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JP2024015350A - ショベル及びショベルのキャビン - Google Patents

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JP2024015350A JP2023208894A JP2023208894A JP2024015350A JP 2024015350 A JP2024015350 A JP 2024015350A JP 2023208894 A JP2023208894 A JP 2023208894A JP 2023208894 A JP2023208894 A JP 2023208894A JP 2024015350 A JP2024015350 A JP 2024015350A
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浩之 塚本
Hiroyuki Tsukamoto
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Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
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Abstract

【課題】ユーザが所持している多機能型携帯情報端末をショベルの運転に利用できるようにすること。【解決手段】本発明が適用されるショベルは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に設けられるキャビン１０と、キャビン１０に設けられる運転席と、運転席の近傍に設けられ、携帯端末としての多機能型携帯情報端末４０を搭載する保持部としての搭載部５４と、有する。多機能型携帯情報端末４０を搭載部５４に配置した状態で、ショベルの電源部から多機能型携帯情報端末４０へ電力を供給可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、運転者が運転席で操縦装置を操作しながら作業を行なうショベルに関する。
コンピュータを用いた管理装置によりショベルの運転を管理することが提案されている。運転者が作業条件を入力したり、運転条件や運転状況を示す情報を運転者に対して表示したりするために、入力装置と表示装置とを含むモニタ装置をショベルの運転室に配置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１１－１２７３７２号公報
運転席の近傍に既存のモニタ装置を設置した場合、モニタ装置自体が大きいため、運転者の視界の妨げとなるおそれがある。ショベルの運転室内において、運転席の前方には、作業する位置を確認するために大きなガラス窓が設置されている。運転席に着座した運転者は、運転席の前方を目視しながら操縦装置を操作してショベルによる作業を行なう。
運転席の近傍には操縦装置などが配置されており、モニタ装置を配置する場所は限られている。運転者が前方を見ながら容易に見ることができる場所として、運転室の前方の枠（前方窓を構成するピラー）に近い位置が好適である。この位置であれば、前方を見ていた運転者が僅かに視線を横にずらすだけでモニタ装置の表示装置を見ることができ、手をのばせば容易にモニタ装置の入力装置を操作することができる。
しかし、既存のモニタ装置の大きさは、運転者の視界への影響などは考慮せずに決められており、運転室の前方の枠の近傍にモニタ装置を設置したとしても、運転者の視界の妨げとなることがある。また、高価なモニタ装置を専用部品として全てのショベルに設置すると、その分ショベルの価格が高騰してしまう。
そこで、ユーザが所持している多機能型携帯情報端末をショベルの運転に利用できるようにすることが望まれている。
本発明の一実施態様によれば、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられるキャビンと、前記キャビンに設けられる運転席と、前記運転席の近傍に設けられ、携帯端末を搭載する保持部と、有し、前記携帯端末を前記保持部に配置した状態で、ショベルの電源部から前記携帯端末へ電力を供給可能である、ショベルが提供される。
上述の発明によれば、ユーザが所持している多機能型携帯情報端末をショベルの運転に利用することができる。
本発明が適用されるショベルの側面図である。 図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。 多機能型携帯情報端末の取り付け部が設けられたキャビンの内部を示す側面図である。 多機能型携帯情報端末の取り付け部が設けられたキャビンの平面図である。 ショベルのコントローラと多機能型携帯情報端末との接続を示すブロック図である。 ショベル制御アプリのメイン画面の例を示す図である。 メイン画面表示処理の流れを示すフローチャートである。 音声指示実行処理の流れを示すフローチャートである。 音声指令認識画面の例を示す図である。 エンジンの回転数を一定にした場合のメインポンプ１４の吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。 多機能型携帯情報端末の表示部に、バックモニタ用のカメラで撮影した画像を表示した状態を示す図である。 ショベル異常時処理の流れを示すフローチャートである。 通信リンク画面の例を示す図（その１）である。 通信リンク画面の例を示す図（その２）である。 通信リンク画面の例を示す図（その３）である。 本発明が適用可能なハイブリッド型ショベルの駆動系の構成を示す図である。
次に、実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が適用されるショベルの側面図である。ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン等の動力源が搭載される。キャビン１０には運転席が設けられており、運転者は運転席に着座しながらショベルを操作する。
図２は、図１に示すショベルの駆動系の構成を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。
ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、及びコントローラ３０で構成される。
エンジン１１は、ショベルの駆動源であり、例えば、所定の回転数を維持するように動作するエンジンである。エンジン１１の出力軸はメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続される。
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する油圧ポンプであり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプであり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
コントロールバルブ１７は、油圧ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御バルブである。コントロールバルブ１７は、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回用油圧モータ２Ａのうちの一又は複数のものに対し、メインポンプ１４から供給された作動油を選択的に供給する。なお、以下の説明では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ１Ａ（右用）、走行用油圧モータ１Ｂ（左用）、及び旋回用油圧モータ２Ａを集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置であり、パイロットライン２５を介して、パイロットポンプ１５から供給された作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに供給する。なお、パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応するレバー又はペダル２６Ａ～２６Ｃの操作方向及び操作量に応じた圧力とされる。
コントローラ３０は、油圧アクチュエータの動作速度を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータで構成される。コントローラ３０のＣＰＵは、ショベルの動作や機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開しながらプログラムを実行することで、それぞれに対応する処理を実行させる。
以上のような構成のショベルにおいて、運転者によるショベルの運転を補助するために入力表示装置を運転席の近傍に配置する。本実施形態では、その入力表示装置として携帯型情報機器（一般に「携帯端末」と称される。）を用いる。より具体的には、携帯端末としての多機能型携帯情報端末であるいわゆるスマートフォン、タブレット端末等を入力表示装置として運転席の近傍に配置する。運転者は多機能型携帯情報端末の表示入力機能を利用して情報や指令をショベルの制御部に入力することができる。また、ショベルの運転状況や制御情報を多機能型携帯情報端末の表示部に表示させることで、運転者に情報を提供することができる。
近年、多機能型携帯情報端末は広く普及しており、ショベルの運転者のほとんどは、多機能型携帯情報端末を所有している。そこで、運転席の近傍の所定の位置に多機能型携帯情報端末を取り付けるためのホルダ等の取り付け部を設けておくことで、ショベルの運転者はショベルの運転を開始する際に、個人所有の多機能型携帯情報端末を取り付け部に設置することで、個人所有の多機能型携帯情報端末をショベルの入力表示装置として用いることができる。このようにショベルの入力表示装置として用いる携帯機器は、個人所有の多機能型携帯情報端末に限られず、ショベル用として事業者が予め準備した携帯機器であってもよい。
多機能型携帯情報端末の取り付け部には、多機能型携帯情報端末をショベルの制御部に接続してデータ通信を行なうためのコネクタが設けられており、多機能型携帯情報端末を取り付け部に取り付けた状態で、多機能型携帯情報端末とショベルの制御部との間でデータ通信を行なうことができる。近年の多機能型携帯情報端末の多くには、外部との接続用にマイクロＵＳＢコネクタのソケットが設けられている。そこで、多機能型携帯情報端末の取り付け部に、マイクロＵＳＢコネクタのプラグを設けておくことで、多機能型携帯情報端末をショベルの制御部に接続することができる。
近年の多機能型携帯情報端末には、Bluetooth（登録商標）を利用した近距離無線通信装置や、赤外線を利用した近距離無線通信装置が設けられていることも多く、これら近距離無線装置を用いて多機能型携帯情報端末とショベルの制御部との間のデータ通信を行なってもよい。
ここで、多機能型携帯情報端末の表示装置を使用していると、例えば２～３時間程度の使用で電池が無くなってしまう。ショベルでの作業時間がこの電池消費時間より長いと、作業の途中で多機能型携帯情報端末が使用できなくなってしまう。そこで、本実施形態では、多機能型携帯情報端末を取り付け部に取り付けた状態で、ショベルの電源部から多機能型携帯情報端末に電力を供給できるようにしている。
具体的には、例えば上述のようにマイクロＵＳＢコネクタを用いてデータ通信を行なう場合には、このマイクロＵＳＢコネクタを介して電源供給を行なうことができる。多機能型携帯情報端末が電源供給専用のコネクタを有している場合は、そのようなコネクタに接続できるコネクタを取り付け部に設けておけばよい。
以上のように、ショベルのキャビン１０内の運転席の近傍に多機能型携帯情報端末の取り付部を設けておくことで、多機能型携帯情報端末を取り付け部に取り付けるだけで、多機能型携帯情報端末をショベルの入力表示装置として使用することができる。
図３は多機能型携帯情報端末の取り付け部が設けられたキャビンの内部を示す側面図である。図４は多機能型携帯情報端末の取り付け部が設けられたキャビンの平面図である。
多機能型携帯情報端末４０を取り付けるための取り付け部５０は、設置台５２と、設置台５２に支持された搭載部５４とを含む。設置台５２は、運転席６０が設けられたキャビン１０のフレーム１０ａに取り付けられて固定される。搭載部５４は、バネや柔らかなゴムなどの弾性体を含む制振機構５６を介して設置台に支持されており、キャビン１０の振動や衝撃が設置台５２を介して搭載部５４に直接伝わらないようになっている。すなわち、搭載部５４は制振機構５６を介して設置台５２に支持されており、搭載部５４に固定された多機能型携帯情報端末４０に伝わるキャビン１０の振動や衝撃が抑制されている。
