(57)【要約】【課題】カウンタウェイトの重心位置を適切に調整し、機体の重量バランスを保つことができるようにしたカウンタウェイトの制御装置を提供する。【解決手段】建設機械１に搭載され、建設機械１の駆動に係る液体を内部に貯留するカウンタウェイト本体１０と、建設機械１の釣り合い重りとしてカウンタウェイト本体１０の内部に移動自在に設けられた重錘１１と、カウンタウェイト本体１０の内部でカウンタウェイト本体１０及び重錘１１に連結され、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の相対位置を変更するアクチュエータ１２と、カウンタウェイト本体１０に貯留された液体の量に応じてアクチュエータ１２を制御する制御手段２０と、を備える。【選択図】図２
2012001913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械に搭載され、該建設機械の駆動に係る液体を内部に貯留するカウンタウェイト本体と、
該建設機械の釣り合い重りとして該カウンタウェイト本体の内部に移動自在に設けられた重錘と、
該カウンタウェイト本体の内部で該カウンタウェイト本体及び該重錘に連結され、該カウンタウェイト本体に対する該重錘の相対位置を変更するアクチュエータと、
該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量に応じて該アクチュエータを制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴とする、カウンタウェイトの制御装置。
【請求項２】
該制御手段が、該建設機械のフロントに装着されたアタッチメントの重量に基づいて該アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項１記載のカウンタウェイトの制御装置。
【請求項３】
該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量を検出する液体量検出手段を備え、
該制御手段が、該液体量検出手段で検出された該液体の量に基づいて該アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のカウンタウェイトの制御装置。
【請求項４】
該制御手段が、該液体量検出手段で検出された該液体の量が少ないほど、該建設機械の重心から該重錘までの距離を増加させるように該アクチュエータを制御する
ことを特徴とする、請求項３記載のカウンタウェイトの制御装置。
【請求項５】
該制御手段が、該建設機械の作動時における該アクチュエータの動作を禁止する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のカウンタウェイトの制御装置。
【請求項６】
該アクチュエータが、該カウンタウェイト本体と該重錘との間に介装された油圧シリンダであり、
該重錘が、該油圧シリンダを内装する凹み部を有する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のカウンタウェイトの制御装置。
【請求項７】
建設機械に搭載され、該建設機械の駆動に係る液体を内部に貯留するカウンタウェイト本体と、
該建設機械の釣り合い重りとして該カウンタウェイト本体の内部に移動自在に設けられた重錘と、
該カウンタウェイト本体の内部で該カウンタウェイト本体及び該重錘間に介装され、伸縮動作により該重錘の位置を該建設機械の前後方向に変更する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに供給される作動油流量を制御する電磁油圧制御弁と、
該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量を検出する液体量検出手段と、
該液体量検出手段で検出された該液体の量が少ないほど、該建設機械の重心から該重錘までの距離を増加させるように該電磁油圧制御弁を制御する電子制御装置と
を備えたことを特徴とする、カウンタウェイトの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやクレーン車等の建設機械に搭載されたカウンタウェイトの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルやホイールローダ，クレーン車，高所作業車といった建設機械には、作業時における機体の転倒防止や振動抑制，重負荷時の静的安定性の向上等を目的として、カウンタウェイトが装備されている。カウンタウェイトとは機体の重量バランスを取る釣り合い重りであり、その種類としては、鋳物製の一体構造からなるものや、鋼板を組み立てて形成した筐体の内部に屑鉄，コンクリート等を詰めて固めたもの、あるいは、筐体の内部に空間を設け、その中に液体を充填したもの等がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
