JP2022136700A - 作業機 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、特許文献1の技術において、ゲートロックレバーの状態にかかわらず、エンジン回転数が一定の回転数のまま予め設定した時間が経過したときにエンジンを自動停止させることが考えられるが、その場合にはオペレータは乗車したままであると考えられるため、通常の設計者であれば電装品に対する電力供給を継続させると考えられる。ところが、エンジンを自動停止させた後に電装品への電力供給を継続させると、バッテリーの電力が消費されてエンジンの再始動が困難になる等の問題が生じる。
(第1実施形態)
図7は、本実施形態に係る作業機1の全体構成を示す概略側面図である。本実施形態では、作業機1として旋回作業機であるバックホーが例示されている。ただし、作業機1はバックホー等の旋回作業機に限らず、各種建設機械、土木機械、農業機械、産業機械等であってもよい。
図7に示すように、作業機1は、機体(旋回台)2と、走行装置3と、作業装置4とを備えている。機体2上にはキャビン5が搭載されている。キャビン5の室内には運転席6が設けられている。
本実施形態においては、作業機1の運転席6に着座した運転者(オペレータ)の前側(図7の矢印A1方向)を前方、運転者の後側(図7の矢印A2方向)を後方、運転者の左側(図7の手前側)を左方、運転者の右側(図7の奥側)を右方として説明する。
機体2は、走行装置3上に旋回ベアリング8を介して縦軸(上下の方向に延伸する軸心)回りに旋回自在に支持されている。機体2は、油圧モータ(油圧アクチュエータ)からなる旋回モータMTによって旋回駆動される。機体2は、縦軸回りに旋回する旋回基板9と、ウエイト10とを有している。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、旋回ベアリング8に連結されている。ウエイト10は、機体2の後部に設けられている。機体2の後部には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、ディーゼルエンジンである。なお、原動機E1は、電動モータであってもよいし、ディーゼルエンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
図7に示すように、作業装置4は、ブーム15と、アーム16と、バケット(作業具)17とを有している。ブーム15の基部は、スイングブラケット14に横軸(機体幅方向に延伸する軸心)回りに回動自在に枢着されている。これによって、ブーム15が上下に揺動自在とされている。アーム16は、ブーム15の先端側に横軸回りに回動自在に枢着されている。これによって、アーム16が前後或いは上下に揺動自在とされている。バケット17は、アーム16の先端側にスクイ動作及びダンプ動作可能に設けられている。作業機1は、バケット17に代えて或いは加えて、油圧アクチュエータにより駆動可能な他の作業具(予備アタッチメント)を装着することが可能である。他の作業具(予備アタッチメント)としては、油圧ブレーカ、油圧圧砕機、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等が例示できる。
図2に示すように、作業機1の油圧システムは、ブームシリンダC3、アームシリンダC4、バケットシリンダC5、旋回モータMT等の作業系油圧アクチュエータと、第1走行モータML、第2走行モータMR等の走行系油圧アクチュエータとを作動させるシステムである。なお、図2の油圧システムは、説明の便宜上、ドーザシリンダ及びスイングシリンダC2を制御する回路を省略している。
操作部材40Rをオペレータ等が操作すると、操作部材40Rの操作量及び操作方向が第2操作検出部41Rにより検出され、検出された操作量及び操作方向は制御装置60に入力される。制御装置60は、操作部材40Rの操作量及び操作方向に応じて、ブーム制御弁33Cの受圧部に接続されたブーム電磁弁37Cのソレノイドを励磁し、当該ブーム電磁弁37Cの開度を制御する。その結果、ブーム制御弁33Cの受圧部にパイロット圧が作用し、当該ブーム制御弁33Cの位置が切り換えられ、当該位置に応じてブームシリンダC3が伸縮する。
