JP2018062412A

JP2018062412A - 建設機械

Info

Publication number: JP2018062412A
Application number: JP2016201824A
Authority: JP
Inventors: 佳昭北村; Yoshiaki Kitamura; 井上　浩司; Koji Inoue; 浩司井上
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd; Kobe Steel Ltd
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19
Anticipated expiration: 2036-10-13
Also published as: JP6806519B2

Abstract

【課題】建設機械による作業中にその建設機械の作動部の動作に注意が必要な状況であることをオペレータに確実に認知させることが可能な建設機械を提供する。【解決手段】建設機械は、レバー３２に反力を付与する付与装置３５と、作動部である上部旋回体４の旋回注意情報としての吊荷の荷重を検出する荷重センサ２５と、吊荷の荷重の検出値に基づいて、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する判定部６８と、レバー３２が操作されたときに判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定された場合には付与装置３５に旋回圧力に応じた通常反力をレバー３２に対して付与させ、レバー３２が操作されたときに判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定された場合には付与装置３５に特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を通常反力に加えてレバー３２に対して付与させる制御部６９と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に関する。

従来、クレーンやショベル等の建設機械には、当該建設機械の異常状態や当該建設機械の操作に注意が必要である状態をオペレータに報知するための警報システムを備えたものが知られている。下記特許文献１には、そのような警報システムを備えた建設機械の一例が開示されている。

下記特許文献１に開示された建設機械は、過負荷防止装置を備えたクレーンである。このクレーンの過負荷防止装置は吊荷重についての過負荷状態が発生した場合にそのことを警報するための警報システムを有している。具体的には、過負荷防止装置は、運転室内に設置された点灯可能な複数のＬＥＤを含む表示器と、警告音発生用のブザーと、音声警告メッセージを発するスピーカを備えている。

過負荷防止装置では、クレーンが現在吊っている実際の吊荷重である実荷重を算出するとともに、クレーンのブームの長さ等から定格総荷重を算出している。そして、算出した定格総荷重に対する実荷重の負荷率が大きくなるに従って、複数のＬＥＤのうち点灯するものが増えることによって負荷率の増加をオペレータに報知するようになっている。複数のＬＥＤのうちの点灯範囲と負荷率の範囲との対応関係が規定されており、オペレータはその点灯範囲を見れば現在の負荷率の範囲を知ることができるようになっている。そして、このＬＥＤの点灯範囲には、負荷率が１００％以上の範囲も規定されており、この負荷率が１００％以上の範囲に対応する点灯範囲のＬＥＤが点灯することで現在の吊荷重についての負荷率が１００％以上であること、すなわち過負荷状態であることをオペレータに報知できるようになっている。

また、この過負荷防止装置では、負荷率が１００％を超えた場合には、ブザーが警告音を発するとともにスピーカから音声警告メッセージが出力されるようになっている。これにより、表示器のＬＥＤによる点灯表示に加えて警告音及び音声警告メッセージによってもオペレータに過負荷状態であることを報知できるようになっている。

特開平１０−２１８５７１号公報

しかしながら、前記のような従来の警報システムでは、建設機械による作業中にオペレータに建設機械の作動部の動作に注意が必要な状況であることを確実に認知させることができない場合がある。

例えば、建設機械による作業中にオペレータが作業箇所に視線を集中している場合には、表示器によって警告が表示されたとしても、その警告の表示にオペレータが気付かない場合がある。また、ブザーが発する警告音やスピーカから出力される音声警告メッセージで警告を報知するものでは、それらの警告音や音声警告メッセージの出力をオペレータが切ってしまう場合があり、この場合には警告が報知されないことになる。

本発明の目的は、建設機械による作業中にその建設機械の作動部の動作に注意が必要な状況であることをオペレータに確実に認知させることが可能な建設機械を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明による建設機械は、建設機械本体と、前記建設機械本体上に設けられて、作業を行うために作動する作動部と、作動油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記作動部を作動させる油圧アクチュエータと、前記作動部の動作を指示するために操作されるレバーと、前記作動部を作動させるために前記油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力である作動圧力を検出する圧力センサと、前記レバーが操作されたときにそのレバーに反力を付与する付与装置と、前記作動部の動作についての注意の必要性の指標となる注意情報を検出する注意情報検出部と、前記注意情報検出部によって検出された前記注意情報に基づいて、前記作動部がその動作に注意が必要な作動注意状態にあるか否かを判定する判定部と、前記レバーが操作されたときに前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にないと判定された場合には前記付与装置に前記圧力センサによって検出された前記作動圧力に応じた通常反力を前記レバーに対して付与させる一方、前記レバーが操作されたときに前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にあると判定された場合には前記付与装置に特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を前記通常反力に加えて前記レバーに付与させる制御部と、を備えている。

この建設機械では、作動部が作動注意状態にある場合には、レバーに通常反力に加えて特定のパターンで繰り返し変動する付加反力が付与されるため、建設機械による作業中にオペレータの視線が作業箇所に集中している場合であっても、レバーから手に伝わる感触でオペレータに作動部の動作に注意が必要な状況であることを確実に認知させることができる。また、繰り返し変動する反力がレバーから手に伝わることで、１度だけ反力が変動するようなものとは異なり、継続してオペレータに作動部の動作に注意が必要な状況であることを認知させることができる。

前記建設機械において、前記作動部は、前記建設機械本体上に旋回可能となるように搭載された上部旋回体であり、前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体を旋回させるように構成され、前記レバーは、前記上部旋回体の旋回動作を指示する操作を受ける旋回操作レバーであり、前記圧力センサは、前記上部旋回体を旋回させるために前記油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力である旋回圧力を検出し、前記注意情報検出部は、前記注意情報として、前記上部旋回体の旋回動作についての注意の必要性の指標となる旋回注意情報を検出し、前記判定部は、前記旋回注意情報検出部によって検出された前記旋回注意情報に基づいて、前記上部旋回体はその旋回動作に注意が必要な旋回注意状態にあるか否かを判定し、前記制御部は、前記旋回操作レバーが操作されたときに前記判定部により前記上部旋回体は前記旋回注意状態にないと判定された場合には前記付与装置に前記圧力センサによって検出された前記旋回圧力に応じた通常反力を前記旋回操作レバーに対して付与させる一方、前記旋回操作レバーが操作されたときに前記判定部により前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定された場合には前記付与装置に前記付加反力を前記通常反力に加えて前記旋回操作レバーに対して付与させることが好ましい。

この構成によれば、上部旋回体が旋回注意状態にある場合に特定のパターンで繰り返し変動する反力が旋回操作レバーに付与されるため、その上部旋回体の旋回動作に注意が必要な状況であることを旋回操作レバーから手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

前記建設機械において、前記上部旋回体は、吊荷を吊るクレーン装置を有し、前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記クレーン装置に吊られた前記吊荷の荷重を検出する荷重センサを有し、前記判定部は、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値が所定の荷重閾値よりも大きい場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定してもよい。

この構成によれば、クレーン装置に吊られた吊荷の荷重が所定の荷重閾値よりも大きい場合にその状態を上部旋回体の旋回に注意が必要な状況としてオペレータに確実に認知させることができる。

前記建設機械において、前記上部旋回体は、建設作業を行うための作業アタッチメントを有し、前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記作業アタッチメントが受ける風の速度を検出する風速センサを有し、前記判定部は、前記風速センサによって検出された風の速度の値が所定の風速閾値よりも大きい場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定してもよい。

この構成によれば、作業アタッチメントが受ける風の速度が所定の風速閾値よりも大きい場合にその状態を上部旋回体の旋回に注意が必要な状況としてオペレータに確実に認知させることができる。

前記建設機械において、前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記上部旋回体の旋回範囲内への人の侵入を検出する侵入検出部を有し、前記判定部は、前記侵入検出部によって前記旋回範囲内への人の侵入が検出された場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定してもよい。

この構成によれば、上部旋回体の旋回範囲内に人が立ち入った場合にその状況を上部旋回体の旋回に注意が必要な状況としてオペレータに確実に認知させることができる。

前記建設機械において、前記作動部は、前記建設機械本体上に旋回可能となるように搭載された上部旋回体であり、前記上部旋回体は、吊荷を吊るクレーン装置を有し、前記注意情報検出部は、前記注意情報として、前記クレーン装置に吊られた前記吊荷の荷重を検出する荷重センサを有し、前記判定部は、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値に基づいて前記上部旋回体が前記作動注意状態にあるか否かを判定してもよい。