なお、一般的に、運転席６０に着座した運転者からみて右側にブーム４が配置されており、運転者はブーム４の先端に取り付けられたアーム５やバケット６を視認しながらショベルを運転することが多い。キャビン１０の前方右側のフレーム１０ａは運転者の視界の妨げとなる部分であるが、本実施形態では、この部分を利用して多機能型携帯情報端末４０の取り付け部５０を設けている。これにより、もともと視界の妨げとなっていた部分に多機能型携帯情報端末４０が配置されるので、多機能型携帯情報端末４０自体が運転者の視界を妨げることは無い。フレーム１０ａの幅にもよるが、多機能型携帯情報端末４０全体がフレーム１０ａの幅に入るように、多機能型携帯情報端末４０を縦にして保持部（搭載部５４）に固定して配置することが好ましい。
図５はショベルのコントローラ３０（制御装置）と多機能型携帯情報端末４０との接続を示すブロック図である。本実施形態では、図５に示すように、取り付け部５０は、スイッチパネル５１を含む。スイッチパネル５１は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルであり、搭載部５４に取り付けられる。本実施形態では、スイッチパネル５１は、ハードウェアボタンとしてのライトスイッチ５１ａ、ワイパースイッチ５１ｂ、及びウインドウォッシャスイッチ５１ｃを含む。ライトスイッチ５１ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り換えるためのスイッチである。ワイパースイッチ５１ｂは、ワイパーの作動・停止を切り換えるためのスイッチである。また、ウインドウォッシャスイッチ５１ｃは、ウインドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
多機能型携帯情報端末４０が取り付け部５０の搭載部５４に取り付けられると、接続部５８を介して多機能型携帯情報端末４０はショベルのコントローラ３０に接続される。より具体的には、搭載部５４に設けられたマイクロＵＳＢコネクタのプラグが、多機能型携帯情報端末４０側のマイクロＵＳＢコネクタのレセプタクル（ソケット）に挿入接続され、多機能型携帯情報端末４０とコントローラ３０との間でデータ通信が可能となる。本実施形態ではマイクロＵＳＢコネクタが接続部５８を構成する。
マイクロＵＳＢコネクタは、データ通信のための接続と共に、電源供給を可能とするコネクタである。コントローラ３０はショベルに備えられている蓄電池７０（例えば、２４Ｖバッテリ）から電力が供給されて駆動される。コントローラ３０は、蓄電池７０からの電力を、接続部５８を介して、多機能型携帯情報端末４０に供給することができるので、多機能型携帯情報端末４０はそれ自体の電池を消費することなく、ショベルの蓄電池７０から供給される電力で作動することができる。したがって、ショベルでの作業時間が長くても、多機能型携帯情報端末４０の電池残量を気にすることなく、ショベルの作業時間中は常に多機能型携帯情報端末４０を使用することができる。また、接続部５８の形態としては、マイクロＵＳＢコネクタのような配線同士を接触させる接触式のものに限定されず、非接触式のものでもよい。
なお、蓄電池７０はエンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０以外のショベルの電装品７２にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動され、エンジン１１を始動する。
エンジン１１は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御されている。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、冷却水温（物理量）を示すデータ）がコントローラ３０に常時送信されている。したがって、コントローラ３０は一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積しておき、必要なときに多機能型携帯情報端末４０に送信することができる。
コントローラ３０には以下のように各種のデータが供給され、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納される。
まず、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａから斜板角度を示すデータがコントローラ３０に供給される。また、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ１４ｂからコントローラ３０に送られる。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクには、油温センサ１４ｃが設けられており、タンク内の作動油の温度を表すデータが、油温センサ１４ｃからコントローラ３０に供給される。
また、操作レバー２６Ａ～２６Ｃを操作した際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧が、油圧センサ１５ａ、１５ｂで検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ３０に送られる。このデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。
また、本実施形態では、図５に示すように、ショベルは、キャビン１０内にエンジン回転数調整ダイヤル７５を備える。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施形態ではエンジン回転数を４段階で切り換えできるようにする。また、エンジン回転数調整ダイヤル７５からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時送信されている。また、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできるようにする。なお、図５は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＨモードが選択された状態を示す。
ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される作業モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される作業モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される作業モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される作業モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、調整ダイヤル７５で設定された作業モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
ここで、図６及び図７を参照して、多機能型携帯情報端末４０上で動作するショベル制御用アプリケーションソフトウェア（以下、「ショベル制御アプリ」とする。）について説明する。図６は、ショベル制御アプリのメイン画面の例を示し、図７は、多機能型携帯情報端末４０がショベル制御アプリのメイン画面を表示する処理（以下、「メイン画面表示処理」の流れを示すフローチャートである。
図６に示すように、ショベル制御アプリのメイン画面４１は、多機能型携帯情報端末４０の表示入力装置４０ｃ上に表示される。本実施形態では、メイン画面４１は、時刻表示部４１ａ、走行モード表示部４１ｂ、アタッチメント表示部４１ｃ、平均燃費表示部４１ｄ、排ガスフィルタ状態表示部４１ｅ、エンジン作動時間表示部４１ｆ、冷却水温表示部４１ｇ、燃料残量表示部４１ｈ、作業モード表示部４１ｉ、及び作動油温表示部４１ｋを含む。
時刻表示部４１ａは、現在時刻を表示する領域である。図６に示す例では、デジタル表示が採用され、現在時刻が「９：２５」であることを示している。
走行モード表示部４１ｂは、現在の走行モードを表示する領域である。走行モードは、可変容量ポンプを用いた走行油圧モータの設定状態を表す。具体的には、走行モードは、低速モード及び高速モードを有する。低速モードは、「亀」を象ったマークで表示され、高速モードは「兎」を象ったマークで表示される。図６に示す例では、「兎」を象ったマークが表示されており、運転者は高速モードが設定されていることを認識できる。
アタッチメント表示部４１ｃは、現在装着されているアタッチメントを表す画像を表示する領域である。ショベルに装着されるアタッチメントは、バケット、削岩機、グラップル、リフティングマグネットなど様々なアタッチメントを含む。アタッチメント表示部４１ｃは、例えば、これらのアタッチメントを象ったマーク及びアタッチメントに対応する番号を表示する。図６に示す例では、削岩機を象ったマークが表示され、且つ削岩機の出力の大きさを示す数字として「３」が表示されている。
平均燃費表示部４１ｄは、現在の平均燃費を表示する領域である。図６に示す例では、単位［Ｌ／ｈｒ（リットル／時）］を用いた値が表示されている。現在の平均燃費は、バーグラフ等の他の表現方法を用いて表示されてもよい。なお、平均燃費は、コントローラ３０からエンジン１１へ送信される燃料噴射量の指令値に基づいて求められる。
排ガスフィルタ状態表示部４１ｅは、排ガスフィルタ（例えば、ディーゼル微粒子除去装置（Diesel Particulate Filter（ＤＰＦ））である。）の詰まり具合を表示する領域である。図６に示す例では、排ガスフィルタの最大使用時間に対する現在の使用時間の割合を表すバーグラフが表示されている。
エンジン作動時間表示部４１ｆは、エンジンの累積作動時間を表示する領域である。図６に示す例では、単位「ｈｒ（時）」を用いた値が表示されている。
冷却水温表示部４１ｇは、現在のエンジン冷却水の温度を表示する領域である。図６に示す例では、冷却水温の状態を表すバーグラフが表示されている。
燃料残量表示部４１ｈは、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量を表示する領域である。図６に示す例では、現在の燃料残量の状態を表すバーグラフが表示されている。
作業モード表示部４１ｉは、現在の作業モードを表示する領域である。作業モードは、例えば、上述のＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４つを含む。図６に示す例では、Ｈモードを表す記号「Ｈ」が表示されている。
作動油温表示部４１ｋは、作動油タンク内の作動油の温度を表示する領域である。図６に示す例では、作動油温の状態を表すバーグラフが表示されている。
次に、図７を参照して、メイン画面表示処理の流れについて説明する。多機能型携帯情報端末４０は、取り付け部５０の搭載部５４に取り付けられる度に、このメイン画面表示処理を実行する。また、ショベル制御アプリは、ネットワークを通じてダウンロードされる。なお、ショベル制御アプリは、記録媒体を用いて配布されてもよい。
最初に、多機能型携帯情報端末４０は、ショベル制御アプリを起動する（ステップＳ１）。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、予め記憶された自身の識別情報をコントローラ３０に対して送信し、コントローラ３０による認証の取得を試みる（ステップＳ２）。
コントローラ３０による認証が取得できない場合（ステップＳ２のＮＯ）、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０との連携を開始させることなく、また、メイン画面４１を表示することなく、今回のメイン画面表示処理を終了させる。
一方、コントローラ３０による認証が取得できた場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０との連携を開始させる（ステップＳ３）。具体的には、多機能型携帯情報端末４０は、メイン画面４１の表示に必要な各種データ（燃料残量等）をコントローラ３０から受信する。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、メイン画面４１を表示し、コントローラ３０から受信した各種データに基づいて、走行モード表示部４１ｂ、アタッチメント表示部４１ｃ等の表示部における表示内容を更新する（ステップＳ４）。
