(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
前記原動機によって駆動される油圧ポンプと、
前記原動機によって駆動されるパイロットポンプと、
前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧アクチュエータによって駆動される作業機と、
前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油を制御する複数の方向制御弁と、
前記パイロットポンプから供給された圧油を減圧し、前記複数の方向制御弁を操作するための複数のパイロット圧を生成する油圧パイロット式の複数の操作装置と、
前記複数のパイロット圧を前記複数の方向制御弁に導く複数のパイロット油路に設けられ、前記パイロット圧を減圧しない全開位置と前記複数のパイロット圧を遮断する全閉位置との間で操作可能な複数の電磁比例弁と、
前記作業機が予め設定された領域に侵入しないように、前記複数の電磁比例弁を操作して前記複数のパイロット圧を補正する領域制限制御を実行する制御装置と、
前記領域制限制御の有効化または無効化を指示する制御切替スイッチと、
前記複数のパイロット油路に設けられ、前記複数のパイロット油路を連通させる連通位置と前記複数の電磁比例弁をバイパスするバイパス位置とに切替操作可能な複数の切替弁とを備えた作業機械において、
前記複数のパイロット油路のうち前記複数の切替弁と前記複数の電磁比例弁とを接続する油路部分の作動油の温度を第１の油温として検出する第１の油温検出装置を更に備え、
前記制御装置は、
前記第１の油温が第１の所定温度よりも高いか否かを判定し、かつ、前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化と無効化のいずれが指示されているかを判定する状態判定部と、
前記第１の油温が第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁を連通位置に切り替え、前記第１の油温が前記第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の無効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁をバイパス位置に切り替え、前記第１の油温が前記第１の所定温度以下であると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁を連通位置に切り替える切替弁制御部と、
前記第１の油温が第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記領域制限制御に従って前記複数の電磁比例弁を操作し、前記第１の油温が前記第１の所定温度以下であると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の電磁比例弁を全開位置に操作する電磁比例弁制御部とを有する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記第１の所定温度は、前記複数の電磁比例弁の作動温度領域の下限温度よりも高く、かつ、前記作業機械の通常運転時の作動油の温度領域の下限温度よりも低い温度に設定されている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械において、
表示装置を更に備え、
前記制御装置は、前記第１の油温が前記第１の所定温度よりも高く設定された第２の所定温度以下であるときに、前記表示装置に前記作業機の暖機運転を促す表示をさせる
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械において、
前記第２の所定温度は、前記作業機械の通常運転時の作動油の温度領域の下限温度に設定されている
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項４に記載の作業機械において、
前記油路部分以外を流通している作動油の温度を第２の油温として検出する第２の油温検出装置を更に備え、
前記制御装置は、前記第２の油温が前記第１の所定温度よりも低く設定された第３の所定温度以下であるときに、前記複数の切替弁をバイパス位置に切り替える
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項５に記載の作業機械において、
前記第３の所定温度は、前記複数の電磁比例弁の作動温度領域の下限温度に設定されている
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、油圧ショベル等の作業機械は、油圧アクチュエータによって駆動される作業機を備えている。油圧アクチュエータは、油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される。油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油は、方向制御弁によって制御される。方向制御弁は、油圧パイロット式の操作装置で生成したパイロット圧によって操作される。油圧パイロット式の操作装置は、オペレータのレバー操作に応じたパイロット圧を生成する。【０００３】
このような油圧を動力とする作業機械は、作動油の温度が低下すると作動油の粘性が高くなり、作業機の応答性が低下する傾向がある。そこで、作動油の温度が低い場合にもフロント制御を精度良く安全に行える建設機械のフロント制御装置を開示するものとして、例えば特許文献１がある。【０００４】
