(57)【要約】【課題】オペレータを保護しつつ１人のオペレータで規定作業時間の運転を完遂して作業効率を向上させる。【解決手段】走行体、旋回体、作業機、原動機を制御する制御装置、オペレータに伝達される振動を検出する振動検出器を備えた作業機械において、振動検出器の検出値と原動機の回転数の相関マップを記憶しておき、振動検出器の検出値を基にオペレータの累積振動暴露量Ａを演算し（Ｓ０３）、累積振動暴露量Ａを基に規定時間経過時の予想累積振動暴露量Ａ’を演算し（Ｓ０４）、予想累積振動暴露量Ａ’と上限値Ａ１とを比較し（Ｓ０５）、予想累積振動暴露量Ａ’が上限値Ａ１を超えていると判定された場合、予想累積振動暴露量Ａ’が減少するように相関マップに応じて原動機の目標回転数Ｎｔを補正する（Ｓ０８，Ｓ０９）。【選択図】図８
2019218875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体、前記走行体の上部に設けた旋回体、前記旋回体に設けた作業機、前記旋回体に設けた運転席、アクチュエータを駆動する圧油を吐出する油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する原動機、前記原動機を制御する制御装置、オペレータに伝達される振動を検出する振動検出器を備えた作業機械において、
前記制御装置は、
累積振動暴露量について設定した上限値を記憶した上限暴露量記憶部と、
前記振動検出器の検出値と前記原動機の回転数の相関マップを記憶した相関マップ記憶部と、
前記振動検出器の検出値を基にオペレータの累積振動暴露量を演算する暴露量演算部と、
前記暴露量演算部で演算された累積振動暴露量を基に規定時間経過時の予想累積振動暴露量を演算する暴露量予想部と、
前記暴露量予想部で演算された予想累積振動暴露量と前記上限値とを比較する上限値比較部と、
前記上限値比較部で前記予想累積振動暴露量が前記上限値を超えていると判定された場合、前記予想累積振動暴露量が減少するように前記相関マップに応じて前記原動機の目標回転数を補正する回転数制御部と
を備えたことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、前記制御装置は、前記運転席の周囲に配置したモニタに前記予想累積振動暴露量と前記上限値を表示出力する表示部を備えていることを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記相関マップには前記振動検出器の検出値との関係で前記原動機の回転数について制限範囲が設定されており、
前記回転数制御部は、前記上限値比較部で前記予想累積振動暴露量が前記上限値を超えていると判定された場合、前記目標回転数が前記制限範囲内の値であるときに前記制限範囲から外れるように前記目標回転数を補正する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械において、
累積振動暴露量について前記上限値よりも低く設定した中間値を記憶した中間暴露量記憶部と、
前記振動検出器の検出値との関係で前記原動機の回転数について前記制限範囲内で設定した中間範囲を記憶した中間範囲記憶部と、
前記上限値比較部で前記予想累積振動暴露量が前記上限値以下であると判定された場合、前記予想累積振動暴露量と前記中間値とを比較する中間値比較部とを備えており、
前記回転数制御部は、前記中間値比較部で前記予想累積振動暴露量が前記中間値を超えていると判定された場合、前記目標回転数が前記中間範囲内の値であるときに、前記中間範囲から外れるように前記目標回転数を補正することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記回転数制御部による前記目標回転数の補正後の条件で予想累積振動暴露量を再演算する暴露量再予想部と、
前記暴露量再予想部で再演算された予想累積振動暴露量と前記上限値とを比較する上限値再比較部とを更に備えており、
前記回転数制御部は、前記上限値再比較部で前記予想累積振動暴露量が前記上限値以下であると判定されるまで同一処理サイクルで前記目標回転数を繰り返し補正することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械において、前記目標回転数を補正する際に前記回転数制御部が前記目標回転数を上昇方向に補正するか低下方向に補正するかを選択設定する選択装置を備えていることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＥＣ指令２００２／４４／ＥＣに規定されているように、作業機械の運転中におけるオペレータの振動暴露量を管理する必要がある。オペレータの振動暴露量の計測器としては、ＩＳＯ１０３２６−１、ＩＳＯ５００８、ＩＳＯ７０９６等に記載されている座席用の振動検出器、ＩＳＯ２６３０−１に準拠した携帯型振動検出装置等が知られている。また、特許文献１に記載されているようにオペレータの累積振動暴露量を評価して推定作業可能時間を報知する作業機械が知られている。同文献に記載された作業機械では、推定作業可能時間が０以下になった場合に作業用アクチュエータの作動が禁止される。作業機械のエンジン由来の振動や走行時の振動を抑制する方法については特許文献２，３等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４０５０２１７号
