(57)【要約】【課題】アタッチメントに識別情報を付与することなく、アタッチメント用流体圧回路の設定をアタッチメントに応じて確実に切換えできる作業機械の制御装置を提供する。【解決手段】作業機械の作業腕17に、油圧アタッチメントに作動油を供給するアタッチメント用配管51を設け、このアタッチメント用配管51にストップバルブ52を設ける。キャブ内に、機械稼働状態などを画面表示するモニタ54を設置する。モニタ54は、通常の機械稼働状態を表示する表示画面から、ストップバルブ52の操作に連動してアタッチメントを選択指示する表示画面に切換わる。モニタ54にコントローラ61を接続し、コントローラ61にアタッチメント用油圧回路62を接続する。コントローラ61は、モニタ54により選択したアタッチメントに応じてアタッチメント用油圧回路62の設定を切換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業腕に連結された流体圧作動式のアタッチメントに作動流体を供給するアタッチメント用配管に設けられた開閉用のストップバルブと、
ストップバルブの開閉操作を検出する検出器と、
検出器により検出されたストップバルブの操作に連動してアタッチメントを選択する指示画面を表示するモニタと、
モニタにより選択されたアタッチメントに応じてアタッチメントを作動するアタッチメント用流体圧回路の設定を切換えるコントローラと
を具備したことを特徴とする作業機械の制御装置。
【請求項２】
コントローラは、
アタッチメントの選択がなされるまでアタッチメント用流体圧回路の能力を抑制する機能を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の作業機械の制御装置。
【請求項３】
コントローラは、
アタッチメントの選択がなされるまで選択を促がす報知信号を出力させる機能を備えた
ことを特徴とする請求項１または２記載の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、アタッチメント用配管にストップバルブを備えた作業機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルで用いられるアタッチメントを識別する検出手段を持たない場合は、オペレータがアタッチメントの交換のたびに、油圧システムの設定（設定圧力、流量、他のアクチュエータとの優先度など）を変更する必要がある。これを怠ると、逆方向に作動油が流れたり、アタッチメントの許容圧力、流量を超える作動油が流れて、アタッチメントを破損させたり、油圧ショベル本体の寿命を縮めたりすることがある。
【０００３】
また、油圧システムの設定は、交換候補のアタッチメントについて設定すべきデータを油圧ショベル本体のメモリに記憶させておいて、候補アタッチメントの中から一つを選択するという方法によって容易化されてはいるものの、レンタル機が使われることが増えてきていることから、設定操作に不案内なオペレータも多く、また、設定し忘れ、誤設定も発生する。
【０００４】
こういった不具合の対策として、アタッチメント識別情報を、(1)ＩＣタグ、(2)バーコード、(3)ビットパターンを構成したハーネスコネクタなどで表し、これらをアタッチメント本体に取り付け、油圧ショベル本体に設置した(1)アンテナ、(2)バーコードリーダ、(3)ハーネスコネクタなどの自動識別装置によって情報を読み取る方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。
【特許文献１】特許第３３２３７９１号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】特開平１１−１４０９１１号公報（第６頁、図１）
【特許文献３】特許第３２１０２２１号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これらの自動識別装置を用いたものには次のような問題点がある。
【０００６】
十分な信頼性が得られない。例えば、(1)ＩＣタグは、ノイズや別のアタッチメント接近による読み取りエラーを起こすおそれがあり、(1)ＩＣタグおよび(2)バーコードは、土砂付着による読み取り不能を起こすおそれがあり、(3)ビットパターンのハーネスコネクタは、土砂や水の侵入による読み取り不能を起こすおそれがある。
【０００７】
また、(1)(2)(3)は、掘削時の振動、岩や土砂との衝突、水の侵入に対して弱いという問題がある。
【０００８】
さらに、(3)ビットパターンのハーネスコネクタは、接続の煩わしさを有する問題がある。
【０００９】
