および第２操作レバー装置４２へ流れ、また、ポンプ流路５１，５５を経由してシャトル弁８０へ流れる。
【００６１】
シャトル弁８０は、高圧優先形のシャトル弁である。シャトル弁８０は、入口ポートの一方に接続された第２パイロット管路５４内の油圧と、入口ポートの他方に接続されたポンプ流路５５内の油圧とを比較し、高圧側の圧力を選択する。シャトル弁８０は、第２パイロット管路５４とポンプ流路５５とのうち、高圧側の流路を出口ポートに連通し、当該高圧側の流路を流れる作動油をブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に供給する。
【００６２】
ポンプ流路５５には、中継ブロック７０に含まれている比例電磁弁７５が設けられている。比例電磁弁７５は、ブーム上げ強制介入用の弁である。比例電磁弁７５は、コントローラ２０から出力された指令信号Ｇ５を受けてその開度を調節する。コントローラ２０は、オペレータによる第１操作レバー装置４１の操作に関わらず、比例電磁弁７５の指令信号Ｇ５を出力してその開度を調節し、これによりポンプ流路５５を流れる作動油の流量を変化させ、ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧を制御する。コントローラ２０は、比例電磁弁７５の開度調節によって、ブーム６の強制的な上げ動作を制御する。
【００６３】
第３パイロット圧制御弁４１Ｃおよび第４パイロット圧制御弁４１Ｄは、上述した第１パイロット圧制御弁４１Ａおよび第２パイロット圧制御弁４１Ｂと同様の構成を有している。第３パイロット圧制御弁４１Ｃおよび第４パイロット圧制御弁４１Ｄは、第１パイロット圧制御弁４１Ａおよび第２パイロット圧制御弁４１Ｂと同様に、対になっており、第１操作レバー４４の操作によって択一的に選択される。たとえば、第３パイロット圧制御弁４１Ｃが第１操作レバー４４の左方向への傾斜操作に対応し、第４パイロット圧制御弁４１Ｄが第１操作レバー４４の右方向への傾斜操作に対応している。
【００６４】
第３パイロット圧制御弁４１Ｃは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第３パイロット管路５６に接続されている。第３パイロット圧制御弁４１Ｃは、バケット用パイロット切換弁４０の第２パイロットポートｐ２への作動油の供給および排出を制御する。第４パイロット圧制御弁４１Ｄは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第４パイロット管路５７に接続されている。第４パイロット圧制御弁４１Ｄは、バケット用パイロット切換弁４０の第１パイロットポートｐ１への作動油の供給および排出を制御する。第１操作レバー４４の操作に応じて、バケットシリンダ１１に対する作動油の供給および排出が制御され、バケットシリンダ１１の伸張と収縮とが制御される。これにより、第１操作レバー４４の操作に従って、バケット８の掘削方向または開放方向への動作が制御される。
【００６５】
第３パイロット圧制御弁４１Ｃを介して第３パイロット管路５６に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６６によって検知される。油圧センサ６６は、検知した作動油のパイロット圧に応じた圧力信号Ｐ６を、コントローラ２０に出力する。比例電磁弁７６は、第３パイロット圧制御弁４１Ｃとバケット用パイロット切換弁４０の第２パイロットポートｐ２とを接続する第３パイロット管路５６に設けられている。コントローラ２０は、油圧センサ６６で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７６に指令信号Ｇ６を出力して、バケット用パイロット切換弁４０の第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧を制御する。第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧の大きさに応じて、バケット８を掘削方向に移動させるときのバケット８の速度が調整される。
【００６６】
第４パイロット圧制御弁４１Ｄを介して第４パイロット管路５７に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６７によって検知される。油圧センサ６７は、検知した作動油のパイロット圧に応じた圧力信号Ｐ７を、コントローラ２０に出力する。比例電磁弁７７は、第４パイロット圧制御弁４１Ｄとバケット用パイロット切換弁４０の第１パイロットポートｐ１とを接続する第４パイロット管路５７に設けられている。コントローラ２０は、油圧センサ６７で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７７に指令信号Ｇ７を出力して、バケット用パイロット切換弁４０の第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧を制御する。第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧の大きさに応じて、バケット８を開放方向に移動させるときのバケット８の速度が調整される。