【０００４】
【特許文献２】特開２０１２−９１７５１号公報
【０００５】
【特許文献３】特開２０１２−９２９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の作業機械においては、オペレータの累積振動暴露量が許容値を超えた時点でそのオペレータによる操作が禁止されてしまう。例えば１日８時間の作業時間を予定していて始業後５時間でオペレータＡの推定作業可能時間が０以下になった場合、残り３時間オペレータＡは作業機械を運転できない。残り３時間は別のオペレータＢでなければ作業機械を運転できず、オペレータＢが確保できなければ３時間は無駄時間となってしまう。無駄時間が発生すれば現場に工期の遅れが生じ得る。無駄時間の発生を回避するために、必要が生じた場合にのみ短時間だけ作業機械を運転する人材を確保することも非効率である。
【０００７】
本発明の目的は、オペレータを保護しつつも１人のオペレータで規定作業時間の運転を完遂でき、作業効率を向上させることができる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、走行体、前記走行体の上部に設けた旋回体、前記旋回体に設けた作業機、前記旋回体に設けた運転席、アクチュエータを駆動する圧油を吐出する油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する原動機、前記原動機を制御する制御装置、オペレータに伝達される振動を検出する振動検出器を備えた作業機械において、前記制御装置は、累積振動暴露量について設定した上限値を記憶した上限暴露量記憶部と、前記振動検出器の検出値と前記原動機の回転数の相関マップを記憶した相関マップ記憶部と、前記振動検出器の検出値を基にオペレータの累積振動暴露量を演算する暴露量演算部と、前記暴露量演算部で演算された累積振動暴露量を基に規定時間経過時の予想累積振動暴露量を演算する暴露量予想部と、前記暴露量予想部で演算された予想累積振動暴露量と前記上限値とを比較する上限値比較部と、前記上限値比較部で前記予想累積振動暴露量が前記上限値を超えていると判定された場合、前記予想累積振動暴露量が減少するように前記相関マップに応じて前記原動機の目標回転数を補正する回転数制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オペレータを保護しつつも１人のオペレータで規定作業時間の運転を完遂でき、作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの左側面図
【図２】本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの一部透視斜視図
【図３】図１の作業機械に備えられた運転席の斜視図
【図４】図２は運転席の座面の平面図
【図５】図４の座面に埋設された振動検出器の平面図
【図６】図４の座面に埋設された振動検出器の側面図
【図７】第１実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置の機能ブロック図
【図８】図７の制御装置による振動暴露量の制御手順を表すフローチャート
【図９】図７の制御装置のメモリに格納された相関マップを表す図
【図１０】オペレータの振動暴露量の経時変化で第１実施形態の効果を示す図
【図１１】走行速度と運転席の振動の関係を表す図
【図１２】第２実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置の機能ブロック図
【図１３】図１２の制御装置による振動暴露量の制御手順を表すフローチャート
【図１４】第３実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置の機能ブロック図
【図１５】図１４の制御装置による振動暴露量の制御手順を表すフローチャート
【図１６】図１４の制御装置のメモリに格納された相関マップを表す図
【図１７】オペレータの振動暴露量の経時変化で第３実施形態の効果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
−作業機械−
本発明は油圧ショベルに限らずクレーン等の他種の作業機械にも適用可能であるが、以下においては油圧ショベルに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの左側面図、図２は左斜め後から見た一部透視図である。本実施形態では図１中の左右を前後として扱う。これらの図に示した作業機械は、走行体１、走行体１上に設けた旋回体２、及び旋回体２に取り付けた作業機（フロント作業機）３を備えている。
【００１４】
走行体１は作業機械の基部構造体であり、左右の履帯４により走行するクローラ式の走行体であるが、ホイール式の走行体が用いられる場合もある。走行体１は左右の走行モータ５により左右の履帯４をそれぞれ駆動して走行する。
【００１５】
