(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプからの圧油の供給を受けて振動を発生させる振動発生装置により作動される作業具を備える作業機械において、
前記油圧ポンプのポンプ圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出されるポンプ圧力値からポンプ圧力の周波数特性を求め、前記周波数特性に基づき前記作業具が作動状態にあるか否かを判定するコントローラと
を備えることを特徴とする作業機械。
【請求項２】
警告を発する警告手段が設けられ、
前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、警告を発する指令信号を前記警告手段に向けて出力する
請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記油圧ポンプから前記作業具に供給される圧油の流量を調整する流量調整手段が設けられ、
前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、前記油圧ポンプから前記作業具に供給される圧油の流量を制限する指令信号を前記流量調整手段に向けて出力する
請求項１に記載の作業機械。
【請求項４】
前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、実行すべき制御モードを前記他の制御モードから前記特定の制御モードに切り換える
請求項１に記載の作業機械。
【請求項５】
前記コントローラは、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、作動状態にある時間を計測しその累積作動時間を記憶する
請求項１に記載の作業機械。
【請求項６】
前記コントローラは、前記周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて、前記作業具が作動状態にあるか否かを判定する、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項７】
前記コントローラは、前記周波数特性に基づいて前記作業具の種別を判定する、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項８】
前記コントローラは、前記周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて、前記作業具の種別を判定する、
請求項７に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ポンプからの圧油の供給を受けて振動を発生させる振動発生装置により作動される油圧式ブレーカや油圧式コンパクタ等の作業具を備える作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の作業機械として、例えば特許文献１にて開示されている油圧式作業機械や、特許文献２にて開示されている油圧作業機械が知られている。前記特許文献１に係る油圧式作業機械においては、モード切換スイッチによってブレーカモードが選択されている状態でブレーカの操作が行われると、油圧ポンプが一定の低容量状態になるような流量制御がされている。一方、前記特許文献２に係る油圧作業機械においては、モード切換スイッチによってブレーカモードが選択され、操作ペダルによってブレーカが操作された際に、最大吐出量設定手段によって設定された吐出量と、操作ペダルの操作量に応じてポジティブコントロールされる吐出量と、油圧ポンプが過負荷とならないように吐出量を制限するＰ−Ｑ制御による吐出量とのうち、最も小さい吐出量が選択され、油圧ポンプの吐出量がその選択された吐出量となるような流量制御が行われている。
【特許文献１】特開平７−３３１７０７号公報
【特許文献２】特開平１１−１００８６９号公報
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、前記従来のいずれの作業機械でも、モード切換スイッチによってブレーカモード以外のモードが選択されている状態でブレーカの操作が行われた際には前述の流量制御が行われないために、選択されたモードによってはブレーカに供給される圧油の流量が過剰となって、機体や油圧機器等が破損する恐れがあるという問題点がある。
【０００４】
仮に、ブレーカが作動状態にあるか否かを確実に判定することができるような構成とすることができれば、機体等の保護のためのアクションをとることができて、機体等の破損の防止を図ることができる。また、機体等のダメージ度を判断することができて、メンテナンスのタイミング等の最適化を図ることができる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、油圧式ブレーカ等の作業具が作動状態にあるか否かを確実に判定することのできる作業機械を提供することを目的とするものである。
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明による作業機械は、油圧ポンプからの圧油の供給を受けて振動を発生させる振動発生装置により作動される作業具を備える作業機械において、前記油圧ポンプのポンプ圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段により検出されるポンプ圧力値からポンプ圧力の周波数特性を求めてその周波数特性に基づき前記作業具が作動状態にあるか否かを判定するコントローラとを備えることを特徴とするものである（第１発明）。