これらのように構成されたカウンタウェイトは、カウンタウェイトの重心位置が常に固定されているため、カウンタウェイトが装備されている機体後方の荷重が大きくなって重心が機体後方へ偏ることになる。したがって、作業状況によっては慣性モーメント（物体の回りにくさ）が過大となり、燃費及び操作性ともに悪化してしまう。特に斜面で掘削作業を行う場合には、機体の重心位置が傾斜方向（下側）に偏ってしまい、平地走行時に比較してバランスが悪く、操作感が大きく変化してしまう。
【０００４】
このような課題に対して、特許文献２では、カウンタウェイトの内部の重錘を可動式にして機体のバランスを取る構造が提案されている。この技術では、機体に取り付けられたカウンタウェイトボックスの内部に重錘が移動自在に収容されており、機体が傾斜状態であることがセンサで検出されると、この検出信号に基づいてカウンタウェイト内の重錘の重心位置を移動させている。このように、カウンタウェイト内の重錘の重心位置を調整することにより、機体のバランスを保ち、転倒事故の発生を防止している。
【０００５】
しかし、特許文献２のカウンタウェイトは、機体が傾斜状態の場合に重錘の重心位置を調整するため、傾斜変化がなければ重心位置を変化させることができない。また、重錘を収容するカウンタウェイトボックス内に重錘が移動するための空間が必要となり、その分カウンタウェイトが大型化してしまう。そのため、機体旋回半径、すなわち機体全長が大きくなってしまい、慣性モーメントが増大し、燃費及び操作性ともに悪化してしまうという課題がある。
【０００６】
カウンタウェイトの大型化に関して、その内部空間に別の用途を宛がうことで空間の利用効率を向上させる技術が提案されている。例えば、特許文献３に記載のカウンタウェイトは、その内部に作動油や燃料を貯留するための作動油タンクや燃料タンクを内蔵して構成されている。これにより、上部旋回体に十分なスペースを確保することができ、機体旋回半径の増大を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１５１１９２号公報
【特許文献２】特開平８−１００４４５号公報
【特許文献３】特開２００６−５７２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献３のカウンタウェイトは、カウンタウェイト内に作動油タンクや燃料タンクを内蔵して構成されているため、傾斜のない平坦な場所で作業している場合であっても、液体の減少とともにカウンタウェイトの慣性モーメントが小さくなる。そのため、機体が振動しやすくなり、作業性が低下してしまうという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、カウンタウェイトの重心位置を適切に調整し、機体の重量バランスを保つことができるようにしたカウンタウェイトの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の第１のカウンタウェイトの制御装置は、建設機械に搭載され該建設機械の駆動に係る液体を内部に貯留するカウンタウェイト本体と、該建設機械の釣り合い重りとして該カウンタウェイト本体の内部に移動自在に設けられた重錘と、該カウンタウェイト本体の内部で該カウンタウェイト本体及び該重錘に連結され、該カウンタウェイト本体に対する該重錘の相対位置を変更するアクチュエータと、該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量に応じて該アクチュエータを制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
該制御手段は、該建設機械のフロントに装着されたアタッチメントの重量に基づいて該アクチュエータを制御することが好ましい。
また、該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量を検出する液体量検出手段を備え、該制御手段は、該液体量検出手段で検出された該液体の量に基づいて該アクチュエータを制御することが好ましい。
【００１１】
このとき、該制御手段は、該液体量検出手段で検出された該液体の量が少ないほど、該建設機械の重心から該重錘までの距離を増加させるように該アクチュエータを制御することが好ましい。
また、該制御手段は、該建設機械の作動時における該アクチュエータの動作を禁止することが好ましい。
該アクチュエータは、該カウンタウェイト本体と該重錘との間に介装された油圧シリンダであり、該重錘は、該油圧シリンダを内装する凹み部を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の第２のカウンタウェイトの制御装置は、建設機械に搭載されるカウンタウェイトの制御装置であって、該建設機械の駆動に係る液体を内部に貯留するカウンタウェイト本体と、該建設機械の釣り合い重りとして該カウンタウェイト本体の内部に移動自在に設けられた重錘と、該カウンタウェイト本体の内部で該カウンタウェイト本体及び該重錘間に介装され、伸縮動作により該重錘の位置を該建設機械の前後方向に変更する油圧シリンダと、該油圧シリンダに供給される作動油流量を制御する電磁油圧制御弁と、該カウンタウェイト本体に貯留された該液体の量を検出する液体量検出手段と、該液体量検出手段で検出された該液体の量が少ないほど、該建設機械の重心から該重錘までの距離を増加させるように該電磁油圧制御弁を制御する電子制御装置とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１のカウンタウェイトの制御装置によれば、カウンタウェイト本体に貯留された液体の量に応じてアクチュエータを制御することにより、カウンタウェイトの慣性モーメントを正確に変更し、カウンタウェイトの重心位置を適切に調整することができ、機体の重量バランスを保つことができる。
