JP6073168B2

JP6073168B2 - ショベル

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Publication number: JP6073168B2
Application number: JP2013067624A
Authority: JP
Inventors: 曲木　秀人; 秀人曲木; 公則佐野; 亮太黒澤
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: EP2784228A3; JP2014190089A; EP2784228A2; CN104074228A; KR20140118703A; CN104074228B; US9340957B2; KR101643365B1; US20140297106A1; EP2784228B1

Description

本発明は、運転状態を表示する表示装置が設けられたショベルに関する。

一般的に、ショベルの操縦室内に表示モニタが配置される。ショベルの運転者は、表示モニタの画面を見ることで、その時のショベルの運転状態を確認することができる。例えば、計測したエンジン燃費と設定したエンジン燃費との差がわかるような表示を行なう表示手段を備えた建設機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−９８９８８号公報

従来のショベルの表示装置では、一つの画面に一つのコンテンツしか表示していない。このような表示装置で、複数のコンテンツを表示させるには、表示装置の画面を切り替える必要がある。そこで、運転者は、画面を切り替えて他のコンテンツを表示したいときには、操縦レバーから手を離して表示装置を操作しなければならない。しかし、ショベルでの作業中は、運転者は操縦レバーを離すことはできない。このため、ショベルでの作業中に画面を切り替えることはできず、所望のコンテンツを見ることはできない。

ショベルでの作業中には、運転者は基本画面に表示されているショベルの基本的な状態を監視しており、例えばエンジン燃費に関する情報を表示する画面を見ることはできない。したがって、運転中の運転者にショベルの燃費に関する情報（コンテンツ）を提供することはできないので、運転者はエンジン燃費を考慮しながらショベルを操縦することはできない。

また、ショベルでの作業中には、運転者は基本画面に表示されているショベルの基本的な状態を監視しており、例えば旋回操作における電力消費や回生電力に関する情報を表示する画面を見ることはできない。したがって、運転中の運転者に旋回操作に関する情報（コンテンツ）を提供することはできないので、運転者はエネルギ効率を考慮しながら旋回操作を行なうことはできない。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、ショベルでの作業中に、運転者に効率的な旋回操作を促すことのできるショベルを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の一実施態様によれば、運転室に表示モニタが設けられたショベルであって、前記運転室を有する上部旋回体と該上部旋回体を旋回させる電動旋回機構と、該電動旋回機構を駆動する旋回用電動機であって、左右に同じ動作態様で前記上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、前記旋回用電動機を駆動制御するインバータと、該インバータの電流を検出する電流センサと、前記表示モニタに表示する情報を生成し、生成した情報を前記表示モニタに表示させる表示制御部と、を具備し、前記表示制御部は、前記電流センサの検出値に基づいて、前記旋回用電動機の力行運転及び回生運転の出力を算出し、算出した前記出力をグラフ表示するための旋回動作表示データを生成し、生成した旋回動作表示データを前記表示モニタにグラフ表示させることを特徴とするショベルが提供される。
また、本発明の他の実施態様によれば、運転室に表示モニタが設けられたショベルであって、前記運転室を有する上部旋回体と、該上部旋回体を旋回させる電動旋回機構と、該電動旋回機構を駆動する旋回用電動機と、該旋回用電動機の運転状態を検出する検出器と、前記表示モニタに表示する情報を生成し、生成した情報を前記表示モニタに表示させる表示制御部であって、前記検出器の検出値に基づいて、前記旋回用電動機の力行運転及び回生運転の出力を算出し、算出した前記出力の大きさをバーグラフとして表示するための旋回動作表示データを生成し、生成した旋回動作表示データを前記表示モニタに表示させる表示制御部と、を具備し、前記バーグラフは、ゼロに相当する中央を起点として画面の上方向及び下方向のそれぞれに、前記旋回用電動機が力行運転しているときの前記出力の大きさ、及び前記旋回用電動機が回生運転しているときの前記出力の大きさを示すことを特徴とするショベルが提供される。

開示の実施形態によれば、旋回用電動機の動作に関する物理量を含む情報を画面にグラフ表示することで、作業中の運転者に効率のよい旋回操作を促すことができる。

ショベルの側面図である。図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。蓄電装置の回路図である。キャビンの室内を示す斜視図である。表示モニタが設けられたキャビン１０の平面図である。表示モニタ上に表示された画面の一例を示す図である。表示モニタ上に表示された画面の他の例を示す図である。表示モニタ上に表示された画面のさらに他の例を示す図である。

図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

図１は、一実施形態によるショベルの側面図である。図１に示すショベルはハイブリッド型ショベルであるが、本発明はハイブリッド型ショベルに限られず、電気負荷の駆動用電源として蓄電器を備えているものであれば、どのような型のショベルにも適用することができる。

