JP6715143B2 - Construction machinery - Google Patents
Construction machinery Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715143B2 JP6715143B2 JP2016187337A JP2016187337A JP6715143B2 JP 6715143 B2 JP6715143 B2 JP 6715143B2 JP 2016187337 A JP2016187337 A JP 2016187337A JP 2016187337 A JP2016187337 A JP 2016187337A JP 6715143 B2 JP6715143 B2 JP 6715143B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- output
- control
- lever
- construction machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Description
本発明は建設機械に関する。 The present invention relates to a construction machine.
電気レバー方式の操作装置を備えた建設機械では、操作装置のコントローラに故障等が生じて操作装置による操作が不能になると、建設機械をそれ以上動作させることができなくなるため、安全の確保が困難になったり、交通の妨げになったりする場合がある。従来、この問題を解消するために、操作装置による操作が不能になった場合でも、必要最小限の動作を確保するための非常用操作装置を備えた建設機械が知られている。たとえば特許文献１には、旋回機構のブレーキを作動または解除させる切替弁に、通常時に用いられるコントローラとは別のコントローラを接続可能とすることで、旋回機構の電気駆動系に異常が発生して旋回機構のメカニカルブレーキが作動した場合でも、該メカニカルブレーキを解除できるようにしたショベルが開示されている。 In a construction machine equipped with an electric lever type operating device, if the controller of the operating device becomes inoperable and cannot be operated by the operating device, the construction machine cannot operate anymore, making it difficult to ensure safety. It may become a hindrance or obstruct traffic. Conventionally, in order to solve this problem, there has been known a construction machine equipped with an emergency operating device for ensuring a necessary minimum operation even when the operation device cannot operate. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2004-242242, by making it possible to connect a controller different from a controller normally used to a switching valve that operates or releases a brake of a turning mechanism, an abnormality occurs in an electric drive system of the turning mechanism. There is disclosed a shovel capable of releasing the mechanical brake even when the mechanical brake of the turning mechanism is activated.
特許文献１に記載のショベルでは、通常時に用いられるコントローラとは別のコントローラにも異常が発生したときに、想定とは異なる制御信号が出力されてしまい、ユーザが意図しない挙動をする可能性がある。そのため、操作装置に異常が発生したときの動作において、安全を十分に確保できない懸念がある。
In the shovel described in
本発明による建設機械は、オペレータの操作がそれぞれ入力される第一の入力部および第二の入力部と、前記第一の入力部に入力された前記オペレータの操作に基づく第一の制御信号を生成する第一の制御部と、前記第二の入力部に入力された前記オペレータの操作に基づく第二の制御信号を生成する第二の制御部と、前記第一の制御信号または前記第二の制御信号に基づいて、アクチュエータを駆動させるための駆動信号を出力する出力部と、を備えた建設機械において、前記第一の入力部、前記第一の制御部および前記出力部の少なくともいずれか一つを監視対象として監視を行い、前記監視対象の異常を検出する監視部と、前記第一の制御部または前記第二の制御部のいずれを選択する切り替え部と、前記駆動信号を制限する出力制限部と、前記アクチュエータの駆動を許可または禁止するためのゲートロックレバーと、をさらに備え、前記監視部が前記監視対象の異常を検出しないときには、前記切り替え部により前記第一の制御部を選択して、前記第一の制御部で生成された前記第一の制御信号に基づいて前記出力部から出力される前記駆動信号を制限せずに出力し、前記監視部が前記監視対象の異常を検出したときには、前記出力部からの前記駆動信号の出力を遮断し、前記駆動信号の出力が遮断された状態で、前記ゲートロックレバーにより前記アクチュエータの駆動が許可された状態から禁止された状態に切り替えられたときに、前記切り替え部により前記第二の制御部を選択し、前記切り替え部により前記第二の制御部が選択された状態で、前記ゲートロックレバーにより前記アクチュエータの駆動が禁止された状態から許可された状態に切り替えられたときに、前記第二の制御部で生成された前記第二の制御信号に基づいて前記出力部から出力される前記駆動信号を前記出力制限部により制限して出力するものである。
A construction machine according to the present invention provides a first input section and a second input section to which an operator's operation is respectively input, and a first control signal based on the operator's operation input to the first input section. A first control unit for generating, a second control unit for generating a second control signal based on the operation of the operator input to the second input unit, the first control signal or the second An output section that outputs a drive signal for driving an actuator based on the control signal of 1., and at least one of the first input section, the first control section, and the output section. One of the monitoring targets is monitored, and a monitoring unit that detects an abnormality of the monitoring target, a switching unit that selects either the first control unit or the second control unit , and the drive signal is limited. An output limiting unit and a gate lock lever for permitting or prohibiting driving of the actuator are further provided, and when the monitoring unit does not detect an abnormality of the monitoring target, the switching unit controls the first control unit . Select and output the drive signal output from the output unit without restriction based on the first control signal generated by the first control unit, and the monitoring unit outputs an abnormality of the monitoring target. When the output of the drive signal from the output unit is cut off, the output of the drive signal is cut off, and the state where the drive of the actuator is prohibited by the gate lock lever is prohibited. when switched to, select the second control unit by the switching unit, in a state where the second control unit is selected by the switching unit, the driving of the actuator is inhibited by the gate lock lever When the state is changed from the open state to the permitted state, the drive signal output from the output unit is limited by the output limiting unit based on the second control signal generated by the second control unit. And output it.
本発明によれば、電気レバー方式の操作装置を備えた建設機械において、操作装置に異常が発生したときにも、安全を十分に確保した動作を実現できる。 According to the present invention, in a construction machine equipped with an electric lever type operating device, it is possible to realize an operation that sufficiently secures safety even when an abnormality occurs in the operating device.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control system in a construction machine according to a first embodiment of the present invention.
本実施形態の建設機械は、たとえば油圧ショベルであり、図示しない下部走行体と、この下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に接続された多関節型のフロント装置とを備えている。フロント装置は、たとえばブームおよびアームと、アーム先端に取り付けられたバケット等の作業具とにより構成される。なお、下部走行体、上部旋回体およびフロント装置は、油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置である。 The construction machine of the present embodiment is, for example, a hydraulic excavator, and is connected to a lower traveling body (not shown), an upper revolving body provided so as to be revolvable with respect to the lower traveling body, and an upper revolving structure so as to be able to rise and fall. And an articulated front device. The front device includes, for example, a boom and an arm, and a work tool such as a bucket attached to the tip of the arm. The lower traveling body, the upper swing body, and the front device are hydraulic drive devices provided in the hydraulic excavator.
一般に、油圧駆動装置は、図示しないエンジン等の原動機と、この原動機によって駆動される少なくとも１つの油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、油圧ポンプから各油圧アクチュエータへ吐出される圧油の流れをそれぞれ制御する複数のコントロールバルブとを備える。油圧アクチュエータは、たとえばフロント装置のブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダや、下部走行体を走行させる走行用油圧モータや、上部旋回体を旋回させる旋回用油圧モータ等を含む。図１に示す制御系統は、このような建設機械の動作を制御するための電気レバー方式の操作装置を構成するものである。 Generally, a hydraulic drive system includes a prime mover such as an engine (not shown), at least one hydraulic pump driven by the prime mover, a plurality of hydraulic actuators driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump, and a plurality of hydraulic pumps. And a plurality of control valves for controlling the flow of the pressure oil discharged to the hydraulic actuator. The hydraulic actuator is, for example, a boom hydraulic cylinder that drives a boom, an arm, and a bucket of a front device, an arm hydraulic cylinder, a bucket hydraulic cylinder, a traveling hydraulic motor that causes a lower traveling body to travel, and an upper revolving structure that swings. It includes a turning hydraulic motor and the like. The control system shown in FIG. 1 constitutes an electric lever type operating device for controlling the operation of such a construction machine.