制御手段が、建設機械のフロントに装着されたアタッチメントの重量に基づいてアクチュエータを制御する場合、建設機械のフロントに装着されたアタッチメントの重量に基づいてカウンタウェイト本体内部の重錘の位置制御を行うため、建設機械の機体バランスを正確に維持することができる。
【００１４】
液体量検出手段をさらに備え、制御手段が、液体量検出手段で検出された液体の量に基づいてアクチュエータを制御する場合、液体の量に基づく重錘の位置制御により、恒常的に建設機械の機体バランスを保つことが可能となる。
このとき、制御手段がカウンタウェイト本体に貯留された液体の量が少ないほど、建設機械の重心から重錘までの距離を増加させるようにアクチュエータを制御する場合、液体の量の減少によって低下したカウンタウェイトの慣性モーメントを、重錘の移動によって補填することができる。
【００１５】
また、制御手段が、建設機械の作動時におけるアクチュエータの動作を禁止する場合、機体操作中における慣性モーメントの変更を禁止することにより、不用意に操作感が変わってしまうような事態を防止することができ、安定した操作性を提供することができる。
アクチュエータが、カウンタウェイト本体と重錘との間に介装された油圧シリンダであり、重錘が油圧シリンダを内装する凹み部を有する場合、重錘の凹み部に油圧シリンダを内装することで、カウンタウェイト本体に対する重錘の相対位置の最小量を小さくすることができ、カウンタウェイトの慣性モーメントの調整代を増大させることができる。
【００１６】
また、本発明の第２のカウンタウェイトの制御装置によれば、カウンタウェイト本体に貯留された液体の量を液体量検出手段により検出し、液体量が少ないほど、作業機械の重心から重錘までの距離を増加させるように電磁油圧制御弁が制御されるため、液体の量の減少によって低下したカウンタウェイトの慣性モーメントを、重錘の移動によって補填することができ、重錘の位置制御によりカウンタウェイトの慣性モーメントを正確に変更し、カウンタウェイトの重心位置を適切に調整することができ、機体の重量バランスを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの制御装置が搭載される建設機械を示す外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの構造を説明する模式的な図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの構造を説明する模式的な図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの重心位置の調整処理について示すメインフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの重心位置の調整処理について示すサブフローである。
【図７】本発明の一実施形態にかかるカウンタウェイトの重心位置の調整処理について示すサブフローである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。本実施形態では、建設機械として油圧ショベルを例に挙げて説明するが、建設機械はこれに限られるものではなく、カウンタウェイトが搭載されているものであればよい。特に、クレーン車や高所作業車等のように、長いアームを備える建設機械には好適である。
【００１９】
＜機械的構造＞
図１に示すように、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２と、下部走行体２の上方に旋回可能に配設された上部旋回体３と、上部旋回体３に装着され種々の作業を行う作業装置４とを備える。このうち、上部旋回体３には、その機体前方にキャビン５、機体後方にカウンタウェイト６が配置されており、作業装置４には、その機体最前部にバケットや油圧ブレーカ等の種々のアタッチメント７が装着される。
【００２０】
カウンタウェイト６は、作業装置４の作業時における機体の転倒防止や振動抑制のために、または重負荷時でも静的安定性を維持できるように、機体の重量バランスを取る重量物であり、機体最後尾に配置されている。
図２及び図３は、カウンタウェイト６の内部構造を示す模式的な斜視図及び平面図である。以下、これらの図を用いてカウンタウェイト６の構造を詳細に説明する。
【００２１】
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、カウンタウェイト６は、カウンタウェイト本体１０と、カウンタウェイト本体１０の内部で移動自在に設けられた重錘１１と、重錘１１の位置を変更する油圧シリンダ１２とを有して構成されている。カウンタウェイト本体１０は、その内部に油圧ショベル１の燃料を貯留し、かつ、重錘１１を格納するものであり、中空の容器状に形成されている。つまり、カウンタウェイト本体１０は、燃料タンクとしての機能も有する。