図１に示すように、ショベルの下部走行体１には、電動旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が設けられる。また、上部旋回体３には、キャビン１０及び動力源が搭載される。

図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２では、機械的動力系を二重線、高圧油圧ラインを太い実線、パイロットラインを破線、エンジン及び電気駆動・制御系を一点鎖線でそれぞれ示す。

機械式駆動部としてのエンジン１１及びアシスト駆動部としての電動発電機１２は、ともに変速機１３の入力軸に接続されている。変速機１３の出力軸には、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。

コントロールバルブ１７は、油圧系の制御を行う制御装置である。コントロールバルブ１７には、下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（左用）、１Ｂ（右用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９が高圧油圧ラインを介して接続される。

電動発電機１２には、インバータ１８を介して、蓄電用のキャパシタ又はバッテリである蓄電器を含む蓄電装置１２０が接続されている。本実施形態では蓄電装置１２０は蓄電器として電気二重層キャパシタ（Electric Double Layer Capacitor（EDLC））等のキャパシタを含むものとする。また、蓄電装置１２０には、インバータ２０を介して旋回用電動機２１が接続されている。また、上述では蓄電器としてキャパシタを例として示したが、キャパシタの代わりに、リチウムイオン電池（Lithium Ion Battery（LIB））等の充電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を蓄電器として用いてもよい。

電動旋回機構２を駆動する旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。

操作装置２６には、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及びレバー操作検出部としての圧力センサ２９がそれぞれ接続される。この圧力センサ２９には、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０が接続されている。

インバータ１８は、上述の如く電動発電機１２と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、電動発電機１２の運転制御を行う。これにより、インバータ１８は、電動発電機１２が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から電動発電機１２に供給できる。また、電動発電機１２が回生運転をする際には、電動発電機１２により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。

蓄電装置１２０は、インバータ１８とインバータ２０との間に配設されている。これにより、電動発電機１２と旋回用電動機２１の少なくともどちらか一方が力行運転を行っている際には、蓄電装置１２０は、力行運転に必要な電力を供給できる。また、蓄電装置１２０は、少なくともどちらか一方が回生運転を行っている際には、回生運転によって発生した回生電力を電気エネルギとして蓄積できる。

インバータ２０は、上述の如く旋回用電動機２１と蓄電装置１２０との間に設けられ、コントローラ３０からの指令に基づき、旋回用電動機２１の運転制御を行う。これにより、インバータ２０は、旋回用電動機２１が力行運転をする際には、必要な電力を蓄電装置１２０から旋回用電動機２１に供給できる。また、旋回用電動機２１が回生運転をする際には、旋回用電動機２１により発電された電力を蓄電装置１２０の蓄電器に蓄電できる。

なお、蓄電装置１２０の蓄電器の充放電制御は、蓄電器の充電状態、電動発電機１２の運転状態（力行運転又は回生運転）、旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づき、コントローラ３０によって行われる。

また、インバータ２０には、電流センサと電圧センサが配置される。

コントローラ３０は、ハイブリッド式ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。

コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、電動旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。

コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、蓄電装置１２０の昇降圧コンバータ１００（図３）を駆動制御することにより蓄電器の充放電制御を行う。コントローラ３０は、蓄電器の充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、蓄電装置１２０の昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これにより蓄電器の充放電制御を行う。また、コントローラ３０は、後述のように蓄電器に充電する量（充電電流又は充電電力）の制御も行なう。

コントローラ３０は、エンジン１１との間に設けられた通信回路を介して、エンジン１１の冷却水の水温、エンジン１１の燃料噴射量の指令値、及び排ガスフィルタ（ＤＰＦ再生装置）の使用状態を送信又は受信する。また、コントローラ３０は、燃料タンク１１ａとの間に設けられた通信回路を介して、燃料タンク１１ａに配置された燃料計で測定された残量値を受信する。また、コントローラ３０は、後述する設定入力部（表示モニタ４２）との間に設けられた通信回路を介して、運転者により設定入力部から入力されたショベルの設定状態に関する情報を受信する。

図３は、蓄電装置１２０の回路図である。蓄電装置１２０は、蓄電器としてのキャパシタ１９と、昇降圧コンバータ１００とＤＣバス１１０とを含む。ＤＣバス１１０は、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を制御する。キャパシタ１９には、キャパシタ電圧値を検出するためのキャパシタ電圧検出部１１２と、キャパシタ電流値を検出するためのキャパシタ電流検出部１１３が設けられている。キャパシタ電圧検出部１１２とキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電圧値とキャパシタ電流値は、コントローラ３０に供給される。