このようにして、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０との連携を開始させた上で、表示入力装置４０ｃ上にメイン画面４１を表示する。また、コントローラ３０は、多機能型携帯情報端末４０との連携を開始させることで、多機能型携帯情報端末４０からの指令を受け入れ可能な状態となる。
ここで再び図５を参照して、ショベルのコントローラ３０と多機能型携帯情報端末４０との連携について説明する。
本実施形態では、運転者が多機能型携帯情報端末４０の音声入力機能を使用したいときに操作するスイッチ４２が、例えば、操作レバー２６Ａに設けられる。スイッチ４２を運転者が操作すると、信号がコントローラ３０に送られる。コントローラ３０はこの信号に基づいて多機能型携帯情報端末４０に制御信号を送り、多機能型携帯情報端末４０の音声入力機能をＯＮとする。
このように、運転者は操縦レバーから手を離さずにスイッチ４２を容易に操作することができ、多機能型携帯情報端末４０の音声入力機能を利用して、指令をショベルの制御装置に入力することができる。
音声入力用のマイクロフォンとしては、多機能型携帯情報端末４０の本体に組み込まれているマイクロフォン４０ａを利用することができる。すなわち、運転者は、操縦レバーに設けられたスイッチ４２を操作した後、多機能型携帯情報端末４０に向かって所望の指令を表す音声を発声すれば、マイクロフォン４０ａから音声信号が多機能型携帯情報端末４０の音声認識部４０ｂに入力される。多機能型携帯情報端末４０の音声認識部４０ｂは、マイクロフォン４０ａから入力された音声信号に音声認識処理を施し、入力された音声信号に相当する指令を判定する。音声認識部４０ｂが判定した指令は、多機能型携帯情報端末４０の表示入力装置４０ｃ（例えば、タッチパネル）に表示されるとともに、接続部５８を介してショベルのコントローラ３０に送られる。このように、運転者の意図した指令が多機能型携帯情報端末４０の音声認識機能を介してショベルに入力される。なお、多機能型携帯情報端末４０に外付けマイクロフォン４４を接続し、外付けマイクロフォン４４を運転者が音声を入力しやすい位置に配置しておいてもよい。
ここで、図８及び図９を参照して、音声入力の一例として、運転者が音声入力によりエンジン１１の回転数を上昇させる場合について説明する。図８は、多機能型携帯情報端末４０が、運転者の音声指令を認識し、コントローラ３０にその音声指令に対応する機能を実行させる処理（以下、「音声指令実行処理」とする。）の流れを示すフローチャートである。また、図９は、音声認識部４０ｂが運転者による音声入力の内容を音声指令として認識できたときに表示入力装置４０ｃ上に表示される画面（以下、「音声指令認識画面」とする。）の例を示す。
最初に、多機能型携帯情報端末４０の音声認識部４０ｂは、運転者による音声入力を音声指令として認識できるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
運転者による音声入力を音声指令として認識できない場合（ステップＳ１１のＮＯ）、多機能型携帯情報端末４０は、今回の音声指令実行処理を終了させる。例えば、多機能型携帯情報端末４０は、運転者の音声を意味のある単語として認識できたとしても、その単語が予め登録された所定の単語（以下、「登録語」とする。）に該当しない場合には、音声指令ではないと判定して音声指令実行処理を終了させる。
一方、運転者による音声入力を音声指令として認識できた場合（ステップＳ１１のＮＯ）、多機能型携帯情報端末４０は、その認識できた音声指令の内容を表示入力装置４０ｃ上に表示する（ステップＳ１２）。
図９は、音声指令認識画面の例であり、運転者による音声入力「ＳＰ」を、エンジン回転数を増大させる機能に対応する登録語「ＳＰ」として認識できた場合の音声指令認識画面を示す。この場合、多機能型携帯情報端末４０は、認識できた音声指令の内容「エンジン回転数アップ」と登録語「ＳＰ」とを含む音声指令表示部４１ｍをポップアップ表示させる。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、認識できた音声指令に対応する指令信号をコントローラ３０に対して送信する（ステップＳ１３）。なお、ステップＳ１２とステップＳ１３とは順不同であり、多機能型携帯情報端末４０は、指令信号を送信した後で音声指令認識画面を表示させてもよく、指令信号の送信と音声指令認識画面の表示を同時に実行してもよい。
その後、指令信号を受信したコントローラ３０は、その指令信号に対応する機能を実行する（ステップＳ１４）。本実施形態では、コントローラ３０は、エンジン回転数を増大させる機能を実行する。
このようにして、運転者は、多機能型携帯情報端末４０の音声入力機能を利用してエンジン回転数を増大させることができる。
より具体的には、音声入力を行なうために、まず、運転者は操作レバー２６Ａに設けられているスイッチ４２を押す。これにより多機能型携帯情報端末４０の音声認識部４０ｂがオン状態となる。そして、運転者が「エンジン回転数アップ」又は「ＳＰ」と声を発すると、多機能型携帯情報端末４０のマイクロフォン４０ａは運転者の声を拾い、声に対応する音声信号を音声認識部４０ｂに送る。
多機能型携帯情報端末４０の音声認識部４０ｂは、送られてきた音声信号に音声認識処理を施し、「エンジン回転数アップ」を指示するための処理信号をコントローラ３０に送信する。これを受けたコントローラ３０は、処理信号に基づいて、予め定められた回転数だけ回転数を増加させるようにＥＣＵ７４に指令を送る。この指令を受けたＥＣＵ７４は、エンジン１１の回転数を予め定められた回転数だけ増加させる。
さらに、コントローラ３０は、エンジン回転数の増加に対応させて、メインポンプ１４の出力馬力を増大させるべく、レギュレータに信号を送信する。これにより、図１０に示されるように、ポンプ出力特性が例えばＩ１からＩ２へと変更され、メインポンプ１４の出力馬力が増大される。
なお、図１０は、エンジン１１の回転数を一定にした場合のメインポンプ１４の吐出圧力（Ｐ）と吐出流量（Ｑ）の関係を示す特性図である。図１０に示す例では、エンジンの回転数は５段階に変更できるようになっており、各回転数におけるメインポンプ１４のポンプ出力特性がそれぞれＩＭＩＮ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，ＩＭＡＸとなる。
