JP7577896B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に関する。

油圧ショベル等の建設機械では、複数の操作レバー装置でそれぞれ対応するアクチュエータが操作される。操作レバー装置とアクチュエータとの対応関係（以下、操作割当）は、建設機械の製造メーカにより異なる。そのため、例えば乗り慣れた建設機械とは製造メーカが異なる建設機械を使用する際、操作割当が異なることをオペレータが把握していない場合に誤操作する可能性がある。

それに対し、操作割当の変更機能を持つ建設機械において、選択されている操作割当をモニタに表示し、表示された操作割当を確認した旨の応答操作をオペレータがすることを条件として、運転開始を許容するものが知られている（特許文献１）。

特開２００６－１４４２９６号公報

しかし、特許文献１の技術を適用しても、オペレータが操作割当を確認せずに応答操作をしてしまえば、オペレータが操作割当を把握しないまま建設機械が運転可能な状態になってしまい、十分に誤操作を抑制できるとは限らない。

本発明の目的は、操作割当の誤認による誤操作を抑制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、本発明は、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の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エンジンと、対応する油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバー装置と、前記エンジンを始動するキースイッチと、前記エンジンの回転数を検出する回転数センサと、対応する操作レバー装置の操作を検出する複数の操作センサと、前記操作レバー装置の操作に応じて対応する油圧アクチュエータを駆動するコントローラとを備えた建設機械において、前記コントローラは、前記キースイッチ、前記回転数センサ及び前記複数の操作センサからの信号に基づき、前記操作レバー装置の操作が前記エンジンの始動後の初回操作であるかを判定し、前記操作レバー装置の操作が前記エンジンの始動後の初回操作である場合、前記油圧アクチュエータの動作速度を制限する建設機械を提供する。

本発明によれば、操作割当の誤認による誤操作を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの側面図 本発明の第１実施形態に係る建設機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図 本発明の第１実施形態に係る建設機械に備えられたコントローラの機能ブロック図 本発明の第１実施形態に係る建設機械における油圧アクチュエータの動作指令の手順を表すフローチャート 本発明の第１実施形態に係る建設機械におけるエンジン始動後初回操作判定の手順を表すフローチャート 本発明の第２実施形態に係る建設機械に備えられたコントローラの機能ブロック図 本発明の第２実施形態に係る建設機械における急操作判定を説明する模式図 本発明の第２実施形態に係る建設機械における動作制限を説明する模式図 本発明の第２実施形態に係る建設機械における油圧アクチュエータの動作指令の手順を表すフローチャート

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜第１実施形態＞
－油圧ショベル－
図１は本発明の第１実施形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの側面図である。図１において、図中の左右を油圧ショベル（正確には旋回体）の前後とする。同図に示した油圧ショベルは、走行体１０、旋回体２０、フロント作業機３０等を含んで構成されている。

走行体１０は、左右一対のクローラ１１（片側のみ図示）、クローラフレーム１２等を含んで構成される。左右のクローラ１１は、それぞれ走行駆動装置１３を備えており、互いに独立して動作可能である。走行駆動装置は、走行用油圧モータと減速機構等で構成される。

旋回体２０は、走行体１０の上部に旋回可能に搭載されており、旋回フレーム２１、旋回機構２２、旋回モータ２３、キャブ２４、エンジン２５等を含んで構成されている。旋回フレーム２１は、クローラフレーム１２の上部に鉛直軸周りに旋回可能に連結されている。旋回機構２２が、旋回モータ２３の駆動力により走行体１０に対して旋回体２０（旋回フレーム２１）を旋回駆動させる。キャブ２４は、オペレータが搭乗して油圧ショベルを操作する運転室である。エンジン２５は、油圧ショベルの原動機である。キャブ２４及びエンジン２５は、旋回フレーム２１の上部に搭載されている。エンジン２５には、エンジン回転数を検出する回転数センサ４７（図３）が備わっている。

また、フロント作業機３０は、旋回体２０に連結されており、ブーム３１、ブームシリンダ３２、アーム３３、アームシリンダ３４、バケット３５、バケットシリンダ３６等で構成されている。ブーム３１は、中心線を左右に延ばした軸により旋回フレーム２１に対して上下に回動自在に連結されている。ブームシリンダ３２は、旋回フレーム２１とブーム３１に両端が連結されており、伸縮することによってブーム３１を上下に駆動する。アーム３３は、中心線を左右に延ばした軸によりブーム３１の先端に前後に回動自在に連結されている。アームシリンダ３４は、ブーム３１とアーム３３に両端が連結されており、伸縮することによってアーム３３を前後に駆動する。バケット３５は、中心線を左右に延ばした軸によりアーム３３の先端に回動自在に連結されている。バケットシリンダ３６は、アーム３３とバケット３５とに両端が適宜連結されており、伸縮することによってバケット３５を駆動する。バケット３５は、アタッチメントであり、ブレーカやグラップル等の他のアタッチメントに交換することができる。

更に、旋回体２０（旋回フレーム２１）には、油圧ポンプ４０や流量制御弁４２（図２）等で構成される油圧システムが搭載されている。油圧ポンプ４０は油圧源であり、複数の油圧アクチュエータ、例えば走行用油圧モータ、旋回モータ２３、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６等を駆動するための油圧を吐出する。この油圧ポンプ４０は、エンジン２５により駆動される。流量制御弁４２は、各油圧アクチュエータに供給する圧油の流れ（方向及び流量）を制御する複数の方向切換弁からなるバルブユニットである。流量制御弁４２を構成する複数の方向切換弁は、受圧室に作用するパイロット圧で駆動される油圧駆動式であり、例えば３位置切換弁を採用する場合、駆動対象の油圧アクチュエータに各１つ対応して設けられる。

