WO2016076271A1

WO2016076271A1 - リフティングマグネット付き作業機械

Info

Publication number: WO2016076271A1
Application number: PCT/JP2015/081494
Authority: WO
Inventors: 崇昭守本; 良充湯澤; 裕之黒川
Original assignee: 住友建機株式会社
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2016-05-19
Also published as: KR20170084080A; EP3219657A4; KR102426642B1; JP6502379B2; CN107001006A; EP3219657A1; US20170240387A1; US10604382B2; EP3219657B1; JPWO2016076271A1; CN107001006B

Abstract

　本発明の実施例に係るリフティングマグネット付き作業機械は、リフティングマグネット（６）と、リフティングマグネット（６）を支持するアーム（５）と、アーム（５）を支持するブーム（４）と、ブーム（４）を支持する上部旋回体（３）と、エンジン（１１）と、選択還元触媒システム（１００）と、リフティングマグネット（６）の吸着・釈放を制御するコントローラ（３０）とを有する。

Description

リフティングマグネット付き作業機械

　本発明は、リフティングマグネットを用いて作業を行うリフティングマグネット付き作業機械に関する。

　鋼材等の対象物を運搬したり移動したりするための作業機械としてリフティングマグネット付き作業機械が知られている（特許文献１参照。）。

特開２００６－２５５６６号公報

　しかしながら、特許文献１は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の含有量の抑制については言及していない。

　そのため、特許文献１のリフティングマグネット付き作業機械は、排気ガス規制に十分に対応できないおそれがある。

　上述に鑑み、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の含有量を抑制できるリフティングマグネット付き作業機械を提供することが望ましい。

　上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るリフティングマグネット付き作業機械は、リフティングマグネットと、前記リフティングマグネットを支持するアームと、前記アームを支持するブームと、前記ブームを支持する上部旋回体と、エンジンと、選択還元触媒システムと、前記リフティングマグネットの吸着・釈放を制御するコントローラと、を有する。

　上述の手段により、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の含有量を抑制できるリフティングマグネット付き作業機械を提供できる。

本発明の実施例に係る作業機械の側面図である。図１の作業機械の駆動系の構成例を示すブロック図である。図１の作業機械に搭載される選択還元触媒システムの構成例を示す概略図である。図１の作業機械の状態遷移図である。注意喚起段階移行時処理の流れを示すフローチャートである。使用制限段階移行時処理の流れを示すフローチャートである。

　図１は、本発明の実施例に係る作業機械の側面図である。作業機械の下部走行体１には旋回機構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が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはリフティングマグネット６が取り付けられている。すなわち、リフティングマグネット６はアーム５によって支持され、アーム５はブーム４によって支持され、ブーム４は上部旋回体３によって支持されている。ブーム４、アーム５、及びリフティングマグネット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びリフティングマグネットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、内燃機関であるエンジン１１等の動力源が搭載されている。

　図２は、図１に示す作業機械の駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気制御系は一点鎖線、電気駆動系は太点線でそれぞれ示される。

　図２の駆動系は、主に、エンジン１１、オルタネータ１１ａ、メインポンプ１４、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇ、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、コントローラ３０、及びエンジン制御装置７４で構成される。

　エンジン１１は、作業機械の駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、オルタネータ１１ａ、メインポンプ１４、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇ、及びパイロットポンプ１５の入力軸のそれぞれに接続される。

　メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する油圧ポンプであり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

　レギュレータ１４ａはメインポンプ１４の吐出量を制御する装置である。本実施例では、レギュレータ１４ａは、メインポンプ１４の吐出圧、コントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調整することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。

　パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプであり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。

　コントロールバルブ１７は、作業機械における油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、リフティングマグネットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの１又は複数のものに対し、メインポンプ１４が吐出する作動油を選択的に供給する。以下の説明では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、リフティングマグネットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。

　操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施例では、操作装置２６は、パイロットポンプ１５からの作動油をコントロールバルブ１７内にある対応する流量制御弁のパイロットポートに供給してパイロット圧を生成する。具体的には、操作装置２６は、旋回操作レバー、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、リフティングマグネット操作レバー、走行用ペダル等を含む。パイロット圧は、操作装置２６の操作内容（例えば操作方向及び操作量を含む。）に応じた圧力である。

　圧力センサ２９は、操作装置２６が生成するパイロット圧を検出する。本実施例では、圧力センサ２９は、操作装置２６が生成したパイロット圧を検出し、その検出値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、圧力センサ２９の出力に基づいて操作装置２６のそれぞれの操作内容を把握する。

　コントローラ３０は、作業機械を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０は作業機械の動作や機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、それらプログラムのそれぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。

　リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇは高圧油圧ライン１６ａを介して作動油をリフティングマグネット用油圧モータ６０に供給するポンプである。本実施例では、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇは固定容量型油圧ポンプであり、切替弁６１を通じてリフティングマグネット用油圧モータ６０に作動油を供給する。

