(57)【要約】【課題】主油圧ポンプの消費エネルギを抑えながら、特定構造体を重力の作用方向に、その現在位置に応じて良好に駆動制御できる建設機械の油圧制御装置の提供。【解決手段】駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得る特定構造体であるブーム４０と、ブームシリンダ６の旋回体に対する角度θを検出する角度センサ１５とを有し、ブーム４０を自重方向に駆動させるに際し、ブームシリンダ６に主油圧ポンプ２からの圧油を供給してブーム４０を駆動する第１駆動制御と、この第１駆動制御に連続する制御であって、ブームシリンダ６に主油圧ポンプ２からの圧油を供給しないでブーム４０の自重によってブームシリンダ６を駆動させる第２駆動制御を含むブームシリンダ制御を、角度センサ１５から出力される信号に応じて実施可能なアクチュエータ制御手段を備えた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、この原動機によって駆動する主油圧ポンプと、駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得る特定構造体と、この特定構造体を駆動する特定アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記特定アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する特定方向制御弁とを備えた建設機械の油圧制御装置において、
上記特定構造体の現在位置を検出する位置検出手段を備えるとともに、
上記特定構造体を重力の作用方向と同方向に駆動させるに際し、上記特定アクチュエータに上記主油圧ポンプの圧油を供給して上記特定構造体を駆動するように上記特定アクチュエータを制御する第１駆動制御と、この第１駆動制御に連続する制御であって、上記特定アクチュエータに上記主油圧ポンプからの圧油を供給しないで重力によって特定構造体を駆動するように上記特定アクチュエータを制御する第２駆動制御を含むアクチュエータ制御を、上記位置検出手段から出力される信号に応じて実施可能なアクチュエータ制御手段を備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
上記請求項１記載の発明において、
上記アクチュエータ制御手段が、
上記第１駆動制御から上記第２駆動制御への移行に際して、上記特定アクチュエータに供給される上記主油圧ポンプからの圧油の量を、漸次減少させる手段を含むことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】
上記請求項１記載の発明において、
上記位置検出手段が、基準位置に対する上記特定構造体の角度を検出する角度センサから成ることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項４】
上記請求項１記載の発明において、
上記特定アクチュエータが油圧シリンダから成るとともに、
上記位置検出手段が、上記油圧シリンダのストロークを検出するストロークセンサから成ることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項５】
上記請求項１記載の発明において、
上記特定方向制御弁がセンタバイパス型の方向制御弁から成るとともに、
上記アクチュエータ制御手段が、
上記特定方向制御弁に対する圧油の供給許容、及び供給停止を制御する圧油供給制御手段と、上記特定方向制御弁の下流に設けられ、センタバイパス通路を開閉可能なバイパスカット弁と、上記位置検出手段から出力される信号に応じて上記圧油供給制御手段、及び上記バイパスカット弁の駆動を制御するコントローラとを含むことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項６】
上記請求項５記載の発明において、
上記圧油供給制御手段が、パイロット操作逆止弁から成ることを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項７】
上記請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、