また、キャブ２４の内部には、左右の操作レバー装置２６，２７（図２）が配置されている。操作レバー装置２６，２７は十字操作式であり、それぞれ前後にレバーを倒して操作する第１の操作レバー装置と、左右にレバーを倒して操作する第２の操作レバー装置とを含み、第１の操作レバー装置と第２の操作レバー装置とで操作レバーを共用する構成である。これら操作レバー装置２６，２７は、キャブ２４の内部において、運転席の左右に配置されている。これら操作レバー装置２６，２７により、各油圧アクチュエータ（旋回モータ２３、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６）が操作される。

その他、キャブ２４の内部には、油圧ショベルの電源を入り切りしたりエンジン２５を始動したりするためのキースイッチ２９（図３）や、ゲートロックレバー（不図示）、モニタ７０（図３）が配置されている。ゲートロックレバーは、操作レバー装置２６，２７による油圧アクチュエータの操作を無効化するロックレバー装置を操作するレバーである。このゲートロックレバーは、運転席の乗降側に設置されていて、寝かせた状態でオペレータの降車を妨げ、起こして運転席の乗降口を開放することでオペレータが降車できるように構成されている。

－油圧システム－
図２は本発明の第１実施形態に係る建設機械に備えられた油圧システムの要部を表す回路図である。

図２に示すように、操作レバー装置２６，２７は電気式である。これら操作レバー装置２６，２７の操作（操作方向、操作量）は、複数の操作センサ２８ａ－２８ｄで検出され、それぞれコントローラ６０に出力される。操作センサ２８ａ－２８ｄには、ロータリエンコーダやポテンショメータ等といった操作レバーの傾斜方向及び傾斜量を検出するセンサを採用することができる。例えば操作センサ２８ａは、操作レバー装置２６の前後方向の操作を、操作センサ２８ｂは、操作レバー装置２６の左右方向の操作を検出する。操作センサ２８ｃは、操作レバー装置２７の前後方向の操作を、操作センサ２８ｄは、操作レバー装置２７の左右方向の操作を検出する。

コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄからの信号に基づき、オペレータのレバー操作に応じて、電磁比例弁（減圧弁）４３ａ－４３ｈのソレノイドに指令信号を出力する。電磁比例弁４３ａ－４３ｈは、パイロットポンプ４１と流量制御弁４２の各方向切換弁の受圧室とを繋ぐパイロットライン４４（各受圧室に接続する支流部分）に設けられている。各電磁比例弁４３ａ－４３ｈは、パイロットポンプ４１から吐出される圧油を減圧してパイロット圧を生成し、生成したパイロット圧を対応する方向切換弁の受圧室に作用させ、操作に応じた方向にその方向切換弁を駆動する。

例えば、電磁比例弁４３ａ，４３ｂは、旋回モータ２３用の方向切換弁の対応する受圧室に繋がっている。電磁比例弁４３ａからパイロット圧が出力されると旋回モータ２３用の方向切換弁のスプールが一方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油が旋回モータ２３の一方側のポートに供給され、旋回モータ２３が正転して右旋回動作する。電磁比例弁４３ｂからパイロット圧が出力されると旋回モータ２３用の方向切換弁のスプールが他方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油が旋回モータ２３の他方側のポートに供給され、旋回モータ２３が逆転して左旋回動作する。

電磁比例弁４３ｃ，４３ｄは、アームシリンダ３４用の方向切換弁の対応する受圧室に繋がっている。電磁比例弁４３ｃからパイロット圧が出力されるとアームシリンダ３４用の方向切換弁のスプールが一方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がアームシリンダ３４の一方側のポートに供給され、アームシリンダ３４が収縮してアームダンプ動作する。電磁比例弁４３ｄからパイロット圧が出力されるとアームシリンダ３４用の方向切換弁のスプールが他方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がアームシリンダ３４の他方側のポートに供給され、アームシリンダ３４が伸長してアームクラウド動作する。

電磁比例弁４３ｅ，４３ｆは、ブームシリンダ３２用の方向切換弁の対応する受圧室に繋がっている。電磁比例弁４３ｅからパイロット圧が出力されるとブームシリンダ３２用の方向切換弁のスプールが一方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がブームシリンダ３２の一方側のポートに供給され、ブームシリンダ３２が収縮してブーム下げ動作する。電磁比例弁４３ｆからパイロット圧が出力されるとブームシリンダ３２用の方向切換弁のスプールが他方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がブームシリンダ３２の他方側のポートに供給され、ブームシリンダ３２が伸長してブーム上げ動作する。

電磁比例弁４３ｇ，４３ｈは、バケットシリンダ３６用の方向切換弁の対応する受圧室に繋がっている。電磁比例弁４３ｇからパイロット圧が出力されるとバケットシリンダ３６用の方向切換弁のスプールが一方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がバケットシリンダ３６の一方側のポートに供給され、バケットシリンダ３６が伸長してバケットクラウド動作する。電磁比例弁４３ｈからパイロット圧が出力されるとバケットシリンダ３６用の方向切換弁のスプールが他方側に移動し、油圧ポンプ４０からの圧油がバケットシリンダ３６の他方側のポートに供給され、バケットシリンダ３６が収縮してバケットダンプ動作する。

また、パイロットライン４４には、電磁比例弁４３ａ－４３ｈとパイロットポンプ４１との間にロック弁４６が設けられている。本実施形態では、ロック弁４６に電磁駆動式の開閉弁を採用した構成を例示している。ロック弁４６は、ゲートロックレバー及びその位置センサ４５（図３）と共に、前述したロックレバー装置を構成し、位置センサ４５で検出されるゲートロックレバーの位置に応じてコントローラ６０から出力される指令信号により開閉する。

