特開 2024-94163 ショベル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024094163

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240702BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

E02F9/26 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022210944

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】502246528

【氏名又は名称】住友建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 亮太

(72)【発明者】

【氏名】三浦 敦

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 誠

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003BA01

2D003BA06

2D003BA07

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB02

2D003DB03

2D003DB04

2D003DB05

(57)【要約】

【課題】利便性の向上を実現できる。
【解決手段】本発明の一態様に係るショベルは、受け付けた操作を示した操作信号を出力可能な操作部と、前記操作信号に基づいて当該ショベルの駆動制御を行うように構成されている制御装置と、操作を受け付け可能に構成されているスイッチと、前記制御装置は、前記ショベルの駆動制御を切り替えるための３つ以上のモードから、前記スイッチに対する操作で選択されたモードに従って、前記ショベルの駆動制御を行うように構成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受け付けた操作を示した操作信号を出力可能な操作部と、
前記操作信号に基づいて当該ショベルの駆動制御を行うように構成されている制御装置と、
操作を受け付け可能に構成されているスイッチと、を備え、
前記制御装置は、前記ショベルの駆動制御を切り替えるための３つ以上のモードから、前記スイッチに対する操作で選択されたモードに従って、前記ショベルの駆動制御を行うように構成されている、
ショベル。

【請求項2】

３つ以上の前記モードのうち一つは、前記操作信号に対応するアクチュエータの出力を所定の閾値以下に制限するモードである、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

３つ以上の前記モードのうち一つは、異常が検出されたために前記ショベルの動作が停止した場合に、前記異常が検出された部品を用いた駆動制御を抑制し、前記異常が検出された部品以外を用いた駆動制御を可能とするモードである、
請求項１に記載のショベル。

【請求項4】

情報処理装置に接続可能なインターフェースをさらに備え、
３つ以上の前記モードのうち一つは、前記インターフェースを介して接続された情報処理装置からの信号に応じて前記ショベルの駆動制御を行うモードである、
請求項１に記載のショベル。

【請求項5】

前記スイッチは、選択可能な前記モードに対応して複数設けられ、
複数の前記スイッチのうち２つ以上に対して前記モードをオンにする操作が行われた場合に、どちらの前記モードを優先するか予め定められている、
請求項１に記載のショベル。

【請求項6】

前記スイッチは、ユーザが前記操作部に操作している場合に、当該ユーザの部位が届かない位置に設けられている、
請求項１に記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来からショベルでは、操作手法として油圧操作が用いられている。油圧操作では、操作レバーを押し倒した方向に応じて流れる作業油の油圧によって、ショベルのアクチュエータの駆動制御が行われている。

【0003】

近年、ショベルにおいては、電気式の操作装置を搭載する傾向にある。当該ショベルでは、操作装置から出力される操作信号に応じて、アクチュエータの駆動制御が行われる（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された技術では、アクチュエータの操作系の装置に異常が発生した場合に、アクチュエータを停止させる技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１９５８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電気式の操作装置を用いた場合、特許文献１に記載された技術のようなアクチュエータの停止制御等が必要となり、操作系のシステムとして制御又は部品点数が複雑になる傾向にある。

【0006】

つまり、電気式の操作装置を用いた場合には、様々な状況に対処するための手段を設ける必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るショベルは、受け付けた操作を示した操作信号を出力可能な操作部と、前記操作信号に基づいて当該ショベルの駆動制御を行うように構成されている制御装置と、操作を受け付け可能に構成されているスイッチと、前記制御装置は、前記ショベルの駆動制御を切り替えるための３つ以上のモードから、前記スイッチに対する操作で選択されたモードに従って、前記ショベルの駆動制御を行うように構成されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、選択されたモードに従ってショベルの駆動制御を行うことができるので、利便性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るショベル（掘削機）を示す側面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係るショベルの駆動制御系の構成例を示すブロック図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るショベルのキャビン内の後側を表した図である。

【図4】図４は、第１の実施形態に係るショベルのキャビン内の後側に設けられたカバーが開けられた状態を表した図である。

【図5】図５は、第１の実施形態に係るショベルのコントローラの構成例を示す機能ブロック図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係るショベルにおける、スイッチの設定と、選択されるモードと、の対応関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

【0011】

図１は、実施形態に係る建設機械としてのショベル１００を示している。ショベル１００の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。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の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。