【０００７】
本発明において、警告を発する警告手段が設けられ、前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、警告を発する指令信号を前記警告手段に向けて出力する（第２発明）。
【０００８】
本発明において、前記油圧ポンプから前記作業具に供給される圧油の流量を調整する流量調整手段が設けられ、前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、前記油圧ポンプから前記作業具に供給される圧油の流量を制限する指令信号を前記流量調整手段に向けて出力する（第３発明）。
【０００９】
本発明において、前記コントローラは、前記作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードと、この特定の制御モードとは異なる他の制御モードとを有し、実行されている制御モードが前記他の制御モードであり、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、実行すべき制御モードを前記他の制御モードから前記特定の制御モードに切り換えるものである（第４発明）。
【００１０】
本発明において、前記コントローラは、前記作業具が作動状態にあると判定した場合に、作動状態にある時間を計測しその累積作動時間を記憶するものである（第５発明）。
【００１１】
本発明において、前記コントローラは、前記周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて、前記作業具が作動状態にあるか否かを判定する（第６発明）。
【００１２】
本発明において、前記コントローラは、前記周波数特性に基づいて前記作業具の種別を判定する（第７発明）。
【００１３】
本発明において、前記コントローラは、前記周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて、前記作業具の種別を判定する（第８発明）。
【００１４】
本発明によれば、圧力検出手段により検出されるポンプ圧力値からポンプ圧力の周波数特性を求めてその周波数特性に基づき作業具が作動状態にあるか否かを判定するコントローラが設けられるので、作業具が作動状態にあるか否かを確実に判定することができる。このため、油圧式ブレーカ等の作業具を用いた作業に適合する特定の制御モードとは異なる他の制御モードが実行されている状態で作業具が作動状態にあることがコントローラによって判定された場合に、警告手段から警告を発生させることにより、特定の制御モードへの変更をオペレータ等に促すことができ、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。
【００１５】
また、特定の制御モードとは異なる他の制御モードが実行されている状態で作業具が作動状態にあることがコントローラによって判定された場合に、油圧ポンプから作業具に供給される圧油の流量を流量調整手段によって制限することにより、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。
【００１６】
また、特定の制御モードとは異なる他の制御モードが実行されている状態で作業具が作動状態にあることがコントローラによって判定された場合に、実行すべき制御モードを他の制御モードから特定の制御モードに切り換えることにより、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。
【００１７】
また、作業具が作動状態にあることがコントローラによって判定された場合に、作動状態にある時間を計測しその累積作動時間を記憶することにより、かかる累積作動時間データに基づいて機体等のダメージ度を判断することができ、メンテナンスのタイミング等の最適化を図ることができる。
【００１８】
また、周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて、作業具が作動状態にあるか否かが判定されることにより、作業具が作動状態にあるか否かをより確実に判定することができる。
【００１９】
また、周波数特性に基づいて作業具の種別を判定することにより、装着されている作業具の種別を確実に判定することができる。
【００２０】
さらに、周波数特性とポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値とに基づいて作業具の種別の判定が行われることにより、装着されている作業具の種別をより確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルの側面図
【図２】第１の実施形態に係る油圧ショベルの油圧駆動システムの概略構成図
【図３】エンジン出力トルク特性線図
【図４】作業種別のポンプ圧力波形を例示する図
【図５】作業種別のポンプ圧力波形の周波数解析の結果を表わす図
【図６】ブレーカ作業判定に関わる機能ブロック図
【図７】第１の実施形態に係るコントローラの処理内容を表わすフローチャート
【符号の説明】
【００２２】
１      油圧ショベル
