JP2020118271A - 作業機械における油圧シリンダの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧シリンダのストロークエンドでの衝撃を有効に回避することが可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、油圧ポンプ３１，３２と、シリンダ制御弁３７，３８と、操作部材４７ａと、操作部材４７ａに与えられるシリンダ操作に対応したシリンダ駆動指令をシリンダ制御弁３７，３８に入力する駆動指令入力部３４，４７ｂと、シリンダストローク検出部５０，７０と、油圧シリンダ２７のピストン２７ｐをストロークエンドの手前で停止させるようにシリンダ駆動指令をシリンダストロークに応じて制限する駆動指令制限部４２Ａ，４２Ｂ，５０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に搭載される油圧シリンダを駆動するための装置に関する。

従来、油圧式の作業機械に設けられるアクチュエータとして、油圧シリンダが多く用いられている。例えば、油圧ショベルを構成する作業装置には、ブームを起伏させるためのブームシリンダ、ブームに対してアームを回動させるためのアームシリンダ、及びアームに対してバケットを回動させるバケットシリンダ等が設けられる。

前記油圧シリンダは、シリンダ室を形成するシリンダ本体と、当該シリンダ室内に装填されるピストンと、を備える。前記ピストンは、前記シリンダ室内において、伸長及び収縮方向のそれぞれのストロークの終端であるストロークエンドの間で往復動することが可能である。しかし、当該ピストンが当該ストロークエンドに高速で突入することは大きな衝撃を伴う。

このような衝撃を緩和するための技術として、特許文献１は、前記ストロークエンドでの衝撃の緩和のために油圧シリンダのピストンを減速させる減速手段と、当該ピストンの移動速度が大きいほど減速手段がピストンの減速を開始する減速開始位置をストロークエンドからより手前側の位置に設定する減速設定手段と、を備える制御装置を開示する。

特開２００７−４６７３２号公報

前記特許文献１に記載される装置では、ピストンの減速が行われても、当該ピストンがストロークエンドに突入するエネルギーによる衝撃を完全に回避することができない。さらに、ストロークエンドの近辺では前記減速にかかわらず大きなエネルギーロスが生じやすく、このことが作業効率の低下の要因となる。例えば、前記ピストンがシリンダ本体に衝撃的に当接するのを抑制すべく、ピストンロッドの先端部に形成されたクッション用突出部と、シリンダ本体に形成されて前記クッション用突出部を前記ストロークエンドにて受け入れるクッション室と、当該クッション室内の作動油を限られた流量で外部に逃がす絞り流路と、が設けられる油圧シリンダでは、前記クッション室内への前記クッション用突出部の突入の際、及び、前記クッション室から前記クッション突出部が離脱する際、には、前記ピストンに大きな流体抵抗が加わり、当該流体抵抗は、少なからぬエネルギーロスを招く。

本発明は、作業機械に設けられた油圧シリンダを駆動するための装置であって、前記油圧シリンダのストロークエンドでの衝撃を有効に回避し、かつ、駆動効率の向上が可能な駆動装置を提供することを目的とする。

提供されるのは、作業機械に設けられ、ピストンとこれを往復動可能に収容するシリンダ室を形成するシリンダ本体とを有する油圧シリンダを駆動するための装置であって、前記油圧シリンダの前記シリンダ室内に供給されるべき作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に介在し、シリンダ駆動指令の入力を受けることにより開弁して前記油圧ポンプから当該油圧シリンダに供給される作動油の方向及び流量を前記シリンダ駆動指令に応じて変化させるシリンダ制御弁と、前記油圧シリンダを動かすためのオペレータによるシリンダ操作を受ける操作部材と、当該操作部材に与えられる前記シリンダ操作に対応した前記シリンダ駆動指令を生成して前記シリンダ制御弁に入力する駆動指令入力部と、前記油圧シリンダのストロークであるシリンダストロークを検出するシリンダストローク検出部と、前記シリンダ操作にかかわらず前記ピストンを前記油圧シリンダのストロークエンドの手前で停止させるように、前記駆動指令入力部から前記シリンダ制御弁に入力される前記シリンダ駆動指令を前記シリンダストロークに応じて制限する駆動指令制限部と、を備える。

この装置によれば、前記駆動指令制限部は、前記オペレータにより前記操作部材に与えられる前記シリンダ操作にかかわらず、前記ピストンを前記ストロークエンドの手前で停止させるように、前記シリンダ制御弁に入力されるシリンダ駆動指令を制限することにより、前記ピストンが前記ストロークエンドに突入することによる衝撃を確実に回避することを可能にするとともに、当該ピストンのストロークエンドへの突入及びストロークエンドからの離脱に伴うエネルギーロスを有効に低減して駆動効率を向上させることを可能にする。

前記油圧駆動装置は、前記シリンダ駆動指令の制限を解除するための予め設定された制限解除条件が満たされているか否かを判定する制限解除判定部をさらに備え、前記駆動指令制限部は、前記制限禁止条件が満たされていると前記制限解除判定部が判定した場合に前記シリンダ駆動指令の制限を解除するように構成されていることが、好ましい。このようなシリンダ駆動指令の制限の解除は、前記シリンダ駆動指令の制限が適切な場合にのみ行われることを可能にする。換言すれば、前記シリンダ駆動指令の制限が不要である状況にあるにもかかわらず当該制限が行われてしまうのを防ぐことを可能にする。

前記制限解除条件は、例えば、前記シリンダ駆動指令の制限を解除するための特定の制限解除操作がオペレータにより行われたという条件であることが、好ましい。この条件は、前記ピストンが前記ストロークエンドに至ることを敢えて許容するというオペレータの意思を尊重した制御の実行を可能にする。例えば、前記油圧シリンダが油圧ショベルにおけるバケットの駆動のために用いられる場合において、オペレータは、前記制限解除操作を行うことにより、前記バケットに付着した泥や土を前記油圧シリンダのストロークエンドでの衝撃を利用して落とすといった操作（いわゆるスケルトン操作）を行うことが可能である。

前記制限解除操作は、例えば、当該制限解除操作のために前記操作部材とは別に設けられた専用のスイッチであってもよいが、前記操作部材に対して与えられる、前記シリンダ操作とは別の特別操作であることが、より好ましい。このことは、オペレータが前記シリンダ駆動指令の入力のために通常用いている前記操作部材をそのまま利用して前記制限解除操作を行うことを可能にする。

前記特別操作は、例えば、切り返し操作であることが好ましい。当該切り返し操作は、前記ピストンを当該ピストンの現在の動きの方向と逆の方向に動かすための逆操作と、当該逆操作と逆向きの順操作と、が連続して行われる操作である。当該切り返し操作は、簡単な操作でありながら、前記シリンダ駆動指令を入力するための通常の操作と明確に区別されることが可能である。

前記制限解除判定部は、前記ストロークエンドの手前に設定された一定のストロークの範囲である解除有効範囲内で前記特別操作が行われた場合にのみ当該特別操作を有効とみなす（つまり前記制限解除条件が満たされると判定する）ように構成されていることが、より好ましい。このように前記特別操作を有効とするストローク範囲を限定することは、オペレータが制限解除の目的以外の目的で前記特別操作と近似した操作を行った場合に当該オペレータの意思に反して前記シリンダ駆動指令の制限が解除されるのを防ぐのに有効である。

前記制限解除条件は、前記作業機械に搭載されるエンジンの回転数が予め設定された下限回転数よりも低いという条件であってもよい。このようにエンジン回転数が低くて作業機械の駐機が行われる可能性が高い場合に、前記シリンダ駆動指令の制限を解除することにより、オペレータが当該駐機の際に前記ピストンを敢えてストロークエンドまで至らせる操作を行うことが可能になる。

