JP2010270552A - 作業車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の付属アタッチメントを備えた建設機械の安全性を確保する。
【解決手段】アウトリガのみ選択されている場合、ブレーキ圧センサで検出されたブレーキ圧が所定値未満、例えば、２Ｍｐａ未満のときに、アウトリガの昇降動作を禁止し、２Ｍｐａ以上のとき、アウトリガの昇降動作を許可する。ブレードのみが選択されている場合、速度センサで検出された走行速度が所定値未満、例えば、５ｋｍ／ｈ未満のときに、ブレードの昇降動作を許可し、５ｋｍ／ｈ以上のときに、ブレードの上昇動作は許可し、降下動作は禁止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、アウトリガやブレード等、複数の付属アタッチメントを備えた建設機械などの作業車両の制御装置に関する。

建設機械には、作業時に車両の支持反力を確保するアウトリガが装着されることがあるが、その走行時にアウトリガの降下動作を行う必要はない。そこで、特許文献１記載の「産業車両のアウトリガ下降時の安全装置」は、シフト中立時（停止時）に下降動作を許可し、アウトリガ下降動作時には走行を禁止している。

実公平５ −１１７４５号公報

一方、アウトリガの他に、土砂均しのためのブレードが装着された建設機械の場合、その制御は複雑なものとなる。アウトリガは建設機械の停止時に使用するが、ブレードによる作業は低速走行しつつ行うものであり、低速走行時の操作が不可欠である。高速走行時にブレード降下動作を行う必要はない。しかし、付属アタッチメントは、適宜増減、変更されるため、全ての付属アタッチメントのための操作機器や、安全装置を建設機械に装備することは困難である。

請求項１の発明は、ブレードおよび／またはアウトリガを含む付属アタッチメントが装着される作業車両の制御装置に適用される。そして、作業車両の運転状況を検出する検出手段と、操作すべき付属アタッチメントを選択する選択手段と、前記付属アタッチメントを操作する操作手段と、前記操作手段が操作されたとき、前記選択手段で選択された付属アタッチメントに応じた動作ルールにしたがって、前記検出手段で検出された運転状況に基づいて前記付属アタッチメントの動作許可／禁止を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の付属アタッチメントを適宜装着して各種作業を行う作業車両の操作性について、熟練作業者でなくても必要な操作を間違わずに行うことができる。

本発明による制御装置の実施の形態を備えたホイール式油圧ショベルを示す正面図。 図１のホイール式油圧ショベルに設けられるアウトリガを示す側面図。 本発明による制御装置の実施の形態を示す回路図。 本発明による制御装置の実施の形態の処理を示すフローチャート。 本発明による制御装置の実施の形態の操作許否を示す表。

以下、ホイール式油圧ショベルに本発明による制御装置を適用した実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。

図１に示すように、ホイール式油圧ショベルは、走行体１００と、走行体１００上に、センタージョイント（図示省略）によって旋回可能に搭載された旋回体１０２とを有する。旋回体１０２には運転室１０４および作業用フロントアタッチメント１０６が設けられ、作業用フロントアタッチメント１０６には、ブーム１０８、アーム１１０、バケット１１２を備える。作業用フロントアタッチメント１０６にはブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１６、バケットシリンダ１１８が設けられている。ブーム１０８およびアーム１１０は、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１６によってそれぞれ駆動されて起伏し、バケット１１２は、バケットシリンダ１１８によって駆動されて、クラウドまたはダンプの動作をする。

走行体１００には、走行のための複数（例えば４個）の車輪（ホイール）１２０と、車輪１２０を駆動するための油圧駆動走行モータ１２２が設けられ、モータ１２２の駆動力は、プロペラシャフト、アクスル（図示省略）を介して車輪１２０に伝達される。

この実施形態によるホイール式油圧ショベルは、下部走行体の前後部にアウトリガやブレードをオプションとして装着でき、ユーザが以下の４つのオプションを選択することができ、メーカは、選択されたオプションにしたがった付属アタッチメントを装置して出荷する。

オプション１：下部走行体の前部左右に一対のアウトリガを装着する
オプション２：下部走行体の前後部左右にそれぞれ一対のアウトリガを装着する
オプション３：下部走行体の前部左右に一対のアウトリガを装着し、後部にブレードを装着する
オプション４：下部走行体の後部にブレードを装着する