【0012】

ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成している。ブーム４はブームシリンダ７により駆動され、アーム５はアームシリンダ８により駆動され、バケット６はバケットシリンダ９により駆動される。

【0013】

ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケットリンクにはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。上部旋回体３には、旋回角速度センサＳ４が取り付けられている。

【0014】

ブーム角度センサＳ１は、姿勢検出センサの１つであり、ブーム４の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサであり、ブームシリンダ７のストローク量に基づいて上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度を導き出す。

【0015】

アーム角度センサＳ２は、姿勢検出センサの１つであり、アーム５の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は、アームシリンダ８のストローク量を検出するストロークセンサであり、アームシリンダ８のストローク量に基づいてブーム４とアーム５とを連結する連結ピン回りのアーム５の回動角度を導き出す。

【0016】

バケット角度センサＳ３は、姿勢検出センサの１つであり、バケット６の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は、バケットシリンダ９のストローク量を検出するストロークセンサであり、バケットシリンダ９のストローク量に基づいてアーム５とバケット６とを連結する連結ピン回りのバケット６の回動角度を導き出す。

【0017】

なお、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、ロータリエンコーダ、加速度センサ、ポテンショメータ（可変抵抗器）、傾斜センサ、又は、慣性計測装置等であってもよい。慣性計測装置は、例えば、加速度センサとジャイロセンサとの組み合わせで構成されていてもよい。

【0018】

旋回角速度センサＳ４は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサＳ４は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ４は、旋回角速度に基づいて旋回角度を算出するように構成されていてもよい。旋回角速度センサＳ４は、ロータリエンコーダ等の他のセンサで構成されていてもよい。

【0019】

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０、エンジン１１、測位装置Ｓ５、及び通信装置Ｔ１等が搭載されている。また、キャビン１０内には、コントローラ３０が搭載されている。また、キャビン１０内には、運転席及び操作装置等が設置されている。

【0020】

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、ディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

【0021】

測位装置Ｓ５は、ショベル１００の位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置Ｓ５は、ＧＮＳＳコンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを測定できるように構成されている。

【0022】

通信装置Ｔ１は、ショベル１００の外部にある機器との通信を制御するように構成されている。本実施形態では、通信装置Ｔ１は、無線通信網を介し、通信装置Ｔ１とショベル１００の外部にある機器との間の無線通信を制御するように構成されている。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等を含む。

【0023】

コントローラ３０は、各種演算を実行する演算装置である。コントローラ３０は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の補助記憶装置、及び各種入出力用のインターフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、不揮発性の補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

【0024】

図２は、図１のショベル１００の駆動制御系の構成例を示す図である。図２において、機械的動力伝達系は二重線、作動油ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は点線でそれぞれ示される。

【0025】

本実施形態に係るショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回用油圧モータ２Ａ、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等の油圧アクチュエータを含む。

【0026】

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

【0027】

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。

【0028】

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。

【0029】

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁１７１～１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。より具体的には、制御弁１７１は、左側走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、右側走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回用油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。

【0030】

パイロットポンプ１５は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。

【0031】

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。

【0032】

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

【0033】

操作センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態は、操作装置２６と操作センサ２９との組み合わせを操作部の一例として説明する。

【0034】

本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した値を電気信号として示した操作信号をコントローラ３０に対して出力可能とする。本実施形態では、電気式の操作装置２６を用いることで、操作センサ２９が電気信号（制御信号）として示した操作信号をコントローラ３０に出力する例とする。電気信号（制御信号）は、デジタル信号でもよいし、アナログ信号であってもよい。本実施形態では、コントローラ３０は、操作センサ２９から入力された操作信号（で示される操作方向及び操作量）に応じて比例弁３１の開口面積を制御する。そして、コントローラ３０は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。このように、操作装置２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。

【0035】

マシンコントロール用制御弁として機能する比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。

【0036】

本実施形態では、コントローラ３０は、複数の電磁弁のそれぞれの開口面積を個別に制御することで、各制御弁のパイロットポートに作用するパイロット圧を制御することができる。そのため、コントローラ３０は、各油圧アクチュエータに流入する作動油の流量、及び、各油圧アクチュエータから流出する作動油の流量を制御することができ、ひいては、各油圧アクチュエータの動きを制御することができる。

【0037】

コントローラ３０は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートに供給できる。つまり、コントローラ３０は、操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。