昇降圧コンバータ１００は、電動発電機１２及び旋回用電動機２１の運転状態に応じて、ＤＣバス電圧値を一定の範囲内に収まるように昇圧動作と降圧動作を切り替える制御を行う。ＤＣバス１１０は、インバータ１８及び２０と昇降圧コンバータ１００との間に配設されており、キャパシタ１９、電動発電機１２、及び旋回用電動機２１の間での電力の授受を行う。

昇降圧コンバータ１００の昇圧動作と降圧動作の切替制御は、ＤＣバス電圧検出部１１１によって検出されるＤＣバス電圧値、キャパシタ電圧検出部１１２によって検出されるキャパシタ電圧値、及びキャパシタ電流検出部１１３によって検出されるキャパシタ電流値に基づいて行われる。

以上のような構成において、アシストモータである電動発電機１２が発電した電力は、インバータ１８を介して蓄電装置１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。旋回用電動機２１が回生運転して生成した回生電力は、インバータ２０を介して蓄電装置１２０のＤＣバス１１０に供給され、昇降圧コンバータ１００を介してキャパシタ１９に供給される。

昇降圧コンバータ１００は、リアクトル１０１、昇圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１０２Ａ、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ、キャパシタ１９を接続するための電源接続端子１０４、及び、インバータ１８、２０を接続するための出力端子１０６を備える。昇降圧コンバータ１００の出力端子１０６とインバータ１８、２０との間は、ＤＣバス１１０によって接続される。

リアクトル１０１の一端は昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂの中間点に接続され、他端は電源接続端子１０４の一方に接続される。リアクトル１０１は、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴って生じる誘導起電力をＤＣバス１１０に供給するために設けられている。

昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をゲート部に組み込んだバイポーラトランジスタで構成され、大電力の高速スイッチングが可能な半導体素子（スイッチング素子）である。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂは、コントローラ３０により、ゲート端子にＰＷＭ電圧が印加されることによって駆動される。昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂには、整流素子であるダイオード１０２ａ及び１０２ｂが並列接続される。

キャパシタ１９は、昇降圧コンバータ１００を介してＤＣバス１１０との間で電力の授受が行えるように、充放電可能な蓄電器であればよい。なお、図３には、蓄電器としてキャパシタ１９を示すが、キャパシタ１９の代わりに、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池、又は、電力の授受が可能なその他の形態の電源を用いてもよい。

電源接続端子１０４は、キャパシタ１９が接続可能な端子であればよく、出力端子１０６は、インバータ１８、２０が接続可能な端子であればよい。一対の電源接続端子１０４の間には、キャパシタ電圧を検出するキャパシタ電圧検出部１１２が接続される。一対の出力端子１０６の間には、ＤＣバス電圧を検出するＤＣバス電圧検出部１１１が接続される。

キャパシタ電圧検出部１１２は、キャパシタ１９の電圧値Ｖｃａｐを検出する。ＤＣバス電圧検出部１１１は、ＤＣバス１１０の電圧値Ｖｄｃを検出する。平滑用のコンデンサ１０７は、出力端子１０６の正極端子と負極端子との間に挿入され、ＤＣバス電圧を平滑化するための蓄電素子である。この平滑用のコンデンサ１０７によって、ＤＣバス１１０の電圧は予め定められた電圧に維持されている。

キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子（Ｐ端子）側においてキャパシタ１９に流れる電流の値を検出する検出手段である。すなわち、キャパシタ電流検出部１１３は、キャパシタ１９の正極端子に流れる電流Ｉ１の値を検出する。

昇降圧コンバータ１００において、ＤＣバス１１０を昇圧する際には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加され、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂに並列に接続されたダイオード１０２ｂを介して、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａのオン／オフに伴ってリアクトル１０１に発生する誘導起電力がＤＣバス１１０に供給される。これにより、ＤＣバス１１０が昇圧される。

ＤＣバス１１０を降圧する際には、降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂのゲート端子にＰＷＭ電圧が印加され、インバータ１８、２０を介して供給される回生電力がＤＣバス１１０から降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを通ってキャパシタ１９に供給される。これにより、ＤＣバス１１０に蓄積された電力がキャパシタ１９に充電され、ＤＣバス１１０が降圧される。

本実施形態では、キャパシタ１９の正極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４の一方に接続する電源ライン１１４に、当該電源ライン１１４を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−１が設けられる。リレー１３０−１は、電源ライン１１４へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１５とキャパシタ１９の正極端子との間に配置されている。リレー１３０−１はコントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１４を遮断することで、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。

