特開 2024-136103 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136103

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240927BHJP

   F15B 11/04 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

F15B11/04 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047081

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】瀬野浦 聖洸

(72)【発明者】

【氏名】近棟 崇

(72)【発明者】

【氏名】藤田 靖隆

【テーマコード（参考）】

2D003

3H089

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB04

2D003BA01

2D003BA02

2D003CA02

2D003DA03

3H089AA60

3H089BB14

3H089CC01

3H089CC11

3H089DA03

3H089DA13

3H089DB43

3H089EE36

3H089GG02

3H089JJ02

(57)【要約】

【課題】油圧アクチュエータを逆向きに繰り返し動作させる動作を、適切に実行可能な作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、油圧アクチュエータを第１方向に動作させる第１操作を受け付けて第１操作信号を出力し、油圧アクチュエータを第２方向に動作させる第２操作を受け付けて第２操作信号を出力するアクチュエータ操作装置と、油圧アクチュエータが第１方向に動作する方向に作動油を供給させる第１制御信号、または油圧アクチュエータが第２方向に動作する方向に作動油を供給させる第２制御信号を方向切替弁に出力するコントローラとを備える。コントローラは、油圧アクチュエータを第１方向及び第２方向に交互に動作させる特定操作が行われている状態では、アクチュエータ操作装置からの第１操作信号及び第２操作信号に拘わらず、予め定められた保持時間を隔てて第１制御信号及び第２制御信号を交互に出力する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に支持された作業装置と、
前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、
作動油を貯留する作動油タンクと、
前記作動油タンクに貯留された作動油を圧送する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから圧送される作動油の前記油圧アクチュエータへの供給方向を切り替える方向切替弁と、
前記油圧アクチュエータを第１方向に動作させる第１操作を受け付けて第１操作信号を出力し、前記油圧アクチュエータを前記第１方向と逆向きの第２方向に動作させる第２操作を受け付けて第２操作信号を出力するアクチュエータ操作装置と、
前記アクチュエータ操作装置から出力された前記第１操作信号及び前記第２操作信号に基づいて、前記油圧アクチュエータが前記第１方向に動作する方向に作動油を供給させる第１制御信号、または前記油圧アクチュエータが前記第２方向に動作する方向に作動油を供給させる第２制御信号を前記方向切替弁に出力するコントローラとを備える作業機械において、
前記コントローラは、前記油圧アクチュエータを前記第１方向及び前記第２方向に交互に動作させる特定操作が行われている状態では、前記アクチュエータ操作装置からの前記第１操作信号及び前記第２操作信号に拘わらず、予め定められた保持時間を隔てて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を交互に出力する特定制御を実行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、
前記コントローラは、前記アクチュエータ操作装置から交互に出力される前記第１操作信号及び前記第２操作信号の単位時間当たりの操作回数が閾値以上になった場合に、前記特定操作が開始されたと判定して前記特定制御を実行す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、
前記コントローラは、前記特定操作が開始されたと判定された後、前記アクチュエータ操作装置から交互に出力される前記第１操作信号及び前記第２操作信号の単位時間当たりの操作回数が前記閾値未満になった場合に、前記特定操作が停止されたと判定して前記特定制御を停止することを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項２に記載の作業機械において、
前記特定操作の判定を実行するか否かを指示する判定指示装置を備えていることを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項１に記載の作業機械において、
前記保持時間を指示する保持時間指示装置を備え、
前記コントローラは、前記特定制御において、前記保持時間指示装置を通じて指示された前記保持時間を隔てて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を交互に出力す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、作業装置を備える作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、車体と、車体に支持された作業装置と、作業装置を駆動する油圧アクチュエータを操作する操作レバーとを備える作業機械が知られている。また、操作レバーとしては、オペレータの操作に対応する電気信号をコントローラに出力する電気式レバーがある（例えば、特許文献１を参照）。より詳細には、特許文献１には、油圧アクチュエータの応答速度を向上させるために、高応答作業と通常作業とでスタンバイ圧を切り替える技術が開示されている。

【0003】

また、作業機械の代表例としての油圧ショベルでは、バケットシリンダを繰り返し伸縮させることによって、バケットを小刻みに振動させて土砂を振り分ける、所謂「ガラ振り」が行われることがある。すなわち、ガラ振りを行おうとするオペレータは、操作レバーをダンプ側及びクラウド側に交互に倒伏させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－２１５００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１は、電気式レバーから出力された電気信号を油圧回路に対する制御信号に変換する必要があるため、電気式レバーに対するオペレータの操作と油圧アクチュエータの動作との間にタイムラグは生じてしまう。また、バケットシリンダのピストンには大きな慣性力が働くので、ガラ振りの際の操作レバーの操作速度が速くなると、操作レバーの操作速度にバケットシリンダが追従できない場合がある。