旋回体２は旋回輪６を介して走行体１の上部に設けられ、左側前部にオペレータが搭乗する運転室７を備えている。旋回体２のベースフレームである旋回フレームには旋回モータ８が取り付けられている。旋回モータ８には、電動モータを用いる場合、油圧モータを用いる場合、双方を用いる場合がある。旋回体２における運転室７の後側には動力室９、最後部にはカウンタウェイト１０が設けられている。運転室７には、オペレータが座る運転席１１が設けられている。運転席１１の左右には旋回体２の旋回動作や作業機３の動作を指示する左右の操作レバー１６ａ，１６ｂが配置されている。動力室９には、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１２や、油圧ポンプ１２を駆動する原動機１３（本例ではエンジン）、油圧ポンプ１２から油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する制御弁装置１４等が収容されている。旋回体２には、原動機１３を含む各作動装置を制御する制御装置４０も備えられている。制御装置４０は例えば車載コンピュータであり、本実施形態では運転席１１の後側の位置に配置され、後述する振動検出器３１と原動機１３に結線されている。原動機１３には電動モータが用いることもあるが、多くの場合エンジン（内燃機関）が採用される。電動モータを原動機１３とする作業機械にも本発明は適用できるが、本発明の適用対象としてはエンジンを原動機１３とする作業機械がより好適である。エンジンはそれ自体が前後左右に揺れるいわゆるロールにより機体振動に影響するためである。本実施形態では原動機１３としてエンジンが用いてあり、エンジンの回転数を制御するエンジンコントローラ３４（図７）が備わっている。制御装置４０はエンジンコントローラ３４を含んで構成しても良いが、本実施形態では別構成としてメインコントローラである制御装置４０とサブコントローラであるエンジンコントローラ３４とを結線してある。
【００１６】
作業機３は、旋回体２の前部（本実施形態では運転室７の右側）に連結されている。作業機３は、ブーム２１、アーム２２、及びアタッチメント２３（本実施形態ではバケット）を備えた多関節型のフロント作業装置である。ブーム２１は旋回フレームに上下に回動可能に直接連結されると共に、ブームシリンダ２４を介して旋回体フレームと連結されている。アーム２２はブーム２１の先端に回動可能に直接連結されると共に、アームシリンダ２５を介してブーム２１に連結されている。アタッチメント２３はアーム２２の先端に回動可能に直接連結されると共に、アタッチメントシリンダ２６を介してアーム２２に連結されている。ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６は、油圧シリンダである。
【００１７】
図１の作業機械においては、旋回モータ８、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６に対し、油圧ポンプ１２から吐出された圧油が左右の操作レバー１６ａ，１６ｂの操作に応じて制御弁装置１４を介して供給される。旋回モータ８が駆動されると旋回体２が旋回する。ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６が駆動されるとそれぞれブーム２１、アーム２２及びアタッチメント２３が回動し、アタッチメント２３の位置と姿勢が変化する。特に図示していないが、走行体１は走行操作用のレバーにより操作される。
【００１８】
−運転席−
図３は運転席１１の斜視図である。運転席１１の左右には、前述した操作レバー１６ａ，１６ｂ、コンソール１７ａ，１７ｂ等が設けられている。同図には示していないが、運転室７の内部における運転席１１の周囲（例えば斜め前）にはモニタ３５（図７）が備えられている。運転席１１は、座面１１ａ、背もたれ１１ｂ、ヘッドレスト１１ｃ、アームレスト１１ｄ，１１ｅ等から構成され、座席スタンド１８の上部に設置されている。座面１１ａには、オペレータに伝達される振動を検出する振動検出器３１が埋設されている。振動検出器３１は運転席１１に取り付けるものに限らず、オペレータが携帯する携帯型のものでも良い。この場合は振動検出器３１を制御装置４０に無線接続することが考えられる。図３には図示していないが、運転席１１の付近（例えばコンソール１７ａ，１７ｂやモニタ３５）には、原動機１３（本例ではエンジン）の目標回転数Ｎｔを設定するエンジンコントロールダイヤル３２（図７）の他、選択装置３３（同）等が設けられている。以下、エンジンコントロールダイヤルはエンコンダイヤルと略称する。選択装置３３は、原動機１３の目標回転数Ｎｔを補正する際に制御装置４０が回転数制御部４９（後述）で目標回転数Ｎｔを上昇方向に補正するか低下方向に補正するかを選択設定するための操作装置（物理的なスイッチ類の他、タッチパネルを含む）である。
【００１９】
図４は座面１１ａの平面図、図５は振動検出器３１の平面図、図６はその側面図である。同図に示すように、座面１１ａのウレタン後部から水平前方にスリット１１ｆが切り込まれ、このスリット１１ｆの内部に振動検出器３１が設置されている。振動検出器３１は、加速度計３１ａ、加速度計３１ａが固定される金属製円板３１ｂ、ケーブル３１ｃを備え、運転席１１のｘ方向，ｙ方向、ｚ方向の振動を検出する。なお、ｚ方向は振動検出器３１の設置面に直交する方向、ｘ，ｙ方向はｚ方向に直交する面内における作業車両の前後方向、左右方向である。
【００２０】