この場合において、前記クレーン装置は、起伏可能に構成されていてその先端から前記吊荷を吊るブームを有し、前記建設機械は、前記ブームの起伏角度を検出する起伏角度センサをさらに備え、前記判定部は、前記ブームの起伏角度と前記吊荷の荷重について過負荷の判定基準となる過負荷基準値との相関関係に基づいて、前記起伏角度センサによって検出された前記ブームの起伏角度に対応する過負荷基準値を導出し、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値が導出した過負荷基準値よりも大きい場合に前記上部旋回体が前記作動注意状態にあると判定してもよい。

この構成によれば、上部旋回体がブームの起伏角度に応じた過負荷基準値よりも吊荷の荷重値が大きくなっている作動注意状態としての過負荷状態にある場合に、レバーに特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を通常反力に加えて付与できる。このため、当該構成によれば、上部旋回体はその動作に注意が必要な過負荷状態になっていることをレバーから手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

さらにこの場合において、前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように構成され、前記レバーは、前記ブームの起伏動作を指示するための操作を受ける起伏操作レバーであってもよい。

この構成によれば、上部旋回体がそのブームの起伏動作に注意が必要な過負荷状態になっていることを起伏操作レバーから手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

また、前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体を旋回させるように構成され、前記レバーは、前記上部旋回体の旋回動作を指示するための操作を受ける旋回操作レバーであってもよい。

この構成によれば、上部旋回体がその旋回動作に注意が必要な過負荷状態になっていることを旋回操作レバーから手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

前記建設機械において、前記付加反力は、ある大きさの第１反力とその第１反力よりも小さい第２反力との間で連続して周期的に変動するように設定されていてもよい。また、前記建設機械において、前記付加反力は、ある時間長さだけ一定の大きさに維持される第１維持反力と、ある時間長さだけ前記第１維持反力よりも小さい一定の大きさに維持される第２維持反力とに交互に切り換わるように設定されていてもよい。

これらの構成によれば、オペレータにレバーから伝わる感触で作動部の動作に注意が必要な状況であることを認知させるための付加反力の具体的な変動パターンを設定できる。

前記建設機械において、前記付与装置は、電流が供給されることにより電磁気力を発生させてその電磁気力により前記レバーに付与する前記通常反力及び前記付加反力を生成するように構成され、前記制御部は、前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にあると判定された場合には前記付与装置へ供給する電流を増減させることで前記付与装置に前記特定のパターンで変動する前記付加反力を生成させることが好ましい。

この構成では、制御部が付与装置に供給する電流を増減させることでその電流の増減に対して高い応答性で付与装置が生成する付加反力を変動させることができる。このため、微小な時間間隔で変動する複雑なパターンの付加反力をレバーに対して付与することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、建設機械による作業中にその建設機械の作動部の動作に注意が必要な状況であることをオペレータに確実に認知させることが可能な建設機械を提供できる。

本発明の建設機械の一実施形態であるクレーンの全体構成を示す側面図である。図１に示した実施形態のクレーンに搭載される電気式操作システムの構成を示す図である。電気式操作システムの操作装置の斜視図である。操作装置においてレバーに反力を付与する付与装置の分解斜視図である。レバーが中立位置にあるときの操作装置の内部構造を示す図である。レバーが中立位置から傾倒操作されたときの操作装置の内部構造を示す図である。付与装置にレバーに対して反力を付与させる処理工程を示すフローチャートである。前記実施形態における反力指令値の導出プロセスのイメージ図である。第１変形例によるクレーンに搭載される電気式操作システムの構成を示す図である。第２変形例によるクレーンに搭載される電気式操作システムの構成を示す図である。第３変形例によるクレーンに搭載される電気式操作システムの構成を示す図である。前記実施形態と別の例における反力指令値の導出プロセスのイメージ図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１には、本発明の建設機械の一実施形態であるクレーンの全体構成が示されている。また、図２には、本実施形態のクレーンに搭載される電気式操作システムの構成が示されている。なお、図２では、太い実線により油圧配管が示されており、破線により電気配線が示されている。

本実施形態によるクレーンは、自走可能に構成された下部走行体２（図１参照）と、この下部走行体２上に縦軸回りに旋回可能となるように搭載された上部旋回体４と、油圧ポンプ５（図２参照）と、上部旋回体４を旋回させるための油圧モータである旋回モータ６（図２参照）とを備える。

下部走行体２は、本発明における建設機械本体の一例である。また、上部旋回体４は、本発明における作動部の一例である。上部旋回体４は、下部走行体２上に縦軸回りに旋回可能となるように搭載された旋回フレーム７１と、その旋回フレーム７１上に設けられたクレーン装置７２とを有する。クレーン装置７２は、吊荷の吊り作業を行うための装置である。

クレーン装置７２は、旋回フレーム７１に起伏可能となるように取り付けられたブーム７４と、そのブーム７４の先端から吊り下げられて吊荷を吊るフック装置７５と、旋回フレーム７１上に搭載された起伏ウインチ７６及び巻上ウインチ７７とを有する。

起伏ウインチ７６には、起伏ロープ８０が巻かれており、この起伏ロープ８０が起伏ウインチ７６から引き出されて連結機構８１を介してブーム７４の先端部に連結されている。起伏ウインチ７６が起伏ロープ８０の巻き取り、繰り出しを行うことによりブーム７４が起伏動作するようになっている。

巻上ウインチ７７には、巻上ロープ８２が巻かれており、この巻上ロープ８２が巻上ウインチ７７から引き出されてブーム７４の先端を通って垂下され、フック装置７５を吊り下げている。巻上ウインチ７７が巻上ロープ８２の巻き取り、繰り出しを行うことによりフック装置７５が昇降し、そのフック装置７５に吊られた吊荷の昇降が行われるようになっている。

油圧ポンプ５（図２参照）は、作動油を吐出するものである。

旋回モータ６（図２参照）は、油圧ポンプ５から吐出された作動油を受けて作動し、下部走行体２に対して上部旋回体４を縦軸回りに旋回させるための動力を発生させる。この旋回モータ６は、本発明における油圧アクチュエータの一例である。旋回モータ６は、上部旋回体４に接続される図略の出力軸と、第１ポート６ａと、第２ポート６ｂとを有する。旋回モータ６の第１ポート６ａに作動油が供給されると、その作動油は、第１ポート６ａから旋回モータ６内を通って第２ポート６ｂから吐出される。このときの作動油の油圧により、旋回モータ６は第１作動方向に作動する。一方、旋回モータ６の第２ポート６ｂに作動油が供給されると、その作動油は、第２ポート６ｂから旋回モータ６内を通って第１ポート６ｂから吐出される。このときの作動油の油圧により、旋回モータ６は、第１作動方向と反対の第２作動方向に作動する。旋回モータ６が第１作動方向に作動するときには、出力軸が上部旋回体４を例えば右旋回させる方向に回転し、旋回モータ６が第２作動方向に作動するときには、出力軸が上部旋回体４を例えば左旋回させる方向に回転する。

本実施形態のクレーンには、上部旋回体４を旋回操作するための図２に示す電気式操作システム７が搭載されている。この電気式操作システム７は、操作装置８と、旋回バルブ１２と、第１電磁比例弁１４と、第２電磁比例弁１６と、圧力センサ２４と、荷重センサ２５と、コントローラ２７とを備える。

操作装置８は、上部旋回体４の旋回動作を電気信号によりコントローラ２７へ指示するものである。操作装置８は、上部旋回体４に設けられた運転室内に設置されている。操作装置８は、旋回操作レバー３２と、付与装置３５と、レバー操作検出器３６と、ホルダ３７とを有する。

旋回操作レバー３２は、上部旋回体４の旋回動作を指示するためにオペレータによって操作されるものである。以下、旋回操作レバー３２のことを単にレバー３２と称する。レバー３２は、図３に示すように、中立位置から一方の第１操作方向と、中立位置から第１操作方向と反対の第２操作方向とに操作可能となっている。具体的には、レバー３２は、付与装置３５の後述するロータ部４２とともに回動可能となるように当該ロータ部４２を介してホルダ３７に支持されており、それによって中立位置から第１操作方向と第２操作方向とに操作可能となっている。

