JP6496631B2 - 油圧作業機械の電気式操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧作業機械の電気式操作装置に係り、更に詳しくは、油圧作業機械に搭載された油圧アクチュエータの駆動を制御する電気式操作装置に関する。

従来の油圧ショベルに搭載された油圧アクチュエータの駆動を制御する操作装置として油圧式操作装置及び電気式操作装置がある。油圧式操作装置では、オペレータが操作レバーを操作すると、操作レバーに機械的に連結されたパイロット弁の出力ポートが開き、パイロット圧力源から入力ポートに導かれたパイロット一次圧が操作レバーの操作量に応じて減圧され、パイロット圧として出力される。パイロット圧は、コントロールバルブ内のメインスプールをストロークさせる。これにより、油圧ポンプから油圧アクチュエータに圧油が供給され、油圧アクチュエータからの戻り油がタンクへ排出される。

一方、電気式操作レバーを備えた電気式操作装置では、操作レバーの操作量を電気信号に変換してコントローラに入力し、コントローラは、当該操作量に対応した電流をメインスプールの両端に付設されたパイロットポートのそれぞれにパイロット圧を導くための電磁比例弁に印加することによって、メインスプールに作用するパイロット圧を制御する。電気式操作装置は、油圧式操作装置に対し、パイロット圧を伝達する油圧配管を削減できるという利点に加えて、マシンコントロールなどとの親和性が高いという利点を有する。このような電気式操作装置として、特許文献１及び特許文献２に記載のものがある。

特許文献１には、１つのアクチュエータへの圧油の流れを制御する複数個のメインスプールの開度を個別に制御できるようにすることで、複合操作される各アクチュエータのマッチングの自由度を高め、油圧建設機械の操作性を良くする制御装置が開示されている。特許文献１に記載の油圧建設機械では、個別のメインスプールの両端に付設されたパイロットポートにパイロット圧を供給する比例弁が設けられており、コントローラは、電気式操作レバーの操作量と、電気式操作レバーの操作量と各メインスプールの開度との関係を示すマップとから制御信号を求め、これによって比例弁を制御する。

特許文献２には、電気式操作レバー又は制御部に故障が発生したときに、ブームなどの作業装置の誤作動を防止できる建設機械が開示されている。特許文献２に記載の建設機械は、電気式操作レバーの操作信号に対応する電流値が電子比例弁に印加されるように電流を制御する電流駆動部を備えており、電気式操作レバーまたは制御部に故障が発生した状態で操作ロックレバーを操作すると電流駆動部から電子比例弁に印加される電流を遮断する。

特開平７−１９０００９号公報 特開２０１０−２８６１１６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧建設機械の制御装置では、ブーム用制御弁を切換駆動する比例弁のいずれかが故障した場合に、ブーム用制御弁がブームレバー操作に応じて切り換わらず、意図せずブームシリンダに圧油が供給され、あるいは意図せずブームシリンダへの圧油の供給が遮断されることにより、ブームシリンダの操作性が損なわれる恐れがある。同様に、アーム用制御弁を切換駆動する比例弁のいずれかが故障した場合はアームシリンダの操作性が損なわれる恐れがある。

一方、特許文献２に記載の電気式操作レバーが備えられた建設機械では、電子式流量制御弁を切換駆動する２つの電子比例弁のいずれかが故障した場合に、ロックレバーを操作して電子比例弁に印加される駆動電流を遮断すると、油圧アクチュエータの動作が停止し、当該油圧アクチュエータの操作が不能となる。あるいは、電子比例弁が異物を噛み込み、メインスプールにパイロット圧を作用させた状態で固着していた場合は、ロックレバーを操作して電子比例弁に印加される電流を遮断してもメインスプールにパイロット圧が作用し続け、油圧アクチュエータの動作を停止できない恐れがある。この場合、パイロット圧力源から導かれるパイロット一次圧を遮断することにより当該油圧アクチュエータの動作を停止させることはできるが、それにより他の油圧アクチュエータも操作不能となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、共通の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する複数の制御弁を切換駆動する複数の制御弁コントローラのいずれかが故障した場合でも、油圧アクチュエータの操作性を確保できる油圧作業機械の電気式操作装置を提供することである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、少なくとも１つの油圧ポンプを有する油圧ポンプ装置と、前記油圧ポンプ装置から供給される圧油によって駆動される油圧アクチュエータとを備えた油圧作業機械に搭載され、前記油圧アクチュエータの駆動を制御する油圧作業機械の電気式操作装置において、前記油圧アクチュエータの駆動方向及び駆動速度を指示する操作装置と、前記油圧ポンプ装置と前記油圧アクチュエータとを接続する第１油路に設けられた第１スプールを有し、前記第１油路を介して前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁と、前記油圧ポンプ装置と前記油圧アクチュエータとを接続する第２油路に設けられた第２スプールを有し、前記第２油路を介して前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁と、前記油圧アクチュエータの動作状態を検出する動作状態検出装置と、前記操作装置の操作に応じて第１制御弁切換目標流量と第２制御弁切換目標流量とを算出するメインコントローラと、前記メインコントローラが算出した第１制御弁切換目標流量に応じて、前記第１スプールを駆動し前記第１制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁コントローラと、前記メインコントローラが算出した第２制御弁切換目標流量に応じて、前記第２スプールを駆動し前記第２制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁コントローラと、前記第１及び第２制御弁コントローラと前記メインコントローラとが接続され相互に通信可能とする通信バスとを備え、前記メインコントローラは、前記第１制御弁コントローラ及び前記第２制御弁コントローラの出力遮断信号を指令する出力切換部を備え、前記操作装置の操作量が予め設定した閾値未満の場合は、前記第１制御弁のみを介して前記油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１及び第２制御弁切換目標流量を算出し、前記操作装置の操作量が前記閾値以上の場合は、前記第１及び第２制御弁を介して前記油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１及び第２制御弁切換目標流量を算出し、前記操作装置の操作量が前記閾値を通過して変化したときに、前記動作状態検出装置の検出結果と前記第１及び第２制御弁切換目標流量に基づいて、前記第１及び第２制御弁コントローラの故障状態を判定し、前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方の故障状態を判定したときに、故障状態と判定した前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方へ前記出力遮断信号を指令することを特徴とする。

本発明によれば、油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する複数の制御弁を切換駆動する複数の制御弁コントローラのいずれかが故障した場合でも、油圧アクチュエータの操作性を確保できる。

本発明の第１の実施の形態における電気式操作装置を備えた油圧作業機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態における電気式操作装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態におけるメインコントローラの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダの目標速度ならびにブームシリンダの測定速度との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラ故障判定部による故障判定処理を示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施の形態における制御弁切換目標量決定部による制御目標決定処理を示すフローチャート図である。 本発明の第１の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラ出力切換部による故障対応処理を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態における制御弁コントローラ故障判定部による故障判定処理を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態における故障時のアーム操作信号と故障時アーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態における故障時のアーム操作信号と故障時アーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。
図１は、第１の実施の形態における電気式操作装置を備えた油圧作業機械の一例としての油圧ショベルの外観図である。油圧ショベルは、下部走行体１１と、上部旋回体１２と、フロント作業装置１３とを備えている。下部走行体１１は、走行右油圧モータ３ａ（図２参照）及び走行左油圧モータ３ｂを駆動することにより走行する。

上部旋回体１２には、エンジン１５、油圧ポンプ装置２、旋回油圧モータ４、コントロールバルブ２０等が搭載されている。また、上部旋回体１２の前方左側に配置された運転室１４には、走行右レバー１ａ、走行左レバー１ｂ、操作右レバー装置１ｃ、操作左レバー装置１ｄ等の操作装置が設けられている。上部旋回体１２は、旋回油圧モータ４を駆動することにより、下部走行体１１に対して旋回する。コントロールバルブ２０は、各操作装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの操作に応じて、油圧ポンプ装置２の吐出油を各油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，４，５，６，７に分配して供給し、各油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，４，５，６，７を駆動する。

