JP6170801B2 - 作業用車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、作動油の供給を受けて所定の作業を行う作業装置と、作業装置に作動油を供給する作業用ポンプと、作業用ポンプを回転駆動させるエンジンとを備える作業用車両の制御装置に関する。

このような作業用車両の一例として、走行体上に起伏、伸縮（或いは屈伸）および旋回が自在に設けられたブームと、このブームの先端に設けられた作業台と、作業台に設けられブームの起伏動、伸縮動および旋回動を操作するためのブーム操作装置とを備えた高所作業車がある。このような高所作業車では、エンジン動力を用いて油圧ポンプ（作業用ポンプ）を駆動し、その油圧ポンプから吐出された作動油を、ブーム操作装置の操作に応じた量および方向で、ブームに設けられた起伏シリンダ、伸縮シリンダおよび旋回モータ（以下、これらを纏めて「ブームアクチュエータ」と称する）に供給することにより、ブームを起伏動、伸縮動および旋回動させて作業台を所望の高所位置に移動させることができるように構成されたものが知られている。

このようにエンジン動力を用いて作業を行う高所作業車では、エンジンの駆動音が騒音となり問題になる場合がある。そのため、作業環境を考慮してエンジンの駆動音を小さくするようにブーム操作装置の操作量にかかわらずエンジン回転数を常に低回転数で回転させる低回転モードと、作業性を重視してエンジン回転数を常に高回転数で回転させる自動モードのいずれかを選択することができるように構成されたものが知られている。また、ブーム操作装置の操作量の変化に応じて、ブームアクチュエータへの作動油の供給量およびエンジン回転数を変化させる制御を行うことにより、ブーム操作装置の操作量に見合ったブームアクチュエータへの作動油の供給量を適正化することができ、またエンジンが消費するエネルギーの無駄を抑えることができるように構成されたものも知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２‐４７０００号公報

ところで、上記のような高所作業車では、ブームの起伏動および伸縮動を同時に行って作業台を水平もしくは垂直に移動させる水平・垂直移動制御や、例えばブームを起伏動させて作業台を移動させているときに作業台が移動許容範囲（高所作業車が不安定になることなく安全に作業を行うことができるように設定されている作業範囲）を超えそうになると、ブームを縮小動させて作業台が上記移動許容範囲を超えないように作業台を移動させるノンストップ制御や、例えばブームを伸長動させて作業台を移動させているときに、作業台が上記移動許容範囲の端部に近づくと作業台の移動速度（ブームの伸長速度）を減速させ、さらに作業台が上記移動許容範囲を超えそうになると作業台の移動（ブームの伸長動）を停止させる減速・停止制御を行う構成のものがある。このような水平・垂直移動制御、ノンストップ制御および減速・停止制御等は、ブーム操作装置の操作に対応することなく作動油の供給制御およびエンジン回転数の制御を行ってブームを自動作動させる制御を行うものである。このようにブーム操作装置の操作に対応せずにエンジン回転数が変化するため、作業者に違和感が生じたり、故障と誤認されるおそれがあるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、作業装置の自動作動制御において、作業者に違和感が生じたり、故障と誤認されることを防ぐことができる作業用車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、走行体と、作動油の供給を受けて所定の作業を行う作業装置（例えば、実施形態におけるブーム３０および作業台４０等）と、前記作業装置に作動油を供給する作業用ポンプ（例えば、実施形態における第１油圧ポンプＰ１）と、前記作業用ポンプを駆動させるエンジンとを備える作業用車両の制御装置であって、前記作業装置の作動操作を行う作業操作手段（例えば、実施形態における起伏操作レバー５１および伸縮操作レバー５２等）と、前記作業操作手段の操作に応じて、前記作業用ポンプから前記作業装置への作動油の供給を行う比例供給制御を行うとともに、前記エンジンの回転数を無段階に変化させる無段階制御を行うことにより、前記作業装置を作動させる作業制御手段（例えば、実施形態における作業台移動制御部７１）とを備える。そして、前記作業制御手段は、所定条件の下で、前記比例供給制御とは相違する作動油の供給を行う自動供給制御も行って前記作業装置の作動を自動作動制御することが可能に構成され、前記自動作動制御においては、前記無段階制御に代えて前記エンジンの回転数を多段階に変化させる多段階制御により前記エンジンの回転数を制御するように構成される。

なお、上記自動作動制御として、例えば、ブーム式の高所作業車においては、ブームの起伏動および伸縮動を同時に行って作業台を水平もしくは垂直に移動させる水平・垂直移動制御や、例えばブームを起伏動させて作業台を移動させているときに作業台が移動許容範囲（高所作業車が不安定になることなく安全に作業を行うことができるように設定されている作業範囲）を超えそうになると、ブームを縮小動させて作業台が上記移動許容範囲を超えないように作業台を移動させるノンストップ制御や、例えばブームを伸長動させて作業台を移動させているときに、作業台が上記移動許容範囲の端部に近づくと作業台の移動速度（ブームの伸長速度）を減速させ、さらに作業台が上記移動許容範囲を超えそうになると作業台の移動（ブームの伸長動）を停止させる減速・停止制御や、ブームの起伏動、伸縮動および旋回動を同時に行って車体上の所定の格納位置にブームおよび作業台を格納させる自動格納制御等を例示することができる。

なお、上記構成の作業用車両の制御装置において、前記作業制御手段は、前記自動作動制御において、前記自動作動制御の開始から所定時間の間は前記無段階制御により前記エンジンの回転数を制御し、前記所定時間が経過した後は前記無段階制御に代えて前記多段階制御により前記エンジンの回転数を制御するように構成されることが好ましい。さらに、前記自動作動制御の停止直前の所定時間の間は前記多段階制御に代えて前記無段階制御により前記エンジンの回転数を制御するように構成されることが好ましい。