中立位置は、レバー３２を第１操作方向へ最大に操作した位置とレバー３２を第２操作方向へ最大に操作した位置との間のほぼ中央の位置である。レバー３２は、中立位置では上下方向に延びるように配置される。レバー３２は、中立位置から第１操作方向へ操作されるときには、後述する回転軸Ｃ回りに回動して第１操作方向に傾倒される。また、レバー３２は、中立位置から第２操作方向へ操作されるときには、後述する回転軸Ｃ回りに回動して第２操作方向に傾倒される。第１操作方向は、例えば旋回モータ６を第１作動方向に作動させて上部旋回体４を右旋回させる操作方向であり、第２操作方向は、例えば旋回モータ６を第２作動方向に作動させて上部旋回体４を左旋回させる操作方向である。

付与装置３５（図２及び図３参照）は、レバー３２が中立位置から第１操作方向及び第２操作方向にそれぞれ操作されたときにレバー３２に反力を付与するものである。反力は、レバー３２の中立位置からの操作方向と逆向きにレバー３２に作用する力である。本実施形態では、付与装置３５は、電流が供給されることにより電磁気力（磁気吸引力）を発生させてその電磁気力によりレバー３２に付与する反力を生成するものである。付与装置３５は、図３に示すように、ステータ部４１と、ステータ部４１に対して回転軸Ｃ回りに回動可能なロータ部４２と、を有する。

ステータ部４１は、ホルダ３７に固定されている。ステータ部４１は、図４に示すように、励磁コイル４４とステータ４５を有する。

励磁コイル４４は、導線を単純巻きして形成されたコイルであり、励磁電流が流れることによってステータ４５を磁化する。なお、励磁コイル４４は、帯状の導線を巻回したいわゆるパンケーキコイル等であってもよい。

ステータ４５は、軸部４６と、一対の大径部４７とを有する。これらの軸部４６及び一対の大径部４７は、透磁率の高い素材によって形成されている。

軸部４６は、前記回転軸Ｃを中心軸とする円柱状をなしている。一対の大径部４７は、前記回転軸Ｃに沿う方向における軸部４６の両端部にそれぞれ設けられている。各大径部４７は、軸部４６の径方向外側に広がる形状をなしている。各大径部４７には、軸部４６の周方向に等間隔に並ぶ複数の切欠き４８がそれぞれ形成されている。換言すると、各大径部４７は、隣り合う切欠き４８間の部位である複数の突出部４９を有し、各突出部４９は、軸部４６の径方向において突出しているとともに軸部４６の周方向に等間隔に並んでいる。各突出部４９の先端面５０は、回転軸Ｃに沿う方向に見た場合に、回転軸Ｃを中心とする同一の円上に位置する。各大径部４７が有する突出部４９の数は同数であり、一対の大径部４７において対応する突出部４９同士は、回転軸Ｃに沿う方向において並んでいる。

ステータ４５では、一対の大径部４７間において軸部４６を囲むように励磁コイル４４が配置される。この状態で、励磁コイル４４に励磁電流が流されると、ステータ４５が磁化される。このとき、ステータ４５では、回転軸Ｃに沿う方向において互いに対向する一対の突出部４９と軸部４６のうちその一対の突出部４９間で励磁コイル４４近傍に位置する部位とに磁束線が集中する。これらの部位がステータ４５の磁極部であるステータ側磁極部５２を構成する。そして、各突出部４９の先端面５０は、ステータ側磁極部５２の磁極面であるステータ側磁極面５３を構成する。

ロータ部４２は、ロータ５５と、一対の側面プレート５６とを有する。ロータ部４２は、ホルダ３７に対して回転軸Ｃ回りに回転可能となるように取り付けられている。すなわち、ロータ部４２は、ホルダ３７に固定されたステータ部４１に対して回転可能である。

ロータ５５は、ロータ本体５８と、複数のロータ側磁極部５９とを有する。ロータ５５は、透磁率の高い素材によって形成されている。

ロータ本体５８は、軸部４６の径方向においてステータ部４１の外縁との間に間隔を空けた状態で当該ステータ部４１を外側から軸部４６の周方向において囲む円筒状をなす。レバー３２は、このロータ本体５８の外周面に固定されており、当該ロータ本体５８の外周面から当該ロータ本体５８の径方向外側へ延びている。このため、ロータ部４２とレバー３２が一体的に回転軸Ｃを中心として回動可能となっている。この構成により、レバー３２が前記中立位置から前記第１傾倒方向と前記第２傾倒方向とに傾倒可能となっている。

各ロータ側磁極部５９は、ロータ本体５８からステータ部４１へ向かってロータ本体５８の径方向内側に突出するとともに回転軸Ｃに沿う方向に延びる突条形状をなす。各ロータ側磁極部５９は、その先端、すなわちロータ本体５８の径方向内寄りに位置する端部にロータ側磁極面６０を有する。このロータ側磁極面６０は、ロータ側磁極部５９が軸部４６の径方向、すなわちロータ本体５８の径方向においてステータ側磁極部５２と対向した状態では、ステータ側磁極面５３との間に所定の隙間を空けてそのステータ側磁極面５３と平行に配置される。

ロータ側磁極部５９はステータ側磁極部５２と同数設けられており、これらのロータ側磁極部５９は、軸部４６の周方向において等間隔で並んでいる。複数のロータ側磁極部５９がこのように配置されることで、図５に示すように、１つのロータ側磁極部５９のロータ側磁極面６０が対応するステータ側磁極部５２のステータ側磁極面５３と対面したときに、残りの各ロータ側磁極部５９のロータ側磁極面６０がそれぞれ対応するステータ側磁極部５２のステータ側磁極面５３と対面するようになっている。レバー３２が中立位置にある状態では、このように各ロータ側磁極部５９のロータ側磁極面６０がそれぞれ対応するステータ側磁極部５２のステータ側磁極面５３と対面している。

ロータ側磁極面６０がステータ側磁極面５３と軸部４６の径方向において対面する正面位置に配置されている状態では、ロータ側磁極部５９は、励磁電流が流れる励磁コイル４４の周方向と直交し且つ当該ロータ側磁極部５９及びステータ側磁極部５２を通る断面において、ステータ側磁極部５２と共同して励磁コイル４４を囲む。この状態で励磁コイル４４に励磁電流が流されると、当該励磁コイル４４による励磁によって生じた磁束線がステータ側磁極部５２及びロータ側磁極部５９に集中し、ステータ側磁極部５２とロータ側磁極部５９とを通って励磁コイル４４を囲む磁気回路が形成される。この状態から例えば図６に示すようにレバー３２が傾倒操作されてロータ部４２がステータ部４１に対して回動し、その回動方向にロータ側磁極部５９がステータ側磁極部５２から離れようとすると、そのロータ側磁極部５９とステータ側磁極部５２との間に磁気吸引力（電磁気力）が働く。この磁気吸引力により、中立位置から傾倒操作されたレバー３２に対してその操作方向と逆向きの反力が付与されるようになっている。励磁コイル４４に流される励磁電流が大きい程、前記磁気吸引力は大きくなり、その結果、レバー３２に付与される反力が大きくなる。

一対の側面プレート５６（図３参照）は、ロータ５５を回転軸Ｃに沿う方向において両側から挟み込み、そのロータ５５に固定されている。各側面プレート５６は、ロータ本体５８と同軸の円板状をなしている。ロータ部４２が図３に示すようにホルダ３７に収容された状態で、各側面プレート５６が回転軸Ｃ回りに回動可能となるようにホルダ３７によって支持されている。これにより、ロータ部４２が回転軸Ｃ回りにステータ部４１及びホルダ３７に対して回動可能となっている。

レバー操作検出器３６（図２及び図３参照）は、レバー３２の中立位置からの操作方向及び操作量を検出するものである。具体的には、レバー操作検出器３６は、レバー３２が中立位置にある状態からのロータ部４２の回転角度をレバー３２の操作量として検出する。このレバー操作検出器３６は、例えばロータリエンコーダである。レバー操作検出器３６は、検出した回転角度のデータをコントローラ２７へ送信する。