【0038】

従って、コントローラ３０は、操作装置２６からの操作に応じて、又は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、ブーム４の上げ下げ、アーム５の開閉、バケット６の開閉、上部旋回体３の旋回、及び下部走行体１の走行等を実現できる。さらには、コントローラ３０は、外部の通信端末から受信した操作信号に応じて、ブーム４の上げ下げ、アーム５の開閉、バケット６の開閉、上部旋回体３の旋回、及び下部走行体１の走行等を実現できる。

【0039】

また、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

【0040】

本実施形態では、ショベル１００において、様々な状況に対処するための手段として、コントローラ３０による比例弁３１の制御手法を切り替えるためのモードが３つ以上設けられている。本実施形態においては、当該モードを選択するためのスイッチとして、緊急移動モードスイッチＳＷ１と、メンテナンスモードスイッチＳＷ２と、製造モードスイッチＳＷ３とが、設けられている。

【0041】

緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、例えば、トグルスイッチであって、操作レバーが倒されている方向に従って"オン"と"オフ"とを切り替え可能とする。そして、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、操作レバーが倒されている方向に応じて、"オン"又は"オフ"を示した切替信号をコントローラ３０に対して出力する。

【0042】

さらに、コントローラ３０には、入力装置Ｄ１と表示装置Ｄ２とが接続されている。表示装置Ｄ２は、キャビン１０内に設けられている。表示装置Ｄ２は、コントローラ３０から入力された情報を表示する。入力装置Ｄ１は、オペレータ等から操作を入力する装置であればよく、例えば、表示装置Ｄ２に設けられたタッチパネル等でもよい。入力装置Ｄ１は、入力された操作を示す操作信号を、コントローラ３０に出力する。

【0043】

さらに、コントローラ３０には、外部の装置と接続するための接続インターフェースＤ３が接続されている。

【0044】

＜モード切替用のスイッチ＞
図３は、本実施形態に係るショベル１００のキャビン１０内の後側（－Ｘ軸方向側）を表した図である。図３に示されるように、キャビン１０内においては、オペレータ用の座席ＯＰよりも後部に、荷物を置くためのスペース６０が設けられている。さらに当該スペース６０の側方には開閉可能なカバー６１が設けられている。当該カバー６１は通常は閉じた状態となっている。

【0045】

図４は、本実施形態に係るショベル１００のキャビン１０内の後側に設けられたカバー６１が開けられた状態を表した図である。図４に示されるように、カバー６１が開けられた場合、カバー６１内部に存在していた面６１Ａに、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３が設けられている。

【0046】

緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３において切り替えられるモードは、ショベル１００の状況に応じて、コントローラ３０が比例弁３１の開口面積の制御等を切り替えるためのモードである。つまり、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、ショベル１００の通常動作において、切り替える必要のないスイッチである。このため、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、座席ＯＰよりも後部に設けられた上に、カバー６１で覆われている。このように、本実施形態に係る、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、オペレータが操作装置２６を操作している場合に、オペレータの手又は足（部位の例）が届かない場所に設けられている。これにより、オペレータによる誤操作を抑止し、安全性の向上を図ることができる。

【0047】

そして、ショベル１００の現在の状況に応じて、モードを切り替える必要が生じた場合には、ユーザは、通常の操作を停止して、座席ＯＰから側後方に振り返り、カバー６１を開けた上で、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３に対する操作で、モードの切り替えを可能としている。本実施形態においてモードを切り替えるユーザは、オペレータの他に、例えば、メンテナンスを行う保守員、及び、工場の作業員等が含まれる。

【0048】

緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、通常"オフ"に設定されている。そして、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３は、ユーザから操作レバーを切り替える操作を受け付けた場合に"オン"に設定される。

【0049】

緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３の各々は、操作レバーが受け付けた設定に従って、"オフ"又は"オン"を示す切替信号を、コントローラ３０に出力する。

【0050】

緊急移動モードスイッチＳＷ１は、緊急移動モードであるか否かを切り替えるためのスイッチとする。本実施形態に係るショベル１００の操作装置２６は、上述したように電気式の操作レバーであって、操作センサ２９から入力される操作信号に応じて、コントローラ３０がショベル１００のアクチュエータ等の駆動制御を行う。