７      ブレーカ
１６    油圧ポンプ
３７    シリンダ
３８    ピストン
３９    振動発生装置
４５    コントローラ
４８    圧力センサ
５２    電磁比例流量制御弁
５４    モニタパネル
５４ａ  表示部
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明による作業機械の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態は、作業機械として油圧ショベルに本発明が適用された例である。【００２４】
図１には、本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルの側面図で、ブレーカ作業を実施している様子を表わす図が示されている。【００２５】
本実施形態の油圧ショベル１は、下部走行体２と、旋回装置３を介して前記下部走行体２上に配される上部旋回体４と、この上部旋回体４の前部中央位置に取着され、上部旋回体４側から順にブーム５、アーム６およびブレーカ７がそれぞれ回動可能に連結されてなる作業機８と、上部旋回体４の前部左方位置に設けられる運転室９を備えて構成されている。前記作業機８にはブーム５を回動作動するブームシリンダ１０、アーム６を回動作動するアームシリンダ１１およびブレーカ７を回動作動するアタッチメントシリンダ１２がそれぞれ装着されており、このブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびアタッチメントシリンダ１２の伸縮動作によって当該作業機８の屈曲起伏動作が行われるようになっている。なお、図１に示される油圧ショベル１においては、作業具（作業用アタッチメント）として油圧式のブレーカ７が装着されているが、作業の種類に応じて、汎用アタッチメントであるバケットや、油圧式コンパクタ、油圧式クラッシャ、油圧式カッタなどに付け替えられる。【００２６】
図２には、本実施形態に係る油圧ショベルの油圧駆動システムの概略構成図が示されている。【００２７】
図２に示される油圧駆動システムにおいて、エンジン１５により駆動される油圧ポンプ１６から吐出される圧油は、主操作弁１７を介してブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、アタッチメントシリンダ１２、下部走行体２を走行駆動する走行用油圧モータ１８および旋回装置３を駆動する旋回用油圧モータ１９にそれぞれ給排されるようになっている。前記主操作弁１７には作業機操作レバー２０，２１に付設の減圧弁２２，２３からのパイロット圧油および走行操作レバー２４，２５に付設の減圧弁２６，２７からのパイロット圧油がそれぞれ作用するようになっており、この主操作弁１７に作用するパイロット圧油によってその主操作弁１７の油路切換動作が行われる。こうして、作業機操作レバー２０，２１および走行操作レバー２４，２５の操作により、作業機８の屈曲起伏動作、上部旋回体４の旋回動作および下部走行体２の走行動作がそれぞれ行われる。なお、図２において、符号２８，２９，３０，３１にて示されるのはタンクであり、符号３２，３３，３４，３５にて示されるのはパイロット圧油供給源である。【００２８】
さらに、前記油圧ポンプ１６から吐出される圧油は、アタッチメント操作弁３６を介してブレーカ７に供給されるようになっている。このブレーカ７は、チゼル４０と、チゼル４０を振動させる振動発生装置３９とを備えており、振動発生装置３９におけるピストン３８に打撃されるチゼル４０によって破砕作業を好適に行えるように構成されている。振動発生装置３９は、シリンダ３７と、油圧ポンプ１６からの圧油の供給を受けて前記シリンダ３７内で振動されるピストン３８と、流路切換バルブ３４とを有する。シリンダ３７には、ピストン３８が挿入されており、シリンダ３７の内部の空間はガス室６１と第１圧油室６２と第２圧油室６３に分かれている。ガス室６１には窒素ガス等のガスが充填されており、ピストン３８はガス室６１のガスの圧力によってチゼル４０を押す方向すなわち下向きに付勢されている。第１圧油室６２および第２圧油室６３には、油圧ポンプ１６から吐出された圧油が出入りする。第１圧油室６２はガス室６１の下方に設けられており、第１圧油室６２に圧油が流入すると、圧油の圧力によってピストン３８にはチゼル４０を押す方向に力が作用する。第２圧油室６３は、第１圧油室６２の下方に設けられており、第２圧油室６３に圧油が流入すると、圧油の圧力によってピストン３８にはチゼル４０から離れる方向すなわち上向きに力が作用する。流路切換バルブ３４は、第１圧油室６２における圧油の出入り、及び、第２圧油室６３における圧油の出入りを切り替える。流路切換バルブ３４が、第１圧油室６２から圧油を流出させ且つ第２圧油室６３へ圧油を流入させる第１状態となると、第２圧油室６３に流入した圧油の圧力によって、ピストン３８が上昇してチゼル４０から離れる。このとき、ガス室６１のガスはピストン３８によって圧縮される。ピストン３８が上昇すると、流路切換バルブ３４は、第２圧油室６３から圧油を流出させ且つ第１圧油室６２に圧油を流入させる第２状態となる。これにより、ピストン３８は、第１圧油室６２の圧油による圧力とガス室６１のガスの圧力とを受けて急激に下降してチゼルを打撃する。ピストン３８がチゼルを打撃すると、流路切換バルブ３４は第１状態へと戻り、上記の動作が繰り返される。【００２９】