近年、建設機械のように高い安全性が要求される機器を電気的な操作装置で制御する場合には、機能安全への対応が必須となっている。具体的には、たとえば国際標準規格であるＩＥＣ ６１５０８等の規定を満足する必要がある。ＩＥＣ ６１５０８では、制御対象機器の安全の確保のために設けられるシステムを安全関連系と呼び、この安全関連系を構成するハードウェアとソフトウェアに用いるべき様々な技法を規定している。これらの技法を適用することで、要求される安全度水準に見合うだけの確実さで必要な安全機能が遂行されることが保障される。しかしながら、ＩＥＣ ６１５０８で規定される技法を操作装置全体に適用して安全関連系を構成しようとすると、コストが過大になるという問題がある。そのため、一般的には、操作装置全体を安全関連系とするのではなく、安全を確保する必要のない部分を分離独立させて非安全関連系とし、その部分を機能安全の対象から外して全体のコストを下げることが行われている。 In recent years, when controlling equipment such as construction machinery that requires high safety with an electric operating device, it is essential to deal with functional safety. Specifically, for example, it is necessary to satisfy the regulations of IEC 61508 which is an international standard. In IEC 61508, a system provided for ensuring the safety of controlled devices is called a safety-related system, and various techniques to be used for hardware and software that compose this safety-related system are defined. By applying these techniques, it is ensured that the required safety function is performed with certainty commensurate with the required safety integrity level. However, if the technique defined by IEC 61508 is applied to the entire operating device to configure a safety-related system, there is a problem that the cost becomes excessive. Therefore, in general, rather than making the entire operating device a safety-related system, the parts that do not require safety are separated and made into non-safety-related systems, and that part is excluded from the target of functional safety. It is being done to reduce the cost of.
上記のような安全関連系と非安全関連系とを含む建設機械の操作装置において、安全関連系に異常が発生した場合には、代わりに非安全関連系を用いて操作を行うことが考えられる。この場合、非安全関連系にも異常が発生すると、想定とは異なる制御信号が出力されてしまうことで、建設機械がオペレータの意図とは異なる挙動をする可能性があり、安全を確保できない懸念がある。そこで、本実施形態の建設機械では、以下で説明するような方法により、安全関連系に異常が発生した場合でも、非安全関連系を用いた操作により安全を十分に確保した動作を実現できるようにしている。 In a construction machine operating device including a safety-related system and a non-safety-related system as described above, when an abnormality occurs in the safety-related system, it is conceivable to perform the operation using the non-safety-related system instead. .. In this case, if an error occurs in the non-safety related system, a control signal different from the expected one will be output, which may cause the construction machine to behave differently from the operator's intention. There is. Therefore, in the construction machine according to the present embodiment, by the method described below, even if an abnormality occurs in the safety-related system, the operation using the non-safety-related system can realize the operation with sufficiently secured safety. I have to.
図１の制御系統は、レバー１０１、レバーコントローラ１０２、第一の出力段１０３、電源１０４、第一の切り替えスイッチ１０５、電磁弁１０６、タッチパネル１０７、モニタ１０８、モニタコントローラ１０９、デマルチプレクサ１１０、第二の切り替えスイッチ１１１、監視部１１２および電流制限部１１３を備える。
The control system of FIG. 1 includes a
レバー１０１およびレバーコントローラ１０２は、安全関連系の操作装置を構成するものである。レバー１０１には、建設機械に対するオペレータの操作が入力される。レバー１０１に入力された操作は、レバーコントローラ１０２において検出される。レバーコントローラ１０２は、たとえば所定のプログラムを実行するマイクロコントローラであり、オペレータがレバー１０１に入力した操作に基づいて、油圧アクチュエータを制御するための制御信号を生成し、第二の切り替えスイッチ１１１に出力する。
The
タッチパネル１０７およびモニタコントローラ１０９は、非安全関連系の操作装置を構成するものである。タッチパネル１０７は、入力装置として機能し、建設機械に対するオペレータの操作が入力される。モニタ１０８は、出力装置として機能し、オペレータに対して様々な情報を表示出力する。なお、タッチパネル１０７とモニタ１０８は一体化されていてもよい。モニタコントローラ１０９は、タッチパネル１０７に入力された操作を検出するための入力制御や、モニタ１０８の表示制御を行う。
The
ここで、通常時にタッチパネル１０７を用いてオペレータに入力される操作は、前述のレバー１０１を用いて入力される操作とは異なる。レバー１０１を用いて入力される操作は、前述のような油圧アクチュエータの駆動により実現される建設機械の動作であり、これは建設機械の安全に直接的に関わるものである。一方、タッチパネル１０７を用いて入力される操作は、たとえば建設機械の運用に関する設定や作業情報の設定など、建設機械の安全にはほとんど影響のないものである。
Here, the operation normally input by the operator using the
本実施形態の建設機械では、安全関連系であるレバー１０１やレバーコントローラ１０２に異常が発生した場合に、非安全関連系であるタッチパネル１０７をレバー１０１の代わりに用いて、オペレータが建設機械の操作を行うことができるようになっている。この場合、モニタコントローラ１０９は、オペレータがタッチパネル１０７に入力した操作に基づいて、油圧アクチュエータを制御するための制御信号を生成し、デマルチプレクサ１１０を介して第二の切り替えスイッチ１１１に出力する。デマルチプレクサ１１０は、複数（たとえば８つ）の第二の切り替えスイッチ１１１のいずれかを選択し、その第二の切り替えスイッチ１１１に対して、モニタコントローラ１０９から入力された制御信号を出力する。
In the construction machine of this embodiment, when an abnormality occurs in the
第二の切り替えスイッチ１１１は、第一の出力段１０３に送る制御信号の切り替えを行う。第二の切り替えスイッチ１１１は、レバーコントローラ１０２から出力される制御信号と、デマルチプレクサ１１０を介してモニタコントローラ１０９から出力される制御信号とのいずれかを選択して、第一の出力段１０３に出力する。第二の切り替えスイッチ１１１は、たとえば小信号用のトランジスタを用いて構成される。
The
第一の出力段１０３は、第二の切り替えスイッチ１１１で選択されたレバーコントローラ１０２からの制御信号またはモニタコントローラ１０９からの制御信号を制御電流に変換して、電磁弁１０６に出力する。この制御電流は、電磁弁１０６の状態を制御して油圧アクチュエータを駆動させるための駆動信号に相当するものである。第一の出力段１０３は、たとえば大電力用トランジスタを用いて構成される。
The first output stage 103 converts a control signal from the
電磁弁１０６は、第一の出力段１０３からの制御電流に基づいて、コントロールバルブへのパイロット圧を制御する。コントロールバルブは、この電磁弁１０６によるパイロット圧の制御に応じて、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する。なお、電磁弁１０６は、建設機械に備えられた複数のコントロールバルブに対して、それぞれ２つずつ設けられている。たとえば、４つのコントロールバルブを備えた建設機械は、合計で８つの電磁弁１０６を備えている。 The solenoid valve 106 controls the pilot pressure to the control valve based on the control current from the first output stage 103. The control valve controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator according to the control of the pilot pressure by the electromagnetic valve 106. Two solenoid valves 106 are provided for each of the plurality of control valves provided in the construction machine. For example, a construction machine having four control valves has a total of eight solenoid valves 106.
第一の出力段１０３および第二の切り替えスイッチ１１１は、これら複数の電磁弁１０６の各々に対応して設けられている。すなわち、上記のように４つのコントロールバルブを備え、これに応じて８つの電磁弁１０６が設けられた建設機械は、８つの第一の出力段１０３と、８つの第二の切り替えスイッチ１１１とを備えている。図１では、コントロールバルブが４つの場合を例として、８つの電磁弁１０６と、８つの第一の出力段１０３と、８つの第二の切り替えスイッチ１１１とを、電磁弁１０６ａ〜１０６ｈ、第一の出力段１０３ａ〜１０３ｈ、第二の切り替えスイッチ１１１ａ〜１１１ｈとしてそれぞれ示している。ただし、電磁弁１０６ｃ〜１０６ｇ、第一の出力段１０３ｃ〜１０３ｇ、第二の切り替えスイッチ１１１ｃ〜１１１ｇについては、図１において図示を省略している。
The first output stage 103 and the
電源１０４は、第一の出力段１０３に電力を供給する。電源１０４には２つの電力供給系統が接続されており、一方の電力系統には電流制限部１１３が接続されている。電流制限部１１３は、電源１０４から第一の出力段１０３への電力供給系統の一方に流れる電流の最大値を所定の上限値以下に制限することで、第一の出力段１０３から電磁弁１０６に出力される制御電流を制限する。第一の切り替えスイッチ１０５は、電源１０４に接続された２つの電力供給系統の一方を選択し、その電力供給系統を介して電源１０４から第一の出力段１０３に電力が供給されるようにする。これにより、第一の出力段１０３から電磁弁１０６への制御電流に対する制限状態を切り替える。第一の切り替えスイッチ１０５は、たとえば大電力用トランジスタを用いて構成される。
The
監視部１１２は、レバー１０１およびレバーコントローラ１０２を監視対象として、これらの動作を監視することにより、レバー１０１およびレバーコントローラ１０２に異常が発生したか否かを判断する。その結果、レバー１０１およびレバーコントローラ１０２のいずれか一方の異常を検出したら、監視部１１２は、第一の切り替えスイッチ１０５および第二の切り替えスイッチ１１１に対して、切り替え信号をそれぞれ出力する。この監視部１１２からの切り替え信号に応じて、第一の切り替えスイッチ１０５は、電源１０４から第一の出力段１０３への電力供給系統を、電流制限なしの電力供給系統から、電流制限部１１３を介した電流制限ありの電力供給系統へと切り替える。また、第二の切り替えスイッチ１１１は、第一の出力段１０３に出力される制御信号を、レバーコントローラ１０２の制御信号から、デマルチプレクサ１１０を介したモニタコントローラ１０９の制御信号へと切り替える。
The
次に、図２のフローチャートを用いて、上記で説明した図１の制御系統の動作を説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る建設機械における制御系統の動作フローチャートである。 Next, the operation of the control system of FIG. 1 described above will be described using the flowchart of FIG. FIG. 2 is an operation flowchart of the control system in the construction machine according to the first embodiment of the present invention.