前記装置は、前記オペレータにより前記操作部材に実際に与えられている前記シリンダ操作に対応するシリンダ駆動指令が前記駆動指令制限部により制限された後の駆動指令よりも大きい場合に当該オペレータに対してその報知を行う報知部をさらに備えることが、好ましい。前記報知は、前記ピストンの減速が前記シリンダ駆動指令の制限によるものであって故障に起因するものではないことをオペレータに知らせることを可能にする。また、当該オペレータが実際に操作部材に与えている操作がピストンをストロークエンドよりも手前の位置で停止させるには過大であることを当該オペレータに知らせることで、当該オペレータの技量の向上に寄与することが可能である。

前記油圧ポンプが可変容量型である場合、前記駆動装置は、前記油圧ポンプのポンプ容量を制御するポンプ容量制御部をさらに備え、当該ポンプ容量制御部は、前記操作部材に与えられる前記シリンダ操作にかかわらず前記シリンダ制御弁に最終的に入力される前記シリンダ駆動指令に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御するように構成されていることが、好ましい。当該ポンプ容量制御部は、前記シリンダ操作に対応するシリンダ駆動指令が大きい場合であっても、前記駆動指令制限部が前記シリンダ駆動指令を制限している場合にはその制限された最終のシリンダ駆動指令に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御することにより、当該油圧ポンプの運転のためのエネルギーの節減を可能にする。

以上のように、本発明によれば、作業機械に設けられた油圧シリンダを駆動するための装置であって、前記油圧シリンダのストロークエンドでの衝撃を有効に回避し、かつ、エネルギーロスを低減することを可能にする装置が、提供される。

本発明の実施の形態に係る作業機械である油圧ショベルの側面図である。 前記油圧ショベルに搭載される油圧回路及びこれに接続されるコントローラを示す油圧回路図である。 前記油圧回路に含まれるアームシリンダのへッド側端部に設けられたクッション構造を示す断面図である。 前記コントローラの機能構成を示すブロック図である。 前記コントローラにより実行される前記アームシリンダの制御動作を示すフローチャートである。 前記アームシリンダのシリンダストロークと前記コントローラにより制限される最終アーム引きパイロット圧との関係を示すグラフである。 前記アームシリンダのシリンダストロークと前記コントローラにより制限される最終アーム押しパイロット圧との関係を示すグラフである。 前記アーム引きパイロット圧及び前記アーム押しパイロット圧と前記コントローラにより演算されるポンプ流量パラメータとの関係を示すグラフである。 本発明の変形例に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る油圧シリンダ及びその駆動装置が搭載される作業機械の例である油圧ショベルを示す。この油圧ショベルは、地面Ｇの上を走行可能な下部走行体１０と、前記下部走行体１０に搭載される上部旋回体１２と、上部旋回体１２に搭載される作業装置１４と、を備える。

前記下部走行体１０及び前記上部旋回体１２は、前記作業装置１４を支持する機体を構成する。前記上部旋回体１２は、旋回フレーム１６と、その上に搭載される複数の要素と、を有する。当該複数の要素は、エンジンを収容するエンジンルーム１７や運転室であるキャブ１８を含む。

前記作業装置１４は、掘削作業その他の必要な作業のための動作を行うことが可能であり、ブーム２１、アーム２２及びバケット２４を含む。前記ブーム２１は、図１の矢印Ａ１に示されるように起伏可能すなわち水平軸回りに回動可能となるように前記旋回フレーム１６の前端に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム２２は、図１の矢印Ａ２に示されるように水平軸回りに回動可能となるように前記ブーム２１の先端部に取付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記バケット２４は、図１の矢印Ａ３に示されるように回動可能となるように前記アーム２２の先端部に取付けられる。

前記作業装置１４には、前記ブーム２１、前記アーム２２及び前記バケット２４のそれぞれを動かすためのアクチュエータである複数の伸縮可能な油圧シリンダが設けられている。当該複数の油圧シリンダは、少なくとも一つのブームシリンダ２６と、アームシリンダ２７と、バケットシリンダ２８と、を含む。前記少なくとも一つのブームシリンダ２６は、作動油の供給を受けることにより伸長または収縮し、これにより前記ブーム２１を起立方向または倒伏方向に回動させる。同様に、前記アームシリンダ２７は、前記ブーム２１と前記アーム２２との間に介在し、作動油の供給を受けることにより前記アーム２２をアーム引き方向（当該アーム２２の先端がブーム２１に近づく方向）及びアーム押し方向（当該アーム２２の先端がブーム２１から離れる方向）に回動させるように伸縮する。前記バケットシリンダ２８は、作動油の供給を受けることにより前記バケット２４を回動させるように伸縮する。

前記ブームシリンダ２６、前記アームシリンダ２７及び前記バケットシリンダ２８は互いに近似した構造を有する。そこで、これらのシリンダ２６〜２８のうちこの実施の形態において後に詳述する駆動装置による駆動及び制御の対象となる油圧シリンダである前記アームシリンダ２７の構造について、図２及び図３を参照しながら説明する。

前記アームシリンダ２７は、シリンダ室を形成するシリンダ本体２７ｃと、当該シリンダ室内に装填されるピストン２７ｐと、当該ピストン２７ｐから軸方向の一方に延びるピストンロッド２７ｒと、を有する。前記ピストン２７ｐは、前記シリンダ本体２７ｃの内周面と密着しながら軸方向に摺動可能となるように前記シリンダ室内に装填され、これにより当該シリンダ室内を前記ピストンロッド２７ｒが位置するロッド側室２７ｂとその反対側のへッド側室２７ａとに区画する。

前記ピストン２７ｐは、前記シリンダ室内への作動油の供給に伴って前記ピストンロッド２７ｒと一体にその軸方向に移動し、これによりアームシリンダ２７全体を伸長させる。具体的に、前記ヘッド側室２７ａに作動油が供給されることにより前記ピストン２７ｐが前記へッド側室２７ａを膨張させる向きに移動して前記ロッド側室２７ｂ内の作動油を押出す。これによりアームシリンダ２７全体が伸長して前記アーム２２を前記アーム引き方向に移動させる。逆に、前記ロッド側室２７ｂに作動油が供給されることにより前記ピストン２７ｐが前記ロッド側室２７ｂを膨張させる向きに移動して前記へッド側室２７ａ内の作動油を押し出す。これによりアームシリンダ２７全体が収縮して前記アーム２２を前記アーム押し方向に移動させる。

前記アームシリンダ２７は、伸長方向及び収縮方向のそれぞれについて前記ピストン２７ｐの移動に対応するシリンダストロークの終端であるストロークエンドを有し、これらのストロークエンドの間で前記ピストン２７ｐが往復動することが可能である。それぞれのストロークエンドには、前記ピストン２７ｐと前記シリンダ本体２７ｃとの衝突を緩和するためのクッション構造が与えられている。

図３は、前記クッション構造のうちへッド側端部（収縮方向のストロークエンド）に与えられたクッション構造を示している。当該クッション構造は、クッション用突出部２９Ａと、クッション室２９Ｂと、図略の逃がし流路と、を含む。前記クッション用突出部２９Ａは前記ピストン２７ｐから前記ピストンロッド２７ｒと反対の側に（つまりへッド側室２７ａ内に）突出する。前記クッション室２９Ｂは前記シリンダ本体２７ｃに形成された凹部であって前記ピストン２７ｐが収縮側のストロークエンドに至る際に前記クッション用突出部２９Ａを受け入れる形状を有する。前記逃がし流路は、前記クッション室２９Ｂ内に前記クッション用突出部２９Ａが入り込む際に当該クッション室２９Ｂ内の作動油が限られた流量で当該クッション室２９Ｂの外部に流出するのを許容する流路であり、当該逃がし流路の流路抵抗によって前記シリンダ本体２７ｃと前記ピストン２７ｐとの当接による衝撃が緩和される。