なお、本実施形態では、各制御弁33の受圧部に作用するパイロット圧を各制御弁33に対応して設けられた電磁弁37によって制御する構成について説明するが、各制御弁33の制御方法はこれに限るものではない。例えば、操作部材40L,40Rに接続されたパイロット圧制御部材であるリモコン弁(パイロット操作弁)をパイロット油路に設けておき、操作部材40L,40Rを介してリモコン弁を操作することで各制御弁33の受圧部に作用するパイロット圧を制御してもよい。
制御装置60は、メインECU(Electronic Control Unit)と呼ばれる半導体集積回路で構成される電子制御ユニットである。例えば、制御装置60は、プログラムの命令を実行するCPU(Central Processing Unit)、コンピュータプログラムを格納したROM(Read Only Memory)、各種の制御プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)、各種の制御プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶部(記録媒体)などにより構成されている。
詳しくは、AI圧力SW101は、パイロット油の圧力が、原動機E1が駆動されており且つ操作部材40L、40Rが操作されていない状態である非操作状態に対応する所定の圧力であることを検知する圧力検知スイッチである。AI圧力SW101は、当該所定の圧力を第2所定時間T2にわたって検知すると閉状態(ON)となり、当該所定の圧力を検知しなくなると開状態(OFF)となる。
なお、操縦装置19の操作の有無(操作状態及び非操作状態)は、油圧アクチュエータ(ブームシリンダC3、アームシリンダC4、バケットシリンダC5、旋回モータMT、第1走行モータML、第2走行モータMR等)の作動油の圧力変化を検出することで把握してもよい。また、操作部材40L及び操作部材40Rを電気ジョイスティック等で構成する場合、操縦装置19の操作は、当該電気ジョイスティックの操作信号の変化の有無を検出することで把握してもよい。
図3に示すオートストップ回路は、第1スイッチ(第1設定スイッチ)であるメインスイッチ(メインSW)200、制御装置60、エンジンECU(エンジン制御装置)201、AI圧力SW101、リレー回路であるタイマーリレー202、及び電装品203を有する。
メインSW200は、バッテリー204と制御装置60の第1AI圧力SW検出部207との間にAI圧力SW101に対して直列に備えられている。
制御装置60の始動制御部60bは、車載通信網であるCAN(Controller Area Network)を介して、エンジン制御装置201と接続している。上述した原動機E1の駆動制御は、始動制御部60bがエンジン制御装置201に駆動制御の指令を出力し、当該指令を受けたエンジン制御装置201が実行する。
制御装置60は、オートストップ制御部60aと始動制御部60bに加えて、AC(アクセサリー)スイッチ206を有する。ACスイッチ206は、作業機1に設けられてACラインを電源とする電装品203等のONとOFFを制御する。
オートストップ制御部60aにおいて、オートアイドル制御部である第1AI圧力SW検出部207は、AI圧力SW101が操作部材40L、40Rの非操作状態に対応する所定の圧力を検知している状態が第1所定時間T1よりも短い第2所定時間T2以上継続した場合に原動機E1の回転数を所定のアイドリング回転数に低下させるオートアイドル制御を実行する。
タイマーリレー202は、タイマーによって計時された時間が、操縦装置19が操作されなかった上述の第2所定時間T2を超えてさらに一定時間t経過した時間(第1所定時間T1)となったとき、エンジン停止リレー208からエンジン停止を指示するエンジン停止信号を出力する。この構成によって、タイマーリレー202は、オートストップ制御部60aが実施するオートストップ制御を可能にする。
本実施形態によるオートストップ回路は、上述のメインSW200、制御装置60、エンジンECU(エンジン制御装置)201、AI圧力SW101、タイマーリレー202、及び電装品203を以下のように接続して構成される。
AI圧力SW101の一端は、オートストップ制御部60aの第1AI圧力SW検出部207とタイマーリレー202の第2AI圧力SW検出部210とに接続されている。