また、上記構成の作業用車両の制御装置において、前記作業制御手段は、前記多段階制御において前記エンジンの回転数を変化させるときの変化率を変えて前記多段階制御を行うことが可能に構成されることが好ましい。

また、上記構成の作業用車両の制御装置において、前記作業制御手段は、前記作業操作手段により前記作業装置の作動停止操作が行われたときに、前記エンジンの回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されることが好ましい。または、前記エンジンの回転数を、アイドリング回転数よりも大きな所定回転数に所定時間保持させ、その後に前記アイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されることが好ましい。

また、上記構成の作業用車両の制御装置において、前記走行体は作動油の供給を受けて走行する走行装置（例えば、実施形態における走行モータ１４等）を有し、前記走行装置に作動油を供給する走行用ポンプ（例えば、実施形態における第２油圧ポンプＰ２）を備え、前記エンジンは前記作業用ポンプおよび前記走行用ポンプを駆動させるように構成される。そして、前記走行装置の作動操作を行う走行操作手段（例えば、実施形態における走行操作レバー５５）と、前記走行操作手段の操作に応じて、前記走行用ポンプから前記走行装置への作動油の供給を行う制御を行うとともに、前記エンジンの回転数を変化させる制御を行うことにより、前記走行装置を作動させる走行制御手段（例えば、実施形態における走行制御部７２）とを備え、前記走行制御手段により前記走行装置の作動制御が行われるときには、前記作業制御手段により前記エンジンの回転数を変化させる制御が規制され、前記走行操作手段の操作に応じて前記エンジンの回転数を変化させる前記走行制御手段の制御が優先されるように構成されることが好ましい。

また、上記構成の作業用車両の制御装置において、前記作業制御手段は、作動油の前記比例供給制御および前記エンジンの回転数の前記無段階制御を行って前記作業装置における所定のアクチュエータを作動させている状態において、前記作業装置における他のアクチュエータを作動させるときに、前記所定のアクチュエータに供給されている作動油の流量を制限して前記他のアクチュエータへ供給する作動油の流量を確保する制御を行って前記他のアクチュエータを作動させるとともに、前記エンジンの回転数を変化させることなく前記他のアクチュエータを作動させる前の回転数に保持する制御を行うように構成されることが好ましい。

本発明に係る作業用車両の制御装置では、作業装置の自動作動制御においては、エンジンの回転数を無段階に変化させる無段階制御に代えて、エンジンの回転数を多段階に変化させる多段階制御によりエンジンの回転数を制御するように構成される。そのため、作業装置の自動作動制御において、無段階制御によりエンジン回転数を変化させる従来の構成よりも、エンジンの回転数が変化する頻度を抑えることができる。したがって、作業者に違和感が生じたり、故障と誤認されることを防ぐことができる。

また、作業装置の自動作動制御の開始から所定時間の間は前記無段階制御によりエンジンの回転数を制御し、前記所定時間が経過した後は上記無段階制御に代えて前記多段階制御によりエンジンの回転数を制御するように構成されることが好ましく、さらに、自動作動制御の停止直前の所定時間の間は前記多段階制御に代えて前記無段階制御によりエンジンの回転数を制御するように構成されることが好ましい。作業装置の自動作動制御による作動開始および停止時には、エンジンの回転数の変化幅が大きくなる。この作動開始および停止時において、前記多段階制御によりエンジンの回転数を制御すると、エンジンの回転数が短時間で多段階変化し、耳障りなエンジンの駆動音となる場合がある。そこで、上記構成によれば、エンジンの回転数が連続的（滑らか）に変化されるため、エンジンの駆動音が耳障りな音になることを防ぐことができる。

また、前記多段階制御においてエンジンの回転数を変化させるときの変化率を変えて前記多段階制御を行うことを可能に構成すれば、前記多段階制御におけるエンジンの回転数の変化を滑らかにすることができ、エンジンの駆動音の変化も滑らかにすることができる。

また、作業操作手段により作業装置の作動停止操作が行われたときに、エンジンの回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されることが好ましく、または、エンジンの回転数を、アイドリング回転数よりも大きな所定回転数に所定時間保持させ、その後にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されることが好ましい。作業装置の作動停止時のエンジン回転数の変化により同時にエンジンの許容トルクも変化する。そこで、上記構成によれば、アイドリング回転数の時に許容トルクが小さくなるエンジンの場合であっても、作業装置の作動停止時にエンジンがストールすることを防止することができる。

また、走行制御手段により走行装置の作動制御が行われるときには、作業制御手段によりエンジンの回転数を変化させる制御が規制され、走行操作手段の操作に応じてエンジンの回転数を変化させる走行制御手段の制御が優先されるように構成されることが好ましい。このように構成すれば、例えば、走行中において作業装置を作動させようとしたときに、その作業操作によりエンジン回転数が増加し、このエンジン回転数の増加により走行速度が増加するといった事態が起こることを防止することができる。

また、作業装置における他のアクチュエータを作動させるときには、作動中のアクチュエータへの作動油の供給量を制限して前記他のアクチュエータへ供給する作動油の流量を確保する制御を行って前記他のアクチュエータを作動させるとともに、前記エンジンの回転数を変化させることなく前記他のアクチュエータを作動させる前の回転数に保持する制御を行うように構成されることが好ましい。従来の制御では、作動中のアクチュエータへの作動油の供給量を制限することに応じてエンジン回転数を低下させる制御が行われていたため、他のアクチュエータを作動させる操作が行われて操作入力が増えているにもかかわらずエンジン回転数が下がることにより、作業者に違和感が生じていた。しかしながら、上記構成によれば、作動中のアクチュエータへの作動油の供給量を制限してもエンジン回転数が保持されるため、作業者が上記のような違和感をおぼえることを防ぐことができる。