−制御装置−
図７は本発明の第１実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置４０は例えばＣＰＵやメモリを持つコンピュータであり、加速度検出部４１、加速度三軸合成部４２、暴露量演算部４３、暴露量予想部４４、上限暴露量記憶部４５、上限値比較部４６、表示部４７、相関マップ記憶部４８、回転数制御部４９を備えている。図示していないが、制御装置４０には、作業機械のオペレータを識別するオペレータ識別部も備わっている。運転室７には、例えばＩＣカードの挿入部、或いはパスワードの入力装置等が備わっており、オペレータ識別部はＩＣカード（不図示）から読み取った情報やパスワードでオペレータを識別する。制御装置４０は上記の暴露量演算部４３で演算した日毎の累積振動暴露量をＩＣカード、或いは自らに備えられたメモリに記憶する。加速度検出部４１、加速度三軸合成部４２、暴露量演算部４３、暴露量予想部４４、上限暴露量記憶部４５、上限値比較部４６、表示部４７、相関マップ記憶部４８、回転数制御部４９の機能について順次説明する。
【００２１】
・加速度検出部
加速度検出部４１は例えばＣＰＵを構成する回路であり、振動検出器３１に接続している。この加速度検出部４１は、振動検出器３１の加速度計３１ａから出力されるｘｙｚ各方向の電圧信号を基にｘｙｚ各方向の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを演算し、演算した加速度ａｘ，ａｙ，ａｚを加速度三軸合成部４２に出力する。
【００２２】
・加速度三軸合成部
加速度三軸合成部４２は例えばＣＰＵを構成する回路であり、加速度検出部４１で演算されたｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の加速度を次式により合成して加速度実効値ａ［ｍ／ｓ２］を演算する。
ａ＝（ａｘ２＋ａｙ２＋ａｚ２）１／２ 
加速度三軸合成部４２は、演算した加速度実効値ａを暴露量演算部４３に出力する。
【００２３】
・暴露量演算部
暴露量演算部４３は例えばＣＰＵを構成する回路であり、振動検出器３１の検出値（本例では加速度三軸合成部４２で演算された加速度実効値ａ）を基に次式によりオペレータの累積振動暴露量Ａを演算し、演算した累積振動暴露量Ａを暴露量予想部４４に出力する。
Ａ＝ａ×（Ｔ／Ｔ１）１／２
Ｔ１：規定時間（１日の規定作業時間、例えば８時間）
Ｔ：１日のオペレータの運転時間（現在までの経過時間）
ここで演算される累積振動暴露量Ａは、当日における現時点までの振動暴露量の累積値であり、前日以前の値は含まない。
【００２４】
・暴露量予想部
暴露量予想部４４は例えばＣＰＵを構成する回路であり、暴露量演算部４３で演算された累積振動暴露量Ａを基にその後規定時間Ｔ１が経過した場合の予想累積振動暴露量Ａ’を演算し、上限値比較部４６に出力する。規定時間Ｔ１は設定時間であって必ずしも特定の値である必要はないが、振動暴露量が人体に対して与える影響を把握する観点から１日当たりの一般的な作業時間（例えば７〜８時間）が例示できる。予想累積振動暴露量Ａ’は、現時点までの振動暴露量（累積振動暴露量Ａ）を平均化して時間当たりの振動暴露量を求め、比率計算で求めることができる。また、運転開始から累積振動暴露量をプロットし、例えば最小二乗法を用いて予想累積振動暴露量Ａ’を求めることもできる。
【００２５】
・上限暴露量記憶部
上限暴露量記憶部４５はメモリ又はその一領域であり、累積振動暴露量Ａについて設定した上限値Ａ１（設定値）を予め記憶している。上限暴露量記憶部４５に記憶された上限値Ａ１は上限値比較部４６に読み込まれる。上限値Ａ１は人体の健康に影響を与えない範囲で設定され、ＥＣ指令２００２／４４／ＥＣで規定されている１日８時間暴露限界値１．１５ｍ／ｓ２が一例として挙げられる。但し、作業効率とオペレータの健康の観点から、同規定に規定されている１日８時間暴露対策値０．５ｍ／ｓ２を上限値Ａ１に設定することが好ましい。
【００２６】
・上限値比較部
上限値比較部４６は例えばＣＰＵを構成する回路であり、暴露量予想部４４で演算された予想累積振動暴露量Ａ’と上限暴露量記憶部４５から読み込んだ上限値Ａ１とを比較し、両者の大小関係を判定する。この上限値比較部４６は、上限値Ａ１よりも予想累積振動暴露量Ａ’が大きい場合に原動機１３の目標回転数Ｎｔの補正制御を指令する信号を回転数制御部４９に出力し、比較した結果（本例では上限値Ａ１及び予想累積振動暴露量Ａ’）を表示部４７に出力する。
【００２７】
・表示部
表示部４７は例えばＣＰＵを構成する回路であり、上限値比較部４６から入力された比較結果の情報を基に表示信号を生成してモニタ３５に出力し、モニタ３５に比較結果（本例では予想累積振動暴露量Ａ’と上限値Ａ１）を表示させる。この表示出力により、オペレータは現在の作業状況で上限値Ａ１に到達することなく自分自身が規定作業時間の作業を完遂できるかを知ることができる。なお、モニタ３５に相関マップ（後述）が表示できるようにすることも考えられ、この場合は容易に制限範囲を避けて目標回転数Ｎｔを設定できる。また、後で図１０で説明する振動暴露量の基準速度と実際の累積振動暴露量Ａ（又は予想累積振動暴露量Ａ’）のデータをテキスト、グラフ又はその双方で表示することも考えられる。
【００２８】
