JP2013234500A - 建設機械、及び建設機械の運転動作の良否報知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の作業モードを選択可能な建設機械において、作業モードを固定した場合であっても、不要な省エネルギーに関する情報が報知されることのない建設機械を提供すること。
【解決手段】複数の作業モードを設定可能とされた建設機械は、建設機械の作業モードを設定する作業モード設定手段５９と、作業モード設定手段５９で設定可能な複数の作業モードのうち、いずれかの作業モードに固定する作業モード固定手段６４と、建設機械の運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定するエネルギー浪費運転動作判定手段６０と、判定結果を外部に報知する判定結果報知手段６１と、作業モードが固定されているときに、エネルギー浪費運転動作判定手段６０の判定結果に基づく、判定結果報知手段６１による判定結果の報知を規制する報知規制手段６２とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、建設機械、及び建設機械の運転動作の良否報知方法に関する。

従来、建設機械において、運転操作に関して、省エネルギー運転が行われているか否かを運転者に報知して、省エネルギー運転を促す技術が知られている。
例えば、特許文献１に記載の技術は、ホイールローダーにおいて、アクセルの開度及びエンジンの実回転数が省エネ運転条件を満たすか否かによって、ランプを点消灯させ、オペレーターに省エネルギー運転を促す技術が開示されている。

一方、オペレーターが操作盤等に設けられた作業モード選択スイッチを操作することにより、複数の作業モードの中から作業時の状況に応じて、最適な作業モードを設定することのできる建設機械において、作業モードを固定する機能を備えた建設機械も知られている（特許文献２参照）。
このような作業モードを固定する機能は、オペレーターの熟練度、作業環境等に応じて、作業の管理者、監督者が予め作業モードを固定しておくことにより、建設機械の操作中に、勝手に作業モードを変更できなくすることで、これらの条件に即して作業をさせることができるという効果がある。

国際公開第２００７／０７２７０１号 特開２０１１−１２７３７２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の省エネルギー運転を促すような報知手段を備えた建設機械に、特許文献２に記載の作業モードを固定する機能が付加された場合、次のような問題がある。
すなわち、作業モードが固定されている場合、オペレーターはこれを変更することができないため、作業機の作業負荷によっては、省エネルギー運転を促すような報知が行われてしまい、オペレーターにとって煩わしいという問題がある。

本発明の目的は、複数の作業モードを選択可能な建設機械において、作業モードを固定した場合であっても、不要な省エネルギーに関する情報が報知されることのない建設機械、及び建設機械の運転動作の良否報知方法を提供することにある。

第１発明に係る建設機械は、
複数の作業モードを設定可能とされた建設機械であって、
前記建設機械の作業モードを設定する作業モード設定手段と、
前記作業モード設定手段で設定可能な作業モードのうち、いずれかの作業モードに固定する作業モード固定手段と、
前記建設機械の運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定するエネルギー浪費運転動作判定手段と、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果を外部に報知する判定結果報知手段と、
前記作業モード固定手段により、作業モードが固定されているときに、前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果に基づく、前記判定結果報知手段による判定結果の報知を規制する報知規制手段とを備えていることを特徴とする。

第２発明に係る建設機械は、第１発明において、
前記エネルギー浪費動作判定手段が浪費運転動作と判定し、前記作業モード固定手段により作業モードが固定されているときに、前記報知規制手段が前記判定結果報知による判定結果の報知を規制することを特徴とする。

第３発明に係る建設機械は、第１発明又は第２発明において、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、前記作業モード設定手段により、負荷の大きな作業モードに設定されているにもかかわらず、負荷の小さな作業モードで作業が可能であるときに、エネルギー浪費運転動作であると判定し、
前記報知規制手段は、作業モードの設定によりエネルギー浪費運転動作であると判定した場合に、前記判定結果報知手段による判定結果の報知を規制することを特徴とする。

第４発明に係る建設機械の運転動作の良否報知方法は、
複数の作業モードを設定可能とされた建設機械において、前記建設機械の運転動作が、エネルギー浪費運転動作となっているか否かを外部に報知する建設機械の運転動作の良否報知方法であって、
複数の作業モードのうち、いずれかの作業モードに固定されているときに、エネルギー浪費運転動作となっているかの報知を規制することを特徴とする。

第５発明に係る建設機械の運転動作の良否報知方法は、第４発明において、
エネルギー浪費運転動作であると判定され、作業モードが固定されているときに、エネルギー浪費運転動作となっているかの報知を規制することを特徴とする。

第１発明によれば、作業モード固定手段により、作業モードが固定されている場合、エネルギー浪費運転動作判定手段による判定結果の報知を、報知規制手段によって規制するので、作業モードが固定された状態でオペレーターが建設機械を操作していても、省エネルギー運転を促すような報知が規制され、オペレーターが煩わしく感じることがない。