本発明に係る制御装置を備えた作業用車両の一例である高所作業車の側面図である。 高所作業車を走行させる駆動部の構成および高所作業装置を駆動させる駆動部の構成を示すブロック図である。 通常作動制御時における作動油の合計供給量とエンジン回転数の関係を示すグラフである。 自動作動制御時における作動油の合計供給量とエンジン回転数の関係を示すグラフである。 本発明に係る制御装置により自動作動制御を行った場合における操作入力、目標速度（作動速度）、必要流量（合計供給量）およびエンジン回転数の状態の一例を示すグラフである。 本発明に係る制御装置により連動制御を行った場合における操作入力、目標速度（作動速度）、必要流量（合計供給量）およびエンジン回転数の状態の一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明に係る制御装置を備えた作業用車両の一例として、走行体に高所作業装置が搭載された高所作業車１の全体構成について図１を用いて説明する。

高所作業車１は、左右一対の前輪１１および後輪１２を備えた走行体１０と、走行体１０上に設けられた旋回体２０と、旋回体２０の上部にフートピン２１により起伏自在に取り付けられたブーム３０と、ブーム３０の先端部に取り付けられた作業者搭乗用の作業台４０とを有して構成されている。

走行体１０には、走行モータ１４が設けられており、この走行モータ１４によって左右の後輪１２を回転駆動させることにより、走行体１０を走行させることができるように構成されている。また、走行体１０には、舵取りシリンダ１５（油圧シリンダ）が設けられており、この舵取りシリンダ１５により図示しないリンク機構およびロッドを介して左右の前輪１１の向きを変えて走行体１０の舵取りを行うことができるように構成されている。

旋回体２０は、走行体１０に対して垂直軸まわり３６０度旋回自在に取り付けられており、走行体１０内に設けられた旋回モータ１３により旋回体２０を水平面内において旋回可能に構成されている。ブーム３０は、複数のブーム部材が入れ子式に組み合されて構成され、ブーム３０内に設けられた伸縮シリンダ３１により伸縮可能に構成されている。また、旋回体２０とブーム３０との間には起伏シリンダ２２が設けられており、この起伏シリンダ２２によりブーム３０を上下面内において起伏可能に構成されている。

ブーム３０の先端部には、垂直ポスト３２がブーム３０の起伏面内において揺動可能に取り付けられている。この垂直ポスト３２は、ブーム３０の先端部との間に跨設されたレべリングシリンダ（図示せず）によりブーム３０の起伏角度によらず常に略鉛直方向に延びて位置するように揺動制御（レべリング制御）されるようになっている。作業台４０は、この垂直ポスト３２に作業台支持ブラケット４１を介して水平旋回自在に取り付けられており、作業台支持ブラケット４１内に設けられた首振りモータ４１により垂直ポスト３２に対して水平旋回（首振り作動）可能に構成されている。

作業台４０には操作ボックス５０が設けられている。操作ボックス５０には、図２に示すように、ブーム３０の起伏操作を行うための起伏操作レバー５１と、ブーム３０の伸縮操作を行うための伸縮操作レバー５２と、ブーム３０（旋回体２０）の旋回操作を行うための旋回操作レバー５３と、作業台４０の首振り操作を行うための首振り操作レバー５４とが設けられている。起伏操作レバー５１を前方もしくは後方に傾動操作すると、その操作量に応じた作動速度で起伏シリンダ２２を伸長作動もしくは縮小させてブーム３０を起上もしくは倒伏させる作動指令信号が出力される。伸縮操作レバー５２を前方もしくは後方に傾動操作すると、その操作量に応じた作動速度で伸縮シリンダ３１を縮小作動もしくは伸長作動させてブーム３０を縮小もしくは伸長させる作動指令信号が出力される。旋回操作レバー５３を左方もしくは右方に傾動操作すると、その操作量に応じた作動速度で旋回モータ１３を順方向もしくは逆方向に回転作動させてブーム３０を左方もしくは右方に旋回させる作動指令信号が出力される。首振り操作レバー５４を左方もしくは右方に傾動操作すると、その操作量に応じた作動速度で首振りモータ４２を順方向もしくは逆方向に回動作動させて作業台４０を左方もしくは右方に首振り（旋回）させる作動指令信号が出力される。これらの各作動指令信号は、コントローラ７０の作業台移動制御部７１に入力されるようになっている。さらに、操作ボックス５０には、ブーム３０の起伏および伸縮を同時に行って作業台４０を水平もしくは垂直に移動させるための水平・垂直作動スイッチ５９が設けられており、このスイッチ５９の操作信号も作業台移動制御部７１に入力されるようになっている。

また、操作ボックス５０には、走行体１０の走行操作（発進、停止および走行時の速度調整操作）を行うための走行操作レバー５５と、走行体１０の舵取り操作を行うための舵取り操作レバー５６とが設けられている。走行操作レバー５５を前方もしくは後方に傾動操作すると、その操作量に応じた走行速度で走行モータ１４を順方向もしくは逆方向に回転作動させて走行体１０を前進もしくは後進させる作動指令信号が出力される。舵取り操作レバー５６を左方もしくは右方に傾動操作すると、その操作量に応じた作動速度で舵取りシリンダ１５を伸長もしくは縮小作動させて左右の前輪１１の向きを左方もしくは右方に変えて走行体１０の舵取りを行う作動指令信号が出力される。これら各作動指令信号は、コントローラ７０の走行制御部７２に入力されるようになっている。さらに、操作ボックス５０には、エンジンＥを始動させるためのエンジン始動スイッチ５７と、エンジンＥを停止させるためのエンジン停止スイッチ５８とが設けられており、これらスイッチ５７，５８の操作信号はコントローラ７０のエンジン制御部７３に入力されるようになっている。