【0006】

本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、油圧アクチュエータを逆向きに繰り返し動作させる動作を、適切に実行可能な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】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に支持された作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、作動油を貯留する作動油タンクと、前記作動油タンクに貯留された作動油を圧送する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから圧送される作動油の前記油圧アクチュエータへの供給方向を切り替える方向切替弁と、前記油圧アクチュエータを第１方向に動作させる第１操作を受け付けて第１操作信号を出力し、前記油圧アクチュエータを前記第１方向と逆向きの第２方向に動作させる第２操作を受け付けて第２操作信号を出力するアクチュエータ操作装置と、前記アクチュエータ操作装置から出力された前記第１操作信号及び前記第２操作信号に基づいて、前記油圧アクチュエータが前記第１方向に動作する方向に作動油を供給させる第１制御信号、または前記油圧アクチュエータが前記第２方向に動作する方向に作動油を供給させる第２制御信号を前記方向切替弁に出力するコントローラとを備える作業機械において、前記コントローラは、前記油圧アクチュエータを前記第１方向及び前記第２方向に交互に動作させる特定操作が行われている状態では、前記アクチュエータ操作装置からの前記第１操作信号及び前記第２操作信号に拘わらず、予め定められた保持時間を隔てて前記第１制御信号及び前記第２制御信号を交互に出力する特定制御を実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、油圧アクチュエータを逆向きに繰り返し動作させる動作を、適切に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】油圧ショベルの側面図である。

【図2】キャブの内部を示す模式図である。

【図3】油圧ショベルの駆動回路を示す図である。

【図4】油圧ショベルの制御ブロック図である。

【図5】ガラ振り制御処理のフローチャートである。

【図6】単位時間当たりの操作回数が閾値未満のときの操作レバーの操作方向及び方向切替弁のスプールの位置の推移を示す図である。

【図7】単位時間当たりの操作回数が閾値以上のときの操作レバーの操作方向及び方向切替弁のスプールの位置の推移を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明に係る作業機械としての油圧ショベル１の実施形態について、図面を用いて説明する。但し、作業機械の具体例は、油圧ショベル１に限定されず、ホイールローダ、ダンプトラック、クレーン車など、作業装置を有するものであればよい。また、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、油圧ショベル１に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。

【0011】

図１は、油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２により支持された上部旋回体３とを備える。下部走行体２及び上部旋回体３は、車体の一例である。

【0012】

下部走行体２は、無限軌道帯である左右一対のクローラ４を備える。そして、走行モータ５の駆動により、左右一対のクローラ４が独立して回転する。その結果、油圧ショベル１が走行する。但し、下部走行体２は、クローラ４に代えて、装輪式であってもよい。

【0013】

上部旋回体３は、旋回モータ６によって旋回可能に下部走行体２に支持されている。すなわち、旋回モータ６が回転することによって、下部走行体２に対して上部旋回体３が旋回する。上部旋回体３は、ベースとなる旋回フレーム７と、旋回フレーム７の後部に配置されたカウンタウェイト９と、旋回フレーム７の前方中央に上下方向に回動可能に取り付けられたフロント作業機１０（作業装置）と、旋回フレーム７の前方左側に配置されたキャブ（運転席）２０とを主に備える。

【0014】

フロント作業機１０は、上部旋回体３に起伏可能に支持されたブーム１１と、ブーム１１の先端に回動（クラウド、ダンプ）可能に支持されたアーム１２と、アーム１２の先端に回動（クラウド、ダンプ）可能に支持されたバケット１３（アタッチメント）と、ブーム１１を駆動させるブームシリンダ１４と、アーム１２を駆動させるアームシリンダ１５と、バケット１３を駆動させるバケットシリンダ１６とを含む。なお、アタッチメントの具体例はバケット１３に限定されず、グラップル、カッタ、破砕機、ブレーカ等でもよい。カウンタウェイト９は、フロント作業機１０との重量バランスを取るためのもので、上面視円弧形状を成す重量物である。

【0015】

キャブ２０は、左右方向（車体の幅方向）において、フロント作業機１０に隣接して配置されている。より詳細には、キャブ２０は、フロント作業機１０の左方（左右方向の一方側）に配置されている。但し、キャブ２０の配置は前述の例に限定されず、キャブ２０は、左右方向におけるフロント作業機１０の一方側に配置されていればよい。