【００６７】
第５パイロット圧制御弁４２Ａ、第６パイロット圧制御弁４２Ｂ、第７パイロット圧制御弁４２Ｃ、および第８パイロット圧制御弁４２Ｄは、上述した第１パイロット圧制御弁４１Ａ、第２パイロット圧制御弁４１Ｂ、第３パイロット圧制御弁４１Ｃ、第４パイロット圧制御弁４１Ｄと同様の構成を有している。第５パイロット圧制御弁４２Ａと第６パイロット圧制御弁４２Ｂとは対になっており、第２操作レバー４５の操作によって択一的に選択される。第７パイロット圧制御弁４２Ｃと第８パイロット圧制御弁４２Ｄとは対になっており、第２操作レバー４５の操作によって択一的に選択される。
【００６８】
たとえば、第５パイロット圧制御弁４２Ａが第２操作レバー４５の前方向への傾斜操作に対応し、第６パイロット圧制御弁４２Ｂが第２操作レバー４５の後方向への傾斜操作に対応し、第７パイロット圧制御弁４２Ｃが第２操作レバー４５の左方向への傾斜操作に対応し、第８パイロット圧制御弁４２Ｄが第２操作レバー４５の右方向への傾斜操作に対応している。
【００６９】
第５パイロット圧制御弁４２Ａは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第５パイロット管路６０に接続されている。第６パイロット圧制御弁４２Ｂは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第６パイロット管路６１に接続されている。上部旋回体３を旋回させる図示しない電動モータは、第５パイロット圧制御弁４２Ａを介して第５パイロット管路６０に供給される作動油の圧力、および、第６パイロット圧制御弁４２Ｂを介して第６パイロット管路６１に供給される作動油の圧力に基づいて、制御される。当該電動モータは、第５パイロット管路６０に作動油が供給される場合と、第６パイロット管路６１に作動油が供給される場合とでは、逆方向に回転駆動する。第２操作レバー４５の操作方向および操作量に応じて、上部旋回体３の旋回方向と旋回速度とが制御される。
【００７０】
第７パイロット圧制御弁４２Ｃは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第７パイロット管路５８に接続されている。第７パイロット圧制御弁４２Ｃは、アーム用パイロット切換弁３６の第１パイロットポートｐ１へ作動油の供給及び排出を制御する。第８パイロット圧制御弁４２Ｄは、ポンプ流路５１、タンク流路５２、および第８パイロット管路５９に接続されている。第８パイロット圧制御弁４２Ｄは、アーム用パイロット切換弁３６の第２パイロットポートｐ２へ作動油の供給及び排出を制御する。第２操作レバー４５の操作に応じて、アームシリンダ１０に対する作動油の供給および排出が制御され、アームシリンダ１０の伸張と収縮とが制御される。これにより、第２操作レバー４５の操作に従って、アーム７がブーム６に対して相対回転する動作が制御される。
【００７１】
第７パイロット圧制御弁４２Ｃを介して第７パイロット管路５８に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６８によって検知される。油圧センサ６８は、検知した作動油のパイロット圧に応じた圧力信号Ｐ８を、コントローラ２０に出力する。比例電磁弁７８は、第７パイロット圧制御弁４２Ｃとアーム用パイロット切換弁３６の第１パイロットポートｐ１とを接続する第７パイロット管路５８に設けられている。コントローラ２０は、油圧センサ６８で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７８に指令信号Ｇ８を出力して、アーム用パイロット切換弁３６の第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧を制御する。第１パイロットポートｐ１に伝わる油圧の大きさに応じて、アーム７を伸ばす方向、すなわちアーム７が上部旋回体３から離れる方向に移動させるときの、アーム７の速度が調整される。
【００７２】