　切替弁６１は、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇが吐出する作動油の流れを切り替える弁である。本実施例では、切替弁６１はコントローラ３０からの制御指令に応じて切り替わる電磁弁であり、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇとリフティングマグネット用油圧モータ６０との間を連通させる第１位置と、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇとリフティングマグネット用油圧モータ６０との間を遮断する第２位置とを有する。

　コントローラ３０は、モード切替スイッチ６２が操作されて作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードに切り替えられると、切替弁６１に対して制御信号を出力して切替弁６１を第１位置に切り替える。コントローラ３０は、モード切替スイッチ６２が操作されて作業機械の動作モードがリフティングマグネットモード以外に切り替えられると、切替弁６１に対して制御信号を出力して切替弁６１を第２位置に切り替える。図２は、切替弁６１が第２位置にある状態を示す。

　モード切替スイッチ６２は、作業機械の動作モードを切り替えるスイッチである。本実施例では、キャビン１０内に設置されるロッカスイッチである。操作者はモード切替スイッチ６２を操作してショベルモードとリフティングマグネットモードとを二者択一的に切り替える。ショベルモードは作業機械をショベルとして作動させるときのモードであり、例えばリフティングマグネット６の代わりにバケットが取り付けられているときに選択される。リフティングマグネットモードは作業機械をリフティングマグネット付き作業機械として作動させるときのモードであり、リフティングマグネット６がアーム５の先端に取り付けられているときに選択される。コントローラ３０は各種センサの出力に基づいて作業機械の動作モードを自動的に切り替えてもよい。

　リフティングマグネットモードの場合、切替弁６１は第１位置に設定され、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇが吐出する作動油をリフティングマグネット用油圧モータ６０に流入させる。一方、リフティングマグネットモード以外の場合、切替弁６１は第２位置に設定され、リフティングマグネット用油圧ポンプ１４Ｇが吐出する作動油をリフティングマグネット用油圧モータ６０に流入させることなく作動油タンクに流出させる。

　リフティングマグネット用油圧モータ６０の回転軸はリフティングマグネット用発電機６３の回転軸に機械的に連結されている。リフティングマグネット用発電機６３は、リフティングマグネット６を励磁するための電力を生成する発電機である。本実施例では、リフティングマグネット用発電機６３は電力制御装置６４からの制御指令に応じて動作する交流発電機である。

　電力制御装置６４はリフティングマグネット６を励磁するための電力の供給・遮断を制御する装置である。本実施例では、電力制御装置６４は、コントローラ３０からの発電開始指令・発電停止指令に応じてリフティングマグネット用発電機６３による交流電力の発電の開始・停止を制御する。電力制御装置６４はリフティングマグネット用発電機６３が発電した交流電力を直流電力に変換してリフティングマグネット６に供給する。電力制御装置６４はリフティングマグネット６に印加される直流電圧の大きさを制御できる。

　コントローラ３０は、リフティングマグネットスイッチ６５がオン操作されてオン状態になると電力制御装置６４に対して吸着指令を出力する。吸着指令を受けた電力制御装置６４は、リフティングマグネット用発電機６３が発電した交流電力を直流電力に変換してリフティングマグネット６に供給し、リフティングマグネット６を励磁する。励磁されたリフティングマグネット６は対象物を吸着可能な吸着状態となる。このとき、コントローラ３０は、初期値「０」の吸着フラグの値を「１」に設定する。吸着フラグは、リフティングマグネット６の吸着状態を表すフラグであり、値「０」が非吸着状態（釈放状態）を表し、値「１」が吸着状態を表す。リフティングマグネット６の釈放は、リフティングマグネット６への電力供給を中止してリフティングマグネット６が発生させていた電磁力を消失させる動作を意味する。

　コントローラ３０は、リフティングマグネットスイッチ６５がオフ操作されてオフ状態になると電力制御装置６４に対して釈放指令を出力する。釈放指令を受けた電力制御装置６４は、リフティングマグネット用発電機６３による発電を中止させ、吸着状態にあるリフティングマグネット６を非吸着状態（釈放状態）にする。このとき、コントローラ３０は吸着フラグの値を「０」に設定する。

　リフティングマグネットスイッチ６５は、リフティングマグネット６の吸着・釈放を切り替えるスイッチである。本実施例では、リフティングマグネットスイッチ６５は、旋回機構２、ブーム４、アーム５、及びリフティングマグネット６を操作するための左右一対の操作レバーの少なくとも一方の頂部に設けられる押しボタンスイッチである。リフティングマグネットスイッチ６５は、ボタンが押下される度にオン状態とオフ状態が交互に切り替わる構成であってもよく、オン操作用のボタンとオフ操作用のボタンが別々に用意される構成であってもよい。