上記特定構造体がブームから成り、上記特定アクチュエータがブームシリンダから成り、上記特定方向制御弁がブーム用方向制御弁から成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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得るブーム等の特定構造体と、この特定構造体を駆動するブームシリンダ等の特定アクチュエータとを備えた建設機械の油圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の油圧制御装置として、例えば油圧ショベルに備えられるものがある。この従来技術は、原動機と、この原動機によって駆動する主油圧ポンプと、駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得る特定構造体、例えばブームと、特定構造体を駆動する特定アクチュエータ、すなわちブームシリンダと、主油圧ポンプからブームシリンダに供給される圧油の流れを制御する特定方向制御弁、すなわちブーム用方向制御弁とを備えている。
【０００３】
この従来技術は、単にブームを降下させる場合には、ブームシリンダへの圧油の供給を停止させて自重により降下させるようにしている。これにより、ブームを自重方向に降下させるに際して、ブームシリンダに圧油を供給する主油圧ポンプの消費エネルギを低減させることができる。また、バケットを接地面に押し付けた状態でブームを降下させてブームシリンダ力でショベル本体をジャッキアップする作業などでは、主油圧ポンプからブームシリンダのロッド側室に圧油を供給することで所望の作業を行なうようになっている。
【０００４】
なお、駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得る特定構造体としてアームが示されているものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３０２６０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特定構造体として例えばブームを備えた上述の従来技術は、重力の作用方向にブームを駆動させる際に、すなわちブームを降下させる際に、作業の種類に応じて選択的に特定アクチュエータであるブームシリンダへの圧油の供給停止、ブームシリンダへの圧油の供給のどちらか一方を実現させている。
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術は、重力の作用方向にブームを駆動させるためのブームシリンダへの圧油の供給停止、あるいは圧油の供給に際して、特定構造体であるブームの現在位置に対する配慮はなされていなかった。
【０００８】
例えば上述の従来技術にあって、坂路上に配置された油圧ショベルのブームを、最高高さ位置に保持されている状態から自重によって降下させようとして、ブームシリンダへの圧油の供給を停止した状態に保つと、ブーム、アーム、バケットを含むフロント作業機の重心の位置によっては、ブームを降下させることができない事態を生じる。
【０００９】
なお、このようなブームの降下不能の発生を避けるためには、ブームの自重のみによってでなく、降下動作の間中ブームシリンダのロッド側室に圧油を供給し続けることが考えられるが、このように圧油を供給し続けると、上述のように主油圧ポンプの消費エネルギが大きくなり、不経済となってしまう。
【００１０】
また、上述のようなブームの降下不能を生じたときに、何らかの操作によってブーム用方向制御弁を介してブームシリンダのロッド側室に圧油を供給させ、重力方向に強制的に駆動させるようにすることが考えられる。しかし、このように構成すると、何らかの操作が必要になるために、操作性が低下する。また、特定構造体であるブームの降下を介して実施される作業の能率が低下する懸念がある。
【００１１】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、主油圧ポンプの消費エネルギを抑えながら、特定構造体を重力の作用方向に、その現在位置に応じて良好に駆動制御できる建設機械の油圧制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動する主油圧ポンプと、駆動方向と重力の作用方向とが同じ方向となり得る特定構造体と、この特定構造体を駆動する特定アクチュエータと、上記主油圧ポンプから上記特定アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する特定方向制御弁とを備えた建設機械の油圧制御装置において、上記特定構造体の現在位置を検出する位置検出手段を備えるとともに、上記特定構造体を重力の作用方向と同方向に駆動させるに際し、上記特定アクチュエータに上記主油圧ポンプの圧油を供給して上記特定構造体を駆動するように上記特定アクチュエータを制御する第１駆動制御と、この第１駆動制御に連続する制御であって、上記特定アクチュエータに上記主油圧ポンプからの圧油を供給しないで重力によって特定構造体を駆動するように上記特定アクチュエータを制御する第２駆動制御を含むアクチュエータ制御を、上記位置検出手段から出力される信号に応じて実施可能なアクチュエータ制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