コントローラ７０は、作業台移動制御部７１、走行制御部７２、エンジン制御部７３、位置算出部７４および記憶部７５を有して構成されている。エンジン制御部７３は、エンジン始動スイッチ５７が押し操作されるとエンジンＥを始動させ、エンジン停止スイッチ５８が押し操作されるとエンジンＥを停止させる制御を行う。エンジンＥが始動すると、エンジンＥにより第１および第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２が駆動され、各油圧ポンプＰ１，Ｐ２から作動油が吐出される。第１油圧ポンプＰ１から第１ポンプ油路Ｌ１内に吐出された作動油は、起伏制御バルブ６１、伸縮制御バルブ６２、旋回制御バルブ６３、首振り制御バルブ６４を介して起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ１３、首振りモータ４２にそれぞれ供給される。第２油圧ポンプＰ２から第２ポンプ油路Ｌ１１内に吐出された作動油は、走行制御バルブ６５、舵取り制御バルブ６６を介して走行モータ１４、舵取りシリンダ１５にそれぞれ供給される。

作業台移動制御部７１は、作業台４０に搭乗した作業者Ｍにより操作レバー５１〜５４が操作されると、その作動指令信号に応じて制御バルブ６１〜６４を電磁駆動して起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ１３、首振りモータ４２に第１油圧ポンプＰ１からの作動油を供給する制御を行う。そして、操作レバー５１〜５４の操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度でそれぞれのアクチュエータを作動させて作業台４０を移動させる制御を行うように構成されている。また、作業台移動制御部７１は、水平・垂直作動スイッチ５９がオン操作されている状態において、伸縮操作レバー５２が操作されると、起伏制御バルブ６１および伸縮制御バルブ６２を電磁駆動して起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１を同時に作動させ、伸縮操作レバー５２の操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度で作業台４０を水平移動させる水平移動制御を行うように構成されている。さらに、作業台移動制御部７１は、水平・垂直作動スイッチ５９がオン操作されている状態において、起伏操作レバー５１が操作されると、起伏制御バルブ６１および伸縮制御バルブ６２を電磁駆動して起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１を同時に作動させ、起伏操作レバー５１の操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度で作業台４０を垂直移動させる垂直移動制御を行うように構成されている。

走行制御部７２は、作業者Ｍにより操作レバー５５，５６が操作されると、その作動指令信号に応じて制御バルブ６５，６６を電磁駆動して走行モータ１４、舵取りシリンダ１５に第２油圧ポンプＰ２からの作動油を供給する制御を行い、操作レバー５５〜５６の操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度でそれぞれのモータ１４，１５を作動させて走行体１０を走行させる制御を行うように構成されている。

また、ブーム３０内には、ブーム３０の起伏角度を検出する起伏角度検出器８１と、ブーム３０の長さを検出する長さ検出器８２とが設けられている。走行体１０内には、ブーム３０（旋回体２０）の走行体１０に対する旋回角度を検出する旋回角度検出器８３が設けられている。これら検出器８１〜８３により検出されたブーム３０の起伏角度、長さおよび旋回角度の情報はコントローラ７０の位置算出部７４に入力されるようになっている。

位置算出部７４は、検出器８１〜８４から入力されたブーム３０の起伏角度、長さおよび旋回角度の情報に基づいて、走行体１０に対する作業台４０の位置を算出し、その算出結果である作業台４０の位置情報を作業台移動制御部７１に出力するように構成されている。記憶部７５には、作業台４０の移動許容範囲（高所作業車１が不安定になることなく安全に作業を行うことができるように設定されている作業範囲）の情報が予め記憶されている。作業台移動制御部７１は、位置算出部７４において算出された作業台４０の位置情報と記憶部７５に記憶された移動許容範囲の情報とを比較して、例えばブーム３０を伸長させて作業台４０を移動させているときに、作業台４０が上記移動許容範囲の端部に近づくと作業台４０の移動速度（ブーム３０の伸長速度）を減速させ、さらに作業台４０が上記移動許容範囲を超えそうになると作業台４０の移動（ブーム３０の伸長）を停止させる減速・停止制御を行うように構成されている。さらに、作業台移動制御部７１は、位置算出部７４において算出された作業台４０の位置情報と記憶部７５に記憶された移動許容範囲の情報とを比較して、例えばブーム３０を起伏させて作業台４０を移動させているときに、作業台４０が上記移動許容範囲を超えそうになると、ブーム３０を縮小させて作業台４０が上記移動許容範囲を超えないように作業台４０を移動させるノンストップ制御を行うように構成されている。

作業台移動制御部７１および走行制御部７２は、上記のように作業台４０の移動制御および走行体１０の走行制御を行うとともに、操作レバー５１〜５６の操作量に対応して、起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１、旋回モータ１３、首振りモータ４２、走行モータ１４および舵取りシリンダ１５（以下、これらを纏めて「アクチュエータＡＣ」と称する）のそれぞれを駆動させるために必要な作動油の供給量を確保できるように、第１および第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２を駆動するエンジンＥの回転数を制御するように構成されている。以下、このエンジンＥの回転数の制御について説明する。

まず、記憶部７５には、操作レバー５１〜５６の操作量に対応して、アクチュエータＡＣのそれぞれを駆動させるために必要な作動油の供給量の情報が予め記憶されている。さらに、記憶部７５には、アクチュエータＡＣをそれぞれ駆動させるために必要な作動油の供給量の合計供給量を確保できるように、作動油の合計供給量に対するエンジンＥの回転数（スロットル開度）の情報が予め記憶されている。なお、実際にアクチュエータに供給される作動油量（合計供給量）は、操作レバーの操作に応じた制御バルブの作動により決定される。このとき、制御バルブに供給される作動油量（ポンプ吐出量）が不足していてはアクチュエータが所望の作動を行えないため、ポンプ吐出量は、制御バルブによりアクチュエータに供給される作動油量（合計供給量）よりも大きな吐出量が求められる。そのため、エンジン回転数は、必要な合計供給量が確保できるように、当該合計供給量よりある程度大きなポンプ吐出量が得られるように余裕を持たせた回転数が設定されている。ただし、過度に大きなポンプ吐出量となるのではエネルギーロスが生じるため、必要な合計供給量に対して若干の余裕を持ったポンプ吐出量が得られるようにエンジン回転数が設定されている。

