作業機械
【課題】作業機械の走行時かつキャブが上昇位置の時のキャブの振動を抑制する。
【解決手段】作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結して最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させるキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する位置検出器８０と、作業機械本体１０に設けられて作業機械本体１０を走行させる走行モータ２５とを備える。また、作業機械１は、キャブ１５が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に（ステップＳ１）、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限するコントローラ９０（速度制限手段）を備える。
【解決手段】作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結して最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させるキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する位置検出器８０と、作業機械本体１０に設けられて作業機械本体１０を走行させる走行モータ２５とを備える。また、作業機械１は、キャブ１５が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に（ステップＳ１）、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限するコントローラ９０（速度制限手段）を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブを備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に従来の作業機械が記載されている。この作業機械では、キャブを高く（又は前方に）変位させることが可能である。特許文献１に記載の作業機械では、キャブが上昇位置にある時の、旋回動作の始動および停止時のキャブの揺れを改善することを図っている（特許文献１の段落［０００８］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の作業機械には次の問題がある。作業機械の走行時には、作業機械本体の振動がキャブに伝わる。特にキャブが上昇位置にあるときにキャブの振動は大きくなる。また、キャブの振動により、作業機械のオペレータの乗り心地が悪化する。
【０００５】
そこで本発明は、作業機械の走行時かつキャブが上昇位置の時のキャブの振動を抑制でき、オペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上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】
【０００６】
本発明の作業機械は、作業機械本体と、前記作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブと、前記作業機械本体と前記キャブとを連結し最下位置および上昇位置に前記キャブを変位させるキャブ昇降装置と、前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する位置検出器と、前記作業機械本体に設けられ前記作業機械本体を走行させる走行モータと、前記キャブが上昇位置であることを前記位置検出器が検出した時に前記走行モータの回転速度の最大値を制限する速度制限手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
作業機械の走行時かつキャブが上昇位置の時のキャブの振動を抑制でき、オペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】作業機械の全体図である。
【図２】図１に示す作業機械が備える制御装置等を示す制御回路図である。
【図３】図２に示す制御装置の動作のフローチャートである。
【図４】図１に示すキャブ昇降装置およびキャブの固有モード変形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜図４を参照して作業機械１を説明する。
【００１０】
作業機械１は、図１に示すように、作業機械本体１０に対してキャブ１５を変位させることが可能な機械である。作業機械１は、建設機械（油圧ショベル等）、または、建設機械の応用機械（金属リサイクル機等）などである。例えば、作業機械１は、港湾作業における荷物の船倉等への積み込み及び積み下ろし作業を行う機械である。また例えば、作業機械１は、スクラップや鉄材等のトラックの荷台等への積み込み及び積み下ろし作業や、スクラップや鉄材等の集積を行う機械である。作業機械１は、船倉、荷台、又は集積物などを上から見ながら操作しやすいように構成される。
作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結するキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に設けられた走行モータ２５と、走行モータ２５等を制御する制御装置３０（図２参照）とを備える。
【００１１】
作業機械本体１０は、下部走行体１１と、下部走行体１１の上方に旋回可能に取り付けられた上部本体１２とを備える。下部走行体１１は、作業機械１を走行させる部分であり、例えばクローラ式である（ホイール式でも良い）。下部走行体１１は、走行モータ２５が回転することで走行する。上部本体１２には、図示しないブーム及びアームなどが起伏可能に取り付けられる。
【００１２】
キャブ１５は、作業機械１のオペレータの運転室である。キャブ１５は、作業機械本体１０の上部本体１２上に変位可能に搭載される。キャブ１５は、箱状のキャブ本体１６と、キャブ本体１６を下方から支持するキャブ台１７とを備える。
【００１３】
キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結し、最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させる装置である。最下位置とは、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置のうち最も低い位置である（以下では、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を、単に「キャブ１５の位置」ともいう）。上昇位置とは、キャブ１５の位置のうち最下位置よりも高い位置である。すなわち、上昇位置には、キャブ１５の位置のうち最も高い最上位置だけでなく、最下位置と最上位置との間の中段位置（上昇途中位置）も含む。キャブ昇降装置２０は例えばリンク式である（後述するように垂直エレベータ式でも良い。
【００１４】
また、キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０の上部本体１２に固定された支持部２１と、支持部２１にそれぞれ取り付けられたリンク部２２及び昇降シリンダ２３とを備える。支持部２１は、作業機械本体１０から上方に突出するように上部本体１２に固定される。リンク部２２は、支持部２１の上部とキャブ台１７の後部とを連結する、例えば２つの箱状部材である。
【００１５】
昇降シリンダ２３は、キャブ台１７と支持部２１とに取り付けられた油圧シリンダである。図２に示す昇降シリンダ２３は、ボトム室２３ｂまたはロッド室２３ａに作動油が供給されることで伸縮する。昇降シリンダ２３が伸縮すると、図１に示すリンク部２２が支持部２１に対して回動する、すなわち、キャブ昇降装置２０が屈伸する。その結果、キャブ１５が作業機械本体１０に対して前後および上下に変位する。
【００１６】
走行モータ２５は、作業機械本体１０の下部走行体１１に設けられ、作業機械本体１０を走行させる油圧モータ（走行アクチュエータ）である。走行モータ２５は、可変容量型であり、斜板の傾転角が変わると容量が変わり、作動油の吸収量が変わる。図２に示す走行モータ２５は、メインポンプ４４から作動油が供給されることで作動（駆動）する。走行モータ２５が作動すると、図示しないギア等を介して図１に示す下部走行体１１が作動し、その結果、作業機械１が走行する。
【００１７】
制御装置３０は、図２に示すように、走行モータ２５及び昇降シリンダ２３等を制御する装置である。制御装置３０は、作動油やパイロット油を供給する圧油供給制御部４０と、昇降シリンダ２３を制御するシリンダ制御部５０と、走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御部６０と、走行モータ２５への作動油の流量等を制御するモータ流量制御部７０と、キャブ１５の位置を検出する位置検出器８０と、各種信号の入出力等を行うコントローラ９０とを備える。
【００１８】
圧油供給制御部４０は、エンジン４２と、エンジン４２の回転数を指令するエンジン回転数指令スイッチ４１と、エンジン４２にそれぞれ駆動されるメインポンプ４４及びパイロットポンプ４８と、メインポンプ４４の容量を制御するポンプ容量制御装置４５とを備える。
【００１９】
エンジン回転数指令スイッチ４１は、キャブ１５（図１参照）内に設置され、オペレータがエンジン４２の回転数を指令するためのスイッチである。エンジン回転数指令スイッチ４１は、コントローラ９０を介してエンジン４２に回転数の指令を出力する。
【００２０】