【0051】

ところで、従来、油圧操作を適用したショベルでは、操作レバーとコントロールバルブの制御弁との間の連携は比較的単純であった。このため、油圧操作が適用されたショベルでは、部品が故障した場合に、故障した部品が動かなくなるだけであり、他の箇所に影響を及ぼすことが少なかった。これに対して、電気式の操作レバーを適用したショベルでは、異常が生じた場合に、どの制御に影響を及ぼすのか判断するのが難しくなる傾向にある。

【0052】

そこで、電気式の操作レバー等を適用したショベルでは、異常が生じた場合、ショベル全体の安全性を確保するために、異常が生じた箇所にかかわらず、コントローラが、ショベル全体の動作を抑制する傾向にある。

【0053】

これにより、ショベルでは、操作信号に基づいた誤動作を抑制して、安全性を確保している。しかしながら、ショベルの異常が生じた場合であっても、ショベルを動作させたい場合もある。例えば、ショベルが作業現場で異常が生じたときに、他のショベルで作業を継続させるために、移動させたい場合がある。

【0054】

このため、本実施形態に係るショベル１００では、緊急移動モードが設けられている。緊急移動モードは、異常が検出されたためにショベル１００の動作が停止した場合に、異常が検出された部品（例えばモータ又はシリンダ）を用いた駆動制御を抑制し、異常が検出された部品（例えばモータ又はシリンダ）以外を用いた駆動制御を可能とするモードである。

【0055】

緊急移動モードが"オン"に設定された場合、コントローラ３０は、ショベル１００で異常が検出されたアクチュエータ以外に対する操作信号を取得した場合、操作信号に対応するアクチュエータを用いた駆動制御を行い、異常が検出されたアクチュエータに対する操作信号を取得した場合、当該操作信号に対応するアクチュエータを用いた駆動制御を抑制する。例えば、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒに異常が検出されていない場合、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒを用いた駆動制御ができるので、ショベル１００の緊急移動が可能となる。本実施形態においては、緊急移動モードを設定可能にすることで、利便性の向上を実現できる。

【0056】

メンテナンスモードスイッチＳＷ２は、メンテナンスモードであるか否かを切り替えるためのスイッチとする。本実施形態に係るショベル１００の操作装置２６では上述したように電気式の操作レバーのため、コントローラ３０は、操作センサ２９からの操作信号にかかわらず、ショベル１００のアクチュエータ等の駆動制御を行ことができる。

【0057】

ところで電気式の操作レバー等が適用されたショベルでは、油圧式の操作レバーと比べて、電気部品の点数が増加する傾向にある。このため、保守員が、電気式の操作レバーが搭載されたショベルのメンテナンスを行うために、メンテナンス項目が増加する傾向にある。これにより、保守員の作業工数が増大する可能性がある。

【0058】

このため、本実施形態に係るショベル１００では、メンテナンスモードが設けられている。メンテナンスモードは、接続インターフェースＤ３を介して接続された情報処理装置からの操作信号に応じてショベル１００の駆動制御を行うモードである。

【0059】

メンテナンスモードが"オン"に設定された場合、コントローラ３０は、接続インターフェースＤ３から入力された操作信号に従って、ショベル１００の駆動制御を行う。

【0060】

つまり、ショベル１００の保守員は、メンテナンスを行う場合に、情報処理装置を、接続インターフェースＤ３に接続する。情報処理装置には、メンテナンスツールがインストールされている。そこで、保守員が、メンテナンスツールを実行することで、情報処理装置が、操作信号をコントローラ３０に送信できる。これにより、コントローラ３０は、情報処理装置からの操作信号に応じて、ショベル１００の駆動制御を行う。換言すれば、情報処理装置からの操作信号で比例弁３１の開口制御が可能となる。そして、保守員は、現在のメンテナンス項目に対応する動作がショベル１００で行われているか否かを確認することで、ショベル１００で異常が生じている箇所を判断できる。その際、メンテナンスツールは、コントローラ３０から各種センサの検知結果を示した信号を取得し、検知結果を表示してもよい。これにより、保守員は、センサの検知結果を確認した上で異常が生じている箇所を判断できる。

【0061】

つまり、メンテナンスモードでは、ショベル１００において異常が生じた場合に、どの部品に異常が生じているか探ることができる。メンテナンスモードでは、操作装置２６による操作と、比例弁の開口と、が切り分けられている。このため、操作が行われた際に当該操作に対応する比例弁３１が開口しない場合に、メンテナンスツールを用いて検査を行うことで、操作装置２６の異常か、比例弁３１の異常かを特定できる。