このブレーカ７の排出側ポート４１とアタッチメント操作弁３６とを繋ぐ管路４２には、パイロット圧操作形の切換弁４３が介設されている。この切換弁４３は、操作部４３ａにパイロット圧油が作用したときにＡ位置からＢ位置に切り換えられるようになっている。この切換弁がＢ位置に切り換えられたときには、ブレーカ７からの戻り油が直接的にタンク３０にドレンされる。この切換弁４３の操作部４３ａからパイロット圧油供給源３５に至る油路には電磁切換弁４４が介設されている。この電磁切換弁４４はコントローラ４５からの指令信号によってＡ位置からＢ位置に切り換えられるようになっている。この電磁切換弁４４がＢ位置に切り換えられたときには、パイロット圧油供給源３５からのパイロット圧油が切換弁４３の操作部４３ａに作用してその切換弁４３がＡ位置からＢ位置に切り換えられる。【００３０】
前記エンジン１５はディーゼル式エンジンであり、このエンジン１５には電子ガバナ４６が付設されている。この電子ガバナ４６はコントローラ４５からの指令信号を受けてエンジン１５の出力を調整する。【００３１】
前記油圧ポンプ１６は、斜板１６ａの傾斜角に応じて吐出油量が変化する可変容量型油圧ポンプである。この油圧ポンプ１６にはコントローラ４５からの指令信号に応じて斜板１６ａの傾斜角を制御する斜板制御装置４７が付設されており、コントローラ４５からの指令信号により油圧ポンプ１６の吐出油量が制御される。ここで、この油圧ポンプ１６の吐出圧力（ポンプ圧力）は圧力センサ（本発明の「圧力検出手段」に対応する。）４８により検出され、その検出信号はコントローラ４５に与えられる。コントローラ４５は、圧力センサ４８からの検出信号に基づいて油圧ポンプ１６のフィードバック制御を行う。なお、圧力センサ４８は、油圧ポンプ１６から吐出された直後であって主操作弁１７およびアタッチメント操作弁３６へ分岐する前の圧油の圧力を検出する。【００３２】
前記ブレーカ７を操作するアタッチメント操作ペダル４９には減圧弁５０が付設されており、アタッチメント操作ペダル４９の踏み込みによってアタッチメント操作弁３６の操作部３６ａにパイロット圧油が作用するようになっている。前記減圧弁５０からアタッチメント操作弁３６の操作部３６ａに至るパイロット圧油管路５１には電磁比例流量制御弁（本発明の「流量調整手段」に対応する。）５２が介設されており、この電磁比例流量制御弁５２はコントローラ４５からの指令信号に応じてその弁開度が調整されるようになっている。こうして、コントローラ４５からの指令信号に応じて調整された電磁比例流量制御弁５２の弁開度に対応するパイロット圧油がアタッチメント操作弁３６の操作部３６ａに供給され、これにより、アタッチメント操作弁３６の弁開度が調整されて油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量が制御される。ここで、前記パイロット圧油管路５１におけるパイロット圧の発生は圧力スイッチ５３によって検知され、パイロット圧が発生したときにその圧力スイッチ５３から出力されるＯＮ信号はコントローラ４５に与えられる。【００３３】
前記運転室９（図１参照）には、複数の作業モードの中からオペレータが所望の作業モードを選択するための設定器として機能するモニタパネル５４が設けられている。このモニタパネル５４は、車両（油圧ショベル１）の状況や警告内容等を表示する表示部（本発明の「警告手段」に対応する。）５４ａと、作業モードを選択するための作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃとを備えている。ここで、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃによって選択可能な作業モードとしては、アクティブモード（Ａモード）、エコノミーモード（Ｅモード）およびブレーカモード（Ｂモード）の合計３種類である。また、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃによってアクティブモードが選択された際にはアクティブモード設定指令信号が、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃによってエコノミーモードが選択された際にはエコノミーモード設定指令信号が、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃによってブレーカモードが選択された際にはブレーカモード設定指令信号が、それぞれモニタパネル５４からコントローラ４５に向けて出力される。【００３４】
前記コントローラ４５は、主に、所定プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、このプログラム、更には各種テーブルを記憶する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、このプログラムを実行するに必要なワーキングメモリとしての書込み可能メモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェイス（Ａ／Ｄ変換器、デジタル信号整形器等）と、出力インターフェイス（Ｄ／Ａ変換器等）より構成されている。このコントローラ４５には、複数の制御モードが準備されている。すなわち、このコントローラ４５は、アクティブモード（本発明の「他の制御モード」に対応する。）