JP2579152B2

JP2579152B2 - 被作動体の駆動制御装置

Info

Publication number: JP2579152B2
Application number: JP61288364A
Authority: JP
Inventors: 秀樹悪七
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-12-03
Filing date: 1986-12-03
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPS63142129A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、フェイルセーフ方式による自己診断によ
り内部回路等の故障による機械の異常動作を早期に停止
する被作動体の駆動制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、建設機械の分野においても電子制御化が進み、
作業機はマイクロコンピュータによって駆動制御される
ようになっている。この種の建設機械において、操作レ
バーの変位はポテンショメータにより電気信号に変換さ
れて制御回路に入力される。制御回路ではこれら入力信
号に基づき各サーボ弁に加えるアクチュエータ駆動信号
を算出し、これら駆動信号を電流増幅部を介して各サー
ボ弁のソレノイドに加えるようにしている。また、この
制御回路では通常、装置内各種電気回路の故障診断も行
っており、故障を検出した場合、前記アクチュエータ駆
動信号を「零」とするようにして、機械を停止させるよ
うにしている。

しかし、上記の構成においては、例えば電流増幅部が
短絡等により故障した場合はアクチュエータ駆動信号を
「零」としても、ソレノイドに対して電流が供給され続
け、アクチュエータは停止しない。そして、この結果、
車両の暴走、作業機の異常動作というような不足の事態
が発生する。このような場合、通常オペレータは燃料供
給レバーを切ることによりエンジンを停止し、かつキー
スイッチをオフすることにより装置内各電気回路への電
源供給を遮断するようにして車両暴走を強制停止させる
と考えられる。ところで、建設機械においては、車載バ
ッテリから各電気回路への電源ラインにリレーを設け、
このリレーをオルタネータの出力によってエンジンが完
全停止した時点で遮断するようにしている。ここで、オ
ペレータによって燃料供給レバーが切られてからエンジ
ンが完全に停止するまでにはある程度の時間がかかるた
め、上記リレーは燃料供給レバーが切られると直ちにオ
フされるわけではなく、オフされるまでにある程度の時
間遅れがある。このため、この時間の間、バッテリから
サーボ弁のソレノイドへは電力が供給されることにな
り、上記電流増幅部の短絡等の場合には燃料供給レバー
とキースイッチを切ったとしても機械を直ちに停止させ
ることができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来装置においては、燃料供給レバーとキ
ースイッチを切ったとしても装置内回路へはある程度の
時間電源電力が供給され続けるので、上記の操作によっ
ては作業機及び車両を直ちに停止させることができず、
このため故障箇所によっては車両の暴走、作業機の異常
動作等による重大事故が発生するという危険性を有して
いる。このような電気回路の故障は電子制御システムの
巨大化による電気部品点数の増大に伴ないその頻度が増
大するのは必然であると考えられる。

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので、作業機
内の電気回路内に故障が発生した場合、作業機を自動的
に早期停止させることができる被作動体の駆動制御装置
を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

そこでこの発明は、操作レバーおよびこの操作レバー
の操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有する
指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演
算する制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な
駆動信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する
出力部を有する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御
装置において、前記アクチュエータを流れる電流と前記制御演算部か
らの制御信号を監視することにより前記アクチュエータ
および前記出力部回りの異常を検出する異常検出手段
と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記アク
チュエータの駆動を禁止する禁止手段とを具えるように
している。

係る発明によれば、アクチュエータを流れる電流と前
記制御演算部からの制御信号を監視することによりアク
チュエータおよび前記出力部回りの異常を検出し、異常
が検出された場合、アクチュエータの駆動を禁止する。
この結果、アクチュエータおよび前記出力部回りに異常
が発生した場合、被作動体は速やかに停止する。

またこの発明では、操作レバーおよびこの操作レバー
の操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有する
指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演
算する制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な
駆動信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する
出力部を有する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御
装置において、前記制御演算部から出力される監視用パルス信号を監
視することにより制御演算部の異常を検出する異常検出
手段と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記アクチ
ュエータの駆動を禁止する禁止手段とを具えるようにし
ている。

かかる発明によれば、制御演算部から出力される監視
用パルス信号を監視することにより制御演算部の異常を
検出し、異常が検出された場合、アクチュエータの駆動
を禁止する。この結果、制御演算部に異常が発生した場
合、被作動体は速やかに停止する。

またこの発明では、操作レバーおよびこの操作レバー
の操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有する
指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演
算する制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な
駆動信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する
出力部を有する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御
装置において、前記指令入力装置と、前記制御演算部と、前記アクチ
ュエータおよび前記出力部回りとのうちの少なくとも１
つの異常を検出する異常検出手段と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記制御演
算部と前記アクチュエータとの間の信号の伝達を断とす
ることにより、前記アクチュエータの駆動を禁止する禁
止手段とを具えるようにしている。

係る発明によれば、前記異常検出手段により、指令入
力装置と、制御演算部と、アクチュエータおよび出力部
回りとのうちのいずれかの異常が検出された場合、禁止
手段は制御演算部とアクチュエータと間の信号の伝達を
断とすることにより、前記アクチュエータの駆動を禁止
する。この結果、被作動体は速やかに停止する。