制御装置60の始動制御部60bは、CANを介してエンジンECU201に接続されている。
図4を参照して、オートストップ回路の詳細を説明する。図4は、第1実施形態によるオートストップ回路の詳細を示す図である。
第2リレーSW212は、一端側がバッテリー204に接続され、他端側が電装品203に接続されている。第2リレーSW212は、制御回路で一般的な「A接点」と呼ばれる機構を有するスイッチである。第2リレーSW212は、通常時は接点が開いた(ノーマリーオープン)状態であって開回路を構成する。
第2リレーSW212の信号線1212は、第1リレーSW211に接続されている。従って、第1リレーSW211が閉状態であれば、第2リレーSW212の信号線1212に外部信号が与えられて、第2リレーSW212は閉状態を維持する。第1リレーSW211が開状態であれば、第2リレーSW212の信号線1212に外部信号は与えられず、第2リレーSW212は開状態となる。
まず、メインSW200が閉状態となり原動機E1が始動している状態では、第1リレーSW211から、第2リレーSW212と制御装置60のACスイッチ206及びエンジン停止SW205に通電し、第1リレーSW211と第2リレーSW212はともに閉状態である。この状態から、AI圧力SW101が閉状態になると、第1AI圧力SW検出部207及び第2AI圧力SW検出部210に信号(電流)が入力される。
第2AI圧力SW検出部210がAI圧力SW101からの信号を受信すると、ディレイリレー213のタイマーは、計時動作を開始する。
ディレイリレー213のタイマーによって計時された時間が、AI制御の開始から第2所定時間T2を超えてさらに一定時間t(例えば、3分間)が経過し、第1所定時間T1なったとき、ディレイリレー213のエンジン停止リレー208は、エンジン停止を指示するエンジン停止信号(電流)を出力する。
第1リレーSW211が通電状態を解消すると、制御装置60のACスイッチ206への信号入力が停止し、始動制御部60bのエンジン停止SW205への信号入力が停止されて電装品203及び原動機E1の駆動が停止する。ディレイリレー213は、上述の動作によってオートストップ制御部60aが実施するオートストップ制御を可能にする。
これと並行して、第2リレーSW212の信号線への信号入力が停止するので、第2リレーSW212が開状態となって、バッテリー204から電装品203への電源供給が切断される。
(第2実施形態)
図5及び図6を参照し、本発明の第2実施形態を説明する。図5は、第2実施形態によるオートストップ回路の構成を示す概略図である。図6は、第2実施形態によるオートストップ回路の詳細を示す図である。
図6に示すように、オートストップ切換部であるオートストップリレー215は、ディレイリレー213に設けられている。オートストップリレー215に信号(電流)が入力されると、ディレイリレー213は、タイマー(図示せず)の動作を許可する。この許可によって、第2AI圧力SW検出部210がAI圧力SW101からの信号を受信すると、ディレイリレー213のタイマーは、第1実施形態と同様に計時動作を開始することができる。オートストップリレー215への信号入力が停止すると、ディレイリレー213は、タイマーの動作を禁止する。つまり、オートストップ切換部であるオートストップリレー215は、オートストップ制御を実行可状態と実行不可状態とに切り替える。
オートストップSW214は、AI圧力SW101とオートストップ切換部であるオートストップリレー215との間で、オートストップリレー215及び第2AI圧力SW検出部210に対して直列に接続されている。
第3表示灯である第2インジケータ217の他端は、第3設定スイッチである第3リレースイッチ(第3リレーSW)220を介してタイマーリレー202のGND(グランド)に接地している。第3リレーSW220は、制御回路で一般的な「A接点」と呼ばれる機構を有するスイッチである。第3リレーSW220は、通常時は接点が開いた(ノーマリーオープン)状態であって開回路を構成する。
第3リレーSW220は、外部信号(電流)が与えられる信号線1220を有しており、この信号線1220を通じて外部信号が与えられている間、第1接点218及び第2接点219が閉じて通電状態を維持する。
図6を参照しつつ、第2実施形態によるオートストップ回路の動作を説明する。