フロント作業装置１３は、上部旋回体１２に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム８と、ブーム８の先端に回動可能に取り付けられたアーム９と、アーム９の先端に回動可能に取り付けられたバケット１０とを有している。ブーム８はブームシリンダ５の伸縮により上下方向に回動し、アーム９はアームシリンダ６の伸縮により上下・前後方向に回動し、バケット１０はバケットシリンダ７の伸縮により上下・前後方向に回動する。

図２は、図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の構成図である。図２において、油圧駆動装置は、油圧ポンプ装置２と、複数の油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，４〜７と、コントロールバルブ２０と、複数の操作装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、メインコントローラ１００と、第１制御弁コントローラ１１０と、第２制御弁コントローラ１２０と、電磁比例弁４３〜５４、及び油圧パイロット弁４１，４２とを備えている。

油圧ポンプ装置２は、第１油圧ポンプ２ａと第２油圧ポンプ２ｂとパイロットポンプ２ｇとを備えている。第１，第２油圧ポンプ２ａ，２ｂ及びパイロットポンプ２ｇは、エンジン１５によって駆動され、それぞれ第１ポンプラインＬ１，第２ポンプラインＬ２（後述）及びパイロットポンプラインＬ４に圧油を吐出する。第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂは可変容量型の油圧ポンプであり、それぞれ第１レギュレータ２ｄ，第２レギュレータ２ｆによって容量を調節することができる。パイロットポンプ２ｇの吐出圧は、パイロットポンプラインＬ４に設けられたパイロットリリーフ弁２ｈによって所定の圧力（以下、パイロット一次圧という）Ｐ０に設定される。パイロット一次圧Ｐ０は、パイロットポンプラインＬ４に設けられたゲートロック弁３０を介して、パイロット弁４１，４２及び電磁比例弁４３〜５４に導かれる。ゲートロック弁３０は、ロックレバー２９によって切換操作される。

コントロールバルブ２０には、第１ポンプラインＬ１と第２ポンプラインＬ２から圧油が供給され、第１ポンプラインＬ１には第１油圧ポンプ２ａが、第２ポンプラインＬ２には第２油圧ポンプ２ｂがそれぞれ接続されている。第１ポンプラインＬ１には、走行右制御弁２１、バケット制御弁２２及びブーム１制御弁２３，アーム２制御弁２４が設けられており、各々を切換操作することにより、第１ポンプラインＬ１が走行右油圧モータ３ａ、バケットシリンダ７、ブームシリンダ５、アームシリンダ６と連通する。第２ポンプラインＬ２には、旋回制御弁２５、アーム１制御弁２６、ブーム２制御弁２７及び走行左制御弁２８が設けられており、各々を切換操作することにより、第２ポンプラインＬ２が旋回油圧モータ４、アームシリンダ６、ブームシリンダ５、走行左油圧モータ３ｂと連通する。

電磁比例弁４３〜５４は、第１制御弁コントローラ１１０又は第２制御弁コントローラ１２０から印加される駆動電流に応じてパイロット一次圧Ｐ０を減圧し、それぞれパイロット圧Ｐ５〜Ｐ１６として出力する。パイロット圧Ｐ５，Ｐ６は、旋回制御弁２５に導かれ、旋回制御弁２５を切換操作する。パイロット圧Ｐ７，Ｐ８は、ブーム１制御弁２３に導かれ、ブーム１制御弁２３を切換操作する。パイロット圧Ｐ９，Ｐ１０は、ブーム２制御弁２７に導かれ、ブーム２制御弁２７を切換操作する。パイロット圧Ｐ１１，Ｐ１２は、アーム１制御弁２６に導かれ、アーム１制御弁２６を切換操作する。パイロット圧Ｐ１３，Ｐ１４は、アーム２制御弁２４に導かれ、アーム２制御弁２４を切換操作する。パイロット圧Ｐ１５，Ｐ１６は、バケット制御弁２２に導かれ、バケット制御弁２２を切換操作する。パイロット圧Ｐ７〜Ｐ１４は、パイロット圧センサＳ３〜Ｓ１０によってそれぞれ検出され、それらの検出信号は第１制御弁コントローラ１１０又は第２制御弁コントローラ１２０に入力される。

走行右レバー１ａに機械的に連結された走行右パイロット弁４１は、走行右レバー１ａの操作に応じてパイロット一次圧Ｐ０を減圧し、走行右前進パイロット圧Ｐ１又は走行右後進パイロット圧Ｐ２として出力する。パイロット圧Ｐ１，Ｐ２は、走行右制御弁２１に導かれ、走行右制御弁２１を切換操作する。これにより、第１ポンプラインＬ１が走行右油圧モータ３ａに連通し、第１油圧ポンプ２ａから供給される圧油によって走行右油圧モータ３ａが駆動される。パイロット圧Ｐ１，Ｐ２は、最大圧を選択するシャトル弁３１にも導かれており、シャトル弁３１で選択された最大圧（走行右パイロット圧）は、走行右パイロット圧センサＳ１によって検出され、その検出信号はメインコントローラ１００に入力される。

走行左レバー１ｂに機械的に連結された走行左パイロット弁４２は、走行左レバー１ｂの操作に応じてパイロット一次圧Ｐ０を減圧し、走行左前進パイロット圧Ｐ３又は走行左後進パイロット圧Ｐ４として出力する。パイロット圧Ｐ３，Ｐ４は、走行左制御弁２８に導かれ、走行右制御弁２８を切換操作する。これにより、第２ポンプラインＬ２が走行左油圧モータ３ｂに連通し、第２油圧ポンプ２ｂから供給される圧油によって走行左油圧モータ３ｂが駆動される。パイロット圧Ｐ３，Ｐ４は、最大圧を選択するシャトル弁３２にも導かれており、シャトル弁３２で選択された最大圧（走行左パイロット圧）は、走行左パイロット圧センサＳ２によって検出され、その検出信号はメインコントローラ１００に入力される。

操作右レバー装置１ｃは、前後左右方向に揺動可能に支持された操作レバーを有し、この操作レバーのレバー操作に応じてブーム操作信号及びバケット操作信号を出力する（以下、ブーム操作信号を生じさせるレバー操作をブームレバー操作といい、バケット操作信号を生じさせるレバー操作をバケットレバー操作という）。ブーム操作信号及びバケット操作信号は、メインコントローラ１００に入力される。

操作左レバー装置１ｄは、前後左右方向に揺動可能に支持された操作レバーを有し、この操作レバーのレバー操作に応じて旋回操作信号及びアーム操作信号を出力する（以下、旋回操作信号を生じさせるレバー操作を旋回レバー操作といい、アーム操作信号を生じさせるレバー操作をアームレバー操作という）。旋回操作信号及びアーム操作信号は、メインコントローラ１００に入力される。

メインコントローラ１００、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０は、それぞれ通信バス１３０に接続されていて、相互に通信バス１３０を介した情報の送受信を行う。

メインコントローラ１００は、操作右レバー装置１ｃ及び操作左レバー装置１ｄから入力される各操作信号に基づいて、電磁比例弁４３〜５４で駆動される制御弁２２〜２７の目標流量を、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０に送信する。また、メインコントローラ１００は、第１制御弁コントローラ１１０または第２制御弁コントローラ１２０の故障を検出したときに、その故障情報を不図示の表示装置等に出力し、オペレータに通知する。

第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０は、メインコントローラ１００から受信した制御弁２２〜２７の目標流量に基づいて、レギュレータ２ｄ，２ｆ及び電磁比例弁４３〜５４に制御信号を出力し、これらを制御する。