と、エコノミーモード（本発明の「他の制御モード」に対応する。）と、ブレーカモード（本発明の「特定の制御モード」に対応する。）の合計３種類の制御モードを有している。このコントローラ４５においては、前記モニタパネル５４からのアクティブモード設定指令信号を受けたときには、これから実行すべき制御モードとしてアクティブモードを設定して後述する処理内容が実行され、前記モニタパネル５４からのエコノミーモード設定指令号を受けたときには、これから実行すべき制御モードとしてエコノミーモードを設定して後述する処理内容が実行され、前記モニタパネル５４からのブレーカモード設定指令信号を受けたときには、これから実行すべき制御モードとしてブレーカモードを設定して後述する処理内容が実行される。なお、前記制御モードとしては、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃにて選択された作業モードに応じてエンジン１５や油圧ポンプ１６等の制御内容を決定するものもあれば、作業モード選択スイッチ５４ｂ，５４ｃのスイッチ操作に関わらずにエンジン１５や油圧ポンプ１６等の制御内容を決定するものがあっても良い。【００３５】
ここで、前記アクティブモードは、作業量を優先させる制御モードであって、（Ａ）エンジン１５の出力を定格出力にまで上昇させる指令信号を電子ガバナ４６に向けて出力する、（Ｂ）エンジン１５の出力が定格出力となる図３中記号ＴＰ１で示されるエンジン出力トルク点においてエンジン１５の出力トルクと油圧ポンプ１６の吸収トルクとがマッチングするように油圧ポンプ１６の吐出流量を制御する指令信号を斜板制御装置４７に向けて出力する、といったこれら（Ａ），（Ｂ）の処理内容を実行するものである。【００３６】
また、前記エコノミーモードは、省燃費化を優先させる制御モードであって、（Ｃ）エンジン１５のフル出力時に設定される図３中記号Ｌ１で示されるレギュレーションラインよりも所定回転数低速側に同図中記号Ｌ２で示されるレギュレーションを設定する指令信号を電子ガバナ４６に向けて出力する、（Ｄ）前記レギュレーションラインＬ２上において比較的燃料消費率が低く定格出力に対し７割程度のエンジン出力となる図３中記号ＴＰ２で示されるエンジン出力トルク点でエンジン１５の出力トルクと油圧ポンプ１６の吸収トルクとがマッチングするように油圧ポンプ１６の吐出流量を制御する指令信号を斜板制御装置４７に向けて出力する、といったこれら（Ｃ），（Ｄ）の処理内容を実行するものである。また、前記ブレーカモードは、ブレーカ７を用いた作業に適合する制御モードであって、前記（Ｃ），（Ｄ）の処理内容に加えて、（Ｅ）油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量をそのブレーカ７の許容流量以下に制限する指令信号を電磁比例流量制御弁５２に向けて出力する、（Ｆ）電磁切換弁４４をＢ位置に切り換える指令信号を操作部４４ａに向けて出力する、といったこれら（Ｅ），（Ｆ）の処理内容を実行するものである。なお、本実施形態において、コントローラ４５に設定される制御モードとしてはアクティブモード、エコノミーモードおよびブレーカモードの合計３種類であるが、作業の種類に応じてそれら以外の制御モードを設定するようにしてもよい。【００３７】
図４は、作業種別のポンプ圧力波形を例示する図であり、ブレーカ作業時のポンプ圧力波形を表わす図４（ａ）、スケルトン作業時のポンプ圧力波形を表わす図４（ｂ）およびダンプ積み作業時のポンプ圧力波形を表わす図４（ｃ）がそれぞれ示されている。なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）では、縦軸のスケールは一致しているが、横軸については波形を見やすくするためにスケールが異なるものとなっている。また、図５には、作業種別のポンプ圧力波形の周波数解析から得られた周波数特性を表わす図が示されており、ブレーカ作業時のポンプ圧力波形の周波数解析を表わす図５（ａ）、スケルトン作業時のポンプ圧力波形の周波数解析を表わす図５（ｂ）およびダンプ積み作業時のポンプ圧力波形の周波数解析を表わす図５（ｃ）がそれぞれ示されている。【００３８】
図４（ａ）に示されるブレーカ作業時のポンプ圧力波形では振幅中心値がＰ１０で振幅がＡ１０であるのに対し、同図（ｂ）に示されるスケルトン作業時のポンプ圧力波形では振幅中心値がＰ１０の０．８倍程度で振幅がＡ１０の１３倍程度であり、また同図（ｃ）に示されるダンプ積み作業時のポンプ圧力波形では振幅中心値がＰ１０の０．８５倍程度で振幅がＡ１０の１７倍程度である。したがって、前記振幅中心値Ｐ１０および振幅Ａ１０はそれぞれブレーカ７が作動状態にあるか否かを判断する上での一基準値とすることができ、この振幅中心値Ｐ１０に若干の幅を持たせた規定範囲Ｐ１０×０．９〜Ｐ１０×１．１および振幅Ａ１０に若干の幅を持たせた規定範囲Ａ１０×０．９〜Ａ１０×１．１はそれぞれブレーカ７が作動状態にあるか否かを判断するための一判断材料としてコントローラ４５に予め記憶されている。【００３９】