旋回バルブ１２（図２参照）は、油圧ポンプ５から旋回モータ６へ作動油を供給する供給経路において油圧ポンプ５と旋回モータ６との間に設けられている。旋回バルブ１２は、旋回モータ６の第１ポート６ａ及び第２ポート６ｂに接続されている。旋回バルブ１２は、油圧ポンプ５から旋回モータ６への作動油の供給経路を第１ポート６ａへ作動油を供給する経路と第２ポート６ｂへ作動油を供給する経路との間で切り換える機能を有する。また、旋回バルブ１２は、旋回モータ６の第１ポート６ａ及び第２ポート６ｂへ供給される作動油の流量を変化させる機能を有する。

具体的に、旋回バルブ１２は、パイロット式切換弁である。旋回バルブ１２は、図略のスリーブと、そのスリーブ内を摺動する図略のスプールと、第１パイロットポート１２ａと、第２パイロットポート１２ｂとを有する。スプールは、中立位置と、第１供給位置と、第２供給位置とに切換可能となっている。第１パイロットポート１２ａと第２パイロットポート１２ｂの両方にパイロット圧が供給されないときには、スプールは中立位置に配置される。第１パイロットポート１２ａに第１パイロット圧が供給される一方、第２パイロットポート１２ｂに第２パイロット圧が供給されないときには、スプールは第１供給位置に配置される。また、第２パイロットポート１２ｂに第２パイロット圧が供給される一方、第１パイロットポート１２ａに第１パイロット圧が供給されないときには、スプールは第２供給位置に配置される。

スプールが中立位置に配置された状態では、旋回バルブ１２は、油圧ポンプ５から旋回モータ６の両ポート６ａ，６ｂのいずれにも作動油が供給されないようにする。スプールが第１供給位置に配置された状態では、旋回バルブ１２は、油圧ポンプ５から旋回モータ６の第１ポート６ａへ作動油が供給されるようにする。この作動油の供給により、旋回モータ６は第１作動方向に作動するようになっている。また、スプールが第２供給位置に配置された状態では、旋回バルブ１２は、油圧ポンプ５から旋回モータ６の第２ポート６ｂへ作動油が供給されるようにする。この作動油の供給により、旋回モータ６は第２作動方向に作動するようになっている。

また、旋回バルブ１２は、その各パイロットポート１２ａ，１２ｂに供給されるパイロット圧の増減に応じてスプールの中立位置から第１供給位置又は第２供給位置への移動量が増減するように構成されている。このスプールの移動量の増減に応じて、旋回バルブ１２は、旋回モータ６の各ポート６ａ，６ｂに供給される作動油の流量を増減させる。

第１パイロットポート１２ａは、第１油圧配管６２を介して第１電磁比例弁１４に接続されている。第２パイロットポート１２ｂは、第２油圧配管６４を介して第２電磁比例弁１６に接続されている。第１電磁比例弁１４には、油圧源６６が接続されており、第２電磁比例弁１６には、油圧源６７が接続されている。油圧源６６，６７は、パイロット圧用の油圧を生成するものである。

第１電磁比例弁１４（図２参照）は、第１パイロットポート１２ａに供給される第１パイロット圧を制御する。第１電磁比例弁１４は、電気配線を介してコントローラ２７に接続されたソレノイド１４ａを有する。第１電磁比例弁１４は、ソレノイド１４ａに通電されていないときには油圧源６６と第１パイロットポート１２ａとの間を遮断する遮断状態になり、ソレノイド１４ａに通電されることによって第１パイロットポート１２ａへの第１パイロット圧の供給を許容する供給状態になる。また、第１電磁比例弁１４は、供給状態において、ソレノイド１４ａに供給される第１制御電流の値に応じて第１パイロットポート１２ａへ供給する第１パイロット圧を変化させる。

第２電磁比例弁１６は、第２パイロットポート１２ｂに供給される第２パイロット圧を制御する。第２電磁比例弁１６は、第１電磁比例弁１４と同様に構成されており、電気配線を介してコントローラ２７に接続されたソレノイド１６ａを有する。第２電磁比例弁１６は、ソレノイド１６ａに通電されていないときには油圧源６７と第２パイロットポート１２ｂとの間を遮断する遮断状態になり、ソレノイド１６ａに通電されることによって第２パイロットポート１２ｂへのパイロット圧の供給を許容する供給状態になる。また、第２電磁比例弁１６は、供給状態において、ソレノイド１６ａに供給される第２制御電流の値に応じて第２パイロットポート１２ｂへ供給する第２パイロット圧を変化させる。

圧力センサ２４（図２参照）は、上部旋回体４を旋回させるために旋回モータ６を作動させる作動油の圧力である旋回圧力を検出する。圧力センサ２４は、旋回バルブ１２と旋回モータ６との間の油圧回路のうち第１ポート６ａに接続された部分と第２ポート６ｂに接続された部分との間に接続されている。前記旋回圧力は第１ポート６ａと第２ポート６ｂとの間の差圧に相当し、圧力センサ２４は、この差圧を検出する。圧力センサ２４は、検出した旋回圧力のデータをコントローラ２７へ送信する。

荷重センサ２５は、クレーン装置７２に設けられ、当該クレーン装置７２のフック装置７５に吊られた吊荷の荷重を検出するものである。荷重センサ２５は、本発明における注意情報検出部及び旋回注意情報検出部の一例である。また、荷重センサ２５が検出する吊荷の荷重は、本発明における注意情報及び旋回注意情報の一例である。荷重センサ２５は、例えば巻上ロープ８２にかかる張力を検出し、その検出した張力から吊荷の荷重を検出する。また、荷重センサ２５は、巻上ロープ８２から巻上ウインチ７７のドラムにかかる負荷を検出してその検出した負荷から吊荷の荷重を検出するものであってもよい。荷重センサ２５は、検出した荷重のデータをコントローラ２７へ送信する。

コントローラ２７は、第１電磁比例弁１４及び第２電磁比例弁１６の制御を行うことによりレバー３２の中立位置からの操作方向及び操作量に応じた旋回モータ６の動作制御を行い、また、レバー３２に反力を付与する付与装置３５の動作制御を行うものである。コントローラ２７は、機能ブロックとして判定部６８及び制御部６９を有する。

判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値に基づいて、上部旋回体４がその旋回動作に注意が必要な旋回注意状態にあるか否かを判定するものである。具体的に、判定部６８は、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する基準として吊荷の荷重値についての所定の荷重閾値を記憶している。吊荷は上部旋回体４の旋回に伴って当該上部旋回体４とともにその旋回方向へ移動するため、吊荷の荷重が大きい程、上部旋回体４を慎重に旋回させる必要がある。このことを考慮して、荷重閾値は、オペレータが上部旋回体４の旋回操作を行うときに注意が必要となる吊荷の荷重の範囲の下限値に設定されている。判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が荷重閾値よりも大きい場合には、上部旋回体４が旋回注意状態にあると判定する。一方、判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が荷重閾値以下である場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定する。判定部６８は、その判定結果を制御部６９へ出力する。

制御部６９は、レバー３２の中立位置からの操作方向及び操作量に応じた旋回モータ６の動作制御を行う。具体的には、制御部６９は、レバー操作検出器３６によって検出されるロータ部４２の回転角度の値に応じて第１電磁比例弁１４のソレノイド１４ａに供給する第１制御電流と第２電磁比例弁１６のソレノイド１６ａに供給する第２制御電流を制御する。これにより、制御部６９は、第１及び第２電磁比例弁１４，１６の遮断状態と供給状態との間での切り換えと、第１及び第２電磁比例弁１４，１６が供給状態において第１及び第２パイロットポート１２ａ，１２ｂへの供給を許容するパイロット圧の制御とを行う。

具体的に、制御部６９は、ロータ部４２の回転角度の値が０である場合、すなわちレバー３２が中立位置にある場合には、第１及び第２電磁比例弁１４，１６のソレノイド１４ａ，１６ａのいずれにも制御電流を供給しない。これにより、第１及び第２電磁比例弁１４，１６は遮断状態になり、その結果、旋回バルブ１２の第１及び第２パイロットポート１２ａ，１２ｂのいずれにもパイロット圧が供給されない。この場合、旋回モータ６に作動油が供給されず、旋回モータ６が作動しない。すなわち、上部旋回体４の旋回が停止する。