また、この発明では、操作レバーおよびこの操作レバ
ーの操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有す
る指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータを駆動する電気
的な駆動信号を発生する制御手段とを具えた被作動体の
駆動制御装置において、前記操作レバーの中立位置を検
出する中立位置検出手段と、この中立位置検出手段から
の中立検出信号を遅延する遅延手段と、この遅延手段を
介して伝達された中立検出信号によって前記制御手段と
前記アクチュエータとの間の信号の伝達を禁止する禁止
手段とを具えるようにしている。

かかる発明によれば、オペレータが機械の暴走などを
感知した際には、オペレータは操作レバーをニュートラ
ル（中立）にすれば、この操作は中立位置検出手段によ
って検出され、この結果禁止手段によって制御手段とア
クチュエータとの間の信号の伝達が禁止され、被作動体
は緊急停止される。

またこの発明では、操作レバーおよびこの操作レバー
の操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有する
指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演
算する制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な
駆動信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する
出力部を有する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御
装置において、前記操作レバーの中立位置を検出する中
立位置検出手段と、前記制御手段から前記アクチュエー
タへの出力信号の有無を検出する信号検出手段と、前記
中立位置検出手段と前記信号検出手段により同時に中立
位置及び出力信号が検出されたとき故障と判断する故障
診断部とを具えるようにしている。

かかる発明によれば、操作レバーが中立であると検出
されているときに、制御手段からアクチュエータへの出
力信号が検出されている場合、これを故障と診断するよ
うにして、操作レバーが中立にあるときにアクチュエー
タが駆動されるといった各部の故障による不測の事態を
回避させることができる。

さらにこの発明では、操作レバーおよびこの操作レバ
ーの操作量に応じた操作信号を発生する出力手段を有す
る指令入力装置と、被作動体を駆動するアクチュエータ
と、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力され
た操作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演
算する制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な
駆動信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する
出力部を有する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御
装置において、前記操作レバーの中立位置を検出する中
立位置検出手段と、この中立位置検出手段からの中立検
出信号を遅延する遅延手段と、前記制御手段から前記ア
クチュエータへの出力信号の有無を検出する信号検出手
段と、前記遅延手段を介して伝達された中立位置検出手
段と前記信号検出手段により同時に中立位置及び出力信
号が検出されたとき故障と診断する故障診断部とを具え
るようにしている。

かかる発明によれば、遅延手段を介して伝達された中
立位置検出信号に基づき操作レバーが中立であると検出
されているときに、制御手段からアクチュエータへの出
力信号が検出されている場合、これを故障と診断するよ
うにしている。

〔実施例〕

以下添付図面に示す実施例にしたがって本発明の一実
施例を説明する。

第１図は建設機械用電子制御装置の回路構成例を示す
ものであり、この電子制御装置によって複数の電動アク
チュエータ１−1,……,1−ｎを駆動制御する。これら電
動アクチュエータ１−1,…,1−ｎは例えばソレノイドを
示すものであり、これらソレノイドを操作することによ
り図示しない電磁弁の流路の方向及び流量が変えられ
る。そして、これら電磁弁操作により図示しない油圧シ
リンダが伸縮駆動され、この結果、被作動体としてのバ
ケット、ブーム、ブレード、上部旋回体、走行モータ等
の作業機が駆動されることになる。尚、この場合、電動
アクチュエータ１−１及び１−２は夫々ブームを上げ及
び下げ側に駆動するものとし、これを指令入力装置２−
１によって操作するとする。

これら電動アクチュエータ１−1,…,1−ｎに対する指
令信号を発生する複数の指令入力装置２−1,…,2−ｍ
（ｍ＜ｎ）は夫々、操作レバー３、ポテンショメータ
４、及びニュートラルセンサ５で構成されている。ポテ
ンショメータ４は操作レバー３の変位に対応する電圧信
号VI₁,VI₂,…,VI_mを発生し、これを制御演算部９に出力
する。ニュートラルセンサ５は、操作レバー３の変位に
対応して回転し凹部を有するカム６、被動体７、及び電
気接点８等で構成され、これらの機械的構成により操作
レバー３のニュートラル状態を検出し、ニュートラルの
ときに論理値「１」、ニュートラル以外のときに論理値
「０」となるニュートラル信号NS₁,NS₂,…,NS_mを出力す
る。これら指令入力装置２−1,…,2−ｍから出力される
指令信号VI₁,…,VI_mとニュートラル信号NS₁,…,NS_mは制
御演算部９に入力される。また、前記ニュートラル信号
NS₁〜NS_mは遅延回路13−１〜13−ｍに夫々入力され、こ
こで夫々所定時間の遅延処理が加えられた後、信号ND₁
〜ND_mとして制御演算部９及び各電動アクチュエータ毎
に設けられたノアゲート10−1,…,10−ｎに対して入力
される。