このように構成した本発明は、特定構造体の位置と、アクチュエータ制御手段を介して実施される第１駆動制御、第２駆動制御との関係があらかじめ設定される。この場合、特定構造体の位置が、特定構造体の重力によっては、この特定構造体を駆動できない領域内に存在するときは、第１駆動制御を実施し、上述の領域外に至ったときに第２駆動制御を実施するように設定する。
【００１４】
このような設定状態において、特定構造体の位置が、特定構造体の重力によっては、この特定構造体を駆動できない領域に存在する状態から、領域外に向ってこの特定構造体を重力を利用して駆動させようとするときには、はじめに、位置検出手段からの信号、すなわち特定構造体の現在位置が上記領域内に存在することを示す信号に応じて、アクチュエータ制御手段は、第１駆動制御を実施する。これにより、主油圧ポンプから吐出された圧油が、特定方向制御弁を介して特定アクチュエータに供給される。したがって、特定アクチュエータが作動し、特定構造体を駆動させることができる。すなわち、主油圧ポンプの圧油を特定アクチュエータに供給して特定構造体を駆動できる。
【００１５】
その後引き続いて、位置検出手段からの信号、すなわち特定構造体の現在位置が上記領域外に至ったことを示す信号に応じて、アクチュエータ制御手段は第２駆動制御を実施する。これにより、特定アクチュエータへの圧油の供給が停止され、特定構造体は重力によって駆動する。したがって、アクチュエータ制御手段で第２駆動制御が実施されるときには、主油圧ポンプの消費エネルギが抑えられる。
【００１６】
このように本発明は、位置検出手段から出力される信号に応じて作動するアクチュエータ制御手段で実施される第１駆動制御と、第２駆動制御によって、主油圧ポンプの消費エネルギを抑えながら、特定アクチュエータの駆動を制御して特定構造体を重力の作用方向に、その現在位置に応じて良好に駆動制御できる。
【００１７】
また本発明は、上記発明において、上記アクチュエータ制御手段が、上記第１駆動制御から上記第２駆動制御への移行に際して、上記特定アクチュエータに供給される圧油の量を漸次減少させる手段を含むことを特徴としている。
【００１８】
このように構成した本発明は、主油圧ポンプから吐出される圧油で特定構造体を重力の作用方向に駆動させるように特定アクチュエータを制御する第１駆動制御から、特定構造体を重力で駆動させるように特定アクチュエータを制御する第２駆動制御に移るときに、特定アクチュエータに供給される圧油の量が徐々に減少し、第２駆動制御の開始時に特定アクチュエータに供給される圧油の量が０となる。したがって、第１駆動制御から第２駆動制御への移行が滑らかにおこなわれ、第１駆動制御から第２駆動制御への移行時のショックの発生を防ぐことができる。
【００１９】
また本発明は、上記発明において、上記位置検出手段が、基準位置に対する上記特定構造体の角度を検出する角度センサから成ることを特徴としている。
【００２０】
このように構成した本発明は、特定構造体の位置と、アクチュエータ制御手段を介して実施される第１駆動制御、第２駆動制御との関係の設定に際し、基準位置に対する特定構造体の角度が考慮される。すなわち、特定構造体の位置に応じた基準位置に対するこの特定構造体の角度が、特定構造体の重力によっては、この特定構造体を駆動できない角度領域内に存在するときは、第１駆動制御を実施し、上述の角度が上述の角度領域外に至ったときに、第２駆動制御を実施するように設定する。したがって、アクチュエータ制御手段は、角度センサから出力される信号に応じて、上述の第１駆動制御、第２駆動制御を実施する。
【００２１】
また本発明は、上記発明において、上記特定アクチュエータが油圧シリンダから成るとともに、上記位置検出手段が、上記油圧シリンダのストロークを検出するストロークセンサから成ることを特徴としている。
【００２２】
このように構成した本発明は、特定構造体の位置と、アクチュエータ制御手段を介して実施される第１駆動制御、第２駆動制御との関係の設定に際し、油圧シリンダから成る特定アクチュエータのストロークが考慮される。すなわち、特定構造体の位置に応じた特定アクチュエータのストロークが、特定構造体の重力によっては、この特定構造体を駆動できないストローク領域内に存在するときは、第１駆動制御を実施し、上述のストロークが上述のストローク領域外に至ったときに、第２駆動制御を実施するように設定する。したがって、アクチュエータ制御手段は、ストロークセンサから出力される信号に応じて、上述の第１駆動制御、第２駆動制御を実施する。