特許文献１には、上下方向に回動可能な複数のフロント部材により構成される多関節型のフロント装置と、前記複数のフロント部材を駆動する複数の油圧アクチュエータと、複数の操作手段からの信号により駆動され、前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御する複数の油圧制御弁とを有する建設機械に備えられ、前記フロント装置を予め設定された領域内で動くよう制御する建設機械のフロント制御装置において、作動油の温度を検出する油温検出手段と、前記油温検出手段で検出された作動油の温度が、第１油温領域と、第１油温領域よりも高い第２油温領域、第２油温領域よりも高い第３油温領域の少なくとも３つの油温領域のいずれにあるかを判断し、作動油の温度が第１及び第２油温領域にあるときは、第１油温領域と第２油温領域とでは異なる態様で警報を発する警報手段とを備えることを特徴とする建設機械のフロント制御装置（請求項１）が開示されている。【０００５】
特許文献１に記載の建設機械によれば、オペレータは、建設機械の操作をする上で重要な要素である油温が低いか否か、またどの程度低いかを認識しながら作業を行うことができる。即ち、油温が第２油温領域にある場合（やや低い場合）は応答性が低いことが予見されるので、建設機械の操作を丁寧に行うよう意識するため、フロント制御の向上が図れる。また、油温が第１油温領域にある場合（相当低い場合）はフロント制御に適しないので、フロント制御は利用せず、通常の操作手段の操作通りの作業を行う。これにより、作動油の温度が低い場合にも、フロント制御を精度良く安全に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−８４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、油圧ショベルのような作業機械においては、作業機が予め設定された領域へ侵入しないように作業機の動作を制御する領域制限制御が知られている。領域制限制御は、油圧パイロット式の操作装置から出力されたパイロット圧を電磁比例弁で減圧または増圧することにより行われる。【０００８】
ここで、領域制限制御に用いられる電磁比例弁では、圧力損失や漏れ流量が生じるため、電磁比例弁を介してパイロット圧を方向制御弁に導く場合は、電磁比例弁を介さずにパイロット圧を導く場合と比べて、作業機の応答性が低下する傾向がある。そのため、整形作業のように高い精度が求められる作業を行う際は、電磁比例弁で減圧または増圧したパイロット圧で方向制御弁を操作し、ガラ振り作業のような高い応答性が求められる作業を行う際は、レバー操作に応じて生成されたパイロット圧で直接方向制御弁を操作できることが望ましい。そこで、操作装置から出力されたパイロット圧を方向制御弁に導くパイロット油路には、電磁比例弁をバイパスして領域制限制御を無効化する切替弁が設けられている。【０００９】
このような領域制限制御を搭載した作業機械に特許文献１に記載のフロント装置を適用した場合、以下のような課題が生じる。【００１０】
電磁比例弁がバイパスされると、パイロット油路のうち切替弁と電磁比例弁とを接続する油路部分に作動油が流通しなくなる。そのため、電磁比例弁をバイパスした状態（領域制限制御を無効化した状態）で作業を継続した場合に、当該油路部分以外を流通している作動油の温度が高く保たれる一方で、当該油路部分に滞留している作動油の温度は低くなる。しかし、特許文献１に記載のフロント装置では、油圧ポンプを介して流通している作動油の温度しか検出していないため、切替弁と電磁比例弁とを接続する油路部分に滞留している作動油の温度が低下しても、オペレータに警報を発することはできない。そのため、切替弁と電磁比例弁とを接続する油路部分に滞留している作動油の温度が低い状態でオペレータが電磁比例弁のバイパスを解除し、領域制限制御による作業を開始した場合に、作業機の応答性が低下し、作業機が予め設定された領域に侵入してしまうおそれがある。【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧パイロット式の操作装置で生成したパイロット圧を方向制御弁に導くパイロット油路に設けられた領域制限制御用の電磁比例弁をバイパスすることにより領域制限制御を無効化できる切替弁を備えた作業機械において、作業機の応答性を確保しつつ領域制限制御を実行できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機によって駆動される油圧ポンプと、前記原動機によって駆動されるパイロットポンプと、前記油圧ポンプから供給される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧アクチュエータによって駆動される作業機と、前記油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータに供給される圧油を制御する複数の方向制御弁と、前記パイロットポンプから供給された圧油を減圧し、前記複数の方向制御弁を操作するための複数のパイロット圧を生成する油圧パイロット式の複数の操作装置と、前記複数のパイロット圧を前記複数の方向制御弁に導く複数のパイロット油路に設けられ、前記パイロット圧を減圧しない全開位置と前記複数のパイロット圧を遮断する全閉位置との間で操作可能な複数の電磁比例弁と、前記作業機が予め設定された領域に侵入しないように、前記複数の電磁比例弁を操作して前記複数のパイロット圧を補正する領域制限制御を実行する制御装置と、前記領域制限制御の有効化または無効化を指示する制御切替スイッチと、前記複数のパイロット油路に設けられ、前記複数のパイロット油路を連通させる連通位置と前記複数の電磁比例弁をバイパスするバイパス位置とに切替操作可能な複数の切替弁とを備えた作業機械において、前記複数のパイロット油路のうち前記複数の切替弁と前記複数の電磁比例弁とを接続する油路部分の作動油の温度を第１の油温として検出する第１の油温検出装置を更に備え、前記制御装置は、前記第１の油温が第１の所定温度よりも高いか否かを判定し、かつ、前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化と無効化のいずれが指示されているかを判定する状態判定部と、前記第１の油温が第