その上、(1)(2)(3)は、コスト高の問題があるとともに、アタッチメントに識別のためのハードウエアが付いていることが必須となるので、識別のためのハードが付いていない例えばレンタルのアタッチメントを使う際には、マニュアルで設定することになる。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、アタッチメントに識別情報を付与することなく、アタッチメント用流体圧回路の設定をアタッチメントに応じて確実に切換えることができる作業機械の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載された発明は、作業腕に連結された流体圧作動式のアタッチメントに作動流体を供給するアタッチメント用配管に設けられた開閉用のストップバルブと、ストップバルブの開閉操作を検出する検出器と、検出器により検出されたストップバルブの操作に連動してアタッチメントを選択する指示画面を表示するモニタと、モニタにより選択されたアタッチメントに応じてアタッチメントを作動するアタッチメント用流体圧回路の設定を切換えるコントローラとを具備した作業機械の制御装置である。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の作業機械の制御装置におけるコントローラが、アタッチメントの選択がなされるまでアタッチメント用流体圧回路の能力を抑制する機能を備えたものである。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載の作業機械の制御装置におけるコントローラが、アタッチメントの選択がなされるまで選択を促がす報知信号を出力させる機能を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、アタッチメント用配管に設けられたストップバルブの開閉操作を検出器で検出して、ストップバルブが操作されたことに連動してアタッチメントを選択する指示画面をモニタに表示し、モニタにより選択されたアタッチメントに応じてコントローラがアタッチメント用流体圧回路の設定を切換えるので、モニタによりアタッチメントの選択操作を容易にできるとともに、アタッチメント用流体圧回路により作動されるアタッチメントの運転にはストップバルブの開き操作が不可欠であるので、このストップバルブ操作と連動してアタッチメント選択指示画面をモニタに表示し、モニタにより選択されたアタッチメントに応じてアタッチメント用流体圧回路を制御するので、未熟なオペレータでも失念や誤操作を防止できる。これにより、アタッチメントに識別情報を付与することなく、アタッチメント用流体圧回路の設定をアタッチメントに応じて確実に切換えることができる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、コントローラが、アタッチメントの選択がなされるまでアタッチメント用流体圧回路の能力を抑制するので、万一選択を忘れたまま操作を開始しても、アタッチメントへのダメージ付与を防止できるとともに、オペレータが直ぐに異常に気付くことでアタッチメントの選択を再度促すことができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、コントローラが、アタッチメントの選択がなされるまで選択を促がす報知信号を出力させるので、アタッチメントの選択を確実にさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を、図１乃至図６に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図２に示されるように、作業機械11は、下部走行体12に上部旋回体13が旋回可能に設けられ、この上部旋回体13に、オペレータの運転室を形成するキャブ14、作業装置15、エンジンなどの動力装置16が、それぞれ搭載されている。エンジンは、流体圧源としての油圧源ポンプを駆動し、下部走行体12、上部旋回体13および作業装置15は、流体圧回路としての油圧回路で駆動および制御される流体圧アクチュエータとしての油圧アクチュエータによって作動される。
【００１９】
作業装置15は、作業腕17の先端に、アタッチメント脱着装置としての油圧式クイックカプラ（以下、「クイックカプラ18」という）を介して、アタッチメント（作業ツール）としてのバケット19が脱着自在に装着されたもので、作業腕17は、ブームシリンダ21により回動されるブーム22の先端に、アームシリンダ23により回動されるアーム24が軸支され、このアーム24の先端に、バケットシリンダ25およびリンクプレート26により回動されるクイックカプラ18が設けられている。このクイックカプラ18は、アーム24の先端とリンクプレート26の先端とに、軸31，32によりカプラ本体33がそれぞれ回転自在に連結されている。
【００２０】
図３は、クイックカプラ18の一例を示し、カプラ本体33の下部一側に固定係合部34が一体に設けられ、下部他側に、先端を可動にした可動係合部36が、軸37により基端をカプラ本体33に回動自在に軸支されている。
【００２１】
カプラ本体33内には、軸38により脱着シリンダ41の基端が回動自在に軸支され、そのピストンロッド42の先端が軸43により可動係合部36の中間部に回動自在に連結されている。脱着シリンダ41は、油圧ポンプ44から供給される作動油を電磁切換弁45により方向制御することで、非励磁状態のロック位置と、励磁状態のアンロック位置とに切換作動する。