図２において、ブームシリンダ５の駆動に関わる制御弁２３，２７、電磁比例弁４５〜４８、メインコントローラ１００、第１制御弁コントローラ１１０、及び第２制御弁コントローラ１２０は、ブームシリンダ５に適用した第１の実施形態における電気式操作装置２００ａを構成する。同様に、アームシリンダ６の駆動に関わる制御弁２６，２４、電磁比例弁４９〜５２、メインコントローラ１００、第１制御弁コントローラ１１０、及び第２制御弁コントローラ１２０は、アームシリンダ６に適用した第１の実施形態における電気式操作装置２００ｂを構成している。以下、第１の実施形態における電気式操作装置の詳細について図３を用いて説明する。

図３は、本発明の第１の実施の形態における電気式操作装置の構成図である。具体的には、ブームシリンダ５またはアームシリンダ６に適用した第１の実施形態における電気式操作装置の構成図である。

図３において、ブームシリンダ５に適用した電気式操作装置２００ａは、ブームシリンダ５に供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御するブーム１制御弁２３及びブーム２制御弁２７と、制御弁２３，２７を切換操作する切換駆動装置としての電磁比例弁４５〜４８と、制御装置としてのメインコントローラ１００、第１制御弁コントローラ１１０、及び第２制御弁コントローラ１２０とを備えている。

なお、ブームシリンダ５には、動作状態検出装置としてブームシリンダストローク信号を検出するブームシリンダストロークセンサＳ５０が、アームシリンダ６には、動作状態検出装置としてアームシリンダストローク信号を検出するアームシリンダストロークセンサＳ６０がそれぞれ敷設され、これらストロークセンサＳ５０，Ｓ６０が検出したブームシリンダストローク信号及びアームシリンダストローク信号は、メインコントローラ１００に入力される。

電磁比例弁４５〜４８は、図２に示すパイロットポンプ２ｇ及びパイロットリリーフ弁２ｈ等で構成されたパイロット圧力源から入力されるパイロット一次圧Ｐ０を、それぞれ第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０から印加される駆動電流に応じて減圧し、パイロット圧Ｐ７〜Ｐ１０として出力する。

ブーム１制御弁２３が有するスプールの両端面には、電磁比例弁４５（以下適宜「ブーム１上げ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ７（以下適宜「ブーム１上げパイロット圧」という）、及び電磁比例弁４６（以下適宜「ブーム１下げ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ８（以下適宜「ブーム１下げパイロット圧」という）がそれぞれ導かれる。ブーム２制御弁２７が有するスプールの両端面には、電磁比例弁４７（以下適宜「ブーム２上げ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ９（以下適宜「ブーム２上げパイロット圧」という）、及び電磁比例弁４８（以下適宜「ブーム２下げ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ１０（以下適宜「ブーム２下げパイロット圧」という）が導かれる。

ブームシリンダ５を伸長方向（上げ方向）に駆動する場合は、第１制御弁コントローラ１１０からブーム１上げ電磁比例弁４５を駆動してブーム１上げパイロット圧Ｐ７をスプールの図示左側の端面に作用させ、第１ポンプラインＬ１をブームシリンダ５のボトム側油室に連通させるとともに、第２制御弁コントローラ１２０からブーム２上げ電磁比例弁４７を駆動してブーム２上げパイロット圧Ｐ９をスプールの図示右側の端面に作用させ、第２ポンプラインＬ２をブームシリンダ５のボトム側油室に連通させる。これにより、第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂの吐出油が合流してブームシリンダ５のボトム側油室に供給され、ブームシリンダ５が上げ方向に駆動される。

一方、ブームシリンダ５を縮小方向（下げ方向）に駆動する場合は、第１制御弁コントローラ１１０からブーム１下げ電磁比例弁４６を駆動してブーム１下げパイロット圧Ｐ８をスプールの図示右側の端面に作用させ、第１ポンプラインＬ１をブームシリンダ５のロッド側油室に連通させるとともに、第２制御弁コントローラ１２０からブーム２下げ電磁比例弁４８を駆動してブーム２下げパイロット圧Ｐ１０をスプールの図示左側の端面に作用させ、第２ポンプラインＬ２をブームシリンダ５のロッド側油室に連通させる。これにより、第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂの吐出油が合流してブームシリンダ５のロッド側油室に供給され、ブームシリンダ５が下げ方向に駆動される。

同様に、アームシリンダ６に適用した電気式操作装置２００ｂは、アームシリンダ６に供給される圧油の方向及び流量をそれぞれ制御するアーム１制御弁２６及びアーム２制御弁２４と、制御弁２６，２４を切換操作する切換駆動装置としての電磁比例弁４９〜５２と、制御装置としてのメインコントローラ１００、第１制御弁コントローラ１１０、及び第２制御弁コントローラ１２０とを備えている。

電磁比例弁４９〜５２は、図２に示すパイロットポンプ２ｇ及びパイロットリリーフ弁２ｈ等で構成されたパイロット圧力源から入力されるパイロット一次圧Ｐ０を、それぞれ第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０から印加される駆動電流に応じて減圧し、パイロット圧Ｐ１１〜Ｐ１４として出力する。

アーム１制御弁２６が有するスプールの両端面には、電磁比例弁５０（以下適宜「アーム１ダンプ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ１２（以下適宜「アーム１ダンプパイロット圧」という）、及び電磁比例弁４９（以下適宜「アーム１クラウド電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ１１（以下適宜「アーム１クラウドパイロット圧」という）がそれぞれ導かれる。アーム２制御弁２４が有するスプールの両端面には、電磁比例弁５２（以下適宜「アーム２ダンプ電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ１４（以下適宜「アーム２ダンプパイロット圧」という）、及び電磁比例弁５１（以下適宜「アーム２クラウド電磁比例弁」という）から出力されるパイロット圧Ｐ１３（以下適宜「アーム２クラウドパイロット圧」という）が導かれる。

アームシリンダ６を縮小方向（ダンプ方向）に駆動する場合は、第２制御弁コントローラ１２０からアーム１ダンプ電磁比例弁５０を駆動してアーム１ダンプパイロット圧Ｐ１２をスプールの図示左側の端面に作用させ、第２ポンプラインＬ２をアームシリンダ６のロッド側油室に連通させるとともに、第１制御弁コントローラ１１０からアーム２ダンプ電磁比例弁５２を駆動してアーム２ダンプパイロット圧Ｐ１４をスプールの図示右側の端面に作用させ、第１ポンプラインＬ１をアームシリンダ６のロッド側油室に連通させる。これにより、第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂの吐出油が合流してアームシリンダ６のロッド側油室に供給され、アームシリンダ６がダンプ方向に駆動される。

一方、アームシリンダ６を伸長方向（クラウド方向）に駆動する場合は、第２制御弁コントローラ１２０からアーム１クラウド電磁比例弁４９を駆動してアーム１クラウドパイロット圧Ｐ１１をスプールの図示右側の端面に作用させ、第２ポンプラインＬ２をアームシリンダ６のボトム側油室に連通させるとともに、第１制御弁コントローラ１１０からアーム２クラウド電磁比例弁５１を駆動してアーム２クラウドパイロット圧Ｐ１３をスプールの図示左側の端面に作用させ、第１ポンプラインＬ１をアームシリンダ６のボトム側油室に連通させる。これにより、第１油圧ポンプ２ａ及び第２油圧ポンプ２ｂの吐出油が合流してアームシリンダ６のボトム側油室に供給され、アームシリンダ６がクラウド方向に駆動される。

図４は、本発明の第１の実施の形態におけるメインコントローラ１００の機能ブロック図である。メインコントローラ（以下適宜「ＭＣＵ」ともいう）１００は、制御弁コントローラ故障判定部１０１と制御弁切換目標量決定部１０２と、制御弁コントローラ出力切換部１０３とで構成される。

制御弁切換目標量決定部１０２は、操作右レバー装置１ｃ及び操作左レバー装置１ｄからそれぞれブーム操作信号、バケット操作信号、旋回操作信号及びアーム操作信号が入力され、後述する制御弁コントローラ故障判定部１０１から制御弁コントローラ故障判定結果が入力される。制御弁切換目標量決定部１０２は、これらの入力信号に基づいて、制御弁２２〜２７の制御弁切換目標量指令を決定し、それらの指令信号２２１，２３１，２４１，２５１，２６１，２７１を通信バス１３０を介して、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０に出力する。

