JP2023070976A

JP2023070976A - 作業機械

Info

Publication number: JP2023070976A
Application number: JP2021183509A
Authority: JP
Inventors: 登志郎植田; Toshiro Ueda
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2023-05-22
Also published as: WO2023084992A1; CN118202121A

Abstract

【課題】オペレータの意図しない機械動作を回避しつつ、エネルギー消費を低減することが可能な作業機械の提供。【解決手段】電動ショベル１は、コントローラ２と、駆動源であるモータ３と、キースイッチ４と、レバーロック５と、グリップスイッチ６と、操作レバー６０とを備える。キースイッチ４は、コントローラ２のオン操作とオフ操作とを受け付ける。レバーロック５は、操作レバー６０によるレバー操作を無効にするロック操作と、当該レバー操作を有効にするロック解除操作とを受け付ける。グリップスイッチ６は、モータ３の始動操作と停止操作とを受け付ける。コントローラ２は、キースイッチ４にオン操作が受け付けられて起動している状態において、レバーロック５にロック解除操作が受け付けられ、グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられたと判断した場合に、モータ３を始動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源の始動及び停止を制御する作業機械に関する。

従来、建設機械の分野において、運転者の意図しない作業機等の作動を抑制する油圧ショベルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、始動スイッチ（２７）が操作されてエンジン（７）が始動した後、ロックレバー（２５）を非ロック位置（ロック解除位置）へ回動させると、ロック弁（４３）がＯＮ状態となり、パイロット圧が切替弁（４２）まで供給される。ただし、遮断スイッチ（２９）が操作されていないため、切替弁（４２）はＯＦＦ状態となり、かつ、操作レバー（２１，２２）およびパイロット弁（４１）もＮの位置にある。よって、アクチュエータは停止したままである（特許文献１の図４の状態（ｂ））。

上記状態（ｂ）において、遮断スイッチ（２９）が操作されて切替弁（４２）がＯＮ状態になると、パイロット圧がパイロット弁（４１）まで供給される。ただし、操作レバー（２１，２２）はＮの位置にあるため、アクチュエータは停止したままである（特許文献１の図４の状態（ｃ））。

上記状態（ｃ）において、運転者が操作レバー（２１，２２）を操作してパイロット弁（４１）を操作状態にすると、パイロット圧はアクチュエータの方まで供給される。これにより、アクチュエータを作動させることができる（特許文献１の図４の状態（ｄ））。

また、同じく建設機械の分野において、バッテリ電力の消費を抑えることが可能な建設機械が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２では、キースイッチ（２８）をＯＦＦ位置からＳＴＡＲＴ位置に操作した場合に、インバータ装置（３０）等の電源がＯＮ状態になる（特許文献２の図４のＳ１００）。

次に、メイン制御部（５１）及びファン制御部（５２）は、ロックスイッチ（４３）からの信号が入力されたか否かを判定する（特許文献２の図４のＳ１１０）。ここで、ロックレバー（２５）がロック解除位置であると判定されると、ファン制御部（５２）は、ファン用電動モータ（５０）を駆動させて、冷却ファン（４９）を回転させる（特許文献２の図４のＳ１４０）。

油圧ショベルの起動初期や、運転者がいずれかの操作装置を操作している間は（特許文献２の図４のＳ１５０でＮＯ）、メイン電動モータ（３１）が駆動する（特許文献２の図４のＳ１６０）。

特開２０１３－３６２７０号公報特開２０１１－２５６６０８号公報

上述した特許文献１では、始動スイッチ（２７）を操作すると、直ぐにエンジン（７）が始動する。そのため、エンジン（７）が始動してから遮断スイッチ（２９）が手動で操作され、更に、操作レバー（２１，２２）が操作されるまでの間、エンジン（７）はアイドリング状態となる。よって、特許文献１では、エネルギーが必要以上に消費されるという問題がある。

また、特許文献２では、ロックレバー（２５）のロックを解除した際、オペレータが無意識に操作レバーに触れていたような場合に、オペレータの意図しない機械動作を行う可能性があり、必ずしも安全であるとは言えない。