【００２２】
重錘１１は、油圧ショベル１の釣り合い重りであり、鉄やコンクリート等で矩形状に形成されている。重錘１１の移動方向は機体前後方向である。重錘１１は、その前方側の側面１１ａがカウンタウェイト１０の前面に対して平行となるように配置されている。なお、重錘１１の後方側の側面１１ｃは側面１１ａに対して平行である。
重錘１１の底面１１ｂには、重錘１１の両側面１１ａ，１１ｃを貫通する２つの溝部１３が形成されており、重錘１１の移動に伴い、コンソールボックス本体１０内の燃料が溝部１３を通過して重錘１１の前方及び後方に行き来できるようになっている。また、機体前方側の重錘１１の側面１１ａには、円筒状の凹み部１４が形成されており、ここに後述する油圧シリンダ１２が内装される。
【００２３】
なお、溝部１３は、重錘１１の両側面１１ａ，１１ｃを貫通していればその形状は特に限定されず、コンソールボックス本体１０内の燃料がスムーズに通過できる程度の大きさがあればよい。また、溝部１３の大きさに応じて、１つのみが形成されていてもよく、３つ以上でもよい。また、凹み部１４は、油圧シリンダ１２を内装できる大きさと深さを有するものであれば、その形状は限られないが、油圧シリンダ１２の形状と同様の形状であるのが好ましい。また、重錘１１の軌道を定めるためのレール部材やローラー部材等を併用してもよい。
【００２４】
油圧シリンダ１２は、カウンタウェイト本体１０の内部で、カウンタウェイト本体１０と重錘１１との間に介装されている。ここでは、油圧シリンダ１２が機体前後方向に水平に配置され、ヘッド側のシリンダ端面がカウンタウェイト本体１０の前方側の側面に、ピストンロッドの端面が重錘１１の凹み部１４の側面にそれぞれ接合されている。つまり、重錘１１は油圧シリンダ１２を介してカウンタウェイト本体１０に連結される。
【００２５】
油圧シリンダ１２は、ピストンの伸縮動作により、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の相対位置を機体前後方向に変更する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は重錘１１が機体前方へ移動した場合であり、図３（ａ）及び図３（ｂ）は重錘１１が機体後方へ移動した場合である。特に、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、油圧シリンダ１２のピストンが収縮したときは、重錘１１の凹み部１４内に油圧シリンダ１２が内装されるため、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の相対位置の最小量を小さくすることができ、カウンタウェイト６の慣性モーメントの調整代を増大させることができる。
【００２６】
＜油圧回路構成＞
油圧シリンダ１２は、従来使用されているものを適用可能である。例えば、図４に示すように、制御手段としての電子制御装置（Electric Control Unit；以下、ＥＣＵという）２０及び電磁油圧制御弁２３により制御される。電磁油圧制御弁２３は、ＥＣＵ２０から与えられる電気信号に基づきスプールの位置を複数の位置に切り替えて、作動油の流量及び流通方向を可変制御する流量制御弁である。電磁油圧制御弁２３は、メインポンプ２５及びタンク２６と、油圧シリンダ１２の２つの油室（ヘッド室及びロッド室，図示略）とを連通する油路２７中に介装され、メインポンプ２５から油圧シリンダ１２に供給される作動油の流通先となる油室の方向や、タンク２６に排出される作動油の流出元となる油室の方向，バルブ内を通過する作動油流量等を制御する。
【００２７】
油圧シリンダ１２のロッド室側に作動油が供給されると、ピストンが縮小方向に移動する。つまり、ピストンロッドに接合された重錘１１がカウンタウェイト１０の内部で機体前方側に移動する（図２）。一方、油圧シリンダ１２のヘッド室側の作動油が供給されると、ピストンが伸張方向に移動する。つまり、重錘１１がカウンタウェイト１０の内部で機体後方側に移動する（図３）。
【００２８】
なお、メインポンプ２５は、電磁油圧制御弁２３を介してコントロールバルブ（図中Ｃ／Ｖと示す）２４と連通しており、コントロールバルブ２４は、油圧ショベル１に搭載された各種油圧アクチュエータ（図示せず）等に対する油供給排出制御を行う複数の弁体を内蔵したバルブユニットである。
【００２９】
＜制御装置構成＞
ＥＣＵ２０は、電磁油圧制御弁２３の制御にかかる各種演算処理を実行するＣＰＵ，その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたＲＯＭ，ＣＰＵの演算結果等が一時的に記憶されるＲＡＭ，外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成されている。
【００３０】