また、キャパシタ１９の負極端子を昇降圧コンバータ１００の電源接続端子１０４の他方に接続する電源ライン１１７に、当該電源ライン１１７を遮断することのできる遮断器としてリレー１３０−２が設けられる。リレー１３０−２は、電源ライン１１７へのキャパシタ電圧検出部１１２の接続点１１８とキャパシタ１９の負極端子との間に配置されている。リレー１３０−２はコントローラ３０からの信号により作動し、キャパシタ１９からの電源ライン１１７を遮断することで、キャパシタ１９を昇降圧コンバータ１００から切り離すことができる。なお、リレー１３０−１とリレー１３０−２を一つのリレーとして正極端子側の電源ライン１１４と負極端子側の電源ライン１１７の両方を同時に遮断してキャパシタ１９を切り離すこととしてもよい。

なお、実際には、コントローラ３０と昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂとの間には、昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ａ及び降圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂを駆動するＰＷＭ信号を生成する駆動部が存在するが、図３では省略する。このような駆動部は、電子回路又は演算処理装置のいずれでも実現することができる。

図４はキャビン１０の室内を示す側面図である。図５は表示モニタ４２が設けられたキャビン１０の平面図である。

キャビン１０の室内には、運転席４０が設けられ、運転席４０の近傍に表示モニタ４２が配置されている。運転席４０に着座した運転者は、操作レバー２６Ａ，２６Ｂ（図２）を操作しながら、表示モニタ４２を目視することで、ショベルの各部の状況を把握することができる。表示モニタ４２には後述のように表示制御部７０（図２）により各種情報（コンテンツ）が表示される。

表示モニタ４２を取り付けるための取り付け部５０は、設置台５２と、設置台５２に支持された搭載部５４とを含む。設置台５２は、運転席４０が設けられたキャビン１０のフレーム１０ａに取り付けられて固定される。搭載部５４は、バネや柔らかなゴムなどの弾性体を含む制振機構を介して設置台５２に支持されており、キャビン１０の振動や衝撃が設置台５２を介して搭載部５４に直接伝わらないようになっている。すなわち、搭載部５４は制振機構を介して設置台５２に支持されており、搭載部５４に固定された表示モニタ４２に伝わるキャビン１０の振動や衝撃が抑制されている。

なお、一般的に、運転席４０に着座した運転者からみて右側にブーム４が配置されており、運転者はブーム４の先端に取り付けられたアーム５やバケット６を視認しながらショベルを運転することが多い。キャビン１０の前方右側のフレーム１０ａは運転者の視界の妨げとなる部分であるが、本実施形態では、この部分を利用して表示モニタ４２の取り付け部５０を設けている。これにより、もともと視界の妨げとなっていた部分に表示モニタ４２が配置されるので、表示モニタ４２自体が運転者の視界を妨げることは無い。フレーム１０ａの幅にもよるが、表示モニタ４２全体がフレーム１０ａの幅に入るように、表示モニタ４２の大きさを決定することが好ましい。

なお、本実施形態では、表示モニタ４２としてＬＣＤタッチパネル等の表示装置を用いているが、表示装置として携帯端末（多機能型携帯情報端末）を用いてもよい。

次に、本実施形態による表示装置について説明する。図２を参照するに、本実施形態による表示装置８０はコントローラ３０の表示制御部７０とキャビン１０内に設置された表示モニタ４２とを含む。表示制御部７０は、コントローラ３０のＣＰＵが内部メモリに格納される表示制御用のプログラムを実行することにより実現される機能要素である。

コントローラ３０の表示制御部７０は、図２に示すように、表示データ生成部７２と表示データ送信部７４とを含む。

表示データ生成部７２は、コントローラ３０に送られてくる各種センサ（検出器）からの検出値や蓄積された情報（データ）に基づいて、表示モニタ４２に表示される表示データを作成する。表示データ生成部７２は、作成した表示データをコントローラ３０の内部メモリ３８に格納する。表示データ送信部７４は、内部メモリ３８に格納されている表示データを読み出し、適宜、表示モニタ４２に送信する。

表示データを受け取った表示モニタ４２は、表示データに基づいて画面表示を行なう。運転者は、表示モニタ４２の画面を見ることで、ショベルの状態等を含む各種情報を取得することができる。

また、本実施形態において、表示モニタ４２は、設定入力部としての機能も有する。上述のとおり、表示モニタ４２として、ＬＣＤタッチパネル等を用いており、後述するショベルの設定状態に関する情報、例えば、作業モード等は、運転者が表示モニタ４２から入力することができる。