ここで、図２のフローチャートを開始したときには、レバー１０１およびレバーコントローラ１０２が正常な状態にあるとする。このとき、レバーコントローラ１０２の制御信号に応じて第一の出力段１０３から出力される制御電流により、電磁弁１０６の開度が調節される。したがって、オペレータがステップ２０２においてレバー１０１を操作すると、その操作方向や操作量に応じた制御信号がレバーコントローラ１０２から第一の出力段１０３に出力され、コントロールバルブのパイロット圧が調節される。これにより、油圧ポンプから吐出される圧油が電磁弁１０６およびコントロールバルブを介して油圧アクチュエータの所定のポートに供給され、油圧アクチュエータの可動部が、レバー１０１の操作方向に応じた方向に、レバー１０１の操作量に応じた量だけ駆動される。
Here, it is assumed that the
一方、ステップ２０２において、モニタコントローラ１０９は、オペレータによるタッチパネル１０７への入力操作に応じて、建設機械の様々な情報をモニタ１０８に出力して表示させる。たとえば、圧油の流量や圧力、各種バルブのON/OFF設定、水温計、燃料計、作業モード、エアコン、後方モニタ、エンジンオイルレベル、燃料フィルタの交換時間等の情報をモニタ１０８に表示することができる。
On the other hand, in
ステップ２０３において、監視部１１２は、レバーコントローラ１０２およびレバー１０１を監視し、これらの少なくともいずれか一方に何らかの異常が生じたか否かを判定する。このとき監視部１１２は、たとえば、レバーコントローラ１０２から定期的に送信される動作確認信号の内容とその周期の妥当性とを検証することで、レバーコントローラ１０２における異常の有無を判断できる。また、レバー１０１からの操作信号とレバーコントローラ１０２からの制御信号とを一定の周期で監視し、操作信号に対して期待される制御信号がレバーコントローラ１０２から出力されないときには、レバーコントローラ１０２が異常であると判断してもよい。さらに、レバー１０１から出力される操作信号を二重化して２つの操作信号を比較し、その比較結果からレバー１０１における異常の有無を判断することもできる。その結果、レバーコントローラ１０２およびレバー１０１の少なくとも一方の異常を検出したら処理をステップ２０４に進め、両方とも異常を検出しない場合はステップ２０２に戻る。
In
ステップ２０４において、監視部１１２は、第一の切り替えスイッチ１０５および第二の切り替えスイッチ１１１を用いて、電磁弁１０６の制御を行うコントローラを、レバーコントローラ１０２からモニタコントローラ１０９へと切り替える。このとき監視部１１２は、第一の切り替えスイッチ１０５に対して、電源１０４から第一の出力段１０３への電力供給系統の切り替えを指示するための切り替え信号を出力する。この切り替え信号に応じて、電源１０４から電流制限部１１３を介して第一の出力段１０３に電力が供給されるように、第一の切り替えスイッチ１０５が切り替えられる。また監視部１１２は、第二の切り替えスイッチ１１１に対して、第一の出力段１０３への制御信号の切り替えを指示するための切り替え信号を出力する。この切り替え信号に応じて、モニタコントローラ１０９からデマルチプレクサ１１０を介して出力される制御信号が第一の出力段１０３に入力されるように、第二の切り替えスイッチ１１１が切り替えられる。これにより、モニタコントローラ１０９より入力されるタッチパネル１０７の操作に応じた制御信号を、第一の出力段１０３が制御電流に変換して電磁弁１０６へ送ることで、オペレータがタッチパネル１０７の操作により電磁弁１０６を制御できる状態となる。
In
ステップ２０５において、モニタコントローラ１０９は、レバー１０１またはレバーコントローラ１０２に故障が発生した旨と、レバー１０１の代わりにタッチパネル１０７から操作ができる状態になったことを、モニタ１０８に表示する。このとき監視部１１２は、モニタコントローラ１０９に対して、所定の故障通知信号を出力する。この故障通知信号を受けると、モニタコントローラ１０９はステップ２０５の処理を行う。
In
ステップ２０６において、モニタコントローラ１０９は、オペレータによるタッチパネル１０７の操作に応じて制御信号を出力し、電磁弁１０６を制御する。このときモニタコントローラ１０９は、レバー１０１の代わりに用いられる所定の操作ボタンをタッチパネル１０７に表示する。たとえばレバー１０１が２つあり、各レバー１０１が前後左右に可動するショベルの場合、このレバー操作に対応する形で、４方向の矢印ボタンを２組タッチパネル１０７に表示する。オペレータは、このうち任意の矢印ボタンをタッチすることで、レバー１０１を用いたときと同様の操作を入力することができる。
In
次に、図３のフローチャートを用いて、図２で説明した制御が行われるときのオペレータの動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る建設機械におけるオペレータの動作フローチャートである。 Next, the operation of the operator when the control described in FIG. 2 is performed will be described using the flowchart in FIG. FIG. 3 is an operation flowchart of the operator in the construction machine according to the first embodiment of the present invention.
レバー１０１およびレバーコントローラ１０２が正常な状態にあるときには、ステップ３０２において、オペレータは、レバー１０１を操作して建設機械の制御を行う。
When the
ステップ３０３において、オペレータは、レバー１０１またはレバーコントローラ１０２での故障発生の表示がモニタ１０８において行われたか否かを判断する。前述の図２の動作フローチャートでステップ２０５が実行されることで、レバー１０１またはレバーコントローラ１０２の故障発生の通知がモニタ１０８に表示されるまでは、オペレータはステップ３０２を繰り返してレバー１０１の操作を継続する。レバー１０１またはレバーコントローラ１０２の故障発生がモニタ１０８に表示されると、オペレータは次のステップ３０４の動作を開始する。
In step 303, the operator determines whether or not the occurrence of a failure in the
ステップ３０４において、オペレータは、レバー１０１の代わりにタッチパネル１０７を用いた操作により、建設機械の制御を行う。このときオペレータは、タッチパネル１０７に表示された操作ボタンを用いてタッチパネル１０７への操作入力を行うことで、作業の途中で停止してしまった建設機械を安全な停車姿勢に戻したり、交通の妨げになっている建設機械を退避させたりする。
In step 304, the operator controls the construction machine by operating the
ステップ３０５において、オペレータは、建設機械が安全な姿勢になったか否かを判断する。安全な姿勢になったと判断したら、オペレータはステップＳ３０７において、建設機械のエンジンを停止し、図３の動作を終了する。 In step 305, the operator determines whether or not the construction machine is in a safe posture. If it is determined that the operator has reached a safe posture, the operator stops the engine of the construction machine in step S307 and ends the operation of FIG.
