JP2017160709A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】低温時の急動作による電動モータの損傷抑制と必要時の急動作への対応を両立することができる建設機械を提供する【解決手段】油圧アクチュエータを駆動する圧油を吐出する主油圧ポンプ５２と、主油圧ポンプ５２を駆動する電動モータ５１と、操作レバー４１−４４からの操作信号に応じてコントロール弁を制御する指令信号Ｉを演算する信号演算装置７２と、電動モータ５１の温度を検出する温度センサ５８と、指令信号Ｉに対する制限モードとモータ温度Ｔとの関係情報を記憶した記憶装置７３と、上記関係情報を基に前記モータ温度Ｔに応じた制限モードである適正モードを選定する適正モード選定装置７４と、選定信号を基に報知指令信号を出力する報知指令装置７６と、報知指令信号に基づいて適正モードを報知出力する第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃとを備える。【選択図】 図６

Description

本発明は電動モータを原動機とする建設機械に関する。

モータ温度に応じて電動モータの出力トルクを制限することで電動モータの故障を回避する技術がある（特許文献１等参照）。

特開２００７−２４４０７２号公報

油圧駆動式の建設機械の分野では、油圧アクチュエータに供給する圧油を吐出する油圧ポンプをエンジン（内燃機関）で駆動する構成が一般的であったが、近年ではエンジンに代えて三相誘導電動機等の電動モータで油圧ポンプを駆動する機種の活躍の場も増えてきている。この種の建設機械では、インバータを介さずに電動モータを固定周波数の電源に接続する場合がある。この場合、電動モータは起動後直ちに定格回転数で回転するため、操作量に応じた流量の圧油が油圧アクチュエータに供給され、油圧アクチュエータの負荷上昇に伴って電動モータに高い負荷がかかり得る。そのため、寒冷地等の氷点下にもなり得る低温環境下でこの種の建設機械を稼働させる場合、暖機が不十分な状態で電動モータに過度な負荷が掛かると、低温時のグリスの粘度の高さやシャフトの低温脆性等によって電動モータが損傷する恐れがある。こうした損傷を回避する方策として、モータ温度に応じた出力トルク制限を応用し、例えばモータ温度が設定温度よりも低い場合に電動モータの出力トルクを制限することが考えられる。

しかし、鉱山等の険しい地形で稼働し得る建設機械にあっては、不測の危険を回避するために急動作が要求される場合があり、モータ温度によって電動モータの出力が強制的に制限されてしまうとオペレータの急操作に応じられない恐れがある。

本発明の目的は、低温時の急動作による電動モータの損傷抑制と必要時の急動作への対応を両立することができる建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る建設機械は、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを駆動する圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を制御するコントロール弁と、操作装置と、前記操作装置からの操作信号に応じて前記コントロール弁を制御する指令信号を演算する信号演算装置と、前記電動モータの温度を検出する温度センサと、前記指令信号に対する制限モードと前記電動モータの温度との関係情報を記憶した記憶装置と、前記関係情報を基に前記温度センサの検出値に応じた制限モードである適正モードを選定し選定信号を出力する適正モード選定装置と、前記選定信号を基に報知指令信号を出力する報知指令装置と、前記報知指令信号に基づいて前記適正モードを報知出力する適正モード報知装置とを備える。

本発明によれば、低温時の急動作による電動モータの損傷抑制と必要時の急動作への対応を両立することができる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の外観構造を示す側面図である。 図１に示した建設機械に備えられた運転室内のレイアウトを示す平面図である。 図１に示した建設機械に備えられた電気油圧回路の要部を示す電気油圧回路図である。 図１に示した建設機械に備えられたコントローラの入出力信号を表した模式図である。 図１に示した建設機械に備えられたコントローラの機能ブロック図である。 図１に示した建設機械で実行される各制限モードにおけるレバー操作量と指令信号との関係を表す図である。 図１に示した建設機械で実行される各制限モードと電動モータの温度との関係を表す模式図である。 図５に示したコントローラによる油圧アクチュエータの制御手順を表すフローチャートである。 図５に示したコントローラによる油圧アクチュエータの制御手順を表すフローチャートである。 図５に示したコントローラの信号制御によるレバー操作量に応じた指令信号の変化を表す図である。

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

［建設機械］
図１は本発明の一実施形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの外観構造を示す側面図である。以下において、特に断りのない場合には運転室２２に搭乗した作業者が向く図中左側を前、右側を後、紙面直交方向手前側を左、奥側を右とする。図１に示した建設機械は、同図に示した油圧ショベル１は、走行体１０、走行体１０上に旋回可能に設けた旋回体２０、及び旋回体２０に俯仰動可能に設けた作業装置３０を備えている。

走行体１０は、トラックフレームを構成する左右のサイドフレーム１１、サイドフレーム１１の前後に取り付けた従動輪１２及び駆動輪１３、従動輪１２及び駆動輪１３に掛け回した履帯１４、並びに駆動輪１３に連結した走行モータを備えている。走行モータは油圧モータである。

