(57)【要約】【課題】テレスコピックハンドラにより効率よく種々の作業を行う。【解決手段】可変容量型の作業用油圧ポンプ２２と、フォーク作業およびバケット作業を検出する検出手段３３と、油圧ポンプ２１のポンプ容量を変更する容量変更手段２２ａ，２７と、検出手段３３によりバケット作業が検出されると、フォーク作業が検出されたときよりも、ポンプ容量が小さくなるように容量変更手段２２ａ，２７を制御する制御手段３０とを備える。【選択図】図２
2008115923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型の作業用油圧ポンプと、
停車状態で作業を行う停車作業モード時および走行状態で作業を行う走行作業モード時に、それぞれ前記油圧ポンプからの圧油により駆動される第１の油圧アクチュエータと、
前記停車作業モード時にのみ前記油圧ポンプからの圧油により駆動される第２の油圧アクチュエータと、
作業モードを検出する検出手段と、
前記油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、
前記検出手段により前記走行作業モードが検出されると、前記停車作業モードが検出されたときよりも、ポンプ容量が小さくなるように前記容量変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械の制御装置において、
微速操作を指令する微速指令手段を備え、
前記容量制御手段は、前記停車作業モード時に前記微速指令手段により微速操作が指令されると、微速操作が指令されないときよりも、ポンプ容量が小さくなるように前記容量変更手段を制御することを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の作業機械の制御装置において、
前記作業機械の前進、後進、および走行中立を指令する走行指令手段を有し、
前記検出手段は、前記走行指令手段により前進または後進が指令されると前記走行作業モードを検出し、走行中立が指令されると前記停車作業モードを検出することを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械の制御装置において、
前記作業機械は、伸縮可能なブームを有し、
前記第２の油圧アクチュエータは、ブーム伸縮用シリンダであることを特徴とする作業機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレスコピックハンドラ等の作業機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレスコピックハンドラ等のホイール式の作業機械には、伸縮ブームの先端部に種々の作業用アタッチメントが取付可能であり、作業用アタッチメントの種類に応じて種々の作業を行うことができる。例えば伸縮ブームの先端部にフォークを取り付けた場合には、パレット上に載置した荷の積み降ろし作業を行うことができ、バケットを取り付けた場合には、掘削作業を行うことができる。この種のテレスコピックハンドラに関する先行技術文献として、以下の特許文献１記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５４４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、荷の積み降ろし作業を効率よく行うためには、コントロールバルブを介して作業用油圧ポンプからブーム伸縮用シリンダへ供給される圧油量を増加させ、ブームの伸縮動作を素早く行うことが好ましい。この場合、荷の積み降ろし作業に合わせてポンプ吐出量が多くなるように油圧ポンプの吐出容量を設定すると、掘削作業時にはブーム伸縮用シリンダへの圧油供給が必要ないため、コントロールバルブにおける中立圧損が大きくなり、効率の点で問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による作業機械の制御装置は、可変容量型の作業用油圧ポンプと、停車状態で行う停車作業モード時および走行状態で行う走行作業モード時に、それぞれ油圧ポンプからの圧油により駆動される第１の油圧アクチュエータと、停車作業モード時にのみ油圧ポンプからの圧油により駆動される第２の油圧アクチュエータと、作業モードを検出する検出手段と、油圧ポンプのポンプ容量を変更する容量変更手段と、検出手段により走行作業モードが検出されると、停車作業モードが検出されたときよりも、ポンプ容量が小さくなるように容量変更手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