【0062】

メンテナンスモードでは、保守員は、ショベル１００が適切に動作しているか否か、ショベル１００の部品の組付けに問題あるか否か、又はセンサの検知結果が適切か否かを判定できる。本実施形態においては、操作装置２６に対して操作を行わずに、ショベル１００の動作の確認を行うことができる。

【0063】

上述したように、メンテナンスモードは、ショベル１００の異常を確認するためのモードであるため、ショベル１００に異常が生じている場合でも、コントローラ３０は、情報処理装置からの操作信号に応じて、ショベル１００の駆動制御を行う。

【0064】

電気式の操作レバーが搭載されたショベルでは、上述したように、ショベルで異常が検出された場合、コントローラは、操作装置から操作を受け付けた場合でも、当該操作に対応する駆動制御を抑制される傾向にある。

【0065】

これに対して、本実施形態に係るショベル１００では、メンテナンスモードが"オン"に設定されている場合に限り、情報処理装置からの操作信号に応じて、ショベル１００の駆動制御を行うことを可能としている。本実施形態においては、メンテナンスモードを設定可能にすることで、ショベル１００について点検を行う際に作業効率の向上を実現できる。さらには、異常が生じた箇所の特定が容易になるので、作業効率の向上を実現できる。

【0066】

メンテナンスモードは、保守員にのみ利用されることが許容されるモードとする。そこで、本実施形態では、メンテナンスモードスイッチＳＷ２を操作が行われないように、メンテナンスモードスイッチＳＷ２を、カバー６１の内部に設けた。

【0067】

製造モードスイッチＳＷ３は、製造モードであるか否かを切り替えるためのスイッチとする。製造モードは、ショベル１００の製造時に、点検を行うために設けられたモードである。ショベル１００では操作装置２６として電気式の操作レバーが搭載されているので、信号線の誤接続等によっては、操作方向とショベル１００の動作が一致しない状況が生じる。このため、製造段階では、作業員が、操作装置２６による操作信号と、当該操作信号に対応して制御される比例弁３１の開口と、の対応関係が適切か確認を行う必要がある。

【0068】

確認を行う際、操作信号と、当該操作信号に対応して動作するアタッチメント（換言すれば開口する比例弁３１）等と、の対応関係が一致していればよく、当該アタッチメントを通常の作業と同様な程度に、大きな動作を行わせる必要はない。

【0069】

このため、本実施形態に係るショベル１００では、製造モードが設けられている。製造モードは、操作信号に対応するアクチュエータの出力を所定の閾値以下に制限するモードである。所定の閾値は、ショベル１００が作業を行う場合の出力と比べて小さい値であればよく、実施形態に応じて定められる。出力が制限されるアクチュエータは、ショベル１００において油圧駆動するアクチュエータであればよく、例えば、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒ、旋回用油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９（以下、シリンダ及びモータとも称する）とする。

【0070】

製造モードが"オン"に設定された場合、コントローラ３０は、操作センサ２９から操作信号を取得した場合に、比例弁３１の開口面積を制限し、パイロット圧の出力を制限する。当該パイロット圧の出力の制限によって、シリンダ及びモータのうち一つの出力が所定の閾値以下に制限される。シリンダ及びモータの一つの出力が所定の閾値以下に制限されることで、ショベル１００のアタッチメント等が微妙に動く程度となる。

【0071】

比例弁３１の開口の制限は、実施態様に応じて定められれば良い。例えば、ショベル１００のアタッチメントの下げ方向（重力方向）の移動であれば動くが、上げ方向（重力と反対方向）の移動ではほぼ動かない程度になるように比例弁３１の開口面積を調整してもよい。具体的な比例弁３１の開口面積は、ショベル１００の種類に応じて定められれば良く、例えば、開口面積を通常の１０％に制限する等でもよい。

【0072】

本実施形態では、製造モードが設定された場合に、作業者は、操作装置２６に対して操作を行った場合に、当該操作に対応する動作が微妙に行われたか否かを確認できる。これにより、誤接続等が生じているか否かを確認が容易になる。例えば、ショベル１００の製造時における電気的、又は油圧的な誤接続が生じているため、ショベル１００の誤動作が生じた場合でも、ショベル１００の動作が大きくなることを抑制できる。したがって、ショベル１００の点検を行う際の安全性を向上させることができる。