旋回体２０は、旋回フレーム２１、運転室２２及びパワーユニット２３を有している。旋回フレーム２１は、サイドフレーム１１上に旋回装置２４を介して搭載されていて、旋回モータ（不図示）を駆動することで鉛直軸を中心にして旋回する。これによって旋回体２０が旋回する。旋回モータは油圧モータである。運転室２２は旋回体２０の前部、パワーユニット２３は旋回体２０の後部に位置するように、それぞれ旋回フレーム２１に搭載されている。

作業装置３０は、ブーム３１、アーム３２、ローダバケット３３を備えた多関節構造の掘削作業機である。ブーム３１は旋回体２０に起伏可能にピン等で連結されている。アーム３２はブーム３１の先端部に上下に回動可能にピン等で連結されている。ローダバケット３３はアーム３２の先端部に回動可能にピン等で連結されている。そして、ブーム３１、アーム３２及びローダバケット３３は、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５及びバケットシリンダ３６でそれぞれ駆動される。ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５及びバケットシリンダ３６は油圧シリンダである。

［運転室］
図２は運転室２２内のレイアウトを示す平面図である。図２に示したように、運転室２２内には、オペレータが着座する座席４０の他、操作レバー（電気レバー装置）４１−４４、適正モード表示ランプ４５ａ−４５ｃ及びモード設定スイッチ４６ａ−４６ｄが配置されている。以下、適正モード表示ランプ４５ａ−５６ｃをそれぞれ第１ランプ４５ａ、第２ランプ４５ｂ、第３ランプ４５ｃ、モード設定スイッチ４６ａ−４６ｄをそれぞれ第１スイッチ４６ａ、第２スイッチ４６ｂ、第３スイッチ４６ｃ、第４スイッチ４６ｄと適宜記載する。

操作レバー４１，４２はそれぞれ座席４０の左側及び右側に設置してある。左側の操作レバー４１は、前後方向の傾倒操作によりアームシリンダ３５の伸縮動作を指示してアーム３２を上下に回動させ、左右方向の傾倒操作により旋回装置２４の旋回モータ（不図示）の回転動作を指示して旋回体２０を左右に旋回させるものである。右側の操作レバー４２は、前後方向の傾倒操作によりブームシリンダ３４の伸縮動作を指示してブーム３１を俯仰させ、左右方向の傾倒操作によりバケットシリンダ３６の伸縮動作を指示してローダバケット３３を回動させるものである。なお、操作レバー４１，４２の操作方向と操作対象装置の組み合わせは任意に変更可能である。

操作レバー４３，４４は座席４０の前方に左右の並べて設置してある。左側の操作レバー４３は、前後方向の傾倒操作により左側の走行モータ（不図示）の回転動作を指示して左側の履帯１４を駆動するものである。右側の操作レバー４４は、前後方向の傾倒操作により右側の走行モータ（不図示）の回転動作を指示して右側の履帯１４を駆動するものである。

第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃ及び第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄは座席４０に着座したオペレータの手の届く位置、本実施形態では座席４０の右前方に設置してある。第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃは、後述する適正モード選定装置７４からの選定信号を基に、適正モード選定装置７４で選定された適正モード（後述）を表示してオペレータに報知する適正モード報知装置である。第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄはオペレータが制限モード（後述）を任意に設定するためのモード設定装置である。

［油圧回路］
図３は図１に示した油圧ショベルに備えられた電気油圧回路の要部を示す電気油圧回路図である。図１に示した油圧ショベル１は電動ショベルであり、パワーユニット２３においては、図３に示したようにエンジンではなく電動モータ５１で主油圧ポンプ５２及びパイロットポンプ５３を駆動する。これにより、油圧アクチュエータを駆動する圧油が主油圧ポンプ５２から吐出され、コントロール弁５４を駆動する圧油がパイロットポンプ５３から吐出される。電動モータ５１は例えば稼働現場に設置された固定周波数の電源（不図示）により駆動されるものである。例えば油圧ショベル１が鉱石や石炭等の掘削に用いられる場合、電源は一般に掘削現場の複数箇所に準備されており、そのうちの１つが電源ケーブル５０（図１）を介して電動モータ５１に接続される。図３の回路図では、油圧アクチュエータの１つであるブームシリンダ３４（図１）に対して主油圧ポンプ５２から供給される圧油をコントロール弁５４で制御するブーム駆動系を例示的に抜き出して図示しているが、他の油圧アクチュエータの駆動系も基本的に同様の構成である。

ブームシリンダ３４用のコントロール弁５４は、他の油圧アクチュエータ（走行体１０の走行モータ、旋回装置２４の旋回モータ、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６等）用のコントロール弁（不図示）と同様に、対応する操作装置からの操作信号を基にコントローラ５５によって制御される。図示したブーム駆動系では、操作レバー４２（図２も参照）の操作方向に対応するポテンショメータ（不図示）でレバー操作量に応じて操作信号（電圧）が発生し、この操作信号によりコントロール弁５４が駆動される。具体的には、パイロットポンプ５３とコントロール弁５４の操作室５４ａ，５４ｂとをそれぞれ接続する管路にはコントロール弁５４を切換制御する電磁比例弁５６，５７が設けられていて、操作レバー４２の操作量に応じてコントローラ５５においてＰＷＭ制御により発生させた指令信号（電流）が電磁比例弁５６のソレノイド５６ａ又は電磁比例弁５７のソレノイド５７ａに加わる。この指令信号に応じた開度で電磁比例弁５６又は５７の内部流路が開き、その開度に応じたパイロット圧がコントロール弁５４の操作室５４ａ又は５４ｂに加わる結果、コントロール弁５４が切換えられ、コントロール弁５４のポジションと開度に応じた方向及び流量の圧油がブームシリンダ３４に供給される。従って、電磁比例弁５６，５７のソレノイド５６ａ，５７ａに通電される電流の大小に応じて主油圧ポンプ５２の負荷が変化し、主油圧ポンプ５２を駆動する電動モータ５１の負荷も変化する。