第２発明によれば、エネルギー浪費運転動作であると判定され、作業モード固定手段により作業モードが固定されているときに、報知規制手段による報知が規制されるので、おオペレーターが煩わしく感じることがない。
第３発明によれば、作業モード固定手段により、オペレーターは作業モードを変更することができないので、このような場合に報知が規制されれば、煩わしく感じることがない。
第４発明及び第５発明によれば、第１発明及び第２発明と同様の作用及び効果を享受できる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の側面図。 前記実施形態における建設機械の運転室を表す部分斜視図。 前記実施形態における建設機械の制御システムを表す模式図。 前記実施形態におけるエネルギー浪費運転動作であるか否かの判定及び報知の構造を表す機能ブロック図。 前記実施形態における作業モードを設定する画面の模式図。 前記実施形態における作業モードの固定機能の使用を許可するパスワード入力を促す画面の模式図。 前記実施形態における固定する作業モードを選択する画面の模式図。 前記実施形態における作業モードが固定された場合の作業モードを設定する画面の模式図。 前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。 前記実施形態の作用を説明するためのフローチャート。 前記実施形態の作用の変形を説明するためのフローチャート。 本発明の第２実施形態に係るエネルギー浪費運転動作であるか否かの判定及び報知の構造を表す機能ブロック図。 本発明の第３実施形態に係るエネルギー浪費運転動作であるか否かの判定及び報知の構造を表す機能ブロック図。 前記実施形態におけるメモリ内に記憶された浪費運転動作の項目と、項目に応じたガイダンスの内容を表す模式図。 前記実施形態におけるモニタ画面上に表示されたガイダンスの模式図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[第１実施形態]
[１]全体構成
図１には、本発明の第１実施形態に係る建設機械としての油圧ショベル１が示されている。
この油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２の上部に旋回機構３を介して旋回可能に装着される上部旋回体４と、上部旋回体４に連設されている作業機５とを備える。
作業機５は、その基部が上部旋回体４に揺動可能に連結されているブーム６と、ブーム６の先端に揺動可能に連結されているアーム７と、アーム７の先端に揺動可能に連結されているバケット８とを備える。
上部旋回体４は、油圧ショベル１を運転するオペレーターが乗り込む運転室１０を備える。

上部旋回体４の運転室１０には、図２に示すように、その中央部に運転席１１が設けられ、運転席１１の前方に走行操作手段１２が設けられている。走行操作手段１２は、走行レバー１３、１４と、各走行レバー１３、１４と一体に揺動する走行ペダル１５、１６とを備える。
本実施形態の油圧ショベル１においては、走行レバー１３、１４を前方に押すと下部走行体２が前進し、走行レバー１３、１４を後方に引くと下部走行体２が後進するようになっている。また、運転席１１の右側の側方窓１８側には、計器盤１９が設けられている。

運転席１１の側部には、操作レバー２０、２１がそれぞれ設けられている。操作レバー２０は、アーム７の回動、及び上部旋回体４の旋回操作を行うものである。操作レバー２１は、ブーム６の上下動、及びバケット８の回動等を行うものである。一方の操作レバー２０の近傍にはロックレバー２２が設けられている。
ここで、ロックレバー２２とは、作業機５の操作、上部旋回体４の旋回、及び下部走行体２の走行等の機能を停止させるためのものである。すなわち、ロックレバー２２の引き上げ操作を行うことによって、作業機５等の動きをロックすることができ、この状態では、操作レバー２０、２１等を操作しても、作業機５等が動作しないようになっている。

運転室１０には、油圧ショベル１の種々の状態（エンジン水温、作動油温、燃料量等）を表示するモニタ装置２３が設けられている。
モニタ装置２３は、運転室１０の前方窓２４と一方の側方窓１８とを仕切る縦枠２５の下部に設けられている。モニタ装置２３の外装ケース２８の前面には、モニタ画面２９と操作入力部である操作用スイッチ３０が設けられている。モニタ画面２９は、例えば、液晶パネルによって構成されている。尚、本実施形態では、操作用スイッチ３０はモニタ装置２３に一体的に設けられているが、操作用スイッチが運転室内の計器盤１９等に設けられるなど、モニタ装置と別体であってもよい。

また、このモニタ装置２３のモニタ画面２９の下には、オペレーターに省エネルギーの運転を促すための効率表示ランプ３０Ａが設けられている。この効率表示ランプ３０Ａは、赤色ＬＥＤを内蔵しており、後述する油圧ショベル１の運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合に消灯し、油圧ショベル１が省エネルギー状態で動作していることをオペレーターに報知する。
一方、油圧ショベル１の運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作である場合には、効率表示ランプ３０Ａは点灯し、油圧ショベル１が燃費悪化動作状態にあることをオペレーターに報知する。
尚、本実施形態では、油圧ショベル１の運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合に効率表示ランプ３０Ａが消灯し、悪いときには点灯するようにしていたが、これに限られない。
例えば、効率表示ランプに緑色ＬＥＤを内蔵しておき、油圧ショベル１の運転動作が燃費に悪いエネルギー浪費運転動作である場合に、表示ランプが消灯し、燃費に悪い運転動作がエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合には効率表示ランプが点灯することにより、オペレーターに燃費悪化動作状態であることをオペレーターに報知するようにしてもよい。
さらに、表示ランプに緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤを内蔵しておき、運転動作が、燃費に悪いエネルギー浪費運転動作ではなく、燃費によい運転動作である場合には効率表示ランプの緑色ＬＥＤが点灯し、運転動作が燃費に悪いエネルギー浪費運転動作であるときには効率表示ランプの赤色ＬＥＤが点灯することによりオペレーターに運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを報知するようにしてもよい。
なお、効率表示ランプの表示は、点灯と消灯、異なる色の組み合わせに限らず、点滅と消灯、点灯と点滅等の表示によってもよい。また、効率表示ランプの変わりに、モニタ装置のモニタ画面上に文字やランプ等のマークの画像を表示するようにしてもよい。

