(57)【要約】【課題】アームシリンダの伸長作動の方向を検知し、油圧回路をそれぞれの状態に合わせて切換えて、燃費の向上を図る建設機械の油圧制御装置を提供する。【解決手段】アームシリンダと、主油圧ポンプと、圧油を供給する方向切換弁と、パイロット油圧ポンプと、主油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備えた建設機械の油圧制御装置において、方向切換弁内の再生用の内部油路の他のポートと作動油タンクとを連通する第３の管路と、パイロット油圧ポンプからポンプ制御手段へ圧油を供給するパイロット管路と、第３の管路に設けられる第１切換弁と、パイロット管路に設けられる第２切換弁と、アームの対地角度を検出する位置検出手段と、位置検出手段の信号に応じて第１，第２切換弁を遮断／連通位置に制御する制御手段とを備える。【選択図】  図２
2011220356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械のアームを駆動するアームシリンダと、前記アームシリンダに圧油を供給する可変容量型の主油圧ポンプと、作動油タンクと、前記主油圧ポンプからの圧油を前記アームシリンダに切換え供給する方向切換弁と、前記方向切換弁を切換え操作する操作装置と、前記操作装置にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記操作装置の操作量に応じて前記主油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備えた建設機械の油圧制御装置において、
前記主油圧ポンプからの圧油を前記アームシリンダのボトム側室に供給する切り換え位置における前記方向切換弁の供給ポートと前記主油圧ポンプとを連通する第１の管路と、
前記方向切換弁の前記切り換え位置における前記方向切換弁内の再生用の内部油路の一のポートと前記第１の管路とを連通する再生用の第２の管路と、
前記方向切換弁の前記切り換え位置における前記方向切換弁内の再生用の内部油路の他のポートと前記作動油タンクとを連通する第３の管路と、
前記パイロット油圧ポンプから前記ポンプ制御手段へ前記操作装置の操作量に応じたパイロット圧油を供給するパイロット管路と、
前記第１の管路上であって、前記第２の管路との連結点より主油圧ポンプ側の位置に設けられ、前記主油圧ポンプ方向への圧油の流れを阻止する第１逆止弁と、
前記第２の管路に設けられ、前記方向切換弁方向への圧油の流れを阻止する第２逆止弁と、
前記第３の管路に設けられる第１切換弁と、
前記パイロット管路に設けられる第２切換弁と、
前記アームの対地角度を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の信号から前記アームが自由落下方向に作動すると判断した場合には、前記第１切換弁を遮断位置として前記第３の管路を閉止し、前記第２切換弁を遮断位置として前記ポンプ制御手段への圧油の供給を遮断し、
前記アームが重力に抗う方向に作動すると判断した場合には、前記第１切換弁を連通位置として前記第３の管路を連通し、前記第２切換弁を連通位置として前記ポンプ制御手段への圧油を供給する制御手段とを備える
ことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の油圧制御装置において、
前記位置検出手段における前記アームの対地角度の検出は、ブームに設けたブーム角度センサで検出するブーム角度と、前記アームに設けたアーム角度センサで検出する前記ブームに対する前記アームの角度とを演算して算出する
ことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の建設機械の油圧制御装置において、
前記ポンプ制御手段は、前記主油圧ポンプの斜板の傾転角を制御する傾転駆動アクチュエータと、前記傾転駆動アクチュエータに圧油を供給する前記第２切換弁と、前記パイロット管路とを備えている
ことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の建設機械の油圧制御装置において、
前記建設機械はマテリアルハンドリング機であり、
前記アームシリンダのシリンダチューブをブームの腹側に連結し、前記アームシリンダのシリンダロッドを前記アームの腹側に連結している
ことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブーム、アーム、作業機等から構成されるフロント作業機を備えた油圧ショベルやマテリアルハンドリング機（以下マテハン機という）等の建設機械の油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのアームを駆動する油圧制御装置は、油圧ポンプと、作動油タンクと、油圧ポンプから吐出される圧油によって作動しアームを駆動するアクチュエータであるアームシリンダと、このアームシリンダの作動を制御するアーム用方向切換弁と、このアーム用方向切換弁を切り換えるアーム操作装置とを備えている。