制御演算部９は各指令入力装置２−1,…,2−ｍのポテ
ンショメータ4,…から入力される指令信号VI₁,…,VI_mに
基づき各電動アクチュエータ１−1,…,1−ｎを駆動する
ためのアクチュエータ駆動指令信号VO₁,…,VO_nを演算し
出力する動作の他に、各回路部の異常診断及び異常時に
おける作業機停止制御を行なう。この際、制御演算部９
は、操作レバー３がニュートラル位置から作業機駆動位
置へ変位された場合作業機が応答性良く動作し、操作レ
バー３が作業機駆動側からニュートラル位置へ変位され
た場合は作業機がゆっくり動作するように、各ポテンシ
ョメータ３から入力される指令信号VI₁,…,VI_mに所定の
遅延を持たせるようにしており、これら遅延された指令
信号に基づき駆動信号VO₁〜VO_nを出力するようにしてい
る。また、制御演算部９内でのニュートラル検出は、ポ
テンショメータ３から入力される指令信号VI₁〜VI_mとニ
ュートラルセンサ５の検出信号との双方を用いて行なわ
れており、このため制御演算部９内で遅延される前記指
令信号VI₁,…に対応するようにニュートラルセンサ５側
にも遅延回路13−1,…を設けるようにしている。また、
制御演算部９での異常検出処理の際には、未遅延及び遅
延の２種類の信号を持つ指令信号VIに対応して、ニュー
トラル信号も遅延しないものNS₁〜ns_mと遅延したものND
₁〜ND_mとの双方が使用される。尚、制御演算部９から出
力される駆動信号VO₁〜VO_nは例えば指令信号VI₁〜VI_mと
フィードバック信号（図示せず）との偏差信号である。

これら駆動信号VO₁,…,VO_nはスイッチ回路11−1,…,1
1−ｎを介して増幅器（出力部）12−1,…,12−ｎに入力
され、増幅器によって増幅された後各電動アクチュエー
タ１−1,…,1−ｎに加えられる。

これら電動アクチュエータ１−1,…,1−ｎ対する電源
供給は電源ライン20l₁〜20l₃を介して行なわれる。この
電源ライン20l₁〜20l₃は図示しない車載バッテリに接続
されている。この電源ライン20l₁〜20l₃には手動スイッ
チ14とリレー15とが設けられ、これらの２重構造により
電源を遮断できるようになっている。尚、この電源ライ
ンの図示しないバッテリ側の部分には従来装置のところ
で説明したリレーが設けられており、このリレーはディ
ーゼルエンジンが停止されることにより電源ラインを断
するように動作する。手動スイッチ14によって電源が切
られたか否かは検出回路16によって検出され、検出回路
16は手動スイッチ14が未投入（電源続）のとき論理値
「１」、手動スイッチ14が投入（電源断）されたとき論
理値「０」となるレバーロック信号LRを制御演算部９に
入力する。また、リレー15はノアゲート16の出力信号に
よって断続されるもので、ノアゲート16の出力が論理値
「０」のときその接点をオフし、ノアゲート16の出力が
論理値「１」のときその接点をオンとする。

このノアゲート16に対しては制御演算部９からのリレ
ー遮断信号REと演算部監視回路17からの演算部異常信号
WDEが入力され、ノアゲート16はこれら信号RE及びWDEの
うちのいずれかが論理値「１」となったとき、その出力
信号が「０」となってリレー15を遮断（オフ）する。リ
レー遮断信号REは何らかの異常があってリレー15をオフ
して電源を遮断する必要があるとき演算制御部９から出
力されるものである。

演算部監視回路17は、制御演算部９の異常を監視する
もので、演算部監視回路17には制御演算部９より監視用
パルス信号WDが入力されている。この場合、制御演算部
９は、繰返し行なう診断及び異常検出等の処理プログラ
ムを１順遂行する毎に演算部監視回路17に１パルス出力
するようにしており、演算部監視回路17は、この監視用
パルス信号WDのパルス周期が所定の範囲内にあるか否か
で演算部監視回路17の異常の有無を判定する。すなわち
演算部監視回路17は演算制御部９から入力される監視用
パルス信号WDの周期が予設定した所定の範囲から外れた
とき、演算制御部９が異常であると判定し、このときノ
アゲート16に対して論理値「１」の演算部異常信号WDE
を出力する。また、リレー15の異常は、リレー15を介し
た後の電源ライン20l₃の電圧信号Vpを制御演算部９に入
力し、この電圧Vpを制御演算部９が監視することにより
検出される。

また、各電動アクチュエータ毎に設けられたノアゲー
ト10−1,…,10−ｎは、、スイッチ回路11−1,…,11−ｎ
の切替えを行うもので、スイッチ回路11は対応するノア
ゲート10の出力が論理値「１」のとき入力側に加えられ
る駆動信号VOを増幅器12に伝え、ノアゲート10の出力が
論理値「０」のとき出力ラインVOを断路するようその接
点を切替える。ただし、断路状態のときには零電圧が増
幅器に対して加えられるようになっている。これらノア
ゲート10−1,…,10−ｎには、前記演算部監視回路17か
らの演算部異常信号WDEと演算制御部９からのアクチュ
エータ停止信号DF₁,DF₂,…,DF_nと前記ニュートラルセン
サ５からのニュートラル信号ND₁〜ND_mとが夫々入力され
ている。アクチュエータ停止信号DF₁,…,DF_nは何らかの
異常により出力ラインVO₁〜VO_mを強制的に断路として作
業機を停止させる必要があるときに演算制御部９から出
力される。