・相関マップ記憶部
相関マップ記憶部４８はメモリ又はその一領域であり、振動検出器３１の検出値（本例ではこれに基づく加速度実効値ａ）と原動機１３の回転数Ｎの相関マップを記憶している。相関マップは、例えば機体毎に最低回転数から最高回転数まで原動機１３の回転数Ｎを変化させ、振動検出器３１の値をプロットして予め得られた加速度実効値ａと回転数Ｎとの既知の相関関係である。この相関マップには、図９に示すように振動検出器３１の検出値との関係で原動機１３の回転数Ｎについて制限範囲（同図ではＮ０〜Ｎ２，Ｎ５〜Ｎ８）の情報が付加されている。Ｎ０は原動機１３の最低回転数である。制限範囲は、振動量が増大する範囲（原動機１３の振動が運転室７と共振を起こす回転数範囲）であり、機体毎に異なり得る。本実施形態では加速度実効値ａについて定めた制限値ａ１を超える回転数範囲（回転数Ｎ０〜Ｎ１，Ｎ６〜Ｎ７）に対してマージンをとって広めに制限範囲が設定してある。その他、制限範囲の最も近くで振動が極小値をとる回転数Ｎ３，Ｎ４，Ｎ９の情報を相関マップに付加しても良い。相関マップは相関マップ記憶部４８から回転数制御部４９に読み込まれる。
【００２９】
・回転数制御部
回転数制御部４９は例えばＣＰＵを構成する回路であり、エンコンダイヤル３２や選択装置３３に接続し、通常はエンコンダイヤル３２で設定された目標回転数Ｎｔに従って原動機１３の回転数Ｎを制御する。本実施形態の場合、回転数制御部４９からエンジンコントローラ３４に目標回転数Ｎｔが指令され、エンジンコントローラ３４によって原動機１３の回転数Ｎが目標回転数Ｎｔに制御される。回転数制御部４９が特徴的である点は、原動機１３の目標回転数Ｎｔの補正機能である。回転数制御部４９は、上限値比較部４６から指令信号が入力された場合、その信号に従って相関マップ記憶部４８から相関マップを読み込み、予想累積振動暴露量Ａ’が減少するように相関マップに応じて原動機１３の目標回転数Ｎｔを補正する。即ち、上限値比較部４６で予想累積振動暴露量Ａ’が上限値Ａ１を超えていると判定されている間、エンコンダイヤル３２で設定された原動機１３の目標回転数Ｎｔが回転数制御部４９によって補正される。
【００３０】
回転数制御部４９による補正は、相関マップに従って運転席１１の振動（加速度実効値ａ）を下げる補正であり、例えば現在の目標回転数Ｎｔが図９に示す制限範囲内の値である場合に制限範囲から外れるように目標回転数Ｎｔを変更するような補正である。本実施形態の場合、回転数制御部４９は、選択装置３３で回転数の上昇が選択されていれば目標回転数Ｎｔを上げて制限範囲を外し、選択装置３３で回転数の低下が選択されていれば目標回転数Ｎｔを下げて制限範囲を外す。但し、回転数Ｎ１〜Ｎ２の制限範囲は上昇方向にしか制限範囲を外すことができないため、回転数制御部４９は選択装置３３の選択によらず目標回転数Ｎｔを下げて制限範囲を避ける。目標回転数Ｎｔの補正の程度としては、代表的には制限範囲の上限値Ｎ２，Ｎ８若しくは下限値Ｎ５（又は上限値若しくは下限値に対してマージンをとった値）に目標回転数Ｎｔを変更する例が挙げられる。振動が極小値をとる値Ｎ３，Ｎ４，Ｎ９のうち選択装置３３の設定条件下で現在の目標回転数Ｎｔから最も近い値に目標回転数Ｎｔを変更する例を採用することもできる。また、制限範囲の設定に関係なく、加速度実効値ａが一定量減少するように相関マップに従って目標回転数Ｎｔが補正されるようにすることも考えられる。
【００３１】
−振動暴露量の制御手順−
図８は制御装置４０による振動暴露量の制御手順を表すフローチャートである。同図に示した一連の処理は、原動機１３が稼働して電源が制御装置４０に投入されている間、制御装置４０によって所定のサイクルタイム（例えば５〜１０ｍｉｎ）で繰り返し実行される。
【００３２】
オペレータがキースイッチ（不図示）により作業機械の原動機１３を始動すると、制御装置４０はメモリから振動暴露量低減プログラムをＣＰＵにロードして起動する。同プログラムを起動すると、まず制御装置４０はオペレータの当日の累積作業時間Ｔ、振動検出器３１から出力された現在の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚ等の情報を入力する（ステップＳ０１）。情報を入力したら制御装置４０は、加速度三軸合成部４２、暴露量演算部４３、暴露量予想部４４で現時点の加速度実効値ａ（ステップＳ０２）、累積振動暴露量Ａ（ステップＳ０３）、予想累積振動暴露量Ａ’（ステップＳ０４）を順次演算する。続いて、制御装置４０は上限値比較部４６で予想累積振動暴露量Ａ’と上限値Ａ１とを比較し、Ａ’≦Ａ１であるかを判定する（ステップＳ０５）。制御装置４０は、上限値比較部４６でＡ’≦Ａ１と判定されるとステップＳ０１に手順を戻し、Ａ’＞Ａ１と判定されるとステップＳ０６，Ｓ０７に手順を進める。ステップＳ０５からステップＳ０１に手順を移す場合、制御装置４０は回転数制御部４９によりエンコンダイヤル３２で設定された目標回転数Ｎｔをエンジンコントローラ３４に指令し、オペレータが設定した目標回転数Ｎｔで原動機１３を駆動する。
【００３３】