以下の実施形態では、アウトリガとブレードを装着したオプション３によるホイール式油圧ショベルについて説明する。

ホイール式油圧ショベルには、付属アタッチメントとして、例えば、前部の２個の車輪１２０の側面近傍に、アウトリガ２００（図２参照）が設けられ、車両後部に、ブレード１２４が設けられている。ブレード１２４はブレードシリンダ１２６によって駆動される。

図２に示すように、アウトリガ２００は、走行体１００に設けられた支持部２０２に、回動軸２０４によって、回動可能に支持されている。支持部２０２には、上下方向揺動可能なアウトリガシリンダ２０６が装着され、アウトリガ２００は、アウトリガシリンダ２０６によって駆動されて、上下動する。アウトリガ２００の先端部には、揺動可能な接地部２０８が枢着され、アウトリガ２００は、接地部２０８において、地面の傾斜に追従しつつ接地する。なお、以下では、アウトリガ２００の上下動を、アウトリガ縮退動作、およびアウトリガ張り出し動作と呼ぶ。

図３に示すように、アウトリガシリンダ２０６は、前部２輪に対応して、２本（図３の符号２０６ａ、２０６ｂで示す。）設けられ、それぞれ、前左車輪、前右車輪に対応している。アウトリガシリンダ２０６ａ、２０６ｂは電磁切替弁４１０、４１２によって、それぞれ制御される。ブレードシリンダ１２６は、電磁切替弁４１４によって制御される。

アウトリガシリンダ２０６ａ、２０６ｂ、ブレードシリンダ１２６には、それぞれのボトム室２０６ａｂ、２０６ｂｂ、１２６ｂおよびロッド室２０６ａｌ、２０６ｂｌ、１２６ｌに、オペレートチェック弁４３０、４３２、４３４が接続され、各オペレートチェック弁４３０、４３２、４３４は、電磁切替弁４１０、４１２、４１４によって操作される。

オペレートチェック弁４３０は、ボトム室２０６ａｂに接続されたチェック弁４３０ｂとロッド室２０６ａｌに接続されたチェック弁４３０ｌとを備える。オペレートチェック弁４３２は、ボトム室２０６ｂｂに接続されたチェック弁４３２ｂとロッド室２０６ｂｌに接続されたチェック弁４３２ｌとを備える。オペレートチェック弁４３４は、ボトム室１２６ｂに接続されたチェック弁４３４ｂとロッド室１２６ｌに接続されたチェック弁４３４ｌとを備える。

各チェック弁４３０ｂ、４３２ｂ、４３４ｂは、対応するボトム室２０６ａｂ、２０６ｂｂ、１２６ｂからの圧油流出を阻止する機能を有し、電磁切替弁４１０、４１２、４１４からのパイロット圧によって開放状態となる。

各チェック弁４３０ｌ、４３２ｌ、４３４ｌは、対応するロッド室２０６ａｌ、２０６ｂｌ、１２６ｌからの圧油流出を阻止する機能を有し、電磁切替弁４１０、４１２、４１４からのパイロット圧によって開放状態となる。

各チェック弁４３０ｂ、４３２ｂ、４３４ｂは共通の管路４４０に接続されるとともに、管路４４０を介して操作弁４２０の１個のポート４２０ｂに接続されている。

各チェック弁４３０ｌ、４３２ｌ、４３４ｌは共通の管路４４２に接続されるとともに、管路４４２を介して操作弁４２０の他のポート４２０ｌに接続されている。

操作弁４２０には、ポンプ４２４の圧油が導入され、導入された圧油は、適宜、管路４４０または４４２に送給される。ポンプ４２４の圧油は管路４４４を介して、電磁切替弁４１０、４１２、４１４に送給され、適宜、電磁切替弁４１０、４１２、４１４からパイロット圧として、オペレートチェック弁４３０、４３２、４３４に送給される。

操作弁４２０は、ポンプ４２４の圧油を管路４４０、４４２の一方に送給し、オペレートチェック弁４３０〜４３４を介して、ボトム室２０６ａｂ、２０６ｂｂ、１２６ｂまたはロッド室２０６ａｌ、２０６ｂｌ、１２６ｌに圧油を導入する。

オペレートチェック弁４３０、４３２、４３４が開放されたときには、アウトリガシリンダ２０６ａ、２０６ｂ、ブレードシリンダ１２６は圧油による伸縮動作が可能となる。一方、オペレートチェック弁４３０、４３２、４３４が逆止弁として機能するときは、アウトリガシリンダ２０６ａ、２０６ｂ、ブレードシリンダ１２６に圧油が導かれても、ボトム室２０６ａｂ、２０６ｂｂ、１２６ｂまたはロッド室２０６ａｌ、２０６ｂｌ、１２６ｌから圧油が流出できないため、アウトリガシリンダ２０６ａ、２０６ｂ、ブレードシリンダ１２６の伸縮は阻止される。