第８パイロット圧制御弁４２Ｄを介して第８パイロット管路５９に供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧センサ６９によって検知される。油圧センサ６９は、検知した作動油のパイロット圧に応じた圧力信号Ｐ９を、コントローラ２０に出力する。比例電磁弁７９は、第８パイロット圧制御弁４２Ｄとアーム用パイロット切換弁３６の第２パイロットポートｐ２とを接続する第８パイロット管路５９に設けられている。コントローラ２０は、油圧センサ６９で検出した油圧に応じて、比例電磁弁７９に指令信号Ｇ９を出力して、アーム用パイロット切換弁３６の第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧を制御する。第２パイロットポートｐ２に伝わる油圧の大きさに応じて、アーム７を曲げる方向、すなわちアーム７が上部旋回体３へ近づく方向に移動させるときの、アーム７の速度が調整される。
【００７３】
第１操作レバー４４および第２操作レバー４５の操作方向と、作業機５の動作および上部旋回体３の旋回動作との対応関係は、所望のパターンに設定を切り替え可能とされていてもよい。たとえば、第１パイロット圧制御弁４１Ａと第２パイロット圧制御弁４１Ｂとは、第１操作レバー４４の前後方向への傾斜操作にそれぞれ対応していてもよく、左右方向への傾斜操作にそれぞれ対応していてもよい。
【００７４】
図５は、パイロット圧制御弁の中立時の断面図である。図５および後述する図６では、第１パイロット圧制御弁４１Ａを例として説明するが、他のパイロット圧制御弁４１Ｂ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄもまた、第１パイロット圧制御弁４１Ａと同様の構成を備えており、動作も同じである。
【００７５】
弁本体８１には、中空の有底筒状のシリンダ部８２が形成されており、シリンダ部８２の内部にはピストン８３が配置されている。ピストン８３は、シリンダ部８２の軸方向に往復移動可能に設けられている。ピストン８３は、段差部８３ａを有しており、段差部８３ａにおいてピストン８３の径が変化している。ピストン８３は、段差部８３ａにおいて径が小さくなった側（図５，６中の上側）の端部に上端部８３ｂを有しており、段差部８３ａにおいて径が大きくなった側（図５，６中の下側）の端部に下端部８３ｃを有している。下端部８３ｃの径は上端部８３ｂに比して大きく、上端部８３ｂは下端部８３ｃに比して細径に設けられている。
【００７６】
ピストン８３は、上端部８３ｂにおいて、第１操作レバー４４と接触している。上端部８３ｂは球状の外表面を有しており、これにより第１操作レバー４４の操作に追随してピストン８３がシリンダ部８２の軸方向に滑らかに移動可能とされている。ピストン８３の下端部８３ｃは、シリンダ部８２の底面８２ｂに対向している。
【００７７】
ピストン８３は、中空に形成されている。ピストン８３の段差部８３ａの内壁には、板状のリテーナ８４が設けられている。リテーナ８４には、その中央部に、リテーナ８４を厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている。リテーナ８４の貫通孔を貫通して、スプール８５が配置されている。スプール８５は、ピストン８３によって規定された中空の空間内に配置されている。リテーナ８４は、ピストン８３の動作に追随して、シリンダ部８２の軸方向に往復移動可能に設けられている。スプール８５もまた、シリンダ部８２の軸方向に往復移動可能に設けられている。
【００７８】
スプール８５は、ピストン８３の上端部８３ｂ側の端部である先端拡径部８５ａと、先端拡径部８５ａに比して小径の細径部８５ｂと、細径部８５ｂに比して大径の中間拡径部８５ｃとを有している。リテーナ８４に形成された貫通孔と比較して、先端拡径部８５ａおよび中間拡径部８５ｃは貫通孔よりも大径であり、細径部８５ｂは貫通孔よりも小径に設けられている。細径部８５ｂはリテーナ８４の貫通孔に挿通可能であるのに対し、先端拡径部８５ａと中間拡径部８５ｃとはリテーナ８４の貫通孔に挿通不可能である。
【００７９】
細径部８５ｂの長さは、リテーナ８４の厚みよりも大きい。このためスプール８５は、細径部８５ｂの長さの範囲において、リテーナ８４に対して相対的にシリンダ部８２の軸方向に往復移動可能に設けられている。先端拡径部８５ａ、および中間拡径部８５ｃは、リテーナ８４に対するスプール８５の相対上下動を規制している。リテーナ８４が先端拡径部８５ａに接触する位置から、リテーナ８４が中間拡径部８５ｃに接触する位置までの範囲において、スプール８５はリテーナ８４に対して相対移動可能とされている。
【００８０】
リテーナ８４と、シリンダ部８２の底面８２ｂとの間には、主ばね８６が設けられている。主ばね８６は、ピストン８３を図５中の上方向に押し上げ保持するとともに、リテーナ８４をピストン８３に押しつけている。スプール８５には段差部８５ｄが形成されており、この段差部８５ｄとリテーナ８４との間にばね８７が設けられている。ばね８７は、スプール８５の外周であって主ばね８６の内周に設けられている。ばね８７は、スプール８５を図５中の下方向に押し下げ、リテーナ８４とスプール８５の先端拡径部８５ａとが互いに接触するようにリテーナ８４とスプール８５との相対位置を定めている。