Ａ’＞Ａ１である場合、制御装置４０は、相関マップ記憶部４８から回転数制御部４９に相関マップをロードし（ステップＳ０６）、表示部４７で上限値比較部４６の比較結果をモニタ３５に表示出力する（ステップＳ０７）。モニタ３５を介して現時点で予想累積振動暴露量Ａ’が上限値Ａ１を超える見込みであることを報知することにより、エンコンダイヤル３２による原動機１３の目標回転数Ｎｔの調節をオペレータに促す。その後制御装置４０は、エンコンダイヤル３２で設定されている目標回転数Ｎｔが制限範囲内の値であるかを回転数制御部４９で判定する（ステップＳ０８）。目標回転数Ｎｔが制限範囲から外れていれば、制御装置４０は目標回転数Ｎｔを補正することなく手順をステップＳ０８からステップＳ０１に戻す。目標回転数Ｎｔが制限範囲内の値であれば、制御装置４０は目標回転数Ｎｔを制限範囲から外れるように補正して（ステップＳ０９）手順をステップＳ０１に戻す。
【００３４】
−効果−
（１）本実施形態によれば、基本的にはオペレータが設定した目標回転数Ｎｔで原動機１３を稼働させて作業を遂行することができる。但し、規定作業時間中に規定作業時間が経過した場合の予想累積振動暴露量Ａ’を演算し、これが上限値Ａ１を超えていれば予想累積振動暴露量Ａ’が減少するように相関マップに応じて目標回転数Ｎｔが補正される。つまり現状の目標回転数Ｎｔでは規定作業時間の経過前に累積振動暴露量Ａが上限値Ａ１に達する見込みで、そのオペレータが規定作業時間の作業を完遂できそうにない場合に、図１０のように振動暴露量の累積速度が遅くなるように目標回転数Ｎｔが補正される。図１０に示した例では、規定作業時間Ｔ１の経過時に累積振動暴露量Ａが上限値Ａ１に到達する振動暴露量の累積速度を線形的な基準線Ｌ０で表している。例えば規定作業時間中の時刻Ｔｘに目標回転数Ｎｔの補正が実行された場合、振動暴露量の実際の累積速度は時刻Ｔｘ以降低下し、その後累積振動暴露量Ａが基準線Ｌ０を下回る。
【００３５】
このようにオペレータが任意に設定した目標回転数Ｎｔで稼働する一方で、振動暴露量の累積ペースが速い場合には機体振動を低減してオペレータを保護することができる。また、規定作業時間の経過前に累積振動暴露量Ａが上限値Ａ１に到達することを抑制できるので、運転不可の無駄時間の発生を抑制し１人のオペレータで規定作業時間の運転を完遂でき、作業効率を向上させることができる。これにより工期遅れの発生が抑制できる。オペレータの振動暴露量も適正も管理できる。加えて、必要が生じた場合にのみ短時間だけ作業機械を運転する人材を確保する必要がなくなり、現場の費用対効果の向上にも貢献し得る。
【００３６】
また、図１１に示したように走行の際に接地面を介して運転席１１に伝達される振動が強まる走行速度（共振領域）があるが、図１のようなクローラ式の作業機械では一般に走行速度は原動機回転数に依存する。従って、本実施形態によれば走行動作に由来する振動暴露量も自ずと抑制される。
【００３７】
（２）振動暴露量の大きな回転数範囲の情報を制限範囲として相関マップに付加し、補正時には制限範囲内の値を避けて目標回転数Ｎｔを変更するようにしたので、累積振動暴露量Ａを効率的に抑えることができる。但し、上記の基本的な効果（１）を得る限りにおいて、相関マップに従って現在よりも振動暴露量（加速度実効値ａ）が減少するように目標回転数Ｎｔが補正されれば良く、制限範囲の設定は必ずしも必要ない。
【００３８】
（３）モニタ３５に例えば予想累積振動暴露量Ａ’や上限値Ａ１を表示出力することで、オペレータは振動暴露量の観点で現在の目標回転数Ｎｔの設定の妥当性を把握することができる。これによりオペレータの判断で目標回転数Ｎｔを自主的に変更し、振動暴露量の累積速度を考慮しつつ制限範囲を避けて所望の目標回転数Ｎｔで作業することができる。但し、上記効果（１）を得る限りにおいては制御装置４０による目標回転数Ｎｔの補正機能が働けば足り、モニタ３５への振動暴露量に関する情報表示は必ずしも必要ではなく省略可能である。
【００３９】
（４）目標回転数Ｎｔを補正する際に上昇方向に補正するか低下方向に補正するかが選択装置３３で任意に選択できる。原動機１３の回転数が低下すれば燃費が向上し、上昇すれば作業効率が向上し得る。燃費と作業効率のどちらを重視するかで目標回転数Ｎｔの補正態様を柔軟に選択できる。但し、上記効果（１）を得る限りにおいては目標回転数Ｎｔの補正態様の選択機能は必ずしも必要ではない。
【００４０】
＜第２実施形態＞
図１２は本発明の第２実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置の機能ブロック図である。同図に示したように、本実施形態の制御装置４０’には、第１実施形態の制御装置４０の全構成要素に加え、暴露量再予想部４４’及び上限値再比較部４６’が追加されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４１】
暴露量再予想部４４’は例えばＣＰＵを構成する回路であり、回転数制御部４９による目標回転数Ｎｔの補正後の条件で予想累積振動暴露量Ａ’を再演算する。予想累積振動暴露量Ａ’の処理内容は暴露量予想部４４の処理内容と同様であり、目標回転数Ｎｔの補正後に加速度検出部４１、加速度三軸合成部４２、暴露量演算部４３の処理を経て演算された累積振動暴露量Ａを基に予想累積振動暴露量Ａ’を改めて演算する。
【００４２】
上限値再比較部４６’は例えばＣＰＵを構成する回路であり、暴露量再予想部４４’で再演算された予想累積振動暴露量Ａ’と上限値Ａ１とを比較する。上限値再比較部４６’の処理内容は上限値比較部４６の処理内容と同様である。