コントローラ６０は、位置センサ４５に基づきゲートロックレバーが起きていると判定した場合、ロック弁４６を閉じる。これによりパイロットポンプ４１から電磁比例弁４３ａ－４３ｈへの圧油の供給が遮断され、操作レバー装置２６，２７による油圧アクチュエータの操作が無効化（ロック）される。この場合、操作レバー装置２６，２７の操作の有無に関わらず、油圧アクチュエータは動作不能となる。

反対に、コントローラ６０は、位置センサ４５に基づきゲートロックレバーが寝ていると判定した場合、ロック弁４６を開ける。これによりパイロットポンプ４１から電磁比例弁４３ａ－４３ｈに圧油が流れ、電磁比例弁４３ａ－４３ｈがパイロット圧を出力可能な状態となる。これにより、操作レバー装置２６，２７による油圧アクチュエータの操作が有効化（ロック解除）され、操作レバー装置２６，２７の操作に応じ、対応付けられた油圧アクチュエータが動作する。

－コントローラ－
図３はコントローラの機能ブロック図である。

コントローラ６０は、油圧ショベルに搭載された車載コンピュータであり、メモリ６１と、ＣＰＵ６２とを含んで構成される。メモリ６１は、対象機器の制御に必要なプログラムや各種データ、演算途中の一時データ等を記憶するＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＨＤ、ＳＳＤ等の記憶装置である。ＣＰＵ６２は、メモリ６１に記憶されたプログラムや各種データに基づき、各種演算や対象機器の制御等を実行する処理装置である。

・メモリ
メモリ６１には、操作割当データ６３が複数通り記憶されている。操作割当データ６３は、油圧アクチュエータ（旋回モータ２３、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６）の各動作に対する操作レバー装置２６，２７の操作の割り当て（操作割当）のデータである。

操作割当データ６３の一例を挙げる。例えば、左の操作レバー装置２６の操作レバーを前に倒すと旋回モータ２３が正転して右旋回動作し、後に倒すと旋回モータ２３が逆転して左旋回動作する。また、左の操作レバー装置２６の操作レバーを左に倒すとアームシリンダ３４が収縮してアームダンプ動作し、右に倒すとアームシリンダ３４が伸長してアームクラウド動作する。右の操作レバー装置２７の操作レバーを前に倒すとブームシリンダ３２が収縮してブーム下げ動作し、後に倒すとブームシリンダ３２が伸長してブーム上げ動作する。また、右の操作レバー装置２７の操作レバーを左に倒すとバケットシリンダ３６が伸長してバケットクラウド動作し、右に倒すとバケットシリンダ３６が収縮してバケットダンプ動作する。このような操作レバー装置２６，２７の操作と油圧アクチュエータの動作との関係を規定する操作割当データ６３が、メモリ６１に複数通り記憶されている。

また、メモリ６１には、制限対象データ６４も記憶可能に設けられている。制限対象データ６４は、油圧アクチュエータの動作速度の制限（後述する動作制限６６）について、制限対象となる対象油圧アクチュエータとその動作方向を規定するデータである。この制限対象データ６４は、例えば誤操作による影響度を考慮して、旋回モータ２３の正転及び逆転（右旋回及び左旋回）、アームシリンダ３４の収縮（アームダンプ）といったように、対象油圧アクチュエータやその動作方向を任意に選択し設定することができるように構成している。

なお、制限対象データ６４は、コントローラ６０に入力端末Ｔを接続し、書き換え、削除又は追加等をすることができる。操作割当データ６３も、書き換え、削除又は追加等についてはコントローラ６０に入力端末Ｔを接続して行われる。但し、メモリ６１に記憶されている複数の操作割当データ６３から１つを選択する操作については、キャブ２４に設置された入力装置（例えばモニタ７０）を介してオペレータ等が行うことができるようになっている。

・ＣＰＵ
また、ＣＰＵ６２は、メモリ６１に記憶されたプログラムに従って、出力演算６５、動作制限６６等の機能を実行する。

出力演算６５は、操作レバー装置２６，２７の操作に応じて対応する油圧アクチュエータを駆動する機能である。上記の通り、操作レバー装置２６，２７の操作に応じた信号が、操作センサ２８ａ－２８ｄからコントローラ６０に入力される。ＣＰＵ６２は、出力演算６５の機能により、操作センサ２８ａ－２８ｄからの信号に応じた指令信号（電流値）を演算し、対応する電磁比例弁４３ａ－４３ｈに出力する。その際、操作レバー装置２６，２７の操作方向と、その操作に応じて生成される指令信号の出力先（電磁比例弁４３ａ－４３ｈ）の対応関係は、現在選択されている操作割当データ６３による。

動作制限６６は、操作レバー装置２６，２７が操作された場合、一定条件下でその操作による油圧アクチュエータの動作速度を制限する機能である。この機能の下、ＣＰＵ６２は、操作レバー装置２６，２７が操作された場合、その操作がエンジン２５の始動後の初回操作であるか否かを判定し、エンジン２５の始動後の初回操作であれば、その操作による油圧アクチュエータの動作速度を制限する。その際、ＣＰＵ６２は、キースイッチ２９、回転数センサ４７及び操作センサ２８ａ－２８ｄからの信号に基づき、操作レバー装置２６，２７の操作がエンジン２５の始動後の初回操作であるかを判定する。また、動作速度の制限は、動作速度（例えば電磁比例弁４３ａ－４３ｈに対する指令信号）に予め設定された制限値（上限値）を設定し、制限値を超える速度で油圧アクチュエータが動作しないようにする方法で行われる。つまり、動作制限６６の機能が働いた状態では、所定操作量以下の微動操作であれば、油圧アクチュエータは操作に応じた速度で動作するが、所定操作量を超える操作をしても、油圧アクチュエータは制限値（非常にゆっくりした微動速度）でしか動作しない。