カウンタウェイト本体１０には、内部に貯留されている液体（燃料）量を検出する液体量検出センサ（液体量検出手段）２１が備えられ、油圧シリンダ１２には、ピストンの位置を検出する変位センサ２２が備えられており、各センサ２１，２２からの検出結果はＥＣＵ２０へ送信される。ＥＣＵ２０は、これらの検出結果に基づいて、油圧シリンダ１２を制御するための信号を電磁油圧制御弁２３へ送信し、油圧シリンダ１２のピストンの伸縮動作により、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の相対位置を機体前後方向に変更する。
【００３１】
すなわち、変位センサ２２によって油圧シリンダ１２のピストンの位置を検出することにより、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の現在位置を検出する。また、液体量検出センサ２１によってカウンタウェイト本体１０内に貯留されている燃料量を検出することにより、その燃料の量に応じた重錘１１の最適目標位置を算出する。そして、重錘１１を現在位置から最適目標位置へ変更するために、油圧シリンダ１２を制御するための信号を電磁油圧制御弁２３へ送信する。
【００３２】
また、ＥＣＵ２０は、作業装置４の最前部（フロント）に装着されたアタッチメント７の種類や重量からも、重錘１１の目標位置を算出し、油圧シリンダ１２を制御するように構成されている。アタッチメント７の種類や重量は、操作者（オペレータ）によって手動で入力される。
油圧シリンダ１２による重錘１１の移動は、油圧ショベル１の作動時には行わないようＥＣＵ２０により制御される。つまり、油圧ショベル１が作動中の時は、重錘１１の位置変更により機体全体の重心位置が変更してしまい、機体のバランスが崩れることを防ぐために、油圧シリンダ１２の動作を禁止する。同様に、油圧シリンダ１２の作動時には、油圧ショベル１が作動しないようにＥＣＵ２０により制御される。
【００３３】
また、アタッチメント７の重量等に基づいて算出される重錘１１の目標位置は、アタッチメント７の重量が大きいほど、油圧ショベル１の重心位置から機体後方へ離れた位置とされる。また、カウンタウェイト本体１０内の液体量に応じて算出される最適目標位置は、液体量が少ないほど、油圧ショベル１の重心位置から機体後方へ離れた位置とされる。重錘１１の目標とされる位置がこのように設定されることにより、機体前後方向の重量バランスを保ち、機体の転倒や振動等が抑制される。
【００３４】
キャビン５内には、オペレータに対して情報を表示したり、オペレータが情報を入力したりすることができるモニタコンソール８が設けられている。モニタコンソール８は、例えば、時刻表示や、作動油量や燃料量等が不足している場合にオペレータに対して警告をする警告表示等の出力機能を備えている。また、十字キーやボタンにより操作設定できる入力機能も有しており、表示されるメニューから様々な情報を入力できるように構成されている。前述のアタッチメント７の種類や重量は、モニタコンソール８から入力される。
【００３５】
このように出力機能及び入力機能を備えたモニタコンソール８は、重錘１１の位置の調整等を促す表示や、重錘１１の位置が調整中である等の表示がされ、オペレータに対してカウンタウェイト６の情報を提供する。また、重錘１１の位置の調整等を促す表示がされた場合やアタッチメント７が変更された場合等、重錘１１の位置を変更する必要が生じた場合は、オペレータによりモニタコンソール８が操作され、必要な情報が入力される。
【００３６】
＜制御の概要＞
ここで、ＥＣＵ２０で実施される制御を、便宜的に以下の三種類の制御に分類する。
第一の制御は、オペレータによって入力されるアタッチメント７の種類や重量に応じて、カウンタウェイト本体１０内での重錘１１の位置を変更するものである。また、第二の制御は、カウンタウェイト本体１０内に残留する液体（燃料）量に応じて、カウンタウェイト本体１０内での重錘１１の位置を変更するものである。そして第三の制御は、油圧ショベル１の作動と重錘１１の移動とが同時に実施されないようにするものである。
【００３７】
なお、アタッチメント７の種類や重量は、アタッチメント７を交換しない限り変化しない。したがって、第一の制御はアタッチメント７を交換する毎に一回実施されることになる。一方、カウンタウェイト本体１０内に残留する液体（燃料）量は、油圧ショベル１の運転時間が経過するほど減少する。したがって、第二の制御はアタッチメント７の交換時だけでなく、その後の油圧ショベル１の運転状態に応じて随時実施され得る。また、第三の制御は、第一の制御，第二の制御のどちらにも付随して実施される。
これらの機能を実現するためのフローチャートの具体例を以下に例示する。
【００３８】
＜制御（フローチャート）＞
本実施形態にかかるカウンタウェイトの制御装置は上述のように構成され、カウンタウェイトの重心位置の制御は、図５〜図７に示すフローチャートに従って実施される。図５は、カウンタウェイト６の重心位置の調整処理について示すメインフローチャート、図６及び図７は、図５に示すメインフローチャートのサブフローであり、これらの図５〜図７を用いてカウンタウェイト本体１０内の重錘１１の位置調整の制御を説明する。
【００３９】