メインポンプ４４（ポンプ）は、モータ制御弁７５を介して走行モータ２５に作動油を供給し、また、シリンダ制御弁５５を介して昇降シリンダ２３に作動油を供給する。メインポンプ４４は、可変容量型の油圧ポンプであり、斜板の傾転角が変わると容量が変わり、作動油の吐出量が変わる。
【００２１】
ポンプ容量制御装置４５は、メインポンプ４４の容量を制御する装置である。ポンプ容量制御装置４５は、メインポンプ４４の斜板の傾転角を制御する斜板制御装置である。ポンプ容量制御装置４５は、例えば、コントローラ９０の指令に基づきパイロット油圧を制御する比例弁４５ａと、比例弁４５ａに制御されたパイロット油圧に応じてメインポンプ４４の傾転角を変えるスプール弁４５ｂとを備える。
【００２２】
パイロットポンプ４８は、走行レバー装置７１、昇降スイッチ装置５１、及びポンプ容量制御装置４５にパイロット油圧を供給する。
【００２３】
シリンダ制御部５０は、昇降スイッチ装置５１と、昇降スイッチ装置５１の操作に応じて昇降シリンダ２３を制御するシリンダ制御弁５５とを備える。
【００２４】
昇降スイッチ装置５１は、キャブ１５（図１参照）の変位、すなわち、昇降シリンダ２３の伸縮を指令する装置である。昇降スイッチ装置５１は、キャブ１５内に設置され、例えば「上昇」又は「下降」をオペレータが操作するための装置である。昇降スイッチ装置５１のスイッチ操作に応じて、昇降スイッチ装置５１のパイロット弁５１ａ・５１ａがシリンダ制御弁５５にパイロット油圧を出力する。
【００２５】
シリンダ制御弁５５は、昇降シリンダ２３の動作を制御する弁である。シリンダ制御弁５５は、メインポンプ４４から昇降シリンダ２３に供給される作動油の方向（ロッド室２３ａ側またはボトム室２３ｂ側）を、昇降スイッチ装置５１から入力されたパイロット油圧に応じて切り換える弁である。シリンダ制御弁５５は、例えばパイロット操作式３位置方向切り換え弁である。
【００２６】
モータ容量制御部６０は、モータ容量切換スイッチ６１と、モータ容量切換スイッチ６１の操作に応じて走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御装置６５とを備える。
【００２７】
モータ容量切換スイッチ６１は、走行モータ２５の容量を切り換えることで、走行モータ２５の回転速度を切り換える（トルクを切り換える）スイッチである。モータ容量切換スイッチ６１は、キャブ１５（図１参照）内に設置され、例えば「１速」又は「２速」をオペレータが切り換えるためのスイッチである。モータ容量切換スイッチ６１は、コントローラ９０を介して、モータ容量制御装置６５に指令を出力する。
【００２８】
モータ容量制御装置６５は、走行モータ２５の容量を制御する装置である。モータ容量制御装置６５は、モータ容量切換スイッチ６１から入力された指令に応じて、走行モータ２５の斜板の傾転角を制御する斜板制御装置である。
【００２９】
モータ流量制御部７０は、走行レバー装置７１と、走行レバー装置７１の操作に応じて走行モータ２５を制御するモータ制御弁７５と、走行レバー装置７１からモータ制御弁７５へ入力されるパイロット油圧を制御する電磁比例弁７６・７６と、走行レバー装置７１が出力するパイロット油圧を計測する圧力センサＰ１及びＰ２とを備える。
【００３０】
走行レバー装置７１は、走行モータ２５の回転速度の大きさ、及び、走行モータ２５の回転の向き（正転または逆転）を指令する装置である。走行レバー装置７１は、キャブ１５内に設置され、オペレータに操作される。走行レバー装置７１は、レバー操作の向き及びレバー操作量に応じて、モータ制御弁７５にパイロット油圧を出力する。走行レバー装置７１は、例えば、一対の比例減圧弁であるパイロット弁７１ａ・７１ａがパイロット油圧を出力する。
【００３１】
モータ制御弁７５は、走行モータ２５に供給する作動油の流量および方向（正転側または逆転側）をパイロット油圧に応じて制御する弁である。モータ制御弁７５は、パイロット操作式３位置方向切り換え弁である。モータ制御弁７５は、メインポンプ４４と走行モータ２５との間に設けられる。モータ制御弁７５は、正転側パイロット油室７５ａと逆転側パイロット油室７５ｂとを備える。正転側パイロット油室７５ａは、正転側パイロット流路７２を介して、走行レバー装置７１のパイロット弁７１ａに接続される。逆転側パイロット油室７５ｂは、逆転側パイロット流路７３を介して、走行レバー装置７１のパイロット弁７１ａに接続される。モータ制御弁７５は、正転側パイロット油室７５ａと逆転側パイロット油室７５ｂとに作用するパイロット油圧の差圧に応じて制御される。
【００３２】
電磁比例弁７６は、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧を制御する弁である。電磁比例弁７６は、正転側パイロット流路７２上および逆転側パイロット流路７３上それぞれに設けられる。電磁比例弁７６は、コントローラ９０から入力される指令に応じて動作する。
【００３３】
圧力センサＰ１は、正転側パイロット流路７２のうち、電磁比例弁７６の上流側の流路７２ａの圧力を検出する。圧力センサＰ２は、逆転側パイロット流路７３のうち、電磁比例弁７６の上流側の流路７３ａの圧力を検出する。
【００３４】
位置検出器８０は、図１に示す作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する装置である。図２に示す位置検出器８０は、検出結果をコントローラ９０に出力する。位置検出器８０は、キャブ１５の複数の上昇位置を検出可能である（「複数の上昇位置」とは、「非連続的な複数の上昇位置」または「連続的な無数の上昇位置」である）。すなわち、位置検出器８０は、複数の上昇位置のうちどの位置にキャブ１５が位置するかを検出可能である。位置検出器８０は、例えば、リミットスイッチ８１、近接センサ８２、及びアングルセンサ８３のうち少なくともいずれかを備える。
【００３５】
リミットスイッチ８１は、昇降シリンダ２３の伸縮位置を検出するセンサである。リミットスイッチ８１は、昇降シリンダ２３が全縮か否か、すなわち、キャブ１５（図１参照）の位置が最下位置か否かを検出する。
【００３６】
近接センサ８２は、キャブ１５の複数の上昇位置を検出できるように、複数個設置される（１つのみ設置しても良い）。近接センサ８２は、例えば、昇降シリンダ２３の伸縮位置や、図１に示す支持部２１に対するリンク部２２の位置などを検出する。
【００３７】
アングルセンサ８３（図２参照）は、作業機械本体１０に対するリンク部２２の回転角度を検出するセンサである。アングルセンサ８３（図２参照）は、支持部２１とリンク部２２との連結部、又は、キャブ台１７とリンク部２２との連結部の回転ピンの回転角度を検出する。
【００３８】
コントローラ９０（速度制限手段）は、図２に示すように、位置検出器８０や電磁比例弁７６・７６等に接続され、各種信号の入力、演算、及び出力などを行う。コントローラ９０は、キャブ１５（図１参照）が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（詳細は後述）。
【００３９】
（動作）
以下、主に図２を参照して、作業機械１（図１参照）の動作を説明する。走行モータ２５の回転速度の制御（最大値の制限を除く）を説明した後、走行モータ２５の回転速度の最大値の制限について説明する。
【００４０】
（走行モータ２５の回転速度の制御）
走行モータ２５の回転速度の制御は、（ア）モータ制御弁７５、（イ）メインポンプ４４の容量、（ウ）走行モータ２５の容量、または、（エ）エンジン４２の回転数の制御により行われる。
【００４１】
（ア）モータ制御弁７５の制御
走行レバー装置７１は、オペレータのレバー操作量に応じたパイロット油圧をモータ制御弁７５に出力する。モータ制御弁７５は、入力されたパイロット油圧に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給する。走行モータ２５は、供給された作動油の流量に応じた回転速度で動作する。
【００４２】
（イ）メインポンプ４４の容量の制御
コントローラ９０は、ポンプ容量制御装置４５の比例弁４５ａに指令を出力する。比例弁４５ａは、入力された指令に応じたパイロット油圧をスプール弁４５ｂに出力する。スプール弁４５ｂは、入力されたパイロット油圧に応じてメインポンプ４４の傾転角（容量）を制御する。メインポンプ４４は、ポンプ容量に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給し、この流量に応じた回転速度で走行モータ２５が動作する。
【００４３】
（ウ）走行モータ２５の容量の制御
モータ容量切換スイッチ６１は、オペレータのスイッチ操作に応じて、コントローラ９０を介してモータ容量制御装置６５に指令を出力する。モータ容量制御装置６５は、入力された指令に応じて走行モータ２５の傾転角（容量）を制御する。走行モータ２５は、モータ容量に応じた回転速度で動作する。
【００４４】
（エ）エンジン４２の回転数の制御
エンジン回転数指令スイッチ４１は、オペレータのスイッチ操作（回転数指令）に応じた指令を、コントローラ９０を介してエンジン４２に出力する。エンジン４２は、入力された指令に応じて制御された回転数でメインポンプ４４を駆動する。メインポンプ４４は回転数に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給し、この流量に応じた回転速度で走行モータ２５が動作する。
【００４５】
（走行モータ２５の回転速度の最大値の制限）
走行モータ２５の回転速度の最大値の制限の概略は以下の通りである。