その他、動作制限６６の機能の一部として、ＣＰＵ６２は、ロックレバー装置による油圧アクチュエータの操作の無効化状態が設定時間を超えて継続した後における無効化状態が解除された後の初回操作（最初になされる操作）であるか否かを判定する。また、ＣＰＵ６２は、操作レバー装置２６，２７の無操作状態（傾倒されないで中立の状態）が設定時間を超えたか否かを判定する。操作レバー装置２６，２７の操作が、無効化状態が設定時間を超えて継続した後における無効化状態が解除された後の初回操作である場合、又は無操作状態が設定時間を超えた後の初回操作である場合、ＣＰＵ６２は、それら操作による油圧アクチュエータの動作速度を制限する。これらの場合における油圧アクチュエータの動作速度の制限の方法は、エンジン２５の始動後の初回操作の場合と同様である。

なお、本実施形態の場合、前述した通りメモリ６１には制限対象データ６４が記憶されており、ＣＰＵ６２は、制限対象データ６４に登録された動作に対応する操作がされた場合にのみ動作制限６６を実行する。つまり、例えばエンジン始動後の初回操作時に実行する動作制限６６では、制限対象データ６４に設定された対象油圧アクチュエータがエンジン始動後初めて操作された場合に、その対象油圧アクチュエータの動作速度を制限する。操作無効状態の継続後の初回操作や無操作状態の継続中にされた操作の際に実行する動作制限６６ついても、同様である。旋回モータ２３、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６の全ての双方向の動作を制限対象データ６４に登録すれば、操作レバー装置２６，２７の全ての操作について、動作制限６６の機能が一律に適用され得る。

また、動作制限６６の機能の一環として、ＣＰＵ６２は、油圧アクチュエータの動作速度の制限中、油圧アクチュエータの動作速度を制限していることをモニタ７０に表示出力し、現在動作制限６６の機能が実行されていることをオペレータに知らせる。

－動作指令－
図４はコントローラ６０による油圧アクチュエータの動作指令の手順を表すフローチャートである。コントローラ６０は、通電中に図４のフローを繰り返し実行する。

・ステップＳ１０
図４のフローの実行中、コントローラ６０は、まずステップＳ１０において、操作センサ２８ａ－２８ｄの信号に基づき、操作レバー装置２６，２７による操作がされているかをまず判定する。操作がされているかどうかは、予め設定された設定操作量を超える操作（例えば不感帯を超える操作）がされているかどうかで判定される。設定操作量の設定を調整し、油圧ショベルの振動や電気的な外乱等により操作判定値の変動によって意図的な操作がされていないのに操作がされていると誤判定されることを抑制する。コントローラ６０は、操作レバー装置２６，２７の双方とも操作されていないと判定した場合、ステップＳ１０に手順を戻し、操作レバー装置２６，２７の少なくとも一方が操作されるまでステップＳ１０の手順を繰り返す。コントローラ６０は、操作レバー装置２６，２７の少なくとも一方が前後左右の少なくともいずれかに操作されていると判定した場合、ステップＳ１０からステップＳ２０に手順を移す。

・ステップＳ２０
ステップＳ２０に手順を移した場合、コントローラ６０は、現在されている操作（複数種の操作がされている場合はいずれかの操作）が、制限操作であるかを判定する。制限操作であるかどうかは、その操作が、現在選択されている操作割当データ６３の下で、制限対象データ６４に登録されている動作に割り当てられているかどうかで判定される。例えばブーム上げ動作が制限対象データ６４として登録されている場合、現在選択されている操作割当データ６３におけるブーム上げ操作（先述した例では操作レバー装置２７の後傾操作）があった場合に、ステップＳ２０の判定が満たされる。コントローラ６０は、現在されている操作が制限操作でない場合、ステップＳ２０からステップＳ７６に手順を移し、制限操作である場合、ステップＳ２０からステップＳ３０に手順を移す。

・ステップＳ３０
ステップＳ３０に手順を移した場合、コントローラ６０は、動作制限フラグがオン（有効）であるかを判定する。動作制限フラグとは、動作制限６６の機能を実行する前提条件であり、動作制限フラグがオンである場合にのみ動作制限６６の機能が実行される。コントローラ６０は、動作制限フラグがオンの場合はステップＳ３０からステップＳ６６に手順を移し、動作制限フラグがオフの場合はステップＳ３０からステップＳ４０に手順を移す。

・ステップＳ４０
ステップＳ４０に手順を移した場合、コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄ、キースイッチ２９及び回転数センサ４７の信号に基づき、現在されている操作がエンジン始動後の初回操作かどうかを判定する。ステップＳ４０でエンジン始動後の初回操作であるかを判定するアルゴリズムについては、図５を用いて後で説明する。コントローラ６０は、現在されている操作がエンジン始動後の初回操作である場合はステップＳ４０からステップＳ６５に手順を移し、初回操作でない場合はステップＳ４０からステップＳ５０に手順を移す。

・ステップＳ５０
ステップＳ５０に手順を移した場合、コントローラ６０は、位置センサ４５の信号に基づき、現在されている操作（制限操作）が、ロックレバー装置による油圧アクチュエータの操作の無効化状態が設定時間を超えて継続した後の初回操作であるかを判定する。設定時間は、予め設定されてメモリ６１に記憶された値であり、例えば１分、５分等といった数値である。この設定時間は、キャブ２４に設置された入力装置（例えばモニタ７０）でオペレータが変更できるようにすることができる。現在行われている操作が、操作無効化状態が設定時間を超えて継続した後の初回操作である場合、コントローラ６０は、ステップＳ５０からステップＳ６５に手順を移す。現在行われている操作が、操作無効化状態が設定時間を超えて継続した後の初回操作ではない場合、コントローラ６０は、ステップＳ５０からステップＳ６０に手順を移す。