まず、メインSW200が閉状態となり原動機E1が始動している状態では、第1リレーSW211から、第2リレーSW212と制御装置60のACスイッチ206及びエンジン停止SW205に通電し、第1リレーSW211と第2リレーSW212はともに閉状態(ON)である。このとき、閉状態の第2リレーSW212を通って、オートストップSW214の第1インジケータ216に電源が供給される。この通電によって第1インジケータ216が点灯し、オートストップSW214の操作が有効になったことを知らせることができる。
この状態から、オートストップSW214がオペレータによって閉状態(ON)に切り換えられ、AI圧力SW101が閉状態になると、第1AI圧力SW検出部207及び第2AI圧力SW検出部210に信号(電流)が入力される。
第1AI圧力SW検出部207がAI圧力SW101からの信号を受信すると、オートストップ制御部60aは、AI制御を開始する。
ディレイリレー213のタイマーによって計時された時間が、AI制御の開始から第2所定時間T2を超えてさらに一定時間(例えば、30秒)経過したとき、ディレイリレー213は、第3リレーSW220と接続するグランド(GND)を連続的に断続して、第2インジケータ217を点滅させる。この点滅によって、オペレータは、オートストップによるエンジン停止の時が近づいていることを知ることができる。
このときも、第1接点218によってAI圧力SW101と第2AI圧力SW検出部210の接続は維持されるので、第3設定スイッチである第3リレーSW220が遮断状態であるか導通状態であるかにかかわらずオートアイドル制御が実行可能である。
ディレイリレー213から出力された停止信号は、第1リレーSW211の信号線1211に入力される。これによって、第1リレーSW211が開状態となり通電状態を解消する。
上述の第1実施形態及び第2実施形態による作業機1によれば、原動機E1と、電装品203と、原動機E1によって駆動される油圧ポンプP1及びパイロット油圧ポンプP2と、油圧ポンプP1から供給される作動油によって駆動されるアクチュエータと、パイロット油圧ポンプP2から供給されるパイロット油の圧力に応じて油圧ポンプP1からアクチュエータに供給される作動油の流量を制御する制御弁33と、オペレータがアクチュエータに対する操作を行う操作部材40L、40Rと、操作部材40L、40Rに対する操作に応じてパイロット油の圧力を変化させるパイロット圧制御部材(電磁弁37又はリモコン弁)と、電装品203に電力を供給する電源装置(バッテリ204)と、電源装置から電装品203への電力供給を遮断する電装品遮断スイッチ(第2リレーSW212)と、原動機E1及び電装品遮断スイッチを制御する制御装置と、パイロット油の圧力が、原動機E1が駆動されており且つ操作部材40L、40Rが操作されていない状態である非操作状態に対応する所定の圧力であることを検知する圧力検知スイッチとを備える。作業機1において、圧力検知スイッチによって前記所定の圧力が検知されている状態が第1所定時間以上継続した場合に、制御装置60が原動機E1を停止させ、且つ電装品遮断スイッチ(第2リレーSW212)を遮断状態に切り替えるオートストップ制御を実行する。
4 作業装置
6 運転席
60a オートストップ制御部
60b 始動制御部
93 レバーロック
110 イグニッションスイッチ
200 メインSW
201 エンジン制御装置
202 タイマーリレー
203 電装品
204 バッテリー
205 エンジン停止SW
206 ACスイッチ
207 第1AI圧力SW検出部
208 エンジン停止リレー
209 AC切断リレー
210 第2AI圧力SW検出部
211 第1リレーSW
212 第2リレーSW
213 ディレイリレー
214 オートストップSW
215 オートストップリレー
216 インジケータ
217 インジケータ
218 第1接点
219 第2接点
220 第3リレーSW
E1 原動機
Claims (10)
- 原動機と、
電装品と、
前記原動機によって駆動される油圧ポンプ及びパイロット油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される作動油によって駆動されるアクチュエータと、