キャブ１５（図１参照）が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に、走行モータ２５の回転速度の最大値をコントローラ９０が制限する（図３のステップＳ１参照）。この制限は、位置検出器８０に検出された上昇位置に応じて行う（図３のステップＳ２参照）。この制限は、系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるように行われる（図３のステップＳ３参照）。この制限は、図２に示すモータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧以下になるように、電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御することで行われる（図３のステップＳ４及びＳ５参照）。なお、この制限は、作業機械１（図１参照）の例えば走行開始時、又は、キャブ１５の変位中もしくは変位後などに行われる。
【００４６】
ステップＳ１（図３参照。以下、各ステップについては図３参照）では、キャブ１５（図１参照）が最下位置か否かが判断される。この判断は、図２に示す昇降シリンダ２３が全縮状態か否かをリミットスイッチ８１で検出することで行われる。キャブ１５（図１参照）が最下位置ではない時、すなわちキャブ１５が上昇位置の時（リミットスイッチ８１が例えばＯＦＦの時）は、ステップＳ２へ進む。キャブ１５が最下位置（リミットスイッチ８１が例えばＯＮ）の時は、ステップＳ６へ進む。
【００４７】
ステップＳ２では、キャブ１５（図１参照）が複数の上昇位置のうちどの上昇位置であるかが位置検出器８０で検出される。この検出は、複数個設けた近接センサ８２、又はアングルセンサ８３で行われる。次に、ステップＳ３へ進む。
【００４８】
ステップＳ３では、位置検出器８０に検出されたキャブ１５（図１参照）の上昇位置に応じて、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧の制限値が決定される。以下、パイロット油圧の制限値の条件を説明した後、パイロット油圧の制限値の具体的な決定方法を説明する。
【００４９】
（パイロット油圧の制限値の条件）
図１に示すキャブ１５とキャブ昇降装置２０とで構成される系１５・２０には、走行加振周波数ｆ２の走行加振力が作業機械本体１０から加えられる。この走行加振周波数ｆ２が、この系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも小さくなるように（ｆ２＜ｆ１となるように）、パイロット油圧の制限値が決定される。
【００５０】
固有振動数ｆ１と、キャブ１５の各上昇位置（系１５・２０の各姿勢）との関係は、解析や実験から把握される。固有振動数ｆ１は、１次の（最も小さい）固有振動数である。例えば、ある（一つの）上昇位置のときのキャブ１５の振動には、図４（ａ）に示す前後モード（固有振動数が例えば約７Ｈｚ）と、図４（ｂ）に示す左右モード（固有振動数が例えば約９Ｈｚ）とがあるとする。この例では、固有振動数が低い方、すなわち前後モードの固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるようにする。
【００５１】
走行加振周波数ｆ２と、走行モータ２５の回転速度（作業機械１の走行速度）との関係は、解析や実験から把握される。なお、走行加振力は、走行モータ２５の回転により回転する歯車（図示なし）と、クローラベルト（図示なし）とが噛み込む時などに生じる。
また、走行モータ２５の回転速度と、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧との関係は、走行モータ２５やモータ制御弁７５の特性などに基づいて定まる。
【００５２】
（パイロット油圧の制限値の決定）
キャブ１５の上昇位置に応じたパイロット油圧の制限値は、以下ように決定される。
コントローラ９０には、キャブ１５の各上昇位置（複数）と固有振動数ｆ１との関係が予め記憶されている。また、コントローラ９０には、走行加振周波数ｆ２とパイロット油圧の制限値との関係が予め記憶されている。そして、位置検出器８０からコントローラ９０に上昇位置（１つ）が入力される。すると、コントローラ９０は、入力された上昇位置に対応する固有振動数ｆ１を読み込み、「固有振動数ｆ１＞走行加振周波数ｆ２」を満たす走行加振周波数ｆ２を決定し、決定された走行加振周波数ｆ２に対応するパイロット油圧の制限値を読み込むことで、パイロット油圧の制限値を決定する。
なお、コントローラ９０に、キャブ１５の各上昇位置（複数）とパイロット油圧の制限値との関係を予め記憶させておいても良い。この場合、コントローラ９０は、位置検出器８０から入力された上昇位置（１つ）に対応するパイロット油圧の制限値を読み込むことで、パイロット油圧の制限値を決定する。次に、ステップＳ４へ進む。
【００５３】
ステップＳ４では、図２に示す走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧が、ステップＳ３で決定した制限値を超えるか否かが判断される。走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧は、圧力センサＰ１又はＰ２により検出される。検出されたパイロット油圧が制限値を超えない場合、ステップＳ６へ進む。検出されたパイロット油圧が制限値を超える場合、ステップＳ５へ進む。
【００５４】
ステップＳ５では、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧（制限値）以下になるように、電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御する。コントローラ９０は、圧力センサＰ１又はＰ２により検出されたパイロット油圧に応じて電磁比例弁７６に指令を出力する。電磁比例弁７６は、正転側パイロット流路７２または逆転側パイロット流路７３のパイロット油圧を入力された指令に応じて減圧する。具体的には、モータ制御弁７５に入力される（実際の）パイロット油圧を、ステップＳ３で決定した制限値にする。その結果、モータ制御弁７５のストローク量が制限され、モータ制御弁７５から走行モータ２５へ供給される作動油の流量が制限され、走行モータ２５の回転速度の最大値が制限される。
【００５５】
ステップＳ６では、走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧をそのまま（電磁比例弁７６を動作させずに）モータ制御弁７５に入力する。すなわち、コントローラ９０による走行モータ２５の回転速度の最大値の制限をしない。走行レバー装置７１でのレバー操作の通り走行モータ２５を動作させる。
【００５６】
（効果）
次に、図１に示す作業機械１による効果を説明する。作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結して最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させるキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する位置検出器８０（図２参照）と、作業機械本体１０に設けられて作業機械本体１０を走行させる走行モータ２５とを備える。
【００５７】
（効果１）
作業機械１は、キャブ１５が上昇位置であることを図２に示す位置検出器８０が検出した時に（図３のステップＳ１参照）、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限するコントローラ９０（速度制限手段）を備える。よって、作業機械本体１０から系１５・２０に加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１に達しにくい。すなわち、走行加振周波数ｆ２と固有振動数ｆ１とが一致して、系１５・２０で共振が生じることが抑制される。したがって、作業機械１の走行時、かつ、キャブ１５が上昇位置の時の、キャブ１５の振動を抑制できる。その結果、作業機械１のオペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上できる。具体的には、作業機械１の走行時かつキャブ１５が上昇位置の時のキャブ１５の振動を、作業機械１の走行時かつキャブ１５が最下位置の時のキャブ１５の振動と例えば同程度に抑制できる。
【００５８】
（効果２）
コントローラ９０（図２参照）は、キャブ１５とキャブ昇降装置２０とで構成される系１５・２０に作業機械本体１０から加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも小さくなるように、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ３参照）。よって、作業機械本体１０から系１５・２０に加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１に達することを防ぐことができる。すなわち、走行加振周波数ｆ２と固有振動数ｆ１とが一致して、系１５・２０で共振が生じることを防ぐことができる。したがって、作業機械１の走行時、かつ、キャブ１５が上昇位置の時の、キャブ１５の振動をより抑制できる。
【００５９】
（効果３）
図２に示す位置検出器８０は、キャブ１５（図１参照）の複数の上昇位置を検出可能である（図３のステップＳ２参照）。また、コントローラ９０は、位置検出器８０に検出された上昇位置に応じて走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ３参照）。したがって、走行モータ２５の動作速度の最大値を必要以上に制限して、作業機械１の走行速度が遅くなることを抑制できる。
【００６０】
（効果４）