・ステップＳ６０
ステップＳ６０に手順を移した場合、コントローラ６０は、操作レバー装置２６，２７の無操作状態が設定時間を超えたか否かを判定する。この判定に用いる設定時間は、予め設定されてメモリ６１に記憶された値（例えば１分、５分）といった数値であり、ステップＳ５０の判定に用いる設定時間と同値としても良いし、異なる値としても良い。この設定時間も、キャブ２４に設置された入力装置（例えばモニタ７０）でオペレータが変更できるようにすることができる。現在されている操作が、無操作状態が設定時間を超えた後の初回操作でなければ、コントローラ６０は、ステップＳ６０からステップＳ７６に手順を移す。現在されている操作が、無操作状態が設定時間を超えた後の初回操作である場合、コントローラ６０は、ステップＳ６０からステップＳ６５に手順を移す。

・ステップＳ６５
ステップＳ６５に手順を移した場合、コントローラ６０は、動作制限フラグをオン（有効）にしてステップＳ６６に手順を移す。つまり、ステップＳ３０の時点で動作制限フラグがオフ（無効）であっても、ステップＳ４０，Ｓ５０，Ｓ６０のいずれかの判定が満たされれば、動作制限フラグがオンになる（有効化される）。

・ステップＳ６６
ステップＳ６６に手順を移すと（つまり制限操作が行われ、かつ動作制限フラグがオンである場合）、コントローラ６０は、前述した動作制限６６の機能を実行し、またモニタ７０に動作制限機能が実行されていることを表示する。これにより、現在されている操作（制限操作）が所定操作量を超える操作であっても、対応する油圧アクチュエータは、操作量に応じて速度ではなく、制限のかかった緩慢な速度で動作する。

・ステップＳ７０
動作制限６６の機能の実行中、コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄの信号に基づき、現在操作されている操作レバー（操作レバー装置２６，２７の双方が操作されている場合は双方の操作レバー）が中立位置に復帰したかを判定する。中立位置に戻ったかどうかは、ステップＳ１０の判定に用いた設定操作量以下の操作量に戻ったかどうかで判定される。現在の操作が継続する間、コントローラ６０は、ステップＳ６６を繰り返し実行して動作制限６６の機能の実行を継続する。現在操作されている操作レバーが中立位置に復帰したら、コントローラ６０は、動作制限６６の機能の実行とモニタ７０へのその旨の表示出力を停止し、ステップＳ７０からステップＳ７５に手順を移す。

・ステップＳ７５
ステップＳ７５に手順を移すと、コントローラ６０は、動作制限フラグをオフ（無効）にしてステップＳ７６に手順を移し、ステップＳ１０に手順を戻す。

・ステップＳ７６
ステップＳ７６に手順を移した場合、コントローラ６０は、動作制限６６の機能を実行することなく、操作レバー装置２６，２７の操作に応じて対応する油圧アクチュエータを制御する。一部図示省略しているが、この通常制御中、コントローラ６０は、ステップＳ７０と同じ要領で現在操作されている操作レバーが中立位置に復帰したかを判定し、現在操作されている操作レバーが中立位置に戻ったらステップＳ１０に手順を戻す。従って、ステップＳ４０，Ｓ５０，Ｓ６０のいずれかの判定が満たされて動作制限フラグがオンになる状況を除き、操作レバー装置２６，２７が操作された場合はステップＳ７６に手順が移行して通常制御が実行される。

－エンジン始動後初回操作判定－
図５はコントローラ６０によるエンジン始動後初回操作判定の手順を表すフローチャートである。コントローラ６０は、図４で説明した動作指令のフローと並行して図５のフローを通電中に繰り返し実行し、現在されている操作がエンジン始動後の初回操作であるのかどうかを識別する。図４で説明したステップＳ４０の判定は、図５のフローによる識別に基づいてされる。

・ステップＳ８０
図５のフローの実行中、コントローラ６０は、まずステップＳ８０において、エンジン停止フラグがオン（有効）であるかを判定する。エンジン停止フラグとは、ステップＳ８１においてエンジン回転数が０である、つまりエンジン２５が停止状態であると判定された場合にオンになるフラグである。コントローラ６０は、エンジン停止フラグがオンの場合はステップＳ８０からステップＳ８３に手順を移し、エンジン停止フラグがオフの場合はステップＳ８０からステップＳ８１に手順を移す。

・ステップＳ８１
ステップＳ８１に手順を移した場合、コントローラ６０は、回転数センサ４７の信号に基づき、エンジン回転数が０であるか、つまりエンジン２５が停止状態であるかを判定する。エンジン回転数が０より大きくエンジン稼動中と判定した場合、コントローラ６０は、図５の手順の現在のサイクルを終えて次のサイクルのステップＳ８０に移行する。エンジン回転数が０でエンジン停止中と判定した場合、コントローラ６０は、ステップＳ８１からステップＳ８２に手順を移す。

・ステップＳ８２
ステップＳ８２に手順を移した場合、コントローラ６０は、エンジン停止フラグをオンにしてメモリ６１に記憶し、ステップＳ８３に手順を移す。

・ステップＳ８３
ステップＳ８３に手順を移すと、コントローラ６０は、キースイッチ２９の信号に基づき、キースイッチ２９がＳＴＡＲＴ位置であるかを判定する。キースイッチ２９のＳＴＡＲＴ位置は、エンジン始動の際にクランキングを行うための位置であり、エンジン始動の操作がされているかの判定に用いることができる。キースイッチ２９がＳＴＡＲＴ位置にない場合、コントローラ６０は、図５の手順の現在のサイクルを終えて次のサイクルのステップＳ８０に移行する。キースイッチ２９がＳＴＡＲＴ位置にある場合、コントローラ６０は、ステップＳ８３からステップＳ８４に手順を移す。