また、制御部６９は、ロータ部４２の回転角度の値が中立位置から第１操作方向へのレバー３２の操作に対応するものである場合には、ソレノイド１４ａに第１制御電流を供給する一方、ソレノイド１６ａには第２制御電流を供給しない。これにより、第１電磁比例弁１４は供給状態になるとともに、第２電磁比例弁１６は遮断状態になる。その結果、油圧ポンプ５から旋回バルブ１２を通って第１ポート６ａへ作動油が供給され、旋回モータ６が第１作動方向に作動する。これにより、上部旋回体４が右旋回する。

また、制御部６９は、ロータ部４２の回転角度の値が中立位置から第２操作方向へのレバー３２の操作に対応するものである場合には、ソレノイド１６ａに第２制御電流を供給する一方、ソレノイド１４ａに第１制御電流を供給しない。これにより、第２電磁比例弁１６は供給状態になるとともに、第１電磁比例弁１４は遮断状態になる。その結果、油圧ポンプ５から旋回バルブ１２を通って第２ポート６ｂへ作動油が供給され、旋回モータ６が第２作動方向に作動する。これにより、上部旋回体４が左旋回する。

また、制御部６９は、判定部６８による判定結果及び圧力センサ２４により検出された旋回圧力の値に応じて、レバー３２に反力を付与する付与装置３５の動作制御を行う。具体的に、制御部６９は、判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定された場合には、付与装置３５に、圧力センサ２４によって検出された旋回圧力の値に応じた反力である通常反力をレバー３２に対して付与させる。一方、制御部６９は、判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定された場合には、付与装置３５に、特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を前記通常反力に加えてレバー３２に対して付与させる。この場合、本実施形態では、制御部６９は、ある大きさの第１反力とその第１反力よりも小さい第２反力との間で連続して周期的に変動する三角波のパターンを示す付加反力を前記通常反力に加えてレバー３２に対して付与させる。

以下、図７に示すフローチャートを参照して、付与装置３５にレバー３２に対して反力を付与させる処理工程について説明する。

まず、制御部６９が圧力センサ２４によって検出された旋回圧力の検出値を読み込む（ステップＳ１）。すなわち、制御部６９が、圧力センサ２４からコントローラ２７に送られる旋回圧力の検出値のデータを読み込む。

次に、制御部６９は、読み込んだ旋回圧力の検出値に応じた通常反力Ｆ_ＳＷの値を算出する（ステップＳ２）。具体的には、制御部６９は、次式（１）によって通常反力Ｆ_ＳＷの値を算出する。

Ｆ_ＳＷ＝ａ×Ｐ_ＳＷ＋ｂ・・・（１）
この式（１）において、ａは比例係数であり、ｂは定数であり、Ｐ_ＳＷは旋回圧力の検出値である。このステップＳ２の処理により、図８に示された旋回圧力の検出値Ｐ_ＳＷから通常反力Ｆ_ＳＷへの変換処理が行われる。

その後、判定部６８が荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重の検出値を読み込む（ステップＳ３）。すなわち、判定部６８が、荷重センサ２５からコントローラ２７に送られる吊荷の荷重の検出値のデータを読み込む。

次に、判定部６８は、読み込んだ吊荷の荷重の検出値に基づいて上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的に、判定部６８は、読み込んだ吊荷の荷重の検出値が所定の荷重閾値よりも大きい場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定する。一方、判定部６８は、読み込んだ吊荷の荷重値が前記荷重閾値以下である場合には、上部旋回体４は旋回注意状態ではないと判定する。

判定部６８が上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定した場合には、次に、制御部６９は、付加反力Ｆ_ａｄｄの値を算出する（ステップＳ５）。

具体的に、制御部６９は、荷重センサ２５が吊荷の荷重を最初に検出した時点からの経過時間ｔを計測しており、この経過時間ｔが（２ｎ−１）Ｔ以上２ｎＴ未満の範囲にある場合には下記の式（２）によって付加反力Ｆ_ａｄｄの値を算出する。また、制御部６９は、前記経過時間ｔが２ｎＴ以上（２ｎ＋１）Ｔ未満の範囲にある場合には下記の式（３）によって付加反力Ｆ_ａｄｄの値を算出する。なお、ｎは自然数であり、Ｔは当該処理フローの繰り返し周期である。

Ｆ_ａｄｄ＝（Ｇ_１−Ｇ_２）／Ｔ×｛ｔ−（２ｎ−１）Ｔ｝・・・（２）
Ｆ_ａｄｄ＝（Ｇ_２−Ｇ_１）／Ｔ×（ｔ−２ｎＴ）・・・（３）
Ｇ_１は第１反力係数であり、Ｇ_２は第２反力係数である。第２反力係数Ｇ_２は、第１反力係数Ｇ_１よりも小さい値である。

次に、制御部６９は、反力指令値Ｆ_ｒを算出する（ステップＳ６）。この反力指令値Ｆ_ｒは、付与装置３５にレバー３２に対して付与させる反力の値である。制御部６９は、前記ステップＳ２で算出した通常反力Ｆ_ＳＷに前記ステップＳ５で算出した付加反力Ｆ_ａｄｄを加算することで反力指令値Ｆ_ｒを算出する。このステップＳ６の処理により、図８に示された通常反力Ｆ_ＳＷと付加反力Ｆ_ａｄｄの合成処理が行われる。

一方、前記ステップＳ４において判定部６８が上部旋回体４は旋回注意状態ではないと判定した場合には、制御部６９は、反力指令値Ｆ_ｒを前記ステップＳ２で算出した通常反力Ｆ_ＳＷの値に等しい値に設定する（ステップＳ７）。

前記ステップＳ６及びＳ７の後、制御部６９は、反力指令値Ｆ_ｒに応じた励磁電流を付与装置３５の励磁コイル４４へ供給する（ステップＳ８）。すなわち、制御部６９は、前記ステップＳ６で反力指令値Ｆ_ｒを算出した場合にはその算出した反力指令値Ｆ_ｒに応じた励磁電流を付与装置３５の励磁コイル４４へ供給し、前記ステップＳ７で反力指令値Ｆ_ｒを設定した場合にはその設定した反力指令値Ｆ_ｒに応じた励磁電流を付与装置３５の励磁コイル４４へ供給する。制御部６９は、予め設定された反力指令値Ｆ_ｒと励磁電流の値との相関関係、例えば関係式や変換表等を有しており、その相関関係に基づいて反力指令値Ｆ_ｒを励磁電流の値に変換し、その変換して得た値の励磁電流を励磁コイル４４へ供給する。

励磁コイル４４に励磁電流が供給されることにより、その供給された励磁電流の大きさに応じた磁気吸引力がロータ側磁極部５９とステータ側磁極部５２との間に働き、その結果、反力指令値Ｆ_ｒに等しい大きさの反力がレバー３２に付与される。

そして、以上のようなステップＳ１〜Ｓ８の処理が繰り返し行われる。この繰り返しの処理により、付加反力Ｆ_ａｄｄは図８に示す三角波のパターンで変動する反力として求められることになる。すなわち、付加反力Ｆ_ａｄｄは、前記第１反力係数Ｇ_１に等しい第１反力と、前記第２反力係数Ｇ_２に等しく、第１反力よりも小さい第２反力との間で連続して周期的に変動する三角波のパターンを示す。

そして、前記経過時間ｔが０からｔ_１まで、判定部６８により判定された上部旋回体４の旋回注意状態についての判定結果（状態フラグ）が旋回注意状態でないことを示す正常状態であり、経過時間ｔ_１以降に旋回注意状態になったとすると、経過時間ｔ_１までは通常反力Ｆ_ＳＷに付加反力Ｆ_ａｄｄが付加されず、反力指令値Ｆ_ｒは通常反力Ｆ_ＳＷと同じ値で変動する。一方、経過時間ｔ_１以降になって旋回注意状態になると、反力指令値Ｆ_ｒは通常反力Ｆ_ＳＷに付加反力Ｆ_ａｄｄが付加された値となるため、反力指令値Ｆ_ｒの変動パターンは、通常反力Ｆ_ＳＷの変動パターンに付加反力Ｆ_ａｄｄの三角波の変動パターンが重畳されたものとなる。これにより、この経過時間ｔ_１以降には、反力指令値Ｆ_ｒの変動パターンで変動する反力がレバー３２に付与される。