図２は、前記油圧ショベルに搭載される油圧回路を示す。この油圧回路は、前記アームシリンダ２７を含む前記複数の油圧アクチュエータに作動油を供給しかつその供給の方向及び流量を制御する機能を有する。具体的に、当該油圧回路は、前記油圧ショベルに搭載されるエンジン３０の出力軸に連結される複数の油圧ポンプである第１メインポンプ３１、第２メインポンプ３２及びパイロットポンプ３４と、複数のアクチュエータ制御弁と、複数のアクチュエータ操作器と、を含むとともに、当該油圧回路の作動を制御するためのコントローラ５０に電気的に接続される。

前記各ポンプ３１，３２，３４は、いずれも前記エンジン３０によって駆動され、これによりタンク内の油を吐出する。前記第１及び第２メインポンプ３１，３２は、前記タンク内の油を前記複数の油圧アクチュエータを直接動かすための作動油として吐出するものであり、本発明に係る油圧ポンプ、すなわち油圧シリンダを駆動するための油圧ポンプ、に相当する。前記パイロットポンプ３４は、前記複数のアクチュエータ制御弁にパイロット圧を供給するためのパイロット油を吐出するパイロット油圧源である。この実施の形態に係る第１及び第２メインポンプ３１，３２はそれぞれ可変容量型油圧ポンプからなり、それぞれの容量すなわちポンプ容量は前記コントローラ５０から前記第１及び第２メインポンプ３１，３２にそれぞれ入力されるポンプ容量指令によって操作される。

前記複数のアクチュエータ制御弁は、前記第１メインポンプ３１または前記第２メインポンプ３２と、前記複数のアクチュエータ制御弁にそれぞれ対応する複数の油圧アクチュエータと、の間に介在し、当該第１メインポンプ３１または前記第２メインポンプ３２から当該油圧アクチュエータに供給される作動油の方向及び流量を制御するように作動する。前記複数のアクチュエータ制御弁のそれぞれは、パイロット操作式の油圧切換弁からなり、前記パイロット圧の供給を受けて当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで開弁することにより、当該ストロークに対応した流量で前記油圧アクチュエータに作動油が供給されることを許容する。従って、当該パイロット圧を変えることによって前記流量の制御が可能である。

この実施の形態において、前記複数のアクチュエータ制御弁は第１グループＧ１及び第２グループＧ２のいずれかに属する。前記第１グループＧ１に属するアクチュエータ制御弁は、前記第１メインポンプ３１から吐出される作動油の供給を受けるように当該第１メインポンプ３１に接続され、前記第２グループＧ２に属するアクチュエータ制御弁は、前記第２メインポンプ３２から吐出される作動油の供給を受けるように当該第２メインポンプ３２に接続される。具体的に、前記第１メインポンプ３１の吐出口には、背圧弁３５を介してタンクにつながる第１センターバイパスラインＣＬ１が接続可能であり、前記第１グループＧ１に属するアクチュエータ制御弁は前記第１センターバイパスラインＣＬ１に沿ってタンデムに配置される。同様に、前記第２メインポンプ３２の吐出口には、前記背圧弁３５を介してタンクにつながる第２センターバイパスラインＣＬ２が接続され、前記第２グループＧ２に属するアクチュエータ制御弁は前記第２センターバイパスラインＣＬ２に沿ってタンデムに配置される。

前記第１メインポンプ３１の吐出口には、前記第１センターバイパスラインＣＬ１とパラレルに第１供給ラインＳＬ１が接続されている。当該第１供給ラインＳＬ１は、前記第１グループＧ１に属する複数のアクチュエータ制御弁に対応してさらに分岐し、前記第１メインポンプ３１から吐出される作動油を前記第１グループＧ１に属するアクチュエータ制御弁に分配するように当該アクチュエータ制御弁に接続される。また、前記第１グループＧ１に接続する前記複数のアクチュエータ制御弁は第１タンクラインＴＬ１を介して前記背圧弁３５に接続されている。

同様に、前記第２メインポンプ３２の吐出口には、前記第２センターバイパスラインＣＬ２とパラレルに第２供給ラインＳＬ２が接続されている。当該第２供給ラインＳＬ２は、前記第２グループＧ２に属する複数のアクチュエータ制御弁に対応してさらに分岐し、前記第２メインポンプ３２から吐出される作動油を前記第２グループＧ２に属するアクチュエータ制御弁に分配するように当該アクチュエータ制御弁に接続される。また、前記第２グループＧ２に接続する前記複数のアクチュエータ制御弁は第２タンクラインＴＬ２を介して前記背圧弁３５に接続されている。

前記複数のアクチュエータ制御弁は、前記アームシリンダ２７の動きを制御するための制御弁（シリンダ制御弁）として、図２に示すようなアーム１速制御弁３７及びアーム２速制御弁３８を含む。

前記アーム１速制御弁３７は、前記第２グループＧ２に属し、前記第２メインポンプ３２から前記アームシリンダ２７への作動油の供給を制御するように開弁する。具体的に、当該アーム１速制御弁３７は、前記第２メインポンプ３２から吐出された作動油が前記アームシリンダ２７の前記へッド側室２７ａまたは前記ロッド側室２７ｂに供給されるのを許容するとともに当該ロッド側室２７ｂまたは当該へッド側室２７ａから排出される作動油が前記第２タンクラインＴＬ２を通じてタンクに戻るのを許容する油路を形成するように、開弁する。

前記アーム２速制御弁３８は、前記第１グループＧ１に属し、前記第１メインポンプ３１から吐出された作動油が増速用の作動油として前記第２メインポンプ３２から吐出される作動油と合流するのを許容するように開弁する。具体的に、当該アーム２速制御弁３８は、前記第１メインポンプ３１から吐出された作動油が前記アーム１速制御弁３７から前記アームシリンダ２７の前記へッド側室２７ａまたは前記ロッド側室２７ｂに供給される作動油と合流するのを許容するとともに当該ロッド側室２７ｂまたは当該へッド側室２７ａから排出される作動油が前記第１タンクラインＴＬ１を通じてタンクに戻るのを許容する油路を形成するように、開弁する。

前記アーム１速制御弁３７及び前記アーム２速制御弁３８を含む前記アクチュエータ制御弁のそれぞれは、３位置のパイロット切換弁であり、一対のパイロットポートを有する。具体的に、前記アーム１速制御弁３７は、アーム引きパイロットポート３７ａとその反対側のアーム押しパイロットポート３７ｂを有する。同様に、前記アーム２速制御弁３８は、アーム引きパイロットポート３８ａとその反対側のアーム押しパイロットポート３８ｂを有する。

前記アーム１速制御弁３７は、前記アーム引き及びアーム押しパイロットポート３７ａ，３７ｂに供給されるパイロット圧がいずれも０または微小である場合は中立位置に保たれ、前記アームシリンダ２７を前記第２メインポンプ３２から遮断するとともに前記第２センターバイパスラインＣＬ２を開通する。当該アーム１速制御弁３７は、前記アーム引きパイロットポート３７ａまたはアーム押しパイロットポート３７ｂに一定以上のパイロット圧が供給されると当該パイロットポートに対応した方向に当該パイロット圧の大きさに対応したバルブストロークで前記中立位置からシフトして前記第２供給ラインＳＬ２と前記アームシリンダ２７のへッド側室２７ａまたはロッド側室２７ｂとを前記バルブストロークに対応した開口面積で連通し、これにより前記アームシリンダ２７を前記バルブストロークに対応する方向（例えばアーム引きパイロットポート３７ａにパイロット圧が入力されたときはアーム引き方向）に前記バルブストロークに対応する速度で伸縮させる。