・ステップＳ８４
ステップＳ８４に手順を移すと、コントローラ６０は、回転数センサ４７の信号に基づき、エンジン２５が始動したかを判定する。エンジン２５が始動したかは、回転数センサ４７で検出されるエンジン回転数が、予め設定された設定回転数以上に達したかどうかで判定することができる。一例として、スターターモータによるクランキング回転数をエンジン回転数が超えた段階で、エンジン２５が始動したと判定することができる。エンジン２５がまだ始動していない場合、コントローラ６０は、図５の手順の現在のサイクルを終えて次のサイクルのステップＳ８０に移行する。エンジン２５が始動した場合、コントローラ６０は、ステップＳ８４からステップＳ８５に手順を移す。

・ステップＳ８５
ステップＳ８５に手順を移すと、コントローラ６０は、エンジン停止フラグをオフ（無効）にしてメモリ６１に記憶し、ステップ８６に手順を移す。

・ステップＳ８６
ステップＳ８６に手順を移すと、コントローラ６０は、エンジン始動後初回フラグをオン（有効）にしてメモリ６１に記憶し、ステップ８７に手順を移す。

・ステップＳ８７
ステップＳ８７に手順を移すと、コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄの信号に基づき、操作レバー装置２６，２７による操作（制限操作）がされているかを判定する。この判定は、例えば図４のステップＳ１０，Ｓ２０の判定と同じ要領で実行される。操作がされていなければ、コントローラ６０は、操作がされるまでステップＳ８７の手順を繰り返し実行する。操作がされた場合、コントローラ６０は、ステップＳ８７からステップＳ８８に手順を移す。

・ステップＳ８８
ステップＳ８８に手順を移すと、コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄの信号に基づき、現在操作されている操作レバー装置２６，２７の操作レバーが中立位置に復帰したかどうかを判定する。この判定は、例えば図４のステップＳ７０の判定と同じ要領で実行される。現在操作されている操作レバーが中立位置に復帰していなければ、コントローラ６０は、操作レバーが中立位置に戻るまでステップＳ８８の手順を繰り返し実行する。現在操作されている操作レバーが中立位置に復帰したら、コントローラ６０は、ステップＳ８８からステップＳ８９に手順を移す。

・ステップＳ８９
ステップＳ８９に手順を移すと、コントローラ６０は、エンジン始動後初回フラグをオフ（無効）にしてメモリ６１に記憶し、図５の手順の現在のサイクルを終えて次のサイクルのステップＳ８０に移行する。

図４のステップＳ４０の判定は、エンジン始動後初回フラグがオン（有効）であるとき、すなわち図５のステップＳ８６からステップＳ８９の間の手順を実行している間に機会が到来した場合に満たされる。他方、エンジン始動後初回フラグがオフ（無効）であるとき、すなわち図５のステップＳ８０からステップＳ８６の間の手順を実行している間に図４のステップＳ４０の判定の機会が到来した場合、ステップＳ４０の判定は満たされない。

－効果－
（１）本実施形態においては、上記の通り操作レバー装置２６，２７の操作がエンジン始動後の初回操作である場合、その操作による油圧アクチュエータの動作速度が制限される。従って、オペレータが油圧ショベルの運転を開始するに当たり、仮に操作割当を誤認していたとしても、操作レバー装置２６，２７の操作によって油圧アクチュエータが急動作することがない。また、油圧アクチュエータの緩慢な動作から、オペレータは直ちに操作割当又は操作割当の誤認を認識することができる。そして、一旦操作レバーを中立に戻して改めて操作をすることで動作制限６６の機能は解除され、オペレータは操作割当を意識しつつ操作レバー装置２６，２７を用いた通常の作業に速やかに移行することができる。また、本実施形態のように操作割当の変更機能を搭載した機種であれば、オペレータの馴染んだ操作割当と異なることが分かれば、その時点で操作割当に切り換えることもできる。

以上のように、本実施形態によれば、操作割当の誤認による誤操作を抑制することができる。

（２）また、本実施形態では、操作レバー装置２６，２７の操作について一律に動作制限６６の機能を適用するのではなく、メモリ６１に記憶された制限対象データ６４に対応する操作についてのみ動作制限６６の機能の適用対象とすることができる。

例えば、部分的に共通する操作割当Ａ，Ｂがあるとする。操作割当Ａが選択された油圧ショベルを操作割当Ｂのつもりでオペレータが運転する場合を考えると、エンジン始動後の初回の操作が操作割当Ａ，Ｂに共通する操作である可能性がある。この場合、オペレータは操作割当の誤認を自覚しないまま、動作制限６６の機能を解除すべく操作レバーを戻して通常操作に移行する可能性もある。

それに対し、本実施形態では、動作制限６６の機能の適用対象を設定することができるので、例えばオペレータ自身が特に気を付けたい操作を選択して動作制限６６の機能の適用対象に設定することで、上記のような場合にも柔軟に適用できる。操作レバー装置２６，２７の全ての操作を動作制限６６の適用対象操作とすべき場合は、全ての操作を適用対象に設定することもできる。

但し、操作レバー装置２６，２７の全ての操作に一律に動作制限６６の機能を適用すべき場合は、制限対象データ６４の選択設定機能は必ずしも必要なく省略可能である。

（３）ロックレバー装置による操作無効化状態が一定時間以上継続した場合、オペレータが一度降車し、その間に例えば別の作業機械を運転していたり、作業工程の確認や各種設定変更等をしていたりする場合もある。また、エンジン２５を動かしたままオペレータが交代する場合もある。このような場合は、エンジン始動後の初回操作でなくても、操作割当の誤認による誤操作が発生する可能性がある。

それに対し、本実施形態では、ロックレバー装置による操作無効化状態が設定時間を超えて継続した後の初回操作である場合、油圧アクチュエータの動作速度を制限する。これにより、一時離席後の再操作時やオペレータ交代時の誤操作も効果的に抑制することができる。