作業機械１（図１参照）は、図２に示す走行モータ２５に供給する作動油の流量をパイロット油圧に応じて制御するモータ制御弁７５と、このパイロット油圧を制御する電磁比例弁７６と、を備える。また、コントローラ９０は、前記パイロット油圧が所定の油圧以下になるように電磁比例弁７６を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ４及びＳ５参照）。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６１】
（効果７〜９）
（ａ）図１に示すように、キャブ昇降装置２０は、キャブ１５を変位させる昇降シリンダ２３を備える。また、図２に示すように、位置検出器８０は、昇降シリンダ２３の伸縮位置を検出するリミットスイッチ８１を備える。
（ｂ）位置検出器８０は、図１に示す作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する近接センサ８２（図２参照）を備える。
（ｃ）図１に示すように、キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０に固定された支持部２１と、支持部２１とキャブ１５とを連結するリンク部２２と、を備える。また、位置検出器８０（図２参照）は、作業機械本体１０に対するリンク部２２の回転角度を検出するアングルセンサ８３（図２参照）を備える。
上記（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）の構成により、キャブ１５の位置を確実に検出できる。
【００６２】
（変形例１）
上記実施形態では、図２に示すモータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧以下になるように電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限した。走行モータ２５の回転速度の最大値の制限は、下記（変形例１−１）〜（変形例１−４）のように行っても良い。
【００６３】
（変形例１−１）メインポンプ４４の容量の制限
コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が所定の容量（制限値）以下になるようにポンプ容量制御装置４５を制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。コントローラ９０は、上述したステップＳ３（図３参照）と同様に、「走行加振周波数ｆ２＜固有振動数ｆ１」を満たすように、メインポンプ４４の容量の制限値を決定する（後述する走行モータ２５の容量およびエンジン４２の回転数それぞれの制限値も同様）。そして、コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が制限値を超えるような条件になった時、メインポンプ４４の容量が例えば制限値になるようにポンプ容量制御装置４５に指令を出力する。
【００６４】
（効果５）
作業機械１（図１参照）は、走行モータ２５に作動油を供給する可変容量型のメインポンプ４４（ポンプ）と、メインポンプ４４の容量を制御するポンプ容量制御装置４５と、を備える。コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が所定の容量以下になるようにポンプ容量制御装置４５を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６５】
（変形例１−２）走行モータ２５の容量の制限
コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が所定の容量（制限値、下限値）以上になるようにモータ容量制御部６０を制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。例えば、モータ容量切換スイッチ６１の「１速」が、走行モータ２５の容量を制限値以上にする指令であるとする。また、モータ容量切換スイッチ６１の「２速」が、走行モータ２５の容量を制限値未満にする指令であるとする。ここで、キャブ１５（図１参照）が上昇位置の時に、モータ容量切換スイッチ６１を「１速」から「２速」に切り換えたとする。この時、コントローラ９０は、上記「２速」の指令をモータ容量切換スイッチ６１に出力せず、走行モータ２５の容量を「１速」に対応する容量のままとする。または、コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が例えば制限値（「１速」と「２速」の中間）になるようにモータ容量制御部６０に指令を出力する。
【００６６】
（効果６）
作業機械１は、可変容量型の走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御装置６５を備える。また、コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が所定の容量以上になるようにモータ容量制御装置６５を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６７】
（変形例１−３）エンジン４２の回転数の制限
コントローラ９０は、エンジン４２の回転数が所定の回転数（制限値）以下になるようにエンジン４２を制御して、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この場合も走行モータ２５の最大値を確実に制限できる。
【００６８】
（変形例１−４）その他
コントローラ９０は、上記実施形態および（変形例１−１）〜（変形例１−３）に記載の方法を適宜組み合わせて、走行モータ２５の回転速度の制限を行っても良い。
例えば、コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量、走行モータ２５の容量、およびエンジン４２の回転数に応じて、モータ制御弁７５に入力するパイロット油圧の制限値を決定（演算）しても良い。
また例えば、コントローラ９０は、モータ制御弁７５に入力するパイロット油圧、メインポンプ４４の容量、走行モータ２５の容量、及びエンジン４２の回転数、のうち２以上を制限値以下に制御することで、走行モータ２５の回転速度を制限しても良い。
【００６９】
（変形例２）
走行モータ２５の回転速度の最大値の制限を、図１に示すキャブ１５の上昇位置に応じて行わなくても良い。この場合は例えば、キャブ１５が上昇位置の時にとりうる固有振動数ｆ１のうち最小の固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるように走行モータ２５の回転速度を制限することが好ましい。
【００７０】
（変形例３）
キャブ昇降装置２０は垂直エレベータ式でも良い。垂直エレベータ式のキャブ昇降装置２０では、上下方向にスライド可能にキャブ１５を支持部２１が支持する。そして、昇降シリンダ２３が伸縮すると、作業機械本体１０に対してキャブ１５が上下方向に変位する。
【符号の説明】
【００７１】
１ 作業機械
１０ 作業機械本体
１５ キャブ
２０ キャブ昇降装置
２１ 支持部
２２ リンク部
２３ 昇降シリンダ
２５ 走行モータ
４４ メインポンプ（ポンプ）
４５ ポンプ容量制御装置
６５ モータ容量制御装置
７５ モータ制御弁
７６ 電磁比例弁
８０ 位置検出器
８１ リミットスイッチ
８２ 近接センサ
８３ アングルセンサ
９０ コントローラ（速度制限手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブを備える作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に従来の作業機械が記載されている。この作業機械では、キャブを高く（又は前方に）変位させることが可能である。特許文献１に記載の作業機械では、キャブが上昇位置にある時の、旋回動作の始動および停止時のキャブの揺れを改善することを図っている（特許文献１の段落［０００８］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の作業機械には次の問題がある。作業機械の走行時には、作業機械本体の振動がキャブに伝わる。特にキャブが上昇位置にあるときにキャブの振動は大きくなる。また、キャブの振動により、作業機械のオペレータの乗り心地が悪化する。
【０００５】
そこで本発明は、作業機械の走行時かつキャブが上昇位置の時のキャブの振動を抑制でき、オペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上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】
【０００６】
本発明の作業機械は、作業機械本体と、前記作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブと、前記作業機械本体と前記キャブとを連結し最下位置および上昇位置に前記キャブを変位させるキャブ昇降装置と、前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する位置検出器と、前記作業機械本体に設けられ前記作業機械本体を走行させる走行モータと、前記キャブが上昇位置であることを前記位置検出器が検出した時に前記走行モータの回転速度の最大値を制限する速度制限手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
作業機械の走行時かつキャブが上昇位置の時のキャブの振動を抑制でき、オペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】作業機械の全体図である。
【図２】図１に示す作業機械が備える制御装置等を示す制御回路図である。
【図３】図２に示す制御装置の動作のフローチャートである。