記憶部７５には、この作動油の合計供給量に対するエンジンＥの回転数の情報として、通常作動制御マップＭ１と自動作動制御マップＭ２の二つの制御マップが記憶されている。通常作動制御マップＭ１は、図３に示すように、作動油の合計供給量がゼロのときにエンジン回転数がアイドリング回転数となり、合計供給量が大きくなるに従ってエンジン回転数が無段階に（リニアに）大きくなる比例関係に設定されている。一方、自動作動制御マップＭ２は、図４に示すように、作動油の合計供給量がゼロのときにエンジン回転数がアイドリング回転数となり、合計供給量が大きくなるに従ってエンジン回転数が５段階に大きくなるように設定されている。すなわち、合計供給量がゼロからＳ₁未満のときはエンジン回転数がアイドリング回転数に設定され、合計供給量がＳ₁以上でＳ₂未満のときはエンジン回転数が一定回転数のＲ₁（Ｒ₁＞アイドリング回転数）に設定され、合計供給量がＳ₂以上でＳ₃未満のときはエンジン回転数が一定回転数のＲ₂（Ｒ₂＞Ｒ₁）に設定され、合計供給量がＳ₃以上でＳ₄未満のときはエンジン回転数が一定回転数のＲ₃（Ｒ₃＞Ｒ₂）に設定され、合計供給量がＳ₄以上のときはエンジン回転数が最大回転数（最大回転数＞Ｒ₃）に設定されている。このように、自動作動制御マップＭ２は、合計供給量をグループ化していずれかのグループに属する合計供給量に対応したエンジン回転数が５段階に設定されている。

作業台移動制御部７１および走行制御部７２は、操作レバー５１〜５６の操作量に応じたアクチュエータＡＣのそれぞれに供給される作動油の供給量を記憶部７５からそれぞれ読み出し、読み出したそれらの供給量の合計値（合計供給量）を算出するように構成されている。例えば、操作レバー５１〜５３の操作量に対応して起伏シリンダ２２、伸縮シリンダ３１および旋回モータ１３をそれぞれ駆動するのに必要な作動油の各供給量をｘ₁、ｘ₂、ｘ₃とすると、これらの合計供給量ＸはＸ＝ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃と算出される。そして、作業台移動制御部７１および走行制御部７２は、算出した作動油の合計供給量Ｘに応じたエンジン回転数を、記憶部７５に記憶されている通常作動制御マップＭ１もしくは自動作動制御マップＭ２から読み出し、読み出したエンジン回転数となるようにエンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を制御するように構成されている。

作業台移動制御部７１および走行制御部７２において、通常作動制御マップＭ１および自動作動制御マップＭ２のどちらの制御マップによってエンジンＥの回転数を制御するかは、作業台移動制御部７１において行われる作業台４０の移動制御が自動作動制御によるものか否かにより決定される。この自動作動制御とは、上述の水平・垂直移動制御、減速・停止制御およびノンストップ制御等のように、操作レバーの操作に対応することなく作動油の供給制御を行ってブーム３０等を自動作動させる制御である。

作業台移動制御部７１および走行制御部７２は、操作レバー５１〜５６のそれぞれが操作され、それぞれの操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度でアクチュエータＡＣをそれぞれ作動させて作業台４０を移動させる、もしくは走行体１０を走行させる通常作動制御を行う場合には、操作された操作レバーの操作量に応じて、上述のように必要な作動油の合計供給量を算出し、算出した作動油の合計供給量に応じたエンジン回転数を通常作動制御マップＭ１を用いて求め、エンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を無段階（リニア）に変化させる制御を行うように構成されている。すなわち、操作レバー５１〜５６のそれぞれの操作に応じてアクチュエータＡＣのいずれかを単独で作動させて作業台４０を移動させる、もしくは走行体１０を走行させる場合には、通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階（リニア）に変化させる制御を行うように構成されている。

一方、作業台移動制御部７１は、水平・垂直作動スイッチ５９がオン操作されている状態において、伸縮操作レバー５２もしくは起伏操作レバー５１が操作され、その操作方向および操作量に応じた作動方向および作動速度で起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１を同時に作動させて作業台４０を水平移動もしくは垂直移動させる水平・垂直移動制御を行う場合には、伸縮操作レバー５２もしくは起伏操作レバー５１の操作量に応じて、水平・垂直移動制御において起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１を作動させるために必要な作動油の合計供給量を算出する。そして、算出した作動油の合計供給量に応じたエンジン回転数を自動作動制御マップＭ２を用いて求め、エンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。

また、作業台移動制御部７１は、上述の減速・停止制御およびノンストップ制御を行う場合にも、減速・停止制御もしくはノンストップ制御において必要な作動油の合計供給量を算出し、算出した作動油の合計供給量に応じたエンジン回転数を自動作動制御マップＭ２を用いて求め、エンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。すなわち、作業台移動制御部７１は、上述の水平・垂直作動制御、減速・停止制御およびノンストップ制御のように、操作レバーの操作に対応することなく作動油の供給制御を行って複数のアクチュエータを同時に作動させる、もしくはアクチュエータの作動速度を変化させて作業台４０を移動させる自動作動制御を行う場合には、自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。