電磁切替弁４１０、４１２、４１４、操作弁４２０には、コントローラ４００が接続され、コントローラ４００によって、電磁切替弁４１０、４１２、４１４、操作弁４２０が制御される。

図３に示すように、コントローラ４００には、走行モータ１２２の回転数、すなわち車両の走行速度を検出する速度センサ４０２と、車輪１２０のブレーキ装置に作用するブレーキ油圧を検出するブレーキ圧センサ４０４と、アウトリガ２００およびブレード１２４の昇降操作のためのアウトリガ／ブレード操作装置３００と、アウトリガ２００を選択するアウトリガ選択スイッチ４０６と、ブレード１２４を選択するブレード選択スイッチ４０８と、オペレータが運転席で運転開始確認のために操作する図示しないゲートロックレバーと連動するゲートロックスイッチ４５０とが接続されている。

コントローラ４００は、オペレータが運転席に入ってゲートロックレバーを解除したこと、すなわち、ゲートロックスイッチ４５０がオフしたことを条件として、アウトリガ／ブレード操作装置３００、アウトリガ選択スイッチ４０６、ブレード選択スイッチ４０８に基づく操作を可能にする。

図４に示すように、以下の条件により、アウトリガ２００およびブレード１２４の動作が許可または禁止される。
（１）アウトリガ選択スイッチ４０６によりアウトリガ２００のみが選択されている場合、ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が所定値未満、例えば、２Ｍｐａ未満のときには、アウトリガ２００の昇降動作を禁止する。これによって、アウトリガ駆動時の安全性が確保される。ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が所定値以上であれば、例えば、ブレーキ圧が２Ｍｐａ以上であれば、アウトリガ２００の昇降駆動は許可される。

（２）ブレード選択スイッチ４０８によりブレード１２４のみが選択されている場合、速度センサ４０２で検出された走行速度が所定値未満、例えば、５ｋｍ／ｈ未満のときに、昇降動作を許可する。速度センサ４０２で検出された走行速度が所定値以上のとき、例えば、５ｋｍ／ｈ以上のときは、ブレード上昇動作のみ許可し降下動作を禁止する。これによって、低速走行時のブレード１２４による作業を許可しつつ、高速走行時のブレード降下動作を禁止するので、ブレード動作に関する安全性が確保される。

（３）アウトリガ選択スイッチ４０６によりアウトリガ２００が選択され、かつ、ブレード選択スイッチ４０８によりブレード１２４が選択されている場合、ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が所定値未満、例えば、２Ｍｐａ未満のときには、アウトリガ２００の昇降動作を禁止し、ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が所定値以上であれば、例えば、ブレーキ圧が２Ｍｐａ以上であれば、アウトリガ２００の昇降動作を許可する。しかし、ブレード１２４については、走行速度が所定値未満であっても、ブレード１２４の下降を禁止し、上昇のみ許可する。これによって、走行の可能性のあるブレード１２４の動作よりも、停止を前提とするアウトリガ２００の動作が優先されるので、さらに安全性が高められる。また、ブレード上昇は許可されるので、作業効率が高められる。

以上のように、アウトリガ駆動ルールはブレーキ圧に応じたルールであり、ブレード駆動ルールは車速に応じたルールである。なお、アウトリガとブレードがともに選択されている場合、ブレード１２４は車速に拘わらず上昇動作のみ許可されるので、ブレード駆動ルールは、車速とアウトリガ選択の有無とに基づくルールである。

次に、本実施の形態によるホイール式油圧ショベルの制御装置が実行する付属アタッチメント駆動制御処理を図５のフローチャートを参照して説明する。コントローラ４００は、図示しないＣＰＵを有し、ＣＰＵ内の付属アタッチメント駆動プログラムにより図５の手順が実行される。以下の各ステップによって、アウトリガ２００およびブレード１２４の操作の許否を制御する。

ステップＳ１：アウトリガ選択スイッチ４０６が閉成されたか否かを判断する。スイッチ４０６が閉成されたとき、すなわちアウトリガが選択されたときはステップＳ２に進み、閉成されなかった、すなわちアウトリガが選択されなかったときはステップＳ１１に進む。
ステップＳ２：ブレード選択スイッチ４０８が閉成されたか否かを判断する。ブレード選択スイッチ４０８が閉成されたとき、すなわちブレードが選択されたときはステップＳ１６に進み、アウトリガとブレードの双方が選択されたことを示すフラグに１を設定する。ブレード選択スイッチ４０８が閉成されなかったとき、すなわちブレードが選択されなかったときはステップＳ３に進む。

