作業機械
【課題】エンジン始動直後のエンジンストールを防止し、かつ、作業員の違和感を低減できる作業機械を提供する。
【解決手段】エンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０により動作する油圧アクチュエータ３０と、油圧アクチュエータ３０の動作を指示する操作手段４０と、エンジン１０が始動直後に操作手段４０から動作が指示されたときに油圧アクチュエータ３０に供給される作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備える。エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンストールすることを防止できる。作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【解決手段】エンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０により動作する油圧アクチュエータ３０と、油圧アクチュエータ３０の動作を指示する操作手段４０と、エンジン１０が始動直後に操作手段４０から動作が指示されたときに油圧アクチュエータ３０に供給される作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備える。エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンストールすることを防止できる。作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。さらに詳しくは、エンジン始動直後にアクチュエータの操作があったとしてもエンジンストールしない作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高所作業車やクレーン等の作業機械は、エンジンを始動した直後、あるいはアイドリングストップ状態からエンジンを再始動した直後には、エンジン回転が安定しておらず、直ぐにブームの伸縮等の作業機械の操作を行うと、エンジンにかかる負荷が高くなりエンジンストールする恐れがある。
【０００３】
これに対して特許文献１には、操作レバーや操作スイッチの操作信号を遅延させ、エンジンが始動して一定時間経過するまで、作業機械が動作しないように制御する技術が記載されている。
このようにすることで、エンジン始動直後のエンジン回転が安定していないときに、作業員が作業機械の操作を行っても、その操作を受け付けないため、エンジンに負荷がかからず、エンジンストールすることを防止できる。
【０００４】
しかるに、上記従来技術では、作業員は操作をしたものの作業機械が動作しないため、違和感を覚えるという問題がある。
例えば、高所作業車の場合、作業員はエンジンから遠く離れたバケットの中からエンジンを始動しブームの伸縮等の操作をするため、操作をしてもブーム等が動作しないと、エンジンが始動していないものと勘違いする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８４４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、エンジン始動直後のエンジンストールを防止し、かつ、作業員の違和感を低減できる作業機械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】
【０００７】
第１発明の作業機械は、エンジンと、該エンジンの駆動により動作するアクチュエータと、該アクチュエータの動作を指示する操作手段と、該操作手段から前記アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記アクチュエータの作動速度を制御する作動速度制御装置とを備えることを特徴とする。
第２発明の作業機械は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプにより供給される作動油により動作する油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータの動作を指示する操作手段と、該操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備えることを特徴とする。
第３発明の作業機械は、第２発明において、前記エンジンが回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段を備え、前記作動速度制御装置は、前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御するものであることを特徴とする。
第４発明の作業機械は、第３発明において、前記作動速度制御装置は、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する流量制御バルブと、前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータの作動速度を算出する作動速度算出手段と、前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記流動制御バルブを駆動するバルブ駆動手段とを備えることを特徴とする。
第５発明の作業機械は、第４発明において、前記作動速度制御装置は、前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、アクチュエータの作動速度を制御するので、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第２発明によれば、エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第３発明によれば、エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過すればエンジン回転が安定していると判断するので、エンジン回転の様子を直接検出する場合に比べて判断が容易である。
第４発明によれば、流量制御バルブと作動速度算出手段とバルブ駆動手段とで、エンジンが始動してから所定時間経過するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第５発明によれば、流量制御バルブと作動速度算出手段とバルブ駆動手段とエンジン回転数制御手段とで、エンジンが始動してから所定時間経過するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る作業機械のブロック図である。
【図２】同作業機械のタイミングチャートである。
【図３】同作業機械の他の条件におけるタイミングチャートである。
【図４】同作業機械のさらに他の条件におけるタイミングチャートである。
【図５】同作業機械のさらに他の条件におけるタイミングチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る作業機械のタイミングチャートである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る作業機械のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る作業機械は、エンジン１０と、エンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０により供給される作動油により動作する複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、その複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれの動作を指示する操作手段４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃと、油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度を制御するコントローラ５０とを備えている。
【００１１】