【００２３】
また本発明は、上記発明において、上記特定方向制御弁がセンタバイパス型の方向制御弁から成るとともに、上記アクチュエータ制御手段が、上記特定方向制御弁に対する圧油の供給許容、及び供給停止を制御する圧油供給制御手段と、上記特定方向制御弁の下流に設けられ、センタバイパス通路を開閉可能なバイパスカット弁と、上記位置検出手段から出力される信号に応じて上記圧油供給制御手段、及び上記バイパスカット弁を駆動制御するコントローラとを含むことを特徴としている。
【００２４】
このように構成した本発明は、位置検出手段から出力される信号に応じてアクチュエータ制御手段が第１駆動制御を実施するときは、コントローラを介して圧油供給制御手段に、特定方向制御弁に対する圧油の供給を許容するように駆動させる制御信号が出力され、また、コントローラを介してバイパスカット弁にセンタバイパス通路を閉じるように駆動させる制御信号が出力される。これにより、主油圧ポンプから吐出される圧油が、圧油供給手段、センタバイパス型の方向制御弁を介して特定アクチュエータに供給され、この特定アクチュエータが作動して、主に油圧により重力の作用方向に特定構造体を駆動するように特定アクチュエータを制御する第１駆動制御が実施される。
【００２５】
またその後、位置検出手段から出力される信号に応じてアクチュエータ制御手段が第２駆動制御を実施するときは、コントローラから圧油供給制御手段に、特定方向制御弁に対する圧油の供給を停止するように駆動させる制御信号が出力され、また、コントローラからバイパスカット弁にセンタバイパス通路を開くように駆動させる制御信号が出力される。これにより、この主油圧ポンプからの低圧の圧油は方向制御弁、バイパスカット弁を介して特定構造体の駆動に活用されることなくタンクに戻される。また、特定アクチュエータからの戻り油が方向制御弁を介して例えばタンクに戻され、重力により特定構造体をその重力の作用方向に駆動するように特定アクチュエータを制御する第２駆動制御が実施される。
【００２６】
また本発明は、上記発明において、上記圧油供給制御手段が、パイロット操作逆止弁から成ることを特徴としている。
【００２７】
このように構成した本発明は、アクチュエータ制御手段における第１駆動制御に際しては、位置検出手段からの信号に応じて、パイロット操作逆止弁は、特定方向制御弁に対する主油圧ポンプの圧油の供給を許容するように駆動する。また、引き続く第２駆動制御に際しては、位置検出手段からの信号に応じてパイロット操作逆止弁は、特定方向制御弁に対する主油圧ポンプの圧油の供給を停止させるように駆動する。
【００２８】
また本発明は、上記発明において、上記特定構造体がブームから成り、上記特定アクチュエータがブームシリンダから成り、上記特定方向制御弁がブーム用方向制御弁から成ることを特徴としている。
【００２９】
このように構成した本発明は、アクチュエータ制御手段における第１駆動制御に際しては、ブーム用方向制御弁を介してブームシリンダに主油圧ポンプからの圧油が供給されることにより、ブームが重力の作用方向に降下する。また、引き続く第２駆動制御に際しては、自重によってブームを降下させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の建設機械の油圧制御装置の実施形態を図に基づいて説明する。
【００３１】
図１は本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施形態として挙げた油圧ショベルの油圧制御装置を示す油圧回路図、図２は図１に示す本発明の一実施形態に備えられるコントローラの構成を示すブロック図である。
【００３２】
［本実施形態の構成］
図１に示すように本実施形態は、例えば油圧ショベルに備えられるもので、原動機１と、この原動機１によって駆動する主油圧ポンプ２、パイロットポンプ３とを備えている。主油圧ポンプ２の吐出管路４にはセンタバイパス通路５を接続させてあり、このセンタバイパス通路５上に特定方向制御弁、例えばブーム用方向制御弁７を配置してある。このブーム用方向制御弁７の下流のセンタバイパス通路５には他の方向制御弁、例えばアーム用方向制御弁８他図示しない方向制御弁を配置してあり、さらにその下流には、バイパスカット弁９を配置してある。また、ブーム用方向制御弁７の上流には、ブーム用方向制御弁７に対する主油圧ポンプ２からの圧油の供給許容、及び供給停止を制御する圧油供給制御手段、例えばパイロット操作逆止弁１０を配置してある。