なお、本実施形態では、表示モニタ４２が設定入力部を兼ねるが、例えば、表示モニタ４２としてタッチパネルを用いない場合等においては、表示モニタ４２とは別に設定入力部を設けてもよい。また、設定入力部を兼ねるタッチパネルと別に設けた設定入力部とを組み合わせて、設定する内容に応じて、複数の設定入力部を使い分ける等してもよい。

次に、本実施形態による表示装置が表示モニタ４２上に表示する情報（コンテンツ）について説明する。図６は表示モニタ４２上に表示された画面の一例を示す図である。

図６に示す長方形の表示画面２００において、左辺に沿った領域２０１には、エンジン１１の水温が段階的に表示される。また、右辺に沿った領域２０２には、燃料タンク１１ａに貯蔵されている燃料の残量が段階的に表示される。エンジン１１の水温及び燃料残量は、運転者が常に確認すべき情報であり、ショベルの運転状態に関する情報に相当する。

なお、領域２０１に表示されるエンジン１１の水温は、コントローラ３０が上述した通信回路を介してエンジン１１から取得した情報である。また、領域２０２に表示される燃料の残量は、コントローラ３０が上述した通信回路を介して燃料タンク１１ａの燃料計から取得した情報である。

表示画面２００の上辺に沿った領域において、左端の領域２０３には、現在ショベルに設定されている作業モードが表示される。作業モードはショベルの出力を限定するためのモードであり、例えば、オートモード「Ａ」と、ヘビーモード「Ｈ」と、スーパーパワーモード「ＳＰ」のいずれかが設定される。オートモード「Ａ」は省力化モードであり、エンジンの燃料消費を抑えるように運転するモードである。ヘビーモード「Ｈ」は、重作業もできるようにエンジンの出力を高めるモードである。スーパーパワーモード「ＳＰ」はヘビーモードよりさらにエンジンの出力を高めて一時的に大きな作業力を発揮するためのモードである。図６に示す例では、「Ａ」が表示されており、運転者は省力化モードが設定されていることを認識することができる。

作業モードを示す領域２０３の右隣の領域２０４には、可変容量ポンプを用いた走行用の油圧モータ１Ａ、１Ｂの設定モードとして、走行モードが表示される。走行モードには、低速モードと高速モードがある。低速モードは「亀」を象ったマークで表示され、高速モードは「兎」を象ったマークで表示される。図６に示す例では、「兎」を象ったマークが表示されており、運転者は高速モードが設定されていることを認識することができる。

走行モードを示す領域２０４の右隣の領域２０５には、エンジン１１の停止・運転状態が表示されている。図６に示す例では、「ＳＴＯＰ」が表示されており、エンジン１１が停止中であることが表示されている。

表示画面２００の上辺に沿った領域において、右端の領域２０６には、現在の時刻が表示される。図６に示す例では、現在の時刻が９時２５分であることが表示されている。

時刻表示領域２０６の左隣の領域２０７には、現在装着されているアタッチメントが表示される。ショベルに装着されるアタッチメントは、バケット、削岩機、グラップル、リフティングマグネットなど様々なアタッチメントを含んでいる。領域２０７には、これらのアタッチメントを象ったマーク及びアタッチメントに対応する番号が表示される。図６に示す例では、削岩機を象ったマークが表示され、且つ削岩機の出力の大きさを示す数字として３が表示されている。

なお、領域２０５と領域２０７の間の領域には、他の情報を表示することができる。他の情報として、例えば、ショベルの製造会社の社名等を表示することとしてもよい。また、上述した領域２０３，２０４，２０５及び２０７に表示される情報は、設定入力部（表示モニタ４２）から入力され、コントローラ３０が上述した通信回路を介して取得した情報である。

領域２０４及び領域２０５の下側の領域２０８には、排ガスフィルタの使用時間が表示される。また、領域２０８の上方には、捕集物の除去処理を自動で行なうか、手動で行なうかの設定が表示される。

なお、領域２０８に表示される排ガスフィルタの使用時間等は、コントローラ３０が上述した通信回路を介してエンジン１１から取得した情報である。

領域２０８の右隣の領域２０９には、アーム５の先端に加わっている荷重が数値で表示される。図６に示す例では、領域２０９には「実荷重＝０．４ｔｏｎ」と表示されており、アーム５の先端に加わっている荷重が０．４トンであることがわかる。

なお、領域２０９に表示されるアーム５の先端に加わっている荷重は、コントローラ３０が油圧センサ（不図示）から取得した情報である。

以上説明した領域２０１〜２０９に表示される情報は、ショベルの運転状態、設定状態等を示すものである。すなわち、領域２０１，２０２，２０８，２０９に表示される情報は、ショベルの運転状態に関する情報であり、領域２０３，２０４，２０５，２０７に表示される情報は、ショベルの設定状態に関する情報である。当該ショベルの運転状態、設定状態に関する情報は、表示画面２００中で標準的に表示される情報である。