ここで、作業機械とはエンジンの駆動により可動部に取り付けられたアクチュエータを動作させ所定の作業をする機械をいい、例えば、高所作業車やクレーン、橋梁点検車、掘削機、油圧ショベル、ホイールローダ等が含まれる。また、油圧アクチュエータは、油圧シリンダや油圧モータであり、例えば、高所作業車の場合にはブームの伸縮、起伏、旋回体の旋回、アウトリガの張出、格納、ホイールやクローラ等の走行体の走行等に用いられるものであり、クレーンの場合にはブームの伸縮、起伏、ジブのチルト、ウインチの巻き上げ、巻き下げ、旋回体の旋回、アウトリガの張出、格納等に用いられるものである。
図１においては、油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは３つであるが、これより少数もしくは多数の油圧アクチュエータを備えていてもよい。また、エンジン１０は、車両エンジンと共通のものでもよいし、車両エンジンとは別のエンジンでもよい。
【００１２】
油圧ポンプ２０と各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、それぞれ電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを介して接続されている。電磁比例方向流量制御バルブは、ソレノイドに供給する電流を制御することで、作動油の方向切り換えと流量制御とを同時に行うことができる制御バルブである。
本実施形態における電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、３位置切換弁であり、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂのロッド側あるいは油圧モータ３０Ｃの正転側に油圧ポンプ２０からの圧油を流入させるI位置と、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂあるいは油圧モータ３０Ｃからの圧油の流入・流出を停止するII位置と、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂのピストン側あるいは油圧モータ３０Ｃの逆転側に油圧ポンプ２０からの圧油を流入させるIII位置とがある。そのため、電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドに供給する電流を制御することで、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂの伸長、収縮を切り換えることができ、その作動速度を制御することができる。また、油圧モータ３０Ｃの正転と逆転とを切り換えることができ、その回転速度を制御することができる。
なお、電磁比例方向流量制御バルブは、特許請求の範囲に記載の「流量制御バルブ」に相当する。また、電磁比例方向流量制御バルブに代えて、流量制御バルブと方向制御バルブとを組み合わせて構成してもよい。
【００１３】
油圧ポンプ２０と各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃとを接続する油圧回路には、リリーフバルブ２２とアンロードバルブ２３とが接続されており、油圧回路内の圧力が高圧になるのを防いだり、危険時の作動を規制したりする安全措置が講じられている。
【００１４】
操作手段４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃはそれぞれ、操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃと、その操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを出力する操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃとからなる。
本実施形態における操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃは、操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを検出するセンサであり、検出した操作量ａを電気信号として出力できるようになっている。操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃは、後述のコントローラ５０の操作入力手段５１と接続されており、各操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを操作入力手段５１に出力できるようになっている。
なお、操作レバーに代えて、操作スイッチ等他の操作手段としてもよい。また、操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと操作入力手段５１とは、電気的に接続されるものに代えて、コントロールケーブル等物理的に接続されるものを用いてもよい。
【００１５】
コントローラ５０は、操作入力手段５１と作動速度算出手段５２とバルブ駆動手段５３とエンジン回転数制御手段５４とからなる。
操作入力手段５１は、前述の操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから各操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａが入力され、その操作量ａを作動速度算出手段５２に出力するものである。具体的には、操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと操作入力手段５１とが電気的に接続される場合、操作入力手段５１にはアナログ‐デジタル変換回路が用いられる。
なお、図１中、操作入力手段５１と作動速度算出手段５２とは、１本の矢印で接続されているが、作動速度算出手段５２には、複数の操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃのそれぞれの操作量が入力されている。
【００１６】
エンジン１０には、エンジン１０が回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段６１が取り付けられている。エンジン回転検知手段６１は作動速度算出手段５２と接続されており、その検知結果ｂを作動速度算出手段５２に出力できるようになっている。
具体的には、エンジン回転検知手段６１は、エンジン１０に接続された発電機から出力される電圧もしくは電流を検知することでエンジン１０が回転しているか否か検知するものが挙げられる。そのほか、エンジン回転検知手段６１はエンジン回転パルスを検知するものでもよい。また、エンジン１０に直接取り付けられるものに限らず、油圧ポンプ２０の回転を検知するものでもよいし、油圧回路の油圧を検出するものでもよい。
【００１７】
作動速度算出手段５２は、ＣＰＵやメモリ等から構成されており、操作入力手段５１から入力される操作量ａと、エンジン回転検知手段６１から入力されるエンジン回転の検知結果ｂとから、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度ｃを算出するものである。より具体的には、作動速度算出手段５２は、操作入力手段５１から操作量ａが入力されているとき、エンジン回転検知手段６１からエンジン回転の検知結果ｂが入力されてからの時間を計測し、所定時間経過するまでの間、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度ｃを算出するものである。その算出方法は後に詳説する。
なお、特許請求の範囲における「操作手段から油圧アクチュエータの動作が指示されているとき」とは、動作の指示の開始時点に加えて、操作入力手段５１から操作量ａが入力されている期間（後述の図２〜図７におけるｔ３以降の期間）も含む概念である。
【００１８】
また、作動速度算出手段５２は、算出した作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
なお、図１中、操作入力手段５１とバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４とは、１本の矢印で接続されているが、バルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４には、複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれの作動速度が入力されている。
【００１９】