【0016】

図２は、キャブ２０の内部を示す模式図である。キャブ２０には、油圧ショベル１を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。図２に示すように、キャブ２０の内部には、オペレータが着席するシート２１と、シート２１に着席したオペレータが操作する操作装置２２とが設置されている。

【0017】

操作装置２２は、上部旋回体３及びフロント作業機１０を操作するための左右一対の操作レバー２３、２４（アクチュエータ操作装置）と、下部走行体２を操作するための左右一対の走行ペダル２５、２６とを含む。そして、キャブ２０に搭乗したオペレータが操作装置２２を操作することによって、下部走行体２が走行し、上部旋回体３が旋回し、フロント作業機１０が動作する。なお、アクチュエータ操作装置の具体的な態様は、レバーに限定されない。

【0018】

操作レバー２３、２４は、オペレータによって前後左右に倒伏されることによって、後述するコントローラ５０（図４参照）に操作信号を出力する。一方、操作レバー２３、２４は、中立位置のときに操作信号の出力を停止する。操作信号は、操作レバー２３、２４の倒伏方向及び倒伏量（すなわち、操作量）を示す。操作信号は、例えば、電圧値で表されてもよいし、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティー比で表されてもよい。すなわち、操作レバー２３、２４は、操作量が大きくなるほど、電圧値またはデューティー比が大きい操作信号を出力する。

【0019】

本実施形態では、操作レバー２３の左右方向の倒伏がバケットシリンダ１６の伸縮（換言すれば、バケット１３のダンプ及びクラウド）に対応付けられている。より詳細には、操作レバー２３を右側に倒伏（以下、「右傾」と表記する。）させると、バケットシリンダ１６が縮小して、バケット１３がダンプする。また、操作レバー２３を左側に倒伏（以下、「左傾」と表記する。）させると、バケットシリンダ１６が伸長して、バケット１３がクラウドする。

【0020】

なお、バケットシリンダ１６の縮小は第１方向の動作の一例であり、バケットシリンダ１６の伸長は第１方向と逆向きの第２方向の動作の一例である。また、操作レバー２３の右傾は第１操作の一例であり、操作レバー２３の左傾は第２操作の一例である。そして、操作レバー２３は、オペレータによって右傾された（すなわち、第１操作を受け付けた）ことによって、コントローラ５０に第１操作信号を出力する。また、操作レバー２３は、オペレータによって左傾された（すなわち、第２操作を受け付けた）ことによって、コントローラ５０に第２操作信号を出力する。

【0021】

また、本実施形態では、操作レバー２３の前後方向の倒伏がブームシリンダ１４の伸縮に対応付けられ、操作レバー２４の左右方向の倒伏が旋回モータ６の回転に対応付けられ、操作レバー２４の前後方向の倒伏がアームシリンダ１５の伸縮に対応付けられている。但し、操作レバー２３、２４の倒伏方向と、油圧アクチュエータ（旋回モータ６、ブームシリンダ１４、アームシリンダ１５、及びバケットシリンダ１６）の動作方向との組み合わせは、前述の例に限定されない。

【0022】

さらに、図４に示すように、操作装置２２は、ガラ振りスイッチ２７（判定指示装置）と、保持時間指示ダイヤル２８（保持時間指示装置）とを備える。ガラ振りスイッチ２７は、操作レバー２３が左右方向に倒伏されたときに、後述するガラ振り制御処理を実行するか否か（換言すれば、後述する特定操作の判定（図５のＳ１２）を行うか否か）を指示するものである。保持時間指示ダイヤル２８は、後述する保持時間Ｔの値を指示するものである。なお、判定指示装置及び保持時間指示装置の具体的な形態は、スイッチ及びダイヤルに限定されない。

【0023】

図３は、油圧ショベル１の駆動回路を示す図である。図３に示すように、油圧ショベル１は、エンジン３１と、作動油タンク３２と、メインポンプ３３（油圧ポンプ）と、パイロットポンプ３４と、方向切替弁３５、３６、３７、３８と、パイロット制御弁４０ａ、４０ｂ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂとを主に備える。

【0024】

エンジン３１は、油圧ショベル１を駆動するための駆動力を発生させる原動機である。作動油タンク３２は、作動油を貯留する。メインポンプ３３は、エンジン３１の動力によって回転し、作動油タンク３２に貯留された作動油を作動油供給流路Ｌ１に圧送する。パイロットポンプ３４は、エンジン３１の動力によって回転し、作動油タンク３２に貯留された作動油をパイロット圧油としてパイロット供給流路Ｌ３に圧送する。