【０００３】
このアーム用方向切換弁には、切換位置において油圧ポンプから外部逆止弁を介してアームシリンダのボトム側油室に通じる内部供給油路と、アームシリンダのロッド側油室から内部メータアウト絞りを介して作動油タンクに圧油を戻す内部戻り油路とを備え、内部供給油路と内部戻り油路との間に、内部戻り油路側から内部供給油路側へのみ開口する内部チェック部を介した連通路が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術では、アームシリンダがアーム等の重力によって自由落下方向に伸長作動する際には、内部メータアウト絞りにより、アームシリンダのロッド側油室からの圧油がボトム側油室に適切な流量で再生流入するため、建設機械の燃費の向上が実現している。
【０００４】
また、この従来技術では、アームシリンダのボトム側油室の作動圧力を検知し、この作動圧力が所定値以下になると、上述したメータアウト絞り効果を大とする可変絞り部を内部戻り油路に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３０２６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、上述した従来技術では、アームシリンダが自由落下方向に伸長作動する際には、ボトム側油室の作動圧力が所定値以下となり、メータアウト絞りの絞り量を大きくしてロッド側油室からボトム側油室への再生流入量を増加させ、一方で重力に抗う方向に伸長作動する際には、ボトム側油室の作動圧力が所定値以上となるため、メータアウト絞りの絞り量を小さくしてロッド側油室から作動油タンクへの圧油の流出量を増加させている。
【０００７】
この従来技術においては、アームシリンダを伸長作動する際には、圧油は必ず可変絞り部を通過することになる。その一方で、重力に抗う方向にアームシリンダを伸長させる場合には、圧油はロッド側油室からボトム側油室へ再生させずに可変絞り部から作動油タンクへ流出してしまうだけなので、可変絞り部が無駄な抵抗となり、建設機械の燃費を悪化させる原因となる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、建設機械におけるアームシリンダの伸長作動の方向が自由落下方向か、重力に抗う方向かを検知し、アームシリンダを駆動する油圧回路をそれぞれの状態に合った油圧回路に切換えて、燃費の向上を図る建設機械の油圧制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、建設機械のアームを駆動するアームシリンダと、前記アームシリンダに圧油を供給する可変容量型の主油圧ポンプと、作動油タンクと、前記主油圧ポンプからの圧油を前記アームシリンダに切換え供給する方向切換弁と、前記方向切換弁を切換え操作する操作装置と、前記操作装置にパイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプと、前記操作装置の操作量に応じて前記主油圧ポンプの押しのけ容積を制御するポンプ制御手段とを備えた建設機械の油圧制御装置において、前記主油圧ポンプからの圧油を前記アームシリンダのボトム側室に供給する切り換え位置における前記方向切換弁の供給ポートと前記主油圧ポンプとを連通する第１の管路と、前記方向切換弁の前記切り換え位置における前記方向切換弁内の再生用の内部油路の一のポートと前記第１の管路とを連通する再生用の第２の管路と、前記方向切換弁の前記切り換え位置における前記方向切換弁内の再生用の内部油路の他のポートと前記作動油タンクとを連通する第３の管路と、前記パイロット油圧ポンプから前記ポンプ制御手段へ前記操作装置の操作量に応じたパイロット圧油を供給するパイロット管路と、前記第１の管路上であって、前記第２の管路との連結点より主油圧ポンプ側の位置に設けられ、前記主油圧ポンプ方向への圧油の流れを阻止する第１逆止弁と、前記第２の管路に設けられ、前記方向切換弁方向への圧油の流れを阻止する第２逆止弁と、前記第３の管路に設けられる第１切換弁と、前記パイロット管路に設けられる第２切換弁と、前記アームの対地角度を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の信号から前記アームが自由落下方向に作動すると判断した場合には、前記第１切換弁を遮断位置として前記第３の管路を閉止し、前記第２切換弁を遮断位置として前記ポンプ制御手段への圧油の供給を遮断し、前記アームが重力に抗う方向に作動すると判断した場合には、前記第１切換弁を連通位置として前記