図５のメインフローチャートは、第一の制御に関する操作入力の検出と、第二の制御に関する演算と、第三の制御に関する出力とが実施されるフローである。また、図６のサブフローは、第一の制御に関する入力及び入力待ちのフローである。さらに、図７のサブフローは、第一の制御，第二の制御及び第三の制御の全てに関するものであり、重錘１１の位置変更に係るフローである。
【００４０】
＜制御その１．メインフローチャート＞
図５に示すように、まず、変位センサ２２によって油圧シリンダ１２のピストンの位置を検出することにより、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の現在位置Ｘを検出する（ステップＳ１０）。また、液体量検出センサ２１によってカウンタウェイト本体１０内に貯留されている燃料量Ｑを検出する（ステップＳ１１）。これら検出結果は、ＥＣＵ２０へ送信される。
【００４１】
次に、オペレータによるモニタコンソール８のメニューから、カウンタウェイト６の重心位置の調整制御を実施するという『位置調整制御』の選択操作があるか否かをＥＣＵ２０で判定する（ステップＳ１２）。オペレータによる『位置調整制御』の選択操作がある場合は、油圧ショベル１が作動中であるか否かを判定し（ステップＳ１３）、作動中であれば機体を停止してから位置調整制御をやり直すようモニタコンソール８に表示をし（ステップＳ１４）、リターンする。つまり、ここでは第三の制御が実施され、油圧ショベル１の作動中に第一の制御が開始されることを防止している。また、ステップＳ１３において、機体が作動中でないと判定された場合は、図６に示す入力待ちのサブフローへ進む（ステップＳ１５）。つまり、油圧ショベル１の非作動時には第一の制御が開始される。
【００４２】
一方、ステップＳ１２において、オペレータによる『位置調整制御』の選択操作がない場合には、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６〜Ｓ２１の制御内容は、主に第二の制御に対応する。
ステップＳ１６では、作業装置４に取り付けられているアタッチメント７の種類や重量等のアタッチメント情報Ｓに基づき、ＥＣＵ２０が重錘１１の目標位置ＸTを算出する（ステップＳ１６）。なお、油圧ショベル１の作業開始時には、このアタッチメント情報Ｓは初期値に設定されている。この初期値は適宜設定変更可能であるが、例えば、初期値としてアタッチメント７は標準バケットが装着されているものと設定してもよい。
【００４３】
次に、ステップＳ１６において算出した目標位置ＸTを考慮しながら、ステップＳ１１において取得した燃料量Ｑに基づき、重錘１１の最適目標位置ＸT0を算出する（ステップＳ１７）。なお、重錘１１の目標位置ＸT及び最適目標位置ＸT0の算出方法については後述する。
次に、ステップＳ１７において算出された重錘１１の最適目標位置ＸT0と、ステップＳ１０において取得した重錘１１の現在位置Ｘとの差の絶対値が、重錘位置の閾値ＸTHよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、重錘位置の閾値ＸTHは、重錘１１の現在位置Ｘと最適目標位置ＸT0との差の絶対値がこれ以上大きくなった場合に、重錘１１の位置の修正が必要であると判断するためのものであり、適切な正の値が設定される。
【００４４】
ステップＳ１８において、現在位置Ｘと最適目標位置ＸT0との差の絶対値が重錘位置の閾値ＸTHよりも大きいと判定された場合は、フラグＦ＝１とし（ステップＳ１９）、モニタコンソール８に重錘１１の位置を調整するよう指令が表示されて（ステップＳ２０）、リターンする。一方、ステップＳ１８において、現在位置Ｘと最適目標位置ＸT0との差の絶対値が重錘位置の閾値ＸTH以下である判定された場合は、フラグＦ＝０とし（ステップＳ２１）、リターンする。
【００４５】
このように、メインフローチャートでは重錘１１の現在位置Ｘがアタッチメント情報Ｓ，燃料量Ｑに見合った位置であるかどうかが随時演算される。これにより、例えば燃料量Ｑが減少した場合には、重錘１１の位置の再調整をオペレータに促すことができる。
【００４６】
＜制御その２．入力待ちサブフロー＞
ステップＳ１２及びステップＳ１３において、オペレータによる『位置調整制御』の選択操作がされ、機体が作動中でないと判定された場合は、ステップＳ１５において、図６に示す入力待ちのサブフローへ進む。
ここではまず、フラグＦ＝０であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。フラグＦ＝０である場合は、モニタコンソール８にアタッチメント情報Ｓを入力するよう指令が表示される（ステップＳ３１）。オペレータはこの表示に従って、モニタコンソール８に設けられている十字キーやボタンによりアタッチメント７の情報Ｓを入力することができる。
【００４７】
ステップＳ３１の表示に従ってオペレータがアタッチメント情報Ｓを入力したか否かを判定し（ステップＳ３２）、入力されていれば図７に示す駆動フローへと進む（ステップＳ３３）。一方、ステップＳ３２において、オペレータから入力がされていないと判定した場合は、オペレータからキャンセル操作があったか否かを判定し（ステップＳ３４）、キャンセル操作されていれば、モニタコンソール８にキャンセルを了解したとの表示をし（ステップＳ３５）、図５のメインフローへリターンする。