　この構成により、作業機械は、メインポンプ１４が吐出する作動油によって油圧アクチュエータを動作させながら、リフティングマグネット６によって対象物の吸着、運搬等の作業を行うことができる。

　燃料残量センサ５０ａは、燃料収容量検出部の一例であり、燃料収容部としての燃料タンクにある燃料の残量を検出する。本実施例では、燃料残量センサ５０ａは検出した燃料の残量に関する情報をコントローラ３０に対して出力する。具体的には、燃料残量センサ５０ａは、燃料タンク内の燃料の液面の変化に追従するフロートと、フロートの上下変動量を抵抗値に変換する可変抵抗（ポテンショメータ）とで構成される。この構成により、燃料残量センサ５０ａは、燃料の残量状態を無段階に検出できる。燃料残量センサ５０ａの検出方式は、使用環境等に応じて適宜選択され得るものであり、燃料の残量状態を段階的に検出できる検出方式が採用されてもよい。

　尿素水残量センサ５５ａは、還元剤収容量検出部の一例であり、還元剤収容部としての尿素水タンク５５にある尿素水の残量を検出する。本実施例では、尿素水残量センサ５５ａは検出した尿素水の残量に関する情報をエンジン制御装置７４に対して出力する。エンジン制御装置７４は、尿素水残量センサ５５ａから受けた尿素水の残量に関する情報をコントローラ３０に対して出力する。具体的には、尿素水残量センサ５５ａは、内部にマグネットが固定されたフロートと、異なる高さに設置される複数の磁気駆動式リードスイッチとで構成される。尿素水残量センサ５５ａは、尿素水タンク５５内の尿素水の液面の変化に追従するフロートの位置に対応するリードスイッチが導通状態になることを利用して尿素水の残量状態を検出する。より具体的には、尿素水残量センサ５５ａは、等間隔に配置された８つのリードスイッチを備える。この構成により、尿素水残量センサ５５ａは尿素水の残量状態を８段階で検出できる。尿素水残量センサ５５ａの検出方式は、使用環境、尿素水の凝固点等に応じて適宜選択され得るものであり、尿素水の残量状態を無段階に検出できる検出方式が採用されてもよい。

　画像表示装置４０は、各種情報を表示する装置である。本実施例では、画像表示装置４０は、運転席が設けられたキャビン１０のピラーに固定される。図２に示すように、画像表示装置４０は、作業機械の運転状況や制御情報を画像表示部４１に表示して運転者に情報を提供できる。画像表示装置４０は、入力部としてのスイッチパネル４２を含む。運転者はスイッチパネル４２を利用して情報や指令を作業機械のコントローラ３０に入力できる。

　スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。本実施例では、スイッチパネル４２は、ハードウェアボタンとしてのライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウインドウォッシャスイッチ４２ｃを含む。ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り換えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り換えるためのスイッチである。ウインドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウインドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。

　画像表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池７０はオルタネータ１１ａで発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び画像表示装置４０以外の作業機械の電装品７２等にも供給される。エンジン１１のスタータ１１ｂは蓄電池７０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動する。

　エンジン制御装置７４は、エンジン１１を制御する装置である。本実施例では、エンジン制御装置７４は、エンジン１１の状態を示す各種データを収集し、収集したデータをコントローラ３０に送信する。本実施例では、エンジン制御装置７４とコントローラ３０とは別体として構成されるが、一体的に構成されてもよい。例えば、エンジン制御装置７４は、コントローラ３０に統合されてもよい。

　エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数を調整するためのダイヤルである。本実施例では、エンジン回転数調整ダイヤル７５はキャビン１０内に設置され、エンジン回転数を４段階で切り換えできるようにする。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に対して出力する。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできるようにする。図２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＨモードが選択された状態を示す。

　ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音で作業機械を稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数（アイドリング回転数）を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。

　次に図３を参照し、図１の作業機械に搭載される選択還元触媒システム１００について説明する。なお、図３は、選択還元触媒システム１００の構成例を示す概略図である。選択還元触媒システム１００は、排気ガス浄化システムの一例であり、エンジン１１から排出される排気ガスを浄化する。

　エンジン１１には、燃料タンクから高圧ポンプにより燃料が供給される。この高圧燃料は燃焼室内に直接噴射されて燃焼する。エンジン１１及び高圧ポンプ等は、エンジン制御装置７４により制御される。

　エンジン１１からの排気ガスは、ターボチャージャ８０を経た後にその下流の排気管８１に流され、選択還元触媒システム１００により浄化処理が行われた後、大気中に排出される。

　一方、エアクリーナ８２から吸気管８３内に導入された吸入空気は、ターボチャージャ８０及びインタークーラ８４等を通過してエンジン１１に供給される。

　排気管８１には、排気ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ８５と、排気ガス中のＮＯｘを還元除去するための選択還元触媒８６とが直列に設けられている。