第３の管路を連通し、前記第２切換弁を連通位置として前記ポンプ制御手段への圧油を供給する制御手段とを備えるものとする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記位置検出手段における、前記アームの対地角度の検出は、ブームに設けたブーム角度センサで検出するブーム角度と、前記アームに設けたアーム角度センサで検出する前記ブームに対する前記アームの角度とを演算して算出することを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ポンプ制御手段は、前記主油圧ポンプの斜板の傾転角を制御する傾転駆動アクチュエータと、前記傾転駆動アクチュエータに圧油を供給する前記第２切換弁と、前記パイロット管路とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記建設機械はマテリアルハンドリング機であり、前記アームシリンダのシリンダチューブをブームの腹側に連結し、前記アームシリンダのシリンダロッドを前記アームの腹側に連結していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アームシリンダの伸長作動の方向が自由落下方向か、重力に抗う方向かを検知し、アームシリンダを駆動する油圧回路をそれぞれの状態に合った油圧回路に切換えているので、無駄な管路抵抗が発生しない。この結果、建設機械の燃費が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を備えたマテハン機を示す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。
【図３】本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成する制御装置の状態制御の内容を示すフローチャート図である。
【図５】図１に示すマテハン機のアームシリンダが重力方向に抗う方向に伸長作動した場合を示す側面図である。
【図６】図５に示す場合における本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を図面を用いて説明する。  
図１及び図２は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を示すもので、図１は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を備えたマテハン機を示す側面図、図２は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図、図３は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成する制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１はマテハン機本体、２は下部走行体、３は下部走行体２上に旋回可能に設けた上部旋回体、４は上部旋回体３の前部左側に設けた運転室、５は上部旋回体３の前部に装設したフロント作業機である。
【００１７】
フロント作業機５は多関節構造であり、基端部を上部旋回体３に連結ピン（図示せず）を介して俯仰動可能に設けたブーム６と、ブーム６の先端部に連結ピン７を介して上下方向に回動可能に設けたアーム８と、アーム８の先端に連結ピン９を介して回動可能に設けた作業機としてのグラップル１０と、ブーム６が地面と平行な面Ｈ１となす角度θ１を検出するブーム角度センサ１１と、ブーム６に対するアーム８の角度θ２を検出するアーム角度センサ１２とを備えている。ブーム角度センサ１１はブーム６と上部旋回体３との連結部近傍に設けられ、アーム角度センサ１２はブーム６とアーム８との連結部近傍に設けられている。ここで、角度θ３はアーム８の絶対角度であり、後述する制御装置における角度θ１＋角度θ２の演算により求められる。
【００１８】
上部旋回体３とブーム６との間には、基端部を上部旋回体３に、ピストンロッドの先端をブーム６の側面に連結したブームシリンダ６ａが設けられている。また、ブーム６とアーム８との腹側には、シリンダチューブをブーム６の腹側に、ピストンロッドの先端をアーム８の腹側に連結したアームシリンダ８０が設けられている。さらに、グラップル１０には、例えば、グラップルを構成する各爪内に複数の爪開閉用のシリンダ１０ａ，１０ａ，・・・が設けられている。ブーム６はブームシリンダ６ａの駆動により地面に対して上下方向回転し、アーム８はアームシリンダ８０の駆動によりブーム６に対して上下方向に回動し、これによって、グラップル１０の地面からの高さが設定される。また、グラップル１０は爪開閉用のシリンダ１０ａの駆動により、爪を開閉動作して、スクラップや廃材を挟んだり、離したりする作業を行う。