なお、電動モータ５１には、電動モータ５１の温度を検出する温度センサ５８及び電動モータ５１の回転を検出する回転センサ５９が設けられている。

［コントローラ］
図４はコントローラ５５の入出力信号を表した模式図である。図４に示したように、コントローラ５５の入力側には、操作レバー４１−４４、温度センサ５８、回転センサ５９及び第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄからの信号が入力される。コントローラ５５の出力側からは、前述したブーム駆動系の電磁比例弁５６，５７に対する指令信号の他に、旋回駆動系の電磁比例弁６０，６１、アーム駆動系の電磁比例弁６２，６３、ローダバケット駆動系の電磁比例弁６４，６５、左側走行駆動系の電磁比例弁６６，６７、右側走行駆動系の電磁比例弁６８，６９及び第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃに対する指令信号が出力される。ブーム駆動系以外の油圧回路は図示していないが、ブーム駆動系において図３に示したように電磁比例弁５６，５７がコントロール弁５４に対応するように、他の駆動系においてもそれぞれ電磁比例弁に対応するコントロール弁が配置され、油圧アクチュエータに供給される圧油がコントロール弁により制御される。

図５はコントローラ５５の機能ブロック図である。図５に示したように、コントローラ５５は、入力装置７１、信号演算装置７２、記憶装置７３、適正モード選定装置７４、判定装置７５、報知指令装置７６、制限装置７７及び出力装置７８を備えている。

・入力装置及び出力装置
入力装置７１は、操作レバー４１−４４、第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄ、温度センサ５８及び回転センサ５９からの信号を入力する機能部である。出力装置７８は、コントローラ５５の内部で演算された指令信号を第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃ、電磁比例弁５６，５７，６０−６９に出力する機能部である。

・信号演算装置
信号演算装置７２は、操作レバー４１−４４からの操作信号に応じてコントロール弁を制御する指令信号を出力する機能部である。ここで言うコントロール弁は、操作レバーに対応する油圧アクチュエータの駆動系のコントロール弁（ブーム駆動系ではコントロール弁５４）を指す。コントロール弁を制御する指令信号は、操作レバーの操作方向に対応する電磁比例弁（ブーム駆動系では電磁比例弁５６，５７）に対する指令信号のことを言う。例えば、右側の操作レバー４２を後又は前に傾倒操作すると、操作量に応じて信号演算装置７２で演算された指令信号が演算される。この指令信号が出力装置７８を介して電磁比例弁５４ａ又は５４ｂに出力されると、電磁比例弁５４ａ又は５４ｂを介して導かれるパイロット圧によりコントロール弁５４が制御され、主油圧ポンプ５２から吐出された圧油がコントロール弁５４により流量及び方向が制御されてブームシリンダ３４に供給され、ブーム３１が俯仰する。

・記憶装置
記憶装置７３は、信号演算装置７２で演算された指令信号に対する制限モードと電動モータ５１の温度（以下、モータ温度）との関係情報を記憶した機能部である。制限モードは、操作レバー４１−４４の操作に応じて信号演算装置７２で演算された電磁比例弁５６，５７，６０−６９に対する指令信号にかける制限の異なる複数のモードを含み、本実施形態では第１−第４の４つの制限モードが用意されている。指令信号に対する制限は第１制限モードが最も大きく、第１制限モード下では指令信号が操作に応じた値（絶対値）に対して他のモードよりも小さな値に減じられる。指令信号の制限は第１制限モード、第２制限モード、第３制限モード、第４制限モードの順に大きい。本実施形態では第４制限モードにおける制限の大きさは０（ゼロ）であり、第４制限モード下では操作に応じて信号演算装置７２で演算された指令信号がそのままの大きさで（制限されることなく）出力装置７８を介して対応する電磁比例弁に出力される。