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示される周波数特性も各作業について異なっており、それぞれブレーカ７が作動状態にあるか否かを判断する上での一基準値とすることができる。例えば、図５（ａ）に示される周波数解析の結果を見てみると、パワースペクトル平均値Ｅ２の２倍以上でかつ絶対値がＥ１以上のパワースペクトル値となる周波数成分ｆ３〔Ｈｚ〕,ｆ４〔Ｈｚ〕,ｆ５〔Ｈｚ〕がｆ２〔Ｈｚ〕〜ｆ９〔Ｈｚ〕の間に含まれていることが分かる。したがって、ポンプ圧力の圧力変動の周波数解析の結果、ｆ２〔Ｈｚ〕〜ｆ９〔Ｈｚ〕の間に、パワースペクトル平均値Ｅ２の２倍以上でかつ絶対値がＥ１以上のパワースペクトル値となる周波数成分が含まれている場合には、ブレーカ７が作動状態にあると判定することができる。なお、この判定ロジックはコントローラ４５に予め記憶されている。【００４０】
図６には、ブレーカ作業判定に関わる機能ブロック図が示されている。また、表１には、図６のブロック図における各種手段の処理内容およびその構成機器を例示する表が示されている。【００４１】
【表１】
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【００４２】
図６に示されるブロック図において、ポンプ圧力信号入力手段７１によって取得された油圧ポンプ１６の圧力波形信号は、信号処理手段７３にて一次遅れフィルタをかけられた後にポンプ圧力データ記憶手段７４に送られる。ポンプ圧力データ記憶手段７４は、信号処理が施された前記圧力波形信号から所定のサンプリング周期で取得した所要のサンプリングデータに基づきポンプ圧力データを作成して記憶する。このポンプ圧力データは、ポンプ圧力波形解析手段７５およびブレーカ作動状態判定手段７６にそれぞれ与えられる。      【００４３】
前記ポンプ圧力波形解析手段７５は、ポンプ圧力データ記憶手段７４からのポンプ圧力データをフーリエ変換（高速フーリエ変換）してポンプ圧力波形の周波数解析を行う。一方、ブレーカ作動状態判定手段７６は、ポンプ圧力データ記憶手段７４からのポンプ圧力データと、ポンプ圧力波形解析手段７５による周波数解析の結果と、圧力スイッチ信号入力手段７２にて取得される圧力スイッチ５３の状態とに基づいて、ブレーカ７が作動状態にあるか否かを判定する。この判定結果は、制御モード比較判定手段８２、制御モード決定手段８４およびブレーカ作動時間計測手段７７にそれぞれ与えられる。【００４４】
前記制御モード比較判定手段８２は、ブレーカ作動状態判定手段７６による判定結果と、制御モード記憶手段８３に記憶されている現在の制御モードとを比較して、警告指令信号を出力するか否かを判定する。この制御モード比較判定手段８２から警告指令信号が出力された場合には、警告表示手段８７により警告が表示される。【００４５】
また、前記制御モード決定手段８４は、ブレーカ作動状態判定手段７６による判定結果と、制御モード入力手段８０にて選択された制御モードと、制御モード記憶手段８３に記憶されている現在の制御モードとに基づいて実行すべき制御モードを決定する。そして、この制御モード決定手段８４により決定された制御モードに応じて、エンジン・ポンプ制御手段８８は、エンジン１５の出力および油圧ポンプ１６の吐出流量をそれぞれ制御する。【００４６】
また、ブレーカ作動時間計測手段７７は、ブレーカ作動状態判定手段７６からブレーカ７が作動状態にあるとの判定結果を受けると、ブレーカ７の作動時間を計測する。そして、その計測結果は、ブレーカ作動時間記憶手段７８に記憶されるとともに、ブレーカ作動時間表示手段７９により表示される。【００４７】
さらに、図６に示されるブロック図において、ブレーカ７に供給する圧油の流量設定値を入力する供給流量設定値入力手段８１からの信号は、供給流量決定手段８５に与えられるようになっている。この供給流量決定手段８５は、供給流量設定値入力手段８１による流量設定値と、供給流量設定値記憶手段８６にて記憶されている現在の流量設定値と、前記制御モード決定手段８４により決定された制御モードとからブレーカ７に供給すべき圧油の流量を決定する。そして、この供給流量決定手段８５により決定された流量に基づいて、供給流量制御手段８９は、ブレーカ７に供給する圧油の流量を制御する。【００４８】
図７には、本実施形態に係るコントローラの処理内容を表わすフローチャートが示されている。なお、図７中記号「Ｓ」はステップを表わす。【００４９】
図７に示されるフローチャートにおいて、圧力スイッチ５３からのＯＮ信号の入力によってアタッチメント操作ペダル４９の踏み込み操作が成されたと判定した場合には、実行されている制御モードがブレーカモードであるか否かを判断する（Ｓ１〜Ｓ２）。実行されている制御モードがブレーカモードではなく、それ以外の例えばアクティブモードである場合には、圧力センサ４８により検出されるポンプ圧力値を所定時間モニタリングしてそのデータを保持する（Ｓ３）。ステップＳ３においてラッチされたポンプ圧力データをフーリエ変換（高速フーリエ変換）してポンプ圧力波形の周波数解析を行う（Ｓ４）とともに、同ポンプ圧力データからポンプ圧力波形の振幅中心値および振幅値をそれぞれ求める（Ｓ５）。そして、振幅中心値が規定範囲Ｐ１０×０．９〜Ｐ１０×１．１内にあるとともに、振幅値が規定範囲Ａ１０×０．９〜Ａ１０×１．１内にあり、またｆ２〔Ｈｚ〕〜ｆ９〔Ｈｚ〕の間に、パワースペクトル平均値Ｅ２の２倍以上でかつ絶対値がＥ１以上のパワースペクトル値となる周波数成分が含まれている場合には、ブレーカ７が作動状態にあると判定し、警告を表示させる指令信号をモニタパネル５４に向けて出力する（Ｓ６〜Ｓ９）。これにより、モニタパネル５４の表示部５４ａには警告が表示される。【００５０】