微速操作を指令する微速指令手段を備え、停車作業モード時に微速指令手段により微速操作が指令されると、微速操作が指令されないときよりも、ポンプ容量が小さくなるように容量変更手段を制御することもできる。
作業機械の前進、後進、および走行中立を指令する走行指令手段を有し、検出手段を、走行指令手段により前進または後進が指令されると走行作業モードを検出し、走行中立が指令されると停車作業モードを検出するように構成することもできる。
伸縮可能なブームを有し、第２の油圧アクチュエータをブーム伸縮用シリンダとすることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、走行作業モード時の作業用油圧ポンプのポンプ容量を、停車作業モード時のものより小さくするようにしたので、停車作業モードでの作業効率を高めるとともに、走行作業モード時の中立圧損を低減することができ、効率的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１〜図７を参照して本発明による作業機械の制御装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る作業機械としてのテレスコピックハンドラの側面図である。テレスコピックハンドラは、車体１と、前後の車輪２と、車体１から起伏可能に支持された伸縮可能なテレスコブーム３とを有する。なお、図１で１Ａはテレスコブーム３が倒回し、かつ縮退した状態を、１Ｂはテレスコブーム３が起立し、かつ伸張した状態を示している。
【０００８】
テレスコブーム３は、車体後端部の回動軸４を支点に上下方向に回動可能に設けられ、ブームシリンダ１１の駆動により起伏する。テレスコブーム３は外筒３Ａと内筒３Ｂとを有する伸縮可能な多段式ブームである。テレスコブーム３の内部には、一端部が外筒３Ａに固定され、他端部が内筒３Ｂに固定されたテレスコシリンダ１２がブーム３の伸縮方向に沿って配設され、テレスコブーム３はテレスコシリンダ１２の駆動により伸縮する。テレスコシリンダ１２はテレスコブーム３の最大伸張量に相当する分だけ伸張する必要があり、テレスコシリンダ１２の油室の容量は比較的大きい。なお、外筒３Ａと内筒３Ｂの間に単一もしくは複数の中間筒を設け、テレスコブーム３を３段以上とすることもできる。
【０００９】
テレスコブーム３の先端部には、ブラケット５を介して回動軸６を支点に上下方向に回動可能に作業用アタッチメント７が取り付けられている。作業用アタッチメント７は揺動シリンダ１３の駆動により揺動する。作業用アタッチメント７はブーム先端部から着脱可能であり、図１ではブーム先端部にフォーク７１を取り付けているが、図７に示すようにバケット７２を取り付けることもできる。フォーク７１を取り付けた場合には後述するように荷の積み降ろし作業（フォーク作業）を行い、バケット７２を取り付けた場合には掘削作業（バケット作業）を行う。フォーク作業は、通常、停車状態で行い、バケット作業は走行しながら行う。
【００１０】
図２は、本発明の実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図である。エンジン２０の出力軸には、可変容量型の走行用ポンプ（ＨＳＴポンプ２１）と可変容量型の作業用ポンプ２２とが連結されている。これらポンプ２１，２２はエンジン２０により駆動され、エンジン回転数の増加に伴いポンプ２１，２２の回転数も増加する。ＨＳＴポンプ２１からの圧油は走行モータ２３に供給され、走行モータ２３が駆動する。走行モータ２３の駆動力はトランスミッション２４および前後のアクスル２５，２６を介して車輪２に伝達され、車両が走行する。
【００１１】
ＨＳＴポンプ２１のポンプ容量（例えばポンプ傾転量）は容量制御装置２１ａにより制御される。容量制御装置２１ａは傾転調整シリンダと、前後進切換レバーの操作に連動して切り換わる前後進切換弁とを有する。図３に示すように前後進切換レバー３１はステアリングハンドル３５の下方かつステアリングコラムの左側に設けられ、中立位置から図示矢印に示すように前方（前進位置）および後方（後進位置）に回動操作可能である。前後進切換レバー３１が中立位置に操作されると前後進切換弁は中立位置に切り換わり、ＨＳＴポンプ２１をゼロ傾転とするように傾転調整シリンダを制御し、ポンプ吐出量を０とする。
【００１２】
前後進切換レバー３１が前進位置または後進位置に操作されると、前後進切換弁は前進位置または後進位置に切り換わり、傾転調整シリンダの動作方向を制御し、ＨＳＴポンプ２１の傾転方向を制御する。このとき傾転調整シリンダには前後進切換弁を介して制御圧力が供給され、制御圧力に応じてポンプ傾転量が制御される。制御圧力はエンジン回転数の増加により上昇し、制御圧力が上昇するとポンプ傾転量が増加する。その結果、エンジン回転数が増加すると、ＨＳＴポンプ２１の回転数とポンプ傾転量の両方が増加してポンプ吐出量が増加し、滑らかな加速走行が可能となる。エンジン回転数は図示しないアクセルペダルの操作により調整される。