以上のようにして、付与装置３５にレバー３２に対して反力を付与させる処理が行われる。

本実施形態では、判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定された場合に付与装置３５が通常反力に加えて特定のパターンで繰り返し変動する付加反力をレバー３２に付与することになる。このため、クレーンによる作業中にオペレータの視線が作業箇所に集中している場合であっても、レバー３２から手に伝わる感触でオペレータに上部旋回体４の旋回に注意が必要な状況であることを確実に認知させることができる。

また、本実施形態では、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重の値が荷重閾値よりも大きい場合に判定部６８が上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定し、それに応じて制御部６９が付与装置３５に通常反力に加えて付加反力をレバー３２に対して付与させる。クレーン装置１００に吊られた吊荷の荷重が大きい程、上部旋回体４の旋回に伴ってそのような大きな荷重の吊荷が上部旋回体４とともに旋回方向に移動することになるため、上部旋回体４の旋回操作に慎重さが求められるが、本実施形態では、このような吊荷の荷重が大きい状況をレバー３２に付与する反力の変化で上部旋回体４の旋回に注意が必要な状況としてオペレータに確実に認知させることができる。また、繰り返し変動する反力がレバー３２から手に伝わることで、１度だけ反力が変動するようなものとは異なり、継続してオペレータに上部旋回体４の旋回に注意が必要な状況であることを認知させることができる。

また、本実施形態では、付与装置３５の励磁コイル４４に励磁電流を供給することにより電磁気力（磁気吸引力）を発生させてその電磁気力によりレバー３２に付与する反力を生成している。このため、制御部６９が判定部６８により上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定された場合に付与装置３５の励磁コイル４４へ供給する励磁電流を増減させたときに、付与装置３５は、生成する付加反力を励磁電流の増減に対して高い応答性で変動させることができる。このため、本実施形態では、微小な時間間隔で変動する複雑なパターンの付加反力をレバー３２に対して付与することが可能となる。

本発明による建設機械は、前記した構成のものに必ずしも限定されない。本発明による建設機械には、例えば以下のような構成を採用可能である。

本発明におけるレバーは、ブームの起伏動作を指示するための操作を受ける起伏操作レバー、すなわちクレーンの起伏ウインチを操作するための起伏操作レバーであってもよい。また、本発明におけるレバーは、巻上ウインチを操作するための操作レバーであってもよい。また、本発明におけるレバーは、ショベルの作業アタッチメントの動作を指示するための操作レバーであってもよい。本発明におけるレバーがこれらの操作レバーである場合であっても、その操作レバーに前記のような付加反力を与え得る操作システムを構成することができる。

図９には、起伏操作レバー９８に付加反力を与え得る本発明の第１変形例としての電気式操作システム９０の構成が示されている。

この第１変形例による電気式操作システム９０は、ブーム起伏用の操作装置９１と、バルブ９２と、第１電磁比例弁９３と、第２電磁比例弁９４と、圧力センサ９５と、荷重センサ２５と、起伏角度センサ９６と、コントローラ２７とを有する。

操作装置９１は、ブーム７４を起伏させるための起伏ウインチ７６の動作を電気信号によりコントローラ９７へ指示するものである。操作装置９１は、起伏操作レバー９８と、付与装置９９と、レバー操作検出器１００とを備えている。起伏操作レバー９８は、ブーム７４の起伏動作を指示するための操作を受けるものである。起伏操作レバー９８、付与装置９９及びレバー操作検出器１００の構成は、前記実施形態における旋回操作レバー３２、付与装置３５及びレバー操作検出器３６の構成と同様である。

また、ブーム７４（図１参照）を起伏させるための油圧アクチュエータとしての起伏ウインチ７６は、油圧モータ７６ｃを有する。起伏ウインチ７６は、その油圧モータ７６ｃが油圧ポンプ５から吐出される作動油の供給を受けることにより、起伏ロープ８０（図１参照）の巻き取り、繰り出しを行ってブーム７４を起伏させる。

バルブ９２は、前記実施形態の旋回バルブ９２と同様の切換弁であり、油圧ポンプ５から油圧モータ７６ｃへ作動油を供給する供給経路に設けられている。このバルブ９２のこれ以外の構成は、前記実施形態の旋回バルブ９２の構成と同様である。また、油圧モータ７６ｃに作動油を供給するための油圧回路は、前記実施形態の旋回モータ６に作動油を供給するための油圧回路と同様に構成されている。

第１電磁比例弁９３及び第２電磁比例弁９４は、バルブ９２の各パイロットポートに供給されるパイロット圧をそれぞれ制御するものであり、前記実施形態の第１電磁比例弁１４及び第２電磁比例弁１６と同様に構成されている。

圧力センサ９５は、ブーム７４を起伏させるために起伏ウインチ７６の油圧モータ７６ｃを作動させる作動油の圧力を検出する。

荷重センサ２５は、前記実施形態の荷重センサ２５と同様のものである。

起伏角度センサ９６は、ブーム７４の起伏角度、具体的には水平面に対してブーム７４がなす角度を検出する。起伏角度センサ９６は、検出した起伏角度のデータをコントローラ２７へ送信する。

コントローラ２７の判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値に基づいて上部旋回体４が作動注意状態にあるか否かを判定する。具体的には、判定部６８は、判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値と起伏角度センサ９６によって検出されたブーム７４の起伏角度とに基づいて、上部旋回体４が作動注意状態にあるか否かを判定する。詳しくは、判定部６８は、ブーム７４の起伏角度と、吊荷の荷重についての過負荷の判定基準である過負荷基準値との相関関係を記憶している。この相関関係は予め設定されたものである。そして、判定部６８は、この相関関係に基づいて、起伏角度センサ９６によって検出されたブーム７４の起伏角度に対応する過負荷基準値を導出し、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が導出した過負荷基準値よりも大きい場合に上部旋回体４が作動注意状態にあると判定する。一方、判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が導出した過負荷基準値以下である場合には上部旋回体４は作動注意状態にはないと判定する。以上のように判定される当該変形例での上部旋回体４の作動注意状態は、吊荷の荷重が過負荷基準値よりも大きくなっているいわゆる過負荷状態であり、上部旋回体４におけるブーム７４の起伏動作に注意が必要な状態である。

コントローラ２７の制御部６９は、起伏操作レバー９８が中立位置から操作されたときに判定部６８により上部旋回体４は作動注意状態にはないと判定された場合には付与装置９９に圧力センサ９５によって検出された作動油の圧力に応じた通常反力を起伏操作レバー９８に対して付与させる。また、制御部６９は、起伏操作レバー９８が中立位置から操作されたときに判定部６８により上部旋回体４は作動注意状態にはないと判定された場合には付与装置９９に付加反力を通常反力に加えて起伏操作レバー９８に対して付与させる。この制御部６９の構成は、前記実施形態の制御部６９の構成と同様である。当該制御部６９は、前記実施形態の制御部６９が付与装置９９に旋回操作レバー３２に対して反力を付与させる制御と同様にして、付与装置９９に起伏操作レバー９８に対して反力を付与させる制御を行う。

この変形例によれば、上部旋回体４がブーム７４の起伏角度に応じた過負荷基準値よりも吊荷の荷重値が大きくなっている作動注意状態としての過負荷状態にある場合に、起伏操作レバー９８に特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を通常反力に加えて付与できる。このため、当該変形例によれば、上部旋回体４はブーム７４の起伏動作に注意が必要な過負荷状態になっていることを起伏操作レバー９８から手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

なお、当該変形例において、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が前記の導出した過負荷基準値よりも大きくて判定部６８が上部旋回体４は作動注意状態にあると判定した場合に、起伏操作レバー９８に付加反力を付与する代わりに、制御部６９が、前記実施形態で示した操作装置８の付与装置３５に、中立位置から操作された旋回操作レバー３２に対して通常反力に加えて付加反力を付与させるようにしてもよい。また、同場合において、制御部６９が、操作装置９１の付与装置９９に中立位置から操作された起伏操作レバー９８に対して通常反力に加えて付加反力を付与させるとともに、操作装置８の付与装置３５に中立位置から操作された旋回操作レバー３２に対して通常反力に加えて付加反力を付与させるようにしてもよい。旋回操作レバー３２に付加反力を付与する構成では、上部旋回体４がその旋回動作に注意が必要な過負荷状態になっていることを旋回操作レバー３２から手に伝わる感触でオペレータに確実に認知させることができる。