【0073】

製造モードは、通常のショベル１００の作業時には利用されないモードである。そこで、本実施形態では、作業時には製造モードスイッチＳＷ３の操作が行われないように、製造モードスイッチＳＷ３を、カバー６１の内部に設けた。

【0074】

本実施形態は、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３について配置の一例を示したものであって、上述した配置に制限するものではない。少なくとも、オペレータがショベル１００の操作中に、オペレータの手又は足（部位の例）が届かない場所に設けられればよい。さらには、オペレータ等が不要に操作するのを抑制するために、カバー６１内部など、視認できない箇所に設けられるのが好ましい。

【0075】

＜コントローラのブロック構成＞
ショベル１００に搭載されているコントローラ３０が有する機能について説明する。図５は、本実施形態に係るショベル１００のコントローラ３０の構成例を示す機能ブロック図である。

【0076】

コントローラ３０の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、コントローラ３０のＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。図３に示すように、コントローラ３０は、取得部３０１と、判定部３０２と、駆動制御部３０３と、出力部３０４と、を備える。

【0077】

取得部３０１は、ショベル１００内の各種構成の信号を取得する。例えば、取得部３０１は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３の各々から角度の測定結果を取得する。さらには、取得部３０１は、旋回角速度センサＳ４から上部旋回体３の旋回角の測定結果を取得する。

【0078】

取得部３０１は、操作センサ２９から、操作装置２６の操作方向及び操作量の検出値を示した操作信号を取得する。

【0079】

さらに、取得部３０１は、緊急移動モードスイッチＳＷ１、メンテナンスモードスイッチＳＷ２、及び、製造モードスイッチＳＷ３の各々から、"オフ"又は"オン"を示す切替信号を取得する。

【0080】

判定部３０２は、取得部３０１が取得した各種センサの測定結果から、ショベル１００において異常が発生したか否かを判定する。さらには、判定部３０２は、異常が発生したと判定した場合に、ショベル１００において異常が発生した部品等の特定も行う。異常か否かを判定するためには、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３による測定結果に制限するものではなく、例えば、シリンダの圧力センサ、パイロット圧の圧力センサによる測定結果を用いてもよい。

【0081】

駆動制御部３０３は、製造モード制御部３０３１と、緊急移動モード制御部３０３２と、メンテナンスモード制御部３０３３と、を備え、操作センサ２９から取得した操作信号に基づいて比例弁３１の開口面積を制御して、ショベル１００のアタッチメント等の駆動制御を行う。

【0082】

本実施形態においては、駆動制御部３０３がショベル１００の駆動制御を行うためのモードとして、通常モード、製造モード、緊急移動モード、及びメンテナンスモードの４つのモードが存在する。本実施形態は、駆動制御を行うためのモードとして４つのモードが存在する例について説明するが、４つのモードに制限するものではなく、３つのモード、又は５つ以上のモードであってもよい。つまり、駆動制御を行うためのモードとして、３つ以上のモードが存在すればよい。

【0083】

そして、駆動制御部３０３は、４種類のモードから、上述したスイッチＳＷ１～ＳＷ３から出力された信号に基づいて選択されたモードに従って、ショベル１００の駆動制御を行う。

【0084】

例えば、スイッチＳＷ１～ＳＷ３の全てが"オフ"に設定されている場合、駆動制御部３０３は通常モードとして動作する。

【0085】

通常モードは、ショベル１００の通常の動作を行うためのモードとする。通常モードが設定されている場合、駆動制御部３０３は、操作センサ２９から取得した操作信号に基づいて比例弁３１の開口面積を制御して、ショベル１００のアタッチメント等の駆動制御を行う。

【0086】

通常モードが設定されている場合、駆動制御部３０３は、判定部３０２によってショベル１００において異常が発生したと判定された場合に、操作センサ２９から操作信号を取得した場合でも、比例弁３１の開口面積の制御を抑止して、ショベル１００のアタッチメント等の駆動制御を停止させる。これにより、本実施形態に係るショベル１００では安全性を確保することができる。その後、ショベル１００を動作させたい場合には、必要に応じてモードの設定を行えばよい。設定可能なモードは上述した通りとして説明を省略する。

【0087】

本実施形態においては、上述したように、スイッチＳＷ１～ＳＷ３が独立して設けられている。このため、スイッチＳＷ１～ＳＷ３のうち２つ以上のスイッチを"オン"に設定することができる。