[２]油圧ショベル１の制御システムの構造
図３には、油圧ショベル１の制御システムが示されている。
油圧ショベル１の制御システムは、エンジン３１、油圧ポンプ３２、及び排気ガス浄化装置３３を制御するシステムであり、エンジンコントローラ３４と、ポンプコントローラ３５とを備える。また、前述のモニタ装置２３、エンジンコントローラ３４、及びポンプコントローラ３５は、互いにＣＡＮ（Controller Area Network）で通信可能に接続されている。

エンジン３１は、軽油を燃料油として駆動するディーゼルエンジンであり、コモンレール式の燃料噴射装置を有し、燃料をコモンレールに圧送する燃料ポンプ３６と、エンジン３１の冷却水の水温を検出するエンジン水温センサ３７とを備える。また、エンジン３１の出力軸は、油圧ポンプ３２に接続されている。

油圧ポンプ３２は、斜板駆動装置３８によって駆動する斜板を備え、斜板の回転位置で作動油の吐出圧を調整するアキシャルピストンポンプである。この油圧ポンプ３２の作動油吐出側には、コントロールバルブ３９を介して、油圧アクチュエータ４０が接続されている。油圧アクチュエータ４０には、図示しないブーム用シリンダ、アーム用シリンダ、バケット用シリンダ、旋回用油圧モータ、走行用油圧モータ等がある。
また、油圧ポンプ３２には、パイロット圧生成用の油圧ポンプ３２Ａが接続され、油圧ポンプ３２Ａの吐出側は、パイロット管路を介して、操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４に接続されている。そして、操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４を操作すると、パイロット管路を介してコントロールバルブ３９の吐出圧が変化し、作業機５の油圧アクチュエータ４０が動作する。エンジン３１、及び油圧ポンプ３２は、上部旋回体４に設けられている。

さらに、油圧ポンプ３２Ａと操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４の間には、ソレノイドバルブ２２Ａが設けられ、前述したロックレバー２２をロック側に操作すると、ソレノイドバルブ２２Ａによりパイロット管路が遮断され、オペレーターが操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４を操作しても、油圧アクチュエータ４０は駆動しない。

圧力センサ４０Ａは、操作レバー２０，２１、走行レバー１３，１４が操作されたか否かを検出するセンサであり、アナログ式のセンサであってもよく、また、オン―オフのセンサであってもよい。圧力センサ４０Ａは、例えば操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４の操作をコントロールバルブ３９に伝達するパイロット管路に設けられている。尚、圧力センサ４０Ａに代えて、操作レバーにポテンショメータを組み込み、このポテンショメータにより操作されたか否かを判定するようにしてもよい。

排気ガス浄化装置３３は、エンジン３１の排気ガス中に含まれるＰＭ（Particulate Matter）を除去する装置であり、フィルター４１及び酸化触媒４２を備える。
フィルター４１は、セラミック等の材料からなり、排気ガス中に含まれるＰＭを捕捉する。
酸化触媒４２は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち一酸化窒素（ＮＯ）を低減させて二酸化窒素（ＮＯ_２）を増加させる機能を備える。また、この酸化触媒４２は、酸化触媒４２より排気ガス流れの上流側に設けられる燃料噴射インジェクタ４３から噴射された炭化水素（ハイドロカーボン）を酸化させ、酸化反応により生じた反応熱により、フィルター４１で捕捉されたＰＭを燃焼させるフィルター４１の再生処理を行う機能も備える。尚、燃料噴射インジェクタ４３から噴射される炭化水素としては、例えば燃料である軽油を用いることができる。
また、本実施形態では、エンジン３１と酸化触媒４２との間の排気経路途中に燃料噴射インジェクタ４３を設ける構成としているが、これに限られず、エンジン３１の燃焼室への燃料噴射のタイミングをエンジン３１の排気行程で行い、未燃焼の燃料を排気ガス浄化装置３３に供給するポスト噴射であってもよい。
また、本実施形態の排気ガス浄化装置３３は、フィルター４１の上流側に酸化触媒４２を配置した構成であるが、これに限られない。すなわち、排気ガス浄化装置としては、フィルター内に直接酸化触媒を担持させた構成を採用してもよく、さらには、フィルターに直接酸化触媒を担持させつつ、フィルターの上流側に別の酸化触媒を配置してもよい。

この排気ガス浄化装置３３には、フィルター４１の入口側及び出口側の差圧を検出する差圧センサ４４と、排気ガス浄化装置３３の入口側、フィルター４１の入口側、及び排気ガス浄化装置３３の出口側のそれぞれの温度を検出する温度センサ４５、４６、４７が設けられ、これら各センサ４４〜４７で検出された検出値は、電気信号としてエンジンコントローラ３４に出力される。
尚、本実施形態では、差圧センサ４４は単体の差圧センサであるが、フィルター４１の入口側及び出口側のそれぞれに圧力センサを設け、それぞれで検出された圧力をエンジンコントローラ３４に電気信号として出力し、その差を得るような構成としてもよい。