各電動アクチュエータ１−1,…,1−ｎにはこれらアク
チュエータを流れる電流値を検出する電流検出器18−1,
…,18−ｎが夫々設けられており、これら電流検出装置
に18−1,…,18−ｎによって夫々電圧変換された検出値V
F₁,…,VF_nが制御演算部９に入力されている。尚、30は
表示器またはブザー等により機器の異常をオペレータに
警報する警報装置である。

すなわち、この実施例では、作業機を緊急停止するた
めの構成として、指令電圧圧力ラインを強制的に断路に
するスイッチ回路11−1,…,11−ｎと、電源を遮断する
自動断続リレー15と、オペレータ操作により電源を遮断
する手動スイッチ14とを設けるようにした。

以下、上記構成の作用を説明する。

制御演算部９には、５種類のフラグ信号LERF_j,RERF,A
ERF_i,INHF_i及びOEN_jを有し、これらフラグ信号とニュー
トラル信号NS₁〜NS_m、そのディレイ信号ND₁〜ND_m、レバ
ーロック信号LR及び電流検出信号VF₁〜VF_n等に基づきリ
レー遮断信号RE及びアクチュエータ停止信号DF₁〜DF_nの
出力制御を行なう。フラグ信号LERF_j（ｊ＝１〜ｍ）は
指令入力装置２−ｊの異常を示すもので、このフラグ信
号はｍ個の指令入力装置に対応して各別に設けられてい
る。フラグ信号RERFはリレー15の異常を示すものでリレ
ー15が異常の場合このフラグ信号RERFが“1"となる。フ
ラグ信号AERF_i（ｉ＝１〜ｎ）は電動アクチュエータ部
１−ｉ、増幅器12−ｉ、及び電流検出器18−ｉ等の部分
の異常を示すもので、このフラグ信号もｎ個の電動アク
チュエータに対応して各別に設けられている。フラグ信
号INHF_iはRERF同様リレー15の異常を示すものである
が、このフラグINHF_iが“1"となった場合、全てのアク
チュエータ停止信号DF₁〜DF_nを送出することにより、駆
動信号VO₁〜VO_nの供給を遮断するようにして、電源の遮
断及び駆動信号VO₁〜VO_nの遮断の両面からアクチュエー
タを停止するようにし、フェイルセーフ性を向上させる
ようにしている。またフラグ信号OEN_jは、対応する操作
レバー部が故障したときに“1"となるものであり、制御
演算部９ではこのフラグ信号が“1"となった場合対応す
るアクチュエータ停止信号DF_iを“1"にして出力する。

制御演算部９はこれらのフラグ信号と信号ND₁〜ND_m、
レバーロック信号LRとを用い、以下の論理式に従ってリ
レー遮断信号RE及びアクチュエータ停止信号DF₁〜DF_nを
出力する。

RE＝▲▼＋RERF …（１） DF_i＝ND_j＋AERF_i＋INHF_i＋OEN_j …（２）第２図は制御演算部９の異常検出処理手順の一例を示
すものであり、以下このフローチャートを参照して制御
演算部９の動作等を説明する。このフローチャートは、
操作レバーの故障診断、リレーの故障診断および増幅器
まわりの故障診断から成る３つの部分に大別される。

制御演算部９は異常検出処理を行なうに先立ち、前述
のフラグ信号LERF_j,RERF,AERF_i,OEN_j、及びリレー遮断
信号RE、アクチュエータ停止信号DF₁〜DF_n等の初期化を
行なう（ステップ100）。尚、この初期化においては、
前記各フラグ信号は“0"に、信号RE及びDF₁〜DF_nは作業
機停止側すなわち“1"に初期化される。

・操作レバーの故障診断まず、制御演算部９は指令入力装置２即ち操作レバー
部の故障診断を行なう。

指令入力装置２−1,…,2−ｍは前述したように半２重
系となっており、制御演算部９にはポテンショメータ４
からの指令信号VI_j（ｊ＝１〜ｍ）とニュートラルセン
サ５からのニュートラル信号NS_j（ｊ＝１〜ｍ）が夫々
入力されており、制御演算部９はこれらの入力信号に基
づき操作レバーの故障判定を行なう。すなわち制御演算
部９には指令入力装置２の故障判定用として第３図に示
すように、３つの異なる設定値V₁,V₂及びV₃（V₂＜V₁＜V
₃）が正負夫々の値として設定されており、制御演算部
９はこれら設定値V₁〜V₃を用い、まずｊ＝１の指令入力
装置について故障診断を行なう（ステップ110）。