本実施形態によれば、アクティブモードが実行されている状態でブレーカ７が作動状態にあることがコントローラ４５によって判定された場合に、モニタパネル５４の表示部５４ａに警告が表示されるので、ブレーカモードへの変更をオペレータ等に促すことができ、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。【００５１】
なお、本実施形態においては、警告手段として、コントローラ４５からの指令信号を受けて警告を表示する表示部５４ａを用いる例を示したが、これに限られず、コントローラ４５からの指令信号を受けて警報を発するブザーや、コントローラ４５からの指令信号を受けて警告を音声で発するボイスアラームなどを用いてもよい。また、前記表示部５４ａ、前記ブザーおよびボイスアラームは適宜に組み合わせるようにしてもよく、こうすることによってオペレータ等の注意をより一層喚起することができる。また、前記ブザーおよびボイスアラームはいずれも、モニタパネル５４に内蔵したり、モニタパネル５４とは別に設置したりすることができるのは言うまでもない。【００５２】
〔第２の実施形態〕
本実施形態は、前記第１の実施形態に対し、図２に示される油圧駆動システムのハード構成は基本的に同一であり、コントローラ４５の処理内容が一部異なるのみである。より具体的に言うと、図７に示されるフローチャートのステップＳ９の処理内容が異なるのみである。以下、この異なる点を中心に説明することとする。【００５３】
ステップＳ８においてブレーカ７が作動状態にあると判定した場合には、油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量をそのブレーカ７の許容流量以下（もしくは零）に制限する指令信号を電磁比例流量制御弁５２に向けて出力する。これにより、コントローラ４５からの指令信号に応じて調整された電磁比例流量制御弁５２の弁開度に対応するパイロット圧油がアタッチメント操作弁３６の操作部３６ａに供給され、その結果、アタッチメント操作弁３６の弁開度が調整されて油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量がそのブレーカ７の許容流量以下（もしくは零）に制限される。【００５４】
本実施形態によれば、アクティブモードが実行されている状態でブレーカ７が作動状態にあることがコントローラ４５によって判定された場合に、油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量が電磁比例流量制御弁５２によってそのブレーカ７の許容流量以下（もしくは零）に制限されるので、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。【００５５】
〔第３の実施形態〕
本実施形態は、前記第１の実施形態に対し、図２に示される油圧駆動システムのハード構成は基本的に同一であり、コントローラ４５の処理内容が一部異なるのみである。より具体的に言うと、図７に示されるフローチャートのステップＳ９の処理内容が異なるのみである。以下、この異なる点を中心に説明することとする。【００５６】
ステップＳ８においてブレーカ７が作動状態にあると判定した場合には、実行すべき制御モードをアクティブモードからブレーカモードに切り換える。これにより、（Ｃ）エンジン１５のフル出力時に設定される図３中記号Ｌ１で示されるレギュレーションラインよりも所定回転数低速側に同図中記号Ｌ２で示されるレギュレーションを設定する指令信号を電子ガバナ４６に向けて出力する、（Ｄ）前記レギュレーションラインＬ２上において比較的燃料消費率が低く定格出力に対し７割程度のエンジン出力となる図３中記号ＴＰ２で示されるエンジン出力トルク点でエンジン0１５の出力トルクと油圧ポンプ１６の吸収トルクとがマッチングするように油圧ポンプ１６の吐出流量を制御する指令信号を斜板制御装置４７に向けて出力する、（Ｅ）油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量をそのブレーカ７の許容流量以下に制限する指令信号を電磁比例流量制御弁５２に向けて出力する、（Ｆ）電磁切換弁４４をＢ位置に切り換える指令信号を操作部４４ａに向けて出力する、といったこれら（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ），（Ｆ）の処理が実行される。【００５７】
前記（Ｃ），（Ｄ）の処理が実行されることにより、油圧ポンプ１６の出力はブレーカ作業に適したポンプ出力とされる。また、前記（Ｅ）の処理が実行されることにより、コントローラ４５からの指令信号に応じて調整された電磁比例流量制御弁５２の弁開度に対応するパイロット圧油がアタッチメント操作弁３６の操作部３６ａに供給され、その結果、アタッチメント操作弁３６の弁開度が調整されて油圧ポンプ１６からブレーカ７に供給される圧油の流量がそのブレーカ７の許容流量以下に制限される。また、前記（Ｆ）の処理が実行されることにより、パイロット圧油供給源３５からのパイロット圧油が切換弁４３の操作部４３ａに作用してその切換弁４３がＡ位置からＢ位置に切り換えられ、その結果、ブレーカ７からの戻り油が直接的にタンク３０にドレンされる。なお、ブレーカ７からの戻り油が直接的にタンク３０にドレンされると、ブレーカ７の背圧がほとんど零になるため、ブレーカ７による打撃動作がより効果的に行われる。【００５８】