エンジンコントローラ３４は、燃料ダイヤル４８で設定された回転数にしたがって、エンジン３１の回転数を制御する。エンジン３１の制御結果、エンジン水温センサ３７で検出された水温等は、電気信号としてモニタ装置２３に出力される。
また、詳しくは後述するが、エンジンコントローラ３４は、排気ガス浄化装置３３の差圧センサ４４からの電気信号に基づいて、排気ガス浄化装置３３の再生処理を行うべきか否かを判定する。
尚、本実施形態では圧力によってフィルター４１の再生処理が必要か否かを判定しているが、これに限らず、回転センサ、負荷センサ、温度センサを用い、ＰＭの排出量、ＰＭ燃焼量を算出し、この差分をとってＰＭ堆積量を求め、これを時系列的に蓄積することにより、フィルター４１の目詰まりが生じているかどうか、再生処理が必要か否かを判定することも可能である。

ポンプコントローラ３５は、油圧ポンプ３２の吐出圧を検出する圧力センサ４９、エンジン３１及び油圧ポンプ３２間を接続する出力軸に設けられるエンジン回転センサ５０の検出値に基づいて、斜板駆動装置３８を制御する。また、ポンプコントローラ３５は、パイロット管路の圧力センサ４０Ａに基づいて、操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４が操作されたか否かのデータを生成し、電気信号としてモニタ装置２３に出力する。

[３]運転動作の良否の判定及び報知構造
図４には、ＣＡＮを介して電気的に接続されるエンジンコントローラ３４、ポンプコントローラ３５、及びモニタ装置２３の機能ブロック図が示されている。
エンジンコントローラ３４は、ダイヤル設定検出部５２、エンジン制御部５３、再生処理判定部５４、及びＤＰＦ制御部５５を備える。
ダイヤル設定検出部５２は、燃料ダイヤル４８で設定された回転数を検出し、電気信号としてエンジン制御部５３に出力する。
エンジン制御部５３は、設定された回転数に基づいて、エンジン３１の回転数の制御を行うとともに、実際のエンジン回転数、エンジン水温等の情報をエンジン３１の稼働状態としてモニタ装置２３に出力する。

再生処理判定部５４は、排気ガス浄化装置３３の差圧センサ４４からの電気信号を検出しながら、差圧センサ４４の値が所定の閾値を超えたら、排気ガス浄化装置３３の再生処理を行うべきと判定する（自動再生）。
また、再生処理判定部５４は、図示を略したが、運転室１０内に設けられた再生処理開始スイッチを監視しており、オペレーターがこの再生処理開始スイッチを操作した場合も再生処理を行うべきと判定する（手動再生）。
そして、再生処理判定部５４が再生処理を行うべきと判定したら、ＤＰＦ制御部５５にその旨を出力し、ＤＰＦ制御部５５は、制御信号を燃料噴射インジェクタ４３に出力し、排気ガス浄化装置３３内に燃料を噴射し、排気ガス浄化装置３３の再生処理を開始する。また、再生処理判定部５４は、再生処理を行うべきか否かの判定結果を電気信号としてモニタ装置２３に出力する。
モニタ装置２３は、再生処理判定部５４から送られる情報に基づき、排気ガス浄化装置３３の再生処理を促す表示をモニタ画面２９に表示させる。なお、再生処理を促す表示は、モニタ画面２９上ではなく、計器盤等に設けたランプであってもよい。
油圧ショベル１のオペレーターは、再生処理を促す表示によって油圧ショベルを平坦な地面に停止させ、作業機等のレバー１３、１４、２０、２１にさわらないか、ロックレバー２２をロック側に操作して、エンジン３１を所定の回転数（例えば、ローアイドル）の状態とする。

次に、オペレーターがモニタ装置２３上に設けられた操作用スイッチ３０操作し、排気ガス浄化装置３３の再生処理を開始する。なお、再生処理を開始する信号は、モニタ装置２３上の操作用スイッチ３０によらず、計器盤等に設けた他の操作用スイッチであってもよい。
排気ガス浄化装置３３の再生処理が開始されると、モニタ画面２９上に、再生処理中であることを表す表示がされる。なお、再生処理中の表示は、モニタ画面２９上ではなく、計器盤１９等に設けたランプであってもよい。
排気ガス浄化装置３３の再生処理が終了すると、再生処理中の表示が消え、再生処理の終了をオペレーターに知らせる。

ポンプコントローラ３５は、操作検出部５６を備え、圧力センサ４０Ａからの検出信号から、操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４の操作状態を検出する。レバー操作の検出結果は、電気信号としてモニタ装置２３に出力される。また、ポンプコントローラ３５は、作業モードごとに設定されたポンプ吸収トルク、燃料ダイヤル４８で設定されたエンジン回転数、および実際のエンジン回転数に応じて、油圧ポンプ３２がエンジンの各出力点でのベストマッチングのトルクを吸収するように制御する。

モニタ装置２３は、稼働状態取得部５７、表示制御部５８、作業モード設定部５９、エネルギー浪費運転動作判定部６０、効率表示制御部６１、報知規制部６２、認証部６３、及び作業モード固定部６４を備える。
稼働状態取得部５７は、操作用スイッチ３０の状態や、エンジンコントローラ３４、ポンプコントローラ３５からＣＡＮを介して出力された種々の検出値を取得し、油圧ショベル１の状態を表示制御部５８に出力する。
表示制御部５８は、稼働状態取得部５７で取得された冷却水温、燃料残量や、後述する作業管理者あるいはオペレーターによって設定された作業モード（後述する図１４の表示画面の右上に示されている重掘削モードを表すＰの表示）等をモニタ画面２９上に画像表示する。