【0025】

作動油供給流路Ｌ１は、作動油タンク３２からメインポンプ３３及び方向切替弁３５～３８を経由して、油圧アクチュエータ６、１４～１６（図３では、走行モータ５の図示を省略）に至る作動油の流路である。すなわち、作動油供給流路Ｌ１は、メインポンプ３３によって圧送された作動油を、油圧アクチュエータ６、１４～１６に供給する供給流路である。

【0026】

また、油圧アクチュエータ６、１４～１６は、作動油還流流路Ｌ２を通じて作動油タンク３２に接続されている。作動油還流流路Ｌ２は、油圧アクチュエータ６、１４～１６から方向切替弁３５～３８を経由して作動油タンク３２に至る流路である。すなわち、作動油還流流路Ｌ２は、油圧アクチュエータ６、１４～１６から排出された作動油を、作動油タンク３２に還流させる還流流路である。

【0027】

パイロット供給流路Ｌ３は、作動油タンク３２からパイロットポンプ３４及びパイロット制御弁４０ａ～４３ｂを経由して、方向切替弁３５～３８のパイロットポート３５ａ～３８ｂに至るパイロット圧油の流路である。すなわち、パイロット供給流路Ｌ３は、パイロットポンプ３４によって圧送されたパイロット圧油を、パイロットポート３５ａ～３８ｂに供給する流路である。

【0028】

また、パイロットポート３５ａ～３８ｂは、パイロット還流流路Ｌ４を通じて作動油タンク３２に接続されている。パイロット還流流路Ｌ４は、パイロットポート３５ａ～３８ｂからパイロット制御弁４０ａ～４３ｂを経由して作動油タンク３２に至る流路である。すなわち、パイロット還流流路Ｌ４は、パイロットポート３５ａ～３８ｂから排出されたパイロット圧油を、作動油タンク３２に還流させる流路である。

【0029】

方向切替弁３５～３８は、作動油供給流路Ｌ１及び作動油還流流路Ｌ２上に配置されている。方向切替弁３５～３８は、作動油供給流路Ｌ１を通じて油圧アクチュエータ６、１４～１６に供給される作動油の供給量及び供給方向と、作動油還流流路Ｌ２を通じて油圧アクチュエータ６、１４～１６から排出される作動油の排出量とを制御する。

【0030】

より詳細には、方向切替弁３５は旋回モータ６に対する作動油の給排を制御し、方向切替弁３６はブームシリンダ１４に対する作動油の給排を制御し、方向切替弁３７はアームシリンダ１５に対する作動油の給排を制御し、方向切替弁３８はバケットシリンダ１６に対する作動油の給排を制御する。なお、方向切替弁３５～３８の構成は共通するので、以下、方向切替弁３８について詳細に説明する。

【0031】

方向切替弁３８は、遮断位置Ａと、ダンプ位置Ｂと、クラウド位置Ｃとの間を移動するスプールを備える。遮断位置Ａは、作動油供給流路Ｌ１及び作動油還流流路Ｌ２を遮断して、バケットシリンダ１６への作動油の給排を停止する位置である。ダンプ位置Ｂ及びクラウド位置Ｃは、作動油供給流路Ｌ１及び作動油還流流路Ｌ２を開放して、バケットシリンダ１６に対して作動油を給排する給排位置である。また、ダンプ位置Ｂ及びクラウド位置Ｃは、遮断位置Ａを挟んで反対側に位置する。

【0032】

より詳細には、ダンプ位置Ｂは、バケットシリンダ１６のロッド室に作動油を供給し、ボトム室から作動油を排出することによって、バケットシリンダ１６を縮小させる位置である。クラウド位置Ｃは、バケットシリンダ１６のボトム室に作動油を供給し、ロッド室から作動油を排出することによって、バケットシリンダ１６を伸長させる位置である。また、スプールが遮断位置Ａに近づくほど、バケットシリンダ１６に対する作動油の給排量が減少する。一方、スプールがダンプ位置Ｂまたはクラウド位置Ｃに近づくほど、バケットシリンダ１６に対する作動油の給排量が増加する。