【００３３】
なお、ブーム用方向制御弁７の同図１の右位置には、例えばブームシリンダ６のボトム側室から排出される圧油をロッド側室に再生して供給可能な再生回路を含ませてある。
【００３４】
また、油圧ショベルの本体を形成する旋回体に対して回動可能にフロント作業機を取り付けてある。このフロント作業機は例えば、特定構造体を構成するブーム４０と、このブーム４０に連結されたアーム４１と、このアーム４１に連結されたバケット４２とを含んでいる。また、ブーム４０を駆動する特定アクチュエータを構成するブームシリンダ６等の油圧シリンダも含んでいる。
【００３５】
ブーム４０の回動支点には、ブーム４０の位置を検出する位置検出手段、例えば基準位置に対するブーム４０の角度を検出する角度センサ１５を取り付けてある。上述した基準位置は、例えば本体を構成する旋回体の位置に設定してある。
【００３６】
また、ブームシリンダ６を操作するブーム用パイロット弁１３と、このブーム用パイロット弁１３がブームシリンダ６を収縮させる方向（パイロット圧Ｂｄが出力される方向）に操作されたことを検出する圧力センサ１４を備えている。
【００３７】
また、パイロットポンプ３の吐出管路１２には、このパイロットポンプ３から吐出されるパイロット圧を規定するパイロットリリーフ弁１１を備えている。また、パイロットポンプ３の吐出管路１２に連結されるパイロット管路には、第１電磁比例式減圧弁１７と、第２電磁比例式減圧弁１８とを配置してある。第１電磁比例式減圧弁１７から出力された二次圧はシャトル弁１９に与えられる。このシャトル弁１９は、ブーム用パイロット弁１３から出力される上述のパイロット圧Ｂｄとは異なるブーム上げ時のパイロット圧Ｂｕと、第１電磁比例式減圧弁１７の二次圧のうちの大きい方の圧力を選択してパイロット操作逆止弁１０の制御部に供給する。また、上述した第２電磁比例式減圧弁１８から出力された二次圧（圧力信号ＰＧ）は、バイパスカット弁９の制御部に与えられる。
【００３８】
さらに本実施形態は、上述した角度センサ１５、圧力センサ１４から出力される信号に応じて、第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８に駆動信号を出力するコントローラ１６を備えている。
【００３９】
このコントローラ１６は、図２に示すように、圧力センサ１４から出力される信号Ｐに応じて、ブーム用パイロット弁１３がブーム下げ方向に操作されていない状態に対応する値０、またはブーム下げ方向に操作されている状態に対応する最大値（ｍａｘ）の信号を出力する圧力−出力変換テーブル３０と、角度センサ１５から出力される信号θに応じて、所定角θ１に満たない角度に対応するゲイン０、または所定角θ１以上に対応するゲイン１を出力する角度−ゲイン変換テーブル３１とを含んでいる。この角度−ゲイン変換テーブル３１で設定される所定角θ１は、経験上から求められものであり、例えば走行可能な最大傾斜角の坂路に油圧ショベルが配置された状態にあるときに、自重によるブーム４０の降下が可能となる角度のうちの最大角度、すなわち旋回体に対するブーム４０の角度のうちの最大角度に設定してある。
【００４０】
またコントローラ１６は、上述の圧力−出力変換テーブル３０から出力される信号の値と、角度−ゲイン変換テーブル３１から出力される信号の値との積を求め、第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８の制御部に駆動信号を出力する積算器３２を含んでいる。
【００４１】
上述したパイロット操作逆止弁１０、バイパスカット弁９、第１電磁比例式減圧弁１７、第２電磁比例式減圧弁１８、シャトル弁１９、及びコントローラ１６は、特定構造体であるブーム４０を重力の作用方向、つまり自重方向と同方向に駆動、すなわち降下させるに際し、特定アクチュエータであるブームシリンダ６に主油圧ポンプ２からの圧油を供給してブーム４０を駆動するようにブームシリンダ６を制御する第１駆動制御と、この第１駆動制御に連続する制御であって、ブームシリンダ６に主油圧ポンプ２からの圧油を供給しないでブーム４０の自重によってこのブーム４０を駆動するようにブームシリンダ６を制御する第２駆動制御を含むアクチュエータ制御を、位置検出手段を構成する角度センサ１５から出力される信号に応じて実施可能なアクチュエータ制御手段を構成している。
【００４２】
ブーム４０を降下させる際に、本体を形成する旋回体に対するブーム４０の角度が、所定角θ１以上のときにはアクチュエータ制御手段は第１駆動制御を実施し、その後のブーム４０の降下により、旋回体に対するブーム４０の角度が所定角θ１よりも小さい角度に至ったときから、アクチュエータ制御手段は第２駆動制御を実施する。