作業モード設定部５９は、モニタ装置２３上あるいは計器盤１９等の運転室に設けられた作業モード選択操作用スイッチを操作することにより、油圧ショベル１を燃費優先で動作させるか、作業優先で動作するかを設定する部分である。具体的には、図５に示すように、モニタ装置２３のモニタ画面２９上にオペレーターが選択可能な作業モードの項目を画面Ｇ１として表示し、オペレーターに作業モードの選択を促す。
オペレーターは、カーソルダウンアイコンのダウン操作に対応づけられたＦ３の操作用スイッチ３０、あるいは、カーソルアップアイコンのアップ操作に対応づけられたＦ４の操作用スイッチ３０を操作して、いずれかの作業モードを選択し、確定アイコンの確定操作に対応づけられたＦ６の操作用スイッチ３０を操作することで作業モードを設定する。
なお、本実施形態では、選択された作業モードは、網掛け等によって選択されていない作業モードと識別できるような表示形態で画面上に表示しているが、これに限られない。
また、作業モードの選択は、作業モードの設定画面を用いず、作業モード選択操作用スイッチの操作により、直接的に作業モードを重掘削モードから省燃費モードへ、あるいは省燃費モードから重掘削モードへと切り換えるようにしてもよい。この場合、図１４の右上に表示された作業モードの表示や、作業モード選択用操作スイッチの操作位置等によって、選択された作業モードを把握することができる。
作業モード設定部５９で設定された作業モードは、ポンプコントローラ３５に出力され、ポンプコントローラ３５は、設定された作業モードに基づいて、油圧ポンプ３２の吸収トルク制御を行う。
また、作業モード設定部５９で設定された作業モードは、エネルギー浪費運転動作判定部６０にも出力される。

尚、一般に油圧ショベル等の建設機械には、作業の内容に応じた複数の作業モードが設けられている。例えば、「重掘削モード（Ｐモード）」、「省燃費モード（Ｅモード）」などの作業モードがある。各作業モードの概要は以下の通りである。
「重掘削モード」は、負荷が大きい掘削作業を行うための作業モード（作業量を重視）であり、エンジン３１の回転及び出力トルクが比較的高い領域でエンジン３１の出力トルクと油圧ポンプ３２の吸収トルクとがマッチングされるモードである。
「省燃費モード」は、重掘削モードより負荷の小さい掘削作業や、スキ取り作業などの軽作業を行うための作業モード（燃費を重視）であり、重掘削モードの場合と比較してより低いエンジン出力トルク特性が設定されるモードである。

エネルギー浪費運転動作判定部６０は、ポンプコントローラ３５の操作検出部５６から出力された操作レバー２０、２１、走行レバー１３、１４の操作状態、又は作業モード設定部５９の設定状態に基づいて、油圧ショベル１の運転動作が、エネルギー浪費運転となっているか否かを判定する。このエネルギー浪費運転動作判定部６０による判定結果は、効率表示制御部６１に出力される。
具体的には、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、以下の基準に基づいて、エネルギー浪費運転動作であるか否かを判定する。

(1)動作を示す項目名：長時間アイドリング
「長時間アイドリング」は、エンジン３１が稼働している状態において、作業機５等の油圧アクチュエータが全て動作されていない状態（レバー１３、１４、２０、２１が全て操作されない場合、あるいはロックレバー２２がロック状態）が、所定時間継続している場合をいう。尚、判定条件の対象となるレバーは、ホイールローダー等車両の種類に応じて適宜決定すればよいが、作業機を操作するレバーが条件の対象となっていることが好ましい。
(2)動作を示す項目名：省燃費モード推奨
「省燃費モード推奨」は、作業モード設定部５９での設定が省燃費モードではなく、省燃費モードよりも燃料消費が多くなるモード、例えば重掘削モードに設定された状態で、実際に発生している発生馬力がＥモード範囲内である場合をいう。
なお、発生馬力の算出は、エンジンコントローラ３４からのエンジン回転数とエンジン出力トルクの値を積算して求められる。
このように、「長時間アイドリング」、「省燃費モード推奨」の条件を満たす場合、燃費の悪化をもたらすエネルギー浪費運転動作と判定されることになる。

効率表示制御部６１は、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果に基づいて、効率表示ランプ３０Ａの表示制御を行う部分であり、本発明の判定結果報知手段として機能する。本実施形態では、エネルギー浪費運転動作判定部６０で運転動作が、エネルギー浪費運転となっていると判定された場合、効率表示制御部６１は、効率表示ランプ３０Ａを点灯させ、運転動作がエネルギー浪費運転動作ではないと判定された場合、効率表示ランプ３０Ａを消灯させる。
報知規制部６２は、エンジンコントローラ３４の再生処理判定部５４から出力された再生処理を行うべきか否かの判定結果、又は、後述する作業モード固定部６４で作業モードが固定されているか否かに基づいて、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果に基づく、効率表示制御部６１による効率表示ランプ３０Ａの表示制御を規制する部分である。