図６は各制限モードにおけるレバー操作量と指令信号との関係を表す図である。図６に示したように、レバー操作量Ｏが無操作時の値である最小値Ｏｍｉｎ（＝０）から最大値Ｏｍａｘまで変化すると、信号演算装置７２で演算される指令信号Ｉはレバー操作量Ｏに応じて最小値Ｉｍｉｎから最大値Ｉｍａｘまで変化する。レバー操作量Ｏが最小値Ｏｍｉｎの時は対応する油圧アクチュエータは作動せず、最大値Ｏｍａｘの時は最大速度で動作する。第４制限モードでは制限がかからないため、レバー操作量Ｏに応じて信号演算装置７２で演算される最小値Ｏｍｉｎから最大値Ｏｍａｘまでの指令信号Ｉがそのまま電磁比例弁に出力される。それに対し、第１制限モード、第２制限モード、第３制限モードでは制限がかかり、レバー操作量が最大値Ｏｍａｘでも電磁比例弁に出力される指令値Ｉはそれぞれ最大値Ｉｍａｘよりも低い値Ｉｍ１，Ｉｍ２，Ｉｍ３（Ｉｍ１＜Ｉｍ２＜Ｉｍ３）になる。本実施形態では各制限モードで指令信号Ｉに係数を乗じることで制限をかける場合を例示しており、第１制限モードでは（Ｉｍ１／Ｉｍａｘ）、第２制限モードでは（Ｉｍ２／Ｉｍａｘ）、第３制限モードでは（Ｉｍ３／Ｉｍａｘ）、第４制限モードでは（Ｉｍａｘ／Ｉｍａｘ＝１）が係数として指令信号Ｉに乗じられる。従って、第１制限モードで指令信号の制限（減少率）が最も大きくなり、次いで第２制限モード、第３制限モードの順に制限が小さくなって行き、第４制限モードでは制限が解除される。

図７はモータ温度と制限モードとの関係を表す模式図である。記憶装置７３には、モータ温度と制限モードとの関係情報として、図７に示したように、予め定められたモータ温度Ｔの範囲と制限モードとの対応関係が記憶されている。同図中のモータ温度Ｔ１−Ｔ６（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜Ｔ５＜Ｔ６）は全て設定値である。電動モータ５１の起動時等、運転中にモータ温度が上昇して行くとき、モータ温度ＴがＴ２未満の状態（Ｔ＜Ｔ２）には、適正モードとして第１制限モードが対応付けてある。適正モードとは、暖機不足によって電動モータ５１が過負荷状態に陥ることを回避する観点でモータ温度Ｔ（温度センサ５８の検出値）に応じて用意された制限モードである。以降、モータ温度ＴがＴ２からＴ４まで上昇する過程（Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ４）には第２制限モードが、Ｔ４からＴ６まで上昇する過程（Ｔ４≦Ｔ＜Ｔ６）には第３制限モードが、Ｔ６以上の状態には（Ｔ≧Ｔ６）第４制限モードが対応付けてある。また、運転中にモータ温度Ｔが下降して行くとき、モータ温度ＴがまだＴ５以上の状態（Ｔ≧Ｔ５）には第４制限モードが、モータ温度ＴがＴ５からＴ３まで下降する過程（Ｔ３≦Ｔ＜Ｔ５）には第３制限モードが、Ｔ３からＴ１まで下降する過程（Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ３）には第２制限モードが、Ｔ１未満の状態には（Ｔ＜Ｔ１）第１制限モードが対応付けてある。このように、本実施形態では、電動モータ５１の温度の上昇時と下降時とで、制限モードに対応付けたモータ温度Ｔの範囲が異なる２つの関係情報が記憶装置７３に記憶されている。このとき、例えば同じ第２制限モードであっても、対応付けられるモータ温度Ｔの範囲は、温度上昇時はＴ２≦Ｔ＜Ｔ４と比較的高く設定してあるのに対し、温度下降時はそれよりも低いＴ１≦Ｔ＜Ｔ３と設定してあって、制限モードの選定にヒステリシス特性を持たせてある。

・適正モード選定装置
図５に示した適正モード選定装置７４は、記憶装置７３に記憶された上記関係情報を基に、温度センサ５８の検出値すなわちモータ温度Ｔに応じた適正モードを選定し、報知指令装置７６に選定信号を出力する機能部である。特に本実施形態の適正モード選定装置７４は、温度センサ５８の検出信号を基にモータ温度Ｔの変化率を演算する機能を兼ね備えていて、モータ温度Ｔが上昇しているか下降しているかの情報が併せて考慮されることで、図７に示した関係情報に従ってヒステリシスを加味した制限モードの選定がなされるようになっている。

・判定装置
判定装置７５は、第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄからの信号を基に、これら第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄで設定された制限モードが適正モード選定装置７４により選定された適正モードかそれよりも制限の大きい制限モードであるか否かの判定をし、報知指令装置７６に信号を出力する機能部である。判定装置７５から報知指令装置７６へは、例えば判定を満たす場合（設定されている制限モードが適正モードかそれよりも制限の大きい制限モードである場合）にのみ所定の信号が判定信号として出力されるようにしても良いし、判定を満たした場合の信号又は満たされない場合の信号が選択的に判定信号として出力されるようにしても良い。

・報知指令装置
報知指令装置７６は、適正モード選定装置７４からの選定信号を基に第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃに報知指令信号を出力する機能部である。報知指令装置７６の報知指令信号は出力装置７８を介して第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれか１つに出力される。

具体的には、適正モード選定装置７４で適正モードとして第１制限モードが選定された場合、報知指令装置７６からの報知指令信号は出力装置７８を介して第１ランプ４５ａに出力され、これにより第１ランプ４５ａのみが点灯する。同様に、第２又は第３制限モードが選定された場合、報知指令信号はそれぞれ第２又は第３ランプ４５ｂ，４５ｃに出力され、これにより第２又は第３ランプ４５ｂ又は４５ｃが単独で点灯する。第４制限モードが選定された場合には、報知指令信号は第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれにも出力されず、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃは全て消灯する。