【００１３】
作業用油圧ポンプ２２からの圧油はコントロールバルブ１１ａ〜１３ａを介してそれぞれブームシリンダ１１、テレスコシリンダ１２、揺動シリンダ１３に供給される。各コントロールバルブ１１ａ〜１３ａはそれぞれ操作レバー１１ｂ〜１３ｂの操作により切り換えられ、操作レバー１１ａ〜１３ｂの操作に応じてシリンダ１１〜１３への圧油の供給が制御される。操作レバー１１ｂ〜１３ｂの非操作時にはコントロールバルブ１１ａ〜１３ａは中立位置に切り換えられ、シリンダ１１〜１３への圧油の供給が阻止される。
【００１４】
油圧ポンプ２２のポンプ容量（例えばポンプ傾転量）はレギュレータ２２ａにより制御される。レギュレータ２２ａにはポンプ２２の自己圧が作用し、馬力制御が行われる。馬力制御とは図４の実線に示すようなＰＱ制御であり、ポンプ吐出圧Ｐとポンプ吐出量Ｑとで決定される負荷がエンジン出力を上回らないように、レギュレータ２１ａによってポンプ傾転量ｑが制御される。
【００１５】
レギュレータ２２ａは最大容量制限部を有し、電磁弁２７の切換により最大容量制限部へポンプ圧が作用し、ポンプ２２の最大傾転を大（ｑ０）または小（ｑ１）の２段階に制御する。すなわち電磁弁２７がオフのときは、ポンプ最大傾転はｑ０となり、所定のエンジン回転数の下でのポンプ吐出量は図４のＱ０となる。電磁弁２７がオンのときは、ポンプ最大傾転はｑ１となり、ポンプ吐出量は図４のＱ１（＜Ｑ０）となる。なお、ｑ０はポンプ自体の仕様により定まる最大傾転である。
【００１６】
電磁弁２７は制御装置３０からの信号により切り換わる。制御装置３０には、前後進切換レバー３１の操作を検出する検出器３３と、微速操作を指令する切換スイッチ３２からの信号が入力される。切換スイッチ３２は、図３に示すようにステアリングホイール３５の右側の操作盤に設けられ、スイッチ操作に応じてオン信号またはオフ信号を出力する。操作レバー１１ｂ〜１３ｂの把持部に切換スイッチ３２を設けてもよく、これにより操作レバー１１ｂ〜１３ｂから手を離さずに微速操作を指令することができる。
【００１７】
図５は制御装置３０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは例えばエンジンキースイッチのオンによりスタートする。ステップＳ１では、検出器３３からの信号により前後進切換レバー３１の操作を判定する。この判定は、作業モードの判定である。すなわち前後進切換レバー３１が中立位置にあるときは停車状態で行う停車作業モードと判定し、前進位置または後進位置にあるときは走行状態で行う走行作業モードと判定する。ステップＳ１で、前後進切換レバー３１が前進位置または後進位置と判定されると、すなわち走行作業モードと判定されるとステップＳ２に進み、電磁弁２７をオンする。これにより油圧ポンプ２２の最大傾転が小、つまりｑ１となる。
【００１８】
一方、ステップＳ１で、前後進切換レバー３１が中立位置、すなわち停車作業モードと判定されるとステップＳ３に進み、切換スイッチ３２からの信号を判定する。切換スイッチ３２からオン信号が出力、すなわち微速操作指令ありと判定されるとステップＳ２に進み、オフ信号が出力と判定されるとステップＳ４に進む。ステップＳ４では、電磁弁２７をオフする。これにより油圧ポンプ２２の最大傾転が大、つまりｑ０となる。
【００１９】
本実施の形態に係る制御装置の動作をより具体的に説明する。
（１）フォーク作業
初めに、図６に示すようにテレスコブーム３の先端部にフォーク７１を取り付けて荷の積み降ろし作業を行う場合を場合について説明する。すなわち停車作業モードの一例であるフォーク作業について説明する。フォーク作業は、パレット上に載置された荷の手前まで車両を走行移動し、パレットの底部にフォーク７１の先端部を挿入した後、前後進切換レバー３１を中立位置に操作し、車両を停止した状態で行う。このため、フォーク作業時には電磁弁２７はオフされ、ポンプ２２の最大傾転はｑ０に制御される（ステップＳ４）。
【００２０】
上述した状態でパレット上の荷を台８の上に積み上げる場合は、まずブーム３の起立またはフォーク７１の揺動操作により、矢印６ａに示すように荷を抱え込むようにしてフォーク７１を手前側に倒し、荷を地面から浮かせる。なお、荷が台８から離れた場所に設置されている場合は、上述したようにして荷を地面から浮かせた後、車両を台８の手前まで走行移動し、その後、前後進切換レバー３１を中立位置に操作して、停車作業モードとすればよい。