認証部６３は、作業モード固定部６４の機能を使用させる認証を行う部分であり、作業管理者が、作業モードの固定を行う場合、図６に示すように、操作用スイッチ３０を操作し、パスワードの入力を促すパスワード入力画面Ｇ２をモニタ画面２９上に表示する。
作業管理者が、モニタ装置２３の数字、アルファベットの文字等を入力することができる操作用スイッチ３０を操作して、正しいパスワードを入力すると、作業モード固定部６４は、作業モード固定の機能を使用すると判定し、モニタ装置の画面に図７に示される作業モード固定設定画面Ｇ３を表示する。
なお、作業モード固定設定画面Ｇ３の表示は、いくつかの操作用スイッチ３０を同時に操作することや、ある決められた順序で操作するなどの特定の操作によって表示させるようにしてもよい。

作業モード固定設定画面には、作業モードの固定として選択可能な作業モードの項目である重掘削モード（Ｐ）、省燃費モード（Ｅ）が選択可能に表示されている。なお、この時点で固定対象となっている作業モードの項目表示には網掛け表示となっている。
作業管理者が作業モードを重掘削モードに固定する場合、作業モード固定設定画面Ｇ４内で前述したＦ３、Ｆ４の操作用スイッチ３０により、カーソルを上下させ重掘削モードを選択し、Ｆ６の操作スイッチにて選択を確定する。
これにより、図８に示される作業モード固定設定画面Ｇ４に示されるように、重掘削モード（Ｐ）の表示が網掛けとなり、重掘削モード（Ｐ）に作業モードが固定されたことが識別できる。一方、作業モードの固定として選択されなかった省燃費モードの表示は選択不可能であることをオペレーターに認識させるよう、図８に示すように、例えば表示の濃淡が、通常の作業モード選択画面の時よりも薄くなる。
尚、作業管理者が上述した手順により、作業モードの固定を行った場合、油圧ショベル１のキーをオフしてもその設定は記憶保存され、次に油圧ショベル１のキーをオンにしても、作業モードの固定状態も保持される。

この結果、オペレーターが作業モードとして設定可能なモードは、作業モード設定部５９によって、作業モードの固定として選択された作業モードだけが入力受付可能となり、他のモードの設定は不可能となる。
このように、作業モード固定処理を行う機能を備えているため、オペレーターが設定可能な作業モードに予め制限を加えておくことができる。この結果、作業モードが固定された油圧ショベル１に対し、オペレーターは、制限された範囲内でしか作業モードの選択を行うことができない。
なお、図８は、作業モード固定処理が行われている場合の作業モード選択画面の表示の一例であり、図５は、作業モード固定処理が行われていない場合の作業モード選択画面の表示の一例である。

[４]実施形態の作用及び効果
以上のようなエンジンコントローラ３４、ポンプコントローラ３５、及びモニタ装置２３の作用を図９及び図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。
なお、本実施形態では、作業モード設定部５９による作業モードが重掘削モード（Ｐ）に設定されているにもかかわらず、作業機５による作業が省燃費モード（Ｅ）で実施可能な場合について説明する。
図９に示されるように、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、ポンプコントローラ３５の操作検出部５６、エンジン制御部５３等から油圧ショベル１の各種稼働情報を取得する（ステップＳ１）。
次に、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、作業モード設定部５９で設定された作業モードでの油圧ショベル１による実際の作業が、設定された作業モード（この例では重掘削モード）よりも、燃料の消費が少ない作業モード（この例では省燃費モード）でも可能であるか、すなわち適正な作業モードに設定されているかどうかを判定する。
上述の省燃費モード推奨の判定では、作業モードが重掘削モードに設定された状態で、実際に建設機械が発生している発生馬力が省燃費モード範囲内である場合、エネルギー浪費運転動作であるとされ、設定された作業モードが適正でないと判定される。
また、実際に発生している発生馬力が省燃費モード範囲内より大きい場合、エネルギー浪費運転動作でないとされ、設定された作業モードは適正であると判定される（ステップＳ２）。
なお、燃費に良い運転動作であるか否かの判定に際しての発生馬力の閾値は、省燃費モードの発生馬力の上限値でもよく、また上限値より小さな所定の値を判定値として判断するようにしてもよい。
作業モードの設定が適正でないと判定された場合、報知規制部６２は、作業モード固定部６４によって作業モードが固定されているか否かを判定する（ステップＳ３）。

作業モードが固定されていない場合、報知規制部６２による報知規制を行わず、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果に基づいて、効率表示制御部６１は、効率表示ランプ３０Ａを点灯する制御を行う（ステップＳ４）。
一方、作業モードが固定されている場合、報知規制部６２は、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果によらず、効率表示制御部６１による効率表示ランプ３０Ａの点消灯制御を規制し、効率表示ランプ３０Ａの点灯の表示を規制し、現在の消灯状態を維持する（ステップＳ５）。
作業モードの設定が適正であると判定された場合、効率表示制御部６１は、効率表示ランプ３０Ａを消灯する制御を行う（ステップＳ６）
なお、省燃費モード推奨の場合の判定は、燃料ダイヤル４８で設定されたエンジン回転数と作業時のエンジントルクとの交点の位置が、燃料ダイヤル４８で設定されたエンジン回転数とエンジントルクとの関係に基づき、予め設定された燃費のよい領域の範囲内に含まれる運転動作であるか否かを判定するものでもよい。