　選択還元触媒８６は、液体還元剤（例えば、尿素又はアンモニア等）の供給を受けて排気ガス中のＮＯｘを連続的に還元除去する。本実施例では取扱いの容易さから液体還元剤として尿素水（尿素水溶液）が用いられる。

　排気管８１における選択還元触媒８６の上流側には、選択還元触媒８６に尿素水を供給するための尿素水噴射装置８７が設けられている。尿素水噴射装置８７は、尿素水供給ライン８８を介して尿素水タンク５５に接続されている。

　また、尿素水供給ライン８８には尿素水供給ポンプ８９が設けられ、尿素水タンク５５と尿素水供給ポンプ８９との間にはフィルタ９０が設けられている。尿素水タンク５５内に貯留された尿素水は、尿素水供給ポンプ８９により尿素水噴射装置８７に供給され、尿素水噴射装置８７から排気管８１における選択還元触媒８６の上流位置に噴射される。

　尿素水噴射装置８７から噴射された尿素水は、選択還元触媒８６に供給される。供給された尿素水は、選択還元触媒８６内において加水分解されてアンモニアを生成する。このアンモニアが選択還元触媒８６内で排気ガスに含まれるＮＯｘを還元し、このＮＯｘの還元反応により排気ガスの浄化が行われる。

　第１のＮＯｘセンサ９１は、尿素水噴射装置８７の上流側に配設されている。また、第２のＮＯｘセンサ９２は、選択還元触媒８６の下流側に配設されている。ＮＯｘセンサ９１、９２は、各々の配設位置における排気ガス内のＮＯｘ濃度を検出する。

　尿素水タンク５５には尿素水残量センサ５５ａが配設されている。尿素水残量センサ５５ａは、尿素水タンク５５内の尿素水残量を検出する。

　ＮＯｘセンサ９１、９２、尿素水残量センサ５５ａ、尿素水噴射装置８７、及び尿素水供給ポンプ８９は、選択還元触媒システムコントローラ９３に接続されている。選択還元触媒システムコントローラ９３は、ＮＯｘセンサ９１、９２で検出されるＮＯｘ濃度に基づき、尿素水噴射装置８７及び尿素水供給ポンプ８９により適正量の尿素水が排気管８１内に噴射されるよう噴射量制御を行う。

　選択還元触媒システムコントローラ９３は、尿素水残量センサ５５ａから出力される尿素水残量に基づき、尿素水タンク５５の全容積に対する尿素水残量の割合（以下、「尿素水残量比」とする。）を算出する。例えば、尿素水残量比５０％は、尿素水タンク５５の容量の半分の尿素水が尿素水タンク５５内に残存していることを示す。

　選択還元触媒システムコントローラ９３は、通信手段によりエンジン制御装置７４と接続されている。また、エンジン制御装置７４は通信手段によりコントローラ３０に接続されている。なお、本実施例では、選択還元触媒システムコントローラ９３、エンジン制御装置７４、及びコントローラ３０は別体として構成されるが、それらの少なくとも２つは一体的に構成されてもよい。例えば、選択還元触媒システムコントローラ９３は、エンジン制御装置７４に統合されてもよい。

　選択還元触媒システムコントローラ９３が有している選択還元触媒システム１００の各種情報は、コントローラ３０及びエンジン制御装置７４が共有し得る構成となっている。エンジン制御装置７４、選択還元触媒システムコントローラ９３は、コントローラ３０と同様に、それぞれＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポート、記憶装置等を含む。エンジン制御装置７４は、収集したデータに応じて尿素水の噴射量を決定する。そして、エンジン制御装置７４は、選択還元触媒システムコントローラ９３を通じて尿素水噴射装置８７に対して制御信号を送信し、エンジン１１からの排気ガスに対する尿素水の噴射量を制御する。

　次に、図４を参照し、尿素水残量の減少に応じて遷移する図１の作業機械の動作状態について説明する。なお、図４は、図１の作業機械の状態遷移図である。

　図４に示すように、図１の作業機械の動作状態は尿素水残量の減少に応じて通常段階、注意喚起段階、及び使用制限段階の３つの段階で遷移する。

　通常段階では、作業機械は尿素水残量に関する何らの制限を受けることなく動作する。そして、尿素水残量が所定量を下回ると作業機械の動作状態は通常段階から注意喚起段階に遷移する。本実施例では、尿素水残量比が所定値ＴＨ１（例えば５％）を下回ると作業機械の動作状態は通常段階から注意喚起段階に遷移する。所定値ＴＨ１は３％から１０％の範囲内で設定されることが好ましい。