【００２１】
次に、ブーム３の起立および伸張操作により、矢印６ｂに示すように荷を垂直に上昇させる。次に、ブーム３の倒回および伸張操作により、矢印６ｃに示すように荷を水平方向奥方に移動する。その後、ブーム３の倒回およびフォーク７１の揺動操作により、矢印６ｄに示すようにパレットを台８の上に載置する。次に、ブーム３の起立および縮退操作により、矢印６ｅに示すようにパレットの下方からフォーク７１を手前側に引き抜く。次に、ブーム３の倒回および縮退操作により、矢印６ｆに示すようにフォーク７１を垂直に下降する。以上で、荷の吊り上げ操作が終了する。その後、別の荷を吊り上げる場合は、同様な操作を繰り返す。
【００２２】
台８の上に載置された荷を降ろす場合は、上述したのと逆の手順でブーム３およびフォーク７１を操作すればよい。すなわちブーム３を起立および伸張操作してフォーク７１を上昇させた後、ブーム３を倒回および伸張操作してパレットの下方にフォーク７１を差し込む。次に、ブーム３を起立およびフォーク７１を揺動操作してパレットを持ち上げ、ブーム３を起立および縮退操作して荷を手前側に水平移動する。次に、ブーム３を倒回および縮退操作して荷を下方に垂直に移動し、フォーク７１の揺動操作により荷を床面に降ろせばよい。
【００２３】
以上のフォーク作業時における各シリンダ１１〜１３の操作は、単独で行ってもよいし、複合操作により同時に行ってもよい。この場合、フォーク作業時には油圧ポンプ２２の最大傾転がｑ０であり、所定のエンジン回転数の下でのポンプ吐出量はＱ０となる。このため、荷の積み降ろしの際のフォーク７１の移動速度を速めることができ、作業効率が向上する。とくにテレスコピックハンドラはテレスコシリンダ１２の伸縮量が大きいため、ポンプ吐出量の増加による作業効率の改善の効果は大きい。
【００２４】
上述の動作のうち、とくにパレットの下方からフォーク７１を引き抜く動作やフォーク７１を差し込む動作はゆっくりと行う必要がある。この動作を行う際は、作業員は切換スイッチ３２を操作する。これにより油圧ポンプ２２の最大傾転がｑ１となり、ポンプ吐出量がＱ０からＱ１に減少する（ステップＳ２）。このため、各シリンダ１１〜１３の駆動速度が低速となり、微速操作が容易になる。
【００２５】
（２）バケット作業
次に、図７に示すようにテレスコブーム３の先端部にバケット７２を取り付けて、掘削作業を行う場合について説明する。すなわち走行作業モードの一例であるバケット作業について説明する。バケット作業は、前後進切換レバー３１を前進位置または後進位置に切り換え、車両を前後進させながら行う。このため、バケット作業時には電磁弁２７はオンされ、ポンプ２２の最大傾転はｑ１に制御される（ステップＳ２）。
【００２６】
バケット作業を行う場合には、まず、図の７ａに示すように土砂に向けてバケット７２を水平状態にセットする。そして、前後進切換レバー３１を前進位置に操作した状態で、アクセルペダルの踏み込み操作により、図の７ｂに示すように車両を土砂に向かって前進走行させる。次に、車両を前進走行させながらブーム３を起立およびバケット７２を手前側へ揺動操作（クラウド）する。これにより図の７ｃに示すようにブーム３を起立し、バケット内に土砂を取り込む。次に、前後進切換レバー３１を後進位置に操作した上で、アクセルペダルの操作により車両を後進走行する。また、ブーム３の倒回操作により、図の７ｄに示すようにバケット７２を下方に移動する。
【００２７】
その後、前後進切換レバー３１を前進位置に操作した上で、ステアリングハンドル３５とアクセルペダルを操作して車両を所定の放土位置に向けて前進走行させるとともに、ブーム３の起立操作によりブーム３を起立させる。次に、バケット７２の揺動操作（ダンプ）により、図の７ｅに示すようにバケット内の土砂を放土した後、バケット７２の揺動操作（クラウド）により、バケット７２を水平位置にセットする。次に、前後進切換レバー３１を後進位置に操作し、アクセルペダルの操作により車両を後進走行するととともに、ブーム３の倒回操作によりバケット７２を図の７ａの状態に戻す。以降、同様な動作を繰り返す。
【００２８】
以上のバケット作業時には、ブームシリンダ１１と揺動シリンダ１３のみが操作される。各シリンダ１１，１３の操作は、単独で行ってもよいし複合操作により同時に行ってもよい。バケット作業時には油圧ポンプ２２の最大傾転がｑ０からｑ１に減少するため、油圧ポンプ２２の吐出量が強制的に減少し、中立状態のコントロールバルブ１２ａにおける圧油の圧力損失、すなわち中立圧損を低減することができる。この場合、バケット作業時には、シリンダ容量の大きいテレスコシリンダ１２を駆動する必要がないので、ポンプ吐出量が減少しても掘削作業を問題なく行うことができる。また、エンジン回転数を低下させずにポンプ容量を減少させるので、走行動作に悪影響を与えることもない。