また、本実施形態では、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、再生処理判定部５４による排気ガス浄化装置３３の再生処理を行う必要の有無によっても、効率表示ランプ３０Ａの点消灯の規制を行っている。
すなわち、図１０に示されるように、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、ポンプコントローラ３５の操作検出部５６、エンジン制御部５３等から油圧ショベル１の各種稼働情報を取得する（ステップＳ７）。
次に、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、レバー２０、２１、１３、１４の操作状態を監視し、所定時間の間、継続的にレバー操作がないかどうかを判定する（ステップＳ８）。
所定時間内にレバー操作があったと判定された場合は、効率表示制御部６１は、効率表示ランプ３０Ａを消灯する制御を行う（ステップＳ９）。

一方、所定時間の間、継続的にレバー操作されていないと判定された場合、又はロックレバー２２がロック状態にある場合、報知規制部６２は、エンジンコントローラ３４の再生処理判定部５４での排気ガス浄化装置３３の再生処理を行うべきか否かの判定内容がいずれであるかを判断する（ステップＳ１０）。
ここで、再生処理を行う必要ありとの判定は、既に、排気ガス浄化装置３３が再生処理中である場合も含む。
再生処理判定部５４での判定が再生処理の必要なしの場合、報知規制部６２による報知規制を行わず、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果に基づいて、効率表示制御部６１は、効率表示ランプ３０Ａを点灯する制御を行う（ステップＳ１１）
再生処理判定部５４での判定が再生処理の必要ありの場合、報知規制部６２は、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果によらず、効率表示制御部６１による効率表示ランプ３０Ａの点消灯制御を規制し、効率表示ランプ３０Ａの点灯の表示を規制し、現在の消灯状態を維持する（ステップＳ１２）。

このような本実施形態によれば、作業モード固定部６４により作業モードが固定されている場合、エネルギー浪費運転動作判定部６０による判定結果の報知を、報知規制部６２によって規制するので、作業モードが固定された状態でオペレーターが建設機械１を操作していても、省エネルギー運転を促すような報知が規制され、オペレーターが煩わしく感じることがない。
作業モード固定処理によって、重掘削モードに固定されている場合、オペレーターによって作業モードを燃費の良いモードである省燃費モードに変更することは困難であり、作業の内容等によっては、エネルギー浪費運転動作であることを示す表示や音声が発せられることになるという問題が生じる。しかしながら、本実施形態によれば、このような場合であっても、作業モードが固定されている場合には、エネルギー浪費運転動作であることを示す表示がされたり、音声が発せられることがないので、油圧ショベル１を操作するオペレーターが不必要なこれらの発報に煩わされることがない。

なお、本実施形態では、固定モードの規制と再生処理の規制の両方を実施しているが、いずれか一方の規制制御だけを行うようにしてもよい。
また、固定モード機能の設定は作業管理者の例で述べたが、建設機械の管理者であってもよく、またサービスマンであってもよい。なお、油圧ショベル１のオペレーター自身が固定モード機能の設定を行うことを妨げるものではない。この場合、オペレーターに対し、予めパスワード等を教えておく。
また、固定モードの設定方法は、パスワード入力に限らず、使用者の特定が可能なＩＤキーをキーシリンダに差し込むことでおこなうようにしてもよい。
さらには、作業モードは重掘削モード、省燃費モードに限られるものではなく、微操作が必要となる技操作モードや、吊り荷作業用の吊りモードなどをさらに選択することができるようにしてもよい。

また、本実施形態では、図９に示されるように、作業モードが適正であるか否かの判定を先に行っていたが、これに限られない。すなわち、図１１に示すようにステップＳ２とステップＳ３の順番を逆とし、先に作業モードが固定されているか否かを判定し、作業モードが固定であって、作業モードが適切でないと判定された場合に、効率表示ランプ３０Ａランプの点灯を規制するようなフローでもよい。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
前記第１実施形態では、判定結果報知手段は、効率表示ランプ３０Ａの点消灯によって行ってきた。
これに対して第２実施形態に係るモニタ装置７０は、図１１に示すように、ガイダンス出力制御部７１、スピーカー７２、及びメモリ７３を備え、エネルギー浪費運転動作判定部６０によって運転動作が燃費に悪いと判定された場合、スピーカー７２からガイダンスの一例としての音声が出力されることにより、オペレーターに報知する点が相違する。

ガイダンス出力制御部７１は、エネルギー浪費運転動作判定部６０の判定結果に応じて異なるメッセージをメモリ７３から読み出し、スピーカー７２から音声ガイダンスとして出力させる。
例えば、操作レバーが操作されない状態が一定時間継続され、長時間アイドリングであるとエネルギー浪費運転動作判定部６０が判定した場合、ガイダンス出力制御部７１は、メモリ７３に記憶された「長時間のアイドリングを控えましょう」という音声情報を読み出し、スピーカー７２から音声ガイダンスとして出力させる。
また、作業モード設定部５９における作業モードが重掘削モードに設定されているにもかかわらず、実際の作業機５による作業が省燃費モードで動作可能である、とエネルギー浪費運転動作判定部６０で判定された場合、ガイダンス出力制御部７１は、メモリ７３に記憶された「省燃費モードの利用をお勧めします」という音声情報を読み出し、スピーカー７２から音声出力する。

このような実施形態では、作業モード固定部６４によって作業モードが重掘削モードに固定されている場合、エネルギー浪費運転動作判定部６０によって省燃費モードで動作が可能であると判定されても、報知規制部６２により、「省燃費モードの利用をお勧めします」というスピーカー７２からの音声出力が規制され、オペレーターが煩わされることがない。