【0088】

このため、駆動制御部３０３では、複数のスイッチＳＷ１～ＳＷ３のうち２つ以上に対してモードのオンにする操作が行われた場合に、どちらのモードを優先するか予め定められている。

【0089】

図６は、第１の実施形態に係るショベルにおける、スイッチＳＷ１～ＳＷ３の設定と、選択されるモードと、の対応関係を示した図である。図６に示されるように、製造モードスイッチＳＷ３と、緊急移動モードスイッチＳＷ１と、メンテナンスモードスイッチＳＷ２と、の全てについて"オフ"が設定されている場合に、駆動制御部３０３は、通常モードが選択されたものとして、当該通常モードに従った駆動制御を行う。

【0090】

本実施形態においては、製造モード、緊急移動モード、メンテナンスモードの順に優先順位が設定されている。当該優先順位は、モードの安全性に基づいて設定されている。

【0091】

製造モードスイッチＳＷ３が"オン"に設定された場合、緊急移動モードスイッチＳＷ１及びメンテナンスモードスイッチＳＷ２の設定にかかわらず、駆動制御部３０３は、製造モードが選択されたものとして、製造モード制御部３０３１が、当該製造モードに従った駆動制御を行う。

【0092】

製造モード制御部３０３１は、製造モードが設定されている間、操作センサ２９から操作信号を取得した際に、当該操作信号に対応する比例弁３１の開口を制限し、アクチュエータ（例えば、モータ又はシリンダ）の出力を所定の閾値以下に制限した上で、駆動制御を行う。

【0093】

製造モードスイッチＳＷ３が"オフ"に設定され、且つ、緊急移動モードスイッチＳＷ１が"オン"に設定された場合、メンテナンスモードスイッチＳＷ２の設定にかかわらず、駆動制御部３０３は、緊急移動モードが選択されたものとして、緊急移動モード制御部３０３２が、当該緊急移動モードに従った駆動制御を行う。

【0094】

緊急移動モード制御部３０３２は、緊急移動モードが設定されている間、判定部３０２によって異常と判定された部品（例えば、モータ又はシリンダ）以外に対する操作信号を取得した場合、操作信号に対応する駆動制御を行い、異常が検出された部品（例えば、モータ又はシリンダ）に対する操作信号を取得した場合、当該操作信号に対応する駆動制御を抑制する。

【0095】

製造モードスイッチＳＷ３及び緊急移動モードスイッチＳＷ１が"オフ"に設定され、且つ、メンテナンスモードスイッチＳＷ２が"オン"に設定された場合、駆動制御部３０３は、メンテナンスモードが選択されたものとして、メンテナンスモード制御部３０３３が、当該メンテナンスモードに従った駆動制御を行う。

【0096】

メンテナンスモード制御部３０３３は、メンテナンスモードが設定されている間、接続インターフェースＤ３から入力された操作信号に従って、ショベル１００の駆動制御を行う。

【0097】

本実施形態においては、モード毎に、当該モードの安全性を考慮して優先度が設定されている。そして、コントローラ３０は、複数のモードが"オン"にする設定が行われた場合に、より安全性が高いモードが有効になるように設定を行うことで、安全性の向上を実現できる。

【0098】

出力部３０４は、表示装置Ｄ２に対して情報の出力制御を行う。出力部３０４は、ショベル１００の状況に応じた情報の出力を行う。

【0099】

例えば、出力部３０４は、判定部３０２によりショベル１００の異常が検出された場合に、異常が生じた部品に対応する情報（例えば、トラブルシュート番号）と共に、「部品が故障しています」と、表示装置Ｄ２に表示する。これにより、オペレータは、ショベル１００に異常が生じたことを認識できる。

【0100】

異常が検出された場合に、通常モードが設定されている場合、ショベル１００の駆動制御が制限される。オペレータは、ショベル１００を移動させる必要がある場合には、カバー６１を開けて、緊急移動モードスイッチＳＷ１を"オン"に切り替える。

【0101】

この場合、出力部３０４は、緊急移動モードが設定された旨を、表示装置Ｄ２に出力する。これにより、オペレータは、緊急移動モードに切り替わったことを確認できる。

【0102】

緊急移動モードに切り替わった場合に、オペレータは、表示装置Ｄ２に表示されているトラブルシュート番号等によって、動かすことができない部品を認識した上で、動かすことが可能な部品をうまく利用して、ショベル１００について緊急動作させることができる。