一方、ステップ３０５で安全な姿勢になっていないと判断したら、オペレータはステップ３０６において、建設機械が予期しない誤動作をしたか否かを判断する。建設機械が誤動作をしていなければ、オペレータはステップ３０４に戻ってタッチパネル１０７による操作を継続する。一方、建設機械が誤動作をしたと判断した場合には、オペレータはステップＳ３０７において、建設機械に備えられた不図示のゲートロックレバーまたはエンジンキーを操作して、直ちにエンジンを停止させる。
On the other hand, if it is determined in step 305 that the operator is not in a safe posture, the operator determines in step 306 whether the construction machine has performed an unexpected malfunction. If the construction machine is not malfunctioning, the operator returns to step 304 and continues the operation on the
なお、本実施形態の建設機械において、オペレータがタッチパネル１０７の操作により建設機械を動作させるときには、前述のように、電源１０４から電流制限部１１３を介して第一の出力段１０３に電力が供給される。そのため、モニタコントローラ１０９に異常が発生して予期せぬ制御信号がモニタコントローラ１０９から出力されたとしても、第一の出力段１０３からの制御電流は、電流制限部１１３で制限されて電磁弁１０６に出力される。したがって、電磁弁１０６からコントロールバルブへのパイロット圧が制限され、油圧アクチュエータの挙動は正常時よりも遅い動作となる。また、モニタコントローラ１０９からの制御信号はデマルチプレクサ１１０を介して出力されるため、複数の第一の出力段１０３が同時に動作することがなく、制御電流が送られる電磁弁１０６は１つとなる。したがって、駆動されるアクチュエータは必ず１つに限られ、複数の油圧アクチュエータが同時に駆動することがない。これらの結果、モニタコントローラ１０９の異常で予期せぬ動作が生じた場合でも、オペレータが余裕をもってエンジン停止などの必要な措置を行って安全を確保できる。したがって、安全を十分に確保しつつ、モニタコントローラ１０９を非安全関連系とすることができるため、電気レバー方式の操作装置を備えた建設機械において、非常用の操作装置を低コストで実現することが可能になる。
In the construction machine of the present embodiment, when the operator operates the construction machine by operating the
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the first embodiment of the present invention described above, the following operational effects are exhibited.
（１）本実施形態の建設機械は、オペレータの操作がそれぞれ入力される第一の入力部としてのレバー１０１および第二の入力部としてのタッチパネル１０７と、レバー１０１に入力されたオペレータの操作に基づく制御信号を生成するレバーコントローラ１０２と、タッチパネル１０７に入力されたオペレータの操作に基づく制御信号を生成するモニタコントローラ１０９と、レバーコントローラ１０２からの制御信号またはモニタコントローラ１０９からの制御信号に基づいて、油圧アクチュエータを駆動させるための駆動信号としての制御電流を出力する第一の出力段１０３と、を備える。この建設機械は、レバー１０１およびレバーコントローラ１０２を監視対象として監視を行い、これらの監視対象の異常を検出する監視部１１２と、レバーコントローラ１０２からの制御信号またはモニタコントローラ１０９からの制御信号のいずれを選択する第二の切り替えスイッチ１１１と、第一の出力段１０３からの制御電流を制限する電流制限部１１３と、をさらに備える。そして、監視部１１２が監視対象の異常を検出しないときには、第二の切り替えスイッチ１１１によりレバーコントローラ１０２からの制御信号を選択して、その制御信号に基づいて第一の出力段１０３から出力される制御電流を制限せずに出力する。一方、監視部１１２が監視対象の異常を検出したときには、第二の切り替えスイッチ１１１によりモニタコントローラ１０９からの制御信号を選択して、その制御信号に基づいて第一の出力段１０３から出力される制御電流を、第一の切り替えスイッチ１０５の切り替えに応じて、電流制限部１１３により制限して出力する。このようにしたので、電気レバー方式の操作装置を備えた建設機械において、操作装置に異常が発生したときにも、安全を十分に確保した動作を実現できる。
(1) The construction machine according to the present embodiment is provided with a
（２）監視部１１２がレバー１０１およびレバーコントローラ１０２の異常を検出しないときには、第二の切り替えスイッチ１１１は、レバーコントローラ１０２からの制御信号を選択して第一の出力段１０３に入力する。一方、監視部１１２がレバー１０１またはレバーコントローラ１０２の異常を検出したときには、第二の切り替えスイッチ１１１は、モニタコントローラ１０９からの制御信号を選択して第一の出力段１０３に入力し、電流制限部１１３は、電源１０４から第一の出力段１０３に供給される電流を制限することで第一の出力段１０３からの制御電流を制限する。このようにしたので、レバー１０１またはレバーコントローラ１０２の異常時に、さらにモニタコントローラ１０９からの制御信号までもが異常となった場合でも、オペレータは余裕をもって必要な措置を行って安全を確保できる。
(2) When the
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。本実施形態による建設機械の制御系統は、図１に示した第１の実施形態による建設機械の制御系統と比べて、第二の切り替えスイッチ１１１が存在せずに第二の出力段４０１が設けられている点と、監視部１１２がレバー１０１およびレバーコントローラ１０２に加えて第一の出力段１０３の動作も監視する点とが主に異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control system in the construction machine according to the second embodiment of the present invention. The construction machine control system according to the present embodiment is different from the construction machine control system according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that the
本実施形態において、第一の出力段１０３はレバーコントローラ１０２と常時接続されており、レバーコントローラ１０２からの制御信号を制御電流に変換して、電磁弁１０６に出力する。一方、第二の出力段４０１は、デマルチプレクサ１１０を介してモニタコントローラ１０９から出力される制御信号を制御電流に変換して、電磁弁１０６に出力する。第二の出力段４０１は、第一の出力段１０３と同様に、複数の電磁弁１０６の各々に対応して設けられている。図４では、図１と同様に、４つのコントロールバルブに対して８つの電磁弁１０６が設けられた建設機械の場合を例として、８つの第二の出力段４０１を第二の出力段４０１ａ〜４０１ｈとしてそれぞれ示している。ただし、第二の出力段４０１ｃ〜４０１ｇについては、図４において図示を省略している。
In the present embodiment, the first output stage 103 is always connected to the
本実施形態では、電源１０４と第一の出力段１０３および第二の出力段４０１との間に、図１に示した第一の切り替えスイッチ１０５の代わりに、切り替えスイッチ４０２が設けられている。切り替えスイッチ４０２は、電源１０４からの電力の供給先を、第一の出力段１０３または第二の出力段４０１のいずれかに切り替える。なお、電源１０４から第二の出力段４０１への電力供給系統には、電流制限部１１３が設けられている。これにより、第一の出力段１０３からの制御電流と比べて、第二の出力段４０１から電磁弁１０６への制御電流が制限されるようにしている。切り替えスイッチ４０２は、第一の切り替えスイッチ１０５と同様に、たとえば大電力用トランジスタも用いて構成される。
In the present embodiment, a
監視部１１２は、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３を監視対象として、これらの動作を監視することにより、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３に異常が発生したか否かを判断する。その結果、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３の少なくともいずれか一つの異常を検出したら、監視部１１２は、切り替えスイッチ４０２に対して切り替え信号を出力する。この監視部１１２からの切り替え信号に応じて、切り替えスイッチ４０２は、電源１０４からの電力供給系統を、第一の出力段１０３への電流制限なしの電力供給系統から、電流制限部１１３を介した第二の出力段４０１への電流制限ありの電力供給系統へと切り替える。これにより、タッチパネル１０７の操作に応じてモニタコントローラ１０９からデマルチプレクサ１１０を介して出力される制御信号に基づき、第二の出力段４０１から電磁弁１０６へ制限付きの制御電流が出力されるようにして、オペレータがタッチパネル１０７の操作により電磁弁１０６を制御できる状態へと切り替える。なお、第二の出力段４０１の出力電流は制限されているので、第一の出力段１０３に比べて、第二の出力段４０１は安価な小型のトランジスタで構成できる。
The
ここで、監視部１１２が第一の出力段１０３を監視することで検出可能な第一の出力段１０３の故障には、ショート故障とオープン故障とが考えられる。ショート故障の場合は、意図しない電流が電磁弁１０６に流れる状態のため、建設機械に意図しない挙動を発生させる可能性があり危険である。そのため、第一の出力段１０３にショート故障が生じた場合は、これを速やかに検出して建設機械の意図しない挙動を防ぐ必要がある。一方でオープン故障の場合は、電磁弁１０６に電流が流れず、建設機械が動作しない状態であるため、危険ではない。しかし、交通の妨げになるなどの問題があるため、第一の出力段１０３にオープン故障が生じた場合にも、これを検出して必要最小限の動作を建設機械が行えるようにする必要がある。したがって、監視部１１２は、第一の出力段１０３の故障をショート故障、オープン故障共に検出可能とし、これらの故障を検出した場合には切り替えスイッチ４０２へ切り替え信号を送信するようにすることが好ましい。