【００４３】
図３は図１に示す油圧ショベルが平地に配置された状態を示す側面図、図４は図１に示す油圧ショベルが坂路に配置された状態を示す側面図である。
【００４４】
［アクチュエータ制御手段による第１駆動制御］
例えば図３に示すように、平地に図１に示す油圧ショベルが配置された状態で、あるいは図４に示すように、坂路に図１に示す油圧ショベルが配置された状態で、同図１に示すブーム用パイロット弁１３がブーム４０を降下させる側に操作されると、圧力センサ１４から信号Ｐが出力され、角度センサ１５から角度信号θが出力され、これらの信号がコントローラ１６に入力される。このとき、ブーム用パイロット弁１３の操作に伴ってパイロット圧Ｂｄがブーム用方向制御弁７の制御部にも出力される。例えばブーム用パイロット弁１３がフルストロークまで操作され、パイロット圧Ｂｄの値がブーム用方向制御弁７の制御部のばねの力よりも大きくなると、ブーム用方向制御弁７は図１の右位置に切り換えられる。
【００４５】
一方、コントローラ１６では、圧力センサ１４からの信号Ｐに応じて、圧力−出力変換テーブル３０から値０、または最大値（ｍａｘ）が出力される。今は、ブーム用パイロット弁１３がフルストロークまで操作されているので、圧力センサ１４から出力される信号Ｐの値は所定圧Ｐ１よりも十分に大きく、したがって最大値（ｍａｘ）が出力される。また、角度センサ１５からの角度信号θに応じて、角度−ゲイン変換テーブル３１から、ゲイン０、またはゲイン１が出力される。今は、例えばブーム４０が最高高さ位置に保持されていて、ブーム４０の角度が最大角θｍ（＞θ１）であることからゲイン１が出力される。積算器３２は、圧力−出力変換テーブル３０から出力される信号（ｍａｘ）と、角度−変換テーブル３１から出力される信号（ゲイン１）とを積算し、第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８に、所定の駆動信号が出力される。これにより第１駆動制御が実施される。すなわち、これらの第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８から所定の大きな二次圧がシャトル弁１９を介してパイロット操作逆止弁１０の制御部に、及びバイパスカット弁９の制御部にそれぞれ出力される。これに伴い、パイロット操作逆止弁１０が、主油圧ポンプ２の圧油のブーム用方向制御弁７への供給を許容する状態に作動し、バイパスカット弁９が同図１の左位置に切り換えられてセンタバイパス通路５を閉じる。
【００４６】
これに伴い、主油圧ポンプ２から吐出される圧油が、パイロット操作逆止弁１０、ブーム用方向制御弁７の右位置を介して、ブームシリンダ６のロッド側室に供給される。ボトム側室から排出される油の一部はブーム用方向制御弁７の右位置に含まれる再生回路を経て、主油圧ポンプ２からの圧油に合流してブームシリンダ６のロッド側室に供給され、残りはタンクに戻される。これにより、比較的速い速度でブームシリンダ６が収縮し、ブーム４０の降下が開始される。すなわち、第１駆動制御によってブームシリンダ６を駆動することにより、主油圧ポンプ２から吐出される圧油によるブーム４０の自重方向の駆動である降下が開始される。
【００４７】
なお、図３に示すように平地に油圧ショベルが配置された場合には、フロント作業機の重心の位置における力Ｆ２、すなわち重心とブーム４０の回動支点とを結ぶ線を半径とする円の接線方向の分力Ｆ２が、ブーム４０の降下方向に作用するので、上述した第１駆動制御を実施しなくても、ブーム４０の自重によりブームシリンダ６を駆動させてブーム４０を降下させることができる。しかし、その場合の降下開始時の動作は一般に遅くなることから、上述のように主油圧ポンプ２の圧油によってブームシリンダ６を収縮させてブーム４０を降下させることは、降下開始時の動作を速めることに貢献する。
【００４８】
また、図４に示すように坂路に油圧ショベルが配置された場合には、上述した分力Ｆ２がブーム上げ方向に作用するので、上述した第１駆動制御を実施しない限りは、ブームシリンダ６が駆動せず、ブーム４０を降下させることができない。したがって特に、図４に示されるような自重によるブーム４０の降下が不能な状態に油圧ショベルが配置されているときのブーム４０の降下を確実に実現させることができる。
【００４９】
［アクチュエータ制御手段による第２駆動制御］
上述のように第１駆動制御によるブームシリンダ６の制御に伴うブーム４０の降下に際し、角度センサ１５から出力される角度信号θの値が所定角θ１となったとき、第２駆動制御に移行する。
【００５０】