前記アーム２速制御弁３８は、前記アーム引き及びアーム押しパイロットポート３８ａ，３８ｂに供給されるパイロット圧がいずれも０または微小である場合は中立位置に保たれ、前記アームシリンダ２７を前記第１メインポンプ３１から遮断するとともに前記第１センターバイパスラインＣＬ１を開通する。当該アーム２速制御弁３８は、前記アーム引きパイロットポート３８ａまたはアーム押しパイロットポート３８ｂに一定以上のパイロット圧が供給されると当該パイロットポートに対応した方向に当該パイロット圧の大きさに対応したバルブストロークで前記中立位置からシフトして前記第１供給ラインＳＬ１と前記アームシリンダ２７のへッド側室２７ａまたはロッド側室２７ｂとを前記バルブストロークに対応した開口面積で連通し、これにより前記アームシリンダ２７を前記バルブストロークに対応する方向（例えばアーム引きパイロットポート３８ａにパイロット圧が入力されたときはアーム引き方向）に前記バルブストロークに対応する速度で伸縮させる。

前記複数のアクチュエータ操作器は、前記複数のアクチュエータ制御弁にそれぞれ接続され、当該アクチュエータ制御弁に接続される油圧アクチュエータを動かすための操作を受けて当該操作に対応したパイロット圧を当該アクチュエータ制御弁のパイロットポートに入力する。具体的に、当該複数のアクチュエータ操作器は、前記パイロットポンプ３４と前記複数のアクチュエータ制御弁との間にそれぞれ設けられ、前記パイロットポンプ３４から出力されるパイロット一次圧を前記操作に対応した度合いで減圧してパイロット二次圧を生成し、当該パイロット二次圧を前記アクチュエータ制御弁のパイロット圧として当該アクチュエータ制御弁のパイロットポートに入力する。

前記複数のアクチュエータ操作器は、前記アームシリンダ２７を動かすための操作器として図２に示されるアーム操作器４７を含む。前記アーム操作器４７は、前記アームシリンダ２７を伸縮させる（アーム引き方向及びアーム押し方向に動かす）ためのシリンダ操作としてアーム引き操作及びアーム押し操作を受け、これに対応するパイロット圧をシリンダ駆動指令として前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８にそれぞれ入力する。

具体的に、前記アーム操作器４７は、アーム操作レバー４７ａと、これに連結されるアームパイロット弁４７ｂと、を有する。前記アーム操作レバー４７ａは、オペレータによる前記アーム引き操作及びアーム押し操作を受ける操作部材である。前記アームパイロット弁４７ｂは、前記アーム操作レバー４７ａに与えられるアーム引き操作またはアーム押し操作に対応したパイロット圧すなわちシリンダ駆動指令を生成して前記アーム制御弁３７に入力する減圧弁であり、前記パイロットポンプ３４とともに本発明に係る駆動指令入力部を構成する。前記アームパイロット弁４７ｂは、前記アーム操作レバー４７ａにアーム引き操作が与えられると、当該アーム引き操作の大きさに対応した速度で前記アームシリンダ２７を伸長させるようなアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１を生成し、このアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１はアーム引きパイロットライン４０Ａを通じて前記アーム１速制御弁３７のアーム引きパイロットポート３７ａ及び前記アーム２速制御弁３８のアーム引きパイロットポート３８ａにそれぞれ入力されることが可能である。前記アームパイロット弁４７ｂは、逆に前記アーム操作レバー４７ｂにアーム押し操作が与えられると、当該アーム押し操作の大きさに対応した速度で前記アームシリンダ２７を収縮させるようなアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１を生成し、このアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１はアーム押しパイロットライン４０Ｂを通じて前記アーム１速制御弁３７のアーム押しパイロットポート３７ｂ及び前記アーム２速制御弁３８のアーム押しパイロットポート３８ｂにそれぞれ入力されることが可能である。

図２に示される油圧回路は、アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａ及びアーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂをさらに備える。当該アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａ及びアーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂは、前記アーム引きパイロットライン４０Ａ及び前記アーム押しパイロットライン４０Ｂの途中にそれぞれ設けられ、前記アームパイロット弁４７ｂから前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に供給されるパイロット圧を制限するための手段として機能する。

この実施の形態に係る前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａ及びアーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂは、それぞれ、ソレノイド４２ａ，４２ｂを有する電磁逆比例弁により構成され、当該ソレノイド４２ａ，４２ｂに入力される電気信号であるパイロット圧制限指令に対応したパイロット圧の制限を行う。具体的に、前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａは、前記アームパイロット弁４７ｂから入力されるパイロット圧であるアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１が前記パイロット圧制限指令に対応する制限パイロット圧Ｐｉｒよりも小さい場合には、当該アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１がそのまま最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２として前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム引きパイロットポート３７ａ，３８ａに入力されるのを許容し、前記アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１が前記制限パイロット圧Ｐｉｒ以上である場合には、当該アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１の大きさにかかわらず前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に入力される最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２を前記制限パイロット圧Ｐｉｒに制限するように、開弁する。同様に、前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂは、前記アームパイロット弁４７ｂから入力されるパイロット圧であるアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１が前記制限パイロット圧Ｐｉｒよりも小さい場合には、当該アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１がそのまま最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２として前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム押しパイロットポート３７ｂ，３８ｂに入力されるのを許容し、前記アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１が前記制限パイロット圧Ｐｉｒ以上である場合には、当該操作パイロット圧Ｐｂ１の大きさにかかわらず前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に入力される最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２を前記制限パイロット圧Ｐｉｒに制限するように、開弁する。

つまり、この実施の形態に係る前記パイロット圧制限弁４２Ａ，４２Ｂに入力される前記パイロット圧制限指令は、前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に入力される最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２及び最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２の上限値をそれぞれ規定する。

前記コントローラ５０は、前記パイロット圧制限弁４２Ａ，４２Ｂのそれぞれに前記パイロット圧制限指令を入力してアーム引き及びアーム押しパイロット圧をそれぞれ制限することにより、前記アームシリンダ２７のピストン２７ｐが前記ストロークエンドに到達する前に当該ストロークエンドの手前の位置で当該ピストン２７ｐを停止させるような制御を行う。前記駆動装置は、当該制御のために必要な情報を前記コントローラ５０に与える手段として、複数の検出装置を備える。当該複数の検出装置は、前記制御に必要な物理量を検出し、その物理量に対応した電気信号である検出信号を生成して前記コントローラ５０に入力する。

前記複数の検出装置は、図２及び図４に示されるようなエンジン回転数センサ６０と、第１ポンプ圧センサ６１と、第２ポンプ圧センサ６２と、アーム引き操作センサ６７Ａと、アーム押し操作センサ６７Ｂと、最終アーム引きパイロット圧センサ６８Ａと、最終アーム押しパイロット圧センサ６８Ｂと、姿勢検出装置７０と、を含む。

前記エンジン回転数センサ６０は、前記エンジン３０の回転数を検出する。前記第１ポンプ圧センサ６１は、前記第１メインポンプ３１から吐出される作動油の圧力である第１ポンプ圧Ｐ１を検出し、前記第２ポンプ圧センサ６２は、前記第２メインポンプ３２から吐出される作動油の圧力である第２ポンプ圧Ｐ２を検出する。

前記アーム引き操作センサ６７Ａは、前記アーム引きパイロットライン４０Ａのうち前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａの上流側の部分に接続され、前記アームパイロット弁４７ｂから出力されるアーム引きパイロット圧である前記アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１を検出する。同様に、前記アーム押しパイロット圧センサ６７Ｂは、前記アーム押しパイロットライン４０Ｂのうち前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂの上流側の部分に接続され、前記アームパイロット弁４７ｂから出力されるアーム押しパイロット圧である前記アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１を検出する。

前記最終アーム引きパイロット圧センサ６８Ａは、前記アーム引きパイロットライン４０Ａのうち前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａの下流側の部分に接続され、当該部分におけるパイロット圧であって前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム引きパイロットポート３７ａ，３８ａにそれぞれ最終的に入力される（つまり前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａによる制限が効いている場合にはその制限後の）パイロット圧である前記最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２を検出する。同様に、前記アーム押しパイロット圧センサ６７Ｂは、前記アーム押しパイロットライン４０Ｂのうち前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂの下流側の部分に接続され、当該部分におけるパイロット圧であって前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム押しパイロットポート３７ｂ，３８ｂにそれぞれ最終的に入力される（つまり前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ｂによる制限が効いている場合にはその制限後の）パイロット圧である前記最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２を検出する。