制御弁コントローラ故障判定部１０１には、操作右レバー装置１ｃ及び操作左レバー装置１ｄからそれぞれブーム操作信号及びアーム操作信号が入力され、ブームシリンダストロークセンサＳ５０及びアームシリンダストロークセンサＳ６０から、それぞれブームシリンダストローク信号及びアームシリンダストローク信号が入力される。制御弁コントローラ故障判定部１０１は、これらの入力信号に基づいて第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０の故障状態を判定し、それらの判定結果を制御弁切換目標量決定部１０２及び制御弁コントローラ出力切換部１０３に出力する。

制御弁コントローラ出力切換部１０３には、制御弁コントローラ故障判定部１０１から制御弁コントローラ故障判定結果が入力される。制御弁コントローラ出力切換部１０３は、故障判定結果に基づいて第１制御弁コントローラ１１０の出力切換部１１２（図５参照）及び第２制御弁コントローラ１２０の出力切換部１２２（図５参照）へ、出力遮断信号１１２１，１２２１を出力する。

図５は、本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラの機能ブロック図である。ここで、第１制御弁コントローラ（以下適宜「ＶＣＵ１」ともいう）１１０を示しているが、第２制御弁コントローラ（以下適宜「ＶＣＵ２」ともいう）１２０も同様の構成からなり、構成要素の符号をカッコで示す。

第１制御弁コントローラ１１０は、制御弁切換制御部１１１（１２１）と、出力切換部１１２（１２２）とで構成される。

制御弁切換制御部１１１には、メインコントローラ１００から、通信バス１３０を介してブーム１制御弁切換目標量指令信号２３１と、アーム２制御弁切換目標量指令信号２４１と、バケット制御弁切換目標量指令信号２２１とが入力され、後述する出力切換部１１２から切換結果が入力される。制御弁切換制御部１１１は、これらの制御弁切換目標量に応じて制御弁のスプール両端にパイロット圧を供給するように、制御信号（駆動電流）を電磁比例弁４５，４６及び５１〜５４に出力する。なお、制御弁切換制御部（１２１）には、メインコントローラ１００から、通信バス１３０を介してブーム２制御弁切換目標量指令信号２７１と、アーム１制御弁切換目標量指令信号２６１と、旋回制御弁切換目標量指令信号２５１とが入力され、後述する出力切換部（１２２）から切換結果が入力される。

出力切換部１１２には、メインコントローラ１００から出力遮断の有無を指示する信号１１２１が入力される。出力切換部１１２は、入力した信号が出力遮断無を指示するものの場合は、制御弁切換制御部１１１の制御信号が電磁比例弁４５，４６及び５１〜５４に出力されるようになる切換信号を出力する。一方、入力した信号が出力遮断有を指示するものの場合は、制御弁切換制御部１１１の制御信号が電磁比例弁４５，４６及び５１〜５４へ出力されないように接続を切り換える信号を出力する。このことにより、制御弁切換目標量に係わらず制御弁のスプール両端へ供給されるパイロット圧が遮断される。

図３に戻り、第１制御弁コントローラ１１０において出力遮断された場合、電磁比例弁４５、４６、５１、５２への制御信号が遮断される。このことにより、ブーム１制御弁２３が有するスプールの両端面とアーム２制御弁２４が有するスプールの両端面へのパイロット圧は遮断される。この結果、これら制御弁のスプールは図示のように中立位置に配置される。これにより、第１油圧ポンプ２ａの吐出油は、作動油タンク１７へ戻される。

同様に、第２制御弁コントローラ１２０において出力遮断された場合、電磁比例弁４７、４８、４９、５０への制御信号が遮断される。このことにより、ブーム２制御弁２７が有するスプールの両端面とアーム１制御弁２６が有するスプールの両端面へのパイロット圧は遮断される。この結果、これら制御弁のスプールは図示のように中立位置に配置される。これにより、第２油圧ポンプ２ｂの吐出油は、作動油タンク１７タンクへ戻される。

次に、ブーム操作信号に対するブーム１制御弁２３の目標流量とブーム２制御弁２７の目標流量とブームシリンダ５の目標速度との対応関係について、図６Ａ〜Ｃを用いて説明する。図６Ａは本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図６Ｂは本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図６Ｃは本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図である。

図６Ａ，図６Ｂにおける実線部分は、操作右レバー装置１ｃがブーム単独操作を示す場合の対応関係（以下適宜「ブーム単独制御弁目標流量マップ」という）である。ブーム操作信号が上げ側を示す場合に、ブーム１制御弁２３とブーム２制御弁２７は、ブーム操作信号に対応する目標流量を合流してブームシリンダ５のボトム側油室に圧油を供給するよう駆動される。操作右レバー装置１ｃが中立付近を示すブーム操作信号の場合は、ブーム１制御弁目標流量とブーム２制御弁目標流量は、共にブームシリンダ５へ圧油を供給しない。操作レバー装置が中立付近よりもある程度（２つの制御弁の合流を切り換える操作量の閾値未満）操作されると、ブーム１制御弁２３からのみブームシリンダ５へ圧油を供給する。さらに操作レバー装置の操作量が２つの制御弁の合流を切り換える閾値を超えて大きくなると、ブーム１制御弁２３とブーム２制御弁２７から供給される圧油が合流しブームシリンダ５へ供給される。

図６Ｃにおける実線部分は、操作右レバー装置１ｃがブーム単独操作を示す場合に、２つの制御弁からの圧油が合流してブームシリンダ５が動作した結果の目標速度（以下適宜「ブーム単独目標速度マップ」という）を示している。操作レバーが中立付近ではブームシリンダ５は静止し、ある程度の操作量ではブーム１制御弁２３から供給される圧油に応じた動作速度となり、さらに操作レバーの操作量が閾値を超えて大きくなるとブーム１制御弁２３とブーム２制御弁２７から供給される圧油が合流しブームシリンダ５の動作速度が速くなることを示している。

図７は、本発明の第１の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダ５の目標速度ならびにブームシリンダ５の測定速度との対応関係を示す特性図である。図７において、一点鎖線で示す特性線Ｓは、図６Ｃと同様のブーム操作信号とブームシリンダ目標速度との対応関係を示し、実線で示す特性線ａがブーム操作信号とブームシリンダ測定速度との対応関係を示す。ここで、ブームシリンダ測定速度は、ブームシリンダ５の実際の速度をブームシリンダストロークセンサＳ５０からの信号で測定したものである。

図７に示すブームシリンダ測定速度の特性線ａは、操作レバーの操作量が２つの制御弁の合流を切り換える閾値を越えて大きくなった部分で、ブームシリンダ目標速度より遅い速度特性を示している。これは、何らかの理由でブーム２制御弁２７から圧油がブームシリンダ５に供給されないことにより、ブームシリンダ目標速度とブームシリンダ測定速度の間に差が生じている場合を示している。本実施の形態においては、このような測定速度の特性と目標速度の特性との比較結果と、ブーム操作信号との関係とから、いずれの制御弁コントローラが故障しているかを判定する。

図８は、本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラ故障判定部１０１により周期的に実行される故障判定処理を示すフローチャート図である。以下、図８のフローを構成する各ステップについて順に説明する。

制御弁コントローラ故障判定部１０１は、ステップＳ１０１０１にて、レバー操作から目標動作を演算する。具体的には、例えば図６Ｃに示すブーム単独目標速度マップを参照し、ブーム操作信号に応じたブームシリンダ目標速度を演算する。続くステップＳ１０１０２にて、レバー操作が閾値を越えて変化したか否かを判断する。具体的には、２つの制御弁の合流を切り換える閾値を超えて、ブーム操作信号が変化したか否かを判定する。

ステップＳ１０１０２でＮＯ（ブーム操作信号の変化が閾値を越えていない）と判定した場合、ステップＳ１０１１４へ進み、ステップＳ１０１１４にて、以前の故障判定結果を踏襲し、故障、正常、保留のいずれかの故障判定結果を制御弁切換目標量決定部１０２及び制御弁コントローラ出力切換部１０３に出力する。また、制御弁コントローラ故障判定部１１０は次回の故障判定処理で参照するために、故障判定結果を保持した上で処理を終了する。

ステップＳ１０１０２でＹＥＳ（ブーム操作信号の変化が閾値を越えた）と判定した場合、ステップＳ１０１０３にて、前回判定において第１制御弁コントローラ（ＶＣＵ１）１１０が保留判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０１０３でＮＯ（前回の故障判定で保留とされていない）と判定した場合、続くステップＳ１０１０４にて、前回判定において第２制御弁コントローラ（ＶＣＵ２）１２０が保留判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０１０４でＮＯ（前回の故障判定で保留とされていない）と判定した場合、続くステップＳ１０１０５にて、測定動作と目標動作に誤差があるか否かを判定する。具体的には、ブームシリンダストロークセンサＳ５０からの信号を参照して、ブームシリンダ目標速度とブームシリンダ測定速度との間に誤差があるか否かを判定する。

ステップＳ１０１０５でＮＯ（目標速度と測定速度との間に誤差がない）と判定した場合、続くステップＳ１０１０６にて、第１制御弁コントローラ（ＶＣＵ１）１１０及び第２制御弁コントローラ（ＶＣＵ２）１２０共に正常と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０５にてＹＥＳ（目標速度と測定速度の間に誤差がある）と判定した場合、ステップＳ１０１０７にて操作レバー位置が閾値より低い方へ変化したか否かを判定する。

ステップＳ１０１０７にてＹＥＳ（操作レバー位置が閾値より低い方へ変化した）と判定した場合、ステップＳ１０１０８にて測定速度が目標速度より遅いか否かを判定する。ステップＳ１０１０８にてＹＥＳ（測定動作が目標動作より遅い）と判定した場合、ステップＳ１０１０９にて、第１制御弁コントローラ１１０を故障と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

一方、ステップＳ１０１０８にてＮＯ（測定動作が目標動作より速い）と判定した場合、ステップＳ１０１１０にて、第１制御弁コントローラ１１０を正常と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を保留と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０７にてＮＯ（操作レバー位置が閾値より高い方へ変化した）と判定した場合、ステップＳ１０１１１にて測定速度が目標速度より遅いか否かを判定する。ステップＳ１０１１１にてＹＥＳ（測定速度が目標速度より遅い）と判定した場合、ステップＳ１０１１０及び続くステップＳ１０１１４を実行した跡に処理を終了する。

一方、ステップＳ１０１１１にてＮＯ（測定速度が目標速度より速い）と判定した場合、ステップＳ１０１１２にて、第１制御弁コントローラ１１０を保留と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０３にてＹＥＳ（前回の故障判定で保留とされた）と判定した場合、ステップＳ１０１０３ａにて測定動作と目標動作に誤差があるか否かを判定する。

ステップＳ１０１０３ａにてＮＯ（測定動作と目標動作に誤差がない）と判定した場合、続くステップＳ１０１０３ｂにて、第１制御弁コントローラ１１０を正常と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を保留と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０３ａにてＹＥＳ（測定動作と目標動作に誤差がある）と判定した場合、続くステップＳ１０１０３ｃにて、第１制御弁コントローラ１１０を故障と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０４にてＹＥＳ（前回の故障判定で保留とされた）と判定した場合、ステップＳ１０１０４ａにて測定動作と目標動作に誤差があるか否かを判定する。

ステップＳ１０１０４ａにてＮＯ（測定動作と目標動作に誤差がない）と判定した場合、続くステップＳ１０１０４ｂにて、第１制御弁コントローラ１１０を保留と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

ステップＳ１０１０４ａにてＹＥＳ（測定動作と目標動作に誤差がある）と判定した場合、続くステップＳ１０１０４ｃにて、第１制御弁コントローラ１１０を正常と判定し、第２制御弁コントローラ１２０を故障と判定し、ステップＳ１０１１４を実行した後に処理を終了する。

図９は本発明の第１の実施の形態における制御弁切換目標量決定部１０２による周期的に実行される制御目標決定処理を示すフローチャート図である。以下、図９のフローを構成する各ステップについて順に説明する。

制御弁切換目標量決定部１０２は、ステップＳ１０２０１にて、操作レバー装置１ｃからブーム操作信号を読み出し、続くステップＳ１０２０２にて、制御弁コントローラ故障判定部１０１が出力する故障判定結果を読み出す。

ステップＳ１０２０３にて、読み出した故障判定結果において第１制御弁コントローラ（ＶＣＵ１）１１０が正常判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０２０３にてＹＥＳ（第１制御弁コントローラ１１０は正常）と判定された場合、ステップＳ１０２０４にて、読み出した故障判定結果において第２制御弁コントローラ（ＶＣＵ２）１２０が正常判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０２０４にてＹＥＳ（第２制御弁コントローラ１２０は正常）と判定された場合、続くステップＳ１０２０５にて、ブーム単独制御弁目標流量マップを参照し、ブーム操作信号に対応するブーム１制御弁２３及びブーム２制御弁２７の目標流量を読み出す。

その後、ステップＳ１０２０８にて、ブーム１制御弁２３及びブーム２制御弁２７の目標流量を、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０に出力し処理を終了する。

ステップＳ１０２０４にてＮＯ（第２制御弁コントローラ１２０は故障または保留）と判定された場合、ステップＳ１０２０７にて、故障時ブーム１単独制御弁目標流量マップ（後述する）を参照し、ブーム操作信号に対応するブーム１制御弁２３の目標流量を読み出す。またブーム２制御弁２７の目標流量は０に設定した後、ステップＳ１０２０８にて目標流量を出力し処理を終了する。

ステップＳ１０２０３にてＮＯ（第１制御弁コントローラ１１０は故障または保留）と判定された場合、ステップＳ１０２０６にて，故障時ブーム２単独制御弁目標流量マップ（後述する）を参照し、ブーム操作信号に対応するブーム２制御弁２７の目標流量を読み出す。またブーム１制御弁２３の目標流量は０に設定した後、ステップＳ１０２０８にて目標流量を出力し処理を終了する。

次に、第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０のいずれかが故障と判定された場合に参照する、故障時ブーム単独制御弁目標流量マップについて、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａは本発明の第１の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１０Ｂは本発明の第１の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。

図１０Ａにおいて、一点鎖線で示す特性線は、図６Ａで示した故障がない場合のブーム操作信号とブーム１制御弁の目標流量との対応関係を示し、実線で示す特性線は第２制御弁コントローラ１２０が故障と判定された場合のブーム操作信号とブーム１制御弁の目標流量との対応関係（「故障時ブーム単独制御弁目標流量マップ」）を示している。

また、図１０Ｂにおいて、一点鎖線で示す特性線は、図６Ｂで示した故障がない場合のブーム操作信号とブーム２制御弁の目標流量との対応関係を示し、実線で示す特性線は第１制御弁コントローラ１１０が故障と判定された場合のブーム操作信号とブーム２制御弁の目標流量との対応関係（「故障時ブーム単独制御弁目標流量マップ」）を示している。

図１０Ａと図１０Ｂで規定される故障時ブーム単独制御弁目標流量マップは、ブーム操作信号に対応する制御弁目標流量が多くなるように設定されているので、いずれかの制御弁コントローラが故障と判定された場合であっても、もう一方の制御弁コントローラで制御されるブーム制御弁単独で、合流時に近い圧油をブームシリンダ５に供給することができる。

図１１は本発明の第１の実施の形態における制御弁コントローラ出力切換部１０３により周期的に実行される故障対応処理を示すフローチャート図である。以下、図１１のフローを構成する各ステップについて順に説明する。

制御弁コントローラ出力切換部１０３は、ステップＳ１０３０１にて、制御弁コントローラ故障判定部１０１が出力する故障判定結果を読み出す。続くステップＳ１０３０２にて、故障判定結果において第１制御弁コントローラ（ＶＣＵ１）１１０が正常判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０３０２にてＮＯ（第１制御弁コントローラ１１０は故障または保留）と判定された場合、ステップＳ１０３０４にて、第１制御弁コントローラ１１０の出力切換部１１２へ出力遮断信号を出力して処理を終了する。

ステップＳ１０３０２にてＹＥＳ（第１制御弁コントローラ１１０は正常）と判定された場合、続くステップＳ１０３０３にて、故障判定結果において第２制御弁コントローラ（ＶＣＵ２）１２０が正常判定されているか否かを判定する。

ステップＳ１０３０３にてＮＯ（第２制御弁コントローラ１２０は故障または保留）と判定された場合、ステップＳ１０３０５にて、第２制御弁コントローラ１２０の出力切換部１２２へ出力遮断信号を出力して処理を終了する。ステップＳ１０３０３にてＹＥＳ（第２制御弁コントローラ１２０は正常）と判定された場合は、そのまま処理を終了する。

以上のように構成した本実施の形態によれば、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０のいずれかが、電磁比例弁駆動回路の故障やソフトウェアの暴走によりメインコントローラ１００が出力する制御弁目標流量通りに出力できない故障状態となった場合、メインコントローラ１００にていずれの制御弁コントローラが故障しているかを判定し、故障していない方の制御弁コントローラにて、正常時に近い制御弁の切換制御を継続することができる。また故障した制御弁コントローラが、他方の制御弁コントローラによるブームシリンダ５の駆動に悪影響を及ぼさないように、故障した制御弁コントローラの出力は遮断される。

このように、本実施の形態によれば、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０のいずれかが故障した場合に、特別な判定装置や判定モードを設けることなく、ブームレバー操作量とブームシリンダ測定速度から、いずれの制御弁コントローラが故障しているか判定することができる。また、いずれかの制御弁コントローラが故障して、その制御弁コントローラから制御弁を駆動できない状態になっても、ブームシリンダ５の速度低下や操作感覚の変化を抑えることができる。

上述した本発明の油圧作業機械の電気式操作装置の第１の実施の形態によれば、共通の複数の油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する複数の制御弁を切換駆動する複数の制御弁コントローラ１１０，１２０のいずれかが故障した場合でも、油圧アクチュエータの操作性を確保できる。

なお、本実施の形態においては、油圧アクチュエータの動作状態を検出する動作状態検出装置として、ブームシリンダストロークセンサＳ５０とアームシリンダストロークセンサＳ６０を使用した場合を例に説明したが、これに限るものではない。例えば、ブーム８の基端部のリンク装置に敷設されたブーム角度センサとアーム９の基端部のリンク装置に敷設されたアーム角度センサが検出したそれぞれの角度から、動作状態を検出しても良い。

また、本実施の形態においては、ブーム８の単独操作時におけるブームシリンダ５に適用した電気式操作装置２００ａについて説明したが、これに限るものでない。アームシリンダ６に適用した電気式操作装置２００ｂのアーム９の単独操作時であっても、同様の効果を得ることができる。また、２つの電気式操作装置２００ａ、２００ｂを備えていても良い。

以下、本発明の油圧作業機械の電気式操作装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。

第２の実施の形態を上述した第１の実施の形態と比較した場合の主な相違点は、電気式操作装置を、ブームシリンダ５に適用した電気式操作装置２００ａとアームシリンダ６に適用した電気式操作装置２００ｂの２つで構成した点と、故障判定方法をブーム８単独操作時ではなく、ブーム８とアーム９の複合操作時に行う点である。

第１の実施の形態では、ブーム８の単独操作において、レバー操作装置の操作量が２つの制御弁の合流を切り換える閾値に満たない場合は、ブーム１制御弁２３からのみブームシリンダ５に圧油を供給し、レバー操作装置の操作量が閾値を越える場合は、ブーム１制御弁２３及びブーム２制御弁２７からの圧油を合流してブームシリンダ５に供給するように制御して、ブーム操作量が閾値を越える時点で第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０の故障を判定する。

これに対して、第２の実施形態では、ブーム８とアーム９の複合操作において、ブームシリンダ５へは第１制御弁コントローラ１１０が制御するブーム１制御弁２３からのみ圧油を供給し、アームシリンダ６へは第２制御弁コントローラ１２０が制御するアーム１制御弁２６からのみ圧油を供給するように制御して、静止及び単独操作と複合操作との切り換わりの時点で、各アクチュエータの動作と操作信号とを比較することで、第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０の故障を判定する。具体的には、第１制御弁コントローラ１１０はブーム１制御弁２３とアーム２制御弁２４を制御し、第２制御弁コントローラ１２０はアーム１制御弁２６とブーム２制御弁２７を制御している。

また、第１制御弁コントローラ１１０が制御するアーム２制御弁２４のスプールを中立位置に保持し、第２制御弁コントローラ１２０が制御するブーム２制御弁２７のスプールも中立位置に保持する。このことにより、第１油圧ポンプ２ａからは、ブームシリンダ５のみへ圧油が供給され、第２油圧ポンプ２ｂからは、アームシリンダ６のみへ圧油が供給されている。

次に、ブーム８とアーム９の複合操作を行う場合の、ブーム操作信号とブーム１制御弁目標流量と、ブーム２制御弁目標流量と、ブームシリンダ目標速度との対応関係と、アーム操作信号とアーム１制御弁２６の目標流量と、アーム２制御弁２４の目標流量と、アームシリンダ６の目標速度との対応関係について、図１２Ａ〜Ｆを用いて説明する。図１２Ａは本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１２Ｂは本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１２Ｃは本発明の第２の実施の形態におけるブーム操作信号とブームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図、図１２Ｄは本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１２Ｅは本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１２Ｆは本発明の第２の実施の形態におけるアーム操作信号とアームシリンダ目標速度との対応関係を示す特性図である。

図１２Ａ，図１２Ｂにおける実線部分は、操作右レバー装置１ｃと操作左レバー装置１ｄがブーム８及びアーム９の複合操作を示す場合の対応関係（以下適宜「ブーム複合制御弁目標流量マップ」という）である。同様に、図１２Ｄ，図１２Ｅにおける実線部分は、操作右レバー装置１ｃと操作左レバー装置１ｄがブーム８及びアーム９の複合操作を示す場合の対応関係（以下適宜「アーム複合制御弁目標流量マップ」という）である。

ブーム操作信号が上げ側を示す場合に、第１制御弁コントローラ１１０に制御されるブーム１制御弁２３は、ブーム操作信号に対応する圧油の目標流量をブームシリンダ５のボトム側油室に供給するよう駆動され、ブーム操作信号が下げ側を示す場合に、ブーム１制御弁２３は、ブーム操作信号に対応する圧油の目標流量をブームシリンダ５のロッド側油室に供給するよう駆動される。

アーム操作信号がクラウド側を示す場合に、第２制御弁コントローラ１２０に制御されるアーム１制御弁２６は、アーム操作信号に対応する圧油の目標流量をアームシリンダ６のボトム側油室に供給するよう駆動され、アーム操作信号がダンプ側を示す場合に、アーム１制御弁２６は、アーム操作信号に対応する圧油の目標流量をアームシリンダ６のロッド側油室に圧油を供給するよう駆動される。また、ブーム２制御弁２７及びアーム２制御弁２４からは操作量によらず圧油が供給されない。

図１２Ｃ及び図１２Ｆにおける実線部分は、操作右レバー装置１ｃと操作左レバー装置１ｄがブーム８及びアーム９の複合操作を示す場合に、ブーム１制御弁制御弁２３及びブーム２制御弁２７からの圧油が合流してブームシリンダ５が動作した結果の目標速度（以下適宜「ブーム複合目標速度マップ」という）と、アーム２制御弁２４及びアーム１制御弁２６からの圧油が合流してアームシリンダ６が動作した結果の目標速度（以下適宜「アーム複合目標速度マップ」という）を示している。