なお、運転者は、多機能型携帯情報端末４０の音声入力機能を利用して、エンジン回転数を増大させる機能以外の機能を実行してもよい。例えば、運転者は、走行モードを切り換える機能、ショベルに取り付けられたカメラが撮影した画像を表示入力装置４０ｃ上に表示する機能、コントローラ３０とショベルの外部にある管理装置９０との通信を確立する機能等を実行してもよい。
例えば、ショベルには、運転者の視界以外の部分を撮影するための撮像装置８０（図３～図５参照。）が設けられている場合がある。例えば、キャビン１０が向いている方向と反対の方向（後方）を撮像し、その映像を運転者に提供するためのいわゆるバックモニタ用のカメラである。本実施形態では、撮像装置８０で得られた映像データはコントローラ３０に送られる。コントローラ３０は、送られてきた映像データを多機能型携帯情報端末４０に送り、多機能型携帯情報端末４０の表示入力装置４０ｃに映像を表示させる。これにより、運転者は撮像装置８０で撮像した映像を多機能型携帯情報端末４０で視認することができる。
図１１は、多機能型携帯情報端末４０の表示部４０ｃに、バックモニタ用のカメラで撮影した画像を表示した状態を示す図である。多機能型携帯情報端末４０の表示部４０ｃには、運転者からは見えないショベルの後部付近の画像が写し出されており、運転者は前を向きながら多機能型携帯情報端末４０の表示部４０ｃに目を移すことで、ショベルの後方の状況を確認することができる。なお、多機能型携帯情報端末４０は、運転者がショベルの側方の状況を確認することができるように、サイドモニタ用のカメラで撮影した画像を表示してもよい。
以上のように、本実施形態によれば、多機能型携帯情報端末４０をショベルの表示入力装置として利用することで、高価な専用の表示入力装置を最初からショベルに搭載しておかなくても、ユーザ側で簡単に多機能型携帯情報端末４０をショベルに搭載し、表示入力装置として利用することができる。また、多機能型携帯情報端末４０の各種機能を利用して様々なショベルの制御・管理を行なうこともできるようになる。例えば、利用できる多機能型携帯情報端末の機能として、電話機能、撮像機能、振動計測機能、方位判定機能、ＧＰＳ機能、及び地図表示機能などがある。また、スマートフォン等の多機能型携帯情報端末４０ばかりでなく、眼鏡型の多機能型携帯情報端末がショベルの表示入力装置として利用されてもよい。
以上のような構成のショベルにおいて、コントローラ３０は上述の各種データを含む情報に基づいて、ショベルに異常が発生したか否かを判定する。そして、異常が発生したと判定すると、判定した時刻より所定の時間前の時刻ｔ１から、異常が発生したと判定した時刻ｔ２までに、一時記憶部３０ａに蓄積していたデータを、多機能型携帯情報端末４０に送信する。
多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０から送られてくるデータを時系列で表示したり、グラフにして表示入力部４０ｃに表示したりする。ショベルの運転者は、多機能型携帯情報端末４０に表示された時系列データやグラフを見て、異常発生前のショベルの状態を把握し、例えばどのような異常であるか、どの部分に起因する異常であるか等を判定することができる。
また、上述のようにコントローラ３０から送られてくるデータを多機能型携帯情報端末４０の無線通信機能（例えば、パケット通信）を用いて遠隔の管理装置９０に送信し、管理装置９０で表示することとしてもよい。管理装置９０は、例えばショベルのメーカーやサービスセンタに設置されたコンピュータであり、専門のスタッフが該当するショベルの状況を遠隔にいながら把握することができる。したがって、ショベルの修理に出向く前に、予め故障発生の原因を特定したり、推定したりすることができる。これにより、ショベルの修理に必要な部品等を持参することができ、メンテナンスや修理に費やす時間を短縮することができる。
あるいは、異常が発生したと判定した場合、コントローラ３０は、一時記憶部３０ａに蓄積していたデータを、コントローラ３０内の異常情報記憶部に転送しておくこととしてもよい。異常情報記憶部に転送したデータは、その後に必要となった時点で、多機能型携帯情報端末４０に送って表示したり、多機能型携帯情報端末４０からさらに通信ネットワークを介してサービスセンタの管理装置９０に送ったりすることとしてもよい。サービスセンタでは管理装置９０の表示部に異常発生時のデータを表示して、異常発生の部位や種類を推定することができる。
次に、図１２～図１４を参照して、ショベルの異常が検出されたときに多機能型携帯情報端末４０で実行される処理（以下、「ショベル異常時処理」とする。）について説明する。なお、図１２は、ショベル異常時処理の流れを示すフローチャートである。また、図１３及び図１４は、管理装置９０との通信を介して取得する各種情報を表示する画面（以下、「通信リンク画面」とする。）の例である。また、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０からの通知に基づいてショベルの異常を検出した場合に、このショベル異常時処理を実行する。
最初に、多機能型携帯情報端末４０は、通信リンク画面を表示する（ステップＳ２１）。本実施形態では、通信リンク画面は、図１３に示すように、代理店情報表示部４１ｎ、送信ボタン４１ｐ、通話ボタン４１ｑを含む。代理店情報表示部４１ｎは、ショベル販売会社の代理店等、ショベル異常時の連絡先に関する情報を表示する領域である。送信ボタン４１ｐ及び通話ボタン４１ｑは、表示入力装置４０ｃ上に表示されるソフトウェアボタンである。送信ボタン４１ｐがタップ操作された場合、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０内の所定領域に記憶されたデータを管理装置９０に送信する。通話ボタン４１ｑがタップ操作された場合、多機能型携帯情報端末４０は、表示入力装置４０ｃ上で選択された状態にある連絡先に電話を掛ける。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、自身の位置情報を管理装置９０に対して送信する（ステップＳ２２）。