前記姿勢検出装置７０は、前記作業装置１４の姿勢に関する情報であって、前記アームシリンダ２７のシリンダストローク（この実施の形態ではアームシリンダ２７が最も収縮した位置である最収縮位置からの伸長方向へのストローク）Ｓｃを取得するために必要な姿勢情報を検出する。具体的に、当該姿勢検出装置７０は、図１に示すようなブーム角度センサ７１、アーム角度センサ７２及びバケット角度センサ７４を含む。前記ブーム角度センサ７１は、前記機体に対する前記ブーム２１の起伏角度であるブーム角度を検出する。前記アーム角度センサ７２は、前記ブーム２１に対する前記アーム２２の回動角度であるアーム角度を検出する。前記バケット角度センサ７４は前記アーム２２に対する前記バケット２４の回動角度であるバケット角度を検出する。

前記コントローラ５０は、前記のようなアーム引きパイロット圧及びアーム押しパイロット圧（シリンダ駆動指令）の制限により前記アームシリンダ２７のピストン２７ｐがストロークエンドに至るのを阻止するための制御を実行するとともに、当該パイロット圧の制限に対応した前記第１及び第２メインポンプ３１，３２のポンプ容量の制御を行う。これらの制御に関連する機能として、前記コントローラ５０は、図４に示すようなシリンダストローク演算部５１と、パイロット圧制限指令部５２と、制限解除判定部５３と、ポンプ容量指令部５４と、報知指令部５５と、を備える。

前記シリンダストローク演算部５１は、前記姿勢検出装置７０により検出される前記作業装置１４の姿勢に基づき、前記アームシリンダ２７のシリンダストローク（最収縮位置からのストローク）Ｓｒを演算する。すなわち、当該シリンダストローク演算部５１は、前記姿勢検出装置７０とともに、前記シリンダストロークＳｒを検出するシリンダストローク検出部を構成する。

前記パイロット圧制限指令部５２は、前記アーム操作レバー４７ａに与えられるシリンダ操作である前記アーム引き操作及び前記アーム押し操作にかかわらず前記ピストン２７ｐが前記ストロークエンドに至る前に当該ピストン２７を当該ストロークエンドの手前の位置で停止させるために必要な前記パイロット圧制限指令であって前記シリンダストローク演算部５１により演算される前記シリンダストロークＳｃに対応したパイロット圧制限指令を演算し、これを前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａまたは前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂに入力することにより、必要なアーム引きパイロット圧またはアーム押しパイロット圧の制限を行う。従って、当該パイロット圧制限指令部５２は、前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａ及び前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂとともに、本発明に係る駆動指令制限部を構成する。

前記パイロット圧制限指令部５２は、図６に示されるようなアーム引きパイロット圧制限特性及び図７に示すようなアーム押しパイロット圧制限特性を記憶し、これらに基づいて前記パイロット圧制限指令を生成する。前記アーム引きパイロット圧制限特性は、最収縮位置からの前記シリンダストロークＳｃと最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２との関係について予め設定された特性であって、前記アームシリンダ２７のピストン２７ｐが伸長側のストロークエンドに到達する前にその手前側の位置（つまり前記シリンダストロークＳｃが最大ストロークＳｃｍａｘよりも一定ストロークだけ小さい位置）で当該ピストン２７ｐを停止させるための特性であり、図６に実線Ｌａで示される特性である。同様に、前記アーム押しパイロット圧制限特性は、前記シリンダストロークＳｃと最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２との関係について予め設定された特性であって、前記ピストン２７ｐが収縮側のストロークエンドに到達する前にその手前側の位置（つまり前記シリンダストロークＳｃが０よりも一定ストロークだけ大きい小さい位置）で当該ピストン２７ｐを停止させるための特性であり、図７に実線Ｌｂで示される特性である。

前記制限解除判定部５３は、予め設定された条件であって前記アーム引きパイロット圧及び前記アーム押しパイロット圧の制限を解除するための条件である制限解除条件が満たされているか否かを判定する。この実施の形態に係る制限解除条件は、次の条件１及び条件２である。前記制限解除判定部５３は、当該条件１及び当該条件２のいずれかが満たされている場合に制限解除条件が満たされていると判定する。

条件１：前記アーム操作レバー４７ａに対して通常のアーム引き操作またはアーム押し操作とは異なる特定の操作（特別操作）が与えられていること。

この実施の形態における前記の「特別操作」は、切り返し操作である。当該切り返し操作は、前記アームシリンダになのピストン２７ｐを当該ピストン２７ｐの現在の動きの方向と逆の方向に動かすための逆操作と、当該逆操作と逆向きの順操作と、が連続して行われる操作である。当該切り返し操作であると認定するために必要な前記逆操作の大きさは、適宜設定することが可能である。当該逆操作は、例えば中立位置を跨いで反対側にまで至るまでの大きさを有することを要件としてもよい。この場合、例えばアームシリンダ２７が伸長方向すなわちアーム引き方向に作動しているときに前記中立位置を跨ぐ大きさで当該アームシリンダ２７を収縮させる向きにアーム操作レバー４７ａが操作され、これと連続して当該アーム操作レバー４７ａを前記アーム引き方向の操作位置に戻す操作が行われたときに、前記切り返し操作が行われたと認定される。

前記切り返し操作については、図６及び図７に示すような制限解除有効期間が設定されていることが好ましい。当該制限解除有効期間は、当該制限解除有効期間内に前記切り返し操作が行われた場合にのみ当該切り返し操作が有効とみなされる期間であり、この実施の形態では伸長側及び収縮側のストロークエンドの手前に一定のシリンダストローク分だけ設定された期間である。すなわち、前記制限解除判定部５３は、前記アームシリンダ２７のピストン２７ｐがストロークエンドの手前の前記制限解除有効期間内に前記アーム操作レバー４７ａに前記切り返し操作が与えられた場合にのみこれを有効として制限解除条件が満たされたと判定することが、好ましい。このことは、オペレータがアーム引き操作またはアーム押し操作のつもりで前記切り返し操作と近似した操作をアーム操作レバー４７ａに与えた場合にその意思に反して前記アーム引きパイロット圧または前記アーム押しパイロット圧の制限が解除されるのを防ぐことを可能にする。

条件２：エンジン回転数センサ６０により検出されるエンジン回転数Ｎｅが予め設定された下限回転数Ｎｅｏよりも低いこと。この下限回転数Ｎｅは、作業装置１４の駆動による作業を行うための回転数よりも十分小さい回転数（例えばアイドル回転数）であることが、好ましい。このような下限回転数Ｎｅｏの設定は、オペレータに作業の意思がなく、駐機が行われる可能性が高いとの推定を可能にする。そして、この条件２を満たす場合に制限解除を行うことは、駐機の際にオペレータが敢えてアームシリンダ２７をストロークエンドに至らせる操作を行うことを可能にする。

前記パイロット圧制限指令部５２は、前記制限解除条件が満たされていると前記制限解除判定部５３が判定した場合に、前記パイロット圧制限指令の生成及び入力を解除する、つまりアーム引きパイロット圧及びアーム押しパイロット圧の制限を解除する、ように構成されている。

前記ポンプ容量指令部５４は、前記ポンプ容量指令を生成してこれを前記第１及び第２メインポンプ３１，３２に入力することにより、当該第１及び第２メインポンプ３１，３２のポンプ容量を制御する。この実施の形態に係るポンプ容量指令部５４は、エンジン３０の最大馬力を考慮した馬力制御と、前記複数のアクチュエータ操作器に与えられる操作を考慮したいわゆるポジティブコントロールと、を実行するためのポンプ容量指令を生成する。