さらに、作業台移動制御部７１は、上述の水平・垂直作動制御、減速・停止制御およびノンストップ制御のような自動作動制御において、自動作動制御の開始から所定時間の間は通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行い、当該所定時間が経過した後は通常作動制御マップＭ１に代えて自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。また、作業台移動制御部７１は、自動作動制御の停止直前の所定時間は自動作動制御マップＭ２に代えて通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行うように構成されている。

また、作業台移動制御部７１は、自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンの回転数を多段階に変化させる制御において、エンジンＥの回転数を変化させるときの変化率を、例えば図４に一点鎖線Ａで示すように変えて制御を行うことが可能に構成されている。また、作業台移動制御部７１および走行制御部７２は、操作レバー５１〜５６が中立位置に戻されて作業台４０の移動停止操作もしくは走行体１０の走行停止操作が行われたときに、エンジンＥの回転数をすぐにアイドリング回転数に下げるのではなく、エンジン回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されている。

さらに、コントローラ７０は、走行制御部７２により走行体１０を走行させる走行作動制御が行われるときには、作業台移動制御部７１によりエンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を変化させる制御が規制され、走行操作レバー５５および舵取り操作レバー５６の操作に応じて走行操作制御部７２によりエンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を変化させる制御が優先されるように構成されている。

以上のように構成される高所作業車１では、例えば、図５に示すように、水平・垂直作動スイッチ５９をオン操作し、時間ｔ₁において伸縮操作レバー５２を最大限まで傾動させる操作を行い（操作入力を１００％とし）、作業台４０を水平移動させる水平移動制御を開始させると、作業台移動制御部７１は、時間ｔ₁からｔ₂までの間、例えば起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が操作入力１００％に対応した目標速度になるまでの間は、図３に示す通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階（リニア）に変化させる制御を行う。そうすると、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１に供給される作動油の合計供給量（必要流量）およびエンジンＥの回転数は図５に示すように上昇し、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が操作入力１００％に対応した目標速度となり、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１が作動する。そして、作業台移動制御部７１は、時間ｔ_２となり起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が目標速度になると、それまで用いていた通常作動制御マップＭ１に代えて図４に示す自動作動制御マップＭ２によりエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行う。そうすると、作動油の合計供給量およびエンジンＥの回転数は図５に示すように上昇し、エンジンＥの回転数は操作入力１００％に対応した最大回転数になる。

そして、時間ｔ₃において伸縮操作レバー５２の操作量を半分戻す操作を行って操作入力を５０％とすると、作業台移動制御部７１は、時間ｔ₃からｔ₄までの間、例えば起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が操作入力５０％に対応した目標速度になるまでの間は、それまで用いていた自動作動制御マップＭ２に代えて通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行う。そうすると、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１に供給される作動油の合計供給量およびエンジンＥの回転数は図５に示すように減少し、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が操作入力５０％に対応した目標速度となり、起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１が作動する。そして、作業台移動制御部７１は、時間ｔ₄となり起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度が目標速度になると、それまで用いていた通常作動制御マップＭ１に代えて自動作動制御マップＭ２によりエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行う。そうすると、作動油の合計供給量およびエンジンＥの回転数は図５に示すように減少し、エンジンＥの回転数は操作入力５０％に対応した回転数になる。

さらに、時間ｔ₅において伸縮操作レバー５２を中立位置に戻す操作を行って操作入力を０％とし、作業台４０の水平移動制御を停止させると、作業台移動制御部７１は、時間ｔ₅からｔ₆までの間、例えば起伏シリンダ２２および伸縮シリンダ３１の作動速度がゼロになるまでの間は、それまで用いていた自動作動制御マップＭ２に代えて通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行う。そうすると、作動油の合計供給量およびエンジンＥの回転数は図５に示すように減少し、エンジンＥの回転数は操作入力０％に対応したアイドリング回転数になる。このように作業台４０の水平移動制御を停止させる操作が行われたときに、エンジンＥの回転数をすぐにアイドリング回転数に下げるのではなく、エンジン回転数を所定時間（時間ｔ₅からｔ₆までの間）をかけて徐々にアイドリング回転数に下げるようになっている。

また、作業台移動制御部７１は、操作レバー５１〜５４のいずれかの操作に応じて、通常作動制御マップＭ１を用いてエンジン回転数を無段階に変化させる制御を行い、対応するいずれかのアクチュエータＡＣを作動させる制御を行っている状態において、操作レバー５１〜５４における他の操作レバーを操作して他のアクチュエータＡＣを作動させる（二つ以上のアクチュエータを連動させる）ときに、作動中のアクチュエータＡＣに供給されている作動油の流量を制限して、他のアクチュエータＡＣ（作動させようとしているアクチュエータＡＣ）へ供給する作動油の流量を確保する制御を行って、他のアクチュエータＡＣを作動させる制御を行う。そして、エンジンＥの回転数は変化させることなく他のアクチュエータＡＣを作動させる前のエンジン回転数に保持する制御を行うように構成されている。

例えば、図６に示すように、時間ｔ₁′において伸縮操作レバー５２を最大限まで傾動させる操作を行い（操作入力を１００％とし）、伸縮シリンダ３１を伸縮作動させて作業台４０を移動させる制御を開始させると、作業台移動制御部７１は、伸縮操作レバー５２の操作入力１００％に応じて、図３に示す通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行う。そうすると、伸縮シリンダ３１に供給される作動油の供給量（必要流量）およびエンジンＥの回転数は図６に示すように上昇し、伸縮シリンダ３１の作動速度が操作入力１００％に対応した目標速度となり、伸縮シリンダ３１が作動する。