このとき、コントローラ１６の角度−ゲイン変換テーブル３１からゲイン０が出力される。したがって積算器３２における積算値は０となり、第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８の作動を停止させる駆動信号が出力される。これにより、第１，第２電磁比例式減圧弁１７，１８への二次圧の供給が停止し、パイロット操作逆止弁１０は、主油圧ポンプ２の圧油のブーム用方向制御弁７への供給を停止する状態に作動する。また、バイパスカット弁９は、ばねの力により右位置に復帰し、センタバイパス通路５が開かれる。
【００５１】
これに伴い、主油圧ポンプ２から吐出される低圧の圧油がブーム用方向制御弁７、アーム用方向制御弁８、バイパスカット弁９を介してタンクに戻され、ブームシリンダ６のロッド側室への圧油の供給が停止する。これによって、ブーム４０は自重によりブームシリンダ６を収縮させ、降下する。このとき上述のように、ブーム用方向制御弁７の右位置に含まれる再生回路を経て、ブームシリンダ６のボトム側室から排出される油の一部が再生されて、ブームシリンダ６のロッド側室に供給され、残りはタンクに戻される。この再生回路による再生量、すなわちブーム４０の降下速度は、ブーム用パイロット弁１３によるブーム用方向制御弁７の切り換え量を調整することにより、制御できる。
【００５２】
ブーム４０の降下を停止させるときは、ブーム用方向制御弁１３を中立に復帰させればよい。これにより、ブーム用パイロット弁１３からのブーム用方向制御弁７の制御部へのパイロット圧Ｂｄの出力が停止し、ブーム用方向制御弁７も中立に復帰する。これに伴ってブームシリンダ６は作動を停止し、ブーム４０の降下が停止する。
【００５３】
このように構成した本実施形態によれば、角度センサ１５から出力される角度信号θに応じて作動するアクチュエータ制御手段で実施される主油圧ポンプ２の圧油の供給による第１駆動制御と、ブーム４０の自重による第２駆動制御によって、主油圧ポンプ２の消費エネルギを押さえながら、ブーム４０を自重方向に、その現在位置に応じて良好に駆動制御でき、ブーム用パイロット弁１３の操作の他に特別な操作を要しないことから優れた操作性を確保できる。また、これに伴って作業能率を向上させることができる。
【００５４】
図５は本発明の別の実施形態を説明する図で、（ａ）図はコントローラに含まれる角度−ゲイン変換テーブルを示す図、（ｂ）図はブーム角度とバイパスカット弁の開口面積との関係を示す図である。
【００５５】
この別の実施形態は、コントローラ１６に含まれる角度−ゲイン変換テーブル３１の設定関係だけを上述の実施形態と異ならせてある。その他の構成は、例えば上述の実施形態と同等である。
【００５６】
図５に示す角度−ゲイン変換テーブル３１を有する別の実施形態では、角度−ゲイン変換テーブル３１の設定関係を、同図５の（ａ）図に示すように、角度信号θの値が所定角θ１よりも大きくなるに従って徐々にゲイン１に近づくように設定してある。すなわち、最大角θｍから所定角θ１に近づくように角度信号θの値が減少するにつれて、次第にゲインが１から減少し、所定角θ１においてゲインが０となるように設定してある。これに伴って、同図５の（ｂ）図に示すように、バイパスカット弁９は、角度信号θの値が最大角θｍから徐々に減少し、所定角θ１へと至る間に、閉状態から徐々に開き、所定角θ１に至ったときに全開となる特性を有する。
【００５７】
すなわち、この別の実施形態は、アクチュエータ制御手段による第１駆動制御から第２駆動制御への移行に際して、ブームシリンダ６に供給される圧油の量を漸次減少させる手段を含んでおり、この漸次減少させる手段が、コントローラ１６の図５の（ａ）に示す角度−ゲイン変換テーブル３１から成っている。
【００５８】
この別の実施形態は、例えば図４に示されるように油圧ショベルが坂路に配置され、ブーム４０が最大角θｍに保持されている状態において、ブーム４０を降下させようとしてブーム用パイロット弁１３を操作すると、ブーム用方向制御弁７に関しては上述した実施形態とほぼ同様の動作が実施される。また特に、バイパスカット弁９は、コントローラ１６の角度−ゲイン変換テーブル３１の設定関係に応じて、その開口面積が徐々に大きくなり、ブーム４０の角度θが所定角θ１になったとき全開となり、それ以下の角度θでは引き続き全開が維持される。これに伴い、ブームシリンダ６に供給される主油圧ポンプ２からの圧油の供給量が徐々に減少し、ブーム４０の角度θが所定角θ１になったときに主油圧ポンプ２からの圧油の供給が停止し、ブーム４０の自重による降下へと移行させることができる。
【００５９】