【図４】図１に示すキャブ昇降装置およびキャブの固有モード変形図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１〜図４を参照して作業機械１を説明する。
【００１０】
作業機械１は、図１に示すように、作業機械本体１０に対してキャブ１５を変位させることが可能な機械である。作業機械１は、建設機械（油圧ショベル等）、または、建設機械の応用機械（金属リサイクル機等）などである。例えば、作業機械１は、港湾作業における荷物の船倉等への積み込み及び積み下ろし作業を行う機械である。また例えば、作業機械１は、スクラップや鉄材等のトラックの荷台等への積み込み及び積み下ろし作業や、スクラップや鉄材等の集積を行う機械である。作業機械１は、船倉、荷台、又は集積物などを上から見ながら操作しやすいように構成される。
作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結するキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に設けられた走行モータ２５と、走行モータ２５等を制御する制御装置３０（図２参照）とを備える。
【００１１】
作業機械本体１０は、下部走行体１１と、下部走行体１１の上方に旋回可能に取り付けられた上部本体１２とを備える。下部走行体１１は、作業機械１を走行させる部分であり、例えばクローラ式である（ホイール式でも良い）。下部走行体１１は、走行モータ２５が回転することで走行する。上部本体１２には、図示しないブーム及びアームなどが起伏可能に取り付けられる。
【００１２】
キャブ１５は、作業機械１のオペレータの運転室である。キャブ１５は、作業機械本体１０の上部本体１２上に変位可能に搭載される。キャブ１５は、箱状のキャブ本体１６と、キャブ本体１６を下方から支持するキャブ台１７とを備える。
【００１３】
キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結し、最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させる装置である。最下位置とは、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置のうち最も低い位置である（以下では、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を、単に「キャブ１５の位置」ともいう）。上昇位置とは、キャブ１５の位置のうち最下位置よりも高い位置である。すなわち、上昇位置には、キャブ１５の位置のうち最も高い最上位置だけでなく、最下位置と最上位置との間の中段位置（上昇途中位置）も含む。キャブ昇降装置２０は例えばリンク式である（後述するように垂直エレベータ式でも良い。
【００１４】
また、キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０の上部本体１２に固定された支持部２１と、支持部２１にそれぞれ取り付けられたリンク部２２及び昇降シリンダ２３とを備える。支持部２１は、作業機械本体１０から上方に突出するように上部本体１２に固定される。リンク部２２は、支持部２１の上部とキャブ台１７の後部とを連結する、例えば２つの箱状部材である。
【００１５】
昇降シリンダ２３は、キャブ台１７と支持部２１とに取り付けられた油圧シリンダである。図２に示す昇降シリンダ２３は、ボトム室２３ｂまたはロッド室２３ａに作動油が供給されることで伸縮する。昇降シリンダ２３が伸縮すると、図１に示すリンク部２２が支持部２１に対して回動する、すなわち、キャブ昇降装置２０が屈伸する。その結果、キャブ１５が作業機械本体１０に対して前後および上下に変位する。
【００１６】
走行モータ２５は、作業機械本体１０の下部走行体１１に設けられ、作業機械本体１０を走行させる油圧モータ（走行アクチュエータ）である。走行モータ２５は、可変容量型であり、斜板の傾転角が変わると容量が変わり、作動油の吸収量が変わる。図２に示す走行モータ２５は、メインポンプ４４から作動油が供給されることで作動（駆動）する。走行モータ２５が作動すると、図示しないギア等を介して図１に示す下部走行体１１が作動し、その結果、作業機械１が走行する。
【００１７】
制御装置３０は、図２に示すように、走行モータ２５及び昇降シリンダ２３等を制御する装置である。制御装置３０は、作動油やパイロット油を供給する圧油供給制御部４０と、昇降シリンダ２３を制御するシリンダ制御部５０と、走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御部６０と、走行モータ２５への作動油の流量等を制御するモータ流量制御部７０と、キャブ１５の位置を検出する位置検出器８０と、各種信号の入出力等を行うコントローラ９０とを備える。
【００１８】
圧油供給制御部４０は、エンジン４２と、エンジン４２の回転数を指令するエンジン回転数指令スイッチ４１と、エンジン４２にそれぞれ駆動されるメインポンプ４４及びパイロットポンプ４８と、メインポンプ４４の容量を制御するポンプ容量制御装置４５とを備える。
【００１９】
エンジン回転数指令スイッチ４１は、キャブ１５（図１参照）内に設置され、オペレータがエンジン４２の回転数を指令するためのスイッチである。エンジン回転数指令スイッチ４１は、コントローラ９０を介してエンジン４２に回転数の指令を出力する。
【００２０】
メインポンプ４４（ポンプ）は、モータ制御弁７５を介して走行モータ２５に作動油を供給し、また、シリンダ制御弁５５を介して昇降シリンダ２３に作動油を供給する。メインポンプ４４は、可変容量型の油圧ポンプであり、斜板の傾転角が変わると容量が変わり、作動油の吐出量が変わる。
【００２１】
ポンプ容量制御装置４５は、メインポンプ４４の容量を制御する装置である。ポンプ容量制御装置４５は、メインポンプ４４の斜板の傾転角を制御する斜板制御装置である。ポンプ容量制御装置４５は、例えば、コントローラ９０の指令に基づきパイロット油圧を制御する比例弁４５ａと、比例弁４５ａに制御されたパイロット油圧に応じてメインポンプ４４の傾転角を変えるスプール弁４５ｂとを備える。
【００２２】
パイロットポンプ４８は、走行レバー装置７１、昇降スイッチ装置５１、及びポンプ容量制御装置４５にパイロット油圧を供給する。
【００２３】
シリンダ制御部５０は、昇降スイッチ装置５１と、昇降スイッチ装置５１の操作に応じて昇降シリンダ２３を制御するシリンダ制御弁５５とを備える。
【００２４】
昇降スイッチ装置５１は、キャブ１５（図１参照）の変位、すなわち、昇降シリンダ２３の伸縮を指令する装置である。昇降スイッチ装置５１は、キャブ１５内に設置され、例えば「上昇」又は「下降」をオペレータが操作するための装置である。昇降スイッチ装置５１のスイッチ操作に応じて、昇降スイッチ装置５１のパイロット弁５１ａ・５１ａがシリンダ制御弁５５にパイロット油圧を出力する。
【００２５】
シリンダ制御弁５５は、昇降シリンダ２３の動作を制御する弁である。シリンダ制御弁５５は、メインポンプ４４から昇降シリンダ２３に供給される作動油の方向（ロッド室２３ａ側またはボトム室２３ｂ側）を、昇降スイッチ装置５１から入力されたパイロット油圧に応じて切り換える弁である。シリンダ制御弁５５は、例えばパイロット操作式３位置方向切り換え弁である。
【００２６】
モータ容量制御部６０は、モータ容量切換スイッチ６１と、モータ容量切換スイッチ６１の操作に応じて走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御装置６５とを備える。
【００２７】
モータ容量切換スイッチ６１は、走行モータ２５の容量を切り換えることで、走行モータ２５の回転速度を切り換える（トルクを切り換える）スイッチである。モータ容量切換スイッチ６１は、キャブ１５（図１参照）内に設置され、例えば「１速」又は「２速」をオペレータが切り換えるためのスイッチである。モータ容量切換スイッチ６１は、コントローラ９０を介して、モータ容量制御装置６５に指令を出力する。
【００２８】
モータ容量制御装置６５は、走行モータ２５の容量を制御する装置である。モータ容量制御装置６５は、モータ容量切換スイッチ６１から入力された指令に応じて、走行モータ２５の斜板の傾転角を制御する斜板制御装置である。
【００２９】
モータ流量制御部７０は、走行レバー装置７１と、走行レバー装置７１の操作に応じて走行モータ２５を制御するモータ制御弁７５と、走行レバー装置７１からモータ制御弁７５へ入力されるパイロット油圧を制御する電磁比例弁７６・７６と、走行レバー装置７１が出力するパイロット油圧を計測する圧力センサＰ１及びＰ２とを備える。
【００３０】
走行レバー装置７１は、走行モータ２５の回転速度の大きさ、及び、走行モータ２５の回転の向き（正転または逆転）を指令する装置である。走行レバー装置７１は、キャブ１５内に設置され、オペレータに操作される。走行レバー装置７１は、レバー操作の向き及びレバー操作量に応じて、モータ制御弁７５にパイロット油圧を出力する。走行レバー装置７１は、例えば、一対の比例減圧弁であるパイロット弁７１ａ・７１ａがパイロット油圧を出力する。
【００３１】
モータ制御弁７５は、走行モータ２５に供給する作動油の流量および方向（正転側または逆転側）をパイロット油圧に応じて制御する弁である。モータ制御弁７５は、パイロット操作式３位置方向切り換え弁である。モータ制御弁７５は、メインポンプ４４と走行モータ２５との間に設けられる。モータ制御弁７５は、正転側パイロット油室７５ａと逆転側パイロット油室７５ｂとを備える。正転側パイロット油室７５ａは、正転側パイロット流路７２を介して、走行レバー装置７１のパイロット弁７１ａに接続される。逆転側パイロット油室７５ｂは、逆転側パイロット流路７３を介して、走行レバー装置７１のパイロット弁７１ａに接続される。モータ制御弁７５は、正転側パイロット油室７５ａと逆転側パイロット油室７５ｂとに作用するパイロット油圧の差圧に応じて制御される。