また、操作無効化状態が継続した状況を判定するための設定時間は、短い方が動作制限６６の機能の実行機会が増えて誤操作抑止の効果は上がるが、過度に動作制限６６の機能が実行される煩わしくなり得る。それに対し、設定時間はオペレータ等が設定を変更することができるので、自らの作業予定や油圧ショベルの使用状況等を考慮して設定することで、誤操作抑止効果と作業効率のバランスを調整することができる。

（４）操作レバー装置２６，２７が一定時間以上操作されない場合も、オペレータが例えば作業工程の確認等を行っている可能性があり、やはり操作割当の誤認による誤操作が発生する可能性がある。

それに対し、本実施形態では、無操作時間が設定時間を超えて継続している最中に操作がされた場合、油圧アクチュエータの動作速度を制限して、上記（３）と同じく誤操作を効果的に抑制することができる。

また、無操作時間が一定以上継続した状況を判定するための設定時間は、短い方が動作制限６６の機能の実行機会が増えて誤操作抑止の効果は上がるが、過度に動作制限６６の機能が実行される煩わしくなり得る。この設定時間もオペレータ等が設定を変更することができるので、オペレータ自らが諸般の事情を考慮して設定することで、誤操作抑止効果と作業効率のバランスを調整することができる。

（５）動作制限６６の機能が実行されている間、その旨がモニタ７０に表示されるので、オペレータはモニタ７０の表示により動作制限６６の機能が働いていることを認識することができる。

＜第２実施形態＞
図６は本発明の第２実施形態に係る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６において第１実施形態と同様の又は対応する要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。

本実施形態が第１実施形態と相違する点は、第１実施形態において動作制限６６の機能が実行される場面（ステップＳ４０－Ｓ６０の判定が満たされる場合）でも、現在されている操作が緩やかな操作であれば動作制限６６が適用されない点である。具体的には、本実施形態において、コントローラ６０がＣＰＵ６２で実行する機能として急操作判定６７が加わっており、操作が急操作であるかが判定される。

急操作判定６７において、コントローラ６０は、操作センサ２８ａ－２８ｄからの信号に基づき、操作レバー装置２６，２７の操作量の増加率が設定増加率より大きいかを判定する。制限対象データ６４が設定されている場合、急操作判定６７において増加率が判定される操作は、制限対象データ６４に設定された対象油圧アクチュエータについての操作である。また、設定増加率は、予め設定されてメモリ６１に記憶されている。コントローラ６０は、操作レバー装置２６，２７の操作の増加率が設定増加率より大きい場合にのみ、その操作を動作制限６６の機能の実行対象とし、ステップＳ４０－Ｓ６０の判定が満たされる場合に油圧アクチュエータの動作速度を制限する。

図７は急操作判定を説明する模式図である。

図７に示したように、オペレータによる操作レバー装置２６，２７の操作が急操作であるかどうかは、時間当たりの操作レバー装置２６，２７のレバー操作速度の大小（操作量の増加率の大小）で判定される。具体的には、上記の設定増加率よりも増加率の大きい操作が急操作と判定される。図７においては、点線で示した設定増加率に対し、単位時間当たりの操作量の増加が多い操作αは急操作と判定され、単位時間当たりの操作量の増加が少ない操作βは緩やかな操作と判定される。

図８は本実施形態における動作制限を説明する模式図である。

同図に示した通り、急操作である操作αについては、ステップＳ４０－Ｓ６０（図４）のいずれかの判定が満たされる場合は、動作制限６６が適用される。つまり、操作量が設定値に到達した時点で電磁比例弁に対する指令信号は制限値で制限され、操作量が設定値を超えて増加しても電磁比例弁に対する指令信号は制限値から増加しない。

それに対し、緩やかな操作βについては、ステップＳ４０－Ｓ６０（図４）のいずれかの判定が満たされる場合でも、動作制限６６は適用されず、操作量に応じた指令信号が出力される。つまり、設定増加率よりも低い増加率で操作量が設定値に到達した場合、そのまま操作量が設定値を超えて増加すれば、電磁比例弁に対する指令信号が制限値を超えて増加する。

なお、設定増加率は、レバー操作により実際に油圧アクチュエータが動き出すまでの応答時間も考慮して決定する必要がある。また、建設機械の機種や車格、個体差により、操作感度、電磁比例弁４３ａ－４３ｈの応答性、油圧アクチュエータの応答性に差があるため、設定増加率は入力装置（例えばモニタ７０）でオペレータ等が行うことができるように構成することが望ましい。更に、油圧アクチュエータの応答性には作動油温度も大きく影響する。そのため、例えば温度センサにより測定される作動油温度がコントローラ６０に入力され、予め設定されたアルゴリズムでコントローラ６０において作動油温度に応じて設定増加率が補正されるような構成も好ましい。

図９は本実施形態のコントローラによる油圧アクチュエータの動作指令の手順を表すフローチャートである。コントローラ６０は、通電中に図９のフローを繰り返し実行する。図９は第１実施形態の図４に対応しており、図４のフローと同一の又は対応する手順については、図９のフローにおいて図４と同一の番号を付して説明を省略する。

図９のフローが図４のフローと相違する点は、ステップＳ１０とステップＳ２０の間に急操作を判定するステップＳ１５が介在している点であり、その他の手順について図９のフローと図４のフローが同様である。

つまり、操作レバー装置２６，２７の操作がされている場合、コントローラ６０は、ステップＳ１０からステップＳ１５に手順を移し、図７で説明したようにその操作が急操作であるかを判定する。操作が緩やかな操作であれば、コントローラ６０は、ステップＳ３０－Ｓ６０の判定を行うことなくステップＳ１５からステップＳ７６に手順を移し、操作に応じた油圧アクチュエータの通常制御を実行する。操作が急操作であれば、コントローラ６０は、ステップＳ１５からステップＳ３０に手順を移し、第１実施形態と同様にステップＳ３０－Ｓ６０の判定を実行し、いずれかの判定が満たされれば動作制限６６の機能を実行する。