制御演算部９はポテンショメータ４から入力される指
令信号VI₁の絶対値を操作レバー３のフルストローク時
の指令値V₃と比較し（ステップ120）、|VI₁|＞V₃のとき
は例えばレバーハーネスの断線又は地路による故障と判
定し、フラグ信号LERF₁を“1"とする（ステップ130）。
また、|VI₁|≦V₃のとき制御演算部９は、ニュートラル
信号NS₁が“1"から“0"または“0"から“1"に切換わる
時点において指令信号VI₁がV₂＜VI₁＜V₁を満足しない場
合にポテンショメータのズレ等による操作レバーの故障
であると判定する。すなわち制御演算部９はニュートラ
ル信号NS₁の“0",“1"を判定し（ステップ140）、該信
号NS₁が“0"のときは、指令信号VI₁を設定値V₂と比較し
（ステップ150）、この比較結果が|VI₁|≦V₂のときは操
作レバーの故障と判定しフラグ信号LERF₁を“1"とし
（ステップ130）、また|VI₁|＞V₂のときは正常と判定す
る。ステップ140の判定においてニュートラル信号NS₁が
“1"のときには制御演算部９は指令信号VI₁を設定値V₁
と比較し（ステップ160）、この比較結果が|VI₁|≧V₁の
ときは操作レバーの故障と判定しフラグ信号LERF₁を
“1"とし（ステップ130）、また|VI₁|＜V₁のときは正常
と判定する。上記故障診断によってフラグ信号LERF₁が
“1"となった場合、制御演算部９はその指令入力装置か
ら入力される指令信号VI₁をその入力値に関係なくニュ
ートラル即ち零として以後駆動信号VO₁…の出力制御等
の内部処理を行うとともに、フラグ信号OEN₁を“1"にす
る（ステップ170）。このフラグ信号OEN₁が“1"になる
と、その後のステップ380においてこの指令入力装置
（この場合２−１）に対応するアクチュエータ停止信号
（この場合DF₁及びDF₂）が“1"となり、この結果、スイ
ッチ回路11−1,11−２の各接点は零電圧側に切換わり、
各増幅器12−1,12−２に供給される駆動信号が零となり
対応する電動アクチュエータ１−１及び１−２は消勢さ
れる。

以下、制御演算部９はｊ＝２〜ｍの指令入力装置につ
いて同様の故障診断を行ない、異常が検出された場合は
フラグ信号LERF₂〜LERF_mを“1"とし、異常と判定された
指令入力装置に係わる駆動信号出力ラインを断路とする
ことにより対応する電動アクチュエータを消勢する（ス
テップ180、ステップ190、ステップ110,…）。

・リレーの故障診断次に、電源遮断リレー15の部分の異常検出処理につい
て説明する。

まず、ステップ200においてフラグ信号INHF₁〜INHF_n
が初期化される。

次に、制御演算部９はリレー遮断信号REの“0",“1"
を判定する（ステップ210）。この信号REは、初期状態
では“1"で、手動スイッチ14の接続（電源ライン接続）
に伴なうレバーロック信号のLR“1"入力により“0"とな
って電源ラインを接続し、その後はフラグ信号RERFが
“1"になると、再び“1"となって電源ラインを遮断する
（ステップ380参照）。制御演算部９はステップ210の判
定において、信号REが“1"である場合は、電源ライン20
l₃の電圧値Vpを判定し（ステップ220）、この電圧値Vp
が零あるいはその近傍の値である場合は、電源遮断リレ
ー15が正常であると判定し、その後フラグ信号INHF₁〜I
NHF_nを全て“1"にする（ステップ250）。この結果、ス
テップ380において全てのアクチュエータ停止信号DF₁〜
DF_nが“1"となって出力され、これにより全てのスイッ
チ回路11−１〜11−ｎの接点が零電圧側に切換わり、制
御演算部９の駆動信号VO₁〜VO_nは各電動アクチュエータ
１−１〜１−ｎに供給されなくなる。また、ステップ22
0において、電圧値Vpが零あるいは零付近の値でないと
判定された場合には、制御演算部９は例えばリレー溶着
等のリレー不良が発生したと判断し、フラグ信号RERFを
“1"にする（ステップ240）。この結果、ステップ380に
おいてリレー遮断信号REが“1"となり、リレー15がオフ
される。この状態は、電源遮断リレー15を断したにもか
かわらず電源ライン20l₃に電圧が発生している状態であ
り、危険性が高い。このため制御演算部９は警報装置30
を動作させ、オペレータに異常を報知するようする。こ
の異常報告によりオペレータは手動スイッチ14を投入
し、各電動アクチュエータ１−１〜１−ｎに供給される
電源をカットし、作業機を緊急停止させることができ
る。この場合においても、フラグ信号INHF₁〜INHF_nは同
様に“1"にされ、この結果、ステップ380においてアク
チュエータ停止信号DF₁〜DF_nが出力され、各電動アクチ
ュエータ１−１〜１−ｎには駆動信号VO₁〜VO_nが供給さ
れない状態となっている。

ステップ210における判定において、リレー遮断信号R
Eが“0"である場合、制御演算部９は電源ライン20l₃の
電圧値Vpが所定の設定電圧値Vcより大であるか否かを判
定する（ステップ230）。この判定においてVp≦Vcであ
る場合制御演算部９はリレー作動不良が発生したと判断
し、フラグ信号RERF及びINHF₁〜INHF_nを点灯する（ステ
ップ240、ステップ250）。これらフラグの点灯により、
その後電源遮断リレー15が断されるとともにスイッチ回
路11−１〜11−ｎが零電圧側に切換わる。前記ステップ
210の判定において、Vp＞Vcである場合にはリレー15は
正常と判定され、手順は次の処理即ち電動アクチュエー
タ１−ｉ回りの電気回路の異常判定処理に移行する。