【００２２】
このクイックカプラ18は、固定係合部34を、図２に示されるようにバケット19のブラケット46内に設けられた一方のピン47に内側から係合させ、この一方のピン47を中心にカプラ本体33を時計方向に回動して、バケット19のブラケット46内に設けられた他方のピン48の内側に可動係合部36を挿入し、電磁切換弁45を左室位置から右室位置に切換えて、脱着シリンダ41のピストンロッド42を伸ばし、可動係合部36を反時計方向に回動して他方のピン48に内側から係合させると、固定係合部34および可動係合部36と、１対のピン47，48との係合により、クイックカプラ18とバケット19とが一体化する。
【００２３】
このようにして作業腕17に連結されたバケット19は、内部にアクチュエータを備えていないアタッチメントであるが、図示されない油圧作動式ブレーカ、油圧作動式破砕機および油圧作動式グラップルなどは、内部に流体圧作動式アクチュエータとしての油圧作動式アクチュエータを備えたアタッチメントである。
【００２４】
このような油圧作動式アクチュエータを備えたアタッチメントを作業腕17の先端部のクイックカプラ18に装着する場合は、図４および図５に示されるように、アーム24に沿って、アタッチメント内部の油圧作動式アクチュエータに作動流体としての作動油を供給するアタッチメント用配管51をアーム先端側まで配設する必要があり、このアタッチメント用配管51の先端には、アタッチメント交換に伴うホース付替え時の作動油漏れを防止するために、管路開閉用のストップバルブ52が設けられている。
【００２５】
このストップバルブ52は、開閉操作用のレバー52Lと、このレバー52Lの開閉操作位置に対向して設置されストップバルブ52の開閉操作を検出する検出器としての開位置検出スイッチ53aおよび閉位置検出スイッチ53bとを備えている。
【００２６】
このストップバルブ52は、次のように操作される。
【００２７】
以下、バケット19に代表されるアタッチメント用油圧回路不要のアタッチメントを「バケット」とし、油圧作動式アクチュエータを内蔵してアタッチメント用油圧回路を必要とするものを「油圧アタッチメント」と呼ぶ。)
バケットから他のバケットへの変更では、ストップバルブ52は閉じたまま操作しない。
【００２８】
バケットから油圧アタッチメントへの変更では、閉じているストップバルブ52を、油圧アタッチメント取付け後に開く。
【００２９】
油圧アタッチメントからバケットへの変更では、油圧アタッチメントを外す前にストップバルブ52を閉じる。
【００３０】
油圧アタッチメントから他の油圧アタッチメントへの変更では、開状態のストップバルブ52を一旦閉じ、再び開く。
【００３１】
図１は、キャブ14内のオペレータ座席（図示せず）の近くに設置されて通常は燃料残量などの機械稼働状態を画面表示するモニタ54を示す。
【００３２】
このモニタ54は、開位置検出スイッチ53aおよび閉位置検出スイッチ53bにより検出されたストップバルブ52を閉じ位置から開き位置に操作した動作に連動して、通常の機械稼働状態を表示する表示画面から、油圧アタッチメントを選択指示する表示画面に切換わる。例えば、油圧アタッチメントとしての油圧作動式ブレーカ55、油圧作動式破砕機56および油圧作動式グラップル57などと、非油圧作動式のアタッチメントとしてのバケット19とを表示する。
【００３３】
このモニタ54での選択操作方式は、タッチパネルあるいはアタッチメント毎に割り付けたボタンスイッチ58でアタッチメントを選択させる。このモニタ54は、緊急事態をブザー音で警告したり、報知事項を音声で案内するスピーカ機能も備えている。
【００３４】
なお、図１に示されたモニタ54は、油圧アタッチメント毎に割当てられたボタンスイッチ58を備えているが、アタッチメント選択は、このような割当てボタン操作方式に限定されるものではなく、例えば、上ボタンおよび下ボタンなどで構成される選択ボタンにより油圧アタッチメントを選択し、決定ボタンにより油圧アタッチメントの選択を決定するようにしてもよい。
【００３５】
このモニタ54にはコントローラ61が接続され、このコントローラ61には、油圧アタッチメントを作動するアタッチメント用流体圧回路としてのアタッチメント用油圧回路62が接続されている。
【００３６】
コントローラ61は、選択された油圧アタッチメントに応じてアタッチメント用油圧回路62の設定条件を変更するデータを格納した記憶装置を備えている。このコントローラ61の記憶装置には、選択された油圧アタッチメントを記憶するメモリも含まれるので、再始動時に油圧アタッチメントを再度選択する必要はない。このメモリとしては、クリア操作されない限り電源を切っても記憶内容を保持する不揮発性メモリを用いることが望ましい。
【００３７】
コントローラ61は、モニタ54により油圧アタッチメントを選択すると、選択された油圧アタッチメントを作動するアタッチメント用油圧回路62の設定を、その油圧アタッチメントに応じて適切に切換える。例えば、油圧アタッチメントに供給される作動油の設定圧力、流量、他のアクチュエータ（ブームシリンダ21、アームシリンダ23など）との優先度などを切換える。