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁を連通位置に切り替え、前記第１の油温が前記第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の無効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁をバイパス位置に切り替え、前記第１の油温が前記第１の所定温度以下であると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の切替弁を連通位置に切り替える切替弁制御部と、前記第１の油温が第１の所定温度よりも高くかつ前記制御切替スイッチによって前記領域制限制御の有効化が指示されていると前記状態判定部が判定したときは、前記領域制限制御に従って前記複数の電磁比例弁を操作し、前記第１の油温が前記第１の所定温度以下であると前記状態判定部が判定したときは、前記複数の電磁比例弁を全開位置に操作する電磁比例弁制御部とを有するものとする。【００１３】
以上のように構成した本発明によれば、第１の油温が第１の所定温度よりも高く、かつ、制御切替スイッチによって領域制限制御の有効化が指示されているときは、複数の切替弁を連通位置に切り替え、かつ、領域制限制御に従って複数の電磁比例弁を操作することにより、作業機の応答性を確保しつつ領域制限制御を実行することが可能となる。【００１４】
また、第１の油温が第１の所定温度よりも高く、かつ、制御切替スイッチによって領域制限制御の無効化が指示されているときは、複数の切替弁をバイパス位置に切り替え、複数のパイロット油路のうち複数の切替弁と複数の電磁比例弁とを接続する油路部分に作動油を流通させないことにより、作業機の応答性を向上させることが可能となる。【００１５】
また、第１の油温が第１の所定温度以下であるときに、複数の切替弁を連通位置に切り替え、かつ、複数の電磁比例弁を全開位置に操作することにより、複数のパイロット油路のうち複数の切替弁と複数の電磁比例弁とを接続する油路部分に作動油が流通するため、領域制限制御が無効化されている間も当該油路部分の油温を第１の所定温度よりも高い（作業機の応答性を確保できる）温度に維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、油圧パイロット式の操作装置から出力されたパイロット圧を方向制御弁に導くパイロット油路に設けられた領域制限制御用の電磁比例弁を切替弁でバイパスすることにより領域制限制御を無効化できる作業機械において、作業機の応答性を確保しつつ領域制限制御を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。
【図２】油圧ショベルの構成を模式的に示す図である。
【図３】油圧ショベルに搭載された油圧制御システムの構成図である。
【図４】油圧制御システムの油圧回路図である。
【図５】切替弁ユニットの油圧回路図である。
【図６】電磁比例弁ユニットの油圧回路図である。
【図７】コントローラの機能ブロック図である。
【図８】バケット爪先位置と設計面との距離を示す模式図である。
【図９】バケット爪先位置における補正前後の速度ベクトルを示す模式図である。
【図１０】バケット爪先位置と設計面との距離と速度補正係数との関係を示す図である。
【図１１】作動油の温度領域の区分を示す図である。
【図１２】第１の油温、第２の油温および制御切替スイッチの状態と、状態判定部が表示装置、切替弁制御部および電磁比例弁制御部に出力する指令との対応を示す図である。
【図１３】表示装置に表示させる画面の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、左右側部のそれぞれに設けられる履帯を駆動させて走行する走行体２と、走行体２上に旋回可能に設けられる旋回体３とを備えている。
【００２０】
旋回体３は、運転室４、機械室５およびカウンタウェイト６を有する。運転室４は、旋回体３の前部の左側に設けられている。機械室５は、運転室４の後方に設けられている。カウンタウェイトは、機械室５の後方、すなわち旋回体３の後端に設けられている。
【００２１】
また、旋回体３は、作業機７を装備している。作業機７は、運転室４の右側方であって旋回体３の前部の中央に設けられている。作業機７は、ブーム８と、アーム９と、バケット１０と、ブームシリンダ１１と、アームシリンダ１２と、バケットシリンダ１３とを有する。ブーム８の基端部は、ブームピンを介して、旋回体の前部に回動可能に取り付けられている。アーム９の基端部は、アームピンを介して、ブーム８の先端部に回動可能に取り付けられている。バケット１０の基端部は、バケットピンを介して、アーム９の先端部に回動可能に取り付けられている。また、ブームシリンダ１１と、アームシリンダ１２と、バケットシリンダ１３とはそれぞれ作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１１はブーム８を駆動する。アームシリンダ１２はアーム９を駆動する。バケットシリンダ１３はバケット１０を駆動する。
【００２２】
機械室５の内部には、油圧ポンプ１４、パイロットポンプ１５、原動機としてのエンジン１６（図３に示す）等が設置されている。
【００２３】
運転室４の内部には車体傾斜センサ１７、ブーム８にはブーム傾斜センサ１８、アーム９にはアーム傾斜センサ１９、バケット１０にはバケット傾斜センサ２０が取り付けられている。例えば、車体傾斜センサ１７、ブーム傾斜センサ１８、アーム傾斜センサ１９およびバケット傾斜センサ２０はＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）であり、車体傾斜センサ１７は車体の対地角度を、ブーム傾斜センサ１８はブームの対地角度を、アーム傾斜センサ１９はアームの対地角度を、バケット傾斜センサ２０はバケットの対地角度を計測する。また、旋回体３の後方部の左右側には、第１のＧＮＳＳアンテナ２１と第２のＧＮＳＳアンテナ２２が取り付けられている。第１のＧＮＳＳアンテナ２１と第２のＧＮＳＳアンテナ２２から得られる位置情報により、車体基準位置Ｐ０（図２に示す）のグローバル座標を計算することが可能である。