そして、時間ｔ₂′において起伏操作レバー５１を最大限まで徐々に（時間ｔ₃′までの所定時間をかけて）傾動させる操作を行い、起伏シリンダ２２も起伏作動させて作業台４０を移動させる制御を開始させると、作業台移動制御部７１は、伸縮シリンダ３１に供給されている作動油の供給量を制限して起伏シリンダ２２に供給する作動油の供給量を確保する制御を行う。また、作業台移動制御部７１は、伸縮シリンダ３１への作動油の供給量を制限することに応じてエンジンＥの回転数を低下させる制御（図６に一点鎖線で示すような制御）を行うのではなく、起伏シリンダ２２を作動させる前のエンジン回転数に保持する制御を行う。そうすると、伸縮シリンダ３１および起伏シリンダ２２に供給される作動油の合計供給量は、図６に示すように、起伏操作レバー５１の操作開始時に低下するものの、起伏操作レバー５１の操作入力の増大に応じて上昇する。そして、伸縮シリンダ３１の作動速度が制限された作動油の供給量に対応した目標速度となり、伸縮シリンダ３１が作動する。また、起伏シリンダ２２の作動速度が操作入力１００％に対応した目標速度となり、起伏シリンダ２２が作動する。

なお、図６の例では、起伏操作レバー５１を徐々に傾動させる操作を行った場合について示したが、起伏操作レバー５１を一気に傾動させる操作を行った場合であっても、上記と同様に、起伏シリンダ２２を作動させる前のエンジン回転数に保持する制御を行うようになっている。また、図６では、伸縮シリンダ３１の作動速度が約５０％となるように作動油の供給量を制限しているが、これは一例であり、どの程度制限するかはアクチュエータの連動性等を考慮して適宜設定変更することができる。また、伸縮シリンダ３１の作動速度（伸縮出力）を制限する量を、起伏操作レバー５１の操作入力量に応じて変化する可変量とし、伸縮シリンダ３１の作動速度が制限される分、起伏シリンダ２２の作動速度（起伏出力）が増えるように制御を行う構成としてもよい。このように構成してもエンジン回転数を保持することができる。

このように高所作業車１では、作業台移動制御部７１が、上述の水平・垂直作動制御、減速・停止制御およびノンストップ制御のような自動作動制御においては、図３に示す通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御に代えて、図４に示す自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。そのため、作業装置の自動作動制御において、無段階制御によりエンジン回転数を変化させる従来の構成よりも、エンジン回転数が変化する頻度を抑えることができる。したがって、作業者に違和感が生じたり、故障と誤認されることを防ぐことができる。

また、作業台移動制御部７１が、上述の水平・垂直作動制御、減速・停止制御およびノンストップ制御のような自動作動制御において、自動作動制御の開始から所定時間の間は通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行い、当該所定時間が経過した後は通常作動制御マップＭ１に代えて自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンＥの回転数を多段階に変化させる制御を行うように構成されている。さらに、作業台移動制御部７１は、自動作動制御の停止直前の所定時間は自動作動制御マップＭ２に代えて通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行うように構成されている。自動作動制御による作動開始および停止時には、エンジンの回転数の変化幅が大きくなる。この作動開始および停止時において、自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンの回転数を多段階に変化させる制御を行うと、エンジンの回転数が短時間で多段階変化し、耳障りなエンジンの駆動音となる場合がある。そこで、上記構成によれば、自動作動制御の作動開始および停止時のようなエンジンの回転数の変化幅が大きくなるときには、通常作動制御マップＭ１を用いてエンジンＥの回転数を無段階に変化させる制御を行うことにより、エンジンの回転数が連続的（滑らか）に変化されるため、エンジンの駆動音が耳障りな音になることを防ぐことができる。

また、作業台移動制御部７１が、自動作動制御マップＭ２を用いてエンジンの回転数を多段階に変化させる制御において、エンジンＥの回転数を変化させるときの変化率を図４に一点鎖線Ａで示すように変えて制御を行うことが可能に構成されている。そのため、当該多段階制御におけるエンジンの回転数の変化を滑らかにすることができ、エンジンの駆動音の変化も滑らかにすることができる。

また、作業台移動制御部７１が、操作レバー５１〜５４が中立位置に戻されて作業台４０の移動停止操作が行われたときに、エンジンＥの回転数をすぐにアイドリング回転数に下げるのではなく、エンジン回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されている。作業装置の作動停止時のエンジン回転数の変化により同時にエンジンの許容トルクも変化する。そこで、上記構成によれば、アイドリング回転数の時に許容トルクが小さくなるエンジンの場合であっても、作業装置の作動停止時にエンジンがストールすることを防止することができる。

また、コントローラ７０が、走行制御部７２により走行体１０を走行させる走行作動制御が行われるときには、作業台移動制御部７１によりエンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を変化させる制御が規制され、走行操作レバー５５および舵取り操作レバー５６の操作に応じて走行操作制御部７２によりエンジン制御部７３を介してエンジンＥの回転数を変化させる制御が優先されるように構成されている。そのため、例えば、走行中において作業装置を作動させようとしたときに、その作業操作によりエンジン回転数が増加し、このエンジン回転数の増加により走行速度が増加するといった事態が起こることを防止することができる。

また、作業台移動制御部７１が、他のアクチュエータＡＣを作動させるときに、作動中のアクチュエータＡＣに供給されている作動油の流量を制限して、他のアクチュエータＡＣ（作動させようとしているアクチュエータＡＣ）へ供給する作動油の流量を確保する制御を行って、他のアクチュエータＡＣを作動させるとともに、エンジンＥの回転数は変化させることなく他のアクチュエータＡＣを作動させる前のエンジン回転数に保持する制御を行うように構成されている。従来の制御では、作動中のアクチュエータへの作動油の供給量を制限することに応じてエンジン回転数を低下させる制御が行われていたため、他のアクチュエータを作動させる操作が行われて操作入力が増えているにもかかわらずエンジン回転数が下がることにより、作業者に違和感が生じていた。しかしながら、上記構成によれば、作動中のアクチュエータへの作動油の供給量を制限してもエンジン回転数が保持されるため、作業者が上記のような違和感をおぼえることを防ぐことができる。