具体的に、当該ポンプ容量指令部５４は、前記第１及び第２ポンプ圧センサ６１，６２により検出される第１及び第２ポンプ圧Ｐ１，Ｐ２に基づいて馬力制御用の第１ポンプ容量及び第２ポンプ流量（第１及び第２メインポンプ３１，３２からそれぞれ吐出される作動油の流量）を演算するとともに、前記複数のアクチュエータ操作器にそれぞれ与えられる操作（実際には当該アクチュエータ操作器により生成されるパイロット圧）にそれぞれ対応したポジティブコントロール用ポンプ流量パラメータを算定し、これらのポンプ流量パラメータの総和に基づいていわゆるポジティブコントロール用の第１ポンプ容量及び第２ポンプ流量を演算する。そして、前記馬力制御用の第１及び第２ポンプ流量及び前記ポジティブコントロール用の第１及び第２ポンプ流量のうちの低いポンプ流量を採択して当該ポンプ流量を実現するための前記ポンプ容量指令を演算し、これを前記第１及び第２メインポンプ３１，３２にそれぞれ入力する。

ただし、この実施の形態に係る前記ポンプ容量指令部５４は、前記ポジティブコントロール用ポンプ流量パラメータのうち前記アームシリンダ２７に関するポンプ流量パラメータｑａについては、アーム操作レバー４７ａに与えられるアーム引き操作またはアーム押し操作に基づくのではなく、前記最終パイロット圧センサ６８Ａまたは６８Ｂにより検出される最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２または最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２に基づいて当該ポンプ流量パラメータｑａの算定を行う。具体的に、当該ポンプ容量指令部５４は、予め設定された特性であって例えば図８に示すような最終アームパイロット圧Ｐａ２，Ｐｂ２に対するアームシリンダ２７についてのポンプ流量パラメータｑａの特性を記憶し、この特性に基づき、前記最終アームパイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２に対応するポンプ流量パラメータｑａを算定する。

前記報知指令部５５は、前記アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１及び前記最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２が発生している場合にはこれらを比較し、逆に前記アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１及び前記最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２が発生している場合にはこれらを比較し、いずれの場合も操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１が最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２と同等またはこれよりも大きいときに報知指令を生成して報知器８０に入力する。当該報知指令部５５は、例えば報知器８０は前記キャブ１６内に設けられ、前記報知指令部５５から前記報知指令の入力を受けたときに前記操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１が前記最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２以上である旨の報知を画面表示や音声といった周知の手段によって行う。

次に、前記コントローラ５０により行われる具体的な演算制御動作を、図５のフローチャート及び図６〜図８のグラフを参照しながら説明する。

前記コントローラ５０の制限解除判定部５３は、制限解除条件を満たしているか否かの判定を行う（図５のステップＳ１，Ｓ２）。当該制限解除条件が満たされていると当該制限解除判定部５３が判定したとき、つまり、図６及び図７に示される制限解除有効期間内にアーム操作レバー４７ａに対して所定の切り返し操作が与えられたと制限解除判定部５３が判定したとき（ステップＳ１でＹＥＳ）、あるいはエンジン回転数センサ６０により検出されるエンジン回転数Ｎｅが所定の下限回転数Ｎｅｏ以下であると判定したとき（ステップＳ２でＹＥＳ）、パイロット圧制限指令部５２はパイロット圧の制限を解除する（ステップＳ３）。

具体的に、前記制限解除判定部５３は、パイロット圧制限弁４２Ａ，４２Ｂへのパイロット圧制限指令の入力を停止し、アーム操作レバー４７ａに与えられるアーム引き操作またはアーム押し操作によって生成されるアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１またはアーム押し操作パイロット圧Ｐａ２がその大きさにかかわらずそのまま最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２または最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２としてアーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム引きパイロットポート３７ａ，３８ａまたはアーム押しパイロットポート３７ｂ，３８ｂに入力されることを許容する。例えば、前記アーム操作レバー４７ａがフル操作されている場合、図６及び図７にそれぞれ一点鎖線Ｌａｏ，Ｌｂｏに示されるように最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２または最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２はこれらの最大値（ＰａｍａｘまたはＰｂｍａｘ）に維持され、アームシリンダ２７のピストン２７ｐが減速せずにストロークエンドに至ることが許容される。

一方、前記制限解除条件が満たされていないと前記制限解除判定部５３が判定したとき、つまり、図６及び図７に示される制限解除有効期間内にアーム操作レバー４７ａに対して所定の切り返し操作が与えられておらず（ステップＳ１でＮＯ）、かつ、エンジン回転数センサ６０により検出されるエンジン回転数Ｎｅが前記下限回転数Ｎｅｏを上回っていると判定したとき（ステップＳ２でＮＯ）、パイロット圧制限指令部５２はパイロット圧制限指令を生成してこれをアーム引きパイロット圧制限弁４２Ａまたはアーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂに入力する（ステップＳ４）。これにより、前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に最終的に入力されるパイロット圧である前記最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２または最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２は図６及び図７に示される制限特性に従って制限され、実際にアーム操作レバー４７ａに与えられるアーム引き操作またはアーム押し操作にかかわらずストロークエンドの手前で強制的に低下させられる。

前記最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２の制限により、アーム１速及び２速制御弁３７，３８のバルブストローク（中立位置からのスプールのストローク）が抑制され、アームシリンダ２７のピストン２７ｐはストロークエンドの手前の所定位置で自動的に減速を開始し、当該ストロークエンドに至る前に停止する。これにより、当該ピストン２７ｐとシリンダ本体２７ｃとの衝撃的な当接が回避される。また、それぞれストロークエンドに図３に示すようなクッション構造またはこれに類する構造が与えられている場合でも、前記ピストン２７ｐの前記ストロークエンドへの突入及び当該ストロークエンドからの離脱に伴うエネルギーロスが有効に低減される。

このようなパイロット圧の制限が行われるとき、前記コントローラ５０の報知指令部５５は、アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１と最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２との比較またはアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１と最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２との比較を行い、当該操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１が当該最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２以上である場合に（ステップＳ５でＹＥＳ）報知器８０に報知指令を入力してその報知を行わせる。例えば、前記アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１が図６に二点鎖線Ｌａｍで示されるように最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２（すなわち制限パイロット圧Ｐｉｒ）を上回る場合、あるいは、前記アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１が図７に二点鎖線Ｌｂｍで示されるように最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２（すなわち制限パイロット圧Ｐｉｒ）を上回る場合、前記報知器８０はオペレータに対してその旨の報知、すなわち、当該操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂｅが当該最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２を上回っていることの報知を行う。この報知は、前記ピストン２７ｐの減速が前記パイロット圧の制限によるものであって故障に起因するものではないことをオペレータに知らしめるのに加え、当該オペレータが実際に操作部材に与えている操作がピストンをストロークエンドよりも手前の位置で停止させるには過大であることを当該オペレータが認識することを可能にする。このことは、アームシリンダ２７のストロークエンドでの衝撃を回避するようなマニュアル運転を行うためのオペレータの技量の向上に寄与し得る。

前記コントローラ５０のポンプ指令入力部５４は、前記アーム引きパイロット圧またはアーム押しパイロット圧の制限の有無にかかわらず、アーム操作レバー４７ａに与えられる操作に対応する操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１ではなくアーム１速及び２速制御弁３７，３８に最終的に入力される最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２に基づいてポジティブコントロール用のポンプ流量パラメータｑａ（図８）を算定し、当該ポンプ流量パラメータｑａを用いて最終のポンプ容量指令を生成して第１及び第２メインポンプ３１，３２に入力する（ステップＳ７）。このような最終パイロット圧Ｐａ２，Ｐｂ２に基づくポンプ流量パラメータの算定は、通常のポジティブコントロールすなわち実際にアーム操作レバー４７ａに与えられる操作に基づくポンプ制御に比べ、前記パイロット圧の制限に伴うアームシリンダ２７の必要流量の低減を考慮したより効率的な第１及び第２メインポンプ３１，３２の運転を可能にする。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。