Here, the failure of the first output stage 103 that can be detected by the
以上説明したように、本実施形態によれば、オペレータがタッチパネル１０７の操作により建設機械を動作させるときには、電源１０４から電流制限部１１３を介して第二の出力段４０１に電力が供給される。そのため、第１の実施形態と同様に、モニタコントローラ１０９に異常が発生して予期せぬ制御信号がモニタコントローラ１０９から出力されたとしても、第二の出力段４０１からの制御電流は、電流制限部１１３で制限されて電磁弁１０６に出力される。したがって、電磁弁１０６からコントロールバルブへのパイロット圧が制限され、油圧アクチュエータの挙動は正常時よりも遅い動作となる。その結果、モニタコントローラ１０９の異常で予期せぬ動作が生じた場合でも、オペレータが余裕をもってエンジン停止などの必要な措置を行って安全を確保できる。さらに、本実施形態では、第１の実施形態では必要であった図１の第二の切り替えスイッチ１１１が不要となるので、第１の実施形態に比べて低いコストで建設機械を実現することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, when the operator operates the construction machine by operating the
また、本実施形態では、監視部１１２がレバー１０１およびレバーコントローラ１０２に加えて、さらに第一の出力段１０３を監視対象としてその動作を監視し、故障が生じた場合には検出する。そのため、第１の実施形態と比べて、さらに出力段の故障にも対応することができる。なお、第二の出力段４０１については、監視部１１２の監視対象ではないが、電源１０４から供給される電力が電流制限部１１３で電流制限されることで、油圧アクチュエータの挙動は正常時よりも遅い動作となる。したがって、第二の出力段４０１にショート故障が生じた場合でも、オペレータが余裕をもってエンジン停止などの必要な措置を行うことで安全は確保できるため、監視部１１２による監視は不要である。
In addition, in the present embodiment, the
以上説明した本発明の第２の実施形態による建設機械は、レバーコントローラ１０２からの制御信号に基づいて制御電流を出力する第一の出力段１０３と、レバーコントローラ１０２からの制御信号に基づいて制御電流を出力する第二の出力段４０１とを有する。監視部１１２は、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３を監視対象として監視を行い、これらの監視対象の異常を検出する。監視部１１２がレバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３の異常を検出しないときには、電源１０４からの電力を第一の出力段１０３に出力して第一の出力段１０３から制御電流を出力させるように切り替えスイッチ４０２を切り替えることで、レバーコントローラ１０２からの制御信号を選択する。一方、監視部１１２がレバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３の少なくともいずれか一つの異常を検出したときには、電源１０４からの電力を電流制限部１１３を介して第二の出力段４０１に出力して第二の出力段４０１から制御電流を出力させるように切り替えスイッチ４０２を切り替えることで、モニタコントローラ１０９からの制御信号を選択する。このようにしたので、第１の実施形態と同様の作用効果に加えて、さらに出力段に異常が発生した場合にも対処可能とすることができる。
The construction machine according to the second embodiment of the present invention described above is controlled based on the first output stage 103 that outputs a control current based on the control signal from the
（第３の実施形態）
以下で説明する本発明の第３の実施形態は、通常の制御系から電流制限のある制御系への切り替えの前に遮断位置を設けることで、切り替え時の意図しない急な挙動への対処に余裕を持たせるようにしたものである。図５は、本発明の第３の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。本実施形態による建設機械の制御系統は、図４に示した第２の実施形態による建設機械の制御系統と比べて、ゲートロックレバー５０１が追加されている点と、切り替えスイッチ４０２の切り替え先に遮断位置５０２がさらに設けられている点とが異なっている。以下、第２の実施形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
(Third Embodiment)
In the third embodiment of the present invention described below, a cutoff position is provided before switching from a normal control system to a control system with a current limit, so as to cope with an unintended sudden behavior at the time of switching. This is to allow a margin. FIG. 5: is a figure which shows the structure of the control system in the construction machine which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. The control system of the construction machine according to the present embodiment is different from the control system of the construction machine according to the second embodiment shown in FIG. 4 in that a
ゲートロックレバー５０１は、建設機械の意図しない誤作動を防止するためのレバーである。たとえばショベルの場合、ゲートロックレバー５０１を上げると、操作用のパイロット圧が遮断されて油圧アクチュエータの駆動が禁止される構造になっている。ゲートロックレバー５０１は、監視部１１２と接続されており、ゲートロックレバー５０１の状態を監視部１１２が監視している。
The
次に、図６のフローチャートを用いて、図５の制御系統の動作を説明する。図６は、本発明の第３の実施形態に係る建設機械における制御系統の動作フローチャートである。図６の動作フローチャートは、図２に示した第１の実施形態の動作フローチャートのうちステップ２０４からステップ２０５の処理を、ステップ６０４からステップ６０９に置き換えたものである。以下、図２との違いを中心に説明する。
Next, the operation of the control system of FIG. 5 will be described using the flowchart of FIG. FIG. 6 is an operation flowchart of the control system in the construction machine according to the third embodiment of the present invention. The operation flowchart of FIG. 6 is obtained by replacing the processing of
ステップＳ２０３において、監視部１１２は、レバーコントローラ１０２、レバー１０１および第一の出力段１０３を監視し、これらの少なくともいずれか一つに何らかの異常が生じたか否かを判定する。その結果、いずれかの異常を検出したら処理をステップ６０４に進め、両方とも異常を検出しない場合はステップ２０２に戻る。
In step S203, the
ステップ２０４において、監視部１１２は、切り替えスイッチ４０２に対して、電源１０４の接続先を遮断位置５０２に切り替えるための切り替え信号を出力する。遮断位置５０２は、切り替えスイッチ４０２において、電流制限のある第二の出力段４０１への電力供給系統と、電力制限のない第一の出力段１０３への電力供給系統との間に設けられている。切り替えスイッチ４０２が遮断位置５０２に切り替えられると、電源１０４からの電力はいずれの出力段にも供給されないため、建設機械の動作は停止する。
In
次にステップ６０５において、モニタコントローラ１０９は、レバー１０１、レバーコントローラ１０２または第一の出力段１０３に故障が発生した旨と、オペレータにゲートロックレバー５０１を上げるように促す指示とを、モニタ１０８に表示する。
Next, in
ステップ６０６において、監視部１１２は、ゲートロックレバー５０１が上げられたか否かを判定する。オペレータによりゲートロックレバー５０１が上げられたことを検出したら、処理をステップ６０７に進める。
In
ステップ６０７において、監視部１１２は、切り替えスイッチ４０２を用いて、電磁弁１０６の制御を行うコントローラを、レバーコントローラ１０２からモニタコントローラ１０９へと切り替える。このとき監視部１１２は、切り替えスイッチ４０２に対して、電源１０４の接続先を遮断位置５０２から第二の出力段４０１へ切り替えるように指示するための切り替え信号を出力する。この切り替え信号に応じて、電源１０４から電流制限部１１３を介して第二の出力段４０１に電力が供給されるように、切り替えスイッチ４０２が切り替えられる。これにより、モニタコントローラ１０９より入力されるタッチパネル１０７の操作に応じた制御信号を、第二の出力段４０１が制御電流に変換して電磁弁１０６へ送ることで、オペレータがタッチパネル１０７の操作により電磁弁１０６を制御できる状態となる。
In
ステップ６０８において、モニタコントローラ１０９は、タッチパネル１０７から操作が可能になったので、オペレータにゲートロックレバー５０１を下げるように促す指示をモニタ１０８に表示する。
In
ステップ６０９において、監視部１１２は、ゲートロックレバー５０１が下げられたか否かを判定する。オペレータによりゲートロックレバー５０１が下げられたことを検出したら、処理をステップ２０６に進める。
In
ステップ２０６において、モニタコントローラ１０９は、オペレータによるタッチパネル１０７の操作に応じて制御信号を出力し、電磁弁１０６を制御する。このときモニタコントローラ１０９は、レバー１０１の代わりに用いられる所定の操作ボタンをタッチパネル１０７に表示する。オペレータは、この操作ボタンをタッチすることで、レバー１０１を用いたときと同様の操作を入力することができる。
In