【００３８】
このコントローラ61には、アタッチメントの選択がなされるまで選択指示表示を残すとともにアタッチメント用油圧回路62の能力を抑制する機能と、アタッチメントの選択がなされるまで選択を促がす報知信号を出力させる機能とを備えている。
【００３９】
次に、図６に示されたフローチャートを参照しながらコントローラ61の設定切換制御を説明する。
【００４０】
（ステップS1）
開位置検出スイッチ53aおよび閉位置検出スイッチ53bにより検出されたストップバルブ開閉信号に基づき、ストップバルブ52が閉じ位置から開き位置に操作されたか否かを判断する。
【００４１】
（ステップS2）
このストップバルブ52が閉じたままの場合（バケットから他のバケットへの付替えの場合）、開から閉に変化する場合（油圧アタッチメントからバケットへの付替えの場合）は、アタッチメント用油圧回路62への作動油供給を停止する。
【００４２】
（ステップS3）
ストップバルブ52が閉じ位置から開き位置に操作された場合（バケットまたは油圧アタッチメントから油圧アタッチメントへの付替えの場合）は、モニタ54の画面を、通常の燃料残量表示などの画面からアタッチメント表示画面に自動的に切換え、油圧作動式ブレーカ55、油圧作動式破砕機56、油圧作動式グラップル57などの、複数の候補アタッチメントの中から実装アタッチメントを選択するように指示する画面表示に切換える。
【００４３】
（ステップS4）
モニタ54のタッチパネルあるいはアタッチメント毎に割り付けたボタンスイッチ58、または前記の選択ボタンおよび決定ボタンにより油圧アタッチメントを選択することができるので、そのアタッチメント選択をしたか否かを判断する。
【００４４】
（ステップS5）
アタッチメント選択をした場合は、その選択した油圧アタッチメントに応じてアタッチメント用油圧回路62の油圧設定を自動的に切換える。例えば、油圧アタッチメントに供給される作動油の設定圧力、流量、他のアクチュエータとの優先度などを自動調整する。
【００４５】
（ステップS6）
ステップS4の判断で、油圧アタッチメントが選択されない場合は、油圧アタッチメントの選択が済むまで、アタッチメント用油圧回路62を機能低下させる。すなわち、油圧アタッチメントに作動油を供給しないか、あるいは油圧アタッチメントに供給される作動油の圧力や流量を極端に低く抑えることによって、オペレータがアタッチメントを操作しようとした時に、アタッチメントの選択忘れを容易に気づかせる。
【００４６】
例えば、アタッチメント用油圧回路62の油圧源に用いられているリリーフ弁の設定圧を下げる、またはバイパス弁を開く、または流量制御弁のスプールを動かさないなどの自動制御をする。
【００４７】
（ステップS7）
同時に、ブザーあるいは音声などの報知信号により選択を促す。なお、ステップS4でのアタッチメントの選択が済むまで、アタッチメント用油圧回路62を機能低下させ、報知信号を出力するとともに、モニタ画面に選択表示を残すようにする。
【００４８】
次に、図示された実施の形態の作用および効果を説明する。
【００４９】
図２に示されるように作業腕17の先端に装着されたクイックカプラ18によって、アタッチメントを交換する。
【００５０】
このとき、バケット19から他のバケットへの変更では、ストップバルブ52は閉じたまま開き操作しないので、また、油圧アタッチメントからバケットへの変更では、油圧アタッチメントを外す前にストップバルブ52を閉じたまま開き操作しないので、モニタ表示画面の自動切換がなされない。
【００５１】
一方、バケット19から油圧アタッチメントへの変更では、閉じているストップバルブ52を、油圧アタッチメント取付け後に開き、また、油圧アタッチメントから他の油圧アタッチメントへの変更では、ストップバルブ52を一旦閉じてから再び開くので、モニタ表示画面の自動切換がなされる。
【００５２】
要するに、ストップバルブ52の操作に連動して、キャブ14内のモニタ54に、図１に示されるようにアタッチメント候補を表示させ、このモニタ54にアタッチメントを選択するよう指示を出す。
【００５３】
この場合、オペレータがモニタ54により油圧アタッチメントを選択すると、このモニタ54に接続されたコントローラ61が、アタッチメント用油圧回路62を、交換した油圧アタッチメントに対応する流量および圧力に調整する。
【００５４】
すなわち、油圧作動式ブレーカ55、油圧作動式破砕機56、油圧作動式グラップル57などの油圧アタッチメントに応じて、アタッチメント用油圧回路62の圧力調整弁（リリーフ弁、減圧弁など）、流量調整弁（アタッチメント用メインスプールのパイロット圧を制御する電磁比例弁など）を制御して、油圧アタッチメントに供給される設定油圧および油量などを自動的に切換えたり、他のアクチュエータとの優先度を油圧アタッチメントに応じて切換える。
【００５５】