　注意喚起段階では、作業機械は尿素水残量に関する所定の制限を受けながら動作する。本実施例では、コントローラ３０は、尿素水残量比が所定値ＴＨ１未満になった旨を表すテキストメッセージを画像表示装置４０に表示させる。また、コントローラ３０は、リフティングマグネットモードにおいてリフティングマグネットスイッチ６５がオン操作された場合であってもリフティングマグネット６を励磁させない。その後の作業において尿素水不足に起因してエンジン回転数を低減させざるを得なくなった場合にリフティングマグネット６が強制的に釈放されてしまうのを防止するためである。但し、コントローラ３０は、通常段階から注意喚起段階への遷移時にリフティングマグネット６が既に吸着状態にある場合にはリフティングマグネット６を釈放することなくリフティングマグネット６の励磁を継続させる。リフティングマグネット６が吸着した対象物を落下させないようにするためである。この場合、コントローラ３０はリフティングマグネット６の釈放を促すテキストメッセージを画像表示装置４０に表示させてもよい。なお、コントローラ３０は、通常段階から注意喚起段階への遷移時にリフティングマグネット６の励磁を継続させた場合であっても、その後にリフティングマグネット６が釈放された後は、リフティングマグネットモードにおいてリフティングマグネットスイッチ６５がオン操作された場合であってもリフティングマグネット６を励磁させない。

　そして、注意喚起段階の継続時間が所定時間以上になるか、或いは、尿素水残量比が所定値ＴＨ２（例えば０％）になると、作業機械の動作状態は注意喚起段階から使用制限段階に遷移する。なお、所定値ＴＨ２は０％から１％の範囲内で設定されることが好ましい。また、尿素水が補給されると作業機械の動作状態は注意喚起段階から通常段階に遷移する。

　使用制限段階では、作業機械は尿素水残量に関する所定の追加的な制限を受けながら動作する。本実施例では、コントローラ３０は、尿素水残量比が所定値ＴＨ２になった旨を表すテキストメッセージを画像表示装置４０に表示させる。また、エンジン制御装置７４は、エンジン回転数を所定回転数まで低減させる。所定回転数は、リフティングマグネット６の吸着力を維持できる最小限の回転数であってもよく、アイドリング回転数であってもよい。この場合、コントローラ３０はエンジン回転数を低減させた旨のテキストメッセージを画像表示装置４０に表示させてもよい。

　但し、コントローラ３０は、注意喚起段階から使用制限段階への遷移時にリフティングマグネット６が既に吸着状態にある場合にはエンジン回転数を低減させることなく現在のエンジン回転数でエンジン１１の駆動を継続させる。リフティングマグネット６が強制的に釈放されてしまうのを防止し、ひいてはリフティングマグネット６が吸着していた対象物が落下してしまうのを防止するためである。

　具体的には、エンジン制御装置７４は、エンジン回転数を所定回転数まで低減させるが、エンジン回転数を所定回転数に低減させた後であっても所定回数（例えば１回）に限りエンジン回転数の増大側への調整を許容する。以下では、エンジン制御装置７４がエンジン回転数を所定回転数まで低減させた後でコントローラ３０がエンジン回転数を増大させる機能を「エスケープ機能」と称する。また、コントローラ３０がこのエスケープ機能を用いてエンジン回転数を増大させた後の作業機械の動作モードを「エスケープモード」と称する。エンジン制御装置７４はエンジン回転数の増大側への調整を許容する時間を制限してもよい。エンジン制御装置７４は尿素水残量比が０％になった場合にはエスケープ機能の実行を禁止してもよい。

　コントローラ３０は、このエスケープ機能を利用し、エンジン回転数が所定回転数に低減された直後にエンジン回転数を増大させる。例えば、コントローラ３０は、エンジン回転数を元の回転数に自動的に復帰させ、或いは、リフティングマグネット６の吸着力を維持できる回転数まで自動的に増大させる。そして、尿素水不足に起因する排気ガス内のＮＯｘの増大を防止するためのエンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を無効にする。この場合、コントローラ３０はリフティングマグネット６の早期の釈放を促すテキストメッセージを画像表示装置４０に表示させてもよい。なお、リフティングマグネット６の吸着力を維持できる回転数はリフティングマグネット６の仕様値から導き出される値であり、本実施例ではＲＯＭ等に予め記憶されている。

　また、コントローラ３０は、注意喚起段階から使用制限段階への遷移時にエンジン回転数の低減を無効にしてリフティングマグネット６の励磁を継続させた場合であっても、その後にリフティングマグネット６が釈放された後はエンジン回転数を低減させる。また、リフティングマグネットモードにおいてリフティングマグネットスイッチ６５がオン操作された場合であってもリフティングマグネット６を励磁させないようにする。尿素水が補給されると作業機械の動作状態は使用制限段階から通常段階に遷移する。

　次に図５を参照し、通常段階から注意喚起段階への移行時における処理（以下、「注意喚起段階移行時処理」とする。）について説明する。なお、図５は注意喚起段階移行時処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの注意喚起段階移行時処理を実行する。