【００４３】
制御装置４０’は、上限値再比較部４６’で予想累積振動暴露量Ａ’が上限値Ａ１以下であると判定されるまで同一処理サイクルで（ステップＳ０１に手順を戻さず）回転数制御部４９で目標回転数Ｎｔを繰り返し補正する。
【００４４】
図１３は制御装置４０’による振動暴露量の制御手順を表すフローチャートである。同図に示したフローチャートのステップＳ０１〜Ｓ０７の手順は図８のフローチャートの対応する手順と同一であるため説明を省略する。本実施形態の場合、ステップＳ０７で相関マップを読み込むと、制御装置４０’は加速度三軸合成部４２で演算された加速度実効値ａが閾値（例えば図９の制限値ａ１）を超えているかを回転数制御部４９で判定する（ステップＳ０９）。ステップＳ０９において、回転数制御部４９は、加速度実効値ａが閾値を超えていれば相関マップに従って加速度実効値ａが減少するように目標回転数Ｎｔを補正して原動機１３の回転数を調整し、閾値以下であれば目標回転数Ｎｔは据え置く。目標回転数Ｎｔの補正概念については第１実施形態と同様である。このように相関マップの横軸（回転数）に代えて縦軸（加速度）で目標回転数Ｎｔの補正の要否を判定しても良い。
【００４５】
目標回転数Ｎｔの補正後、制御装置４０’は、ステップＳ０１と同じ要領で、累積作業時間Ｔ、振動検出器３１から出力された現在の加速度ａｘ，ａｙ，ａｚ等の情報を改めて入力する（ステップＳ１０）。制御装置４０’は、その後ステップＳ０２，Ｓ０３と同様の処理を経て、ステップＳ０４と同様にして暴露量再予想部４４’で目標回転数Ｎｔの補正後の予想累積振動暴露量Ａ’を改めて演算する（ステップＳ１１）。制御装置４０’は、上限値再比較部４６’でステップＳ０５と同様の処理を実行し、目標回転数Ｎｔを補正した結果、Ａ’≦Ａ１になっていれば手順をステップＳ０１に戻す。この間、オペレータはモニタ３５の表示を見て自主的に目標回転数Ｎｔを変更することもできる。反対にＡ’＞Ａ１のままであれば、制御装置４０’は手順をＳ１０に戻して目標回転数Ｎｔを相関マップに従って補正して原動機１３の回転数を再度調整し、Ａ’≦Ａ１となるまでステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を繰り返す。
【００４６】
本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、第１実施形態においては目標回転数Ｎｔを補正してＡ’≦Ａ１となったかどうかは次の処理サイクルで判定されることになるが、本実施形態においてはＡ’≦Ａ１にした上で各処理サイクルを終える。従って第１実施形態に比べて振動暴露量の制御の応答性及び妥当性が高く、処理サイクルを長く（例えば３０分）設定した場合には本実施形態の優位性が増す。
【００４７】
＜第３実施形態＞
図１４は本発明の第３実施形態に係る作業機械に備えられた制御装置の機能ブロック図である。同図に示したように、本実施形態の制御装置４０”には、第１実施形態の制御装置４０の全構成要素に加え、中間暴露量記憶部４５”、中間値比較部４６”及び中間範囲記憶部４８”が追加されている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４８】
中間暴露量記憶部４５”はメモリ又はその一領域であり、累積振動暴露量Ａについて上限値Ａ１よりも低く設定した中間値Ａ２を記憶している。中間暴露量記憶部４５”に記憶された上限値Ａ１は中間値比較部４６”に読み込まれる。本実施形態の場合、例えば上限値Ａ１としてＥＣ指令２００２／４４／ＥＣで規定されている１日８時間暴露限界値１．１５ｍ／ｓ２を設定し、中間値Ａ２として１日８時間暴露対策値０．５ｍ／ｓ２を設定することが例示できる。
【００４９】
中間範囲記憶部４８”はメモリ又はその一領域であり、振動検出器の検出値との関係で原動機１３の回転数Ｎについて制限範囲内で設定した中間範囲を記憶している。中間範囲記憶部４８”には例えば図１６に示したような相関マップが記憶されている。同図の相関マップは図９の相関マップに対応させて図示してある。図１６の相関マップは相関マップ記憶部４８に格納する相関マップと共用しても良い。相関マップ記憶部４８で中間範囲記憶部４８”を兼ねても良い。図１６の相関マップには、原動機１３の回転数Ｎについて制限範囲（同図ではＮ０〜Ｎ２，Ｎ５〜Ｎ８）に加えて、中間範囲（同図ではＮ０〜Ｎ１，Ｎ６〜Ｎ７）の情報が付加してある。同図に示したように、中間範囲（Ｎ０〜Ｎ１，Ｎ６〜Ｎ７）は制限範囲（Ｎ０〜Ｎ２，Ｎ５〜Ｎ８）に含まれ、制限範囲よりも狭い回転数範囲として設定してある。中間範囲は中間範囲記憶部４８”から回転数制御部４９に読み込まれる。
【００５０】
中間値比較部４６”は例えばＣＰＵを構成する回路であり、上限値比較部４６で予想累積振動暴露量Ａ’が上限値Ａ１以下であると判定された場合、予想累積振動暴露量Ａ’と中間暴露量記憶部４５”から読み込んだ中間値Ａ２とを比較する。中間値比較部４６”は予想累積振動暴露量Ａ’と中間値Ａ２の大小関係を判定し、中間値Ａ２よりも予想累積振動暴露量Ａ’が大きい場合（Ａ２＜Ａ’≦Ａ１）に原動機１３の目標回転数Ｎｔの補正制御を指令する信号を回転数制御部４９に出力する。同時に、中間値比較部４６”は比較結果（本例では中間値Ａ２及び予想累積振動暴露量Ａ’）を表示部４７に出力する。