このように、アタッチメント用配管51に設けられたストップバルブ52の開閉操作を開位置検出スイッチ53aおよび閉位置検出スイッチ53bで検出して、ストップバルブ52が操作されたことに連動して油圧アタッチメントを選択する指示画面をモニタ54に表示し、このモニタ54により選択された油圧アタッチメントに応じて、コントローラ61がアタッチメント用油圧回路62の設定を切換えるので、モニタ54により油圧アタッチメントの選択操作を容易にできるとともに、アタッチメント用油圧回路62により作動される油圧アタッチメントの運転にはストップバルブ52の開き操作が不可欠であるので、このストップバルブ操作と連動してアタッチメント選択指示画面をモニタ54に表示し、モニタ54により選択された油圧アタッチメントに応じてアタッチメント用油圧回路62を制御するので、その作業機械11を初めて運転する未熟なオペレータでも失念や誤操作を防止できる。これにより、アタッチメントに識別情報を付与することなく、アタッチメント用油圧回路62の設定を油圧アタッチメントに応じて確実に切換えることができる。
【００５６】
その際、複数の候補アタッチメントの中から実装アタッチメントを選択する指示画面をモニタ54に表示し、このモニタ54のタッチパネルあるいはアタッチメント毎に割り付けたボタンスイッチ58、または前記の選択ボタンおよび決定ボタンで油圧アタッチメントを選択するようにすれば、ワンタッチで、従来の自動選択システムとほとんど遜色なく、アタッチメント用油圧回路62の設定を切換えることができる。
【００５７】
そして、モニタ54により選択された油圧アタッチメントに応じて、各アタッチメント毎に予め設定された条件で、コントローラ61がアタッチメント用油圧回路62の油圧設定を自動的に切換えるので、油圧アタッチメントに適切な作動油圧および油量を、適切なタイミングで、確実に供給できる。
【００５８】
また、コントローラ61が、油圧アタッチメントの選択が済むまで選択指示表示を残すとともに、アタッチメント用油圧回路62に作動油を供給しない、あるいは圧力や流量を極端に低く抑えることによって、アタッチメント用油圧回路62の能力を抑制するので、万一選択を忘れたまま操作を開始しても、油圧アタッチメントへのダメージ付与を防止できるとともに、オペレータが直ぐに異常に気付くことで油圧アタッチメントの選択を再度促すことができる。
【００５９】
さらに、コントローラ61が、油圧アタッチメントの選択がなされるまで選択を促がすブザーあるいは音声などの報知信号を出力させるので、オペレータの選択し忘れを防止して、油圧アタッチメントの選択を確実にさせることができる。なお、クイックカプラ18のシステム上、アタッチメントがロック状態から外れたときに警告としてブザーを鳴らす場合は、これとの混同を防止するため、音声によるアナウンスの方が機能的には望ましい。
【００６０】
アタッチメントには何も付ける必要がなく、また、ストップバルブ52はアーム先端から少し手前側に位置するので、振動、土砂および水の侵入に対しても有利である。
【００６１】
新たに追加すべき部品は、検出スイッチ53a，53bとハーネスのみであり、システム構成を安価に形成できる。
【００６２】
なお、本発明は、油圧式クイックカプラ18を用いることが必須の条件ではなく、油圧式クイックカプラ18の有無に拘わらず実現可能である。また、油圧式クイックカプラ18を設置した場合でも、自動識別装置を持たない作業機械11での問題点並びに従来の自動識別装置の問題点を全て解決できる。
【００６３】
本発明は、複数のアタッチメント作業が可能な油圧ショベルなどの作業機械11に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る作業機械の制御装置の一実施の形態を示す概要図である。
【図２】同上作業機械の側面図である。
【図３】同上作業機械のアタッチメント脱着装置を示す斜視図である。
【図４】同上作業機械の作業腕を示す平面図である。
【図５】同上作業腕の側面図である。
【図６】同上制御装置による設定切換制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
11    作業機械
17    作業腕
19    アタッチメントとしてのバケット
51    アタッチメント用配管
52    ストップバルブ
53a，53b    検出器としての開位置検出スイッチおよび閉位置検出スイッチ
54    モニタ
55    アタッチメントとしての油圧作動式ブレーカ
56    アタッチメントとしての油圧作動式破砕機
57    アタッチメントとしての油圧作動式グラップル
61    コントローラ
62    アタッチメント用流体圧回路としてのアタッチメント用油圧回路
【図１】
2008266976.tif 000003
【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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