【００１９】
なお、図１に示すアーム８が連結ピン７の軸を中心に矢示のように回動する場合、連結ピン７を通る垂直線Ｘ−Ｘまでの範囲で、アームシリンダ８０の自由落下方向の伸長作動がなされ、垂直線Ｘ−Ｘの図上左側にアーム８を回動するためには、アームシリンダ８０の重力に抗う方向の伸長作動がなされる。
【００２０】
次に、上述した多関節構造のフロント作業機の内のアーム８を操作する油圧制御装置の一例を図２を用いて説明する。この図２において、図１と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。  
この油圧制御装置は、油圧源装置として可変容量型の主油圧ポンプ２０と、パイロット圧油を供給するパイロット油圧ポンプ２１と、主油圧ポンプ２０から吐出される圧油が供給され、アーム８を駆動するアームシリンダ８０と、主油圧ポンプ２０からアームシリンダ８０に供給される圧油の方向及び流量を制御する方向切換弁２２と、作動油タンク２３とを備えている。可変容量型の主油圧ポンプ２０は斜板ポンプであり、傾転駆動アクチュエータ２４によって斜板の傾転角（すなわちポンプ押しのけ容積）が制御される。
【００２１】
方向切換弁２２は、６個のポートを有する３位置型の切換弁であり、アームシリンダ８０のボトム側の油室８１とロッド側の油室８２とにそれぞれ管路を介して接続され、主油圧ポンプ２０には、後述する第１逆止弁２５ａが設けられた第１の管路３０と、第２逆止弁２５ｂが設けられた第２の管路３１とを介して接続されている。また、作動油タンク２３には、第４の管路３３と後述する第１の電磁切換弁２６が設けられた第３の管路３２とを介して接続されている。
【００２２】
図２において、方向切換弁２２は、中立位置イから、主油圧ポンプ２０からの圧油をアームシリンダ８０のボトム側の油室８１に供給する位置ハに切り換えられアームシリンダ８０のピストンロッドを伸長させる状態を示す。この切り換え位置ハにおいて、管路と内部油路を介してボトム側の油室８１に連通する方向切換弁２２の供給ポート２２ａが第１の管路３０と接続さている。同様に、ロッド側の油室８２に管路と内部油路を介して連通する再生用の内部油路の一のポート２２ｂが第２の再生用の管路３１と接続され、この一のポート２２ｂと内部で連通している再生用の内部油路の他のポート２２ｃが第３の管路３２と接続されている。なお、方向切換弁２２の位置ロは、アームシリンダ８０のピストンロッドを縮小させる切り換え位置である。
【００２３】
第１逆止弁２５ａは、主油圧ポンプ２０側から方向切換弁２２側へのみ開口する逆止弁であって、主油圧ポンプ２０の吐出部と方向切換弁２２の供給ポート２２ａとを接続する第１の管路３０の中間部に設けられている。また、第２逆止弁２５ｂは、方向切換弁２２側から主油圧ポンプ２０側へのみ開口する逆止弁であって、方向切換弁２２の再生用の内部油路の一のポート２２ｂと第１逆止弁２５ａの方向切換弁２２側とを接続する第２の管路３１の中間部に設けられている。
【００２４】
換言すると、第１逆止弁２５ａは、第１の管路３０上であって、第２の管路３１との連結点より主油圧ポンプ２０側の位置に設けられ、第２逆止弁２５ｂは、第２の管路３１上であって、第１の管路３０との連結点より方向切換弁２２側の位置に設けられている。
【００２５】
第１切換弁としての第１の電磁切換弁２６は、電磁操作型の２ポート２位置型の切換弁であって、第３の管路３２の作動油タンク２３と方向切換弁２２との連通／閉止を選択的に制御するものである。この第１の電磁切換弁２６は、非励磁の時ばね部材によって、作動油タンク２３と方向切換弁２２とを閉止状態にするように位置している。
【００２６】
また、図２に示す油圧回路は、被駆動部材であるアーム８の動作を指示するために、アームシリンダ８０の操作手段としてアーム操作レバー装置２７を備えている。このアーム用操作レバー装置２７は、パイロット圧により方向切換弁２２を駆動して切り換える油圧パイロット方式であり、オペレータによって操作される操作レバー２８と操作レバー２８の操作量と操作方向に応じたパイロット圧を生成する一対の減圧弁２７ａ，２７ｂとにより構成されている。
【００２７】
一対の減圧弁２７ａ，２７ｂの一次ポート側は、パイロット油圧ポンプ２１の吐出側と後述するオンオフ弁２９のポート側にパイロット一次側油路４０を介して接続されている。また、一対の減圧弁２７ａ，２７ｂの二次ポート側については、ダンプ側の減圧弁２７ａは、パイロット二次側油路４１を介して方向切換弁２２の一方の駆動部２２ｄに接続され、クラウド側の減圧弁２７ｂは、パイロット二次側油路４２を介して方向切換弁２２の他方の駆動部２２ｅに接続されている。また、ダンプ側の減圧弁２７ａに接続されたパイロット二次側油路４１の中間部をその一入力端に接続し、クラウド側の減圧弁２７ｂに接続されたパイロット二次側油路４２の中間部をその他入力端に接続したシャトル弁４３が後述する傾転駆動アクチュエータ２４用の油圧回路として設けられている。