（Ａ）駆動対象及び駆動指令の制限について
本発明に係る装置の駆動対象となる油圧シリンダは前記アームシリンダ２７に限定されない。当該油圧シリンダは、例えば前記ブームシリンダ２６やバケットシリンダ２８、あるいは前記バケット２４に代えて前記アーム２２の先端に装着されるオプション機器を動かすオプションシリンダであってもよい。また、一つの作業機械に搭載される複数の油圧シリンダについて本発明に係る駆動装置が適用されてもよい。

本発明に係るシリンダ駆動指令の制限は、伸長側及び収縮側ストロークエンドのうちの一方のストロークエンドについてのみ行われてもよい。例えば、伸長側ストロークエンドに比べて収縮側ストロークエンドでの衝撃が顕著である場合、当該収縮側ストロークエンドについてのみ駆動指令の制限が行われてもよい。

（Ｂ）制限解除について
本発明において、制限解除のために行われる制限解除操作は前記アーム操作レバー４７ａその他の操作部材に与えられる切り返し操作に限定されない。当該制限解除操作は、前記操作部材に与えられる他種の操作であってもよいし、当該操作部材とは別に用意された制限解除専用のスイッチに与えられる操作であってもよい。例えば、前記アーム操作レバー４７ａの特定部位に押圧操作を受けることが可能な制限解除用スイッチが設けられてもよい。

また、本発明においてシリンダ駆動指令の制限解除は必須ではない。すなわち、当該シリンダ駆動指令の制限が常に行われるものでもよいし。しかし、前記制限解除を可能にすることは、オペレータが意図的に油圧シリンダをストロークエンドに至らせる作業を可能にする利点がある。例えば、前記バケットシリンダ２８について本発明に係る駆動装置が適用される場合、オペレータはその制限を解除することにより、前記バケットシリンダ２８のピストンがストロークエンドに至る際の衝撃を利用して前記バケット２４に付着した泥や土を落とすといった作業を行うことが可能である。

（Ｃ）駆動指令入力部及び駆動指令制限部について
本発明に係る駆動指令入力部は、図２に示されるようなパイロットポンプ３４とアームパイロット弁４７ｂの組合せ（つまり操作パイロット圧を生成する手段）に限定されない。本発明は、電気操作式の駆動装置にも適用されることが可能である。

その例（変形例）に係るコントローラ５０Ａを図９に示す。当該コントローラ５０Ａには電気レバー装置８２及びパイロット操作弁４４が電気的に接続されている。前記電気レバー装置８２は、オペレータによるシリンダ操作を受け、当該シリンダ操作に対応する電気信号である操作信号を生成して前記コントローラ５０Ａに入力する。前記パイロット操作弁４４は、図略のパイロット油圧源（例えば前記パイロットポンプ３４）とパイロット操作式のシリンダ制御弁との間に介在する電磁弁（例えば電磁比例減圧弁）であり、前記コントローラ５０から入力されるパイロット圧指令に対応したパイロット圧が前記シリンダ制御弁に入力されるのを許容するように開弁する。

前記コントローラ５０Ａは、図４に示される前記コントローラ５０のパイロット圧制限指令部５２に代えて制限パイロット圧演算部５７及びパイロット圧指令部５８を有する。前記制限パイロット圧演算部５７は油圧シリンダのピストンがストロークエンドに至るのを防ぐための制限パイロット圧を演算する。前記パイロット圧指令部５８は、前記電気レバー装置８２から入力される操作信号に対応する操作パイロット圧と、前記制限パイロット圧演算部５７により演算される制限パイロット圧と、を比較し、そのうち低い方のパイロット圧が最終的にシリンダ制御弁に入力されるようにパイロット操作弁４４に前記パイロット圧指令を入力する。

この変形例において、前記電気レバー装置８２のうちシリンダ操作を受ける操作レバーが本発明に係る操作部材に相当し、前記操作信号を生成及び出力する部分及び前記パイロット圧指令部５８がパイロット油圧源とともに駆動指令入力部を構成する。また、当該パイロット圧指令部５８は、前記制限パイロット圧演算部５７とともに駆動指令制限部を構成する。前記コントローラ５０Ａは、第１の実施の形態に係るコントローラ５０と同様、図４に示される制限解除判定部５３、ポンプ容量指令部５４、報知指令部５５の少なくとも１つを含むことも可能である。

（Ｄ）シリンダ制御弁について
本発明に係るシリンダ制御弁は、駆動対象である油圧シリンダに接続されるものであればよく、前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８に限定されない。例えば、駆動対象が前記ブームシリンダ２６またはバケットシリンダ２８である場合、本発明に係るシリンダ制御弁にはブーム制御弁またはバケット制御弁が該当する。また、当該シリンダ制御弁の個数は問わず、前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のように共通の駆動対象に接続される複数の制御弁であってもよい。

（Ｅ）駆動指令制限特性について
本発明において、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに至るのを防ぐためのシリンダ駆動指令のシリンダストロークに対する制限特性は、図６及び図７に示されるような特性に限定されない。当該特性は、例えば滑らかな曲線によって与えられるものでもよいし、駆動指令を複数の段階にわたって制限するものでもよい。

（Ｆ）ポンプ容量制御について
本発明において、ポンプ容量制御は必ずしも要しない。例えば、油圧シリンダを駆動するための油圧ポンプは固定容量型であってもよい。また、ポジティブコントロール用のポンプ流量の算定によるポンプ容量制御が実行される場合でも、当該ポンプ流量の算定は図２に示される最終アーム引き及びアーム押しパイロット圧センサ６８Ａ，６８Ｂのようなパイロット圧センサが検出する最終パイロット圧に基づくものに限定されない。当該算定は、例えば、前記操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１と、図４に示されるパイロット圧制限指令部５２からパイロット圧制限弁４２Ａ，４２Ｂに入力されるパイロット圧制限指令に対応する制限パイロット圧Ｐｉｒと、のうち低い方のパイロット圧（つまりは最終パイロット圧）に基づいて算定されてもよい。

１０ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１４ 作業装置
２２ アーム
２７ アームシリンダ（油圧シリンダ）
３０ エンジン
３１ 第１メインポンプ（油圧ポンプ）
３２ 第２メインポンプ（油圧ポンプ）
３７ アーム１速制御弁（シリンダ制御弁）
３８ アーム２速制御弁（シリンダ制御弁）
４２Ａ アーム引きパイロット圧制限弁（駆動指令制限部）
４２Ｂ アーム押しパイロット圧制限弁（駆動指令制限部）
４４ パイロット操作弁
４７ アーム操作器
４７ａ アーム操作レバー（操作部材）
４７ｂ アームパイロット弁（駆動指令入力部）
５０，５０Ａ コントローラ
５１ シリンダストローク演算部（シリンダストローク検出部）
５２ パイロット圧制限指令部（駆動指令制限部）
５３ 制限解除判定部
５４ ポンプ容量指令部（ポンプ容量制御部）
５５ 報知指令部（報知部）
５７ 制限パイロット圧演算部（駆動指令制限部）
５８ パイロット圧指令部（駆動指令入力部及び駆動指令制限部）
６０ エンジン回転数センサ
７０ 姿勢検出装置（シリンダストローク検出部）
８０ 報知器（報知部）
８２ 電気レバー装置（駆動指令入力部）