バルブ駆動手段５３は、各電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドと電気的に接続されており、ソレノイドに供給する電流を制御できるようになっている。
バルブ駆動手段５３は、作動速度算出手段５２から入力された作動速度ｃに基づいて、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度が、その作動速度ｃと一致するように、各電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドに電流を供給して流量制御を行う。電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃで流量制御を行うことで、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度を制御することができる。
【００２０】
エンジン回転数制御手段５４は、作動速度算出手段５２から入力された作動速度ｃに基づいて、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度が、その作動速度ｃで動作できるように、エンジン１０の回転数を制御するものである。換言すれば、エンジン回転数制御手段５４は、油圧ポンプ２０の回転数を制御して、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが目的の作動速度ｃで動作するのに必要な流量の作動油を油圧回路に供給するためのものである。
エンジン１０には、エンジンコントロールユニット６２が接続されており、エンジン回転数制御手段５４は、そのエンジンコントロールユニット６２と接続されている。そのため、エンジン回転数制御手段５４がエンジンコントロールユニット６２にアクセル信号を出力することにより、エンジンコントロールユニット６２を介してエンジン１０の回転数を制御できるようになっている。
【００２１】
エンジン１０には、エンジン始動装置６３が接続されており、そのエンジン始動装置６３は、エンジン始動操作手段６４と接続されている。
エンジン始動操作手段６４は、例えば押しボタンスイッチであり、作業員が押下してエンジン１０を始動するためのものである。エンジン始動操作手段６４が操作されると、エンジン始動操作手段６４から操作信号ｄがエンジン始動装置６３に入力される。
エンジン始動装置６３は、入力された操作信号ｄをきっかけにエンジン始動出力ｅをエンジン１０に出力し、エンジン１０を始動するものである。具体的には、エンジン始動装置６３としては、セルモータが用いられる。
なお、エンジン始動操作手段６４は、物理的なスイッチに限らず、ソフトウェアによるスイッチでもよい。具体的には、ソフトウェアによりアイドリングストップ状態からエンジン１０を再始動する条件を判断し、再始動する条件を満たした時にエンジン始動装置６３に操作信号ｄを出力するようにしてもよい。
さらになお、コントローラ５０でエンジン１０を再始動する条件の判断を行い、再始動する条件を満たした時にコントローラ５０からエンジン始動装置６３に操作信号ｄを出力するようにしてもよい。
【００２２】
なお、特許請求の範囲に記載の「作動速度制御装置」は、本実施形態におけるコントローラ５０および電磁比例方向流量制御バルブ２１に相当する。
【００２３】
つぎに、図２に基づき、本実施形態に係る作業機械の動作について説明する。なお、以下では、説明を簡単にするため、１つの油圧アクチュエータ３０とそれに対応する１つの操作手段４０のみで説明するが、これらの数が増えても動作は同様となる。
【００２４】
まず、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作すると、もしくはエンジン始動操作手段６４がアイドリングストップ状態からエンジン１０を再始動する条件を満たしたと判断すると、操作信号ｄがエンジン始動装置６３に出力される（ｔ１）。
エンジン始動装置６３は、入力された操作信号ｄの立ち上がりをきっかけにエンジン始動出力ｅをエンジン１０に出力し、エンジン１０を始動させる（ｔ１）。
【００２５】
エンジン１０が始動すると、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知し、エンジン１０が回転している旨の検知結果ｂを作動速度算出手段５２に出力する（ｔ２）。
そうすると作動速度算出手段５２は、エンジン回転の検知結果ｂが入力されてからの時間を計測しはじめ、所定時間が経過しているか否かを随時判断するようになる。以下、この所定時間を不安定時間と称する。
不安定時間としては、エンジン１０が始動してからエンジン回転が安定するまでに要する時間が設定され、例えば２秒間である。この不安定時間は予め作動速度算出手段５２に記憶されている。
【００２６】
エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知してから不安定時間が経過する前に、作業員が操作レバー４１を操作すると、操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力される（ｔ３）。
そうすると、作動速度算出手段５２は、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに不安定時間最大作動速度ｃ１に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間内であっても緩起動される。
なお、不安定時間最大作動速度ｃ１は、所定の定数として予め作動速度算出手段５２に記憶しておいてもよいし、エンジン１０の回転数等種々の条件から算出するようにしてもよい。
【００２７】
作動速度算出手段５２は、作動速度ｃが上昇して不安定時間最大作動速度ｃ１と一致すると（ｔ４）、それ以上作動速度ｃを上昇させないようにする。そして、不安定時間が経過するまで不安定時間最大作動速度ｃ１を超えない範囲で作動速度ｃを出力する。
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【００２８】
なお、不安定時間内に油圧アクチュエータ３０が動作している間（ｔ３〜ｔ５）、ランプや音で警報を発してもよい。不安定時間内では油圧アクチュエータが通常よりも低速で動作しているため、ランプや音で警報を発することで、通常よりも低速であることを認識できるからである。
【００２９】
不安定時間が経過すると（ｔ５）、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
そのため、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間を経過すれば再度緩起動され、その後、操作量ａに応じた作動速度で動作するようになる。
【００３０】
本実施形態では、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間内および不安定時間経過後に緩起動されるが、これに代えて通常の起動としてもよい。ただし、緩起動とすることにより、荷揺れを防止することができる。また、高所作業車の場合には、緩起動とすることにより作動のショックが軽減され、作業者にとっての安全性が向上できる。
【００３１】
つぎに、図３に基づき、本実施形態に係る作業機械の他の条件における動作について説明する。
図３は、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作してから（ｔ１）、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）までの間に、作業員が操作レバー４１を操作して操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力された（ｔ３）場合を示す。
【００３２】
この場合、作動速度算出手段５２は、操作量ａが入力されたとしても、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）までは、作動速度ｃを出力しない。すなわち、エンジン１０の回転が検知されるまで、油圧アクチュエータ３０は動作しないように制御されている。
【００３３】