【００２８】
方向切換弁２２は、その他方の駆動部２２ｅへのパイロット圧油の供給により、中立位置イからロ位置に切り換えられて、主油圧ポンプ２０からの圧油を第１の管路３０と第１逆止弁２５ａとを介してアームシリンダ８０のロッド側の油室８２に供給するとともに、アームシリンダ８０のボトム側の油室８１内の圧油を第４の管路３３を介して作動油タンク２３に排出して、アームシリンダ８０のピストンロッドを縮小作動する。また、その一方の駆動部２２ｄへのパイロット圧油の供給により、中立位置イからハ位置に切り換えられて、主油圧ポンプ２０からの圧油を第１の管路３０と第１逆止弁２５ａとを介してアームシリンダ８０のボトム側の油室８１に供給する。また、アームシリンダ８０のロッド側の油室８２内の圧油を排出することにより、アームシリンダ８０のピストンロッドが伸長作動する。
【００２９】
この際、第１の電磁切換弁２６の状態によって、ロッド側の油室８２の圧油の流出先が変わる。即ち、図２に示すように、第１の電磁切換弁２６が通常の閉止状態にある場合には、ロッド側の油室８２から圧油は、管路と方向切換弁２２内の再生用の内部油路を経て、再生用の内部油路の一のポート２２ｂを介して第２の管路３１，再生用の内部油路の他のポート２２ｃを介して第３の管路３２にそれぞれ導入される。第３の管路３２は第１の電磁切換弁２６により閉止されているため、圧油の圧力が第１の管路の圧力より上昇すると、再生用の内部油路の一のポート２２ｂから再生回路である第２の管路３１と第２逆止弁２５ｂとを経由して第１の管路３０に流入し、第１の管路３０を経由してアームシリンダ８０のボトム側の油室８１に流入する。一方、第１の電磁切換弁２６の電磁駆動部が励磁され、第３の管路３２が連通状態にある場合には、ロッド側の油室８２から圧油は、管路と方向切換弁２２の再生用の内部油路の他のポート２２ｃと第３の管路３２とを経て作動油タンク２３に排出される。
【００３０】
例えば、アームシリンダ８０が自由落下方向に伸長作動する際には、第１の電磁切換弁２６を閉止させることにより、ロッド側の油室８２から流出する圧油を全量ボトム側の油室８１への再生流入させることができ、重力に抗う方向に伸長作動する際には、第１の電磁切換弁２６を連通させることにより、ロッド側の油室８２から流出する圧油を全量作動油タンク２３へ排出させることができる。
【００３１】
次に、主油圧ポンプ２０の吐出流量を調整する傾転駆動アクチュエータ２４用の油圧回路を詳細に説明する。  
傾転駆動アクチュエータ２４は、ばね付き単動シリンダタイプのアクチュエータであって、ロッド室に配設されたばね部材等の内部弾性体２４ａによってボトム側に押しつけられるピストンロッド２４ｂと、ピストンシリンダのボトム側に形成されパイロット圧油が流入する油室２４ｃと、ピストンロッド２４ｂの先端に配設され、ピストンロッド２４ｂの駆動量に応じてその傾転角を変える斜板２４ｄとを備える。図２は、ピストンロッド２４ｂがピストンシリンダ側に引き込まれた状態を示し、この場合、斜板２４ｄの傾転角は小さくなって、主油圧ポンプ２０の吐出量は最小となっている。一方、油室２４ｃにパイロット圧油が流入して、ピストンロッド２４ｂがピストンシリンダ側から押し出されることによって、斜板２４ｄの傾転角は大きくなり、主油圧ポンプ２０の吐出量は増大する。
【００３２】
傾転駆動アクチュエータ２４用の油圧回路は、大略パイロット油圧ポンプ２１からのパイロット圧油をパイロットラインと後述するオンオフ弁２９と第２の電磁切換弁４７とを介して、傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃに供給することにより、上述した斜板２４ｄの傾転角を制御し、主油圧ポンプ２０の吐出流量を調整するものである。
【００３３】
パイロット油圧ポンプ２１の吐出側に接続したパイロット一次側油路４０と、作動油タンク２３に連通する排油路４４には、第２の電磁切換弁４７へのパイロット一次側油路４５をパイロット油圧ポンプ２１のパイロット一次側油路４０、又は排油路４４に切り換えるためのパイロット操作型の２ポート２位置型のオンオフ弁２９が設けられている。
【００３４】
このオンオフ弁２９の一方側の駆動部には、パイロット二次側油路４６を介してシャトル弁４３の出力側が接続されている。また、オンオフ弁２９の他方側の駆動部にはばね部材が配設されていて、このばね部材により、通常の状態ではこのオンオフ弁２９の他方側の位置が選択されている。つまり、オンオフ弁２９は通常、排油路４４とパイロット一次側油路４５を連通する位置にポートが保持されている。
【００３５】