本実施形態では、以上の表示情報の他に、領域２１０において付加的な情報が表示される。本実施形態では、領域２１０には、旋回方向が視覚的に分りやすいようにショベルを上から見た形状が簡略図で表示され、旋回方向が矢印で示される。ショベルの簡略図の横には、旋回用電動機２１の出力などの物理量に係る情報がグラフ表示される。なお、本実施形態において、領域２１０に表示される情報は、ショベルの駆動部状態に関する情報である。

図６に示す例では、旋回用電動機２１の出力が、画面の縦方向に延在するバーグラフで２０段階で表示される。バーグラフの上下の中央は出力ゼロに相当し、旋回用電動機２１は、力行運転も回生運転（発電運転）もしていない部分である。出力ゼロより上の部分では、旋回用電動機２１が力行運転しているときの出力の大きさを１０段階で示している。中央から上に向かうほど電動旋回機構２を旋回駆動するための旋回用電動機２１の出力（エネルギ：消費電力又は消費電流で表すことができる）が大きいことを示す。一方、出力ゼロより下の部分では、旋回用電動機２１が回生運転しているときの出力の大きさを１０段階で表している。中央から下に向かうほど発電運転による旋回用電動機２１の出力（エネルギ：発電電力又は発電電流で表すことができる）が大きいことを示す。

なお、領域２１０に表示される旋回用電動機２１の出力（エネルギ）は、インバータ２０の電流センサから検出された電流値、または、電流センサ、電圧センサの双方から検出された電流値、電圧値に基づいて求められる。

以上のように、旋回用電動機２１が力行運転しているときは、出力として消費電力や消費電流の大きさが段階的に示される。一方、旋回用電動機２１が発電運転しているときは、出力として発電電力や発電電流の大きさが段階的に示される。したがって、本明細書における旋回用電動機２１の出力は、旋回用電動機２１の力行運転又は回生運転に係る物理量に相当する。

上述の旋回用電動機２１の出力のグラフ表示によれば、運転者は、現在行なっている旋回操作により、どの程度の電力を消費しているか、あるいはどの程度の電力を発電しているかを視覚的に即座に認識することができる。これにより、例えば、運転者は自分の旋回操作が省エネルギの観点から適切な操作であるかといったことを確認することができ、省エネルギの観点から適切な旋回レバー操作を学習することができる。

なお、表示モニタ４２の表示画面２００の領域２１０には、基本画面として常に旋回用電動機２１の出力がグラフ表示されているので、運転者は、操作レバー２６Ａ、２６Ｂから手を離さずに旋回用電動機２１の出力のグラフ表示を常に目視することができる。また、基本画面にはショベルの運転状態及び設定状態に係る基本情報も表示されているので、運転者は基本情報を確認しながら、ほぼ同時に旋回用電動機２１の出力を確認することができ、表示装置８０の利便性が向上している。

本実施形態では、上述の旋回用電動機２１の出力のグラフ表示の他に、キャパシタ１９の蓄電率が段階的にグラフ表示される。図６に示すように、キャパシタ１９の蓄電率の表示は、旋回用電動機２１の出力のグラフ表示に並んで領域２１０に表示される。キャパシタ１９の蓄電率のグラフ表示（バーグラフ）の近傍に、蓄電器を象った簡略図が表示されており、キャパシタ１９の蓄電率の表示であることが視覚的に容易に判断できる。

なお、キャパシタ１９の蓄電率は、キャパシタ電圧検出部１１２で検出された電圧値に基づいて求められる。

キャパシタ１９の蓄電率のグラフ表示は、図６に示す例では、画面の縦方向に２０段階のバー（太い横線）に分かれている。一番下のバーが蓄電率が最も小さい状態（すなわち、蓄電量が最も少ない状態）を示す。バーの数が増すほど蓄電率は大きくなり、最上部のバーまで表示されると、蓄電率は最も大きい状態（すなわち、蓄電量が最も多い状態）となる。

以上のように、基本画面中にキャパシタ１９の蓄電率をグラフ表示することで、運転者は、基本情報を確認しながら、ほぼ同時にキャパシタ１９の蓄電率を確認することができ、表示装置８０の利便性が向上している。また、キャパシタ１９の蓄電率を確認するために表示画面を切り替える必要はなく、操作レバー２６Ａ、２６Ｂを操作しながら蓄電率を確認することができる。