これにより、上述の別の実施形態によれば、主油圧ポンプ２の圧油の供給による第１駆動制御から、主油圧ポンプ２の圧油の供給が停止されてブーム４０の自重による第２駆動制御へ移行する際の主油圧ポンプ２からの圧油の供給停止に伴うショックの発生を防ぐことができ、良好な操作感触が得られる。その他の作用効果については、上述した実施形態におけるのと同等である。
【００６０】
なお、上記各実施形態は、特定構造体の一例として油圧ショベルに備えられるブーム４０を挙げたが、本発明はこれに限られず、アーム４１を特定構造体に設定してもよく、また、ブーム４０、アーム４１、バケット４２等を含むフロント作業機全体を特定構造体に設定してもよい。
【００６１】
また、上記各実施形態は、ブーム４０の位置検出手段としてブーム４０の角度を検出する角度センサ１５を備えているが、この角度センサ１５の代わりに、ブームシリンダ６のストロークを検出するストロークセンサを設ける構成にしてもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態は、主油圧ポンプ２の圧油の供給による第１駆動制御、主油圧ポンプ２の圧油の供給を停止しブーム４０の自重を利用する第２駆動制御を実施するアクチュエータ制御手段を備えているが、この構成に加えて、第１駆動制御の実施を停止させ、第２駆動制御のみを実施するように制御を変更させる第１制御変更手段、あるいは第２駆動制御の実施を停止させ、第１駆動制御のみを実施するように制御を変更させる第２制御変更手段を備えた構成にしてもよい。
【００６３】
上述の第１制御変更手段を備えたものは、例えば図３に示すような平地上に油圧ショベルが配置され、ブーム４０の自重による降下が可能な状態において、この第１制御変更手段を作動させればよい。また、上述の第２制御変更手段を備えたものは、例えばバケット４２を接地面に押し付けてブーム４０を降下させるジャッキアップ作業時の押し付け力の確保等に有効である。
【００６４】
また、上述の各実施形態は、ブーム用方向制御弁７に再生回路を含ませてあるが、このような再生回路をブーム用方向制御弁７に備えずに、ブームシリンダ６のロッド側室に連なる管路にメイクアップ弁を備えた構成にしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、主油圧ポンプの消費エネルギを抑えながら、特定構造体を重力の作用方向に、その現在位置に応じて良好に駆動制御でき、優れた操作性を確保でき、作業能率を向上させることができる。
【００６６】
また、アクチュエータ制御手段が、第１駆動制御から第２駆動制御への移行に際して、特定アクチュエータに供給される主油圧ポンプからの圧油の量を漸次減少させる手段を備えたものでは、第１駆動制御から第２駆動制御へ滑らかに移行させることができ、移行時のショックの発生を防げて良好な操作感触を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の油圧制御装置の一実施形態として挙げた油圧ショベルの油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図２】図１に示す本発明の一実施形態に備えられるコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す油圧ショベルが平地に配置された状態を示す側面図である。
【図４】図１に示す油圧ショベルが坂路に配置された状態を示す側面図である。
【図５】本発明の別の実施形態を説明する図で、（ａ）図はコントローラに含まれる角度−ゲイン変換テーブルを示す図、（ｂ）図はブーム角度とバイパスカット弁の開口面積との関係を示す図である。
【符号の説明】
１    原動機
２    主油圧ポンプ
５    センタバイパス通路
６    ブームシリンダ（特定アクチュエータ）
７    ブーム用方向制御弁（特定方向制御弁）
９    パイパスカット弁（アクチュエータ制御手段）
１０  パイロット操作逆止弁（圧油供給制御手段）〔アクチュエータ制御手段〕
１３  ブーム用パイロット弁
１４  圧力センサ
１５  角度センサ（位置検出手段）
１６  コントローラ（アクチュエータ制御手段）
１７  第１電磁比例式減圧弁（アクチュエータ制御手段）
１８  第２電磁比例式減圧弁（アクチュエータ制御手段）
１９  シャトル弁
３０  圧力−出力変換テーブル
３１  角度−ゲイン変換テーブル
３２  積算器
４０  ブーム（特定構造体）
４１  アーム
４２  バケット
【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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