パイロット一次側油路４５と、作動油タンク２３に連通する排油路４８には、傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃに連通する管路４９をパイロット一次側油路４５、又は排油路４８に切り換えるために第２切換弁としての電磁操作型の２ポート２位置型の切換弁である第２の電磁切換弁４７が設けられている。この第２の電磁切換弁４７は、一方側に電磁駆動部が配設され、後述する制御手段の出力ケーブルが接続されている。また、第２の電磁切換弁４７の他方側の駆動部にはばね部材とパイロット二次側油路４２とが配設されていて、このばね部材により、非励磁の時にはこの第２の電磁切換弁４７の他方側の位置が選択され、パイロット一次側油路４５と傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃとを連通状態としている。
【００３６】
上述したように、ブーム６が地面と平行な面Ｈ１となす角度θ１を検出するブーム角度センサ１１と、ブーム６に対するアーム８の角度θ２を検出するアーム角度センサ１２とが、それぞれ設けられているが、これらの角度センサ１１，１２は、検出した角度信号を制御手段５０に出力するように、制御手段５０に電気的に接続されている。
【００３７】
制御手段５０は、例えば、図３に示すように、コントローラユニットの制御装置で構成され、各種演算を行う演算部５０ａと、予め演算式や各種設定値を記憶する記憶部５０ｂと、各センサ入力を行う入力インターフェース部５０ｃと、演算部５０ａの演算結果に基づいて第１の電磁切換弁２６，第２の電磁切換弁４７へのオン，オフ信号を出力する出力インターフェース部５０ｄとを有している。
【００３８】
次に、制御手段５０の動作を図４を用いて説明する。図４は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を構成する制御装置の状態制御の内容を示すフローチャート図である。  
まず、図４のステップ（Ｓ１００）では、キースイッチＯＮにより、制御装置の例えばコントローラに制御電源が供給され制御プログラムがスタートし、例えば初期化処理などが行われる。
【００３９】
次のステップ（Ｓ１０２）では、ブーム角度データθ１が読み込まれる。具体的には、ブーム角度センサ１１が図１に示すブーム６が地面と平行な面Ｈ１となす角度θ１を検出し、演算部５０ａにおける演算の要素としてコントローラの入力インターフェース部５０ｃに入力される。
【００４０】
次のステップ（Ｓ１０４）では、アーム角度データθ２が読み込まれる。具体的には、アーム角度センサ１２が図１に示すブーム６に対するアーム８の角度θ２を検出し、演算部５０ａにおける演算の要素としてコントローラの入力インターフェース部５０ｃに入力される。
【００４１】
次のステップ（Ｓ１０６）では、アーム８の地面に対する絶対角度であるθ３を、コントローラ５０の演算部５０ａが算出する。具体的には、上記ステップ（Ｓ１０２）とステップ（Ｓ１０４）とで入力されたブーム角度データθ１とアーム角度データθ２を加算してθ３を算出する。算出されたアーム絶対角度θ３は、記憶部５０ｂに一時的に記憶される。
【００４２】
次のステップ（Ｓ１０８）では、演算部５０ａが制御モードの選択を行う。具体的には、上記ステップ（Ｓ１０６）で算出されたアーム絶対角度θ３と、予め記憶部５０ｂに記憶された設定角度θｎ（本実施例の場合９０°）との比較演算を行う。この比較演算の結果、設定角度θｎを超えない場合には、ＹＥＳと判断されアーム８は自由落下方向の領域に存在すると判断され、ステップ（Ｓ１１０）に移る。
【００４３】
ステップ（Ｓ１１０）では、演算部５０ａから出力インターフェース部５０ｄを介して第１の電磁切換弁２６の電磁駆動部にオフ信号と、第２の電磁切換弁４７の電磁駆動部にオン信号とが出力される。これらの信号により、図２に示すように、第１の電磁切換弁２６は第３の管路３２を閉止し、第２の電磁切換弁４７は傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃと作動油タンク２３への排油路４８とを連通させる。この結果、主油圧ポンプ２０の吐出量は最小になり、アームシリンダ８０のロッド側の油室８２から流出する圧油を全量ボトム側の油室８１へ効率よく再生流入させることができる。このような信号出力後、先のステップ（Ｓ１０２）に戻る。
【００４４】
上述したステップ（Ｓ１０８）において、ＮＯと判断された場合は、アーム８は重力に抗う方向の領域に存在すると判断され、ステップ（Ｓ１１２）に移る。
【００４５】