また、旋回用電動機２１の出力表示と並んで同じ画面にキャパシタ１９の蓄電率を表示することにより、例えば、運転者は、蓄電率が小さいときには積極的に発電できるような旋回レバー操作を行なうように心がけることもできる。あるいは、自分の旋回操作を続けた場合に蓄電率がどのように変化するのかといったことを、一つの表示画面を見ながら確認することができ、表示装置８０の利便性が向上する。

次に、画面表示の他の例について、図７を参照しながら説明する。図７に示す表示画面２００には、図６に示す基本情報が表示されており、領域２１０における表示内容のみが異なる。

領域２１０には、図６に示す旋回用電動機２１の出力表示と同様の表示が行なわれる。しかし、図６に示す表示画面２００とは異なり、旋回用電動機２１の出力のグラフ表示に並んで、蓄電率のグラフ表示では無く、エンジン１１の平均燃費のバーグラフが領域２１０内にグラフ表示される。

図７に示す例では、平均燃費のバーグラフは、一時間毎の平均燃費を示すバーである。平均燃費を示すバーは、画面の縦方向に延在し、バーの長さが平均燃費の値に相当する。現在の平均燃費が右端にバーで表示され、一時間おきの平均燃費が左に向けてバーで表示され、１２時間前の平均燃費が左端に表示される。

なお、平均燃費は、コントローラ３０からエンジン１１へ送信される燃料噴射量の指令値に基づいて求められる。

このように、過去の平均燃費を表示することにより、運転者に対して燃費を考慮したレバー操作を促すことができる。例えば、運転者は、平均燃費の一時間毎の推移を確認し、平均燃費が高いときの各種設定モードを思い出してそのような設定に変更する、あるいは、平均燃費が高いときのレバー操作を思い起こしてそのように操作することができる。これにより、平均燃費が高い状態で作業をする時間が多くなり、ショベルの燃費向上を達成することができる。

図７に示す例では、過去の平均燃費の表示として、１２時間前までの一時間毎の平均燃費を表示したが、平均燃費を算出する時間間隔はこれに限られず、例えば、７日前までの１日毎の平均燃費を表示してもよい。また、表示する燃費は単なる平均燃費に限られず、例えば、エンジン１１が実際に稼働している時間だけで求めた燃費を平均化した実稼働平均燃費を表示してもよい。あるいは、レバー操作が行なわれている時間だけで求めた燃費を平均化したレバー操作平均燃費を表示してもよい。

以上のように、基本画面中に過去の平均燃費を表示することで、運転者は、基本情報を確認しながら、ほぼ同時に過去の平均燃費を確認することができ、表示装置８０の利便性が向上している。また、過去の平均燃費を確認するために表示画面を切り替える必要はなく、操作レバー２６Ａ、２６Ｂを操作しながら平均燃費を確認することができる。

また、旋回用電動機２１の出力表示と並んで同じ画面に過去の平均燃費を表示することにより、運転者に対して、燃費を考慮しながら旋回レバー操作を行なうように促すことができる。あるいは、燃費を向上させるには、どのような旋回レバー操作が有効であるかなどを考慮しながら作業を行なうことができる。

次に、画面表示の更に他の例について、図８を参照しながら説明する。図８に示す表示画面２００には、図６に示す基本情報が表示されており、領域２１０における表示内容のみが異なる。

図８に示す画面表示は、図６に示す表示画面２００の領域２１０に、図７に示す平均燃費を示すバーグラフを加えて表示したものである。ただし、図７に示す１２時間分の平均燃費を示すバーグラフの下に、７日間分の平均燃費を示すバーグラフが表示されている。

このように、図８に示す画面表示例では、基本情報の他に、旋回用電動機２１の出力表示と、キャパシタ１９の蓄電率と、平均燃費といった様々な情報を一つの表示画面２００に表示している。したがって、運転者は、画面切り替え操作を行なうことなく、様々な情報を表示モニタ４２から得ることができるため、表示装置８０の利便性が向上している。