　最初に、コントローラ３０は、尿素水残量比が所定値ＴＨ１を下回ったかを判定する（ステップＳ１）。本実施例では、コントローラ３０は、尿素水残量センサ５５ａの出力に基づいて選択還元触媒システムコントローラ９３が算出した尿素水残量比とＲＯＭ等に予め設定された所定値ＴＨ１（例えば５％）とを比較する。

　尿素水残量比が所定値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、コントローラ３０はリフティングマグネット６の励磁を禁止することなく今回の注意喚起段階移行時処理を終了する。

　尿素水残量比が所定値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、コントローラ３０は作業機械の運転者の注意を喚起する（ステップＳ２）。本実施例では、コントローラ３０は画像表示装置４０に対して制御指令を出力し、尿素水残量比が所定値ＴＨ１を下回った旨を表すテキストメッセージを画像表示部４１に表示させる。そして、作業機械の運転者に尿素水の補給を促すようにする。コントローラ３０は、画像表示部４１でのテキストメッセージの表示に加え或いはその代わりに車載スピーカ等から音声メッセージを音声出力させてもよく、残量警報ランプ等を点灯させてもよく、警告ブザー等を吹鳴させてもよい。

　その後、コントローラ３０は、作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであるかを判定する（ステップＳ３）。本実施例では、コントローラ３０は、モード切替スイッチ６２の出力に基づいて作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであるかショベルモードであるかを判定する。

　作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードでないと判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）、コントローラ３０は吸着禁止制限を開始する（ステップＳ４）。

　吸着禁止制限は、リフティングマグネット６の励磁（リフティングマグネット６による対象物の吸着）を禁止する機能である。本実施例では、コントローラ３０は、吸着禁止制限を開始した場合にはリフティングマグネットスイッチ６５がオン操作されたときであってもリフティングマグネット６を励磁させないようにする。コントローラ３０は吸着禁止制限を一旦開始した場合には尿素水が補給されるまでは吸着禁止制限を解除しない。

　具体的には、コントローラ３０は、吸着禁止制限を開始させた場合、初期値「０」の吸着禁止フラグの値を「１」に設定する。吸着禁止フラグは、吸着禁止制限が開始されたか否かを表すフラグであり、値「０」が非開始状態（吸着禁止制限が開始されていない状態）を表し、値「１」が開始状態（吸着禁止制限が開始された状態）を表す。そして、コントローラ３０は、電力制御装置６４に対して発電開始指令を出力する際に吸着禁止フラグの値を参照し、値「０」であれば発電開始指令を出力し、値「１」であれば発電開始指令を出力しないようにする。

　また、作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、リフティングマグネット６が吸着状態にあるかを判定する（ステップＳ５）。

　リフティングマグネット６が吸着状態にないと判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、コントローラ３０は吸着禁止制限を開始する（ステップＳ４）。本実施例では、コントローラ３０は、リフティングマグネットスイッチ６５の出力に基づいてリフティングマグネット６が吸着状態にない、すなわち非吸着状態にあると判定した場合（ステップＳ５のＮＯ）、吸着禁止制限を開始する。そして、リフティングマグネットスイッチ６５がオン操作されたときであってもリフティングマグネット６を励磁させないようにする。その後の作業において尿素水不足に起因してエンジン回転数を低減させざるを得なくなった場合にリフティングマグネット６が強制的に釈放されてしまうのを防止するためである。なお、以下では、この状態にある作業機械の動作モードを「リフティングマグネット釈放モード」と称する。

　一方、リフティングマグネット６が吸着状態にあると判定した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、コントローラ３０は吸着禁止制限を開始することなく今回の注意喚起段階移行時処理を終了する。吸着中の対象物の落下を防止するためである。なお、以下では、この状態にある作業機械の動作モードを「吸着落下防止モード」と称する。

　また、吸着落下防止モードにおいてリフティングマグネット６の釈放が行われると、コントローラ３０はリフティングマグネット６が吸着状態にないと判定し、その時点で吸着禁止制限を開始して作業機械の動作モードをリフティングマグネット釈放モードに移行させる。

　上述のように、コントローラ３０は、選択還元触媒システム１００で用いる尿素水タンク５５の状態（例えば尿素水の残量）に応じてリフティングマグネット６の制御状態を変化させる。

　以上の構成により、図１の作業機械は、選択還元触媒８６により排気ガス中のＮＯｘを還元除去する。そのため、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）の含有量を抑制できる。

　コントローラ３０は、尿素水不足に起因して吸着禁止制限が開始される場合であっても、リフティングマグネット６が対象物を吸着している最中であれば、吸着禁止制限が開始されないようにする。そのため、コントローラ３０は、尿素水不足に起因する吸着禁止制限の開始によってリフティングマグネット用発電機６３の出力が低下してリフティングマグネット６の磁力が低下或いは消失してしまうのを防止でき、ひいてはリフティングマグネット６が吸着していた対象物が落下してしまうのを防止できる。