【００２４】
図２は、油圧ショベル１の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、ブーム８の長さ、つまり、ブームピン位置Ｐ１からアームピン位置Ｐ２までの長さはＬ１である。また、アーム９の長さ、つまり、アームピン位置Ｐ２からバケットピン位置Ｐ３までの長さはＬ２である。また、バケット１０の長さ、つまり、バケットピン位置Ｐ３からバケット爪先位置Ｐ４までの長さはＬ３である。また、グローバル座標系に対する車体傾斜、つまり、水平面鉛直方向に対する車体鉛直方向のなす角度（以下、車体傾斜角度）がθ４である。ブームピン位置Ｐ１とアームピン位置Ｐ２を結んだ線分と車体鉛直方向とのなす角度がθ１である。以下、ブーム角度θ１という。アームピン位置Ｐ２とバケットピン位置Ｐ３を結んだ線分と、ブームピン位置Ｐ１とアームピン位置Ｐ２からなる直線とのなす角度（以下、アーム角度）がθ２である。バケットピン位置Ｐ３とバケット爪先位置Ｐ４を結んだ線分と、アームピン位置Ｐ２とバケットピン位置Ｐ３からなる直線とのなす角度（以下、バケット角度）がθ３である。
【００２５】
図３は、油圧ショベル１に搭載された油圧制御システムの構成図である。図３に示すように、油圧制御システム１００は、エンジン１６と、エンジン１６によって駆動される油圧ポンプ１４およびパイロットポンプ１５と、レバー操作量に応じてパイロットポンプ１５から供給された圧油（パイロット一次圧）を減圧して出力する油圧パイロット式の操作装置としての操作レバー装置２４と、操作レバー装置２４から出力されたパイロット圧によって駆動され、油圧ポンプ１４からブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３および旋回モータ２３に供給される圧油を制御する方向制御弁ユニット３０と、制御装置としてのコントローラ２５と、操作レバー装置２４から出力されたパイロット圧をコントローラ２５からの出力に応じて減圧または増圧して出力する電磁比例弁ユニット２９と、操作レバー装置２４から出力された圧油（パイロット圧）を電磁比例弁ユニット２９を介さずに方向制御弁ユニット３０に導くか電磁比例弁ユニット２９を介して方向制御弁ユニット３０に導くかを切り替える切替弁ユニット２８と、運転室４（図１に示す）に設置された表示装置２６と、操作レバー装置２４のレバー操作量（パイロット圧）を検出するパイロット圧センサ２７と、電磁比例弁ユニット２９を通過する作動油の温度（第１の油温）を検出する第１の油温検出装置としての第１の温度センサ３１と、パイロットポンプ１５に吸い込まれる作動油の温度（第２の油温）を検出する第２の油温検出装置としての温度センサ３２と、領域制限制御の有効化または無効化を指示する制御切替スイッチ６６とを備えている。
【００２６】
図４は、油圧制御システム１００の油圧回路図である。図４に示すように、操作レバー装置２４は、旋回操作レバー３４と、ブーム操作レバー３５と、アーム操作レバー３６と、バケット操作レバー３７と、旋回操作レバー３４によって駆動される旋回右パイロット制御弁４３および旋回左パイロット制御弁４４と、ブーム操作レバー３５によって駆動されるブーム上げパイロット制御弁４５およびブーム下げパイロット制御弁４６と、アーム操作レバー３６によって駆動されるアーム引きパイロット制御弁４７およびアーム押しパイロット制御弁４８と、バケット操作レバー３７によって駆動されるバケットクラウドパイロット制御弁４９およびバケットダンプパイロット制御弁５０とを備えている。また、方向制御弁ユニット３０は、油圧ポンプ１４から旋回モータ２３に供給される圧油を制御する旋回方向制御弁３９と、油圧ポンプ１４からブームシリンダ１１に供給される圧油を制御するブーム方向制御弁４０と、油圧ポンプ１４からアームシリンダ１２に供給される圧油を制御するアーム方向制御弁４１と、油圧ポンプ１４からバケットシリンダ１３に供給される圧油を制御するバケット方向制御弁４２とを備えている。
【００２７】
パイロット遮断弁３３は、パイロットポンプ１５から操作レバー装置２４に供給される圧油（パイロット一次圧）を遮断することにより、操作レバー３４〜３７の非操作時に油圧アクチュエータ１１〜１２，２３が動作することを防止するためのものである。
【００２８】
旋回操作レバー３４は、旋回右パイロット制御弁４３または旋回左パイロット制御弁４４を駆動し、旋回右パイロット油路１４３または旋回左パイロット油路１４４を介して旋回方向制御弁３９にパイロット圧を供給することで旋回モータ２３を駆動する。ブーム操作レバー３５は、ブーム上げパイロット制御弁４５またはブーム下げパイロット制御弁４６を駆動し、ブーム上げパイロット油路１４５またはブーム下げパイロット油路１４６を介してブーム方向制御弁４０にパイロット圧を供給することでブームシリンダ１１を駆動する。アーム操作レバー３６は、アーム引きパイロット制御弁４７またはアーム押しパイロット制御弁４８を駆動し、アーム引きパイロット油路１４７またはアーム押しパイロット油路１４８を介してアーム方向制御弁４１にパイロット圧を供給することでアームシリンダ１２を駆動する。バケット操作レバー３７は、バケットクラウドパイロット制御弁４９またはバケットダンプパイロット制御弁５０を駆動し、バケットクラウドパイロット油路１４９またはバケットダンプパイロット油路１５０を介してバケット方向制御弁４２にパイロット圧を供給することでバケットシリンダ１３を駆動する。
【００２９】
ブーム上げパイロット制御弁４５によって出力されるパイロット圧はブーム上げ操作シャトル弁３８を介してブーム方向制御弁４０に導かれるが、ブーム上げ操作シャトル弁３８はブーム上げパイロット制御弁４５から出力されたブーム上げパイロット圧と電磁比例弁ユニット２９から出力されたブーム上げパイロット圧のうち大きい方をブーム方向制御弁４０に導く。また、ブーム下げパイロット制御弁４６、アーム引きパイロット制御弁４７、アーム押しパイロット制御弁４８、バケットクラウドパイロット制御弁４９およびバケットダンプパイロット制御弁５０から出力されるパイロット圧は、切替弁ユニット２８を介して方向制御弁４０〜４２に導かれる。