作動速度算出手段５２は、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）と、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに不安定時間最大作動速度ｃ１に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０が緩起動される。
【００３４】
その後、作動速度算出手段５２は、作動速度ｃが上昇して不安定時間最大作動速度ｃ１と一致すると（ｔ４）、それ以上作動速度ｃを上昇させないようにする。そして、不安定時間が経過するまで不安定時間最大作動速度ｃ１を超えない範囲で作動速度ｃを出力する。そして、不安定時間が経過すると（ｔ５）、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
【００３５】
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【００３６】
つぎに、図４に基づき、本実施形態に係る作業機械のさらに他の条件における動作について説明する。
図４は、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作し（ｔ１）、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知し（ｔ２）、さらに不安定期間が経過した後に（ｔ５）、作業員が操作レバー４１を操作して操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力された（ｔ３）場合を示す。
【００３７】
この場合、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。すなわち、作業機械は操作量ａに従った動作を行うのみである。
【００３８】
つぎに、図５に基づき、本実施形態に係る作業機械のさらに他の条件における動作について説明する。
図５は、図２に示す条件において、作業員が操作した操作レバー４１の操作量ａが小さい場合を示す（ｔ３）。
【００３９】
この場合、作動速度算出手段５２は、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。また、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。
操作量ａが小さく、不安定時間最大作動速度ｃ１よりも通常作動速度ｃ２の方が低速の場合には、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０は、緩起動され、通常と同様の動作を行うことができる。
【００４０】
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って動作するため、作業員の違和感がない。
【００４１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、操作量ａが出力された後（ｔ３）および不安定期間が経過した後等に（ｔ５）、作動速度ｃは除々に上昇させられるが、これに代えて、図６に示すように、作動速度ｃを階段状に変化させてもよい。上記実施形態では、油圧アクチュエータ３０は緩起動されるが、速度ｃを階段状に変化させれば、油圧アクチュエータ３０の応答を速くすることができる。
なお、作動速度算出手段５２からバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４へ出力する作動速度ｃは、それぞれ徐々に上昇するようにしてもよいし、徐々に上昇するものと階段状に上昇するものとを組み合わせてもよい。例えば、バルブ駆動手段５３へ出力する作動速度ｃを徐々に上昇させ、エンジン回転数制御手段５４へ出力する作動速度ｃを階段状に変化させるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知した後（ｔ２）、操作入力手段５１から操作量ａが出力されたときに（ｔ３）、作動速度ｃを上昇させたが、これに代えて、図７に示すように、エンジン始動装置６３からのエンジン始動出力ｅが立ち下がった後（ｔ６）、操作入力手段５１から操作量ａが出力されたときに（ｔ３）、作動速度ｃを上昇させるようにしてもよい。
このようにすれば、エンジン１０が確実に始動しているので、より安定してアクチュエータを動作させることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、エンジン１０が始動してからエンジン回転が安定するまでの間を、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知してから不安定時間が経過するまでとして判断したが、これに代えて、エンジン回転の様子を直接的あるいは間接的に検出する手段を用いてもよい。例えば、エンジン１０の出力トルクを検出する手段やエンジン１０の振動を検出する手段を用いてもよい。
ただし、上記実施形態のようにすれば、エンジン回転の様子を検出する場合に比べて判断が容易であるので、好ましい。
【００４４】
また、上記実施形態では、アクチュエータとして油圧アクチュエータを用いた作業機械について説明したが、本発明は、作動速度を抑えることによりエンジンの負荷を抑えることのできる種々のアクチュエータを用いる場合にも適用できる。例えば、ハイブリッド作業車にも適用できる。ここで、ハイブリッド作業車とは、エンジン駆動とモータ駆動のハイブリッドであって、エンジンで発電機を駆動し、発電機で発生した電力を蓄電池に蓄え、蓄電池に蓄えられた電力でモータを動かす作業車である。この場合、発電機が上記アクチュエータに相当する。
【００４５】
また、油圧ポンプ２０を可変容量ポンプとし、可変容量ポンプの吐出量を制御することで、作業負荷を抑えると共にエンジンの負荷を抑えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０ エンジン
２０ 油圧ポンプ
２１ 電磁比例方向流量制御バルブ
３０ 油圧アクチュエータ
４０ 操作手段
５０ コントローラ
５１ 操作入力手段
５２ 作動速度算出手段
５３ バルブ駆動手段
５４ エンジン回転数制御手段
６１ エンジン回転検知手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。さらに詳しくは、エンジン始動直後にアクチュエータの操作があったとしてもエンジンストールしない作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高所作業車やクレーン等の作業機械は、エンジンを始動した直後、あるいはアイドリングストップ状態からエンジンを再始動した直後には、エンジン回転が安定しておらず、直ぐにブームの伸縮等の作業機械の操作を行うと、エンジンにかかる負荷が高くなりエンジンストールする恐れがある。
【０００３】
これに対して特許文献１には、操作レバーや操作スイッチの操作信号を遅延させ、エンジンが始動して一定時間経過するまで、作業機械が動作しないように制御する技術が記載されている。
このようにすることで、エンジン始動直後のエンジン回転が安定していないときに、作業員が作業機械の操作を行っても、その操作を受け付けないため、エンジンに負荷がかからず、エンジンストールすることを防止できる。
【０００４】
しかるに、上記従来技術では、作業員は操作をしたものの作業機械が動作しないため、違和感を覚えるという問題がある。
例えば、高所作業車の場合、作業員はエンジンから遠く離れたバケットの中からエンジンを始動しブームの伸縮等の操作をするため、操作をしてもブーム等が動作しないと、エンジンが始動していないものと勘違いする場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８４４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、エンジン始動直後のエンジンストールを防止し、かつ、作業員の違和感を低減できる作業機械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】
【０００７】
第１発明の作業機械は、エンジンと、該エンジンの駆動により動作するアクチュエータと、該アクチュエータの動作を指示する操作手段と、該操作手段から前記アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記アクチュエータの作動速度を制御する作動速度制御装置とを備えることを特徴とする。