【0033】

方向切替弁３８のスプール初期位置は、遮断位置Ａである。また、方向切替弁３８は、パイロットポート３８ａにパイロット圧油が供給され、パイロットポート３８ｂからパイロット圧油が排出されることによって、遮断位置Ａからダンプ位置Ｂに向かって移動する。また、方向切替弁３８は、パイロットポート３８ｂにパイロット圧油が供給され、パイロットポート３８ａからパイロット圧油が排出されることによって、遮断位置Ａからクラウド位置Ｃに向かって移動する。

【0034】

パイロット制御弁４０ａ～４３ｂは、パイロット供給流路Ｌ３及びパイロット還流流路Ｌ４上に配置されている。パイロット制御弁４０ａ～４３ｂは、パイロット供給流路Ｌ３を通じてパイロットポート３５ａ～３８ｂに供給される作動油の供給量と、パイロット還流流路Ｌ４を通じてパイロットポート３５ａ～３８ｂから排出される作動油の排出量とを制御する。パイロット制御弁４０ａ～４３ｂは、コントローラ５０の制御に従って供給量を制御する電磁切替弁である。パイロット制御弁４０ａ～４３ｂの構成は共通するので、以下、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂについて詳細に説明する。

【0035】

パイロット制御弁４３ａは、パイロットポート３８ａと、パイロットポンプ３４及び作動油タンク３２との間に配置されている。また、パイロット制御弁４３ａは、供給位置Ｄと、還流位置Ｅとの間を移動するスプールを備える。供給位置Ｄは、パイロットポンプ３４から圧送されたパイロット圧油を、パイロットポート３８ａに供給する位置である。還流位置Ｅは、パイロットポート３８ａから排出されたパイロット圧油を、作動油タンク３２に還流させる位置である。パイロット制御弁４３ａのスプールの初期位置は、還流位置Ｅである。そして、コントローラ５０から出力される制御信号（例えば、指令電流）が大きくなるほど、スプールが還流位置Ｅから供給位置Ｄに近づく。

【0036】

パイロット制御弁４３ｂは、パイロットポート３８ｂと、パイロットポンプ３４及び作動油タンク３２との間に配置されている。また、パイロット制御弁４３ｂは、供給位置Ｄと、還流位置Ｅとの間を移動するスプールを備える。そして、パイロット制御弁４３ｂは、制御信号の大きさに応じてスプールが移動して、供給位置Ｄもしくは還流位置Ｅに切替えられる。

【0037】

パイロット制御弁４３ａを供給位置Ｄに位置させ且つパイロット制御弁４３ｂを還流位置Ｅに位置させる（すなわち、方向切替弁３８をダンプ位置Ｂに切り替える）制御信号は、バケットシリンダ１６の縮小を指示する第１制御信号の一例である。また、パイロット制御弁４３ｂを供給位置Ｄに位置させ且つパイロット制御弁４３ａを還流位置Ｅに位置させる（すなわち、方向切替弁３８をクラウド位置Ｃに切り替える）制御信号は、バケットシリンダ１６の伸長を指示する第２制御信号の一例である。

【0038】

図４は、油圧ショベル１の制御ブロック図である。図４に示すように、油圧ショベル１は、ＣＰＵ５１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、メモリ５２とを有するコントローラ５０を備える。メモリ５２は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、またはこれらの組み合わせで構成される。コントローラ５０は、メモリ５２に格納されたプログラムコードをＣＰＵ５１が読み出して実行することによって、後述する処理を実現する。

【0039】

但し、コントローラ５０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。

【0040】

コントローラ５０は、油圧ショベル１全体の動作を制御する。コントローラ５０は、例えば、操作装置２２から出力される操作信号に基づいて、エンジン３１、メインポンプ３３、及びパイロットポンプ３４を回転させると共に、パイロット制御弁４０ａ～４３ｂを開閉（制御信号を出力）する。

【0041】

図５は、ガラ振り制御処理のフローチャートである。図６は、単位時間当たりの操作回数が閾値未満のときの操作レバー２３の操作方向及び方向切替弁３８のスプールの位置の推移を示す図である。図７は、単位時間当たりの操作回数が閾値以上のときの操作レバー２３の操作方向及び方向切替弁３８のスプールの位置の推移を示す図である。

【0042】

コントローラ５０は、ガラ振りスイッチ２７によってガラ振り制御処理の実行が指示されている状態において、操作レバー２３が左右方向の一方に倒伏（本実施形態では、右傾）された（すなわち、第１操作信号が出力された）場合に、図５に示すガラ振り制御処理を実行する。なお、コントローラ５０は、第２操作信号が先に出力された場合にも、ガラ振り制御処理を実行してもよい。