【００３０】
図５は、切替弁ユニット２８の油圧回路図である。図５に示すように、切替弁ユニット２８は、切替弁５１〜５５と、これらを内蔵する筐体２８ａとを備えている。
【００３１】
ブーム下げパイロット切替弁５１は、ブーム下げパイロット制御弁４６によって出力されたパイロット圧をブーム方向制御弁４０に導くか電磁比例弁ユニット２９に導くかを切り替える。アーム引きパイロット切替弁５２は、アーム引きパイロット制御弁４７によって出力されたパイロット圧をアーム方向制御弁４１に導くか電磁比例弁ユニット２９に導くかを切り替える。アーム押しパイロット切替弁５３は、アーム押しパイロット制御弁４８によって出力されたパイロット圧をアーム方向制御弁４１に導くか電磁比例弁ユニット２９に導くかを切り替える。バケットクラウドパイロット切替弁５４はバケットクラウドパイロット制御弁４９によって出力されたパイロット圧をバケット方向制御弁４２に導くか電磁比例弁ユニット２９に導くかを切り替える。バケットダンプパイロット切替弁５５は、バケットダンプパイロット制御弁５０によって出力されたパイロット圧をバケット方向制御弁４２に導くか電磁比例弁ユニット２９に導くかを切り替える。
【００３２】
切替弁５１〜５５は電磁駆動式のオンオフ弁であり、コントローラ２５からの出力によって駆動される。コントローラ２５からの出力が無いときは、切替弁５１〜５５はバイパス位置（図示位置）に保持され、操作レバー装置２４から供給されたパイロット圧を電磁比例弁ユニット２９を介さずに方向制御弁ユニット３０に導く。コントローラ２５からの出力があるときは、切替弁５１〜５５は連通位置に切り替わり、操作レバー装置２４から供給されたパイロット圧を電磁比例弁ユニット２９を介して方向制御弁ユニット３０に導く。
【００３３】
図６は、電磁比例弁ユニット２９の油圧回路図である。図６に示すように、電磁比例弁ユニット２９は、ブーム下げパイロット減圧弁５６と、アーム引きパイロット減圧弁５７と、アーム押しパイロット減圧弁５８と、バケットクラウドパイロット減圧弁５９と、バケットクラウドパイロットシャトル弁６０と、バケットクラウドパイロット増圧弁６１と、バケットダンプパイロット減圧弁６２と、バケットダンプパイロットシャトル弁６３と、バケットダンプパイロット増圧弁６４と、ブーム上げパイロット増圧弁６５と、これらを内蔵する筐体２９ａとを備えている。パイロット減圧弁５６〜５９，６２は、パイロット圧を減圧しない全開位置とパイロット圧を遮断する全閉位置との間で操作可能な電磁比例弁であり、コントローラ２５からの指令が無いときは全開位置に保持される。パイロット増圧弁６１，６４，６５は、パイロット一次圧を遮断する全閉位置とパイロット圧を減圧しない全開位置との間で操作可能な電磁比例弁であり、コントローラ２５からの指令が無いときは全開位置に保持される。
【００３４】
ブーム下げパイロット減圧弁５６は、切替弁ユニット２８から供給されたブーム下げパイロット圧をコントローラ２５からの指令に応じて減圧する。アーム引きパイロット減圧弁５７は、切替弁ユニット２８から供給されたアーム引きパイロット圧をコントローラ２５からの指令に応じて減圧する。アーム押しパイロット減圧弁５８は、切替弁ユニット２８から供給されたアーム押しパイロット圧をコントローラ２５からの指令に応じて減圧する。
【００３５】
バケットクラウドパイロット減圧弁５９は、切替弁ユニット２８から供給されたバケットクラウドパイロット圧をコントローラ２５からの指令に応じて減圧する。バケットクラウドパイロット増圧弁６１は、コントローラ２５からの指令に応じてパイロット一次圧を減圧し、バケットクラウドパイロット圧を生成する。バケットクラウドパイロットシャトル弁６０は、バケットクラウドパイロット減圧弁５９とバケットクラウドパイロット増圧弁６１から出力されたパイロット圧のうち大きい方を出力する。
【００３６】
バケットダンプパイロット減圧弁６２は、切替弁ユニット２８から供給されたバケットダンプパイロット圧をコントローラ２５からの指令に応じて減圧する。バケットダンプパイロット増圧弁６４は、コントローラ２５からの指令に応じてパイロット一次圧を減圧し、バケットダンプパイロット圧を生成する。バケットダンプパイロットシャトル弁６３は、バケットダンプパイロット減圧弁６２とバケットダンプパイロット増圧弁６４から出力されたパイロット圧のうち大きい方を出力する。
【００３７】
ブーム上げパイロット増圧弁６５は、コントローラ２５からの指令に応じてパイロット一次圧を減圧し、ブーム上げパイロット圧を生成する。
【００３８】
電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４によって生成されたパイロット圧は、切替弁ユニット２８を介して方向制御弁４０〜４２に導かれ、電磁比例弁（ブーム上げパイロット増圧弁）６５によって生成されたパイロット圧（ブーム上げパイロット圧）は、ブーム上げ操作シャトル弁３８に導かれる。
【００３９】
なお、第１の温度センサ３１は、切替弁５１〜５５と電磁比例弁５６〜５９，６２とを接続する油路部分１４６ａ，１４６ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂ，１４９ａ，１４９ｂ，１５０ａ，１５０ｂ以外を流通している作動油の温度を検出できるのであれば、どこに取り付けても良い。また、第２の温度センサ３２（図２および図４に示す）は、切替弁５１〜５５と電磁比例弁５６〜５９，６２とを接続する油路部分１４６ａ，１４６ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂ，１４９ａ，１４９ｂ，１５０ａ，１５０ｂ（図５および図６に示す）の作動油の温度を検出できるのであれば、どこに取り付けても良い。