第２発明の作業機械は、エンジンと、該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプにより供給される作動油により動作する油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータの動作を指示する操作手段と、該操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備えることを特徴とする。
第３発明の作業機械は、第２発明において、前記エンジンが回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段を備え、前記作動速度制御装置は、前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御するものであることを特徴とする。
第４発明の作業機械は、第３発明において、前記作動速度制御装置は、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する流量制御バルブと、前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータの作動速度を算出する作動速度算出手段と、前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記流動制御バルブを駆動するバルブ駆動手段とを備えることを特徴とする。
第５発明の作業機械は、第４発明において、前記作動速度制御装置は、前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、アクチュエータの作動速度を制御するので、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第２発明によれば、エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第３発明によれば、エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過すればエンジン回転が安定していると判断するので、エンジン回転の様子を直接検出する場合に比べて判断が容易である。
第４発明によれば、流量制御バルブと作動速度算出手段とバルブ駆動手段とで、エンジンが始動してから所定時間経過するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
第５発明によれば、流量制御バルブと作動速度算出手段とバルブ駆動手段とエンジン回転数制御手段とで、エンジンが始動してから所定時間経過するまでの間、エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータに供給される作動油の流量を制御するので、油圧アクチュエータの作動速度が制御され、エンジン始動直後に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジンにかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る作業機械のブロック図である。
【図２】同作業機械のタイミングチャートである。
【図３】同作業機械の他の条件におけるタイミングチャートである。
【図４】同作業機械のさらに他の条件におけるタイミングチャートである。
【図５】同作業機械のさらに他の条件におけるタイミングチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る作業機械のタイミングチャートである。
【図７】本発明のさらに他の実施形態に係る作業機械のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る作業機械は、エンジン１０と、エンジン１０により駆動される油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０により供給される作動油により動作する複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃと、その複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれの動作を指示する操作手段４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃと、油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度を制御するコントローラ５０とを備えている。
【００１１】
ここで、作業機械とはエンジンの駆動により可動部に取り付けられたアクチュエータを動作させ所定の作業をする機械をいい、例えば、高所作業車やクレーン、橋梁点検車、掘削機、油圧ショベル、ホイールローダ等が含まれる。また、油圧アクチュエータは、油圧シリンダや油圧モータであり、例えば、高所作業車の場合にはブームの伸縮、起伏、旋回体の旋回、アウトリガの張出、格納、ホイールやクローラ等の走行体の走行等に用いられるものであり、クレーンの場合にはブームの伸縮、起伏、ジブのチルト、ウインチの巻き上げ、巻き下げ、旋回体の旋回、アウトリガの張出、格納等に用いられるものである。
図１においては、油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは３つであるが、これより少数もしくは多数の油圧アクチュエータを備えていてもよい。また、エンジン１０は、車両エンジンと共通のものでもよいし、車両エンジンとは別のエンジンでもよい。
【００１２】
油圧ポンプ２０と各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、それぞれ電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを介して接続されている。電磁比例方向流量制御バルブは、ソレノイドに供給する電流を制御することで、作動油の方向切り換えと流量制御とを同時に行うことができる制御バルブである。
本実施形態における電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、３位置切換弁であり、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂのロッド側あるいは油圧モータ３０Ｃの正転側に油圧ポンプ２０からの圧油を流入させるI位置と、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂあるいは油圧モータ３０Ｃからの圧油の流入・流出を停止するII位置と、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂのピストン側あるいは油圧モータ３０Ｃの逆転側に油圧ポンプ２０からの圧油を流入させるIII位置とがある。そのため、電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドに供給する電流を制御することで、油圧シリンダ３０Ａ、３０Ｂの伸長、収縮を切り換えることができ、その作動速度を制御することができる。また、油圧モータ３０Ｃの正転と逆転とを切り換えることができ、その回転速度を制御することができる。
なお、電磁比例方向流量制御バルブは、特許請求の範囲に記載の「流量制御バルブ」に相当する。また、電磁比例方向流量制御バルブに代えて、流量制御バルブと方向制御バルブとを組み合わせて構成してもよい。
【００１３】
油圧ポンプ２０と各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃとを接続する油圧回路には、リリーフバルブ２２とアンロードバルブ２３とが接続されており、油圧回路内の圧力が高圧になるのを防いだり、危険時の作動を規制したりする安全措置が講じられている。
【００１４】
操作手段４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃはそれぞれ、操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃと、その操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを出力する操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃとからなる。