また、この報知指令装置７６には、前述した判定装置７５で実行される判定の結果に応じて第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃに対する報知指令信号の出力を中止する機能が備わっている。具体的に説明すると、報知指令装置７６は、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれかに報知指令信号を出力している場合に、判定装置７５からの判定信号を基に、第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄでオペレータによって現在設定されている制限モードが適正モード選定装置７４により選定された適正モードに一致しているか、或いは適正モードよりも制限の大きい制限モードが設定されているとき、報知指令信号の出力を中止して第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃを全て消灯させる。

・制限装置
制限装置７７は、第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄでオペレータによって設定された制限モードを実行し、信号演算装置７２で演算された指令信号を制限する機能部である。具体的には、レバー操作に応じて信号演算装置７２で演算された指令信号（電流値）を図６で前述したように減少させ、出力装置７８を介して電磁比例弁５６，５７，６０−６９のソレノイドに対して指令信号（電流値）を出力する。

［動作］
図８及び図９はコントローラ５５による油圧アクチュエータの制御手順を表すフローチャートである。図８及び図９に示した制御手順は、例えば運転室２２に設置されたキースイッチ（不図示）を入れることで開始される。

・ステップＳ１
図８及び図９に示した制御手順を開始すると、コントローラ５５は、記憶装置７３に記憶されている制御テーブルを適正モード選定装置７４及び制限装置７７に読み込む。適正モード選定装置７４に読み込まれる制御テーブルには、少なくとも図７で先に説明したようなモータ温度Ｔと制限モードとの関係情報が含まれる。制限装置７７に読み込まれる制御テーブルには、少なくとも図６で先に説明したような制限モード毎のレバー操作量と指令信号との関係情報が含まれる。

・ステップＳ２
ステップＳ２に手順を移すと、コントローラ５５は、入力装置７１を介して入力された温度センサ５８の検出信号を基に、モータ温度Ｔを演算して記憶装置７３に記憶する。

・ステップＳ３
ステップＳ３に手順を移すと、コントローラ５５は、入力装置７１を介して入力された回転センサ５９の検出信号を基に、電動モータ５１が回転中か否かを判定する。コントローラ５５は、電動モータ５１が回転中であれば（例えば回転センサ５９の検出信号が設定値以上であれば）ステップＳ４に手順を移し、停止中であれば（例えば回転センサ５９の検出信号が設定値未満であれば）ステップＳ２に手順を戻す。

・ステップＳ４
ステップＳ４に手順を移すと、コントローラ５５は、モータ温度Ｔと制限モードとの関係情報を基に、ステップＳ２で演算したモータ温度Ｔに対応する制限モードを適正モード選定装置７４で適正モードとして選定する。適正モード選定装置７４はその選定に応じた選定信号を報知指令装置７６に出力する。報知指令信号７６は選定信号に応じて運転室２２内の第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃに報知指令信号を出力し、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれかを点灯又は第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃの全てを消灯させる。

・ステップＳ５
ステップＳ５に手順を移すと、コントローラ５５は、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃが全て消灯しているか否かを判定する。コントローラ５５は、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃが全て消灯していてモータ温度Ｔが十分高い（図７におけるＴ５又はＴ６以上である）ことが推定される場合にはステップＳ６に手順を移し、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれかが点灯している場合にはステップＳ８に手順を移す。

・ステップＳ６
ステップＳ６に手順を移すと、コントローラ５５は、第１−第３スイッチ４６ａ−４６ｃのいずれかがＯＮであるか否かを判定する。コントローラ５５は、第１−第３スイッチ４６ａ−４６ｃが全てＯＦＦであればステップＳ７に手順を移し、第１−第３スイッチ４６ａ−４６ｃのいずれかがＯＮであればステップＳ８に手順を移す。

・ステップＳ７
ステップＳ７に手順を移すと、コントローラ５５は、制限装置７７で第４制限モード（換言すれば制限解除モード）を実行してステップＳ２に手順を戻す。第４制限モード下では、制限装置７７は、レバー操作量に応じて信号演算装置７２で演算された指令信号をそのまま出力装置７８を介して対応する電磁比例弁に出力する。

図１０はブーム操作を例にしてレバー操作量に応じた指令信号の変化を表す図である。図１０に示したように、右側の操作レバー４２を前後に操作すると、操作量に応じて信号演算装置７２及び制限装置７７で演算される指令信号の大きさも変化する。例えば操作レバー４２を後（オペレータから見て手前）に最大に引くと、信号演算装置７２で演算されるブーム上げ指令信号も最大値Ｉｍａｘ（図６）となる。制限装置７７は第４モード下では指令信号Ｉが制限されないので、電磁比例弁５６のソレノイド５６ａに最大値Ｉｍａｘを出力する（図１０中の実線参照）。反対に操作レバー４２を前（オペレータから見て奥）に最大に押すと、信号演算装置７２で演算されるブーム下げ指令信号も最大値Ｉｍａｘとなり、第４モード下では制限装置７７から電磁比例弁５６のソレノイド５６ａに最大値Ｉｍａｘが出力される（図１０中の実線参照）。