ステップＳ３：ブレーキ圧センサ４０４で検出したブレーキ圧を読込む。
ステップＳ４：ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が０〜２Ｍｐａの範囲、すなわち所定値未満か否かを判断する。ブレーキ圧が所定値未満のとき、すなわち走行しているときはステップＳ５に進み、ブレーキ圧が所定値以上のとき、すなわち停止しているときはステップＳ６に進む。

ステップＳ５：アウトリガ縮退は許可し、張り出しを禁止する。
ステップＳ６：アウトリガ縮退および張り出しを許可する。
ステップＳ７：アウトリガとブレードの双方が選択されたことを示すフラグが１か否かを判断する。フラグが１ならばステップＳ８に進み、１でなければステップＳ９に進む。

ステップＳ８：ブレード１２４の上昇は許可し、降下は禁止する。
ステップＳ９：アウトリガ２００やブレード１２４を駆動する指令を出力するアウトリガ／ブレード操作装置３００の操作の有無を判定し、操作されていればステップＳ１０に進み、操作されていなければ図５に示す一連の処理を終了する。
ステップＳ１０：設定された駆動ルールに従って、また、アウトリガ／ブレード操作装置３００の操作方向や操作量に基づいて、アウトリガシリンダおよび／またはブレードシリンダを駆動する。

ステップＳ１１：ブレード選択スイッチ４０８が閉成されたか否かを判断する。ブレード選択スイッチ４０８が閉成されたとき、すなわちブレードが選択されたときはステップＳ１２に進み、走行速度センサ４０２からの検出信号を読み込み、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３：走行速度が所定値未満か否か、すなわち、５ｋｍ／ｈ未満か判定する。５ｋｍ／ｈ未満の場合、ステップＳ１４に進み、５ｋｍ／ｈ以上の場合、ステップＳ１５に進む。
ステップＳ１４：ブレード１２４の上昇および降下を許可する。
ステップＳ１５：ブレード１２４の上昇を許可し、降下を禁止する。

以上説明した実施形態によるホイール式油圧ショベルは次のような作用効果を奏することができる。
（１）コントローラ４００は、アウトリガ／ブレード操作装置３００が操作されたとき、選択スイッチ４０６や４０８で選択された付属アタッチメントに応じた駆動ルールを適用し、速度センサ４０２やブレーキ圧センサ４０４で検出された運転状況に基づいて、付属アタッチメントの駆動許可／駆動禁止を制御するようにした。したがって、オペレータが駆動しようとする付属アタッチメントにとってその駆動が好ましくない運転状況ではその駆動が禁止され、ブレード１２４やアウトリガ２００の動作に関する安全性が確保される。

また、選択スイッチ４０６や４０８で駆動対象である付属アタッチメントを選択するだけで、選択したアタッチメントに最適な駆動ルールが適用される。その結果、不慣れなオペレータでも、アウトリガ２００／ブレード１２４に代表される付属アタッチメントを適切に操作することができる。

たとえば、ブレード１２４が選択されているときは、走行速度が所定値以上のときにブレード１２４の上昇操作は許可するが下降動作は禁止し、走行速度が所定値未満のときにブレード１２４の昇降動作を許可するようにした。

（２）コントローラ４００は、ブレード１２４が選択されているときは、速度センサ４０２で検出された走行速度が所定値以上のときにブレード１２４の下降動作を禁止するようにした。したがって、ブレード１２４の動作に関する安全性が確保されるとともに、不慣れなオペレータでも付属アタッチメントを適切に操作することができる。

（３）コントローラ４００は、アウトリガ２００が選択されているときは、ブレーキ圧センサ４０４で検出されたブレーキ圧が所定値未満のときに、アウトリガ２００の動作を禁止するようにした。したがって、アウトリガ２００の動作に関する安全性が確保されるとともに、不慣れなオペレータでも付属アタッチメントを適切に操作することができる。