オペレータがタッチパネル１０７の操作により建設機械の動作を開始する際に、モニタコントローラ１０９に異常が発生して建設機械が意図しない動作をした場合、オペレータはすぐにゲートロックレバー５０１を上げることで、建設機械の全動作を停止させることができる。すなわち、建設機械において意図しない動作が発生する直前まで、オペレータはゲートロックレバー５０１を下げるためにゲートロックレバー５０１に触れている。そのため、建設機械において意図しない動作が発生した場合でもすぐに、ゲートロックレバー５０１を上げることができる。
When the operator starts the operation of the construction machine by operating the
以上説明したように、本実施形態によれば、通常の制御系から電流制限のある制御系への切り替えの際に、切り替えスイッチ４０２を遮断位置５０２に一旦切り替えた後、オペレータにゲートロックレバー５０１を上げるように指示する。その後、ゲートロックレバー５０１が上げられたことを確認した後に、切り替えスイッチ４０２を遮断位置５０２から第二の出力段４０１に切り替え、第二の出力段４０１から電磁弁１０６へ制御電流が出力されるようにする。これにより、遮断位置５０２から第二の出力段４０１への切り替えの際に、建設機械が意図しない挙動をした場合でも、オペレータはすぐにゲートロックレバー５０１を上げて迅速に対応することができる。なお、本実施形態では、オペレータの応答を確認するためにゲートロックレバー５０１の操作を用いたが、応答確認用の専用のボタンなどを別に設けても構わない。
As described above, according to the present embodiment, when the normal control system is switched to the control system with the current limitation, the
以上説明した本発明の第３の実施形態による建設機械は、油圧アクチュエータの駆動を許可または禁止するためのゲートロックレバー５０１をさらに備える。切り替えスイッチ４０２は、監視部１１２からの切り替え信号に応じて、電源１０４の接続先を第一の出力段１０３から遮断位置５０２に一旦切り替え、その後オペレータがゲートロックレバー５０１を上げたことを確認したら、第二の出力段４０１へと切り替える。これにより、ゲートロックレバー５０１により油圧アクチュエータの駆動が禁止された状態で、切り替えスイッチ４０２での選択を、レバーコントローラ１０２からの制御信号から、モニタコントローラ１０９からの制御信号に切り替える。このようにしたので、第１および第２の実施形態と同様の作用効果に加えて、さらにモニタコントローラ１０９の異常による建設機械の意図しない動作にも対処可能とすることができる。
The construction machine according to the third embodiment of the present invention described above further includes the
（第４の実施形態）
以下で説明する本発明の第４の実施形態は、異常発生時点での建設機械の状態に応じた制御を行うことで、非常用操作をより安全に行えるようにしたものである。図７は、本発明の第４の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。本実施形態による建設機械の制御系統は、図４に示した第２の実施形態による建設機械の制御系統と比べて、監視部１１２の代わりにセンサ７０１と診断部７０２が設けられている点が異なっている。以下、第２の実施形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
(Fourth Embodiment)
In the fourth embodiment of the present invention described below, emergency operation can be performed more safely by performing control according to the state of the construction machine at the time of occurrence of an abnormality. FIG. 7: is a figure which shows the structure of the control system in the construction machine which concerns on the 4th Embodiment of this invention. The construction machine control system according to the present embodiment is different from the construction machine control system according to the second embodiment shown in FIG. 4 in that a
センサ７０１は、建設機械の姿勢を取得し、その結果を示すセンサ情報を診断部７０２に出力する。センサ７０１は、たとえばショベルに取り付けられる機体傾斜センサであり、ショベルの姿勢として、フロントの姿勢並びにバケット先端の位置を検出する。
The
診断部７０２は、センサ７０１、レバーコントローラ１０２、モニタコントローラ１０９および切り替えスイッチ４０２に接続されており、センサ７０１からのセンサ情報を基に、モニタコントローラ１０９へ制御信号を送る。具体的には、診断部７０２は、第２の実施形態で説明した図４の監視部１１２と同様に、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３を監視対象として、これらの動作を監視することにより、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３に異常が発生したか否かを判断する。その結果、レバー１０１、レバーコントローラ１０２および第一の出力段１０３の少なくともいずれか一つの異常を検出したら、診断部７０２は、切り替えスイッチ４０２に対して切り替え信号を出力する。
The
切り替えスイッチ４０２に切り替え信号を出力する際に、診断部７０２はさらに、センサ７０１からのセンサ情報に基づいて、建設機械の姿勢が所定の安全姿勢から遠ざかる方向について電磁弁１０６に流れる制御電流を制限するように、モニタコントローラ１０９を制御する。これにより、タッチパネル１０７の操作に応じてモニタコントローラ１０９から電磁弁１０６の制御を安全に行えるようにする。具体的には、センサ７０１からのセンサ情報に基づいて建設機械の姿勢を判断し、その姿勢に応じて、タッチパネル１０７の操作によりモニタコントローラ１０９から出力される制御信号のうち、第二の出力段４０１への出力を許可する信号を選択する。
When outputting the switching signal to the
たとえばショベルにおいて、バケットがフロント可動域の最上位にあるときに故障が発生し、バケットが最上位のままでショベルが停止した場合を考える。このときにオペレータがショベルを安全な姿勢に戻すためには、まずバケットを下げる方向に操作することが望ましい。診断部７０２は、このようなショベルの姿勢状態を考慮して、タッチパネル１０７で許される操作の方向を決定する。具体的には、バケットが最上位で停止した場合は、バケットを下げるような方向にだけ、モニタコントローラ１０９から第二の出力段４０１に制御信号を送ることを許可する。このような制御を行うために、たとえば診断部７０２は、予め定められた安全姿勢のテーブルを保持しておき、現在の姿勢がこの安全姿勢に近づく方向にだけ制御を許可し、遠ざかる方向への制御を許可しないようにすればよい。
For example, in a shovel, consider a case where a failure occurs when the bucket is at the uppermost position of the front movable range, and the shovel stops while the bucket remains at the uppermost position. At this time, in order for the operator to return the shovel to a safe posture, it is desirable to first operate the bucket in the lowering direction. The
以上説明したように、本実施形態によれば、レバー１０１やレバーコントローラ１０２の故障時に、たとえばバケットが可動域の最上位で停止した場合において、診断部７０２は、センサ情報に基づき、タッチパネル１０７による建設機械の操作を、安全な姿勢への操作だけについて許可する。そのため、モニタコントローラ１０９の異常により予期しない制御信号が第二の出力段４０１に送られたとしても、建設機械は安全姿勢に近づく方向にしか動作しないため、非常用操作をより安全に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
なお、上記の説明では、本実施形態において診断部７０２がセンサ情報により安全な姿勢への操作を決定するとしたが、これに電流制限を組み合わせてもよい。たとえば前述のようなショベルの例において、安全な姿勢への操作の途中に障害物があるときに、オペレータは障害物を避けるために、左右方向の操作を行う可能性がある。この場合、安全な姿勢に近づく方向、すなわちバケットを下げる方向への操作については、電流制限を行わないか、あるいは制限量を小さくする。一方、安全な姿勢から遠ざかる左右方向への操作については、第二の出力段４０１からの出力を電流制限によって大きく制限するようにする。これにより、たとえば安全姿勢までに必要な操作の途中に障害物があるため、安全な姿勢から遠ざかる方向にも操作を行う必要がある場合にも、その方向への操作を制限された状態で行うことができるので、作業効率が向上する。
Note that, in the above description, in the present embodiment, the
以上説明した本発明の第３の実施形態による建設機械は、建設機械の姿勢を取得するセンサ７０１をさらに備える。診断部７０２は、センサ７０１により取得された建設機械の姿勢が所定の安全姿勢から遠ざかる方向について、第二の出力段４０１から電磁弁１０６へ出力される駆動信号としての制御電流を制限する。このようにしたので、異常発生時のタッチパネル１０７による建設機械の操作をより安全に行うことができる。
The construction machine according to the third embodiment of the present invention described above further includes the
（第５の実施形態）
以下で説明する本発明の第５の実施形態は、モニタコントローラ１０９の出力ポートが不足している場合に、第二の出力段４０１への制御信号の出力にその他のコントローラの出力ポートを代用して、タッチパネル１０７による建設機械の操作を可能としたものである。図８は、本発明の第５の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。本実施形態による建設機械の制御系統は、モニタコントローラ１０９から第二の出力段４０１への出力ポートをアウトリガーコントローラ８０１で代用した場合の構成を示しており、図４に示した第２の実施形態による建設機械の制御系統と比べて、アウトリガーコントローラ８０１、第三の出力段８０２および第二の電磁弁８０３が設けられている点が異なっている。以下、第２の実施形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