【００４０】
図７は、コントローラ２５の機能ブロック図である。図７に示すように、コントローラ２５は、温度取得部６７と、状態判定部６８と、切替弁制御部６９と、距離取得部７０と、目標速度演算部７１と、制限速度決定部７２と、電磁比例弁制御部７３とを備えている。
【００４１】
温度取得部６７は、第１の温度センサ３１で検出した第１の油温Ｔ１と第２の温度センサ３２で検出した第２の油温Ｔ２とを取得する。状態判定部６８は、温度取得部６７が取得した第１の油温Ｔ１および第２の油温Ｔ２と制御切替スイッチ６６の状態とに応じて、表示装置２６、切替弁制御部６９および電磁比例弁制御部７３への出力を変更する。切替弁制御部６９は、状態判定部６８からの出力に応じて切替弁５１〜５５を制御する。距離取得部７０は、バケット爪先位置Ｐ４とあらかじめ設定されている領域である設計面との距離を取得する。目標速度演算部７１は、パイロット圧センサ２７で検出したパイロット圧（レバー操作量）に基づいて、油圧アクチュエータ１１〜１３，２３の目標速度を演算する。制限速度決定部７２は、距離取得部７０によって演算された距離と目標速度演算部７１によって演算された目標速度に基づいて油圧アクチュエータ１１〜１３の制限速度を決定する。電磁比例弁制御部７３は、状態判定部６８によって出力された領域制限制御の有効化または無効化の情報と、制限速度決定部７２によって出力されたアクチュエータの制限速度とに応じて電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５を制御する。
【００４２】
図８は、バケット爪先位置Ｐ４と設計面との距離Ｄを示す模式図である。バケット爪先位置Ｐ４は、油圧ショベル１に取り付けられた車体傾斜センサ１７、ブーム傾斜センサ１８、アーム傾斜センサ１９およびバケット傾斜センサ２０から得られる角度情報と、第１のＧＮＳＳアンテナ２１および第２のＧＮＳＳアンテナ２２から得られる方位情報および位置情報とから計算される。ここで取得される角度情報と位置情報は、グローバル座標系における車体傾斜角度θ４、ブーム８の対地角度、アーム９の対地角度、バケット１０の対地角度およびグローバル座標系における車体基準位置Ｐ０の座標であり、ブーム対地角度から車体傾斜角度θ４を減算することによりブーム角度θ１が求められ、アーム対地角度からブーム対地角度を減算することによりアーム角度θ２が求められ、バケット対地角度からアーム対地角度を減算することによりバケット角度θ３が求められる。バケット爪先位置Ｐ４の座標は、車体基準位置Ｐ０に対するブームピン位置Ｐ１の座標、車体傾斜角度θ４、ブーム長さＬ１、アーム長さＬ２、バケット長さＬ３、ブーム角度θ１、アーム角度θ２およびバケット角度θ３（図２に示す）を用いた三角関数によって求められる。
【００４３】
図９は、バケット爪先位置Ｐ４における補正前後の速度ベクトルを示す模式図である。制限速度決定部７２は、目標速度演算部７１により出力されたアームシリンダ目標速度、ブームシリンダ目標速度およびバケットシリンダ目標速度に基づいてバケット爪先位置Ｐ４における速度ベクトルＶ０を計算し、バケット爪先位置Ｐ４における速度ベクトルＶ０の設計面鉛直方向の成分であるＶ０ｚと、設計面水平方向の成分であるＶ０ｘを計算する。次に、バケット爪先位置Ｐ４と設計面との距離Ｄに基づいて決定される速度補正係数ｋをＶ０ｚに乗じることによって求められる制限速度Ｖ１ｚと、設計面水平方向の成分であるＶ０ｘとの合成速度ベクトルであるＶ１を計算し、速度ベクトルＶ１に相当するアームシリンダ制限速度と、ブームシリンダ制限速度と、バケットシリンダ制限速度とを計算し、電磁比例弁制御部７３に出力する。
【００４４】
図１０は、バケット爪先位置Ｐ４と設計面との距離Ｄと速度補正係数ｋとの関係を示す図である。バケット爪先位置Ｐ４が設計面の外方にある時の距離を正として、通常作業時は距離Ｄが小さくなるにつれて速度補正係数ｋが小さくなり、かつ、前記距離Ｄが０の時の速度補正係数が０となる。なお、速度ベクトルは設計面の外方から設計面に近づく方向を正としている。このように速度補正係数ｋを決定することにより、バケット爪先位置Ｐ４が設計面に近づくにつれて、バケット爪先位置Ｐ４の設計面に侵入する方向の速度ベクトルが小さくなるため、バケット１０が設計面に侵入することを防止することが可能となる。
【００４５】
図１１は、作動油の温度領域の区分を示す図である。図７に示す状態判定部６８は、温度取得部６７によって取得された第１の油温Ｔ１および第２の油温Ｔ２がどの温度領域にあるかを判定する。温度領域は、領域制限制御の精度が得られない程度まで作業機７の応答性が低下する温度領域Ａと、緩やかなレバー操作に対して領域制限制御の精度が得られる程度の作業機７の応答性を確保できる温度領域Ｂと、通常のレバー操作に対して領域制限制御の精度が得られる程度の作業機７の応答性を確保できる温度領域Ｃと、電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５を故障させるおそれがある極低温の温度領域Ｄに分けられる。温度領域Ｃの下限温度（温度領域Ｂの上限温度）Ｔｂは、例えば、油圧ショベル１の通常運転時の油温領域の下限温度（例、２０℃）に設定されている。温度領域Ａの下限温度（温度領域Ｄの上限温度）Ｔｃは、例えば、電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５の作動温度領域の下限温度（例、−１０℃）に設定されている。温度領域Ｂの下限温度Ｔａ（温度領域Ａの上限温度）は、ＴｂとＴｃの間の温度（例、０℃）に設定されている。以下、温度Ｔａを第１の所定温度と称し、温度Ｔｂを第２の所定温度と称し、温度Ｔｃを第２の所定温度と称する。
【００４６】
図１２は、第１の油温Ｔ１、第２の油温Ｔ２および制御切替スイッチ６６の状態と、図７に示す状態判定部６８が切替弁制御部６９、電磁比例弁制御部７３および表示装置２６に出力する指令との対応を示す図である。
【００４７】