【００５１】
回転数制御部４９は第１実施形態と同様の処理に加え、中間値比較部４６”でＡ’＞Ａ２（Ａ２＜Ａ’≦Ａ１）と判定された場合、目標回転数Ｎｔが中間範囲内の値であるときに中間範囲から外れるように目標回転数Ｎｔを補正する。補正後の目標回転数Ｎｔは制限範囲内の値であっても良い。
【００５２】
図１５は制御装置４０”による振動暴露量の制御手順を表すフローチャートである。同図に示したフローチャートのステップＳ０１〜Ｓ０９の手順は、Ａ’≦Ａ１である場合にＳ０５からＳ１５に手順が移る点を除き、図８のフローチャートと同一の手順であるため説明を省略する。本実施形態の場合、制御装置４０”はＡ’≦Ａ１である場合にＳ０５からＳ１５に手順を移し、中間値比較部４６”で予想累積振動暴露量Ａ’と中間値Ａ２とを比較し、Ａ’≦Ａ２であるかを判定する（ステップＳ１５）。制御装置４０”は、中間値比較部４６”でＡ’≦Ａ２と判定されるとステップＳ０１に手順を戻し、Ａ’＞Ａ２と判定されるとステップＳ１６，Ｓ０７に手順を進める。ステップＳ１５からステップＳ０１に手順を移す場合、制御装置４０”は回転数制御部４９によりエンコンダイヤル３２で設定された目標回転数Ｎｔをエンジンコントローラ３４に指令し、オペレータが設定した目標回転数Ｎｔで原動機１３を駆動する。
【００５３】
次に制御装置４０”は、中間範囲記憶部４８”から回転数制御部４９に中間範囲をロードし（ステップＳ１６）、表示部４７で中間値比較部４６”の比較結果をモニタ３５に表示出力する（ステップＳ０７）。モニタ３５を介して現時点で予想累積振動暴露量Ａ’が中間値Ａ２を超える見込みであることを報知することにより、エンコンダイヤル３２による原動機１３の目標回転数Ｎｔの調節をオペレータに促す。その後制御装置４０”は、エンコンダイヤル３２で設定されている目標回転数Ｎｔが中間範囲内の値であるかを回転数制御部４９で判定する（ステップＳ１８）。目標回転数Ｎｔが中間範囲から外れていれば、制御装置４０”は目標回転数Ｎｔを補正することなく手順をステップＳ１８からステップＳ０１に戻す。目標回転数Ｎｔが中間範囲内の値であれば、制御装置４０”は目標回転数Ｎｔを中間範囲から外れるように補正して（ステップＳ１９）手順をステップＳ０１に戻す。
【００５４】
本実施形態においては、第１実施形態と同様の効果に加え、以下の効果が得られる。予想累積振動暴露量Ａ’を単一の閾値（上限値Ａ１）との比較のみで目標回転数Ｎｔの補正の要否を判断する場合、目標回転数Ｎｔを一律に制限範囲外の値に変更する補正態様を採用すると、目標回転数Ｎｔがオペレータによる設定から必要以上に離れ得る。それに対し、本実施形態の場合、予想累積振動暴露量Ａ’を複数の閾値（上限値Ａ１、中間値Ａ２）と比較し、予想累積振動暴露量Ａ’の程度に応じて補正量を変えている。つまりＡ２＜Ａ１＜Ａ’の場合、振動暴露量の累積速度が基準を超える程度が大きいとして目標回転数Ｎｔの補正量を大きくし（制限範囲から外し）振動暴露量の累積速度の制限の程度を大きくする。一方Ａ２＜Ａ’≦Ａ１の場合、振動暴露量の累積速度が基準を超える程度は小さいとして目標回転数Ｎｔの補正量を小さくし（制限範囲内で中間範囲から外し）振動暴露量の累積速度の制限の程度を抑える。このように振動暴露量の累積速度に応じた段階的な補正をすることにより、図１７に示したように累積振動暴露量Ａの制御の応答性が第１実施形態と比較して良くなる。基準との偏差も小さくなり作業効率や燃費の面でバランスのとれた運転状態を維持することができる。
【００５５】
なお、本実施形態の段階的補正は、本実施形態と同様の要領で第２実施形態にも適用できる。つまり図１３のステップＳ０５の後にステップＳ１５を追加し、同図のステップＳ０６〜Ｓ１３のフローにおける上限値Ａ１と制限範囲を中間値Ａ２と中間範囲に置換したフローがステップＳ１５に後続するフローチャートとすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…走行体、２…旋回体、３…作業機、５…走行モータ（アクチュエータ）、８…旋回モータ（アクチュエータ）、１１…運転席、１２…油圧ポンプ、１３…原動機、２４…ブームシリンダ（アクチュエータ）、２５…アームシリンダ（アクチュエータ）、２６…アタッチメントシリンダ（アクチュエータ）、３１…振動検出器、３３…選択装置、３５…モニタ、４０，４０’，４０”…制御装置、４３…暴露量演算部、４４…暴露量予想部、４４’…暴露量再予想部、４５…上限暴露量記憶部、４５”…中間暴露量記憶部、４６…上限値比較部、４６’…上限値再比較部、４６”…中間値比較部、４７…表示部、４８…相関マップ記憶部、４８”…中間範囲記憶部、４９…回転数制御部、Ａ…累積振動暴露量、Ａ’…予想累積振動暴露量、Ａ１…上限値、Ａ２…中間値、Ｎｔ…目標回転数、Ｔ１…規定時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019218875.tif 000015
【図１４】
2019218875.tif 000016
【図１５】
2019218875.tif 000017
【図１６】
2019218875.tif 000018
【図１７】
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