【００４８】
また、ステップＳ３３及びステップＳ３４において、入力操作もキャンセル操作行われていない場合は、ステップＳ３１へ戻り、再度モニタコンソール８にアタッチメント情報Ｓを入力するようオペレータに指令する（ステップＳ３１）。
なお、ステップＳ３０において、フラグＦ＝０でない場合は、直接ステップＳ３３の駆動フローへ進む。
【００４９】
フラグＦは、前述のステップＳ１８の判定条件が成立した場合にのみＦ＝１に設定されるものであり、第二の制御での位置調整制御が必要な状態であることを意味する。したがって、フラグＦ＝１である場合にはアタッチメント情報Ｓの入力待ちをスキップして、直ちに駆動フローに移行する。
【００５０】
＜制御その３．駆動サブフロー＞
図７に示す駆動フローでは、まず、油圧シリンダ１２以外の各種油圧アクチュエータ（図示せず）等への作動伝達信号を遮断し、操作できないようにするために油圧ロックする（ステップＳ４０）。つまり、ここでは第三の制御が実施され、重錘１１の移動中に油圧ショベル１が作動を開始することを防止している。そして、アタッチメント情報Ｓに基づき目標位置ＸTを算出し（ステップＳ４１）、燃料量Ｑに基づき最適目標位置ＸT0を算出する（ステップＳ４２）。なお、これらの算出方法は、図５のステップＳ１６及びステップＳ１７と同様であり、その算出方法は後述する。
【００５１】
次に、変位センサ２２によって油圧シリンダ１２のピストンの位置を検出することにより、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の現在位置Ｘを検出し、ステップＳ１０で検出した重心位置Ｘの値を更新する（ステップＳ４３）。そして、電磁油圧制御弁２３を開弁し、油圧シリンダ１２により重錘１１を移動させる（ステップＳ４４）。このとき、モニタコンソール８には、重錘１１を移動させて重心位置を調整している最中であることをオペレータに知らせるため、『調整中』と表示される（ステップＳ４５）。
【００５２】
そして、ステップＳ４３により取得した重錘１１の位置Ｘと、ステップＳ４２において算出した最適目標位置ＸT0とが等しくなったか否かを判定し（ステップＳ４６）、異なる場合にはステップＳ４３に戻り、ステップＳ４３からステップＳ４６までを繰り返す。ステップＳ４６において、重錘１１の位置Ｘと最適目標位置ＸT0とが等しくなったら、電磁油圧制御弁２３を閉弁し、油圧シリンダ１２の伸縮動作を停止させて重錘１１の移動を停止させる（ステップＳ４７）。そして、油圧ロックを解除し（ステップＳ４８）、調整が完了したことをオペレータに知らせるためにモニタコンソール８に『調整完了』と表示し（ステップＳ４９）、フラグＦ＝０にリセットし（ステップＳ５０）、図５のメインフローへリターンする（ステップＳ５１）。
【００５３】
ここで、アタッチメント情報Ｓに基づいて算出される目標位置ＸTと、燃料量Ｑに基づいて算出される最適目標位置ＸT0について、その算出方法の一例を説明する。
作業装置４に装着されるアタッチメント７は、機体最前部に取り付けられ、スケルトンバケットのように標準バケットよりも軽いものから、大型バケットや油圧ブレーカのように標準バケットよりも重いもの等さまざまな種類があるため、機体全体の重心位置は、アタッチメント７の重量等に大きく左右される。そのため、カウンタウェイト６の重心位置の調整は、まずアタッチメント７の種類や重量に基づいて大まかに決定される。
【００５４】
すなわち、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の目標位置ＸTは、例えば、重錘１１の可動範囲を五等分し、機体前方から順にＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5領域とする。アタッチメント７の重量が大きいほど、油圧ショベル１の重心位置から機体後方へ離れた位置（Ｒ4領域やＲ5領域）が算出され、逆にアタッチメント７の重量が小さいほど、油圧ショベル１の重心位置に近い位置、すなわち機体前方位置（Ｒ1領域やＲ2領域）が算出される。
【００５５】
仮に、アタッチメント情報Ｓにより、目標位置ＸTとしてＲ2領域が算出された場合、次に、カウンタウェイト本体１０内の燃料量Ｑに基づいて、重錘１１の最適目標位置ＸT0が算出される。このとき、例えば、Ｒ2領域内をさらに五等分し、機体前方から順にｒ1，ｒ2，ｒ3，ｒ4，ｒ5領域とする。カウンタウェイト本体１０内の燃料量Ｑが少ないほど、油圧ショベル１の重心位置から機体後方へ離れた位置（ｒ4領域やｒ5領域）が算出され、逆に燃料量Ｑが多いほど、油圧ショベル１の重心位置に近い位置、すなわち機体前方位置（ｒ1領域やｒ2領域）が算出される。仮に、このとき燃料量Ｑが満タンに近いほど多かった場合は、Ｒ2領域内のｒ1領域が最適目標位置ＸT0として算出される。
【００５６】
以上のような工程によって重錘１１の目標とされる位置（最適目標位置）ＸT0が算出されることにより、機体前後方向の重量バランスを保ち、機体の転倒や振動等が抑制される。