本実施形態における操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃは、操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを検出するセンサであり、検出した操作量ａを電気信号として出力できるようになっている。操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃは、後述のコントローラ５０の操作入力手段５１と接続されており、各操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａを操作入力手段５１に出力できるようになっている。
なお、操作レバーに代えて、操作スイッチ等他の操作手段としてもよい。また、操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと操作入力手段５１とは、電気的に接続されるものに代えて、コントロールケーブル等物理的に接続されるものを用いてもよい。
【００１５】
コントローラ５０は、操作入力手段５１と作動速度算出手段５２とバルブ駆動手段５３とエンジン回転数制御手段５４とからなる。
操作入力手段５１は、前述の操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃから各操作レバー４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの操作量ａが入力され、その操作量ａを作動速度算出手段５２に出力するものである。具体的には、操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃと操作入力手段５１とが電気的に接続される場合、操作入力手段５１にはアナログ‐デジタル変換回路が用いられる。
なお、図１中、操作入力手段５１と作動速度算出手段５２とは、１本の矢印で接続されているが、作動速度算出手段５２には、複数の操作出力手段４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃのそれぞれの操作量が入力されている。
【００１６】
エンジン１０には、エンジン１０が回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段６１が取り付けられている。エンジン回転検知手段６１は作動速度算出手段５２と接続されており、その検知結果ｂを作動速度算出手段５２に出力できるようになっている。
具体的には、エンジン回転検知手段６１は、エンジン１０に接続された発電機から出力される電圧もしくは電流を検知することでエンジン１０が回転しているか否か検知するものが挙げられる。そのほか、エンジン回転検知手段６１はエンジン回転パルスを検知するものでもよい。また、エンジン１０に直接取り付けられるものに限らず、油圧ポンプ２０の回転を検知するものでもよいし、油圧回路の油圧を検出するものでもよい。
【００１７】
作動速度算出手段５２は、ＣＰＵやメモリ等から構成されており、操作入力手段５１から入力される操作量ａと、エンジン回転検知手段６１から入力されるエンジン回転の検知結果ｂとから、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度ｃを算出するものである。より具体的には、作動速度算出手段５２は、操作入力手段５１から操作量ａが入力されているとき、エンジン回転検知手段６１からエンジン回転の検知結果ｂが入力されてからの時間を計測し、所定時間経過するまでの間、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度ｃを算出するものである。その算出方法は後に詳説する。
なお、特許請求の範囲における「操作手段から油圧アクチュエータの動作が指示されているとき」とは、動作の指示の開始時点に加えて、操作入力手段５１から操作量ａが入力されている期間（後述の図２〜図７におけるｔ３以降の期間）も含む概念である。
【００１８】
また、作動速度算出手段５２は、算出した作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
なお、図１中、操作入力手段５１とバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４とは、１本の矢印で接続されているが、バルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４には、複数の油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃのそれぞれの作動速度が入力されている。
【００１９】
バルブ駆動手段５３は、各電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドと電気的に接続されており、ソレノイドに供給する電流を制御できるようになっている。
バルブ駆動手段５３は、作動速度算出手段５２から入力された作動速度ｃに基づいて、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度が、その作動速度ｃと一致するように、各電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのソレノイドに電流を供給して流量制御を行う。電磁比例方向流量制御バルブ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃで流量制御を行うことで、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度を制御することができる。
【００２０】
エンジン回転数制御手段５４は、作動速度算出手段５２から入力された作動速度ｃに基づいて、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの作動速度が、その作動速度ｃで動作できるように、エンジン１０の回転数を制御するものである。換言すれば、エンジン回転数制御手段５４は、油圧ポンプ２０の回転数を制御して、各油圧アクチュエータ３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが目的の作動速度ｃで動作するのに必要な流量の作動油を油圧回路に供給するためのものである。
エンジン１０には、エンジンコントロールユニット６２が接続されており、エンジン回転数制御手段５４は、そのエンジンコントロールユニット６２と接続されている。そのため、エンジン回転数制御手段５４がエンジンコントロールユニット６２にアクセル信号を出力することにより、エンジンコントロールユニット６２を介してエンジン１０の回転数を制御できるようになっている。
【００２１】
エンジン１０には、エンジン始動装置６３が接続されており、そのエンジン始動装置６３は、エンジン始動操作手段６４と接続されている。
エンジン始動操作手段６４は、例えば押しボタンスイッチであり、作業員が押下してエンジン１０を始動するためのものである。エンジン始動操作手段６４が操作されると、エンジン始動操作手段６４から操作信号ｄがエンジン始動装置６３に入力される。
エンジン始動装置６３は、入力された操作信号ｄをきっかけにエンジン始動出力ｅをエンジン１０に出力し、エンジン１０を始動するものである。具体的には、エンジン始動装置６３としては、セルモータが用いられる。
なお、エンジン始動操作手段６４は、物理的なスイッチに限らず、ソフトウェアによるスイッチでもよい。具体的には、ソフトウェアによりアイドリングストップ状態からエンジン１０を再始動する条件を判断し、再始動する条件を満たした時にエンジン始動装置６３に操作信号ｄを出力するようにしてもよい。
さらになお、コントローラ５０でエンジン１０を再始動する条件の判断を行い、再始動する条件を満たした時にコントローラ５０からエンジン始動装置６３に操作信号ｄを出力するようにしてもよい。
【００２２】
なお、特許請求の範囲に記載の「作動速度制御装置」は、本実施形態におけるコントローラ５０および電磁比例方向流量制御バルブ２１に相当する。
【００２３】