本実施形態では、多機能型携帯情報端末４０は、ＧＰＳ機能を用いて取得した位置情報を管理装置９０に対して送信する。管理装置９０は、多機能型携帯情報端末４０から受信した位置情報に基づいて多機能型携帯情報端末４０の現在位置から所定距離範囲内に存在する代理店等に関する情報を検索して代理店情報を生成する。そして、管理装置９０は、生成した代理店情報を多機能型携帯情報端末４０に対して送信する。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、管理装置９０から代理店情報を受信し（ステップＳ２３）、受信した代理店情報を通信リンク画面の代理店情報表示部４１ｎに表示する（ステップＳ２４）。図１３は、３つの代理店が最寄りの代理店として検索された状態を示す。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、特定の代理店が選択されたか否かを判定する（ステップＳ２５）。本実施形態では、多機能型携帯情報端末４０は、代理店情報表示部４１ｎにおける３つの代理店のそれぞれに対応する領域の何れかが運転者によってタップ操作されたか否かを判定する。
特定の代理店が未だ選択されていないと判定した場合（ステップＳ２５のＮＯ）、多機能型携帯情報端末４０は、特定の代理店が選択されるまでそのまま待機する。
特定の代理店が選択されたと判定した場合（ステップＳ２５のＹＥＳ）、多機能型携帯情報端末４０は、選択された代理店、及びその選択された代理店の詳細情報を表示入力装置４０ｃ上に表示する（ステップＳ２６）。本実施形態では、多機能型携帯情報端末４０は、選択された特定の代理店を表示する被選択代理店表示部４１ｒと、その選択された特定の代理店のより詳細な情報を表示する詳細情報表示部４１ｓとを含む通信リンク画面を表示する。図１４は、特定の代理店が選択され、その選択された代理店のより詳細な情報が表示された状態を示す。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、送信ボタン４１ｐがタップ操作されたか否かを判定する（ステップＳ２７）。
そして、送信ボタン４１ｐがタップ操作されていないと判定した場合（ステップＳ２７のＮＯ）、多機能型携帯情報端末４０は、タップ操作されるまでそのまま待機する。
一方、送信ボタン４１ｐがタップ操作されたと判定した場合（ステップＳ２７のＹＥＳ）、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０に対してデータ転送指令を送信する（ステップＳ２８）。本実施形態では、データ転送指令を受信したコントローラ３０は、一時記憶部３０ａ、異常情報記憶部等の所定領域に記憶されたデータを多機能型携帯情報端末４０に送信する。
その後、多機能型携帯情報端末４０は、コントローラ３０から送信されるデータを受信し（ステップＳ２９）、その受信したデータを管理装置９０に転送する（ステップＳ３０）。
なお、多機能型携帯情報端末４０は、通話ボタン４１ｑがタップ操作された場合には、選択された状態にある代理店の電話番号に電話を掛けるようにする。
このように、多機能型携帯情報端末４０は、ショベルで異常が検出された場合に自動的に通信リンク画面を表示し、代理店への連絡等の措置を運転者が容易に実行できるようにする。
次に、図１５を参照して、ショベル異常時処理の際に表示入力装置４０ｃ上に表示される通信リンク画面の別の例について説明する。図１５の通信リンク画面は、送信ボタン４１ｐ、通話ボタン４１ｑ、詳細情報表示部４１ｓ、及び地図表示部４１ｔを含む。
本実施形態では、多機能型携帯情報端末４０は、管理装置９０から代理店情報を受信し、且つ、特定の代理店が選択された後にこの通信リンク画面を表示入力装置４０ｃ上に表示する。なお、多機能型携帯情報端末４０は、特定の代理店が選択される前にこの通信リンク画面を表示してもよい。
地図表示部４１ｔは、地図情報を表示する部分であり、ショベル（多機能型携帯情報端末４０）の現在位置を表す現在位置アイコン４１ｕと、検索された或いは選択された代理店の位置を表す代理店位置アイコン４１ｖとを含む。
運転者は、多機能型携帯情報端末４０において、スワイプ操作、ピンチイン操作、ピンチアウト操作等を利用しながら地図表示部４１ｔの地図情報のスクロール、縮小表示、拡大表示等を実行できる。
このようにして、多機能型携帯情報端末４０は、ショベルで異常が検出された場合に地図情報を表示し、ショベルと代理店の位置関係を運転者が容易に認識できるようにする。また、多機能型携帯情報端末４０は、ショベルに取り付けられる専用の通信用コントローラを不要とし、ショベルのコストダウンを図ることができる。また、多機能型携帯情報端末４０に備えられた振動計測機能は、ショベルを構成する部品の故障分析に用いることができる。さらに、多機能型携帯情報端末４０に備えられた方位判定機能は、ショベルの向きを地図表示部４１ｔ上に表示する際に用いることができる。
上述の実施形態では、ショベルに多機能型携帯情報端末を取り付けているが、図１６に示すような構成のハイブリッド型ショベルに多機能型携帯情報端末を取り付けることとしてもよい。以下、ハイブリッド型ショベルの構成について説明する。図１６において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示されている。
機械式駆動部としてのエンジン１１と、アシスト駆動部としての電動発電機１２は、変速機１３の２つの入力軸にそれぞれ接続されている。変速機１３の出力軸には、油圧ポンプとしてメインポンプ１４及びパイロットポンプ１５が接続されている。メインポンプ１４には、高圧油圧ライン１６を介してコントロールバルブ１７が接続されている。
コントロールバルブ１７は、ハイブリッド式ショベルにおける油圧系の制御を行う制御装置である。下部走行体１用の油圧モータ１Ａ（右用）及び１Ｂ（左用）、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９は、高圧油圧ラインを介してコントロールバルブ１７に接続される。
電動発電機１２には、インバータ１８Ａを介して、蓄電器としてのキャパシタを含む蓄電系１２０が接続される。蓄電系１２０には、インバータ２０を介して電動作業要素としての旋回用電動機２１が接続されている。旋回用電動機２１の回転軸２１Ａには、レゾルバ２２、メカニカルブレーキ２３、及び旋回変速機２４が接続される。また、パイロットポンプ１５には、パイロットライン２５を介して操作装置２６が接続される。旋回用電動機２１と、インバータ２０と、レゾルバ２２と、メカニカルブレーキ２３と、旋回変速機２４とで負荷駆動系が構成される。