また、判定部６８は、荷重センサ２５によって検出された吊荷の荷重値が所定の荷重閾値よりも大きい場合に上部旋回体４がブーム７４の起伏動作に注意が必要な作動注意状態にあると判定し、この場合に、制御部６９が付与装置９９に起伏操作レバー９８に対して通常反力に加えて付加反力を付与させるようにしてもよい。

本発明による建設機械は、必ずしもクレーンでなくてもよく、例えばショベル等であってもよい。

また、上部旋回体の旋回動作についての注意の必要性の指標となる情報は、前記実施形態で説明した吊荷の荷重値に必ずしも限定されない。例えば、前記指標となる情報は、作業アタッチメントが受ける風の速度の値であってもよい。この場合において、建設機械がクレーンである場合には、作業アタッチメントが受ける風の速度は上部旋回体に設けられたブームやジブ等の起伏部材が受ける風の速度であり、好ましくはその起伏部材の先端部が受ける風の速度である。

このような構成の第２変形例による電気式操作システム７の構成が図１０に示されている。

当該第２変形例による電気式操作システム７は、前記実施形態による電気式操作システム７の荷重センサ２５に代えて風速センサ８５を備えている。この風速センサ８５は、ブーム７４（図１参照）の先端部に設けられ、そのブーム７４の先端部が受ける風の速度を検出するものである。風速センサ８５は、本発明における旋回注意情報検出部の一例である。風速センサ８５は、検出した風速のデータをコントローラ２７へ送信する。

コントローラ２７の判定部６８は、風速センサ８５によって検出された風速の値に基づいて、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する。具体的に、判定部６８は、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する基準として前記風速についての所定の風速閾値を記憶している。判定部６８は、風速センサ８５によって検出された風速が風速閾値よりも大きい場合には、上部旋回体４が旋回注意状態にあると判定する。一方、判定部６８は、風速センサ８５によって検出された風速が風速閾値以下である場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定する。

この第２変形例による電気式操作システム７及びそれを備えるクレーンの前記以外の構成は、前記実施形態による電気式操作システム７及びクレーンの構成と同様である。

また、この第２変形例において付与装置３５にレバー３２に対して反力を付与させる処理工程では、前記実施形態の図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３で判定部６８が吊荷の荷重の検出値を読み込む代わりに、判定部６８が風速センサ８５によって検出された風速の検出値を読み込む。すなわち、判定部６８が、風速センサ８５からコントローラ２７に送られる風速の検出値のデータを読み込む。

その後、ステップＳ４において、判定部６８は、読み込んだ風速の荷重の検出値に基づいて、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する。すなわち、前述のように、判定部６８は、読み込んだ風速の検出値が風速閾値よりも大きい場合には上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定する一方、読み込んだ風速の検出値が風速閾値以下である場合には上部旋回体４は旋回注意状態にはないと判定する。

当該第２変形例における反力付与のこれ以外の処理工程は、前記実施形態における処理工程と同様である。

当該第２変形例では、風速センサ８５によって検出されたブーム７４の先端部が受ける風速の値が風速閾値よりも大きい場合に判定部６８が上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定し、それに応じて制御部６９が付与装置３５に通常反力に加えて付加反力をレバー３２に対して付与させることになる。風速センサ８５によって検出された風速が大きい程、ブーム７４が受ける風圧が大きくなるため、上部旋回体４の旋回操作に慎重さが求められるが、当該第２変形例では、このような風速が大きくて上部旋回体４の旋回動作に注意が必要な状況をレバー３２に付与する反力の変化でオペレータに確実に認知させることができる。

当該第２変形例によるこれ以外の効果は、前記実施形態による効果と同様である。

なお、当該第２変形例では、ブーム７４の先端部に風速センサ８５を設けて、そのブーム７４の先端部が受ける風速を検出するようにしたが、風速センサの設置箇所及び風速を検出する箇所は必ずしもこの第２変形例のような箇所に限定されない。すなわち、クレーンの起伏部材の先端部以外の箇所に風速センサを設けて、その箇所が受ける風速を検出するようにしてもよい。

また、建設機械がショベルである場合には、そのショベルの掘削を行う作業アタッチメントの任意の箇所、好ましくは先端近傍の箇所に風速センサを設けて、その設けた箇所が受ける風速を検出するようにしてもよい。

また、上部旋回体の旋回動作についての注意の必要性の指標となる情報は、上部旋回体の旋回範囲内への人の侵入の有無であってもよい。このような第３変形例による電気式操作システム７の構成が図１１に示されている。

当該第３変形例による電気式操作システム７は、前記実施形態による電気式操作システム７の荷重センサ２５に代えて侵入検出部８８を備えている。この侵入検出部８８は、上部旋回体４の旋回範囲内への人の侵入を検出するものである。侵入検出部８８は、本発明における旋回注意情報検出部の一例である。侵入検出部８８は、例えば、クレーンの周囲を撮影するカメラと、そのカメラによって撮影された画像を処理して上部旋回体４の旋回範囲内における人の存在の有無を示すデータを導出する画像処理システムとを有するものである。また、侵入検出部８８は、上部旋回体４の旋回範囲内における人の存在の有無を検出する赤外線深度センサを有するものであってもよい。侵入検出部８８は、検出した旋回範囲内の人の存在の有無を示すデータをコントローラ２７へ送信する。

コントローラ２７の判定部６８は、侵入検出部８８によって検出された上部旋回体４の旋回範囲内の人の存在の有無を示すデータに基づいて、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する。具体的に、判定部６８は、侵入検出部８８によって上部旋回体４の旋回範囲内に人が存在していることが検出された場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定する。一方、判定部６８は、侵入検出部８８によって上部旋回体４の旋回範囲内に人が存在していないことが検出された場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定する。

また、この第３変形例において付与装置３５にレバー３２に対して反力を付与させる処理工程では、前記実施形態の図７に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３で判定部６８が吊荷の荷重の検出値を読み込む代わりに、判定部６８が侵入検出部８８によって検出された前記旋回範囲内の人の存在の有無を示すデータを読み込む。すなわち、判定部６８が、侵入検出部８８からコントローラ２７に送られる前記旋回範囲内の人の存在の有無を示すデータを読み込む。

その後、ステップＳ４において、判定部６８は、読み込んだデータに基づいて、上部旋回体４が旋回注意状態にあるか否かを判定する。すなわち、前述のように、判定部６８は、読み込んだデータが前記旋回範囲内に人が存在していることを示すものである場合には上部旋回体４は旋回注意状態にあると判定する一方、読み込んだデータが前記範囲内に人が存在していないことを示すものである場合には、上部旋回体４は旋回注意状態にないと判定する。

当該第３変形例における反力付与のこれ以外の処理工程は、前記実施形態における処理工程と同様である。

当該第３変形例では、上部旋回体４の旋回範囲内に人が侵入した場合にその状況をレバー３２に付与する反力の変化でオペレータに上部旋回体４の旋回に注意が必要な状況として確実に認知させることができる。

当該第３変形例によるこれ以外の効果は、前記実施形態による効果と同様である。

また、建設機械は、前記実施形態の荷重センサ２５による吊荷の荷重の検出値に基づく旋回注意状態の判定のための構成、前記第２変形例の風速センサ８５による風速の検出値に基づく旋回注意状態の判定のための構成、及び、前記第３変形例の侵入検出部８８による前記旋回範囲内への人の侵入の有無の検出データに基づく旋回注意状態の判定のための構成を全て備えていてもよく、また、それらの構成のいずれか２つを備えていてもよい。

また、レバーに付与する付加反力Ｆ_ａｄｄは、前記実施形態で説明した三角波のパターンで変動するものに必ずしも限定されない。例えば、付加反力Ｆ_ａｄｄは、図１２に示すように、パルス波のパターンで変動するものであってもよい。すなわち、このパルス波のパターンで変動する付加反力Ｆ_ａｄｄは、ある時間長さだけ一定の大きさに維持される第１維持反力と、ある時間長さだけ第１維持反力よりも小さい一定の大きさに維持される第２維持反力とに交互に切り換わる。