本実施形態においても、ステップＳ４０－６０の判定が満たされる操作が行われた場合に動作制限６６の機能が実行され、第１実施形態と同様の効果が得られる。

加えて、操作が緩やかである場合には、仮にステップＳ４０－６０の判定が満たされ得る操作であっても、例外的に動作制限６６の機能の実行対象から除外し、動作制限６６の機能の実行を省略する。微操作で慎重に操作し始めるオペレータの場合、仮に操作割当を正しく認識していなくても微操作により自ら操作割当の確認を試行する傾向がある。このようなオペレータにとっては、ステップＳ４０－Ｓ６０の判定により一律に動作制限６６の機能が実行されると煩わしい場合がある。

そこで、本実施形態のように、微操作の場合は動作制限６６の実行対象外とし、一定以上の増加率を伴う操作のみを動作制限６６の実行対象とすることにより、微操作に動作制限６６が介入することがなくなる。これにより、特に操作が慎重なオペレータについて動作制限６６の介入による煩わしさや違和感を軽減することができる。

＜変形例＞
以上の実施形態では、操作レバー装置２６，２７として電気レバー装置を採用した建設機械に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、操作レバーでパイロット弁を操作する油圧式の操作レバー装置を採用した建設機械にも本発明は適用可能である。油圧式の操作レバー装置でも、セレクターバルブで操作割当が切り換え可能なものが存在する。このような建設機械においても、例えば操作センサとしてレバー操作量を検出するポテンショメータ又はパイロット圧を検出する圧力計を用いることで、上記同様に動作制限６６の実行の可否を判定することができる。また、パイロットライン４４に減圧弁を設け、パイロット弁に供給される圧油（元圧）を減じることにより、パイロット圧に制限をかけることができる。

また、操作割当の切換機能を持つ建設機械に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、操作割当の切換機能のない建設機械にも本発明は適用可能である。操作割当が切り換えられない建設機械であっても、例えば初回搭乗時等には、オペレータが操作割当を誤認し得るためである。

また、ロック弁４６に電磁弁を設けた場合を例に挙げて説明したが、ゲートロックレバーと機械的にリンクした機械式のロック弁を採用した建設機械にも本発明は適用可能である。この場合でも、ゲートロックレバーのポジションが位置センサ４５で検出されてコントローラ６０に入力されるようにすれば、ステップＳ５０（図４）の判定を実行することができる。

また、動作制限６６の実行形態として電磁比例弁４３ａ－４３ｈへの指令信号に制限値を設ける例を説明したが、操作量に応じて演算される指令信号に１未満の（例えば０．１程度）の係数を掛けて動作速度を減じる等、他の形態も適宜採用できる。
また、原動機としてエンジンを例に挙げて説明したが、原動機はエンジンに限られず、電動モータや燃料電池等を原動機としても良い。また、これらを組み合わせたものを原動機としても良い。

２３…旋回モータ（油圧アクチュエータ）、２５…エンジン、２６，２７…操作レバー装置、２８ａ－２８ｄ…操作センサ、２９…キースイッチ、３２…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、３４…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）、４０…油圧ポンプ、４６…ロック弁（ロックレバー装置）、４７…回転数センサ、６０…コントローラ、６１…メモリ、７０…モニタ

Claims (6)

1. 原動機と、
   前記原動機により駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプにより吐出される圧油により動作する複数の油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータを操作する複数の操作レバー装置と、
   前記原動機を始動するキースイッチと、
   前記原動機の回転数を検出する回転数センサと、
   前記操作レバー装置の操作を検出する複数の操作センサと、
   前記操作レバー装置の操作に応じて対応する油圧アクチュエータの動作を制御するコントローラと
   を備えた建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記キースイッチ、前記回転数センサ及び前記複数の操作センサからの信号に基づき、前記操作レバー装置の操作が前記原動機の始動後の初回操作であるか否かを判定し、
   前記操作レバー装置の操作が前記原動機の始動後の初回操作であると判定された場合、前記油圧アクチュエータの動作速度を制限する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記油圧アクチュエータのうち、制限対象とする油圧アクチュエータと、制限対象とする前記油圧アクチュエータの動作方向とを設定可能とすることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記操作センサからの信号に基づき、前記操作レバー装置の操作量の増加率が設定増加率より大きいか否かを判定し、前記増加率が前記設定増加率より大きいと判定された場合にのみ前記油圧アクチュエータの動作速度を制限することを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記操作レバー装置による前記油圧アクチュエータの操作を無効化するロックレバー装置を備え、
   前記コントローラは、
   前記ロックレバー装置による前記油圧アクチュエータの操作の無効化状態が設定時間を超え、前記無効化状態が解除された後の初回操作であるか否かを判定し、
   前記操作レバー装置の操作が、前記無効化状態が設定時間を超え、前記無効化状態が解除された後の初回操作であると判定された場合、前記油圧アクチュエータの動作速度を制限する
   ことを特徴とする建設機械。
5. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記操作レバー装置の無操作状態が設定時間を超えたか否かを判定し、
   前記操作レバー装置の無操作状態が設定時間を超えたことが判定され、前記操作レバー装置の操作が、前記操作レバー装置の無操作状態が設定時間を超えた後の初回操作である場合、前記油圧アクチュエータの動作速度を制限する
   ことを特徴とする建設機械。
6. 請求項１に記載の建設機械において、
   モニタを備え、
   前記コントローラは、前記油圧アクチュエータの動作速度が制限されている場合に、前記油圧アクチュエータの動作速度が制限されていることを前記モニタに表示させる
   ことを特徴とする建設機械。

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