（４）コントローラ４００は、ブレード１２４とアウトリガ２００が選択されたとき、ブレーキ圧が高いときは停止状態としてアウトリガ張り出し動作と縮退動作を許可し、ブレード１２４は走行速度に拘わらず、上昇は許可し、降下は禁止するようにした。したがって、アウトリガ２００とブレード１２４を同時に選択したとき、走行速度が所定値未満でもブレードの降下動作が禁止されるので、不慣れなオペレータでもこれらのアタッチメントを適切に操作することができる。すなわち、アウトリガ２００とブレード１２４が共に選択されている場合、走行速度が所定値未満であっても、ブレード１２４の下降を禁止し、上昇のみ許可する。これによって、走行の可能性のあるブレード１２４の操作よりも、停止を前提とするアウトリガ２００の操作が優先されるので、さらに安全性が高められる。また、アウトリガを動作させている時にも、ブレード１２４上昇が許可されるので、作業効率が高められる。

上述した実施形態を以下のように変形して実施することができる。
（１）付属アタッチメントとしてブレードおよびアウトリガを装着したホイール式油圧ショベルを一例として説明したが、上述したオプション１，２，４によるホイール式油圧ショベルにも、装着した付属アタッチメントに応じた動作ルールをそれぞれ適用できる。
（２）アウトリガやブレード以外の付属アタッチメントを装着する場合に適した動作ルールを設定したホイール式油圧ショベルも本発明の範囲内である。

（３）付属アタッチメントの動作ルールは選択スイッチ４０６および４０８の選択内容に応じて変更されるようにした。しかし、付属アタッチメントに適した動作ルールを適用するために、対象とするホイール式油圧ショベルが上記オプション１〜４のいずれかにしたがった付属アタッチメントを装着しているかを識別し、この識別結果に応じて動作ルールを一義的に適用してもよい。この例では、付属アタッチメント装着状況を識別するフラグを予め設定しておき、付属アタッチメント動作指令時、すなわち付属アタッチメントの操作装置を操作したとき、上記フラグに応じた動作ルールを適用すればよい。通常は工場出荷時に付属アタッチメント設定部を使用して上記フラグを設定する。

以上では、ホイール式油圧ショベルを例に挙げて説明したが、複数の付属アタッチメントが装着されたホイールローダ、トラッククレーン等の建設機械、その他の作業車両に本発明を適用することができる。

１２４：ブレード ２００：アウトリガ
３００：操作装置 ４００：コントローラ
４０２：回転センサ ４０４：ブレーキ圧センサ
４０６：アウトリガ選択スイッチ ４０８：ブレード選択スイッチ
４１０、４１２、４１４：電磁切替弁 ４２０：操作弁
４３０、４３２、４３４：オペレートチェック弁

Claims (4)

1. ブレードおよび／またはアウトリガを含む付属アタッチメントが装着される作業車両の制御装置において、
   作業車両の制御装置の運転状況を検出する検出手段と、
   操作すべき付属アタッチメントを選択する選択手段と、
   前記付属アタッチメントを操作する操作手段と、
   前記操作手段が操作されたとき、前記選択手段で選択された付属アタッチメントに応じた動作ルールにしたがって、前記検出手段で検出された運転状況に基づいて前記付属アタッチメントの動作許可および動作禁止を制御する制御手段とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
2. 請求項1に記載の作業車両の制御装置において、
   前記検出手段は、走行速度を検出する速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとを含み、
   前記制御手段は、前記選択手段で前記ブレードが選択されているときは、前記速度センサで検出された走行速度が所定値以上のときに前記ブレードの下降動作を禁止し、前記速度センサで検出された走行速度が所定値未満のときに前記ブレードの上昇動作および下降動作を許可することを特徴とする作業車両の制御装置。
3. 請求項1に記載の作業車両の制御装置において、
   前記検出手段は、走行速度を検出する速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとを含み、
   前記制御手段は、前記選択手段で前記アウトリガが選択されているときは、前記ブレーキ圧センサで検出されたブレーキ圧が所定値未満のときに前記アウトリガの動作を禁止し、前記ブレーキ圧センサで検出されたブレーキ圧が所定値以上のときに前記アウトリガの動作を許可することを特徴とする作業車両の制御装置。
4. 請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
   前記検出手段は、走行速度を検出する速度センサと、ブレーキ圧を検出するブレーキ圧センサとを含み、
   前記制御手段は、前記選択手段で前記ブレードと前記アウトリガが選択されているときは、
   （ａ）前記ブレーキ圧センサで検出されたブレーキ圧が所定値未満のときに前記アウトリガの張り出し動作と縮退動作を禁止し、
   （ｂ）前記ブレーキ圧センサで検出されたブレーキ圧が所定値以上のときに前記アウトリガの張り出し動作と縮退動作を許可し、
   （ｃ）前記速度センサで検出された走行速度に関わらず前記ブレードの上昇動作は許可し、下降動作は禁止することを特徴とする作業車両の制御装置。
   

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