【００８１】
主ばね８６は、ピストン８３の下端部８３ｃがシリンダ部８２の底面８２ｂに近接する方向（図中下方向）への、シリンダ部８２に対するピストン８３の相対移動量に比例した反力を生成する。ばね８７は、スプール８５の中間拡径部８５ｃとリテーナ８４とが互いに近接する方向への、リテーナ８４に対するスプール８５の相対移動量に比例した反力を生成する。
【００８２】
図５には、第１操作レバー４４がどの方向にも傾斜操作されていない中立位置にあるときの、第１パイロット圧制御弁４１Ａの状態が示されている。このとき、主ばね８６の作用により、リテーナ８４はピストン８３の段差部８３ａに押し付けられている。またばね８７の作用により、スプール８５の先端拡径部８５ａとリテーナ８４とが接触して保持されている。
【００８３】
図６は、パイロット圧制御弁の弁操作時の断面図である。図６には、第１操作レバー４４が第１パイロット圧制御弁４１Ａ側に傾斜操作されており、第１操作レバー４４によってピストン８３の上端部８３ｂが押圧され、その結果ピストン８３が図６中の下方向に変位している状態が図示されている。ピストン８３は、図６中の下方向、すなわちピストン８３の下端部８３ｃがシリンダ部８２の底面８２ｂに近接する方向に、シリンダ部８２に対して相対移動している。リテーナ８４は、ピストン８３の段差部８３ａによって押し下げられ、ピストン８３と共に底面８２ｂに近接する方向に相対移動している。
【００８４】
リテーナ８４は、スプール８５の先端拡径部８５ａから離れて中間拡径部８５ｃに近づく方向に、スプール８５に対して相対移動する。リテーナ８４がスプール８５の細径部８５ｂに沿って移動する間は、リテーナ８４はスプール８５に対して応力を作用することはなく、スプール８５は図５に示す元の位置に保持される。リテーナ８４が移動を続けて中間拡径部８５ｃに接触した状態で、ピストン８３がさらに押し下げられると、スプール８５は、ピストン８３およびリテーナ８４と共に、シリンダ部８２に対して相対移動する。
【００８５】
このスプール８５の移動によって、第１パイロット圧制御弁４１Ａから第１パイロット管路５３へ、所定のパイロット圧を有している作動油が供給される。これにより、パイロット圧が、第１パイロット管路５３を経由して、ブーム用パイロット切換弁３７のパイロットポートｐ２へ供給され、ブーム６を下げる方向へのブーム６の動作が制御される。オペレータによる第１操作レバー４４の傾斜操作によって、ブームシリンダ９に送られる作動油の流量が決められている。第１操作レバー４４の傾斜角度が大きいほど、作動油の流量が大きくなり、ブーム用パイロット切換弁３７のスプールの移動速度も大きくなる。
【００８６】
以上の構成を備えている油圧ショベル１を用いた整地作業について、以下説明する。図７は、油圧ショベル１を用いた整地作業の概略図である。図７に示す設計面Ｓは、コントローラ２０（図４）に予め保存されている施工設計データに従った、目標とする地形を示している。コントローラ２０は、施工設計データと作業機５の現在位置情報とに基づいて、作業機５を制御する。図７中の矢印に示す通り、バケット８の刃先８ａ（図１参照）が設計面Ｓに沿って移動するように作業機５を動作させることで、バケット８の刃先８ａによって地面が水平に均され、設計地形への整地が行われる。
【００８７】
バケット８の刃先８ａは円弧状の軌跡を描いて移動するため、設計面Ｓが平坦面の場合には、ブーム６の下げ操作を行わなければ、バケット８の刃先８ａが設計面から離れてしまう可能性がある。このため、作業機５を操作するオペレータは、第２操作レバー４５を操作してアーム７の掘削操作を行うとともに、第１操作レバー４４を第１パイロット圧制御弁４１Ａ側へ傾斜操作し続けてブーム６を下降させる操作を行う。
【００８８】
オペレータのこれらの操作に従って作業機５を操作するとバケット８の刃先８ａが設計面Ｓよりも下方に移動して掘り過ぎてしまうことになる場合には、コントローラ２０からブーム６を強制的に上昇させる指令が出力される。コントローラ２０は、バケット８の刃先８ａが設計面Ｓよりも下に移動しそうなときに、設計面Ｓよりもバケット８の刃先８ａが下がらないように、ブーム６を自動で上げる制御をする。このときコントローラ２０は、比例電磁弁７３の開度を減少する指令信号Ｇ３、および、比例電磁弁７５の開度を増加する指令信号Ｇ５を出力する。これにより、開状態であった比例電磁弁７３が全閉状態になり、また、全閉状態であった比例電磁弁７５が開状態になる。
【００８９】