【0043】

「ガラ振り」とは、バケットシリンダ１６を繰り返し伸縮させることによってバケット１３を小刻みに振動させ、バケット１３内の土砂の塊を振り分ける作業である。すなわち、キャブ２０に搭乗するオペレータは、ガラ振りを実行しようとする場合に、操作レバー２３の左傾及び右傾を交互に繰り返せばよい。後述する閾値Ｎｔｈ以上の速度で操作レバー２３の左傾及び右傾を交互に繰り返す操作は、油圧アクチュエータを第１方向及び第２方向に交互に動作させる特定操作の一例である。但し、特定操作の具体的な態様は、前述の例に限定されない。

【0044】

まず、コントローラ５０は、操作回数Ｎを初期化（＝１）すると共に、操作時間ｔの計測を開始する（Ｓ１１）。操作回数Ｎは、交互に出力される第１操作信号及び第２操作信号の数（すなわち、特定操作の繰り返し回数）を示す変数である。操作時間ｔは、操作レバー２３から最初に操作信号が出力されてからの経過時間を指す。操作回数Ｎ及び操作時間ｔは、メモリ５２に記憶される。

【0045】

次に、コントローラ５０は、操作レバー２３から単位時間当たりに交互に出力される前記第１操作信号及び前記第２操作信号の数（すなわち、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔ）と、予め定められた閾値Ｎｔｈとを比較する（Ｓ１２）。閾値Ｎｔｈは、例えば、バケットシリンダ１６が追従可能な操作レバー２３の操作速度の上限値を指す。閾値Ｎｔｈは、実験やシミュレーションによって予め定められて、メモリ５２に記憶されている。

【0046】

次に、コントローラ５０は、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ未満である場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、特定操作が実行されていないと判定する。そして、コントローラ５０は、特定操作が実行されていないと判定した場合に、操作レバー２３から出力される操作信号に対応する制御信号を、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂに出力する（Ｓ１３）。すなわち、コントローラ５０は、操作レバー２３から出力される第１操作信号及び第２操作信号に基づいて、第１制御信号及び第２制御信号をパイロット制御弁４３ａ、４３ｂに出力する。ステップＳ１３の処理は、通常制御の一例である。通常制御の詳細は、図６を参照して後述する。

【0047】

一方、コントローラ５０は、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ以上である場合に（Ｓ１２：Ｎｏ）、特定操作が実行されていると判定する。そして、コントローラ５０は、特定操作が実行されていると判定した場合に、操作レバー２３からの第１操作信号及び第２操作信号の出力タイミングに拘わらず、予め定められた保持時間Ｔを隔てて第１制御信号及び第２制御信号を、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂに交互に出力する（Ｓ１４）。ステップＳ１４の処理は、特定制御の一例である。特定制御の詳細は、図７を参照して後述する。

【0048】

次に、コントローラ５０は、操作レバー２３から出力される操作信号が反転した（すなわち、第１操作信号及び第２操作信号の一方から他方に切り替わった）か否かを判定する（Ｓ１５）。また、コントローラ５０は、操作レバー２３からの操作信号の出力が停止したか否かを判定する（Ｓ１６）。

【0049】

そして、コントローラ５０は、操作レバー２３から出力される操作信号が反転したと判定した場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、操作回数Ｎを１インクリメントして（Ｓ１７）、ステップＳ１２以降の処理を実行する。また、コントローラ５０は、操作レバー２３から出力される操作信号が変化していないと判定した場合に（Ｓ１５：Ｎｏ＆Ｓ１６：Ｎｏ）、ステップＳ１７の処理を実行せずに、ステップＳ１２以降の処理を実行する。さらに、コントローラ５０は、操作レバー２３からの操作信号の出力が停止したと判定した場合に（Ｓ１５：Ｎｏ＆Ｓ１６：Ｙｅｓ）、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂを還流位置Ｅに切り替えて、ガラ振り制御処理を終了する。

【0050】

バケット１３をダンプさせようとするオペレータは、操作レバー２３を右傾したまま保持する。このとき、コントローラ５０は、図５のＳ１１→Ｓ１２：Ｙｅｓ→Ｓ１３→Ｓ１５：Ｎｏ→Ｓ１６：Ｎｏ→Ｓ１２：Ｙｅｓ・・・の処理を繰り返し実行する。これにより、バケットシリンダ１６が縮小を続けて、バケット１３がダンプされる。また、バケット１３をクラウドさせるために操作レバー２３を左傾したまま保持した場合も、同様の順序で処理が行われる。