　次に図６を参照し、注意喚起段階から使用制限段階への移行時における処理（以下、「使用制限段階移行時処理」とする。）について説明する。なお、図６は使用制限段階移行時処理の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は、所定の制御周期で繰り返しこの使用制限段階移行時処理を実行する。

　最初に、コントローラ３０は、注意喚起段階の継続時間が所定時間以上になったかを判定する（ステップＳ１１）。なお、コントローラ３０は、注意喚起段階の継続時間が所定時間以上になったかを判定する代わりに、尿素水残量比が所定値ＴＨ２になったかを判定してもよい。

　注意喚起段階の継続時間が所定時間未満であると判定した場合（ステップＳ１１のＮＯ）、コントローラ３０はエンジン回転数を低減させることなく今回の使用制限段階移行時処理を終了する。

　注意喚起段階の継続時間が所定時間以上になったと判定した場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、コントローラ３０は警告を出力する（ステップＳ１２）。本実施例では、コントローラ３０は画像表示装置４０に対して制御指令を出力し、尿素水残量がほぼ無くなった旨を表すテキストメッセージを画像表示部４１に表示させる。そして、作業機械の運転者に尿素水の早期補給を促すようにする。なお、コントローラ３０は、画像表示部４１でのテキストメッセージの表示に加え或いはその代わりに車載スピーカ等から音声メッセージを音声出力させてもよい。

　その後、コントローラ３０は、作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであるかを判定する（ステップＳ１３）。本実施例では、コントローラ３０は、モード切替スイッチ６２の出力に基づいて作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであるかショベルモードであるかを判定する。

　作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードでないと判定した場合（ステップＳ１３のＮＯ）、コントローラ３０はエンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を受け入れる（ステップＳ１４）。具体的には、エンジン制御装置７４は、注意喚起段階の継続時間が所定時間を上回った場合、コントローラ３０による制御とは無関係にエンジン回転数を強制的に低減させる。コントローラ３０は、エンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減に対して何らの処理も実行しない。また、エンジン制御装置７４は、エンジン回転数を一旦低減させた場合には、尿素水が補給されるまではエンジン回転数の増大を禁止する。

　作業機械の動作モードがリフティングマグネットモードであると判定した場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、リフティングマグネット６が吸着状態にあるかを判定する（ステップＳ１５）。

　そして、リフティングマグネット６が吸着状態にないと判定した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、コントローラ３０はエンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を受け入れる（ステップＳ１４）。本実施例では、コントローラ３０は、リフティングマグネットスイッチ６５の出力に基づいてリフティングマグネット６が吸着状態にない、すなわち非吸着状態にあると判定した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、エンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を受け入れる。なお、以下では、この状態にある作業機械の動作モードを「使用制限モード」と称する。エンジン回転数の低減によりメインポンプ１４が消費可能な吸収馬力が制限されるためである。使用制限モードでは、リフティングマグネットスイッチ６５がオン操作された場合であってもコントローラ３０はリフティングマグネット６を励磁させることはない。その後の作業において尿素水不足に起因してエンジン回転数を低減させざるを得なくなった場合にリフティングマグネット６が強制的に釈放されてしまうのを防止するためであり、ひいてはリフティングマグネット６が吸着していた対象物が落下してしまうのを防止するためである。

　一方、リフティングマグネット６が吸着状態にあると判定した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、コントローラ３０はエンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を無効化する（ステップＳ１６）。吸着中の対象物の落下を防止するためである。

　具体的には、コントローラ３０は、エンジン制御装置７４によりエンジン回転数が所定回転数に低減された直後にエンジン回転数を元の回転数に復帰させ、エンジン制御装置７４によるエンジン回転数の低減を無効化する。このとき、作業機械の動作モードは「エスケープモード」となっている。

　エスケープモードにおいてリフティングマグネット６の釈放が行われると、コントローラ３０は、リフティングマグネット６が吸着状態にないと判定し、その時点で作業機械の動作モードをエスケープモードから使用制限モードに移行させる。その結果、エンジン制御装置７４はエンジン回転数を所定回転数まで低減させる。ＮＯｘの排出量を抑制するためであり、また、作業機械の運転を継続させないようにするためである。

　上述のように、コントローラ３０は、選択還元触媒システム１００で用いる尿素水タンク５５の状態（例えば尿素水の残量が所定値ＴＨ１未満の状態の継続時間）に応じてリフティングマグネット６の制御状態を変化させる。

　以上の構成により、図１の作業機械は、選択還元触媒８６により排気ガス中のＮＯｘを還元除去する。そのため、排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を抑制できる。

　また、コントローラ３０は、尿素水不足に起因するエンジン１１の出力制限（エンジン回転数の低減）がエンジン制御装置７４によって実施される場合であっても、リフティングマグネット６が対象物を吸着している最中であればエンジン回転数の低減が実施されないようにする。そのため、コントローラ３０は、尿素水不足に起因するエンジン回転数の低減によってリフティングマグネット用発電機６３の出力が低下してリフティングマグネット６の磁力が低下或いは消失してしまうのを防止でき、ひいてはリフティングマグネット６が吸着していた対象物が落下してしまうのを防止できる。