そこで、本発明は、オペレータの意図しない機械動作を回避しつつ、エネルギー消費を低減することが可能な作業機械を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、作業機械であって、駆動源と、前記駆動源の始動又は停止を制御するコントローラと、前記コントローラを起動させるオン操作と、前記コントローラを停止させるオフ操作とを受け付けるための第一スイッチと、操作対象を操作するための操作レバーと、前記操作レバーによるレバー操作を無効にするロック操作と、前記レバー操作を有効にするロック解除操作とを受け付けるためのレバーロックと、前記駆動源を始動させる始動操作と、前記駆動源を停止させる停止操作とを受け付けるための第二スイッチと、を備え、前記コントローラは、前記第一スイッチに前記オン操作が受け付けられて起動している状態において、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられ、前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断した場合に、前記駆動源を始動させることを特徴とする作業機械を提供している。

ここで、前記コントローラは、前記駆動源の駆動中に、前記第一スイッチに前記オフ操作が受け付けられたと判断した場合と、前記レバーロックに前記ロック操作が受け付けられたと判断した場合と、前記第二スイッチに前記停止操作が受け付けられたと判断した場合とのいずれかの場合に、前記駆動源を停止させるのが好ましい。

また、前記コントローラは、前記レバーロックに前記ロック操作が受け付けられたと判断し、前記駆動源を停止させた後に、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられたと判断した場合であっても前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断するまでは前記駆動源を始動させず、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられたと判断し、更に、前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断した場合に前記駆動源を始動させるのが好ましい。

本発明によれば、レバーロックにロック解除操作が受け付けられたとしても、第二スイッチに始動操作が受け付けられない限り、駆動源が始動しない。よって、ロック解除操作時にオペレータが無意識に操作レバーに触れていたとしても機械は動作しないため、オペレータの意図しない機械動作を回避することが可能である。また、第一スイッチへのオン操作、レバーロックへのロック解除操作、第二スイッチへの始動操作の全てが受け付けられない限り、駆動源が動作しないため、エネルギー消費を低減することが可能である。

本発明の実施形態による電動ショベル（作業機械）のシステム構成図。電動ショベルの運転室を上方から見た平面図。運転室の右側前方一部を示す斜視図。運転室の左側前方一部を示す斜視図。電動モータ（駆動源）を始動させる手順を示すフローチャート。停止した電動モータ（駆動源）を再始動させる手順を示すフローチャート。変形例に係る油圧ショベル（作業機械）のシステム構成図。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態による作業機械について、図１から図６に基づいて説明する。以下では、作業機械の一例として図１に示す電動ショベル１を例示する。

図１に示すように、電動ショベル１は、主に、コントローラ２、電動モータ３、キースイッチ４、レバーロック５、グリップスイッチ６及び左右の操作レバー６０などを備えて構成されている。なお、図２に示すように、操作レバー６０は、左側の操作レバー６０Ｌと、右側の操作レバー６０Ｒとを含む。

また、電動ショベル１は、電動モータ３に電力を供給するバッテリ３１、図示しない油圧アクチュエータ（操作対象）に圧油を供給する油圧ポンプ３３、電磁弁３５及びコントロールバルブ３７なども備えている。

コントローラ２は、電動モータ３の始動及び停止など電動ショベル１の動作を制御する装置である。

電動モータ３は、バッテリ３１から供給される電力によって駆動し、油圧ポンプ３３および図示しないパイロットポンプを駆動する電動ショベル１の駆動源である。油圧ポンプ３３は、可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプ容量を調節するためのレギュレータを備えている。すなわち、油圧ポンプ３３のポンプ容量は、コントローラ２から出力されるポンプ容量指令に基づいてポンプレギュレータにより調節される。

図２から図４に示すように、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒは、運転席の左右両側に配置されるコンソールの前側に配置される。操作レバー６０Ｌ，６０Ｒは、電気レバー装置として構成されている。操作レバー６０Ｌ，６０Ｒに入力された操作量（傾動量）はセンサによって取得される。センサによって取得された操作量の計測信号は、コントローラ２に送信される。