・ステップＳ８
ステップＳ８に手順を移すと、コントローラ５５は、第１ランプ４５ａが点灯中であるか否かを判定する。コントローラ５５は、第１ランプ４５ａが点灯している場合はステップＳ９に手順を移し、第１ランプ４５ａが消灯している場合は図９の手順（ステップＳ１７）に手順を移す。

・ステップＳ９
ステップＳ９に手順を移すと、コントローラ５５は、判定装置７５で第１スイッチ４６ａがＯＮであるか否かを判定する。コントローラ５５は、第１スイッチ４６ａがＯＮであればステップＳ１０に手順を移し、第１スイッチ４６ａがＯＦＦであればステップＳ１３に手順を移す。

・ステップＳ１０
ステップＳ１０に手順を移すと、コントローラ５５は、制限装置７７で第１制限モードを実行してステップＳ１１に手順を移す。第１制限モード下では、制限装置７７は、先に図６で説明したように信号演算装置７２で演算された指令信号を第２−第４制限モードよりも大きい割合で減じた上で出力装置７８を介して対応する電磁比例弁に出力する。先の図１０に点線で示したように、第１−第３制限モード実行時には、最大レバー操作量でも出力される指令信号Ｉは最大値Ｉｍａｘに満たない（図６のＩｍ１）。

・ステップＳ１１
続くステップＳ１１では、コントローラ５５は、判定装置７５から報知指令装置７６に判定を満足している旨の信号を出力し、報知指令装置７６からの報知指令信号の出力を中止し、第１ランプ４５ａを消灯させた上でステップＳ１２に手順を移す。適正モード選定装置７４で選定された適正モードとオペレータによって設定された制限モードが一致していて、オペレータに適正モードを報知する必要がないためである。

・ステップＳ１３
先のステップＳ９からステップＳ１３に手順を移すと、コントローラ５５は、第２スイッチ４６ｂがＯＮであるか否かを判定する。コントローラ５５は、第２スイッチ４６ｂがＯＮであればステップＳ１４に手順を移し、第２スイッチ４６ｂがＯＦＦであればステップＳ１５に手順を移す。

・ステップＳ１４
ステップＳ１４に手順を移すと、コントローラ５５は、制限装置７７で第２制限モード（図６参照）を実行する。但し、適正モードとして第１モードが選定されている状況下で、第１制限モードよりも制限が小さい第２制限モードが設定されているため、判定が満足されている旨の信号は判定装置７５から出力されず、コントローラ５５は、第１ランプ４５ａを点灯させたままステップＳ１２に手順を移す。

・ステップＳ１５
先のステップＳ１３からステップＳ１５に手順を移すと、コントローラ５５は、第３スイッチ４６ｃがＯＮであるか否かを判定する。コントローラ５５は、第３スイッチ４６ｃがＯＮであればステップＳ１６に手順を移し、第３スイッチ４６ｃがＯＦＦであれば第１ランプ４５ａを点灯させたままステップＳ１２に手順を移す。

・ステップＳ１６
ステップＳ１６に手順を移すと、コントローラ５５は、制限装置７７で第３制限モード（図６参照）を実行する。但し、適正モードである第１制限モードよりも制限が小さい第３制限モードが設定されているため、コントローラ５５は第１ランプ４５ａを点灯させたままステップＳ１２に手順を移す。

・ステップＳ１２
ステップＳ１１，Ｓ１４，Ｓ１６又は図９の手順を経てステップＳ１２に手順を移すと、コントローラ５５は、第４スイッチ４６ｄがＯＮであるか否かを判定する。コントローラ５５は、第４スイッチ４６ｄがＯＮであれば前述したステップＳ７に手順を移し、第４スイッチ４６ｄがＯＦＦであればステップＳ２に手順を戻す。

・ステップＳ１７
前述したステップＳ８から図９のステップＳ１７に手順を移すと、コントローラ５５は、第２ランプ４５ｂが点灯中であるか否かを判定する。コントローラ５５は、第２ランプ４５ｂが点灯している場合はステップＳ１８に手順を移し、第２ランプ４５ｂが消灯している場合はステップＳ２５に手順を移す。

・ステップＳ１８，Ｓ１９
ステップＳ１８に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ９と同じように第１スイッチ４６ａがＯＮであるか否かを判定し、第１スイッチ４６ａがＯＮであればステップＳ１９に手順を移し、第１スイッチ４６ａがＯＦＦであればステップＳ２１に手順を移す。ステップＳ１９に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１０と同じように第１制限モードを実行してステップＳ２０に手順を移す。

・ステップＳ２１，Ｓ２２
ステップＳ１８からステップＳ２１に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１３と同じように第２スイッチ４６ｂがＯＮであるか否かを判定し、第２スイッチ４６ｂがＯＮであればステップＳ２２に手順を移し、第２スイッチ４６ｂがＯＦＦであればステップＳ２３に手順を移す。ステップＳ２２に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１４と同じように第２制限モードを実行してステップＳ２０に手順を移す。

・ステップＳ２０
ステップＳ１９又はＳ２２からステップＳ２０に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１１と同じように判定装置７５から報知指令装置７６に判定を満足している旨の信号を出力し、第２ランプ４５ｂを消灯させた上で図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。適正モード選定装置７４で適正モードとして選定された第２制限モード又はそれよりも制限の大きい第１制限モードが実行されているためである。