図１３は本発明の第２の実施の形態における制御弁コントローラ故障判定部による故障判定処理を示すフローチャート図である。以下、図１３のフローを構成する各ステップについて順に説明する。

制御弁コントローラ故障判定部１０１は、ステップＳ１０１０２ａにて、操作レバー装置の操作内容を読み出す。続くステップＳ１０１０３ａにて、停止及び単独操作からブーム８及びアーム９複合操作に変化したか否かを判定する。

ステップＳ１０１０３ａでＹＥＳ（レバー操作が複合操作に変化した）と判定した場合は、ステップＳ１０１０４ａにて、ブーム８が動作しないか否かを判定する。具体的には、ブームストロークセンサＳ５０が検出した信号を読み出して、ブームシリンダ５が動作しないか否かを判定する。

ステップＳ１０１０４ａでＹＥＳ（ブームシリンダ５が動作しない）と判定した場合は、ステップＳ１０１０５ａにて、第１制御弁コントローラ１１０を故障、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて、故障判定結果を制御弁切換目標量決定部１０２及び制御弁コントローラ出力切換部１０３に出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１０４ａでＮＯ（ブームシリンダ５が動作する）と判定した場合は、ステップＳ１０１０６ａにて、アーム９が動作しないか否かを判定する。具体的には、アームストロークセンサＳ６０が検出した信号を読み出して、アームシリンダ６が動作しないか否かを判定する。

ステップＳ１０１０６ａでＹＥＳ（アームシリンダ６が動作しない）と判定した場合は、ステップＳ１０１０７ａにて、第１制御弁コントローラ１１０を正常、第２制御弁コントローラ１２０を故障と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１０６ａでＮＯ（アームシリンダ６が動作する）と判定した場合は、ステップＳ１０１１４ａにて、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０を共に正常と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１０３ａでＮＯ（レバー操作が複合操作に変化してない）と判定した場合は、ステップＳ１０１０８ａにて、レバー操作が複合操作からブーム操作の停止に変化したか否かを判定する。

ステップＳ１０１０８ａでＹＥＳ（複合操作からブーム８を停止させた）と判定した場合は、ステップＳ１０１０９ａにて、ブーム８が動作を継続しているか否かを判定する。具体的には、ブームストロークセンサＳ５０が検出した信号を読み出して、ブームシリンダ５が動作継続しているか否かを判定する。

ステップＳ１０１０９ａでＹＥＳ（ブームシリンダ５の動作が継続している）と判定した場合は、ステップＳ１０１１０ａにて、第１制御弁コントローラ１１０を正常、第２制御弁コントローラ１２０を故障と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１０９ａでＮＯ（ブームシリンダ５の動作が停止している）と判定した場合は、ステップＳ１０１１４ａにて、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０を共に正常と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１０８ａでＮＯ（複合操作でブーム操作を継続）と判定した場合は、ステップＳ１０１１１ａにて、レバー操作が複合操作からアーム操作の停止に変化したか否かを判定する。

ステップＳ１０１１１ａでＹＥＳ（複合操作からアーム９を停止させた）と判定した場合は、ステップＳ１０１１２ａにて、アーム９が動作を継続しているか否かを判定する。具体的には、アームストロークセンサＳ６０が検出した信号を読み出して、アームシリンダ６が動作継続しているか否かを判定する。

ステップＳ１０１１２ａでＹＥＳ（アームシリンダ６の動作が継続している）と判定した場合は、ステップＳ１０１１３ａにて、第１制御弁コントローラ１１０を故障、第２制御弁コントローラ１２０を正常と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１１２ａでＮＯ（アームシリンダ６の動作が停止している）と判定した場合は、ステップＳ１０１１４ａにて、第１制御弁コントローラ１１０及び第２制御弁コントローラ１２０を共に正常と判定して、続くステップＳ１０１１５ａにて故障判定結果を出力し、処理を終了する。

ステップＳ１０１１１ａでＮＯ（複合操作からアーム９を停止させていない）と判定した場合は、ステップＳ１０１１５ａへ進み、ステップＳ１０１１５ａにて、以前の故障判定結果を踏襲し、故障、正常、保留のいずれかの故障判定結果を出力し、処理を終了する。

次に、第１制御弁コントローラ１１０と第２制御弁コントローラ１２０のいずれかが故障と判定された場合に参照する、故障時制御弁目標流量マップについて、図１４Ａ乃至図１４Ｄを用いて説明する。図１４Ａは本発明の第２の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１４Ｂは本発明の第２の実施の形態における故障時のブーム操作信号と故障時ブーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１４Ｃは本発明の第２の実施の形態における故障時のアーム操作信号と故障時アーム２制御弁目標流量との対応関係を示す特性図、図１４Ｄは本発明の第２の実施の形態における故障時のアーム操作信号と故障時アーム１制御弁目標流量との対応関係を示す特性図である。

図１４Ａ及び図１４Ｃは、第２制御弁コントローラ１２０が故障と判定された場合における、ブーム操作信号とブーム１制御弁の目標流量との対応関係と、アーム操作信号とアーム２制御弁の目標流量との対応関係を示す図である。

図１４Ｂ及び図１４Ｄは、第１制御弁コントローラ１１０が故障と判定された場合における、ブーム操作信号とブーム２制御弁の目標流量との対応関係と、アーム操作信号とアーム１制御弁の目標流量との対応関係を示す図である。

図１４Ａにおいて、一点鎖線で示す特性線は、図１２Ａで示した故障がない場合の複合操作時のブーム操作信号とブーム１制御弁の目標流量との対応関係を示し、実線で示す特性線は第２制御弁コントローラ１２０が故障と判定された場合の複合操作時のブーム操作信号とブーム１制御弁の目標流量との対応関係（「故障時ブーム複合制御弁目標流量マップ」）を示している。また図１４Ｃにおいて、実線で示す特性線は第２制御弁コントローラ１２０が故障と判定された場合の複合操作時のアーム操作信号とアーム２制御弁の目標流量との対応関係（「故障時アーム複合制御弁目標流量マップ」）を示している。

図１４Ｄにおいて、一点鎖線で示す特性線は、図１２Ｅで示した故障がない場合の複合操作時のアーム操作信号とアーム１制御弁の目標流量との対応関係を示し、実線で示す特性線は第１制御弁コントローラ１１０が故障と判定された場合の複合操作時のアーム操作信号とアーム１制御弁の目標流量との対応関係（「故障時アーム複合制御弁目標流量マップ」）を示している。また図１４Ｂにおいて、実線で示す特性線は第１制御弁コントローラ１１０が故障と判定された場合の複合操作時のブーム操作信号とブーム２制御弁の目標流量との対応関係（「故障時ブーム複合制御弁目標流量マップ」）を示している。

これらの複合制御弁目標流量マップは、いずれかの制御弁コントローラが故障と判定された場合において、他方の制御弁コントローラで制御される制御弁から圧油をブームシリンダ５及びアームシリンダ６に供給することを目的として、故障時ブーム複合制御弁目標流量マップ及び故障時アーム複合制御弁目標流量マップとして、ブーム操作信号及びアーム操作信号に対応する制御弁目標流量が設定されている。

上述した本発明の油圧作業機械の電気式操作装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の油圧作業機械の電気式操作装置の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態における電気式操作装置が、ブームシリンダ単独目標速度マップと、ブームシリンダストロークセンサＳ５０を用いて検出したブームシリンダ測定速度とを比較して制御弁コントローラの故障状態を判定するのに対し、停止及び単独操作と複合操作の切り換わりと、ブーム及びアームシリンダの動作の有無との比較で制御弁コントローラの故障を判定するため、第１の実施形態よりも構成が簡便になるという利点がある。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態では、ブームシリンダ５及びアームシリンダ６に本発明を適用した例を説明したが、複数の制御弁を介して圧油を供給するように構成された油圧アクチュエータであれば、これらに限らず適用可能である。