【００３２】
電磁比例弁７６は、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧を制御する弁である。電磁比例弁７６は、正転側パイロット流路７２上および逆転側パイロット流路７３上それぞれに設けられる。電磁比例弁７６は、コントローラ９０から入力される指令に応じて動作する。
【００３３】
圧力センサＰ１は、正転側パイロット流路７２のうち、電磁比例弁７６の上流側の流路７２ａの圧力を検出する。圧力センサＰ２は、逆転側パイロット流路７３のうち、電磁比例弁７６の上流側の流路７３ａの圧力を検出する。
【００３４】
位置検出器８０は、図１に示す作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する装置である。図２に示す位置検出器８０は、検出結果をコントローラ９０に出力する。位置検出器８０は、キャブ１５の複数の上昇位置を検出可能である（「複数の上昇位置」とは、「非連続的な複数の上昇位置」または「連続的な無数の上昇位置」である）。すなわち、位置検出器８０は、複数の上昇位置のうちどの位置にキャブ１５が位置するかを検出可能である。位置検出器８０は、例えば、リミットスイッチ８１、近接センサ８２、及びアングルセンサ８３のうち少なくともいずれかを備える。
【００３５】
リミットスイッチ８１は、昇降シリンダ２３の伸縮位置を検出するセンサである。リミットスイッチ８１は、昇降シリンダ２３が全縮か否か、すなわち、キャブ１５（図１参照）の位置が最下位置か否かを検出する。
【００３６】
近接センサ８２は、キャブ１５の複数の上昇位置を検出できるように、複数個設置される（１つのみ設置しても良い）。近接センサ８２は、例えば、昇降シリンダ２３の伸縮位置や、図１に示す支持部２１に対するリンク部２２の位置などを検出する。
【００３７】
アングルセンサ８３（図２参照）は、作業機械本体１０に対するリンク部２２の回転角度を検出するセンサである。アングルセンサ８３（図２参照）は、支持部２１とリンク部２２との連結部、又は、キャブ台１７とリンク部２２との連結部の回転ピンの回転角度を検出する。
【００３８】
コントローラ９０（速度制限手段）は、図２に示すように、位置検出器８０や電磁比例弁７６・７６等に接続され、各種信号の入力、演算、及び出力などを行う。コントローラ９０は、キャブ１５（図１参照）が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（詳細は後述）。
【００３９】
（動作）
以下、主に図２を参照して、作業機械１（図１参照）の動作を説明する。走行モータ２５の回転速度の制御（最大値の制限を除く）を説明した後、走行モータ２５の回転速度の最大値の制限について説明する。
【００４０】
（走行モータ２５の回転速度の制御）
走行モータ２５の回転速度の制御は、（ア）モータ制御弁７５、（イ）メインポンプ４４の容量、（ウ）走行モータ２５の容量、または、（エ）エンジン４２の回転数の制御により行われる。
【００４１】
（ア）モータ制御弁７５の制御
走行レバー装置７１は、オペレータのレバー操作量に応じたパイロット油圧をモータ制御弁７５に出力する。モータ制御弁７５は、入力されたパイロット油圧に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給する。走行モータ２５は、供給された作動油の流量に応じた回転速度で動作する。
【００４２】
（イ）メインポンプ４４の容量の制御
コントローラ９０は、ポンプ容量制御装置４５の比例弁４５ａに指令を出力する。比例弁４５ａは、入力された指令に応じたパイロット油圧をスプール弁４５ｂに出力する。スプール弁４５ｂは、入力されたパイロット油圧に応じてメインポンプ４４の傾転角（容量）を制御する。メインポンプ４４は、ポンプ容量に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給し、この流量に応じた回転速度で走行モータ２５が動作する。
【００４３】
（ウ）走行モータ２５の容量の制御
モータ容量切換スイッチ６１は、オペレータのスイッチ操作に応じて、コントローラ９０を介してモータ容量制御装置６５に指令を出力する。モータ容量制御装置６５は、入力された指令に応じて走行モータ２５の傾転角（容量）を制御する。走行モータ２５は、モータ容量に応じた回転速度で動作する。
【００４４】
（エ）エンジン４２の回転数の制御
エンジン回転数指令スイッチ４１は、オペレータのスイッチ操作（回転数指令）に応じた指令を、コントローラ９０を介してエンジン４２に出力する。エンジン４２は、入力された指令に応じて制御された回転数でメインポンプ４４を駆動する。メインポンプ４４は回転数に応じた流量の作動油を走行モータ２５へ供給し、この流量に応じた回転速度で走行モータ２５が動作する。
【００４５】
（走行モータ２５の回転速度の最大値の制限）
走行モータ２５の回転速度の最大値の制限の概略は以下の通りである。
キャブ１５（図１参照）が上昇位置であることを位置検出器８０が検出した時に、走行モータ２５の回転速度の最大値をコントローラ９０が制限する（図３のステップＳ１参照）。この制限は、位置検出器８０に検出された上昇位置に応じて行う（図３のステップＳ２参照）。この制限は、系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるように行われる（図３のステップＳ３参照）。この制限は、図２に示すモータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧以下になるように、電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御することで行われる（図３のステップＳ４及びＳ５参照）。なお、この制限は、作業機械１（図１参照）の例えば走行開始時、又は、キャブ１５の変位中もしくは変位後などに行われる。
【００４６】
ステップＳ１（図３参照。以下、各ステップについては図３参照）では、キャブ１５（図１参照）が最下位置か否かが判断される。この判断は、図２に示す昇降シリンダ２３が全縮状態か否かをリミットスイッチ８１で検出することで行われる。キャブ１５（図１参照）が最下位置ではない時、すなわちキャブ１５が上昇位置の時（リミットスイッチ８１が例えばＯＦＦの時）は、ステップＳ２へ進む。キャブ１５が最下位置（リミットスイッチ８１が例えばＯＮ）の時は、ステップＳ６へ進む。
【００４７】
ステップＳ２では、キャブ１５（図１参照）が複数の上昇位置のうちどの上昇位置であるかが位置検出器８０で検出される。この検出は、複数個設けた近接センサ８２、又はアングルセンサ８３で行われる。次に、ステップＳ３へ進む。
【００４８】
ステップＳ３では、位置検出器８０に検出されたキャブ１５（図１参照）の上昇位置に応じて、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧の制限値が決定される。以下、パイロット油圧の制限値の条件を説明した後、パイロット油圧の制限値の具体的な決定方法を説明する。
【００４９】
（パイロット油圧の制限値の条件）
図１に示すキャブ１５とキャブ昇降装置２０とで構成される系１５・２０には、走行加振周波数ｆ２の走行加振力が作業機械本体１０から加えられる。この走行加振周波数ｆ２が、この系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも小さくなるように（ｆ２＜ｆ１となるように）、パイロット油圧の制限値が決定される。
【００５０】
固有振動数ｆ１と、キャブ１５の各上昇位置（系１５・２０の各姿勢）との関係は、解析や実験から把握される。固有振動数ｆ１は、１次の（最も小さい）固有振動数である。例えば、ある（一つの）上昇位置のときのキャブ１５の振動には、図４（ａ）に示す前後モード（固有振動数が例えば約７Ｈｚ）と、図４（ｂ）に示す左右モード（固有振動数が例えば約９Ｈｚ）とがあるとする。この例では、固有振動数が低い方、すなわち前後モードの固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるようにする。
【００５１】
走行加振周波数ｆ２と、走行モータ２５の回転速度（作業機械１の走行速度）との関係は、解析や実験から把握される。なお、走行加振力は、走行モータ２５の回転により回転する歯車（図示なし）と、クローラベルト（図示なし）とが噛み込む時などに生じる。
また、走行モータ２５の回転速度と、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧との関係は、走行モータ２５やモータ制御弁７５の特性などに基づいて定まる。
【００５２】
（パイロット油圧の制限値の決定）
キャブ１５の上昇位置に応じたパイロット油圧の制限値は、以下ように決定される。
コントローラ９０には、キャブ１５の各上昇位置（複数）と固有振動数ｆ１との関係が予め記憶されている。また、コントローラ９０には、走行加振周波数ｆ２とパイロット油圧の制限値との関係が予め記憶されている。そして、位置検出器８０からコントローラ９０に上昇位置（１つ）が入力される。すると、コントローラ９０は、入力された上昇位置に対応する固有振動数ｆ１を読み込み、「固有振動数ｆ１＞走行加振周波数ｆ２」を満たす走行加振周波数ｆ２を決定し、決定された走行加振周波数ｆ２に対応するパイロット油圧の制限値を読み込むことで、パイロット油圧の制限値を決定する。
なお、コントローラ９０に、キャブ１５の各上昇位置（複数）とパイロット油圧の制限値との関係を予め記憶させておいても良い。この場合、コントローラ９０は、位置検出器８０から入力された上昇位置（１つ）に対応するパイロット油圧の制限値を読み込むことで、パイロット油圧の制限値を決定する。次に、ステップＳ４へ進む。