[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前記第１実施形態では、判定結果報知手段は、効率表示ランプ３０Ａの点消灯によって行ってきた。
これに対して第３実施形態に係るモニタ装置８０は、図１２に示すように、長時間アイドリングや、省燃費モード（Ｅモード）推奨のガイダンスをモニタ画面２９上に表示させるようにしている点が相違する。
本実施形態に係るモニタ装置８０には、メモリ８１を備え、図１３に示されるような燃費悪化運転となる動作項目と、各動作項目の判定条件と、モニタ画面２９上に表示させるガイダンスとが記憶されている。

そして、エネルギー浪費運転動作判定部６０は、作業モード設定部５９での設定が重掘削モードに設定されているにも拘わらず、省燃費モードでも十分に作業機を動作させることができると判定された場合、図１４に示すように、モニタ画面２９上に「省燃費モード（Ｅモード）を推奨します。」というガイダンスＧ５を表示して省燃費モードによる運転を促す。
但し、作業モード設定部５９による作業モードの設定が、作業モード固定部６４によって固定されている場合、報知規制部６２は、ガイダンスＧ５のモニタ画面２９上の表示を規制する。
さらに、第３実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果に加え、画面上に表示される車両の状態を表すエンジン水温計、燃料量等の表示の視認性の低下を抑制する効果をもたらす。

本発明は、油圧ショベルに利用できる他、ホイールローダー等他の建設機械にも利用することができる。

１…油圧ショベル、２…下部走行体、３…旋回機構、４…上部旋回体、５…作業機、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、１０…運転室、１１…運転席、１２…走行操作手段、１３、１４…走行レバー、１５、１６…走行ペダル、１８…側方窓、１９…計器盤、２０、２１…操作レバー、２２…ロックレバー、２２Ａ…ソレノイドバルブ、２３…モニタ装置、２４…前方窓、２５…縦枠、２８…外装ケース、２９…モニタ画面、３０…操作用スイッチ、３０Ａ…効率表示ランプ、３１…エンジン、３２…油圧ポンプ、３２Ａ…油圧ポンプ、３３…排気ガス浄化装置、３４…エンジンコントローラ、３５…ポンプコントローラ、３６…燃料ポンプ、３７…エンジン水温センサ、３８…斜板駆動装置、３９…コントロールバルブ、４０…油圧アクチュエータ、４０Ａ…圧力センサ、４１…フィルター、４２…酸化触媒、４３…燃料噴射インジェクタ、４４…差圧センサ、４５…温度センサ、４８…燃料ダイヤル、４９…圧力センサ、５０…エンジン回転センサ、５２…ダイヤル設定検出部、５３…エンジン制御部、５４…再生処理判定部、５５…ＤＰＦ制御部、５６…操作検出部、５７…稼働状態取得部、５８…表示制御部、５９…作業モード設定部、６０…エネルギー浪費運転動作判定部、６１…効率表示制御部、６２…報知規制部、６３…認証部、６４…作業モード固定部、７０…モニタ装置、７１…ガイダンス出力制御部、７２…スピーカー、７３…メモリ、８０…モニタ装置、８１…メモリ

第２発明に係る建設機械は、第１発明において、
前記エネルギー浪費運転動作判定手段が浪費運転動作と判定し、前記作業モード固定手段により作業モードが固定されているときに、前記報知規制手段が前記判定結果報知による判定結果の報知を規制することを特徴とする。

Claims (5)

1. 複数の作業モードを設定可能とされた建設機械であって、
   前記建設機械の作業モードを設定する作業モード設定手段と、
   前記作業モード設定手段で設定可能な作業モードのうち、いずれかの作業モードに固定する作業モード固定手段と、
   前記建設機械の運転動作がエネルギー浪費運転となっているか否かを判定するエネルギー浪費運転動作判定手段と、
   前記エネルギー浪費動作判定手段の判定結果を外部に報知する判定結果報知手段と、
   前記作業モード固定手段により、作業モードが固定されているときに、前記エネルギー浪費運転動作判定手段の判定結果に基づく、前記判定結果報知手段による判定結果の報知を規制する報知規制手段とを備えていることを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記エネルギー浪費動作判定手段が浪費運転動作と判定し、前記作業モード固定手段により作業モードが固定されているときに、前記報知規制手段が前記判定結果報知による判定結果の報知を規制することを特徴とする建設機械。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建設機械において、
   前記エネルギー浪費運転動作判定手段は、前記作業モード設定手段により、負荷の大きな作業モードに設定されているにもかかわらず、負荷の小さな作業モードで作業が可能であるときに、エネルギー浪費運転動作であると判定し、
   前記報知規制手段は、作業モードの設定によりエネルギー浪費運転動作であると判定した場合に、前記判定結果報知手段による判定結果の報知を規制することを特徴とする建設機械。
4. 複数の作業モードを設定可能とされた建設機械において、前記建設機械の運転動作が、エネルギー浪費運転動作となっているか否かを外部に報知する建設機械の運転動作の良否報知方法であって、
   複数の作業モードのうち、いずれかの作業モードに固定されているときに、エネルギー浪費運転動作となっているかの報知を規制することを特徴とする建設機械の運転動作の良否報知方法。
5. 請求項４に記載の建設機械の運転動作の良否報知方法において、
   エネルギー浪費運転動作であると判定され、作業モードが固定されているときに、エネルギー浪費運転動作となっているかの報知を規制することを特徴とする建設機械の運転動作の良否報知方法。

Images