・ステップＳ２３，Ｓ２４
先のステップＳ２１からステップＳ２３に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１５と同じように第３スイッチ４６ｃがＯＮであるか否かを判定し、第３スイッチ４６ｃがＯＮであればステップＳ２４に手順を移し、第３スイッチ４６ｃがＯＦＦであれば第２ランプ４５ｂを点灯させたまま図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。ステップＳ２４に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１６と同じように第３制限モードを実行し、第２ランプ４５ｂを点灯させたまま図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。適正モード選定装置７４で適正モードとして選定された第２制限モードよりも制限の小さい第３制限モードが、既にオペレータによって設定されているためである。

・ステップＳ２５
前述したステップＳ１７からステップＳ２５に手順を移すと、コントローラ５５は、第３ランプ４５ｃが点灯中であるか否かを判定し、第３ランプ４５ｃが点灯している場合はステップＳ２６に手順を移し、第３ランプ４５ｃが消灯している場合は図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。

・ステップＳ２６，Ｓ２７
ステップＳ２６に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ９と同じように第１スイッチ４６ａがＯＮであるか否かを判定し、第１スイッチ４６ａがＯＮであればステップＳ２７に手順を移し、第１スイッチ４６ａがＯＦＦであればステップＳ２９に手順を移す。ステップＳ２７に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１０と同じように第１制限モードを実行してステップＳ２８に手順を移す。

・ステップＳ２９，Ｓ３０
ステップＳ２６からステップＳ２９に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１３と同じように第２スイッチ４６ｂがＯＮであるか否かを判定し、第２スイッチ４６ｂがＯＮであればステップＳ３０に手順を移し、第２スイッチ４６ｂがＯＦＦであればステップＳ３１に手順を移す。ステップＳ３０に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１４と同じように第２制限モードを実行してステップＳ２８に手順を移す。

・ステップＳ３１，Ｓ３２
ステップＳ２９からステップＳ３１に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１５と同じように第３スイッチ４６ｃがＯＮであるか否かを判定し、第３スイッチ４６ｃがＯＮであればステップＳ３２に手順を移し、第３スイッチ４６ｃがＯＦＦであれば第３ランプ４５ｃを点灯させたまま図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。ステップＳ３２に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１６と同じように第３制限モードを実行してステップＳ２８に手順を移す。

・ステップＳ２８
ステップＳ２７，Ｓ３０又はＳ３２からステップＳ２８に手順を移すと、コントローラ５５は、ステップＳ１１と同じように判定装置７５から報知指令装置７６に判定を満足している旨の信号を出力し、第３ランプ４５ｃを消灯させた上で図９の手順を終える（図８のステップＳ１２に手順を移す）。適正モード選定装置７４で適正モードとして選定された第３制限モード又はそれよりも制限の大きい第１若しくは第２制限モードが、既にオペレータによって設定されているためである。

運転中、コントローラ５５は以上のようにして図８及び図９の処理を繰り返し実行する。

［効果］
（１）電動モータの損傷抑制と急動作対応の両立
本実施形態によれば、適正モード選定装置７４によってモータ温度Ｔに応じた適正モードを選定し、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃを用いて適正モードを知らせることができる。これにより、現在の制限モードでは操作レバー４１−４４の急操作により電動モータ５１に過度な負荷がかかり得る状況である場合、そのことについてオペレータに注意喚起し、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃによってオペレータの適切な制限モードの設定を促すことができる。その結果、モータ温度Ｔが十分に上昇していない状態下で電磁比例弁５６，５７，６０−６９に出力される指令信号Ｉを制限することができ、暖機不十分な電動モータ５１に過度な負荷が掛かることを抑制し、低温時の急動作による電動モータ５１の損傷を抑制することができる。

その一方で、適正モード選定装置７４による適正モードの選定及び報知はオペレータの運転操作のアシストに止まり、実際の制限モードの設定は第１−第４スイッチ４６ａ−４６ｄの操作によるものであってオペレータの意思に依存する。つまり、オペレータは第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃによる報知に従って迷いなく適正モードを設定することができる一方で、例えば急動作が要求され得る緊急な状況下では適正モードに関わらず任意に制限モード（例えば制限の大きさがゼロである第４制限モード、或いは第４制限モードに次いで制限の小さな第３制限モード）を設定することができ、必要時の急動作に対応することができる。

（２）操作環境の保全
前述したように、本実施形態における報知指令装置７６は、判定装置７５の判定結果を基に、適正モードよりも制限が緩く急操作に伴って電動モータ５１に掛かる負荷が過度になり得る制限モードがオペレータによって設定されている場合に限り、第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃのいずれかを点灯させる。つまり、オペレータにより設定されている制限モードが適正モードかそれよりも電動モータ５１への負荷の観点で安全サイドの制限モードである場合には第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃは全て消灯状態となり、不要な報知動作（本例ではランプ点灯）がオペレータの運転操作に対する集中の妨げとならないように配慮されている。この点はオペレータの操作環境を保全し、安全性の向上に寄与し得る。