【００５３】
ステップＳ４では、図２に示す走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧が、ステップＳ３で決定した制限値を超えるか否かが判断される。走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧は、圧力センサＰ１又はＰ２により検出される。検出されたパイロット油圧が制限値を超えない場合、ステップＳ６へ進む。検出されたパイロット油圧が制限値を超える場合、ステップＳ５へ進む。
【００５４】
ステップＳ５では、モータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧（制限値）以下になるように、電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御する。コントローラ９０は、圧力センサＰ１又はＰ２により検出されたパイロット油圧に応じて電磁比例弁７６に指令を出力する。電磁比例弁７６は、正転側パイロット流路７２または逆転側パイロット流路７３のパイロット油圧を入力された指令に応じて減圧する。具体的には、モータ制御弁７５に入力される（実際の）パイロット油圧を、ステップＳ３で決定した制限値にする。その結果、モータ制御弁７５のストローク量が制限され、モータ制御弁７５から走行モータ２５へ供給される作動油の流量が制限され、走行モータ２５の回転速度の最大値が制限される。
【００５５】
ステップＳ６では、走行レバー装置７１が出力したパイロット油圧をそのまま（電磁比例弁７６を動作させずに）モータ制御弁７５に入力する。すなわち、コントローラ９０による走行モータ２５の回転速度の最大値の制限をしない。走行レバー装置７１でのレバー操作の通り走行モータ２５を動作させる。
【００５６】
（効果）
次に、図１に示す作業機械１による効果を説明する。作業機械１は、作業機械本体１０と、作業機械本体１０に変位可能に搭載されたキャブ１５と、作業機械本体１０とキャブ１５とを連結して最下位置および上昇位置にキャブ１５を変位させるキャブ昇降装置２０と、作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する位置検出器８０（図２参照）と、作業機械本体１０に設けられて作業機械本体１０を走行させる走行モータ２５とを備える。
【００５７】
（効果１）
作業機械１は、キャブ１５が上昇位置であることを図２に示す位置検出器８０が検出した時に（図３のステップＳ１参照）、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限するコントローラ９０（速度制限手段）を備える。よって、作業機械本体１０から系１５・２０に加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１に達しにくい。すなわち、走行加振周波数ｆ２と固有振動数ｆ１とが一致して、系１５・２０で共振が生じることが抑制される。したがって、作業機械１の走行時、かつ、キャブ１５が上昇位置の時の、キャブ１５の振動を抑制できる。その結果、作業機械１のオペレータの乗り心地、安全性、及び操作性を向上できる。具体的には、作業機械１の走行時かつキャブ１５が上昇位置の時のキャブ１５の振動を、作業機械１の走行時かつキャブ１５が最下位置の時のキャブ１５の振動と例えば同程度に抑制できる。
【００５８】
（効果２）
コントローラ９０（図２参照）は、キャブ１５とキャブ昇降装置２０とで構成される系１５・２０に作業機械本体１０から加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１よりも小さくなるように、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ３参照）。よって、作業機械本体１０から系１５・２０に加えられる走行加振周波数ｆ２が、系１５・２０の固有振動数ｆ１に達することを防ぐことができる。すなわち、走行加振周波数ｆ２と固有振動数ｆ１とが一致して、系１５・２０で共振が生じることを防ぐことができる。したがって、作業機械１の走行時、かつ、キャブ１５が上昇位置の時の、キャブ１５の振動をより抑制できる。
【００５９】
（効果３）
図２に示す位置検出器８０は、キャブ１５（図１参照）の複数の上昇位置を検出可能である（図３のステップＳ２参照）。また、コントローラ９０は、位置検出器８０に検出された上昇位置に応じて走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ３参照）。したがって、走行モータ２５の動作速度の最大値を必要以上に制限して、作業機械１の走行速度が遅くなることを抑制できる。
【００６０】
（効果４）
作業機械１（図１参照）は、図２に示す走行モータ２５に供給する作動油の流量をパイロット油圧に応じて制御するモータ制御弁７５と、このパイロット油圧を制御する電磁比例弁７６と、を備える。また、コントローラ９０は、前記パイロット油圧が所定の油圧以下になるように電磁比例弁７６を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する（図３のステップＳ４及びＳ５参照）。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６１】
（効果７〜９）
（ａ）図１に示すように、キャブ昇降装置２０は、キャブ１５を変位させる昇降シリンダ２３を備える。また、図２に示すように、位置検出器８０は、昇降シリンダ２３の伸縮位置を検出するリミットスイッチ８１を備える。
（ｂ）位置検出器８０は、図１に示す作業機械本体１０に対するキャブ１５の位置を検出する近接センサ８２（図２参照）を備える。
（ｃ）図１に示すように、キャブ昇降装置２０は、作業機械本体１０に固定された支持部２１と、支持部２１とキャブ１５とを連結するリンク部２２と、を備える。また、位置検出器８０（図２参照）は、作業機械本体１０に対するリンク部２２の回転角度を検出するアングルセンサ８３（図２参照）を備える。
上記（ａ）、（ｂ）、又は（ｃ）の構成により、キャブ１５の位置を確実に検出できる。
【００６２】
（変形例１）
上記実施形態では、図２に示すモータ制御弁７５に入力されるパイロット油圧が所定の油圧以下になるように電磁比例弁７６をコントローラ９０が制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限した。走行モータ２５の回転速度の最大値の制限は、下記（変形例１−１）〜（変形例１−４）のように行っても良い。
【００６３】
（変形例１−１）メインポンプ４４の容量の制限
コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が所定の容量（制限値）以下になるようにポンプ容量制御装置４５を制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。コントローラ９０は、上述したステップＳ３（図３参照）と同様に、「走行加振周波数ｆ２＜固有振動数ｆ１」を満たすように、メインポンプ４４の容量の制限値を決定する（後述する走行モータ２５の容量およびエンジン４２の回転数それぞれの制限値も同様）。そして、コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が制限値を超えるような条件になった時、メインポンプ４４の容量が例えば制限値になるようにポンプ容量制御装置４５に指令を出力する。
【００６４】
（効果５）
作業機械１（図１参照）は、走行モータ２５に作動油を供給する可変容量型のメインポンプ４４（ポンプ）と、メインポンプ４４の容量を制御するポンプ容量制御装置４５と、を備える。コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量が所定の容量以下になるようにポンプ容量制御装置４５を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６５】
（変形例１−２）走行モータ２５の容量の制限
コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が所定の容量（制限値、下限値）以上になるようにモータ容量制御部６０を制御することで、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。例えば、モータ容量切換スイッチ６１の「１速」が、走行モータ２５の容量を制限値以上にする指令であるとする。また、モータ容量切換スイッチ６１の「２速」が、走行モータ２５の容量を制限値未満にする指令であるとする。ここで、キャブ１５（図１参照）が上昇位置の時に、モータ容量切換スイッチ６１を「１速」から「２速」に切り換えたとする。この時、コントローラ９０は、上記「２速」の指令をモータ容量切換スイッチ６１に出力せず、走行モータ２５の容量を「１速」に対応する容量のままとする。または、コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が例えば制限値（「１速」と「２速」の中間）になるようにモータ容量制御部６０に指令を出力する。
【００６６】
（効果６）
作業機械１は、可変容量型の走行モータ２５の容量を制御するモータ容量制御装置６５を備える。また、コントローラ９０は、走行モータ２５の容量が所定の容量以上になるようにモータ容量制御装置６５を制御することで走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この構成により、走行モータ２５の速度の最大値を確実に制限できる。