本実施形態によれば、アクティブモードが実行されている状態でブレーカ７が作動状態にあることがコントローラ４５によって判定された場合に、実行すべき制御モードがアクティブモードからブレーカモードに切り換えられるので、機体や油圧機器等の破損を防ぐことができる。【００５９】
〔第４の実施形態〕
本実施形態は、前記第１の実施形態に対し、図２に示される油圧駆動システムのハード構成は基本的に同一であり、コントローラ４５の処理内容が一部異なるのみである。より具体的に言うと、図７に示されるフローチャートのステップＳ９の処理内容が異なるのみである。以下、この異なる点を中心に説明することとする。【００６０】
ステップＳ８においてブレーカ７が作動状態にあると判定した場合には、作動状態にある時間を計測しその累積作動時間を記憶する。この累積作動時間は、モニタパネル５４の表示部５４ａに表示される。なお、かかる累積作動時間は、無線電信を通じて遠隔地の端末機器により確認することができるようにしても良い。【００６１】
本実施形態によれば、コントローラ４５が、ブレーカ７が作動状態にあると判定した場合に、作動状態にある時間を計測しその累積作動時間を記憶するようにされているので、かかる累積作動時間データに基づいて機体等のダメージ度を判断することができ、メンテナンスのタイミングやレンタル利用料金、中古車の査定等の最適化を図ることができる。【００６２】
なお、前記各実施形態においては、油圧ショベル１の作業具（作業用アタッチメント）として油圧式のブレーカ７が装着された例を示したが、作業具として油圧式コンパクタが装着された油圧ショベルに対しても本発明を適用することができる。ここで、この油圧式コンパクタは、図示による説明は省略するが、シリンダと、油圧ポンプからの圧油の供給を受けて前記シリンダ内で振動されるピストンとを有してなる振動発生装置を備え、この振動発生装置におけるピストンの振動が伝達される転圧板によって締固め作業を好適に行えるように構成されるものである。【００６３】
〔第５の実施形態〕
前記各実施形態においては、ポンプ圧力波形の振幅中心値、振幅値および周波数特性に基づいてブレーカ７が作動状態にあるか否かが判定されているが、作業具の作動状態ではなく又は作業具の作動状態の判定と共に作業具の種別が判定されてもよい。【００６４】
ここでは、作業具の種別毎のポンプ圧力波形の振幅中心値、振幅値および周波数特性のモデルデータがコントローラ４５に予め記憶されている。コントローラ４５は、圧力センサ４８により検出されたポンプ圧力値から求められたポンプ圧力波形の振幅中心値、振幅値および周波数特性（以下「検出データ」）をモデルデータと比較することにより、装着されている作業具の種別を判定する。【００６５】
例えば、図４（ａ）および図５（ａ）に示されているデータと同様のブレーカのモデルデータ（以下「ブレーカモデル」）と、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示されているデータと同様のスケルトン作業用バケットのモデルデータ（以下「スケルトンモデル」）と、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示されているデータと同様のダンプ積み作業用バケットのモデルデータ（以下「ダンプ積みモデル」）とがコントローラ４５に予め記憶されている。コントローラ４５は、検出データをブレーカモデル、スケルトンモデルおよびダンプ積みモデルとそれぞれ比較して、検出データと一致するモデルデータを探す。例えば、検出データがブレーカモデルと一致する場合には、コントローラ４５は、ブレーカが装着されていると判断する。【００６６】
なお、ここでいう「種別」とは、スペックのみ異なる同一の作業具の区別を含む。例えば、スペックの異なる複数のブレーカのモデルデータがコントローラ４５に予め記憶され、検出データと比較されることにより、ブレーカの種別が判定されてもよい。【００６７】
本実施形態によれば、ポンプ圧力波形の振幅中心値、振幅値および周波数特性に基づいて作業具の種別を判定することができ、装着されている作業具の種別を確実に判定することができる。これにより、コントローラ４５が作業具の種別を自動的に認識して、作業具の種別に適した制御を行うことができる。【００６８】
なお、検出データとモデルデータとの比較に際しては、完全に同じである場合に限らず、誤差を見込んである程度の幅をもって検出データとモデルデータとの一致が判断されてもよい。【００６９】
〔他の実施形態〕
前記各実施形態においては、高速フーリエ変換を使用してポンプ圧力波形の周波数解析を行ったが、周波数解析の手法についてはこれに限定されるものではない。【００７０】
また、アタッチメント仕様のそれ自体公知である油圧ショベルに本発明を適用した場合には、当該油圧ショベルに何らの追加部品を装着することなく、コントローラ４５におけるソフトウェアロジックの変更のみで前述の効果を得ることができるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、油圧式ブレーカ等の作業具が作動状態にあるか否かを確実に判定することができる効果を有し、作業機械として有用である。
【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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