　また、コントローラ３０は、選択還元触媒システムコントローラ９３による尿素水残量の監視及びエンジン制御装置７４によるエンジン１１の出力制限に優先してエンジン回転数の低減を無効化する。そのため、選択還元触媒システムコントローラ９３及びエンジン制御装置７４が独自の機能を実施する場合であっても、リフティングマグネット６が対象物を吸着している最中にリフティングマグネット用発電機６３の出力が低下してリフティングマグネット６の磁力が低下或いは消失してしまうのを防止できる。

　以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

　例えば、上述の実施例において、コントローラ３０は、尿素水残量比が所定値ＴＨ１を下回った場合に吸着禁止制限を開始させるか否かを判断し、或いは、注意喚起段階の継続時間が所定時間以上になった場合にエンジン回転数の低減を無効化するか否かを判断する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、コントローラ３０は、各種センサの出力に基づいて尿素水の品質を検出し、尿素水の品質異常を検出した場合に吸着禁止制限を開始させるか否かを判断してもよい。同様に、コントローラ３０は、尿素水の品質異常を検出した場合にエンジン回転数の低減を無効化するか否かを判断してもよい。

　また、本願は、２０１４年１１月１０日に出願した日本国特許出願２０１４－２２８４０５号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

　１・・・下部走行体　１Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ　２・・・旋回機構　２Ａ・・・旋回用油圧モータ　３・・・上部旋回体　４・・・ブーム　５・・・アーム　６・・・リフティングマグネット　７・・・ブームシリンダ　８・・・アームシリンダ　９・・・リフティングマグネットシリンダ　１０・・・キャビン　１１・・・エンジン　１１ａ・・・オルタネータ　１１ｂ・・・スタータ　１４・・・メインポンプ　１４ａ・・・レギュレータ　１４Ｇ・・・リフティングマグネット用油圧ポンプ　１５・・・パイロットポンプ　１６、１６ａ・・・高圧油圧ライン　１７・・・コントロールバルブ　２５・・・パイロットライン　２６・・・操作装置　２９・・・圧力センサ　３０・・・コントローラ　４０・・・画像表示装置　４１・・・画像表示部　４２・・・スイッチパネル　４２ａ・・・ライトスイッチ　４２ｂ・・・ワイパースイッチ　４２ｃ・・・ウインドウォッシャスイッチ　　５０ａ・・・燃料残量センサ　５５・・・尿素水タンク　５５ａ・・・尿素水残量センサ　６０・・・リフティングマグネット用油圧モータ　６１・・・切替弁　６２・・・モード切替スイッチ　６３・・・リフティングマグネット用発電機　６４・・・電力制御装置　６５・・・リフティングマグネットスイッチ　７０・・・蓄電池　７２・・・電装品　７４・・・エンジン制御装置　７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル　８０・・・ターボチャージャ　８１・・・排気管　８２・・・エアクリーナ　８３・・・吸気管　８４・・・インタークーラ　８５・・・ディーゼルパティキュレートフィルタ　８６・・・選択還元触媒　８７・・・尿素水噴射装置　８８・・・尿素水供給ライン　８９・・・尿素水供給ポンプ　９０・・・フィルタ　９１、９２・・・ＮＯｘセンサ　９３・・・選択還元触媒システムコントローラ

Claims

　リフティングマグネットと、
　前記リフティングマグネットを支持するアームと、
　前記アームを支持するブームと、
　前記ブームを支持する上部旋回体と、
　エンジンと、
　選択還元触媒システムと、
　前記リフティングマグネットの吸着・釈放を制御するコントローラと、
　を有するリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量の状態に応じて前記リフティングマグネットの制御状態を変化させる、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量が所定量を下回った後で前記リフティングマグネットが吸着状態にあると判断した場合に前記リフティングマグネットの吸着状態を継続させる、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量が所定量を下回った後で前記リフティングマグネットが釈放状態にあると判断した場合に前記リフティングマグネットの励磁を禁止する、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量が所定量を下回った後で、前記エンジンの回転数を、前記リフティングマグネットの吸着力を維持できる回転数にする、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量が所定量を下回った後で前記リフティングマグネットが吸着状態にあると判断した場合に前記リフティングマグネットの吸着状態を継続させ、その後に前記リフティングマグネットが釈放状態にあると判断した場合に前記エンジンの回転数をアイドリング回転数にする、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。
　前記コントローラは、前記選択還元触媒システムで用いる尿素水の残量が所定量を下回り且つ前記リフティングマグネットが釈放状態にあると判断した場合に前記リフティングマグネットの励磁を禁止する、
　請求項１に記載のリフティングマグネット付き作業機械。