この場合、制御部６９は、前記経過時間ｔが（２ｎ−１）Ｔ以上２ｎＴ未満の範囲にある場合には下記の式（４）によって第１維持反力としての付加反力Ｆ_ａｄｄを算出する。また、制御部６９は、前記経過時間ｔが２ｎＴ以上（２ｎ＋１）Ｔ未満の範囲にある場合には下記の式（５）によって第２維持反力としての付加反力Ｆ_ａｄｄの値を算出する。

Ｆ_ａｄｄ＝Ｇ_３・・・（４）
Ｆ_ａｄｄ＝Ｇ_４・・・（５）
Ｇ_３は第３反力係数であり、Ｇ_４は第４反力係数である。第４反力係数Ｇ_４は、第３反力係数Ｇ_３よりも小さい値である。

この変形例の場合には、図１２に示すように経過時間ｔ_１以降になって旋回注意状態になると、反力指令値Ｆ_ｒの変動パターンは、通常反力Ｆ_ＳＷの変動パターンに付加反力Ｆ_ａｄｄのパルス波の変動パターンが重畳されたものとなる。これにより、この経過時間ｔ_１以降には、この付加反力Ｆ_ａｄｄパルス波の変動パターンが重畳された反力指令値Ｆ_ｒの変動パターンで変動する反力がレバー３２に付与される。

また、本発明における作動部は、必ずしも上部旋回体に限定されない。すなわち、建設機械がクレーンである場合には、作動部は、ブームやジブ等の起伏部材、また、フック装置等であってもよい。また、建設機械がショベルである場合には、作動部は掘削作業を行う作業アタッチメントであってもよい。

また、本発明における油圧アクチュエータは、旋回モータに必ずしも限定されない。例えば、油圧アクチュエータは、クレーンの起伏ウインチの油圧モータや、巻上ウインチの油圧モータ等であってもよい。また、油圧アクチュエータは、ショベルの作業アタッチメントを作動させる油圧シリンダ等であってもよい。

また、上部旋回体の旋回操作を行うための操作システムは、前記したような電気式のものに必ずしも限定されない。例えば、操作装置から旋回バルブのパイロットポートへパイロット圧（油圧）が直接供給されるように構成された油圧式の操作システムであっても、本発明を適用することが可能である。この油圧式の操作システムでは、操作装置においてレバーに反力を付与する付与装置が前記のような電磁気力を利用したものではなく、供給される油圧を利用して反力を生成するものであってもよい。このような油圧式の操作装置及び油圧式の付与装置の構成としては、公知のものを適用することが可能である。

２下部走行体（建設機械本体）
４上部旋回体
５油圧ポンプ
６旋回モータ（油圧アクチュエータ）
２４圧力センサ
２５荷重センサ（注意情報検出部、旋回注意情報検出部）
３２旋回操作レバー（レバー）
３５付与装置
６８判定部
６９制御部
７２クレーン装置
７４ブーム
８５風速センサ（注意情報検出部、旋回注意情報検出部）
８８侵入検出部（注意情報検出部、旋回注意情報検出部）
９６起伏角度センサ
９８起伏操作レバー

Claims

建設機械本体と、
前記建設機械本体上に設けられて、作業を行うために作動する作動部と、
作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記作動部を作動させる油圧アクチュエータと、
前記作動部の動作を指示するために操作されるレバーと、
前記作動部を作動させるために前記油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力である作動圧力を検出する圧力センサと、
前記レバーが操作されたときにそのレバーに反力を付与する付与装置と、
前記作動部の動作についての注意の必要性の指標となる注意情報を検出する注意情報検出部と、
前記注意情報検出部によって検出された前記注意情報に基づいて、前記作動部がその動作に注意が必要な作動注意状態にあるか否かを判定する判定部と、
前記レバーが操作されたときに前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にないと判定された場合には前記付与装置に前記圧力センサによって検出された前記作動圧力に応じた通常反力を前記レバーに対して付与させる一方、前記レバーが操作されたときに前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にあると判定された場合には前記付与装置に特定のパターンで繰り返し変動する付加反力を前記通常反力に加えて前記レバーに付与させる制御部と、を備えた、建設機械。
前記作動部は、前記建設機械本体上に旋回可能となるように搭載された上部旋回体であり、
前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体を旋回させるように構成され、
前記レバーは、前記上部旋回体の旋回動作を指示するための操作を受ける旋回操作レバーであり、
前記圧力センサは、前記上部旋回体を旋回させるために前記油圧アクチュエータに供給される作動油の圧力である旋回圧力を検出し、
前記注意情報検出部は、前記注意情報として、前記上部旋回体の旋回動作についての注意の必要性の指標となる旋回注意情報を検出し、
前記判定部は、前記旋回注意情報検出部によって検出された前記旋回注意情報に基づいて、前記上部旋回体はその旋回動作に注意が必要な旋回注意状態にあるか否かを判定し、
前記制御部は、前記旋回操作レバーが操作されたときに前記判定部により前記上部旋回体は前記旋回注意状態にないと判定された場合には前記付与装置に前記圧力センサによって検出された前記旋回圧力に応じた通常反力を前記旋回操作レバーに対して付与させる一方、前記旋回操作レバーが操作されたときに前記判定部により前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定された場合には前記付与装置に前記付加反力を前記通常反力に加えて前記旋回操作レバーに対して付与させる、請求項１に記載の建設機械。
前記上部旋回体は、吊荷を吊るクレーン装置を有し、
前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記クレーン装置に吊られた前記吊荷の荷重を検出する荷重センサを有し、
前記判定部は、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値が所定の荷重閾値よりも大きい場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定する、請求項２に記載の建設機械。
前記上部旋回体は、建設作業を行うための作業アタッチメントを有し、
前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記作業アタッチメントが受ける風の速度を検出する風速センサを有し、
前記判定部は、前記風速センサによって検出された風の速度の値が所定の風速閾値よりも大きい場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定する、請求項２に記載の建設機械。
前記旋回注意情報検出部は、前記旋回注意情報として前記上部旋回体の旋回範囲内への人の侵入を検出する侵入検出部を有し、
前記判定部は、前記侵入検出部によって前記旋回範囲内への人の侵入が検出された場合に前記上部旋回体は前記旋回注意状態にあると判定する、請求項２に記載の建設機械。
前記作動部は、前記建設機械本体上に旋回可能となるように搭載された上部旋回体であり、
前記上部旋回体は、吊荷を吊るクレーン装置を有し、
前記注意情報検出部は、前記注意情報として、前記クレーン装置に吊られた前記吊荷の荷重を検出する荷重センサを有し、
前記判定部は、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値に基づいて前記上部旋回体が前記作動注意状態にあるか否かを判定する、請求項１に記載の建設機械。
前記クレーン装置は、起伏可能に構成されていてその先端から前記吊荷を吊るブームを有し、
前記建設機械は、前記ブームの起伏角度を検出する起伏角度センサをさらに備え、
前記判定部は、前記ブームの起伏角度と前記吊荷の荷重について過負荷の判定基準となる過負荷基準値との相関関係に基づいて、前記起伏角度センサによって検出された前記ブームの起伏角度に対応する過負荷基準値を導出し、前記荷重センサによって検出された前記吊荷の荷重の値が導出した過負荷基準値よりも大きい場合に前記上部旋回体が前記作動注意状態にあると判定する、請求項６に記載の建設機械。
前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記ブームを起伏させるように構成され、
前記レバーは、前記ブームの起伏動作を指示するための操作を受ける起伏操作レバーである、請求項６又は７に記載の建設機械。
前記油圧アクチュエータは、前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体を旋回させるように構成され、
前記レバーは、前記上部旋回体の旋回動作を指示するための操作を受ける旋回操作レバーである、請求項７に記載の建設機械。
前記付加反力は、ある大きさの第１反力とその第１反力よりも小さい第２反力との間で連続して周期的に変動するように設定されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の建設機械。
前記付加反力は、ある時間長さだけ一定の大きさに維持される第１維持反力と、ある時間長さだけ前記第１維持反力よりも小さい一定の大きさに維持される第２維持反力とに交互に切り換わるように設定されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の建設機械。
前記付与装置は、電流が供給されることにより電磁気力を発生させてその電磁気力により前記レバーに付与する前記通常反力及び前記付加反力を生成するように構成され、
前記制御部は、前記判定部により前記作動部は前記作動注意状態にあると判定された場合には前記付与装置へ供給する電流を増減させることで前記付与装置に前記特定のパターンで変動する前記付加反力を生成させる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の建設機械。