比例電磁弁７５を開にすると、ポンプ流路５５を経由して、第３油圧ポンプ５０の出口側の吐出圧がシャトル弁８０に作用する。高圧優先形のシャトル弁８０は、ポンプ流路５５とブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１とを連通するように動作する。これにより、ブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に高圧の作動油が供給されることになり、その結果、ブーム６の上げ動作が行われる。
【００９０】
ブーム６の上げ動作を継続するとバケット８の刃先８ａが地面から離れてしまうことになる場合には、ブーム６の強制的な上昇が中止されて、第１操作レバー４４の下げ操作に従ってコントローラ２０からブーム６を下降させる指令が出力される。このときコントローラ２０は、比例電磁弁７３の開度を増加する指令信号Ｇ３、および、比例電磁弁７５の開度を減少する指令信号Ｇ５を出力する。これにより、全閉状態であった比例電磁弁７３が開状態になり、また、開状態であった比例電磁弁７５が全閉状態になる。
【００９１】
比例電磁弁７３を開にすると、第１パイロット管路５３を経由してブーム用パイロット切換弁３７の第２パイロットポートｐ２に所定のパイロット圧を有している作動油が供給され、その結果、ブーム６の下げ動作が行われる。
【００９２】
ポンプ流路５５は、シャトル弁８０を介してブーム用パイロット切換弁３７の第１パイロットポートｐ１に接続された、ブーム上げ用パイロット管路としての機能を有している。第１パイロット管路５３は、ブーム用パイロット切換弁３７の第２パイロットポートｐ２に接続された、ブーム下げ用パイロット管路としての機能を有している。ポンプ流路５５に設けられた比例電磁弁７５は、ブーム上げ用比例電磁弁としての機能を有している。第１パイロット管路５３に設けられた比例電磁弁７３は、ブーム下げ用比例電磁弁としての機能を有している。
【００９３】
なお、第２パイロット管路５４およびポンプ流路５５は、いずれもブーム上げ用パイロット管路としての機能を有している。さらに詳述すれば、第２パイロット管路５４は、ブーム通常上げ用パイロット管路として機能し、ポンプ流路５５は、ブーム強制上げ用パイロット管路として機能する。また、比例電磁弁７４および比例電磁弁７５は、いずれもブーム上げ用比例電磁弁としての機能を有している。さらに詳述すれば、比例電磁弁７４は、ブーム通常上げ用比例電磁弁と表現でき、比例電磁弁７５は、ブーム強制上げ用比例電磁弁と表現できる。
【００９４】
油圧センサ６３は、第１操作レバー４４の操作に従って第１パイロット圧制御弁４１Ａと比例電磁弁７３との間の第１パイロット管路５３内に生じる油圧を検出する。コントローラ２０は、油圧センサ６３により検出された油圧に基づいて、比例電磁弁７３へ指令信号Ｇ３を出力し、比例電磁弁７３の開度を制御する。コントローラ２０は、比例電磁弁７５へ指令信号Ｇ５を出力し、比例電磁弁７５の開度を制御する。
【００９５】
バケット８の刃先８ａの現在位置と設計面Ｓとを比較して、刃先８ａが設計面Ｓよりも高い位置にあるとき、ブーム６を下げる制御が行われる。また、刃先８ａが設計面Ｓを侵食する可能性が高くなったとき、ブーム６を上げる制御が行われる。そのため、バケット８の刃先８ａの現在位置が設計面Ｓに対して変動すると、比例電磁弁７３および比例電磁弁７５の開度設定も頻繁に変わることになる。
【００９６】
図８は、本発明適用前の油圧ショベルにおけるブーム下げ指令時の電流の変化を示すグラフである。図８中の３つのグラフの横軸は、いずれも時間（単位：秒）を示す。図８中の３つのグラフのうち下側のグラフの縦軸は、ブーム下げＥＰＣ電流、すなわち、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して出力する電流の大きさを示す。比例電磁弁７３、および比例電磁弁７５は、電流値ゼロのとき開度ゼロ（全閉）であり、電流値の増加に対応して開度を連続的に増大する仕様の弁である。図８中の真ん中のグラフの縦軸は、ブームスプールストローク、すなわち、ブームシリンダ９を動作させるためのブーム用パイロット切換弁３７のスプールの中立位置を座標ゼロとした場合の、スプールの相対位置を示す。図８中の上側のグラフの縦軸は、ブーム下げＰＰＣ圧、すなわち、油圧センサ６３によって検出された、第１パイロット管路５３内の油圧を示す。
【００９７】