つぎに、図２に基づき、本実施形態に係る作業機械の動作について説明する。なお、以下では、説明を簡単にするため、１つの油圧アクチュエータ３０とそれに対応する１つの操作手段４０のみで説明するが、これらの数が増えても動作は同様となる。
【００２４】
まず、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作すると、もしくはエンジン始動操作手段６４がアイドリングストップ状態からエンジン１０を再始動する条件を満たしたと判断すると、操作信号ｄがエンジン始動装置６３に出力される（ｔ１）。
エンジン始動装置６３は、入力された操作信号ｄの立ち上がりをきっかけにエンジン始動出力ｅをエンジン１０に出力し、エンジン１０を始動させる（ｔ１）。
【００２５】
エンジン１０が始動すると、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知し、エンジン１０が回転している旨の検知結果ｂを作動速度算出手段５２に出力する（ｔ２）。
そうすると作動速度算出手段５２は、エンジン回転の検知結果ｂが入力されてからの時間を計測しはじめ、所定時間が経過しているか否かを随時判断するようになる。以下、この所定時間を不安定時間と称する。
不安定時間としては、エンジン１０が始動してからエンジン回転が安定するまでに要する時間が設定され、例えば２秒間である。この不安定時間は予め作動速度算出手段５２に記憶されている。
【００２６】
エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知してから不安定時間が経過する前に、作業員が操作レバー４１を操作すると、操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力される（ｔ３）。
そうすると、作動速度算出手段５２は、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに不安定時間最大作動速度ｃ１に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間内であっても緩起動される。
なお、不安定時間最大作動速度ｃ１は、所定の定数として予め作動速度算出手段５２に記憶しておいてもよいし、エンジン１０の回転数等種々の条件から算出するようにしてもよい。
【００２７】
作動速度算出手段５２は、作動速度ｃが上昇して不安定時間最大作動速度ｃ１と一致すると（ｔ４）、それ以上作動速度ｃを上昇させないようにする。そして、不安定時間が経過するまで不安定時間最大作動速度ｃ１を超えない範囲で作動速度ｃを出力する。
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【００２８】
なお、不安定時間内に油圧アクチュエータ３０が動作している間（ｔ３〜ｔ５）、ランプや音で警報を発してもよい。不安定時間内では油圧アクチュエータが通常よりも低速で動作しているため、ランプや音で警報を発することで、通常よりも低速であることを認識できるからである。
【００２９】
不安定時間が経過すると（ｔ５）、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
そのため、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間を経過すれば再度緩起動され、その後、操作量ａに応じた作動速度で動作するようになる。
【００３０】
本実施形態では、油圧アクチュエータ３０は、不安定時間内および不安定時間経過後に緩起動されるが、これに代えて通常の起動としてもよい。ただし、緩起動とすることにより、荷揺れを防止することができる。また、高所作業車の場合には、緩起動とすることにより作動のショックが軽減され、作業者にとっての安全性が向上できる。
【００３１】
つぎに、図３に基づき、本実施形態に係る作業機械の他の条件における動作について説明する。
図３は、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作してから（ｔ１）、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）までの間に、作業員が操作レバー４１を操作して操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力された（ｔ３）場合を示す。
【００３２】
この場合、作動速度算出手段５２は、操作量ａが入力されたとしても、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）までは、作動速度ｃを出力しない。すなわち、エンジン１０の回転が検知されるまで、油圧アクチュエータ３０は動作しないように制御されている。
【００３３】
作動速度算出手段５２は、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知する（ｔ２）と、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに不安定時間最大作動速度ｃ１に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０が緩起動される。
【００３４】
その後、作動速度算出手段５２は、作動速度ｃが上昇して不安定時間最大作動速度ｃ１と一致すると（ｔ４）、それ以上作動速度ｃを上昇させないようにする。そして、不安定時間が経過するまで不安定時間最大作動速度ｃ１を超えない範囲で作動速度ｃを出力する。そして、不安定時間が経過すると（ｔ５）、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
【００３５】
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って低速で動作するため、作業員の違和感を低減できる。
【００３６】
つぎに、図４に基づき、本実施形態に係る作業機械のさらに他の条件における動作について説明する。
図４は、作業員がエンジン始動操作手段６４を操作し（ｔ１）、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知し（ｔ２）、さらに不安定期間が経過した後に（ｔ５）、作業員が操作レバー４１を操作して操作入力手段５１から作動速度算出手段５２に操作量ａが出力された（ｔ３）場合を示す。
【００３７】
この場合、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。そして、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。すなわち、作業機械は操作量ａに従った動作を行うのみである。
【００３８】
つぎに、図５に基づき、本実施形態に係る作業機械のさらに他の条件における動作について説明する。
図５は、図２に示す条件において、作業員が操作した操作レバー４１の操作量ａが小さい場合を示す（ｔ３）。
【００３９】
この場合、作動速度算出手段５２は、エンジン１０にかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、油圧アクチュエータ３０の最大限の作動速度である不安定時間最大作動速度ｃ１を算出する。また、作動速度算出手段５２は、操作量ａに対応する通常の作動速度である通常作動速度ｃ２を算出する。
操作量ａが小さく、不安定時間最大作動速度ｃ１よりも通常作動速度ｃ２の方が低速の場合には、作動速度算出手段５２は、時間の経過とともに通常作動速度ｃ２に近づくように作動速度ｃを除々に上昇させつつ、その作動速度ｃをバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４に出力する。
これにより、油圧アクチュエータ３０は、緩起動され、通常と同様の動作を行うことができる。
【００４０】
そのため、エンジン開始直後の不安定時間内に作業員が作業機械の操作を行っても、エンジン１０にかかる負荷が過大とならず、エンジンストールすることを防止できる。また、作業機械は作業員の操作に従って動作するため、作業員の違和感がない。
【００４１】
（他の実施形態）
上記実施形態では、操作量ａが出力された後（ｔ３）および不安定期間が経過した後等に（ｔ５）、作動速度ｃは除々に上昇させられるが、これに代えて、図６に示すように、作動速度ｃを階段状に変化させてもよい。上記実施形態では、油圧アクチュエータ３０は緩起動されるが、速度ｃを階段状に変化させれば、油圧アクチュエータ３０の応答を速くすることができる。