これまで本発明に係る実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示したものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、作業台４０の移動停止操作が行われたときに、エンジンＥの回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成されている。しかしながら、作業台４０の移動停止操作が行われたときに、アイドリング回転数よりも大きな所定回転数に下げて、その所定回転数において所定時間保持させ、その後にアイドリング回転数に下げる制御を行うように構成してもよい。このように構成しても、上記構成と同様に、作業装置の作動停止時にエンジンがストールすることを防止することができる。

また、上述の実施形態では、図４に示すように自動作動制御マップＭ２として、作動油の合計供給量に対するエンジン回転数が５段階に設定されている例を示したが、これに限るものではなく、２段階、３段階、４段階および６段階以上のいずれかに設定してもよい。また、上述の実施形態において、アクチュエータに作動油を供給する油圧駆動機構として、静油圧式変速機（ＨＳＴ）を備えるＨＳＴ油圧閉回路により構成し、エンジンにより駆動される可変容量油圧ポンプもしくは可変容量油圧モータの斜板角度を変化させて容量を制御するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、本発明に係る制御装置を備える作業用車両の一例として自走式の高所作業車１について説明したが、本発明に係る制御装置は、例えばトラック車両を走行体のベースとした高所作業車など、種々の作業用車両に適用することもできる。

１ 高所作業車
１０ 走行体
１４ 走行モータ（走行装置）
３０ ブーム（作業装置）
４０ 作業台（作業装置）
５０ 操作ボックス
５１ 起伏操作レバー（作業操作手段）
５２ 伸縮操作レバー（作業操作手段）
５３ 旋回操作レバー（作業操作手段）
５５ 走行操作レバー（走行操作手段）
５９ 水平・垂直作動スイッチ
７０ コントローラ
７１ 作業台移動制御部（作業制御手段）
７２ 走行制御部（走行制御手段）
７３ エンジン制御部
Ｅ エンジン
Ｐ１ 第１油圧ポンプ（作業用ポンプ）
Ｐ２ 第２油圧ポンプ（走行用ポンプ）

Claims (8)

1. 走行体と、作動油の供給を受けて所定の作業を行う作業装置と、前記作業装置に作動油を供給する作業用ポンプと、前記作業用ポンプを駆動させるエンジンとを備える作業用車両の制御装置であって、
   前記作業装置の作動操作を行う作業操作手段と、
   前記作業操作手段の操作に応じて、前記作業用ポンプから前記作業装置への作動油の供給を行う比例供給制御を行うとともに、前記エンジンの回転数を無段階に変化させる無段階制御を行うことにより、前記作業装置を作動させる作業制御手段とを備え、
   前記作業制御手段は、所定条件の下で、前記比例供給制御とは相違する作動油の供給を行う自動供給制御も行って前記作業装置の作動を自動作動制御することが可能に構成され、前記自動作動制御においては、前記無段階制御に代えて前記エンジンの回転数を多段階に変化させる多段階制御により前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする作業用車両の制御装置。
2. 前記作業制御手段は、前記自動作動制御において、前記自動作動制御の開始から所定時間の間は前記無段階制御により前記エンジンの回転数を制御し、前記所定時間が経過した後は前記無段階制御に代えて前記多段階制御により前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の作業用車両の制御装置。
3. 前記作業制御手段は、前記自動作動制御において、前記自動作動制御の停止直前の所定時間の間は前記多段階制御に代えて前記無段階制御により前記エンジンの回転数を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の作業用車両の制御装置。
4. 前記作業制御手段は、前記多段階制御において前記エンジンの回転数を変化させるときの変化率を変えて前記多段階制御を行うことが可能に構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の作業用車両の制御装置。
5. 前記作業制御手段は、前記作業操作手段により前記作業装置の作動停止操作が行われたときに、前記エンジンの回転数を所定時間をかけて徐々にアイドリング回転数に下げる制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業用車両の制御装置。
6. 前記作業制御手段は、前記作業操作手段により前記作業装置の作動停止操作が行われたときに、前記エンジンの回転数を、アイドリング回転数よりも大きな所定回転数に所定時間保持させ、その後に前記アイドリング回転数に下げる制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業用車両の制御装置。
7. 前記走行体は、作動油の供給を受けて走行する走行装置を有し、
   前記走行装置に作動油を供給する走行用ポンプを備え、
   前記エンジンは、前記作業用ポンプおよび前記走行用ポンプを駆動させるように構成され、
   前記走行装置の作動操作を行う走行操作手段と、
   前記走行操作手段の操作に応じて、前記走行用ポンプから前記走行装置への作動油の供給を行う制御を行うとともに、前記エンジンの回転数を変化させる制御を行うことにより、前記走行装置を作動させる走行制御手段とを備え、
   前記走行制御手段により前記走行装置の作動制御が行われるときには、前記作業制御手段により前記エンジンの回転数を変化させる制御が規制され、前記走行操作手段の操作に応じて前記エンジンの回転数を変化させる前記走行制御手段の制御が優先されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の作業用車両の制御装置。
8. 前記作業制御手段は、作動油の前記比例供給制御および前記エンジンの回転数の前記無段階制御を行って前記作業装置における所定のアクチュエータを作動させている状態において、前記作業装置における他のアクチュエータを作動させるときに、前記所定のアクチュエータに供給されている作動油の流量を制限して前記他のアクチュエータへ供給する作動油の流量を確保する制御を行って前記他のアクチュエータを作動させるとともに、前記エンジンの回転数を変化させることなく前記他のアクチュエータを作動させる前の回転数に保持する制御を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の作業用車両の制御装置。
   
   

Images