(Fifth Embodiment)
The fifth embodiment of the present invention described below substitutes the output port of another controller for the output of the control signal to the
本実施形態の建設機械には、不図示のアウトリガーが備えられている。アウトリガーは、たとえば建設機械がクレーン車である場合、クレーンの作業の際などに車体から張り出して地面に接地させることで車体を安定させるものである。本実施形態において、オペレータはこのアウトリガーの操作をタッチパネル１０７により行うことができる。なお、タッチパネルではなく、レバーやボタンで操作するようにしてもよい。
The construction machine of this embodiment is provided with an outrigger (not shown). For example, when the construction machine is a mobile crane, the outrigger overhangs from the vehicle body and grounds it on the ground to stabilize the vehicle body during crane work. In this embodiment, the operator can operate the outrigger with the
アウトリガーコントローラ８０１は、アウトリガーを制御するためのコントローラであり、モニタコントローラ１０９と接続される。レバーコントローラ１０２が正常な状態にある場合、オペレータがタッチパネル１０７を用いてアウトリガーの操作を行うと、その操作内容に応じた操作信号がモニタコントローラ１０９からアウトリガーコントローラ８０１に出力される。アウトリガーコントローラ８０１は、モニタコントローラ１０９からの操作信号に応じた制御信号を生成し、第三の出力段８０２へ出力する。第三の出力段８０２は、アウトリガーコントローラ８０１からの制御信号を制御電流に変換して、第二の電磁弁８０３に出力する。これにより、アウトリガーコントローラ８０１は、第二の電磁弁８０３の開度を調節して、油圧ポンプからアウトリガー用の油圧アクチュエータに吐出される圧油の流れを制御できるようになっている。したがって、オペレータがタッチパネル１０７に対してアウトリガーの操作を入力すると、その操作方向や操作量に応じた制御電流がアウトリガーコントローラ８０１から第三の出力段８０２を介して第二の電磁弁８０３に出力され、アウトリガーの展開・格納が行われる。なお、本実施形態の建設機械は、実際にはアウトリガーの他にも、アウトリガーの駆動に必要な数の油圧シリンダ、油圧アクチュエータ、コントロールバルブ等を備えているが、図８ではこれらの図示を省略している。
The
ここで、レバー１０１、レバーコントローラ１０２または第一の出力段１０３において何らかの異常が生じた場合について説明する。この場合、監視部１１２はこれらの異常を検出すると、第２の実施形態と同様に、切り替えスイッチ４０２に対して切り替え信号を出力する。このとき監視部１１２はさらに、アウトリガーコントローラ８０１から電磁弁１０６を制御できるように、アウトリガーコントローラ８０１から第二の出力段４０１への制御信号の出力を許可する。これにより、アウトリガーコントローラ８０１から電磁弁１０６の制御が有効化される。一方、モニタコントローラ１０９は、第１の実施形態で説明したように、タッチパネル１０７により電磁弁１０６を制御できる状態になったことをモニタ１０８に表示する。そして、レバー操作の代わりに用いられる操作ボタンとして、タッチパネル１０７に４方向の矢印ボタン等を表示して、オペレータからの操作入力を受け付ける。その後、オペレータからの操作がタッチパネル１０７に入力されると、その操作内容に応じた操作信号を、たとえばＣＡＮ通信によりアウトリガーコントローラ８０１に通知する。
Here, a case where some abnormality occurs in the
上記の動作により、アウトリガーコントローラ８０１から出力される制御信号が第二の出力段４０１に送られるようになり、オペレータがタッチパネル１０７から電磁弁１０６を制御できる状態となる。第二の出力段４０１は、アウトリガーコントローラ８０１より入力された制御信号を制御電流に変換して電磁弁１０６へ送ることにより、電磁弁１０６を制御して油圧アクチュエータを駆動させる。
By the above operation, the control signal output from the
以上説明したように、本実施形態によれば、モニタコントローラ１０９において第二の出力段４０１へ接続するための出力ポートが不足している場合でも、他のコントローラであるアウトリガーコントローラ８０１の出力ポートを用いて、第二の出力段４０１への接続を行うことができる。そのため、本発明の建設機械を低コストで実現することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, even when the
（第６の実施形態）
以下で説明する本発明の第６の実施形態は、異常発生時の制御処理をレバーコントローラ１０２上のソフトウェアで行うことにより、ハードウェアを追加することなく本発明の建設機械を実現したものである。図９は、本発明の第６の実施形態に係る建設機械における制御系統の構成を示す図である。本実施形態による建設機械の制御系統は、図４に示した第２の実施形態による建設機械の制御系統と比べて、デマルチプレクサ１１０および第二の出力段４０１が存在しない点と、監視部１１２、切り替えスイッチ４０２および電流制限部１１３がそれぞれ、レバーコントローラ１０２の監視処理９０１、切り替え処理９０３および電流制限処理９０２に置き換えられている点とが異なっている。以下、第２の実施形態との相違点を中心に、本実施形態について説明する。
(Sixth Embodiment)
The sixth embodiment of the present invention described below realizes the construction machine of the present invention without adding hardware by performing control processing when an abnormality occurs with software on the
監視処理９０１、切り替え処理９０３、電流制限処理９０２は、それぞれレバーコントローラ１０２上で実行されるソフトウェアである。監視処理９０１は、前述の監視部１１２と同様に、レバー１０１を監視してその異常を検出する。たとえば、レバー１０１のレバー操作量を２つの相補的なポテンショメータで読み取るようにしておき、両者の信号の間に不一致があることを監視することで、レバー１０１が故障したことを検出できる。なお、監視処理９０１において、レバーコントローラ１０２自身の監視や第一の出力段１０３の監視を行い、これらの異常を検出するようにしてもよい。
The monitoring process 901, the
切り替え処理９０３は、監視処理９０１がレバー１０１の異常を検知した際に呼び出されて実行される処理である。切り替え処理９０３は、レバーコントローラ１０２から第一の出力段１０３への出力信号を、通常時のレバー１０１の操作に応じた制御信号から、モニタコントローラ１０９からの入力信号へと切り替える。この処理により、タッチパネル１０７の操作に応じてモニタコントローラ１０９から出力された制御信号が、レバーコントローラ１０２を介して第一の出力段１０３に出力されるようになる。
The
電流制限処理９０２は、切り替え処理９０３と同様に、監視処理９０１がレバー１０１の異常を検知した際に呼び出されて実行される処理である。電流制限処理９０２は、レバーコントローラ１０２から第一の出力段１０３への制御信号において、第一の出力段１０３に流れる電流の値を制限する。たとえば、予め定められた最大値で制御信号の値をクリッピングしたり、一定の縮減率を制御信号の値に乗じたりすることで、電流制限処理９０２を実現できる。この処理により、タッチパネル１０７の操作に応じた制御信号をモニタコントローラ１０９からレバーコントローラ１０２を介して第一の出力段１０３に出力する際に、第一の出力段１０３から電磁弁１０６への制御電流を制限することができる。
Like the
以上説明したように、本実施形態によれば、電磁弁１０６への電流制限や制御信号の切り替えをソフトウェアで行うため、ハードウェアを追加することなく、本発明の動作を実現できる。これにより、第２の実施形態に比べて、本発明の建設機械を低コストで実現することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, since the current limitation to the solenoid valve 106 and the switching of the control signal are performed by software, the operation of the present invention can be realized without adding hardware. As a result, the construction machine of the present invention can be realized at a lower cost than in the second embodiment.
なお、以上説明した各実施形態では、建設機械に備えられた油圧アクチュエータを駆動するための電気レバー方式の操作装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば電気式や機械式等の他の方式や、あるいはこれらを組み合わせた様々な方式のアクチュエータを駆動する操作装置において、本発明を適用可能である。 In each of the embodiments described above, an example of the electric lever type operating device for driving the hydraulic actuator provided in the construction machine has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to operating devices that drive actuators of other types such as electric type and mechanical type, or various types of combinations thereof.