また、本実施形態ではモータ温度Ｔの上昇時と下降時とで制限モードに対応付けたモータ温度Ｔの範囲を異ならせ、適正モードの選定にヒステリシス特性を持たせてある。これにより、適正モード選定装置７４による選定がモータ温度Ｔの変動に過敏に反応して第１−第３ランプ４５ａ−４５ｃの報知動作がせわしなく切り換わることを抑制することができる。この点もオペレータの運転操作の妨げとなることを抑制し、操作環境の保全に寄与し得る。

（３）過度な作業効率低下の抑制
例えば第２及び第３制限モードを省略し、指令信号Ｉを減じる制限モードを第１制限モードの一択とした場合、モータ温度Ｔによっては第１制限モードでは過度に指令信号Ｉが制限されてしまい、作業効率を必要以上に低下させ得る。それに対し、本実施形態では指令信号Ｉを減じる制限モードとして制限の大きさが異なる３つの制限モード（第１−第３制限モード）を用意したことにより、モータ温度Ｔに応じて段階的に指令信号Ｉを制限することができ、作業効率の必要以上の低下を抑制することができる。

［その他］
以上の各実施形態において、各制限モードにおいて指令信号Ｉを設定割合で（設定の係数を乗じて）減じる場合を例示したが、指令信号Ｉの制限態様については限定されない。例えば、制限モード毎に指令信号Ｉの最大値のみを制限し、最大値に以下の範囲では指令信号Ｉがレバー操作量に応じた値（上記実施形態では第４制限モードと同じ値）が出力されるようにしても良い。また、一定割合で減じるのではなく、例えばレバー操作量が大きくなるにつれて制限が大きくなるように指令信号Ｉに乗じる係数がレバー操作量により異なるようにすることも考えられる。なお、油圧アクチュエータを操作する操作する操作装置として操作レバー４１−４４を例に挙げて説明したが、操作装置は操作レバーに必ずしも限定されない。ボタンやダイヤル、ハンドル等の他方式の操作装置として用いられる場合もあり得る。

また、適正モードの報知態様としてランプ表示を例示したが、報知態様も限定されず、例えば液晶による文字表示、スピーカによる音声出力等、他方式の報知装置を適用することもできる。

また、油圧ショベル１を本発明の適用対象として例示したが、油圧ポンプを電動モータで駆動する方式を採用した場合には、ホイールローダやクレーン等の他の建設機械にも本発明は適用し得る。また、クローラ式の建設機械に限らず、ホイール式の建設機械にも本発明は適用可能である。更に、電気操作式の操作レバー４１−４４を用いた建設機械を適用対象とした場合を例に挙げて説明したが、例えばパイロット操作式の操作レバーを用いた建設機械であっても、主油圧ポンプを電動モータで駆動する建設機械であれば本発明は適用可能である。リモコンによる無線又は有線操作式の建設機械にも本発明は適用可能である。

最後に、本発明の実施形態は以上に説明した例に限定されるものではなく、種々変形可能である。また、説明した全ての構成を備える必要は必ずしもない。

１…油圧ショベル（建設機械）、３４…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３５…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３６…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、５２…主油圧ポンプ（油圧ポンプ）、５１…電動モータ、５４…コントロール弁、４１−４４…操作レバー（操作装置）、７２…信号演算装置、５８…温度センサ、７３…記憶装置、７４…適正モード選定装置、７６…報知指令装置、４５ａ−４５ｃ…適正モード表示ランプ（適正モード報知装置）、４６ａ−４６ｄ…モード設定スイッチ（モード設定装置）、７５…判定装置、７７…制限装置

Claims (5)

1. 油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータを駆動する圧油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプを駆動する電動モータと、
   前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油を制御するコントロール弁と、
   操作装置と、
   前記操作装置からの操作信号に応じて前記コントロール弁を制御する指令信号を演算する信号演算装置と、
   前記電動モータの温度を検出する温度センサと、
   前記指令信号に対する制限モードと前記電動モータの温度との関係情報を記憶した記憶装置と、
   前記関係情報を基に前記温度センサの検出値に応じた制限モードである適正モードを選定し選定信号を出力する適正モード選定装置と、
   前記選定信号を基に報知指令信号を出力する報知指令装置と、
   前記報知指令信号に基づいて前記適正モードを報知出力する適正モード報知装置と
   を備えたことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１の建設機械において、
   前記制限モードを設定するモード設定装置と、
   前記モード設定装置で設定された制限モードが前記適正モードかそれよりも制限の大きい制限モードであるか否かの判定をし、前記報知指令装置に判定信号を出力する判定装置とを備え、
   前記報知指令装置は、前記判定装置からの判定信号を基に、前記設定された制限モードが前記適正モードかそれよりも制限の大きい制限モードである場合に前記報知指令信号の出力を中止することを特徴とする建設機械。
3. 請求項２の建設機械において、
   前記モード設定装置で設定された制限モードを実行して前記指令信号を制限する制限装置を備えたことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１の建設機械において、前記制限モードには、前記指令信号に対する制限の大きさがゼロであるモードが含まれることを特徴とする建設機械。
5. 請求項１の建設機械において、前記関係情報は、前記電動モータの温度の上昇時と下降時とで、前記制限モードに対応付けた前記電動モータの温度範囲が異なっていることを特徴とする建設機械。

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