【００６７】
（変形例１−３）エンジン４２の回転数の制限
コントローラ９０は、エンジン４２の回転数が所定の回転数（制限値）以下になるようにエンジン４２を制御して、走行モータ２５の回転速度の最大値を制限する。この場合も走行モータ２５の最大値を確実に制限できる。
【００６８】
（変形例１−４）その他
コントローラ９０は、上記実施形態および（変形例１−１）〜（変形例１−３）に記載の方法を適宜組み合わせて、走行モータ２５の回転速度の制限を行っても良い。
例えば、コントローラ９０は、メインポンプ４４の容量、走行モータ２５の容量、およびエンジン４２の回転数に応じて、モータ制御弁７５に入力するパイロット油圧の制限値を決定（演算）しても良い。
また例えば、コントローラ９０は、モータ制御弁７５に入力するパイロット油圧、メインポンプ４４の容量、走行モータ２５の容量、及びエンジン４２の回転数、のうち２以上を制限値以下に制御することで、走行モータ２５の回転速度を制限しても良い。
【００６９】
（変形例２）
走行モータ２５の回転速度の最大値の制限を、図１に示すキャブ１５の上昇位置に応じて行わなくても良い。この場合は例えば、キャブ１５が上昇位置の時にとりうる固有振動数ｆ１のうち最小の固有振動数ｆ１よりも走行加振周波数ｆ２が小さくなるように走行モータ２５の回転速度を制限することが好ましい。
【００７０】
（変形例３）
キャブ昇降装置２０は垂直エレベータ式でも良い。垂直エレベータ式のキャブ昇降装置２０では、上下方向にスライド可能にキャブ１５を支持部２１が支持する。そして、昇降シリンダ２３が伸縮すると、作業機械本体１０に対してキャブ１５が上下方向に変位する。
【符号の説明】
【００７１】
１ 作業機械
１０ 作業機械本体
１５ キャブ
２０ キャブ昇降装置
２１ 支持部
２２ リンク部
２３ 昇降シリンダ
２５ 走行モータ
４４ メインポンプ（ポンプ）
４５ ポンプ容量制御装置
６５ モータ容量制御装置
７５ モータ制御弁
７６ 電磁比例弁
８０ 位置検出器
８１ リミットスイッチ
８２ 近接センサ
８３ アングルセンサ
９０ コントローラ（速度制限手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械本体と、
前記作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブと、
前記作業機械本体と前記キャブとを連結し、最下位置および上昇位置に前記キャブを変位させるキャブ昇降装置と、
前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する位置検出器と、
前記作業機械本体に設けられ、前記作業機械本体を走行させる走行モータと、
前記キャブが上昇位置であることを前記位置検出器が検出した時に、前記走行モータの回転速度の最大値を制限する速度制限手段と、を備える作業機械。
【請求項２】
前記速度制限手段は、前記キャブと前記キャブ昇降装置とで構成される系に前記作業機械本体から加えられる走行加振周波数が、前記系の固有振動数よりも小さくなるように、前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記位置検出器は、前記キャブの複数の前記上昇位置を検出可能であり、
前記速度制限手段は、前記位置検出器に検出された前記上昇位置に応じて前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１または２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記走行モータに供給する作動油の流量をパイロット油圧に応じて制御するモータ制御弁と、
前記パイロット油圧を制御する電磁比例弁と、をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記パイロット油圧が所定の油圧以下になるように前記電磁比例弁を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
前記走行モータに作動油を供給する可変容量型のポンプと、
前記ポンプの容量を制御するポンプ容量制御装置と、をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記ポンプの容量が所定の容量以下になるように前記ポンプ容量制御装置を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
可変容量型の前記走行モータの容量を制御するモータ容量制御装置をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記走行モータの容量が所定の容量以上になるように前記モータ容量制御装置を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記キャブ昇降装置は、前記キャブを変位させる昇降シリンダを備え、
前記位置検出器は、前記昇降シリンダの伸縮位置を検出するリミットスイッチを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項８】
前記位置検出器は、前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する近接センサを備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項９】
前記キャブ昇降装置は、
前記作業機械本体に固定された支持部と、
前記支持部と前記キャブとを連結するリンク部と、を備え、
前記位置検出器は、前記作業機械本体に対する前記リンク部の回転角度を検出するアングルセンサを備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１】
作業機械本体と、
前記作業機械本体に変位可能に搭載されたキャブと、
前記作業機械本体と前記キャブとを連結し、最下位置および上昇位置に前記キャブを変位させるキャブ昇降装置と、
前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する位置検出器と、
前記作業機械本体に設けられ、前記作業機械本体を走行させる走行モータと、
前記キャブが上昇位置であることを前記位置検出器が検出した時に、前記走行モータの回転速度の最大値を制限する速度制限手段と、を備える作業機械。
【請求項２】
前記速度制限手段は、前記キャブと前記キャブ昇降装置とで構成される系に前記作業機械本体から加えられる走行加振周波数が、前記系の固有振動数よりも小さくなるように、前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記位置検出器は、前記キャブの複数の前記上昇位置を検出可能であり、
前記速度制限手段は、前記位置検出器に検出された前記上昇位置に応じて前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１または２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記走行モータに供給する作動油の流量をパイロット油圧に応じて制御するモータ制御弁と、
前記パイロット油圧を制御する電磁比例弁と、をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記パイロット油圧が所定の油圧以下になるように前記電磁比例弁を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
前記走行モータに作動油を供給する可変容量型のポンプと、
前記ポンプの容量を制御するポンプ容量制御装置と、をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記ポンプの容量が所定の容量以下になるように前記ポンプ容量制御装置を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
可変容量型の前記走行モータの容量を制御するモータ容量制御装置をさらに備え、
前記速度制限手段は、前記走行モータの容量が所定の容量以上になるように前記モータ容量制御装置を制御することで前記走行モータの回転速度の最大値を制限する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記キャブ昇降装置は、前記キャブを変位させる昇降シリンダを備え、
前記位置検出器は、前記昇降シリンダの伸縮位置を検出するリミットスイッチを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項８】
前記位置検出器は、前記作業機械本体に対する前記キャブの位置を検出する近接センサを備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項９】
前記キャブ昇降装置は、
前記作業機械本体に固定された支持部と、
前記支持部と前記キャブとを連結するリンク部と、を備え、
前記位置検出器は、前記作業機械本体に対する前記リンク部の回転角度を検出するアングルセンサを備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−２８９２６（Ｐ２０１３−２８９２６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４５５４（Ｐ２０１１−１６４５５４）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
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