電磁弁３５は、パイロットポンプからの吐出圧を元圧として、コントローラ２から送信される駆動信号に応じてパイロット圧を生成し、コントロールバルブ３７にパイロット圧を出力する。なお、駆動信号は、コントローラ２にて取得された操作レバー６０Ｌ，６０Ｒが受けた操作量に応じた値に設定される。

図２及び図３に示すように、キースイッチ４は、回転式の物理キーであり、運転席右側において右側の操作レバー６０Ｒの後方に設けられている。キースイッチ４は、オペレータの手動操作に伴って、オフ位置からオン位置、また、オン位置からオフ位置に回転するように構成されている。

キースイッチ４がオフ位置からオン位置に回転すると、コントローラ２を含む電装品が起動（通電）するように構成されている。逆に、キースイッチ４がオン位置からオフ位置に回転すると、コントローラ２を含む電装品が停止（通電休止）するように構成されている。

つまり、キースイッチ４は、コントローラ２を含む電装品を起動（通電）させるオン操作と、当該電装品を停止（通電休止）させるオフ操作とを受け付けるためのスイッチとして機能する。なお、キースイッチ４は、本発明に係る「第一スイッチ」の一例である。なお、「第一スイッチ」として、オン操作とオフ操作とを受け付けるプッシュ式のスイッチを採用してもよい。

レバーロック５は、非運転状態においてオペレータの意図に反してアクチュエータが作動するのを防止するための安全レバーである。

図２及び図４に示すように、レバーロック５は、運転席左側において左側の操作レバー６０Ｌの前方下側に設けられる。レバーロック５は、オペレータの手動操作に伴って、上方に引く（上げる）とロック位置に移動し、下ろすとロック解除位置に移動する。

オペレータがレバーロック５を引いて（上げて）ロック解除位置からロック位置に移動すると、コントローラ２から電磁弁３５に対して駆動信号の出力が停止される。あるいは、電磁弁３５に対するパイロット圧の供給が遮断される。その結果、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作は無効となり、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒが操作されても、コントローラ２からコントロールバルブ３７に対して駆動信号が出力されない。

逆に、オペレータがレバーロック５を下ろしてロック位置からロック解除位置に移動すると、コントローラ２から電磁弁３５に対して駆動信号の出力がされ、電磁弁３５に対するパイロット圧の供給が許容される。その結果、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作は有効となり、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒが受ける操作に応じてコントローラ２からコントロールバルブ３７に対して駆動信号が出力されるようになる。

つまり、レバーロック５は、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作を無効にするロック操作と、当該レバー操作を有効にするロック解除操作とを受け付けるための被操作部材として機能する。なお、レバーロック５は、本発明に係る「レバーロック」の一例である。

グリップスイッチ６は、電動モータ３の始動又は停止を切り替えるためのスイッチである。

図２及び図３に示すように、グリップスイッチ６は、右側の操作レバー６０Ｒの上端部に設けられたプッシュ式のスイッチとして構成されている。グリップスイッチ６を押下することで電動モータ３を始動させたり、停止させたりすることが可能である。本実施形態では、グリップスイッチ６は、電動モータ３の停止中におけるプッシュ操作を電動モータ３の始動操作として受け付ける。また、グリップスイッチ６は、電動モータ３の駆動中におけるプッシュ操作を電動モータ３の停止操作として受け付ける。なお、グリップスイッチ６は、本発明に係る「第二スイッチ」の一例である。

続いて、図５のフローチャートを参照しながら、駆動源である電動モータ３を始動させる手順について説明する。

まず、オペレータがキースイッチ４をオフ位置からオン位置に回転すると、電動ショベル１は、コントローラ２を含む電装品を起動（通電）させる（ステップＳ１１）。

次に、コントローラ２は、レバーロック５がロック位置からロック解除位置に操作されたか否かを判定する（ステップＳ１２）。換言すれば、コントローラ２は、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作を有効とするロック解除操作がレバーロック５に対して受け付けられたか否かを判定する。

レバーロック５にロック解除操作が受け付けられたと判定されると（ステップＳ１２でＹＥＳ）、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、コントローラ２は、グリップスイッチ６が押下されたか否かを判定する。換言すれば、コントローラ２は、グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられたか否かを判定する。

グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられたと判定されると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、コントローラ２は、駆動源である電動モータ３を始動する（ステップＳ１４）。

電動モータ３が始動されると（ステップＳ１４）、ポンプレギュレータは油圧ポンプ３３の傾転角を最小にして油圧ポンプ３３から最低流量の圧油を吐出させる。また、パイロットポンプが駆動され電磁弁３５に供給される。この状態において、操作レバー６０が操作を受けて操作レバー６０が中立位置から変位すると、コントロールバルブ３７により油圧ポンプ３３からの圧油が油圧アクチュエータ（操作対象）に供給される。さらに、操作レバー６０の中立位置からの変位量が大きくなるほど油圧ポンプ３３のポンプ容量が増大するようにコントローラ２からポンプ容量指令が出力されることで、油圧アクチュエータ（操作対象）が駆動される。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、レバーロック５に対するロック操作に伴って停止した電動モータ３を再始動させる手順について説明する。

まず、ステップＳ３１では、電動モータ３の駆動中に、レバーロック５がロック解除位置からロック位置にされたか否かを判定する。換言すれば、コントローラ２は、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作を無効とするロック操作がレバーロック５に対して受け付けられたか否かを判定する。

レバーロック５にロック操作が受け付けられたと判定されると（ステップＳ３１でＹＥＳ）、処理はステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、コントローラ２は、駆動源である電動モータ３を停止する。

次に、コントローラ２は、レバーロック５がロック位置からロック解除位置に再度操作されたか否かを判定する（ステップＳ３３）。換言すれば、コントローラ２は、上述したロック解除操作がレバーロック５に対して再度受け付けられたか否かを判定する。

レバーロック５にロック解除操作が受け付けられたと判定されると（ステップＳ３３でＹＥＳ）、処理はステップＳ３４に進む。なお、レバーロック５にロック解除操作が受け付けられたと判定された場合であっても、コントローラ２は、駆動源である電動モータ３を未だ再始動しない。

ステップＳ３４では、コントローラ２は、グリップスイッチ６が押下されたか否かを判定する。換言すれば、コントローラ２は、グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられたか否かを判定する。この時点において、電動モータ３は停止中であるため、オペレータによってグリップスイッチ６がプッシュ操作されると、コントローラ２は、当該プッシュ操作を始動操作として受け付ける。

グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられたと判定されると（ステップＳ３４でＹＥＳ）、コントローラ２は、駆動源である電動モータ３を再始動する。

なお、図６のフローチャートでは、電動モータ３の駆動中に、レバーロック５がロック解除位置からロック位置にされた場合に（ステップＳ３１でＹＥＳ）、コントローラ２が電動モータ３を停止させる場合を説明した（ステップＳ３２）。

これと同様に、電動モータ３の駆動中に、キースイッチ４にオフ操作が受けられた場合やグリップスイッチ６にプッシュ操作（停止操作）が受け付けられた場合も、コントローラ２は、電動モータ３を停止させる。

つまり、電動モータ３の駆動中に、キースイッチ４にオフ操作が受け付けられた場合と、レバーロック５にロック操作が受け付けられた場合と、グリップスイッチ６に停止操作が受け付けられた場合とのいずれか場合に、コントローラ２は、駆動源である電動モータ３を停止させる。

上述した実施形態によれば、レバーロック５にロック解除操作が受け付けられたとしても、グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられない限り、駆動源である電動モータ３は始動しない。よって、ロック解除操作時にオペレータが無意識に操作レバー６０（６０Ｌ，６０Ｒ）に触れていたとしても機械が動作することがないため、オペレータの意図しない機械動作を回避することが可能である。

また、キースイッチ４へのオン操作、レバーロック５へのロック解除操作、グリップスイッチ６への始動操作の全てが受け付けられない限り、駆動源である電動モータ３が動作しないため、電動モータ３によるエネルギー消費を低減することが可能である。