【0051】

また、ガラ振りしようとするオペレータは、操作レバー２３の右傾及び左傾を交互に繰り返す。このとき、交互に繰り返される操作レバー２３の右傾及び左傾が低速である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、コントローラ５０は、図５のＳ１１→Ｓ１２：Ｙｅｓ→Ｓ１３→Ｓ１５：Ｙｅｓ→Ｓ１７→Ｓ１２：Ｙｅｓ・・・の処理を繰り返し実行する。この場合の操作レバー２３の操作信号及びパイロットポート３８ａ、３８ｂに供給されるパイロット圧の推移を、図６を参照して説明する。

【0052】

図６に示すように、コントローラ５０は、右傾された操作レバー２３から出力される第１操作信号に対応して、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂに第１制御信号を出力する（Ｓ１３）。これにより、方向切替弁３８が遮断位置Ａからダンプ位置Ｂに切り替えられる。但し、操作信号を制御信号に変換するタイムラグや遮断位置Ａで停止している方向切替弁３８のスプールに働く慣性力によって、方向切替弁３８のスプールがダンプ位置Ｂに移動を開始するタイミングは、操作レバー２３が右傾された（すなわち、第１操作信号が出力された）タイミングから遅延時間αだけ遅延する。

【0053】

次に、コントローラ５０は、操作レバー２３が右傾から左傾に切り替えられた（すなわち、第１操作信号から第２操作信号に反転した）場合に（Ｓ１５：Ｙｅｓ→Ｓ１７→Ｓ１２：Ｙｅｓ）、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂに第２制御信号を出力する（Ｓ１３）。これにより、方向切替弁３８がダンプ位置Ｂから遮断位置Ａを経てクラウド位置Ｃに切り替えられる。

【0054】

ここで、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ未満であれば（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、操作レバー２３が右傾から左傾に切り替えられるまでに、方向切替弁３８のスプールはダンプ位置Ｂに到達して停止している。そのため、操作レバー２３が左傾された（すなわち、第２操作信号が出力された）タイミングから、方向切替弁３８のスプールがクラウド位置Ｃに移動を開始するまでの遅延時間αは、直前のステップＳ１３と同等である。

【0055】

以下、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ未満となる速度で、操作レバー２３の右傾及び左傾が交互に繰り返されると（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、第１操作信号及び第２操作信号の反転タイミングから遅延時間αだけ遅延して、方向切替弁３８のスプールがダンプ位置Ｂ及びクラウド位置Ｃの間を移動する（Ｓ１３）。すなわち、バケット１３は、操作レバー２３の操作タイミングから遅延時間αだけ遅延するものの、操作レバー２３の操作に追従（連動）して小刻みに振動する。

【0056】

一方、交互に繰り返される操作レバー２３の右傾及び左傾が高速である場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、コントローラ５０は、図５のＳ１１→Ｓ１２：Ｎｏ→Ｓ１４→Ｓ１５：Ｙｅｓ→Ｓ１７→Ｓ１２：Ｙｅｓ・・・の処理を繰り返し実行する。この場合の操作レバー２３の操作信号及びパイロットポート３８ａ、３８ｂに供給されるパイロット圧の推移を、図７を参照して説明する。但し、図６との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【0057】

図７において、最初に操作レバー２３が右傾され、次に操作レバー２３が左傾された時の処理は、図６と共通する。しかしながら、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ以上（Ｓ１２：Ｎｏ）の場合、方向切替弁３８のスプールがダンプ位置Ｂまたはクラウド位置Ｃに到達する前に、操作レバー２３の操作信号が反転する。このような場合に通常制御を実行すると、移動中のスプールが停止して反対向きに移動を開始するのに更なる時間を要するので、操作レバー２３の右傾及び左傾の繰り返し回数が増えるほど、遅延時間α１～α８が徐々に長くなる。

【0058】

そこで、コントローラ５０は、最初に単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ以上になった場合に（Ｓ１２：Ｎｏ）、特定操作が開始されたと判定する。図７の例では、操作レバー２３が２回目に右傾されたタイミングで、特定操作が開始されたと判定される。また、コントローラ５０は、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが閾値Ｎｔｈ以上である期間は、特定操作が継続していると判定する。さらに、コントローラ５０は、特定操作が開始されたと判定された後に、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔが、閾値Ｎｔｈ以上の状態から閾値Ｎｔｈ未満まで低下した場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、特定操作が停止されたと判定する。