・増幅器まわりの故障診断まず、制御演算部９はｉ＝１についての電動アクチュ
エータ１、スイッチ回路11、増幅器12及び電流検出器18
の故障判定を行なう（ステップ260）。

この故障判定において、制御演算部９はまずアクチュ
エータ停止信号DF₁の“0",“1"を判定する。そして、こ
の判定において信号DF₁が“1"である場合は電流検出器1
8−１の検出値VF₁を判定し（ステップ280）、VF₁が零近
傍の値であるときは正常と判定し、手順をｉ＝２につい
ての処理に移行させる（ステップ350）。またステップ2
80の判定において、VF₁が零近傍の値でない場合には、
例えばソレノイドドライブハーネスと電源線との短絡ま
たは増幅器12−１の短絡等が考えられ、制御演算部９は
フラグ信号AERF₁を“1"とし（ステップ290）、更にフラ
グ信号RERFを“1"とする（ステップ300）。この結果、
ステップ380において、リレー遮断信号REとアクチュエ
ータ停止信号DF₁が双方“1"となり、リレー15がオフさ
れるとともにアクチュエータ１−１の駆動信号出力ライ
ンが断路となる。

また、ステップ270の判定において信号DF₁が“0"の場
合には制御演算部９は現時点における駆動信号VO₁及び
電流検出値VF₁を参照し、第４図に示す駆動信号VO_iと電
流検出値VF_iとの関係から異常判定を行なう。第４図に
おいては、全領域を直線VF_i−VO_i＝V_tHと直線VO_i−VF_i
＝V_tLとを境にして３つの領域I,II、及びIIIに分けてお
り、制御演算部９では現時点の状態がこれら３つの領域
のいずれに属するかを判定し、判定した領域毎に各別の
処理を行なうようにする。

すなわち、ステップ310の判定により、領域IIIかそれ
以外かが判定され、領域IIIである場合は、ソレノイド
ドライブハーネスの断線・地絡等が考えられるが概して
この場合は故障原因の判定があいまいであるので、制御
演算部９はフラグ信号AERF₁及びRERFを双方“1"にする
（ステップ290,300）。この結果、リレー15がオフされ
るとともにアクチュエータ１−１に供給される駆動信号
が断される。

ステップ310の判定が「NO」である場合は、次に領域
Ｉか領域IIかの判定が行なわれる（ステップ320）。領
域IIと判定された場合は、これら機器部分は正常と判断
し、手順をｉ＝２についての処理に移行する（ステップ
350）。領域IIIと判定された場合はソレノイドドライブ
ハーネスのシュート等の故障が考えられ、この場合制御
演算部９はフラグ信号AERF₁を“1"にするとともに（ス
テップ330）、故障した増幅器囲りの部分によって駆動
される電動アクチュエータ（この場合１−１）に対応す
る指令入力装置（この場合２−１）から入力される指令
信号VI₁をその入力値に関係なくニュートラルとして以
後の内部処理を行なう（ステップ340）。この場合、フ
ラグ信号AERF₁が“1"となるので、その後のステップ380
においてアクチュエータ停止信号DF₁が“1"となり、こ
の結果アクチュエータ１−１に供給される駆動信号VO₁
が断される。尚、この状態の場合、制御演算部９の処理
手順はステップ380からリターンされ再びステップ110か
らの処理が繰返されるがこの次順の処理の際、ステップ
270の判定はYESであるので、次に電流検出値VF_iが調べ
られる（ステップ280）。このステップ280の判定の際、
電流検出値VF₁が零近傍の値であればその後エラーフラ
グは点灯されない（ステップ350…）。しかし、このス
テップ280の判定において電流検出値VF₁が零近傍の値で
ない場合はその後フラグ信号RERFが点灯する（ステップ
290,300）。すなわち、領域Ｉにおける故障の際は、一
旦故障部分に係わるアクチュエータ停止信号（この場合
DF₁）を出力することにより当該電動アクチュエータ
（この場合１−１）のみを消磁するようにし、その後こ
の電動アクチュエータを流れる電流値をチェックし、該
電流値が零近傍の値であればこれ以後この電動アクチュ
エータのみを出力停止し他の電動アクチュエータには駆
動信号を供給する。しかし、前記チェック時の電流値が
零近傍の値でないときはリレー遮断信号REによりリレー
15をオフし、全電動アクチュエータに対する電源供給を
カットするようにする。

以下、制御演算部９はｉ＝２〜ｎの増幅器まわりの部
分についても同様の故障診断を行なう（ステップ350,36
0,270,…）。そして、制御演算部９は各指令入力装置２
−１〜２−ｍから入力された指令信号VI₁〜VI_mに基づき
各電動アクチュエータ１−１〜１−ｎに対する駆動信号
VO₁〜VO_nを算出し、出力する。この際、前述の故障診断
により指令を止めるべきだと判断された指令信号につい
ては前述したようにニュートラル即ち零として取扱われ
る。

最後に制御演算部９は前記（１）及び（２）式に示し
た論理式に従ってリレー遮断信号RE及びアクチュエータ
停止信号DF_iを論理演算し、これら演算結果を出力する
（ステップ180）。このような制御を作業機が駆動され
ている間繰返し実行する。