１・・・下部走行体１Ａ、１Ｂ・・・油圧モータ２・・・電動旋回機構３・・・上部旋回体４・・・ブーム５・・・アーム６・・・バケット７・・・ブームシリンダ８・・・アームシリンダ９・・・バケットシリンダ１０・・・キャビン１１・・・エンジン１１ａ・・・燃料タンク１２・・・電動発電機１３・・・変速機１４・・・メインポンプ１５・・・パイロットポンプ１６・・・高圧油圧ライン１７・・・コントロールバルブ１８、２０・・・インバータ１９・・・キャパシタ２１・・・旋回用電動機２２・・・レゾルバ２３・・・メカニカルブレーキ２４・・・旋回変速機２５・・・パイロットライン２６・・・操作装置２６Ａ、２６Ｂ・・・操作レバー２６Ｃ・・・ペダル２７・・・油圧ライン２８・・・油圧ライン２９・・・圧力センサ３０・・・コントローラ３８・・・内部メモリ４０・・・運転席４２・・・表示モニタ５０・・・取り付け部５２・・・設置台５４・・・搭載部７０・・・表示制御部７２・・・表示データ生成部７４・・・表示データ送信部１０１・・・リアクトル１０２Ａ・・・昇圧用ＩＧＢＴ１０２Ｂ・・・降圧用ＩＧＢＴ１０４・・・電源接続端子１０６・・・出力端子１０７・・・コンデンサ１１０・・・ＤＣバス１１１・・・ＤＣバス電圧検出部１１２・・・キャパシタ電圧検出部１１３・・・キャパシタ電流検出部１１４、１１７・・・電源ライン１２０・・・蓄電装置

Claims

運転室に表示モニタが設けられたショベルであって、
前記運転室を有する上部旋回体と
該上部旋回体を旋回させる電動旋回機構と、
該電動旋回機構を駆動する旋回用電動機であって、左右に同じ動作態様で前記上部旋回体を旋回させる旋回用電動機と、
前記旋回用電動機を駆動制御するインバータと、
該インバータの電流を検出する電流センサと、
前記表示モニタに表示する情報を生成し、生成した情報を前記表示モニタに表示させる表示制御部と、を具備し、
前記表示制御部は、前記電流センサの検出値に基づいて、前記旋回用電動機の力行運転及び回生運転の出力を算出し、算出した前記出力をグラフ表示するための旋回動作表示データを生成し、生成した旋回動作表示データを前記表示モニタにグラフ表示させることを特徴とする、
ショベル。
運転室に表示モニタが設けられたショベルであって、
前記運転室を有する上部旋回体と、
該上部旋回体を旋回させる電動旋回機構と、
該電動旋回機構を駆動する旋回用電動機と、
該旋回用電動機の運転状態を検出する検出器と、
前記表示モニタに表示する情報を生成し、生成した情報を前記表示モニタに表示させる表示制御部であって、前記検出器の検出値に基づいて、前記旋回用電動機の力行運転及び回生運転の出力を算出し、算出した前記出力の大きさをバーグラフとして表示するための旋回動作表示データを生成し、生成した旋回動作表示データを前記表示モニタに表示させる表示制御部と、を具備し、
前記バーグラフは、ゼロに相当する中央を起点として画面の上方向及び下方向のそれぞれに、前記旋回用電動機が力行運転しているときの前記出力の大きさ、及び前記旋回用電動機が回生運転しているときの前記出力の大きさを示すことを特徴とする、
ショベル。
請求項２記載のショベルであって、
前記旋回用電動機を駆動するための電力を供給する蓄電器を有し、
前記表示制御部は、前記蓄電器の蓄電率を、ゼロに相当する下端を起点とするバーグラフとして表示するための蓄電率表示データを生成し、前記旋回動作表示データと前記蓄電率表示データとを前記表示モニタに同時にグラフ表示させることを特徴とする、
ショベル。
請求項１又は２記載のショベルであって、
前記表示制御部は、エンジンの燃費をグラフ表示するための燃費表示データを生成し、前記旋回動作表示データと前記燃費表示データとを前記表示モニタに同時にグラフ表示させることを特徴とする、
ショベル。
請求項２又は３記載のショベルであって、
前記表示制御部は、前記バーグラフと共に、前記上部旋回体の旋回方向を前記表示モニタに表示させ、
前記バーグラフにおける前記旋回用電動機が力行運転されているときの前記出力及び前記旋回用電動機が回生運転されているときの前記出力は、それぞれ、前記旋回方向に関わらず一方向に表示されることを特徴とする、
ショベル。
請求項３記載のショベルであって、
前記表示制御部は、前記出力のグラフ表示、及び、前記蓄電率のグラフ表示の少なくとも一方のグラフ表示の近傍に、当該グラフ表示の意味を表す簡略図を表示させることを特徴とする、
ショベル。
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載のショベルであって、
前記表示制御部は、前記表示モニタに前記ショベルの運転状態に関する情報を含む標準画面を表示させると共に、該標準画面における表示内容を切り替え可能な付加領域に前記旋回動作表示データを表示させることを特徴とする、
ショベル。
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載のショベルであって、
前記表示制御部は、前記表示モニタに前記ショベルの設定状態に関する情報を含む標準画面を表示させると共に、該標準画面における表示内容を切り替え可能な付加領域に前記旋回動作表示データを表示させることを特徴とする、
ショベル。