図８中の下側のグラフに示すブーム下げＥＰＣ電流の値は、電流値ゼロから増加するとき急激に増加し、そのため、グラフの傾きは急になっている。また同様に、電流値ゼロへ向けて減少するときにも急激に減少し、グラフの傾きは急になっている。そのため、比例電磁弁７３は、ブーム６を下げる指令を受けて急激に開度を増加し、またブーム６を下げなくする指令を受けて急激に開度を減少する。このように比例電磁弁７３の開度が急激に変動することで、比例電磁弁７３が開度ゼロから開度を増加させたとき、第１パイロット管路５３内を第１パイロット圧制御弁４１Ａ側からブーム用パイロット切換弁３７側へ比例電磁弁７３を経由して作動油が急激に流れる。このとき、ポンプ流路５１を経由した第１パイロット圧制御弁４１Ａへの作動油の供給が遅れると、ＰＰＣ圧が瞬間的に低下し、図８中の上側のグラフに示す通り、ＰＰＣ圧は急激に減少する。
【００９８】
ＰＰＣ圧が減少すると、第１パイロット圧制御弁４１Ａのスプール８５とリテーナ８４（図５，６参照）とが相対移動し、スプール８５がリテーナ８４から離れる。その後ポンプ流路５１から第１パイロット圧制御弁４１Ａへ作動油が補充され、ＰＰＣ圧が上昇すると、スプール８５とリテーナ８４とが元の接触した状態となるように移動し、スプール８５とリテーナ８４とが衝突する。ＰＰＣ圧が急激な増減を繰り返すことでスプール８５とリテーナ８４との衝突が頻発することになり、第１操作レバー４４に微振動が発生して、第１操作レバー４４を操作しているオペレータに不快感を与えていた。
【００９９】
本実施形態の油圧ショベル１は、この問題を解決するためのものである。図９は、実施形態の油圧ショベル１におけるブーム下げ指令時の電流の変化を示すグラフである。
【０１００】
図９中の４つのグラフの横軸は、いずれも時間（単位：秒）を示す。図９中の４つのグラフのうち最も下側のグラフの縦軸は、図８と同様のブーム下げＥＰＣ電流を示す。図９中の下から２番目のグラフの縦軸は、ブーム上げＥＰＣ電流、すなわち、コントローラ２０が比例電磁弁７５に対して出力する電流の大きさを示す。図９中の上から２番目のグラフの縦軸は、図８と同様のブームスプールストロークを示す。図９中の最も上側のグラフの縦軸は、図８と同様のブーム下げＰＰＣ圧を示す。
【０１０１】
図９中の４つのグラフのうち最も下側のグラフと下から２番目のグラフとを比較して、図９に示す本実施形態の油圧ショベル１では、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラ２０が比例電磁弁７５に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも、小さくなっている。
【０１０２】
ここで、単位時間当たりの電流の増加量について説明する。図１０は、比例電磁弁の開度を増加するときの電流値の増加を示すグラフである。図１０を参照して、ある時刻ｔ１において比例電磁弁に出力されるＥＰＣ電流の値をｉ１とし、時刻ｔ１よりも後のある時刻ｔ２において比例電磁弁に出力されるＥＰＣ電流の値をｉ２とする。ｉ２＞ｉ１の関係が成立し、時刻ｔ２におけるＥＰＣ電流の値が時刻ｔ１におけるＥＰＣ電流の値よりも増加している場合、単位時間当たりの電流の増加量は、ＥＰＣ電流の増加量を時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間で除した値となる。
【０１０３】
すなわち、単位時間当たりの電流の増加量は、以下の式によって算出される。
（単位時間当たりの電流の増加量）＝（ｉ２−ｉ１）／（ｔ２−ｔ１）
また、図９中の４つのグラフのうち最も下側のグラフを参照して、図９に示す本実施形態の油圧ショベル１では、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度減少を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の減少量よりも、小さくなっている。
【０１０４】
ここで、単位時間当たりの電流の減少量について説明する。図１１は、比例電磁弁の開度を減少するときの電流値の減少を示すグラフである。図１１を参照して、ある時刻ｔ３において比例電磁弁に出力されるＥＰＣ電流の値をｉ３とし、時刻ｔ３よりも後のある時刻ｔ４において比例電磁弁に出力されるＥＰＣ電流の値をｉ４とする。ｉ３＞ｉ４の関係が成立し、時刻ｔ４におけるＥＰＣ電流の値が時刻ｔ３におけるＥＰＣ電流の値よりも減少している場合、単位時間当たりの電流の減少量は、ＥＰＣ電流の減少量を時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間で除した値となる。
【０１０５】
すなわち、単位時間当たりの電流の減少量は、以下の式によって算出される。
（単位時間当たりの電流の減少量）＝（ｉ３−ｉ４）／（ｔ４−ｔ３）
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【０１０６】
本実施形態によれば、図８および図９に示すように、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラ２０が比例電磁弁７５に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも、小さい。比例電磁弁７３，７５の各々に出力される電流値が増加するとき、値ゼロから電流値が増加して同じ値に到達するまでの時間を比較すると、比例電磁弁７３において、より長い時間がかかることになる。
【０１０７】
比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率を相対的に小さくし、比例電磁弁７３の開弁速度を小さくすることにより、比例電磁弁７３を経由して作動油がブーム用パイロット切換弁３７側へ急激に流れることを抑制できる。そのため、第１操作レバー装置４１を構成している第１パイロット圧制御弁４１Ａと比例電磁弁７３との間の第１パイロット管路５３内に存在する作動油の量が急激に減少することを抑制できる。その結果、第１パイロット圧制御弁４１Ａと比例電磁弁７３との間の作動油の圧力変動を抑制できるので、図９中の最も上側のグラフに示すように、ＰＰＣ圧が増減する頻度が小さくなっている。
【０１０８】
図８の上側のグラフでは、ＰＰＣ圧の低下が頻繁に発生しており、その都度第１パイロット圧制御弁４１Ａのスプール８５とリテーナ８４との衝突が発生して、これが第１操作レバー４４における微振動の原因となっている。これに対し、図９の最も上側のグラフでは、ＰＰＣ圧の低下が一度しか発生していない。つまり、本実施形態の油圧ショベル１では、ＰＰＣ圧の低下が頻繁に発生することが防止されており、これにより、第１パイロット圧制御弁４１Ａのスプール８５とリテーナ８４とが衝突する頻度が低下している。
【０１０９】
したがって、本実施形態の油圧ショベル１では、第１操作レバー４４における微振動の発生を抑制することができるので、オペレータに不快感を与える問題の発生を回避することができる。
【０１１０】
比例電磁弁７３の開度を増加するときの電流の増加率を小さくしすぎると、オペレータの操作に対する応答性が低下する。つまり、オペレータが第１操作レバー４４を傾斜操作してからブーム６が動作するまでに時間がかかり、ブーム６の動作が遅いと感じたオペレータにストレスがかかる可能性がある。そのため、マニュアル操作時の作業機５の動作の応答性に影響を与えない範囲で、比例電磁弁７３の開度を増加するときの電流の増加率を小さくするのが望ましい。比例電磁弁７３の開度を増加するときの電流の増加率は、たとえば、比例電磁弁７５の開度を増加するときの電流の増加率の１／１００倍以上１／２倍以下の範囲になるように、設定すればよい。
【０１１１】
また図９に示すように、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度減少を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の減少量よりも、小さい。比例電磁弁７３に出力される電流値が増加するときと、比例電磁弁７３に出力される電流値が減少するときとを比較すると、電流値が同じ差分だけ変化するために必要な時間は、電流値が増加するときにおいて、より長くなる。
【０１１２】
比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率を小さくすることで、上述した通り、ＰＰＣ圧の変動を抑制して、第１操作レバー４４における微振動の発生を抑制することができる。一方、比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率と比較して、比例電磁弁７３を閉にするときの電流の減少率を相対的に大きくすることにより、比例電磁弁７３の閉弁速度が相対的に大きくなる。
【０１１３】
自動制御中に、比例電磁弁７３を閉じる場合とは、バケット８の刃先８ａが地面から離れるのを防止するためのブーム６の下げ指令がもはや必要なくなった場合に相当する。この場合、ブーム６の下げ動作を続行する時間を短くしてブーム６の下げ動作を速やかに停止するのが望ましい。比例電磁弁７３の閉弁速度を相対的に大きくすることで、ブーム６の下げ動作を速やかに停止させることができるので、設計面Ｓに対して過剰に掘り下げる不具合の発生をより確実に回避することができる。したがって、油圧ショベル１を使用して地面を整地する作業を施工する際の効率および品質を向上することができる。
【０１１４】
なお、上記実施形態では、比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率と、比例電磁弁７５の開度を増加するときの電流の増加率とを比較することによって、比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率を小さくしたことの説明を行っていた。しかし、比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率の比較対象は、比例電磁弁７５の開度を増加するときの電流の増加率に限定されず、他の比例電磁弁７４,７６〜７９を開にするときの電流の増加率を比較対象としてもよい。
【０１１５】
具体的には、図９中の４つのグラフのうち下から２番目のグラフは、時間の経過と、ブーム上げ強制介入用の比例電磁弁７５に対してコントローラ２０が出力する電流の大きさの変化との関係を示すものとして説明した。第１操作レバー４４の操作に従ってブーム６の上げ動作を制御する比例電磁弁７４に対して、コントローラ２０が出力する電流の単位時間当たりの変化量は、図９中の下から２番目のグラフに示す単位時間当たりの電流の変化量と、同じである。
【０１１６】
そのため、コントローラ２０が比例電磁弁７３に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラ２０が比例電磁弁７４に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも、小さい。比例電磁弁７３，７４の各々に出力される電流値が増加するとき、値ゼロから電流値が増加して同じ値に到達するまでの時間を比較すると、比例電磁弁７３において、より長い時間がかかることになる。
【０１１７】
他の比例電磁弁７６〜７９に対してコントローラ２０が出力する電流の単位時間当たりの変化量もまた、図９中の下から２番目のグラフに示す単位時間当たりの電流の変化量と同じである。したがって、これら他の比例電磁弁７６〜７９を開にするときの電流の増加率を、比例電磁弁７３を開にするときの電流の増加率の比較対象として用いてもよい。
【０１１８】
このように、ブーム下げ用比例電磁弁７３に対する指令信号の単位時間当たりの電流の増加量を、相対的に小さくすることによれば、第１操作レバー４４における微振動の発生を抑制できる。
【０１１９】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２０】
１  油圧ショベル、２  下部走行体、３  上部旋回体、４  キャブ、５  作業機、６  ブーム、７  アーム、８  バケット、８ａ  刃先、９  ブームシリンダ、２０  コントローラ、３４  メイン操作弁、３５  タンク、３７  ブーム用パイロット切換弁、４１  第１操作レバー装置、４１Ａ〜４１Ｄ，４２Ａ〜４２Ｄ  パイロット圧制御弁、４２  第２操作レバー装置、４４  第１操作レバー、４５  第２操作レバー、５０  第３油圧ポンプ、５１，５５  ポンプ流路、５２  タンク流路、５３，５４，５６〜６１  パイロット管路、６３，６４，６６〜６９  油圧センサ、７０  中継ブロック、７３〜７９  比例電磁弁、８０  シャトル弁、８１  弁本体、８２  シリンダ部、８３  ピストン、８４  リテーナ、８５  スプール、８６  主ばね、８７  ばね、Ｇ３〜Ｇ９  指令信号、Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６〜Ｐ９  圧力信号、Ｓ  設計面、ｐ１  第１パイロットポート、ｐ２  第２パイロットポート。
【要約】
操作レバーの微振動の発生を抑制できる油圧ショベルを提供する。ブーム上げ用パイロットポートに接続されたブーム上げ用パイロット管路には、ブーム上げ用比例電磁弁が設けられている。ブーム下げ用パイロットポートに接続されたブーム下げ用パイロット管路には、ブーム下げ用比例電磁弁が設けられている。コントローラは、操作レバーとブーム下げ用比例電磁弁との間のブーム下げ用パイロット管路に生じる圧力に基づいてブーム下げ用比例電磁弁の開度を制御するとともに、ブーム上げ用比例電磁弁の開度を制御する。コントローラがブーム下げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量は、コントローラがブーム上げ用比例電磁弁に対して開度増加を指示する指令信号を出力するときの単位時間当たりの電流の増加量よりも小さい。【図１】
0005595618.tif 000002
【図２】
0005595618.tif 000003
【図３】
0005595618.tif 000004
【図４】
0005595618.tif 000005
【図５】
0005595618.tif 000006
【図６】
0005595618.tif 000007
【図７】
0005595618.tif 000008
【図８】
0005595618.tif 000009
【図９】
0005595618.tif 000010
【図１０】
0005595618.tif 000011
【図１１】
0005595618.tif 000012