ステップ（Ｓ１１２）では、演算部５０ａから出力インターフェース部５０ｄを介して第１の電磁切換弁２６の電磁駆動部にオン信号と、第２の電磁切換弁４７の電磁駆動部にオフ信号とが出力される。これらの信号により、第１の電磁切換弁２６は第３の管路３２を連通し、第２の電磁切換弁４７は傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃとパイロット油圧ポンプ２１の吐出側に接続したパイロット一次側油路４５とを連通させる。この結果、主油圧ポンプ２０の吐出量はアーム用操作レバー装置２７の操作レバー２８の操作量に応じた量に増加し、アームシリンダ８０のロッド側の油室８２から流出する圧油を全量作動油タンク２３へ排出させることができる。このような信号出力後、先のステップ（Ｓ１０２）に戻る。
【００４６】
次に、上記構成における、アーム８、アームシリンダ８０に係る動作及びその作用を、（１）アームシリンダ８０の伸長作動の方向が自由落下方向である場合、（２）アームシリンダ８０の伸長作動の方向が重力方向に抗う方向である場合の順で以下説明する。
【００４７】
（１）アームシリンダ８０の伸長作動の方向が自由落下方向である場合  
図１に示す位置にアーム８が配置され、矢示のようにアーム８を回動する場合、図２に示すように、まず、アーム用操作レバー装置２７の操作レバー２８をダンプ操作すると、アームダンプ側の減圧弁２７ａがパイロット油圧ポンプ２１から一次ポート側に供給されるパイロット圧油をアームダンプ側のパイロット二次側油路４１へ供給する。このパイロット二次側油路４１のパイロット圧が立ち、このパイロット二次側油路４１に接続された方向切換弁２２の駆動部２２ｄ、および、シャトル弁４３の一入力端にパイロット圧油が導かれて方向切換弁２２が中立側イからダンプ側ハに切り換えられると共に、オンオフ弁２９の位置が切り換えられ、パイロット一次側油路４０とパイロット一次側油路４５が連通し、パイロット油圧ポンプ２１の圧油は、第２の電磁切換弁４７の入力ポートに流入する。
【００４８】
ここで、アーム絶対角度θ３は図１に示すように９０°以下から９０°の範囲で変化するため、制御手段５０からは、第１の電磁切換弁２６の電磁駆動部にオフ信号と、第２の電磁切換弁４７の電磁駆動部にオン信号とが出力される。これらの信号により、図２に示すように、第１の電磁切換弁２６は第３の管路３２を閉止し、第２の電磁切換弁４７は傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃと作動油タンク２３への排油路４８とを連通させる。
【００４９】
傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃのパイロット圧油は、作動油タンク２３へ排出され、この結果、ピストンロッド２４ｂがピストンシリンダ側に引き込まれ、斜板２４ｄの傾転角を小さくして、主油圧ポンプ２０の吐出量を最小としている。一方、第３の管路３２が閉止されたことから、アームシリンダ８０のロッド側の油室８２から流出する圧油は、全量ボトム側の油室８１へ効率よく再生流入する。これによって、アームシリンダ８０の伸長作動の方向が自由落下方向であっても、アーム８が適切にダンプ動作する。
【００５０】
（２）アームシリンダ８０の伸長作動の方向が重力方向に抗う方向である場合  図５は図１に示すマテハン機のアームシリンダが重力方向に抗う方向に伸長作動した場合を示す側面図、図６は図５に示す場合における本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態を示す油圧回路図である。図５及び図６において、図１乃至図４と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図５に示す垂直線Ｘ−Ｘから、矢示のようにアーム８を回動する場合、図６に示すように、まず、アーム用操作レバー装置２７の操作レバー２８をダンプ操作すると、アームダンプ側の減圧弁２７ａがパイロット油圧ポンプ２１から一次ポート側に供給されるパイロット圧油をアームダンプ側のパイロット二次側油路４１へ供給する。このパイロット二次側油路４１のパイロット圧が立ち、このパイロット二次側油路４１に接続された方向切換弁２２の駆動部２２ｄ、および、シャトル弁４３の一入力端にパイロット圧油が導かれて方向切換弁２２が中立側イからダンプ側ハに切り換えられると共に、オンオフ弁２９の位置が切り換えられ、パイロット一次側油路４０とパイロット一次側油路４５が連通し、パイロット油圧ポンプ２１の圧油は、第２の電磁切換弁４７の入力ポートに流入する。
【００５２】
ここで、アーム絶対角度θ３は図５に示すように９０°以上の範囲で変化するため、制御手段５０からは、第１の電磁切換弁２６の電磁駆動部にオン信号と、第２の電磁切換弁４７の電磁駆動部にオフ信号とが出力される。これらの信号により、図６に示すように、第１の電磁切換弁２６は第３の管路３２を連通し、第２の電磁切換弁４７は傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃとパイロット油圧ポンプ２１の吐出側に接続したパイロット一次側油路４５とを連通させる。