第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃ以下である（温度領域Ｄにある）場合は、制御切替スイッチ６６の状態に関わらず、切替弁制御部６９に切替弁ＯＦＦの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御無効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示Ａ表示の指令を出力する。
【００４８】
第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃよりも高く（温度領域Ｄ以外の温度領域にあり）、かつ、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａ以下である（温度領域Ａにある）場合は、制御切替スイッチ６６の状態に関わらず、切替弁制御部６９に切替弁ＯＮの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御無効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示Ａ表示の指令を出力する。
【００４９】
第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃよりも高く（温度領域Ｄ以外の温度領域にあり）、かつ、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａよりも高くかつ第２の所定温度Ｔｂ以下である（温度領域Ｂにある）場合は、制御切替スイッチ６６がＯＮのときは切替弁制御部６９に切替弁ＯＮの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御有効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示Ｂ表示の指令を出力する。一方、同じ温度条件下で、制御切替スイッチ６６がＯＦＦのときは、切替弁制御部６９に切替弁ＯＦＦの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御無効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示非表示の指令を出力する。
【００５０】
第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃよりも高く（温度領域Ｄ以外の温度領域にあり）、かつ、第１の油温Ｔ１が第２の所定温度Ｔｂよりも高い（温度領域Ｃにある）場合で、制御切替スイッチ６６がＯＮのときは、切替弁制御部６９に切替弁ＯＮの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御有効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示非表示の指令を出力する。一方、同じ温度条件下で、制御切替スイッチ６６がＯＦＦのときは、切替弁制御部６９に切替弁ＯＦＦの指令を出力し、電磁比例弁制御部７３に制御無効の指令を出力し、表示装置２６に暖機指示非表示の指令を出力する。
【００５１】
図７に戻り、切替弁制御部６９は、状態判定部６８から切替弁ＯＮ指令を受けた場合は、切替弁５１〜５５を駆動して連通位置に切り替え、操作レバー装置２４から出力されたパイロット圧を電磁比例弁ユニット２９に導く。一方、切替弁ＯＦＦ指令を受けた場合は、切替弁５１〜５５を駆動せずにバイパス位置に保持し、操作レバー装置２４から出力されたパイロット圧を電磁比例弁ユニット２９を介さずに方向制御弁ユニット３０に導く。
【００５２】
電磁比例弁制御部７３は、状態判定部６８から制御有効の指令を受けた場合は、制限速度決定部７２によって決定されたアクチュエータの制限速度に基づいて、電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５を駆動する。一方、制御無効の指令を受けた場合は、電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５を駆動せずに、切替弁ユニット２８から供給されたパイロット圧を補正することなく切替弁ユニット２８に戻す。
【００５３】
図１３は、図３に示す表示装置２６に表示させる画面の例を示す図である。表示装置２６は、図７に示す状態判定部６８から暖機指示Ａ表示の指令を受けた場合は、領域制限制御を有効化できない作動状態であるため、その旨のメッセージと共にフロント（図１に示す作業機７）の暖機運転を促すメッセージを表示する。また、暖機指示Ｂ表示の指令を受けた場合は、領域制限制御の精度を十分に確保できない作動状態であるため、領域制限制御の精度向上のためにフロントの暖機運転を促すメッセージを表示する。また、暖機指示非表示の指令を受けた場合は、フロントの暖機運転を促すメッセージは表示せず、油圧ショベル１の標準的な計器情報や作業機７と設計面との距離情報を表示する。
【００５４】
以上のように構成した本実施の形態に係る油圧ショベル１によれば、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａよりも高く、かつ、制御切替スイッチ６６によって領域制限制御の有効化が指示されているときは、切替弁５１〜５５を連通位置に切り替え、かつ、領域制限制御に従って電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５を操作することにより、作業機７の応答性を確保しつつ領域制限制御を実行することが可能となる。
【００５５】