前記油圧駆動装置は、前記シリンダ駆動指令の制限を解除するための予め設定された制限解除条件が満たされているか否かを判定する制限解除判定部をさらに備え、前記駆動指令制限部は、前記制限解除条件が満たされていると前記制限解除判定部が判定した場合に前記シリンダ駆動指令の制限を解除するように構成されていることが、好ましい。このようなシリンダ駆動指令の制限の解除は、前記シリンダ駆動指令の制限が適切な場合にのみ行われることを可能にする。換言すれば、前記シリンダ駆動指令の制限が不要である状況にあるにもかかわらず当該制限が行われてしまうのを防ぐことを可能にする。

具体的に、前記アーム操作器４７は、アーム操作レバー４７ａと、これに連結されるアームパイロット弁４７ｂと、を有する。前記アーム操作レバー４７ａは、オペレータによる前記アーム引き操作及びアーム押し操作を受ける操作部材である。前記アームパイロット弁４７ｂは、前記アーム操作レバー４７ａに与えられるアーム引き操作またはアーム押し操作に対応したパイロット圧すなわちシリンダ駆動指令を生成して前記アーム１速制御弁３７に入力する減圧弁であり、前記パイロットポンプ３４とともに本発明に係る駆動指令入力部を構成する。前記アームパイロット弁４７ｂは、前記アーム操作レバー４７ａにアーム引き操作が与えられると、当該アーム引き操作の大きさに対応した速度で前記アームシリンダ２７を伸長させるようなアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１を生成し、このアーム引き操作パイロット圧Ｐａ１はアーム引きパイロットライン４０Ａを通じて前記アーム１速制御弁３７のアーム引きパイロットポート３７ａ及び前記アーム２速制御弁３８のアーム引きパイロットポート３８ａにそれぞれ入力されることが可能である。前記アームパイロット弁４７ｂは、逆に前記アーム操作レバー４７ｂにアーム押し操作が与えられると、当該アーム押し操作の大きさに対応した速度で前記アームシリンダ２７を収縮させるようなアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１を生成し、このアーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１はアーム押しパイロットライン４０Ｂを通じて前記アーム１速制御弁３７のアーム押しパイロットポート３７ｂ及び前記アーム２速制御弁３８のアーム押しパイロットポート３８ｂにそれぞれ入力されることが可能である。

前記最終アーム引き操作センサ６８Ａは、前記アーム引きパイロットライン４０Ａのうち前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａの下流側の部分に接続され、当該部分におけるパイロット圧であって前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム引きパイロットポート３７ａ，３８ａにそれぞれ最終的に入力される（つまり前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａによる制限が効いている場合にはその制限後の）パイロット圧である前記最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２を検出する。同様に、前記アーム押し操作センサ６７Ｂは、前記アーム押しパイロットライン４０Ｂのうち前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂの下流側の部分に接続され、当該部分におけるパイロット圧であって前記アーム１速及び２速制御弁３７，３８のアーム押しパイロットポート３７ｂ，３８ｂにそれぞれ最終的に入力される（つまり前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ｂによる制限が効いている場合にはその制限後の）パイロット圧である前記最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２を検出する。

前記パイロット圧制限指令部５２は、前記アーム操作レバー４７ａに与えられるシリンダ操作である前記アーム引き操作及び前記アーム押し操作にかかわらず前記ピストン２７ｐが前記ストロークエンドに至る前に当該ピストン２７ｐを当該ストロークエンドの手前の位置で停止させるために必要な前記パイロット圧制限指令であって前記シリンダストローク演算部５１により演算される前記シリンダストロークＳｃに対応したパイロット圧制限指令を演算し、これを前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａまたは前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂに入力することにより、必要なアーム引きパイロット圧またはアーム押しパイロット圧の制限を行う。従って、当該パイロット圧制限指令部５２は、前記アーム引きパイロット圧制限弁４２Ａ及び前記アーム押しパイロット圧制限弁４２Ｂとともに、本発明に係る駆動指令制限部を構成する。

前記報知指令部５５は、前記アーム引き操作パイロット圧Ｐａ１及び前記最終アーム引きパイロット圧Ｐａ２が発生している場合にはこれらを比較し、逆に前記アーム押し操作パイロット圧Ｐｂ１及び前記最終アーム押しパイロット圧Ｐｂ２が発生している場合にはこれらを比較し、いずれの場合も操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１が最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２と同等またはこれよりも大きいときに報知指令を生成して報知器８０に入力する。報知器８０は、例えば前記キャブ１６内に設けられている場合、前記報知指令部５５から前記報知指令の入力を受けたときに前記操作パイロット圧Ｐａ１またはＰｂ１が前記最終パイロット圧Ｐａ２またはＰｂ２以上である旨の報知を画面表示や音声といった周知の手段によって行う。

Claims (9)

1. 作業機械に設けられ、ピストンとこれを往復動可能に収容するシリンダ室を形成するシリンダ本体とを有する油圧シリンダを駆動するための装置であって、
   前記油圧シリンダの前記シリンダ室内に供給される作動油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとの間に介在し、シリンダ駆動指令の入力を受けることにより開弁して前記油圧ポンプから当該油圧シリンダに供給される作動油の方向及び流量を前記シリンダ駆動指令に応じて変化させるシリンダ制御弁と、
   前記油圧シリンダを動かすためのオペレータによるシリンダ操作を受ける操作部材と、
   当該操作部材に与えられる前記シリンダ操作に対応した前記シリンダ駆動指令を生成して前記シリンダ制御弁に入力する駆動指令入力部と、
   前記油圧シリンダのストロークであるシリンダストロークを検出するシリンダストローク検出部と、
   前記シリンダ操作にかかわらず前記ピストンを前記油圧シリンダのストロークエンドの手前で停止させるように、前記駆動指令入力部から前記シリンダ制御弁に入力される前記シリンダ駆動指令を前記シリンダストロークに応じて制限する駆動指令制限部と、を備える、油圧シリンダの駆動装置。
2. 請求項１記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記シリンダ駆動指令の制限を解除するための予め設定された制限解除条件が満たされているか否かを判定する制限解除判定部をさらに備え、前記駆動指令制限部は、前記制限禁止条件が満たされていると前記制限解除判定部が判定した場合に前記シリンダ駆動指令の制限を解除するように構成されている、油圧シリンダの駆動装置。
3. 請求項２記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記制限解除条件は、前記シリンダ駆動指令の制限を解除するための特定の制限解除操作がオペレータにより行われたという条件である、油圧シリンダの駆動装置。
4. 請求項３記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記制限解除操作は、前記操作部材に対して与えられる、前記シリンダ操作とは別の特別操作である、油圧シリンダの駆動装置。
5. 請求項４記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記特別操作は切り返し操作であり、当該切り返し操作は、前記ピストンを当該ピストンの現在の動きの方向と逆の方向に動かすための逆操作と、当該逆操作と逆向きの順操作と、が連続して行われる操作である、油圧シリンダの駆動装置。
6. 請求項４または５記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記制限解除判定部は、前記ストロークエンドの手前に設定された一定のストロークの範囲である解除有効範囲内で前記特別操作が行われた場合にのみ当該特別操作を有効とみなすように構成されている、油圧シリンダの駆動装置。
7. 請求項２〜６のいずれかに記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記制限解除条件は、前記作業機械に搭載されるエンジンの回転数が予め設定された下限回転数よりも低いという条件である、油圧シリンダの駆動装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記オペレータにより前記操作部材に実際に与えられている前記シリンダ操作に対応するシリンダ駆動指令が前記駆動指令制限部により制限された後の駆動指令よりも大きい場合に当該オペレータに対してその報知を行う報知部をさらに備える、油圧シリンダの駆動装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の油圧シリンダの駆動装置であって、前記油圧ポンプは可変容量型であり、前記駆動装置は、前記油圧ポンプのポンプ容量を制御するポンプ容量制御部をさらに備え、当該ポンプ容量制御部は、前記操作部材に与えられる前記シリンダ操作にかかわらず前記シリンダ制御弁に最終的に入力される前記シリンダ駆動指令に基づいて前記油圧ポンプの容量を制御するように構成されている、油圧シリンダの駆動装置。

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