【００２９】
本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）前後進切換レバー３１が前進位置または後進位置のときは、中立位置のときよりも作業用ポンプ２２の最大傾転が小さくなるようにした。これによりバケット作業時のポンプ吐出量が減少し、コントロールバルブ１２ａの中立圧損が小さくなり、効率的である。また、フォーク作業時にはブーム３を素早く伸縮することができ、作業効率が向上する。この場合、バケット作業時にはブーム３を伸縮する必要がないため、問題となるような作業効率の悪化はない。
（２）フォーク作業時に、切換スイッチ３２の操作によりポンプ最大傾転をｑ０からｑ１に減少させるようにした。これによりパレット底部へのフォーク７１の差し込みや引き抜き等を微速操作によって容易に行うことができる。
（３）前後進切換レバー３１の操作位置に応じてポンプ最大傾転を制御するので、ポンプ最大傾転を指令するための操作を別にする必要がなく、煩雑な操作が不要である。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、前後進切換レバー３１の操作位置を検出器３３により検出することで作業モード（停車作業モード、走行作業モード）を検出するようにしたが、例えば作業モードの設定器を別に設け、この設定操作を検出することで作業モードを検出するようにしてもよく、検出手段の構成は上述したものに限らない。電磁弁２７の切換により油圧ポンプ２２の最大傾転を制御するようにしたが、ポンプ容量を変更するのであれば、容量変更手段はいかなるものでもよい。最大傾転ではなく、ポンプ傾転そのものを制御するようにしてもよい。走行作業モード時に停車作業モード時よりもポンプ容量を小さくするのであれば、制御手段としての制御装置３０における処理も上述したものに限らない。
【００３１】
切換スイッチ３２の操作により微速操作を指令するようにしたが、スイッチ操作以外（例えば音声等）により微速操作を指令してもよく、微速指令手段の構成はこれに限らない。前後進切換レバー３１により車両の前後進および中立を指令するようにしたが、他の走行指令手段によりこれを行ってもよい。以上では、ブーム先端部にフォーク７１とバケット７２を取り付ける場合について説明したが、他の作業用アタッチメントを取り付けることもできる。また、テレスコピックハンドラ以外の作業機械にも本発明を同様に適用することができる。したがって、ブームシリンダ１１と揺動シリンダ１３を停車作業モード時と走行作業モード時に駆動し、伸張シリンダ１２を停車作業モード時にのみ駆動するようにしたが、第１の油圧アクチュエータや第２の油圧アクチュエータはこれに限定されない。
【００３２】
上記実施の形態では、ＨＳＴポンプ２１により走行モータ２３を駆動し、車両を走行するようにしたが、トルコンを介してエンジン出力をトランスミッション２４に伝達し、車両を走行するようにしてもよい。アクセルペダルの操作ではなく、手動ダイヤル等の操作によりジン回転数を設定し、エンジン回転数一定、つまり油圧ポンプ２２の回転数が一定の下で作業を行うようにしてもよい。すなわち本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の作業機械の制御装置に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の一例であるテレスコピックハンドラの側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図。
【図３】運転室内の操作部材の配置を示す図。
【図４】図２の作業用油圧ポンプのＰＱ特性を示す図。
【図５】図２の制御装置で実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図６】フォーク作業の動作の一例を示す図。
【図７】バケット作業の動作の一例を示す図。
【符号の説明】
【００３４】
１１  ブームシリンダ
１２  テレスコシリンダ
１３  揺動シリンダ
２２  作業用油圧ポンプ
２２ａ  レギュレータ
２７  電磁弁
３０  制御装置
３１  前後進切換レバー
３２  切換スイッチ
３３  検出器
７１  フォーク
７２  バケット
【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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