なお、上記の最適目標位置ＸT0の算出方法はあくまで一例であって、上記の方法以外でも算出可能である。
【００５７】
例えば、燃料量Ｑに基づき最適目標位置ＸT0を算出する場合、アタッチメント情報Ｓにより算出された領域Ｒ内のみを何等分かに分割するのではなく、隣接する領域Ｒの境界線を一定量だけ跨いで何等分かに分割し、燃料量Ｑに基づき領域ｒを算出し、最適目標位置ＸT0を決定するようにしてもよい。また、領域を何等分するかは、適宜設定変更できるようにしてもよい。
【００５８】
＜効果＞
このように、本カウンタウェイトの制御装置によれば、まず、油圧ショベル１に装着されるアタッチメント７の種類や重量に基づいて、重錘１１の目標とする位置（目標位置）ＸTを算出し、重錘１１の位置Ｘがこの目標位置ＸTとなるように油圧シリンダ１２を制御することにより、カウンタウェイト６の慣性モーメントを正確に変更し、カウンタウェイト６の重心位置を適切に調整することができ、油圧ショベル１の機体の重量バランスを保つことができる。
【００５９】
このとき、カウンタウェイト本体１０内に貯留された燃料量Ｑに応じて、重錘１１の目標位置ＸTをさらに正確にした最適目標位置ＸT0を算出し、重錘１１の位置Ｘがこの最適目標位置ＸT0となるように油圧シリンダ１２を制御するため、機体の重量バランスをより正確に維持することができる。
なお、カウンタウェイト本体１０に貯留された燃料量Ｑが少ないほど、油圧ショベル１の重心位置から機体後方へ離れた位置に重錘１１の目標位置ＸTが算出され、油圧シリンダ１２が制御されるため、燃料量Ｑの減少によって低下したカウンタウェイト６の慣性モーメントを、重錘１１の移動によって補填することができる。
【００６０】
また、油圧ショベル１の作動中は、油圧シリンダ１２を動作させない（動作を禁止する）ため、機体操作中における慣性モーメントの変更を禁止することにより、不用意に操作感が変わってしまうような事態を防止することができ、安定した操作性を提供することができる。
さらに、重錘１１には油圧シリンダ１２のピストンが収縮した場合に、油圧シリンダ１２を内装可能な凹み部１４が形成されているため、カウンタウェイト本体１０に対する重錘１１の相対位置の最小量を小さくすることができ、カウンタウェイト６の慣性モーメントの調整代を増大させることができる。
【００６１】
＜その他＞
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記実施形態では、カウンタウェイト本体１０内に建設機械である油圧ショベル１の燃料が貯留され、燃料タンクとしての機能も有しているが、燃料タンクに限られず、作動油を貯留して作動油タンクとしてもよく、さらに、カウンタウェイト本体１０内に仕切りを設けて燃料タンク及び作動油タンクとして構成してもよい。
【００６２】
また、アタッチメント７の交換を行わないような建設機械の場合には、アタッチメント７の重量に基づいてアクチュエータの制御を行う必要はない。
また、重錘１１を移動させるアクチュエータは油圧シリンダ１２に限られず、例えばモータであってもよい。
また、カウンタウェイト本体１０に液体量検出センサ２１を設けず、内部が目視できるような構成とし、オペレータが目視により手動で燃料量をモニタコンソール８に入力し、ＥＣＵ２０で処理するようにしてもよい。逆に、アタッチメント７の種類や重量を手動で入力する構成の代わりにセンサを用いることとしてもよい。この場合、例えば作業装置４にアタッチメント７の重量を検出する重量センサを設け、あるいはアタッチメント７の種類を識別するセンサを設けて、これらのセンサで検出された情報をＥＣＵ２０に入力すればよい。
【００６３】
また、重錘１１の形状は矩形に限られず、カウンタウェイト本体１０の形状に合わせ、後方側を曲面としてもよく、さらに、凹み部１４や溝部１３を設けない構成でもよい。この場合、カウンタウェイト本体１０内の液体が重錘１１の移動に伴って前後方向に行き来できる構成にする必要があるため、例えば重錘１１の形状を一回り小さくし、重錘１１の側方や上方から液体が前後方向に行き来できるようにしてもよい。
【００６４】
なお、カウンタウェイト本体１０内での重錘１１の移動方向は、必ずしも水平前後方向のみでなくてもよい。少なくとも、カウンタウェイト６の重心位置が機体の前後方向に移動すればよいため、水平からやや斜めに傾斜した方向に往復移動するように構成してもよい。また、機体の左右方向のバランスを考慮して、幅方向にも移動可能としてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  油圧ショベル（建設機械）
２  下部走行体
３  上部走行体
４  作業装置
６  カウンタウェイト
７  アタッチメント
１０  カウンタウェイト本体
１１  重錘
１２  油圧シリンダ（アクチュエータ）
１４  凹み部
２０  ＥＣＵ（制御手段，電子制御装置）
２１  液体量検出センサ（液体量検出手段）
２２  変位センサ
２３  電磁油圧制御弁
【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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