操作装置２６は、レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、ペダル２６Ｃを含む。レバー２６Ａ、レバー２６Ｂ、及びペダル２６Ｃは、油圧ライン２７及び２８を介して、コントロールバルブ１７及び圧力センサ２９にそれぞれ接続される。圧力センサ２９は、電気系の駆動制御を行うコントローラ３０に接続されている。
コントローラ３０は、ハイブリッド式ショベルの駆動制御を行う主制御部としての制御装置である。コントローラ３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)及び内部メモリを含む演算処理装置で構成され、ＣＰＵが内部メモリに格納された駆動制御用のプログラムを実行することにより実現される装置である。
コントローラ３０は、圧力センサ２９から供給される信号を速度指令に変換し、旋回用電動機２１の駆動制御を行う。圧力センサ２９から供給される信号は、旋回機構２を旋回させるために操作装置２６を操作した場合の操作量を表す信号に相当する。
コントローラ３０は、電動発電機１２の運転制御（電動（アシスト）運転又は発電運転の切り替え）を行うとともに、蓄電系１２０の昇降圧コンバータを駆動制御することにより蓄電系１２０の蓄電部であるキャパシタの充放電制御を行う。コントローラ３０は、キャパシタの充電状態、電動発電機１２の運転状態（電動（アシスト）運転又は発電運転）、及び旋回用電動機２１の運転状態（力行運転又は回生運転）に基づいて、昇降圧コンバータの昇圧動作と降圧動作の切替制御を行い、これによりキャパシタの充放電制御を行う。
また、本願は、２０１２年７月１９日に出願した日本国特許出願２０１２－１６０９０９号に基づく優先権を主張するものでありその日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 油圧モータ
２ 旋回機構
２Ａ 旋回用油圧モータ
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
１０ａ フレーム
１１ エンジン
１２ 電動発電機
１３ 変速機
１４ メインポンプ
１４ａ レギュレータ
１４ｂ 吐出圧力センサ
１４ｃ 油温センサ
１５ パイロットポンプ
１６ 高圧油圧ライン
１７ コントロールバルブ
１８、２０ インバータ
２１ 旋回用電動機
２２ レゾルバ
２３ メカニカルブレーキ
２４ 旋回変速機
２５ パイロットライン
２６ 操作装置
２６Ａ、２６Ｂ レバー
２６Ｃ ペダル
２６Ｄ ボタンスイッチ
３０ コントローラ
３０ａ 一時記憶部
４０ 多機能型携帯情報端末
４０ａ マイクロフォン
４０ｂ 音声認識部
４０ｃ 表示入力装置
４１ メイン画面
４１ａ 時刻表示部
４１ｂ 走行モード表示部
４１ｃ アタッチメント表示部
４１ｄ 平均燃費表示部
４１ｅ 排ガスフィルタ状態表示部
４１ｆ エンジン作動時間表示部
４１ｇ 冷却水温表示部
４１ｈ 燃料残量表示部
４１ｉ 作業モード表示部
４１ｋ 作動油温表示部
４１ｍ 音声指令表示部
４１ｎ 代理店情報表示部
４１ｐ 送信ボタン
４１ｑ 通話ボタン
４１ｒ 被選択代理店表示部
４１ｓ 詳細情報表示部
４１ｔ 地図表示部
４１ｕ 現在位置アイコン
４１ｖ 代理店位置アイコン
５０ 取り付け部
５１ スイッチパネル
５１ａ ライトスイッチ
５１ｂ ワイパースイッチ
５１ｃ ウインドウォッシャスイッチ
５２ 設置台
５４ 搭載部
５６ 制振機構
５８ 接続部
６０ 運転席
７０ 蓄電池
７２ 電装品
７５ エンジン回転数調整ダイヤル
８０ 撮像装置
９０ 管理装置

Claims (12)

  1. 下部走行体と、
    前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
    前記上部旋回体に設けられるキャビンと、
    前記キャビンに設けられる運転席と、
    前記運転席の近傍に設けられ、携帯端末を搭載する保持部と、有し、
    前記携帯端末を前記保持部に配置した状態で、ショベルの電源部から前記携帯端末へ電力を供給可能である、
    ショベル。
  2. 前記保持部は、前記運転席よりも右側に設けられている、
    請求項１に記載のショベル。
  3. 前記保持部は、前記携帯端末を縦にして配置する、
    請求項１に記載のショベル。
  4. 有線、又は、非接触により前記携帯端末へ電力を供給可能である、
    請求項１に記載のショベル。
  5. 前記保持部は、制振機構を介して設けられている、
    請求項１に記載のショベル。
  6. 前記携帯端末を前記保持部に配置した状態で、前記携帯端末と接続可能なコネクタを有する、
    請求項１に記載のショベル。
  7. 前記保持部は、前記携帯端末を縦にして配置しつつ、且つ、前記携帯端末へ電力を供給可能である、
    請求項１に記載のショベル。
  8. 前記保持部は、前記携帯端末の画面が前記運転席を向くように設けられている、
    請求項１に記載のショベル。
  9. 前記キャビンには、ショベルと前記携帯端末とを繋ぐ配線のためのプラグが設けられている、
    請求項１に記載のショベル。
  10. 前記配線を通じてデータ通信と電源供給とが行われる、
    請求項９に記載のショベル。
  11. 前記保持部に配置された前記携帯端末の表示部は、前記運転席の座面よりも高い位置に配置されている、
    請求項１に記載のショベル。
  12. 運転席と、
    前記運転席の近傍に設けられ、携帯端末を搭載する保持部と、有し、
    前記携帯端末を前記保持部に配置した状態で、ショベルの電源部から前記携帯端末へ電力を供給可能である、
    ショベルのキャビン。
JP2023208894A 2012-07-19 2023-12-11 ショベル及びショベルのキャビン Pending JP2024015350A (ja)

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