前記パイロット油圧ポンプから供給されるパイロット油の圧力に応じて前記油圧ポンプから前記アクチュエータに供給される作動油の流量を制御する制御弁と、
オペレータが前記アクチュエータに対する操作を行う操作部材と、
前記操作部材に対する操作に応じて前記パイロット油の圧力を変化させるパイロット圧制御部材と、
前記電装品に電力を供給する電源装置と、
前記電源装置から前記電装品への電力供給を遮断する電装品遮断スイッチと、
前記原動機及び前記電装品遮断スイッチを制御する制御装置と、
前記パイロット油の圧力が、前記原動機が駆動されており且つ前記操作部材が操作されていない状態である非操作状態に対応する所定の圧力であることを検知する圧力検知スイッチと、を備え、
前記圧力検知スイッチによって前記所定の圧力が検知されている状態が第1所定時間以上継続した場合に、前記制御装置が前記原動機を停止させ、且つ前記電装品遮断スイッチを遮断状態に切り替えるオートストップ制御を実行する作業機。 - 前記制御装置は、前記圧力検知スイッチが前記所定の圧力を検知している状態が前記第1所定時間よりも短い第2所定時間以上継続した場合に前記原動機の回転数を所定のアイドリング回転数に低下させるオートアイドル制御を実行し、前記圧力検知スイッチから前記所定の信号が出力されている状態がさらに継続して前記第1所定時間に達した場合に前記オートストップ制御を実行する請求項1に記載の作業機。
- 前記圧力検知スイッチは、一端側が前記電源装置に接続され、他端側が前記制御装置に接続されており、前記非操作状態であるときに前記電源装置と前記制御装置とを導通させて前記電源装置から供給される電力を前記制御装置に出力し、前記非操作状態ではないときに前記電源装置と前記制御装置とを遮断する請求項1または2に記載の作業機。
- 前記電源装置と前記制御装置との間に前記圧力検知スイッチに対して直列に備えられた第1設定スイッチを備え、
前記第1設定スイッチが遮断状態に切り換えられた場合、前記非操作状態であるか否かにかかわらず前記オートストップ制御が実行されない請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機。 - 前記第1設定スイッチが導通状態であるか遮断状態であるかに応じて点灯状態が変更される第1表示灯を備えている請求項4に記載の作業機。
- 前記制御装置は、前記オートストップ制御を実行可状態と実行不可状態とに切り替えるオートストップ切換部を有し、
前記圧力検知スイッチと前記オートストップ切換部との間に前記オートストップ切換部に対して直列に接続された第2設定スイッチを備え、
前記第2設定スイッチが遮断状態に切り換えられた場合、前記非操作状態であるか否かにかかわらず前記オートストップ制御が実行されない請求項1~5のいずれか1項に記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記圧力検知スイッチが前記所定の圧力を検知している状態が前記第1所定時間よりも短い第2所定時間以上継続した場合に前記原動機の回転数を所定のアイドリング回転数に低下させるオートアイドル制御を実行するオートアイドル制御部を備え、
前記圧力検知スイッチと前記オートストップ切換部との間に、前記オートアイドル制御部に対して並列且つ前記オートストップ切換部に対して直列に接続された第3設定スイッチを備え、
前記3設定スイッチが遮断状態であるか導通状態であるかにかかわらず前記オートアイドル制御が実行可能である請求項6に記載の作業機。 - 前記第2設定スイッチが導通状態であるか遮断状態であるかに応じて点灯状態が変更される第2表示灯を備えている請求項6または7に記載の作業機。
- 前記圧力検知スイッチが前記所定の圧力を検知しているか否かに応じて表示形態が変化する第3表示灯を備えている請求項1~8のいずれか1項に記載の作業機。
- 運転席と、
オペレータが前記運転席への乗降を行う通路に備えられ、オペレータの乗降を許容する位置と乗降を阻害する位置とに切り換え可能なレバーロックとを備え、
前記制御装置は、前記レバーロックの位置にかかわらず、前記圧力検知スイッチが前記所定の圧力を検知している状態が第1所定時間以上継続した場合に、前記オートストップ制御を実行する請求項1~9のいずれか1項に記載の作業機。
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