また、上述した実施形態によれば、電動モータ３の駆動中に、キースイッチ４にオフ操作が受け付けられた場合と、レバーロック５にロック操作が受け付けられた場合と、グリップスイッチ６に停止操作が受け付けられた場合とのいずれか場合に、駆動源である電動モータ３が停止する。よって、作業を休止する場合などに、電動モータ３を速やかに停止させ、電動モータ３によるエネルギー消費を抑制することが可能である。

また、上述した実施形態によれば、レバーロック５に対するロック操作に伴って停止した電動モータ３を再始動させる場合、レバーロック５にロック解除操作が受け付けられたとしても、グリップスイッチ６に始動操作が受け付けられない限り、コントローラ２は、電動モータ３を再始動させない。よって、レバーロック５を下ろした途端に、機械がオペレータの意図しない動作を行う可能性がなく、高い安全性を確保できる。

＜２．変形例＞
本発明による作業機械は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、上述した実施形態では、作業機械の一例として電動ショベル１（図１参照）を例示したが、これに限定されない。図７に示すように、作業機械の一例である油圧ショベル１０に本発明の思想を適用してもよい。

具体的には、図７に示すように、油圧ショベル１０は、駆動源としてエンジン８を備えている。操作レバー６０は、操作レバー６０が受けた操作量に応じてパイロット圧を生成してコントロールバルブ３７にパイロット圧を出力するリモコン弁を有する。オペレータがレバーロック５を引いて（上げて）ロック解除位置からロック位置に移動すると、パイロット圧のリモコン弁への供給は遮断され、コントロールバルブ３７にパイロット圧が供給されなくなり、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作は無効となる。他方、オペレータがレバーロック５を下ろしてロック位置からロック解除位置に移動すると、パイロット圧のリモコン弁への供給が許容されコントロールバルブ３７にパイロット圧が供給されるようになることで、操作レバー６０Ｌ，６０Ｒによるレバー操作が有効となる。ここで、エンジン８の始動制御は、上述した実施形態の電動モータ３の始動制御と同様に、図５のフローチャートに沿って実施される。すなわち、図５のステップＳ１１～Ｓ１３の処理を経てステップＳ１４に進むと、コントローラ２は、駆動源であるエンジン８を始動させる。

以上のように本発明に係る作業機械は、電動ショベルのモータや油圧ショベルのエンジンなど作業機械の駆動源の始動及び停止を制御するのに適している。

１電動ショベル
２コントローラ
３電動モータ
４キースイッチ
５レバーロック
６グリップスイッチ
８エンジン
１０油圧ショベル
３１バッテリ
３３油圧ポンプ
３５電磁弁
３７コントロールバルブ
６０（６０Ｌ，６０Ｒ）操作レバー

Claims

作業機械であって、
駆動源と、
前記駆動源の始動又は停止を制御するコントローラと、
前記コントローラを起動させるオン操作と、前記コントローラを停止させるオフ操作とを受け付けるための第一スイッチと、
操作対象を操作するための操作レバーと、
前記操作レバーによるレバー操作を無効にするロック操作と、前記レバー操作を有効にするロック解除操作とを受け付けるためのレバーロックと、
前記駆動源を始動させる始動操作と、前記駆動源を停止させる停止操作とを受け付けるための第二スイッチと、
を備え、
前記コントローラは、前記第一スイッチに前記オン操作が受け付けられて起動している状態において、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられ、前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断した場合に、前記駆動源を始動させることを特徴とする作業機械。
前記コントローラは、前記駆動源の駆動中に、前記第一スイッチに前記オフ操作が受け付けられたと判断した場合と、前記レバーロックに前記ロック操作が受け付けられたと判断した場合と、前記第二スイッチに前記停止操作が受け付けられたと判断した場合とのいずれかの場合に、前記駆動源を停止させることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
前記コントローラは、前記レバーロックに前記ロック操作が受け付けられたと判断し、前記駆動源を停止させた後に、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられたと判断した場合であっても前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断するまでは前記駆動源を始動させず、前記レバーロックに前記ロック解除操作が受け付けられたと判断し、更に、前記第二スイッチに前記始動操作が受け付けられたと判断した場合に前記駆動源を始動させることを特徴とする請求項２に記載の作業機械。