【0103】

そして、緊急移動モード制御部３０３２が、故障が生じた部品以外に対する操作信号に従って、ショベル１００の駆動制御を行う。

【0104】

本実施形態においては、コントローラ３０が、設定されたモードに基づいて、ショベル１００の駆動制御を行うことで、ショベル１００の現在の状況に応じた動作を可能としている。したがって、ショベル１００の利便性の向上を実現できる。

【0105】

本実施形態においては、モードを切り替えるためのスイッチＳＷ１～ＳＷ３を設ける例について説明した。しかしながら、本実施形態においては、モードを切り替えるためのスイッチを、モード毎のトグルスイッチを設ける手法に制限するものではない。つまり、本実施形態は、モードを切り替えるためのスイッチの一例を示したもので、他の態様のスイッチを用いてもよい。例えば、ダイアル式のスイッチによってモードを選択可能にしてもよい。

【0106】

（変形例）
上述した実施形態では、電気式の操作装置２６を、油圧駆動のショベル１００に搭載した例について説明した。しかしながら、上述した実施形態では、電気式の操作装置２６を搭載するショベルを油圧駆動式のショベルに制限するものではない。

【0107】

そこで、本変形例では、電気式の操作装置２６で電動シリンダの駆動制御を行うショベルに適応した場合とする。当該変形例のショベルでは、コントローラが電動シリンダを駆動させることで、ブーム、アーム、又はバケットを動作させる例とする。電動シリンダは、従来と同様の構成として説明を省略する。電動シリンダは、ブーム、アーム、及びバケットを駆動するために設けられている。また、当該変形例のショベルでは、上部旋回体の回転動作、及びショベルの走行動作を行うために、電動モータを搭載してもよい。

【0108】

このようなショベルにおいても、上述した実施形態と同様に、部品点数が増加によって制御が複雑になる傾向にある。そこで、本変形例のショベルでは、上述した実施形態と同様に、製造モード、緊急移動モード、及びメンテナンスモードを設定可能とする。製造モード、緊急移動モード、及びメンテナンスモードのうちいずれか一つが設定された場合には、コントローラが、設定されたモードに従って、電動シリンダ及び電動モータのうち少なくとも一つ以上の駆動制御を行う。

【0109】

製造モードでは、電動シリンダ及び電動モータの出力が所定の閾値以下に制限される。所定の閾値は実施態様に応じて定められる。

【0110】

緊急移動モードでは、本変形例のショベルにおいて異常が検出されて動作が停止した場合に、異常が検出された部品（例えば電動シリンダ又は電動モータ）を用いた駆動制御を抑制し、異常が検出された部品（例えば電動シリンダ又は電動モータ）以外を用いた駆動制御を可能とする。

【0111】

メンテナンスモードでは、接続インターフェースから入力された操作信号に従って、本変形例のショベルの駆動制御が行われる。

【0112】

このように、本変形例では、ショベルに電動モータ及び電動シリンダが搭載された場合でも、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0113】

＜作用＞
上述した実施形態及び変形例においては、コントローラ３０が、３種類以上のモードから、スイッチＳＷ１～ＳＷ３に対する操作で選択されたモードに従って、ショベル１００の駆動制御を行うように構成されている。つまり、上述した実施形態においては、ショベル１００の部品点数が増加して制御が複雑になった場合でも、ショベル１００の状況に対応するモードを選択することで、ショベル１００の状況に応じた駆動制御を行うことができる。したがって、利便性の向上を実現できる。

【0114】

以上、建設機械の一例としてショベルを用いた場合の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0115】

１００ ショベル
１ 下部走行体
１Ｌ 左側走行油圧モータ
１Ｒ 右側走行油圧モータ
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 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
２６ 操作装置
２９ 操作センサ
３０ コントローラ
３０１ 取得部
３０２ 判定部
３０３ 駆動制御部
３０３１ 製造モード制御部
３０３２ 緊急移動モード制御部
３０３３ メンテナンスモード制御部
３０４ 出力部
３１ 比例弁
Ｄ１ 入力装置
Ｄ２ 表示装置
Ｄ３ 接続インターフェース
ＳＷ１ 緊急移動モードスイッチ
ＳＷ２ メンテナンスモードスイッチ
ＳＷ３ 製造モードスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】