【００５３】
傾転駆動アクチュエータ２４の油室２４ｃのパイロット圧油は、アーム用操作レバー装置２７の操作レバー２８の操作量に応じた量に増加し、この結果、ピストンロッド２４ｂがピストンシリンダ側から押し出され、斜板２４ｄの傾転角を大きくして、主油圧ポンプ２０の吐出量を調整している。一方、第３の管路３２が連通したことから、アームシリンダ８０のロッド側の油室８２から流出する圧油を全量作動油タンク２３へ排出させることができる。これによって、アームシリンダ８０の伸長作動の方向が重力方向に抗う方向であっても、アーム８が適切にダンプ動作する。
【００５４】
上述した本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態によれば、アームシリンダ８０の伸長作動の方向が自由落下方向か、重力に抗う方向かを検知し、アームシリンダ８０を駆動する油圧回路をそれぞれの状態に合った油圧回路に切換えているので、無駄な管路抵抗が発生しない。この結果、建設機械の燃費が向上し、省エネルギーの効果が得られる。
【００５５】
また、本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施の形態によれば、制御手段５０において、アーム８の絶対角度θ３と設定角度θｎとの大小比較によって、油圧回路を切り換えているので、アーム８が自由落下方向から重力に抗う方向へ連続的に回動する場合であっても、時間遅れなく油圧回路が切り換わり、作業に必要な作業機の力を確保でき、作業機の効率や操作性が向上する。この結果、建設機械の作業性が向上する。
【００５６】
なお、本発明の実施の形態においては、マテハン機を例に説明したが、これに限られるものではなく、油圧シャベル等にも適用できる。また、本発明の実施の形態においては、アームシリンダ８０のシリンダチューブをブーム６の腹側に、シリンダロッドをアーム８の腹側にそれぞれ連結しているが、これに限らない、例えば、アームシリンダ８０のシリンダチューブをブームの背側に、シリンダロッドをアーム８の背側に連結しても良い。
【００５７】
なお、この場合、制御手段５０の自由落下方向か、重力に抗う方向かを判断するアーム絶対角度θ３と設定角度θｎとの比較演算回路の大小関係（不等号の向き）を逆転させる必要が生じるが、例えば、コントローラの演算部のプログラムの一部を変更することで容易に対応することができる。
【００５８】
また、本発明の実施の形態においては、アーム絶対角度θ３を、ブーム角度センサ１１が検出するブーム６が地面と平行な面Ｈ１となす角度θ１と、アーム角度センサ１２が検出するブーム６に対するアーム８の角度θ２とを加算して算出する例を説明したが、これに限られるものではなく、直接アーム絶対角度θ３が検出できる検出器を用いる場合には、その出力を用いれば良い。
【００５９】
更に、本発明の実施の形態においては、第１，第２切換弁として、電磁式切換弁を例に説明したが、これに限られるものではなく、パイロット油圧方式の切換弁であっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１            マテハン機本体
２            下部走行体
３            上部旋回体
５            フロント作業機
６            ブーム
８            アーム
８０          アームシリンダ
８１          ボトム側の油室
８２          ロッド側の油室
１０          グラップル
１１          ブーム角度センサ
１２          アーム角度センサ
２０          主油圧ポンプ
２１          パイロット油圧ポンプ
２２          方向切換弁
２３          作動油タンク
２４          傾転駆動アクチュエータ
２５ａ        第１逆止弁
２６          第１の電磁切換弁
２７          アーム操作レバー装置
２８          操作レバー
２９          オンオフ弁
３０          第１の管路
３１          第２の管路
３２          第３の管路
４０          パイロット一次側油路
４１          パイロット二次側油路
４３          シャトル弁
４７          第２の電磁切換弁
５０          制御手段
【図１】
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【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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