【0059】

そして、コントローラ５０は、特定操作が開始されてから停止されるまでの間、すなわち、特定操作が行われている状態では（Ｓ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１４の処理を繰り返し実行する。すなわち、コントローラ５０は、操作レバー２３からの第１操作信号及び第２操作信号の出力タイミングに拘わらず、保持時間指示ダイヤル２８を通じて指定された保持時間Ｔを隔てて、第１制御信号及び第２制御信号を交互にパイロット制御弁４３ａ、４３ｂに出力する。換言すれば、コントローラ５０は、特定制御において、第１制御信号及び第２制御信号の一方を出力し、保持時間だけ待機してから第１制御信号及び第２制御信号の他方を出力することを、特定操作が行われている期間中に繰り返す。

【0060】

これにより、バケット１３は、操作レバー２３の操作とは非同期に振動（ガラ振り）する。より詳細には、バケット１３は、オペレータによる操作レバー２３の右傾及び左傾の繰返し速度より遅い速度で振動する。また、コントローラ５０は、操作レバー２３の操作が停止されると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、パイロット制御弁４３ａ、４３ｂを還流位置Ｅに切り替えて、ガラ振り制御処理を終了する。そのため、特定制御におけるバケット１３は、操作レバー２３の右傾及び左傾の繰り返し回数より少ない回数だけ振動する。

【0061】

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

【0062】

上記の実施形態によれば、操作レバー２３に対して特定操作が行われた場合に、保持時間を挟んで制御信号が反転する。これにより、操作信号を制御信号に変換するタイムラグや方向切替弁３８のスプールに働く慣性力によって、バケットシリンダ１６が特定操作に追従できずに、ガラ振りが適切に実行できないという状況を回避できる。

【0063】

なお、特定制御が適用可能なのは、ガラ振りに限定されない。他の例として、ブーム１１やアーム１２を小刻みに振動させたり、上部旋回体３を左右に小刻みに旋回させる場合にも特定制御を適用することができる。

【0064】

また、上記の実施形態によれば、単位時間当たりの操作回数Ｎ／ｔ及び閾値Ｎｔｈの大小関係によって、特定操作の開始及び停止を判定する。これにより、方向切替弁３８のスプールが追従可能な速度で操作レバー２３の右傾及び左傾が繰り返されている場合には、操作レバー２３の操作に連動してガラ振りが行われる。但し、特定操作の開始及び停止の具体的な判定方法は、上記の例に限定されない。他の例として、コントローラ５０は、操作レバー２３の操作速度に拘わらず、操作レバー２３の右傾及び左傾が繰り返されている期間に特定制御を実行してもよい。

【0065】

また、上記の実施形態によれば、ガラ振りスイッチ２７によってガラ振り制御処理（より詳細には、図５のＳ１２）を実行するか否かを選択可能にした。これにより、特定制御（Ｓ１３）を実行するか否かをオペレータに選択させることができる。但し、ガラ振りスイッチ２７は省略可能である。

【0066】

さらに、上記の実施形態によれば、保持時間指示ダイヤル２８によって保持時間の長さを調整することができるので、オペレータの所望の速度でガラ振りを実現できる。但し、保持時間Ｔは、予め定められた固定値であってもよい。この場合、保持時間指示ダイヤル２８は省略可能である。

【0067】

なお、駆動回路の具体的な構成は、図３の例に限定されない。他の例として、パイロットポンプ３４及びパイロット制御弁４０ａ～４３ｂを省略し、方向切替弁３５～３８を電磁切替弁としてもよい。そして、コントローラ５０は、方向切替弁３５～３８に制御信号を出力して、スプールの位置を切り替えてもよい。

【0068】

上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 油圧ショベル（作業機械）
２ 下部走行体（車体）
３ 上部旋回体（車体）
４ クローラ
５ 走行モータ
６ 旋回モータ
７ 旋回フレーム
９ カウンタウェイト
１０ フロント作業機（作業装置）
１１ ブーム
１２ アーム
１３ バケット
１４ ブームシリンダ
１５ アームシリンダ
１６ バケットシリンダ
２０ キャブ
２１ シート
２２ 操作装置
２３，２４ 操作レバー（アクチュエータ操作装置）
２５，２６ 走行ペダル
２７ ガラ振りスイッチ（判定指示装置）
２８ 保持時間指示ダイヤル（保持時間指示装置）
３１ エンジン
３２ 作動油タンク
３３ メインポンプ（油圧ポンプ）
３４ パイロットポンプ
３５～３８ 方向切替弁
３５ａ～３８ｂ パイロットポート
４０ａ～４３ｂ パイロット制御弁
５０ コントローラ
５１ ＣＰＵ
５２ メモリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】