なお、作動速度算出手段５２からバルブ駆動手段５３およびエンジン回転数制御手段５４へ出力する作動速度ｃは、それぞれ徐々に上昇するようにしてもよいし、徐々に上昇するものと階段状に上昇するものとを組み合わせてもよい。例えば、バルブ駆動手段５３へ出力する作動速度ｃを徐々に上昇させ、エンジン回転数制御手段５４へ出力する作動速度ｃを階段状に変化させるようにしてもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知した後（ｔ２）、操作入力手段５１から操作量ａが出力されたときに（ｔ３）、作動速度ｃを上昇させたが、これに代えて、図７に示すように、エンジン始動装置６３からのエンジン始動出力ｅが立ち下がった後（ｔ６）、操作入力手段５１から操作量ａが出力されたときに（ｔ３）、作動速度ｃを上昇させるようにしてもよい。
このようにすれば、エンジン１０が確実に始動しているので、より安定してアクチュエータを動作させることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、エンジン１０が始動してからエンジン回転が安定するまでの間を、エンジン回転検知手段６１がエンジン回転を検知してから不安定時間が経過するまでとして判断したが、これに代えて、エンジン回転の様子を直接的あるいは間接的に検出する手段を用いてもよい。例えば、エンジン１０の出力トルクを検出する手段やエンジン１０の振動を検出する手段を用いてもよい。
ただし、上記実施形態のようにすれば、エンジン回転の様子を検出する場合に比べて判断が容易であるので、好ましい。
【００４４】
また、上記実施形態では、アクチュエータとして油圧アクチュエータを用いた作業機械について説明したが、本発明は、作動速度を抑えることによりエンジンの負荷を抑えることのできる種々のアクチュエータを用いる場合にも適用できる。例えば、ハイブリッド作業車にも適用できる。ここで、ハイブリッド作業車とは、エンジン駆動とモータ駆動のハイブリッドであって、エンジンで発電機を駆動し、発電機で発生した電力を蓄電池に蓄え、蓄電池に蓄えられた電力でモータを動かす作業車である。この場合、発電機が上記アクチュエータに相当する。
【００４５】
また、油圧ポンプ２０を可変容量ポンプとし、可変容量ポンプの吐出量を制御することで、作業負荷を抑えると共にエンジンの負荷を抑えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０ エンジン
２０ 油圧ポンプ
２１ 電磁比例方向流量制御バルブ
３０ 油圧アクチュエータ
４０ 操作手段
５０ コントローラ
５１ 操作入力手段
５２ 作動速度算出手段
５３ バルブ駆動手段
５４ エンジン回転数制御手段
６１ エンジン回転検知手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
該エンジンの駆動により動作するアクチュエータと、
該アクチュエータの動作を指示する操作手段と、
該操作手段から前記アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記アクチュエータの作動速度を制御する作動速度制御装置とを備える
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
エンジンと、
該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
該油圧ポンプにより供給される作動油により動作する油圧アクチュエータと、
該油圧アクチュエータの動作を指示する操作手段と、
該操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備える
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
前記エンジンが回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段を備え、
前記作動速度制御装置は、
前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御するものである
ことを特徴とする請求項２記載の作業機械。
【請求項４】
前記作動速度制御装置は、
前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する流量制御バルブと、
前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータの作動速度を算出する作動速度算出手段と、
前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記流動制御バルブを駆動するバルブ駆動手段とを備える
ことを特徴とする請求項３記載の作業機械。
【請求項５】
前記作動速度制御装置は、
前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項４記載の作業機械。
【請求項１】
エンジンと、
該エンジンの駆動により動作するアクチュエータと、
該アクチュエータの動作を指示する操作手段と、
該操作手段から前記アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記アクチュエータの作動速度を制御する作動速度制御装置とを備える
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
エンジンと、
該エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
該油圧ポンプにより供給される作動油により動作する油圧アクチュエータと、
該油圧アクチュエータの動作を指示する操作手段と、
該操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジンが始動してからエンジン回転が安定するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する作動速度制御装置とを備える
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
前記エンジンが回転しているか否か検知するエンジン回転検知手段を備え、
前記作動速度制御装置は、
前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御するものである
ことを特徴とする請求項２記載の作業機械。
【請求項４】
前記作動速度制御装置は、
前記油圧アクチュエータに供給される前記作動油の流量を制御する流量制御バルブと、
前記操作手段から前記油圧アクチュエータの動作が指示されているとき、前記エンジン回転検知手段がエンジン回転を検知してから所定時間経過するまでの間、前記エンジンにかかる負荷がエンジンストールしない負荷となる範囲内で、前記油圧アクチュエータの作動速度を算出する作動速度算出手段と、
前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記流動制御バルブを駆動するバルブ駆動手段とを備える
ことを特徴とする請求項３記載の作業機械。
【請求項５】
前記作動速度制御装置は、
前記油圧アクチュエータの作動速度が、前記作動速度算出手段で算出した作動速度となるように前記エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御手段とを備える
ことを特徴とする請求項４記載の作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６２９５２（Ｐ２０１２−１６２９５２Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５７７（Ｐ２０１１−２５５７７）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００１４８７５９）株式会社タダノ (419)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００１４８７５９）株式会社タダノ (419)
【Ｆターム（参考）】
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