以上説明した制御演算部９の動作をまとめると、次の
ようになり、これを２重故障及び多重故障時の全体的動
作とともに説明する。

（１）指令入力装置２の故障検出は、指令信号VIとニ
ュートラル信号NS及びNDとを制御演算部９が監視するこ
とにより行なわれ、故障時は該当するアクチュエータ停
止信号DFを出力することにより該故障した指令入力装置
２に係わるアクチュエータ駆動信号VOの出力ラインを強
制的に断にし対応する電動アクチュエータを消磁する。
尚、この構成においてはニュートラル信号ND₁〜ND_mがノ
アゲート10−１〜10−ｎに直接入力されているので指令
入力装置２、演算部９、演算部監視回路17、ノアゲート
16及びリレー15のうちの少なくもいずれか１つが故障し
た場合でも、オペレータが操作レバーをニュートラル位
置に戻す操作を行なえば、該操作した操作レバーに係わ
る作業機を緊急停止することができる。

（２）制御演算部９が故障した場合は演算部監視回路
17がこれを検出し、信号WDEにより電源遮断リレー15を
オフにする。これにより各作業機は全停止する。この制
御演算部９の故障に伴ない、ノアゲート16又はリレー15
が二重故障した場合は、オペレータが前記同様各操作レ
バーをニュートラル位置に戻せば、ノアゲート10と増幅
器12が正常な限り作業機を停止させることができる。

（３）ノアゲート10、増幅器12、電動アクチュエータ
１及び電流検出器18の部分の故障検出は、電流検出値VF
と駆動信号VOとを制御演算部９が監視することにより行
なわれる（第４図参照）。第４図のＩ領域の故障時は制
御演算部９が該当するアクチュエータ停止信号DFを出力
することにより該故障した増幅器12等の部分に係わる駆
動信号VOの出力ラインを強制的に断にし、対応する電動
アクチュエータのみを消磁する。この消磁によりこの電
動アクチュエータを流れる電流検出値VFが零近傍の適正
な値になれば、この状態を維持することにより故障部分
に係わる作業機用出力のみを停止する。しかし、前記消
磁によって電流検出値VFが零にならない場合は制御演算
部９がリレー遮断信号REを出力することにより供給電源
をカットし、全作業機を停止させる。

また、III領域の故障時は故障状態の判定があいまい
であるので、制御演算部９がリレー遮断信号REを出力す
ることにより供給電源をカットし、全作業機を停止させ
る。

（４）電源遮断リレー15が遮断された状態のままの故
障時は、作業機は作動しないので安全側の故障であり、
この場合制御演算部９では特別な処理を行なわない。ノ
アゲート16又は電源遮断リレー15自体の故障を原因とす
る、リレー15が導通状態のままの故障が発生した場合、
制御演算部９では通常これを判定することができない。
しかし、この場合は他の構成要素例えばノアゲート10及
び増幅器12との同時故障が発生した時に制御演算部９で
判定することができる。即ち、ノアゲート10及び増幅器
12が故障した場合には結果的に電源遮断リレー15をオフ
するリレー遮断信号REが制御演算部９から出力され、こ
の際、リレー15の出力側の電圧VPが監視されているた
め、制御演算部９はリレー15又はノアゲート16の異常を
検出することができる。この場合制御演算部９は、警報
装置30を動作させることによりオペレータに通報する。
この通報によりオペレータが手動スイッチ14を遮断すれ
ば作業機が全停止する。

尚、このような場合、オベレータが機械の動作から何
らかの異常を感じた場合には、オペレータが手動スイッ
チ14を遮断すれば作業機を直ちに停止させることができ
る。

（５）ポテンショメータ４とニュートラルスイッチ５
との同時二重故障又は増幅器12と電流検出器18との同時
二重故障等は非常に小さな確率でしか起らないものであ
るが、この場合にはオペレータによる異常判定によりオ
ペレータが手動スイッチ14を遮断するようにすればよ
い。

なお、上記実施例では、フェイルセーフ性を考慮し
て、その論理形態及び信号接続形態にある程度の冗長性
を持たせるようにしているが、この点については適宜の
変更実施が可能であることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、アクチュエー
タを流れる電流と前記制御演算部からの制御信号を監視
することによりアクチュエータおよび前記出力部回りの
異常を検出し、異常が検出された場合、アクチュエータ
の駆動を禁止するようにしたので、アクチュエータおよ
び前記出力部回りに異常が発生した場合でも被作動体を
自動的に早期停止させることができ、この結果車両暴
走、被作動体の異常動作などによる重大事故を未然に防
止することができる。

またこの発明では、制御演算部から出力される監視用
パルス信号を監視することにより制御演算部の異常を検
出し、異常が検出された場合、アクチュエータの駆動を
禁止するようにしたので、制御演算部に異常が発生した
場合でも被作動体を自動的に早期停止させることがで
き、この結果車両暴走、被作動体の異常動作などによる
重大事故を未然に防止することができる。

またこの発明では、制御演算部とアクチュエータとの
間の信号の伝達を断とすることによりアクチュエータの
駆動を禁止する禁止手段を設け、この禁止手段を指令入
力装置と、制御演算部と、アクチュエータおよび出力部
回りとに関する診断結果に応じて動作させるようにした
ので、被作動体を自動的に早期停止させることができ、
この結果車両暴走、被作動体の異常動作などによる重大
事故を未然に防止することができる。

またこの発明では、制御手段とアクチュエータとの間
の信号の伝達を禁止する禁止手段を設け、この禁止手段
をニュートラル検出に基づいて作動させるようにしたの
で、装置各部に異常が発生した場合においても操作レバ
ーをニュートラルにすることで被作動体を速やかに減速
または停止させることができる。

またこの発明では、操作レバーが中立であると検出さ
れているときに、制御手段からアクチュエータへの出力
信号が検出されている場合、これを故障と診断するよう
にしたので、操作レバーが中立にあるときにアクチュエ
ータが駆動されるといった各部の故障による不測の事態
を確実に回避させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路ブロック図、第
２図はこの実施例装置の制御演算部の具体動作例を示す
フローチャート、第３図は指令入力装置の異常検出処理
を説明するための図、第４図は増幅器等の部分の異常検
出処理を説明するための図である。１……電動アクチュエータ、２……指令入力装置、３…
…操作レバー、４……ポテンショメータ、５……ニュー
トラルセンサ、６……カム、７……被動体、８……電気
接点、９……制御演算部、10,16……ノアゲート、11…
…スイッチ回路、12……増幅器、13……遅延回路、14…
…手動スイッチ、15……リレー、17……演算部監視回
路、18……電流検出器、20l₁〜20l₃……電源ライン、30
……警報装置。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力された操
作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演算す
る制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な駆動
信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する出力
部を有する制御手段と、を具えた被作動体の駆動制御装置において、前記アクチュエータを流れる電流と前記制御演算部から
の制御信号を監視することにより前記アクチュエータお
よび前記出力部回りの異常を検出する異常検出手段と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記アクチュ
エータの駆動を禁止する禁止手段と、を具えたことを特徴とする被作動体の駆動制御装置。
【請求項２】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力された操
作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演算す
る制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な駆動
信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する出力
部を有する制御手段と、を具えた被作動体の駆動制御装置において、前記制御演算部から出力される監視用パルス信号を監視
することにより制御演算部の異常を検出する異常検出手
段と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記アクチュ
エータの駆動を禁止する禁止手段と、を具えたことを特徴とする被作動体の駆動制御装置。
【請求項３】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指令入力装置の操作信号が入力され該入力された操
作信号に応じて前記アクチュエータの制御信号を演算す
る制御演算部および前記制御信号に応じた電気的な駆動
信号を発生しこれを前記アクチュエータに出力する出力
部を有する制御手段と、を具えた被作動体の駆動制御装置において、前記指令入力装置と、前記制御演算部と、前記アクチュ
エータおよび前記出力部回りとのうちの少なくとも１つ
の異常を検出する異常検出手段と、この異常検出手段の異常検出信号によって前記制御演算
部と前記アクチュエータとの間の信号の伝達を断とする
ことにより、前記アクチュエータの駆動を禁止する禁止
手段と、を具えたことを特徴とする被作動体の駆動制御装置。
【請求項４】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指
令入力装置の操作信号が入力され該入力された操作信号
に応じて前記アクチュエータを駆動する電気的な駆動信
号を発生する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御装
置において、前記操作レバーの中立位置を検出する中立位置検出手段
と、この中立位置検出手段からの中立検出信号を遅延する遅
延手段と、この遅延手段を介して伝達された中立検出信号によって
前記制御手段と前記アクチュエータとの間の信号の伝達
を禁止する禁止手段と、を具えるようにしたことを特徴とする被作動体の駆動制
御装置。
【請求項５】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指
令入力装置の操作信号が入力され該入力された操作信号
に応じて前記アクチュエータの制御信号を演算する制御
演算部および前記制御信号に応じた電気的な駆動信号を
発生しこれを前記アクチュエータに出力する出力部を有
する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御装置におい
て、前記操作レバーの中立位置を検出する中立位置検出手段
と、前記制御手段から前記アクチュエータへの出力信号の有
無を検出する信号検出手段と、前記中立位置検出手段と前記信号検出手段により同時に
中立位置及び出力信号が検出されたとき故障と判断する
故障診断部と、を具えるようにしたことを特徴とする被作動体の駆動制
御装置。
【請求項６】操作レバーおよびこの操作レバーの操作量
に応じた操作信号を発生する出力手段を有する指令入力
装置と、被作動体を駆動するアクチュエータと、前記指
令入力装置の操作信号が入力され該入力された操作信号
に応じて前記アクチュエータの制御信号を演算する制御
演算部および前記制御信号に応じた電気的な駆動信号を
発生しこれを前記アクチュエータに出力する出力部を有
する制御手段とを具えた被作動体の駆動制御装置におい
て、前記操作レバーの中立位置を検出する中立位置検出手段
と、この中立位置検出手段からの中立検出信号を遅延する遅
延手段と、前記制御手段から前記アクチュエータへの出力信号の有
無を検出する信号検出手段と、前記遅延手段を介して伝達された中立位置検出手段と前
記信号検出手段により同時に中立位置及び出力信号が検
出されたとき故障と診断する故障診断部と、を具えるようにしたことを特徴とする被作動体の駆動制
御装置。