さらに、上記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１ｃ…操作右レバー装置（操作装置）、１ｄ…操作左レバー装置（操作装置）、２ａ，２ｂ，…油圧ポンプ、５…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、６…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、２３，２７…ブーム制御弁（第１及び第２制御弁）、２６，２４…アーム制御弁（第１及び第２制御弁）、４５〜４８…電磁比例弁、４９〜５２…電磁比例弁、１００…メインコントローラ、１１０…第１制御弁コントローラ、１２０…第２制御弁コントローラ、２００，２００ａ，２００ｂ，…電気式操作装置、Ｐ７〜Ｐ１４…パイロット圧、Ｓ５０…ブームシリンダストロークセンサ（動作状態検出装置）、Ｓ６０…アームシリンダストロークセンサ（動作状態検出装置）

Claims (5)

1. 少なくとも１つの油圧ポンプを有する油圧ポンプ装置と、前記油圧ポンプ装置から供給される圧油によって駆動される油圧アクチュエータとを備えた油圧作業機械に搭載され、前記油圧アクチュエータの駆動を制御する油圧作業機械の電気式操作装置において、
   前記油圧アクチュエータの駆動方向及び駆動速度を指示する操作装置と、
   前記油圧ポンプ装置と前記油圧アクチュエータとを接続する第１油路に設けられた第１スプールを有し、前記第１油路を介して前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁と、
   前記油圧ポンプ装置と前記油圧アクチュエータとを接続する第２油路に設けられた第２スプールを有し、前記第２油路を介して前記油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁と、
   前記油圧アクチュエータの動作状態を検出する動作状態検出装置と、
   前記操作装置の操作に応じて第１制御弁切換目標流量と第２制御弁切換目標流量とを算出するメインコントローラと、
   前記メインコントローラが算出した第１制御弁切換目標流量に応じて、前記第１スプールを駆動し前記第１制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁コントローラと、
   前記メインコントローラが算出した第２制御弁切換目標流量に応じて、前記第２スプールを駆動し前記第２制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁コントローラと、
   前記第１及び第２制御弁コントローラと前記メインコントローラとが接続され相互に通信可能とする通信バスとを備え、
   前記メインコントローラは、前記第１制御弁コントローラ及び前記第２制御弁コントローラの出力遮断信号を指令する出力切換部を備え、前記操作装置の操作量が予め設定した閾値未満の場合は、前記第１制御弁のみを介して前記油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１及び第２制御弁切換目標流量を算出し、前記操作装置の操作量が前記閾値以上の場合は、前記第１及び第２制御弁を介して前記油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１及び第２制御弁切換目標流量を算出し、
   前記操作装置の操作量が前記閾値を通過して変化したときに、前記動作状態検出装置の検出結果と前記第１及び第２制御弁切換目標流量に基づいて、前記第１及び第２制御弁コントローラの故障状態を判定し、前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方の故障状態を判定したときに、故障状態と判定した前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方へ前記出力遮断信号を指令する
   ことを特徴とする油圧作業機械の電気式操作装置。
2. 少なくとも１つの油圧ポンプを有する油圧ポンプ装置と、前記油圧ポンプ装置から供給される圧油によって駆動される第１油圧アクチュエータと第２油圧アクチュエータとを備えた油圧作業機械に搭載され、前記第１及び第２油圧アクチュエータの駆動を制御する油圧作業機械の電気式操作装置において、
   前記第１及び第２油圧アクチュエータの駆動方向及び駆動速度を指示する操作装置と、
   前記油圧ポンプ装置と前記第１油圧アクチュエータとを接続する第１油路に設けられた第１スプールを有し、前記第１油路を介して前記第１油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁と、
   前記油圧ポンプ装置と前記第１油圧アクチュエータとを接続する第２油路に設けられた第２スプールを有し、前記第２油路を介して前記第１油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁と、
   前記油圧ポンプ装置と前記第２油圧アクチュエータとを接続する第３油路に設けられた第３スプールを有し、前記第３油路を介して前記第２油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第３制御弁と、
   前記油圧ポンプ装置と前記第２油圧アクチュエータとを接続する第４油路に設けられた第４スプールを有し、前記第４油路を介して前記第２油圧アクチュエータに供給される圧油の方向及び流量を制御する第４制御弁と、
   前記第１油圧アクチュエータの動作状態を検出する第１動作状態検出装置と、
   前記第２油圧アクチュエータの動作状態を検出する第２動作状態検出装置と、
   前記操作装置の操作に応じて第１制御弁切換目標流量と第２制御弁切換目標流量と第３制御弁切換目標流量と第４制御弁切換目標流量とを算出するメインコントローラと、
   前記メインコントローラが算出した第１及び第３制御弁切換目標流量に応じて、前記第１及び第３スプールを駆動し前記第１及び第３制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第１制御弁コントローラと、
   前記メインコントローラが算出した第２及び第４制御弁切換目標流量に応じて、前記第２及び第４スプールを駆動し前記第２及び第４制御弁を通る圧油の方向及び流量を制御する第２制御弁コントローラと、
   前記第１及び第２制御弁コントローラと前記メインコントローラとが接続され相互に通信可能とする通信バスとを備え、
   前記メインコントローラは、前記第１制御弁コントローラ及び前記第２制御弁コントローラの出力遮断信号を指令する出力切換部を備え、前記第１及び第２動作状態検出装置の検出結果と前記第１乃至第４制御弁切換目標流量に基づいて、前記第１及び第２制御弁コントローラの故障状態を判定し、前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方の故障状態を判定したときに、故障状態と判定した前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか一方へ前記出力遮断信号を指令する
   ことを特徴とする油圧作業機械の電気式操作装置。
3. 請求項２に記載の油圧作業機械の電気式操作装置において、
   前記メインコントローラは、前記操作装置が前記第１油圧アクチュエータの動作と前記第２油圧アクチュエータの停止を指示する場合は、前記第１及び第２制御弁を介して前記第１油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１及び第２制御弁切換目標流量を算出し、
   前記操作装置が前記第１油圧アクチュエータの停止と前記第２油圧アクチュエータの動作を指示する場合は、前記第３及び第４制御弁を介して前記第２油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第３及び第４制御弁切換目標流量を算出し、
   前記操作装置が前記第１及び第２油圧アクチュエータの複合動作を指示する場合は、前記第１制御弁のみを介して前記第１油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とし、前記第４制御弁のみを介して前記第２油圧アクチュエータへ圧油を供給可能とする前記第１乃至第４制御弁切換目標流量を算出し、
   前記操作装置の操作量が前記第１及び第２油圧アクチュエータのいずれか一方の単独動作の指示から前記第１及び第２油圧アクチュエータの複合動作の指示へ切り換わるとき、または、前記操作装置の操作量が前記第１及び第２油圧アクチュエータの複合動作の指示から前記第１及び第２油圧アクチュエータのいずれか一方の単独動作の指示へ切り換わるときに、前記第１及び第２制御弁コントローラの故障状態を判定する
   ことを特徴とする油圧作業機械の電気式操作装置。
4. 請求項３に記載の油圧作業機械の電気式操作装置において、
   前記油圧ポンプ装置を駆動するエンジンを更に備え、
   前記第１油圧アクチュエータは、ブームを駆動するブームシリンダであり、前記第２油圧アクチュエータは、アームを駆動するアームシリンダである
   ことを特徴とする油圧作業機械の電気式操作装置。
5. 請求項１乃至４のずれか１項に記載の油圧作業機械の電気式操作装置において、
   前記メインコントローラは、故障時制御弁切換目標流量を再設定し、
   故障状態と判定されなかった前記第１及び第２制御弁コントローラのいずれか他方が、前記操作装置の操作量に応じた制御弁駆動量を増加させる
   ことを特徴とする油圧作業機械の電気式操作装置。

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