また、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａよりも高く、かつ、制御切替スイッチ６６によって領域制限制御の無効化が指示されているときは、切替弁５１〜５５をバイパス位置に切り替え、パイロット油路１４３〜１５０のうち切替弁５１〜５５と電磁比例弁５６〜５９，６２とを接続する油路部分１４６ａ，１４６ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂ，１４９ａ，１４９ｂ，１５０ａ，１５０ｂに作動油を流通させないことにより、作業機７の応答性を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａ以下であるときに、切替弁５１〜５５を連通位置に切り替え、かつ、電磁比例弁５６〜５９，６２を全開位置に操作することにより、パイロット油路１４３〜１５０のうち切替弁５１〜５５と電磁比例弁５６〜５９，６２とを接続する油路部分１４６ａ，１４６ｂ，１４７ａ，１４７ｂ，１４８ａ，１４８ｂ，１４９ａ，１４９ｂ，１５０ａ，１５０ｂに作動油が流通するため、領域制限制御が無効化されている間も当該油路部分の油温を第１の所定温度Ｔａよりも高い（作業機７の応答性を確保できる）温度に維持することが可能となる。
【００５７】
また、第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃ以下である（温度領域Ｄにある）場合は、表示装置２６に暖機指示Ａが表示されるため、領域制限制御が有効化できないことをオペレータに知らせると共に、作業機７の暖機運転を行うようオペレータを促すことができる。
【００５８】
また、第２の油温Ｔ２が第３の所定温度Ｔｃよりも高く（温度領域Ｄ以外の温度領域にあり）、かつ、第１の油温Ｔ１が第１の所定温度Ｔａよりも高くかつ第２の所定温度Ｔｂ以下である（温度領域Ｂにある）場合で、制御切替スイッチ６６がＯＮのときに、表示装置２６に暖機指示Ｂが表示されるため、領域制限制御が十分に確保できないことをオペレータに知らせると共に、作業機７の暖機運転を行うようオペレータを促すことができる。
【００５９】
また、第２の油温Ｔ２が電磁比例弁５６〜５９，６１，６２，６４，６５の作動温度領域の下限温度Ｔｃ以下である（温度領域Ｄにある）ときに、切替弁５１〜５５をバイパス位置に切り替えることにより、極低温の作動油が電磁比例弁５６〜５９，６２，６５を通過しないため、電磁比例弁５６〜５９，６２，６５の故障を防ぐことが可能となる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態では、作業具としてバケットを備えた油圧ショベルを例に説明したが、本発明は、バケット以外の作業具を備えた油圧ショベルや、油圧ショベル以外の作業機械にも適用可能である。また、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６１】
１…油圧ショベル、２…走行体、３…旋回体、４…運転室、５…機械室、６…カウンタウェイト、７…作業機、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１２…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１３…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、１４…油圧ポンプ、１５…パイロットポンプ、１６…エンジン（原動機）、１７…車体傾斜センサ、１８…ブーム傾斜センサ、１９…アーム傾斜センサ、２０…バケット傾斜センサ、２１…第１のＧＮＳＳアンテナ、２２…第２のＧＮＳＳアンテナ、２３…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、２４…操作レバー装置、２５…コントローラ（制御装置）、２６…表示装置、２７…パイロット圧センサ、２８…切替弁ユニット、２８ａ…筐体、２９…電磁比例弁ユニット、２９ａ…筐体、３０…方向制御弁ユニット、３１…第１の温度センサ（第１の温度検出装置）、３２…第２の温度センサ（第２の温度検出装置）、３３…パイロット遮断弁、３４…旋回操作レバー、３５…ブーム操作レバー、３６…アーム操作レバー、３７…バケット操作レバー、３８…ブーム上げ操作シャトル弁、３９…旋回方向制御弁、４０…ブーム方向制御弁、４１…アーム方向制御弁、４２…バケット方向制御弁、４３…旋回右パイロット制御弁、４４…旋回左パイロット制御弁、４５…ブーム上げパイロット制御弁、４６…ブーム下げパイロット制御弁、４７…アーム引きパイロット制御弁、４８…アーム押しパイロット制御弁、４９…バケットクラウドパイロット制御弁、５０…バケットダンプパイロット制御弁、５１…ブーム下げパイロット切替弁、５２…アーム引きパイロット切替弁、５３…アーム押しパイロット切替弁、５４…バケットクラウドパイロット切替弁、５５…バケットダンプパイロット切替弁、５６…ブーム下げパイロット減圧弁、５７…アーム引きパイロット減圧弁、５８…アーム押しパイロット減圧弁、５９…バケットクラウドパイロット減圧弁、６０…バケットクラウドパイロットシャトル弁、６１…バケットクラウドパイロット増圧弁、６２…バケットダンプパイロット減圧弁、６３…バケットダンプパイロットシャトル弁、６４…バケットダンプパイロット増圧弁、６５…ブーム上げパイロット増圧弁、６６…制御切替スイッチ、６７…温度取得部、６８…状態判定部、６９…切替弁制御部、７０…距離取得部、７１…目標速度演算部、７２…制限速度決定部、７３…電磁比例弁制御部、１００…油圧制御システム、１４３…旋回右パイロット油路、１４４…旋回左パイロット油路、１４５…ブーム上げパイロット油路、１４６…ブーム下げパイロット油路、１４６ａ，１４６ｂ…油路部分、１４７…アーム引きパイロット油路、１４７ａ，１４７ｂ…油路部分、１４８…アーム押しパイロット油路、１４８ａ，１４８ｂ…油路部分、１４９…バケットクラウドパイロット油路、１４９ａ，１４９ｂ…油路部分、１５０…バケットダンプパイロット油路、１５０ａ，１５０ｂ…油路部分。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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