また本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。たとえば本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加または置換することが可能である。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も、本発明の範囲内に含まれる。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications within the scope of the invention are included. For example, the present invention is not limited to those having all the configurations described in the above-described embodiments, and includes those in which a part of the configuration is deleted. Further, part of the configuration according to one embodiment can be added or replaced with the configuration according to another embodiment. Other aspects that are conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
１０１ レバー
１０２ レバーコントローラ
１０３ 第一の出力段
１０４ 電源
１０５ 第一の切り替えスイッチ
１０６ 電磁弁
１０７ タッチパネル
１０８ モニタ
１０９ モニタコントローラ
１１０ デマルチプレクサ
１１１ 第二の切り替えスイッチ
１１２ 監視部
１１３ 電流制限部
４０１ 第二の出力段
４０２ 切り替えスイッチ
５０１ ゲートロックレバー
５０２ 遮断位置
７０１ センサ
７０２ 診断部
８０１ アウトリガーコントローラ
８０２ 第三の出力段
８０３ 第二の電磁弁
９０１ 監視処理
９０２ 電流制限処理
９０３ 切り替え処理
Claims (4)
前記第一の入力部に入力された前記オペレータの操作に基づく第一の制御信号を生成する第一の制御部と、
前記第二の入力部に入力された前記オペレータの操作に基づく第二の制御信号を生成する第二の制御部と、
前記第一の制御信号または前記第二の制御信号に基づいて、アクチュエータを駆動させるための駆動信号を出力する出力部と、を備えた建設機械において、
前記第一の入力部、前記第一の制御部および前記出力部の少なくともいずれか一つを監視対象として監視を行い、前記監視対象の異常を検出する監視部と、
前記第一の制御部または前記第二の制御部のいずれを選択する切り替え部と、
前記駆動信号を制限する出力制限部と、
前記アクチュエータの駆動を許可または禁止するためのゲートロックレバーと、
をさらに備え、
前記監視部が前記監視対象の異常を検出しないときには、前記切り替え部により前記第一の制御部を選択して、前記第一の制御部で生成された前記第一の制御信号に基づいて前記出力部から出力される前記駆動信号を制限せずに出力し、
前記監視部が前記監視対象の異常を検出したときには、前記出力部からの前記駆動信号の出力を遮断し、
前記駆動信号の出力が遮断された状態で、前記ゲートロックレバーにより前記アクチュエータの駆動が許可された状態から禁止された状態に切り替えられたときに、前記切り替え部により前記第二の制御部を選択し、
前記切り替え部により前記第二の制御部が選択された状態で、前記ゲートロックレバーにより前記アクチュエータの駆動が禁止された状態から許可された状態に切り替えられたときに、前記第二の制御部で生成された前記第二の制御信号に基づいて前記出力部から出力される前記駆動信号を前記出力制限部により制限して出力する、建設機械。 A first input section and a second input section to which operator's operations are respectively input,
A first control unit for generating a first control signal based on the operation of the operator input to the first input unit;
A second control unit for generating a second control signal based on the operation of the operator input to the second input unit,
On the basis of the first control signal or the second control signal, an output unit for outputting a drive signal for driving the actuator, in a construction machine,
A monitoring unit that monitors at least one of the first input unit, the first control unit, and the output unit as a monitoring target, and detects an abnormality of the monitoring target,
A switching unit for selecting either the first control unit or the second control unit ,
An output limiting unit for limiting the drive signal,
A gate lock lever for permitting or prohibiting driving of the actuator,
Further equipped with,
Wherein when the monitoring unit does not detect the monitored abnormal, select the first control unit by the switching unit, the output based on the first said first control signal generated by the control unit of Output without limiting the drive signal output from the unit,
When the monitoring unit detects an abnormality of the monitoring target, the output of the drive signal from the output unit is cut off,
When the output of the drive signal is cut off, the switching unit selects the second control unit when the gate lock lever switches from a state in which the drive of the actuator is permitted to a state in which the drive of the actuator is prohibited. Then
When the second control unit is selected by the switching unit, when the gate lock lever switches the state in which the driving of the actuator is prohibited to the permitted state, the second control unit A construction machine that outputs the drive signal output from the output unit by limiting the drive signal output from the output unit based on the generated second control signal.
前記監視部は、前記第一の入力部および前記第一の制御部を前記監視対象として監視を行い、
前記監視部が前記第一の入力部および前記第一の制御部の異常を検出しないときには、前記切り替え部は前記第一の制御信号を選択して前記出力部に入力し、
前記監視部が前記第一の入力部または前記第一の制御部の異常を検出したときには、前記切り替え部は前記第二の制御信号を選択して前記出力部に入力し、前記出力制限部は前記出力部に供給される電流を制限することで前記駆動信号を制限する、建設機械。 The construction machine according to claim 1,
The monitoring unit monitors the first input unit and the first control unit as the monitoring target,
When the monitoring unit does not detect an abnormality in the first input unit and the first control unit, the switching unit selects the first control signal and inputs it to the output unit,
When the monitoring unit detects an abnormality in the first input unit or the first control unit, the switching unit selects the second control signal and inputs it to the output unit, and the output limiting unit A construction machine that limits the drive signal by limiting a current supplied to the output unit.
前記出力部は、前記第一の制御信号に基づいて前記駆動信号を出力する第一の出力段と、前記第二の制御信号に基づいて前記駆動信号を出力する第二の出力段と、を有し、
前記監視部は、前記第一の入力部、前記第一の制御部および前記第一の出力段を前記監視対象として監視を行い、
前記監視部が前記第一の入力部、前記第一の制御部および前記第一の出力段の異常を検出しないときには、前記切り替え部は前記第一の出力段から前記駆動信号を出力させることで前記第一の制御信号を選択し、
前記監視部が前記第一の入力部、前記第一の制御部および前記第一の出力段の少なくともいずれか一つの異常を検出したときには、前記切り替え部は前記第二の出力段から前記駆動信号を出力させることで前記第二の制御信号を選択し、前記出力制限部は前記第二の出力段に供給される電流を制限することで前記駆動信号を制限する、建設機械。 The construction machine according to claim 1,
The output unit includes a first output stage that outputs the drive signal based on the first control signal, and a second output stage that outputs the drive signal based on the second control signal. Have,
The monitoring unit monitors the first input unit, the first control unit and the first output stage as the monitoring target,
When the monitoring unit does not detect an abnormality in the first input unit, the first control unit, and the first output stage, the switching unit outputs the drive signal from the first output stage. Select the first control signal,
When the monitoring unit detects an abnormality of at least one of the first input unit, the first control unit, and the first output stage, the switching unit outputs the drive signal from the second output stage. Is output to select the second control signal, and the output limiting unit limits the drive signal by limiting the current supplied to the second output stage.
前記建設機械の姿勢を取得する姿勢取得部をさらに備え、
前記出力制限部は、前記姿勢取得部により取得された前記建設機械の姿勢が所定の安全姿勢から遠ざかる方向についての前記駆動信号を制限する、建設機械。 The construction machine according to claim 1,
Further comprising an attitude acquisition unit for acquiring the attitude of the construction machine,
The output limiting unit limits the drive signal in a direction in which the posture of the construction machine acquired by the posture acquisition unit moves away from a predetermined safe posture.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016187337A JP6715143B2 (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Construction machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016187337A JP6715143B2 (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Construction machinery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018053448A JP2018053448A (en) | 2018-04-05 |
| JP6715143B2 true JP6715143B2 (en) | 2020-07-01 |
Family
ID=61835336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016187337A Active JP6715143B2 (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Construction machinery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6715143B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024030958A (en) * | 2022-08-25 | 2024-03-07 | 株式会社小松製作所 | Control device, control method, and work machine |
-
2016
- 2016-09-26 JP JP2016187337A patent/JP6715143B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018053448A (en) | 2018-04-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5161115B2 (en) | Work machine performing operator presence detection method | |
| EP2131045B1 (en) | Safety device for hydraulic working machine | |
| JP6731373B2 (en) | Construction machinery | |
| US10253479B2 (en) | Hydraulic system for work machine | |
| EP2131046B1 (en) | Safety device for hydraulic working machine | |
| JPH08144318A (en) | Working machine control device for construction machinery and its control method | |
| JP2006308073A (en) | Hydraulic drive system for construction machine | |
| JP3235838B2 (en) | Drive control device for hydraulic machine | |
| JP5572750B2 (en) | Swing parking brake control device for work machine | |
| US20050222733A1 (en) | Enabling system for an implement controller | |
| JP6715143B2 (en) | Construction machinery | |
| JP6616675B2 (en) | Work machine | |
| JP6244305B2 (en) | Work machine emergency stop system, work machine and work machine emergency stop method | |
| KR102054519B1 (en) | Hydraulic system of construction machinery | |
| JP4486466B2 (en) | Construction machine operation function monitoring device | |
| JP3574782B2 (en) | Work machine control device | |
| JP5220568B2 (en) | Hydraulic excavator interference prevention device | |
| JP7042161B2 (en) | Work machine | |
| JP6151265B2 (en) | Work machine and hydraulic drive control method for work machine | |
| KR102475528B1 (en) | Control system and control method for construction machine | |
| CN112805440B (en) | Device for controlling working units of construction equipment | |
| JP2021055258A5 (en) | ||
| JP2006274994A (en) | Engine control device for self-propelled working machine | |
| KR20160133221A (en) | Control apparatus and method for attachment of construction machinery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20161026 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20161117 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190109 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191015 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191213 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200519 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200608 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715143 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |