WO2012114973A1 - 建設機械制御システム - Google Patents

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WO2012114973A1
WO2012114973A1 PCT/JP2012/053655 JP2012053655W WO2012114973A1 WO 2012114973 A1 WO2012114973 A1 WO 2012114973A1 JP 2012053655 W JP2012053655 W JP 2012053655W WO 2012114973 A1 WO2012114973 A1 WO 2012114973A1
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WO
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electric
signal
actuator
control
hydraulic
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PCT/JP2012/053655
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English (en)
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Inventor
櫻井 康平
島村 光太郎
藤島 一雄
Original Assignee
日立建機株式会社
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/10Supports for movable superstructures mounted on travelling or walking gears or on other superstructures
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/26Indicating devices
    • E02F9/267Diagnosing or detecting failure of vehicles
    • E02F9/268Diagnosing or detecting failure of vehicles with failure correction follow-up actions

Definitions

  • the present invention relates to a construction machine control system, and more particularly to a means for improving reliability in a system in which the drive of an electric motor mounted on a construction machine is remotely controlled by a pilot hydraulic pressure derived from an operating device operated by an operator.
  • a conventional construction machine such as a hydraulic excavator includes a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder and a hydraulic motor as an actuator for driving a movable part of each part of the machine, and an engine as a driving source of a hydraulic pump that is a hydraulic source. Things were common.
  • a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder and a hydraulic motor as an actuator for driving a movable part of each part of the machine
  • an engine as a driving source of a hydraulic pump that is a hydraulic source. Things were common.
  • Patent Document 1 as an operation device applied to this type of construction machine, a required number of pilot-type directional control valves are arranged between a hydraulic pump and each hydraulic actuator, and pilot ports of these directional control valves are arranged.
  • a pilot valve that supplies pilot hydraulic pressure according to the amount of operation of the operating lever by the operator, and supplies pilot hydraulic pressure derived from the pilot valve to the pilot port of a predetermined directional control valve corresponding to the operated operating lever
  • a device that switches the direction control valve and drives a hydraulic actuator corresponding to the direction control valve.
  • both the operating means for driving the hydraulic actuator and the operating means for driving the electric motor are constituted by a hydraulic pilot operating valve.
  • the pilot hydraulic pressure derived from this hydraulic pilot operating valve is A technique is disclosed in which the control signal is output to the control unit, and the control signal of the electric motor is output from the control unit.
  • the vehicle body may turn at a speed or direction unintended by the operator.
  • the pressure sensor for detecting the operation amount of the hydraulic pilot operation valve is made redundant so that each pressure sensor A technique is also disclosed in which an electric motor is appropriately stopped when an abnormality is detected by comparing output electric signals with a control unit.
  • Patent Document 2 Although the technology disclosed in Patent Document 2 is redundant (duplex) for the pressure sensor, it is not redundant for the control unit. Therefore, when the control unit itself fails, an appropriate electric motor is provided. The control signal cannot be output, and the turning control of the turning body becomes difficult. In addition, the same problem occurs when the electric motor for driving the revolving structure or the inverter device applied to the drive control of the electric motor fails. In addition, if all of the pressure sensor, the control unit, the inverter device, and the electric motor are made redundant, the occurrence of such inconvenience can be prevented. Is difficult.
  • the present invention has been made to solve such problems of the prior art, and can be implemented at low cost, and can be electrically operated even when any of the pressure sensor, control unit, inverter device, and electric motor fails.
  • An object of the present invention is to provide a construction machine control system capable of preventing abnormal rotation of a motor and suppressing reduction in work efficiency.
  • the present invention provides a hydraulic operation signal for operating a hydraulic actuator and an electric actuator operated by an operator, and a hydraulic operation signal corresponding to an operation direction and an operation amount of the operation member for operating the hydraulic actuator.
  • the hydraulic operation signal generating means for outputting, the electric operation signal generating means for outputting the electric operation signal according to the operation direction and the operation amount of the operation member for operating the electric actuator, and the electric operation signal are input according to this
  • the construction machine control system comprising: an electric control means for outputting a control signal for the electric actuator; and an inverter device for inputting the control signal and outputting a drive signal for the electric actuator according to the control signal.
  • a plurality of electric operation signal generating means and electric control means are installed in correspondence with the operation member for operating the electric actuator, and each electric operation signal generating means and electric control means is provided by any one electric control means. Therefore, not only the electric operation signal generating means but also the electric control means can be made redundant, and the reliability of the system can be improved.
  • the electric control means can output a control signal for stopping the driving of the electric actuator in accordance with the content of the abnormality that has occurred. Therefore, it is possible to output a control signal for continuing the operation, so that it is possible to maintain the workability possible while ensuring the safety of the work.
  • an inverter device controller attached to the inverter device is used as one of the plurality of electric control means.
  • the inverter device controller is effectively used as the controller for controlling the electric actuator, when the number of controllers in the entire system is two, it is unnecessary to add a new controller, and the entire system When the number of controllers is three or more, the number of controllers to be newly added can be reduced by one. Therefore, a highly functional construction machine control system can be implemented at low cost.
  • the electric control means for determining whether or not the abnormality has occurred calculates an upper limit value of the control signal from the electric operation signal input thereto. And determining whether or not the sign of the upper limit value and the control signal coincides with each other, comparing the control signal output from the electric control means other than the electric control means with the upper limit value, and comparing When it is determined that the signs of the two signals do not match, or when it is determined that the control signal output from the electric control means other than the electric control means is larger than the upper limit value, The electric operation is stopped.
  • the case where the signs of the two signals to be compared do not match is a case where the turning body is turning in a direction not intended by the operator.
  • the control signal output from the electric control means that does not determine whether an abnormality has occurred or not is larger than the upper limit value
  • the turning body turns at a speed higher than the speed intended by the operator. It is a case. In such a situation, it is difficult to perform the work safely. Therefore, the safety of the work can be ensured by stopping the driving of the electric actuator.
  • the signs of both signals to be compared match and the upper limit value is larger than the control signal output from the electric control means that does not determine whether or not an abnormality has occurred.
  • the electric control means for determining whether or not the abnormality has occurred calculates an upper limit value of the control signal from the electric operation signal input thereto. And determining whether or not the signs of the electric operation signals or the control signals match each other and comparing the control signal output from the electric control means other than the electric control means with the upper limit value. And when it is determined that the signs of both signals to be compared match and the control signal output from the electric control means other than the electric control means is larger than the upper limit value, The electric actuator is continuously driven using the value.
  • the electric control means for determining whether or not the abnormality has occurred includes the electric operation signal input to the electric control means and an electric power other than the electric control means.
  • the difference value of the electric operation signal input to the control means is calculated and the difference value is compared with a preset reference value, and it is determined that the difference value is larger than the reference value, the electric motor The electric operation of the actuator is stopped.
  • the present invention provides a hydraulic operation signal generation for outputting a hydraulic operation signal according to an operation direction and an operation amount of an operation member for operating a hydraulic actuator and an electric actuator operated by an operator and an operation member for operating the hydraulic actuator.
  • the inverter device is configured to A status signal indicating the actual driving status of the electric actuator based on the position signal And determining whether or not the sign of the control signal matches the sign of the state signal and further determining whether or not the control signal is greater than the state signal, When it is determined that the sign of the state signal and the sign of the state signal do not match, or when it is determined
  • the present invention provides a hydraulic operation signal generation for outputting a hydraulic operation signal according to an operation direction and an operation amount of an operation member for operating a hydraulic actuator and an electric actuator operated by an operator and an operation member for operating the hydraulic actuator.
  • a construction machine control system comprising an electric control means for outputting a signal and an inverter device for inputting the control signal and outputting a drive signal for the electric actuator in accordance with the control signal, the inverter device itself is connected to the inverter device.
  • Monitoring means for monitoring the state of the electric actuator comprising the electric actuator
  • a state signal indicating an actual driving state of the electric actuator is calculated based on the position signal, a determination is made as to whether or not the sign of the control signal matches the sign of the state signal, and the control signal is the state signal And whether or not the sign of the control signal and the sign of the state signal do not match, or the state signal is judged to be greater than the control signal. In some cases, the electric operation of the electric actuator is stopped.
  • the inverter device is provided with monitoring means and self-monitors the inverter device, a failure of the inverter device can be detected easily and reliably.
  • the monitoring means does not calculate the control signal for the electric actuator, an inexpensive microcomputer or the like can be used, which does not increase the cost of the construction machine control system.
  • the present invention provides a hydraulic operation signal generation for outputting a hydraulic operation signal according to an operation direction and an operation amount of an operation member for operating a hydraulic actuator and an electric actuator operated by an operator and an operation member for operating the hydraulic actuator.
  • a construction machine control system comprising an electric control means for outputting a signal and an inverter device for inputting the control signal and outputting a drive signal for the electric actuator in accordance with the control signal, the electric control means and the inverter device are The monitoring signal is regularly exchanged between each other, and the monitoring signal is sent within a predetermined time from the other.
  • the inverter device determines that it has not received a monitoring signal within a predetermined time from the electric control means, it stops the electric operation, or causes the inverter device to The drive of the electric actuator is continued using the upper limit value of the control signal calculated from the input operation signal, and the electric control means determines that the monitoring signal has not been received within a predetermined time from the inverter device. Sometimes, the electric operation is stopped.
  • the monitoring signal is transmitted and received between the electric control means and the inverter device, and the electric control means and the inverter device are mutually monitored. And it can detect reliably. Also, in this case, unlike the case where the inverter device is self-monitoring, it is not necessary to provide a special monitoring means, so that the construction machine control system can be implemented more easily and inexpensively.
  • the present invention is generated when it is determined in the construction machine control system of each configuration that an abnormality has occurred in any of the electric actuator, the electric operation signal generating means, the electric control means, and the inverter device. A notification according to the content of the abnormality is issued to the operator.
  • the operator can know in real time the occurrence of the abnormality and the content of the abnormality that has occurred, so that a countermeasure for the failure can be taken early.
  • the construction machine control system of the present invention it is possible to detect the occurrence of abnormality in any of the electric actuator, the pressure detection means, the electric control means, and the inverter device with a configuration that can be implemented easily and inexpensively, and the operator intends It is possible to avoid an abnormal turning motion of the turning body.
  • FIG. 1 is an external view of a hybrid excavator provided with a construction machine control system according to the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the construction machine control system which concerns on 1st Embodiment. It is a control circuit diagram of a hybrid excavator provided with the construction machine control system according to the first embodiment. It is a block diagram which shows the structure of the construction machine control system which concerns on 2nd Embodiment. It is a control circuit diagram of a hybrid excavator provided with a construction machine control system according to a second embodiment. It is a flowchart which shows the validity determination processing procedure of the turning command signal which the internal controller of an inverter apparatus performs.
  • a first controller, a second controller, a third controller, a first hydraulic sensor, and a second hydraulic sensor which are described below, are a controller 1, a controller 2, a controller 3, and a hydraulic sensor, respectively. 1 and a hydraulic pressure sensor 2.
  • the electro-hydraulic excavator of this example includes an articulated front device 1A including a boom 1a, an arm 1b, and a bucket 1c, and a vehicle body 1B including an upper swing body 1d and a lower traveling body 1e.
  • the base end of the boom 1a of the front device 1A is supported by the front portion of the upper swing body 1d so as to rotate in the vertical direction.
  • the boom 1a, the arm 1b, the bucket 1c, the upper swing body 1d, and the lower traveling body 1e are a boom cylinder 3a, an arm cylinder 3b, a bucket cylinder 3c, a swing electric motor 16 and left and right travel hydraulic motors 3e shown in FIG. Each is driven by 3f.
  • These actuators are driven when an operator operates an operation member such as an operation lever provided in the operation signal generators 4a and 4b.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the construction machine control system according to the first embodiment of the present invention.
  • the construction machine control system of this example is configured so that the operator can turn the operation lever or the like.
  • a turning operation signal generating device (hydraulic operation signal generating means) 4b for deriving a pilot pressure corresponding to the operating direction and operation amount is derived from the turning operation signal generating device 4b.
  • the inverter device 13 includes an IGBT 23 that converts a DC voltage (not shown) into an AC voltage and drives the turning motor 16, and a second controller 22 that controls on / off of the gate of the IGBT 23.
  • the hydraulic sensors 20 and 21 may be a set of two sensors so as to individually detect a left turn and a right turn. However, in FIG. It is described as a hydraulic sensor.
  • the first and second hydraulic sensors 20 that detect the pilot pressure derived from the turning operation signal generation device 4b and output an electric signal corresponding thereto as the electric operation signal generation means.
  • a position sensor or the like that detects the operation position of the operation lever and outputs an electrical signal corresponding thereto can be used.
  • the electrical signal output from the first hydraulic sensor 20 is input to the first controller 11, and the electrical signal output from the second hydraulic sensor 21 is the second IGBT control attached to the inverter device 13. Is input to the controller 22.
  • the first controller 11 calculates a turning speed command based on the electrical signal output from the first hydraulic sensor 20 and the actual turning rotational speed received from the second controller 22, and sends it to the second controller 22. Send this.
  • the second controller 22 receives the turning speed command and, in order to satisfy the turning speed command, a motor rotation position detection sensor 24 that detects the rotation position of the turning electric motor 16 and a three-phase motor current (not shown) of the IGBT 23. Control gate on / off.
  • the turning control executed by the construction machine control system according to the first embodiment will be outlined.
  • the first and second pressure sensors 20 and 21 and the first and second controllers 11 and 22 do not have two or more failures at the same time.
  • the second controller 22 determines the validity of the turning speed command received from the first controller 11 using the value of the electric signal output from the second hydraulic sensor 21. Thereby, the presence or absence of abnormality of the first and second hydraulic pressure sensors 20 and 21 and the first controller 11 can be detected. Further, the second controller 22 determines the validity of the actual turning rotational speed with respect to the turning speed command in order to detect turning abnormality caused by the failure of the IGBT 23 or the turning electric motor 16 or abnormality other than the turning control system. judge. Although the second controller 22 itself may fail, in response to this, the second controller 22 is monitored by the first controller 11 or self-diagnosis is performed in the second controller 22. It can be dealt with by doing. Details of these measures will be described later. According to the construction machine control system according to the present embodiment, even if one of the first controller 11 and the second controller 22 detects an abnormality, the abnormality that the operator does not intend by operating the turning emergency brake 25. Turning can be stopped.
  • the turning speed command is used as the command value from the first controller 11, but a turning torque command can also be used.
  • the second controller 22 feeds back the actual torque value to the first controller 11.
  • the second controller 22 determines the validity of the turning speed command received from the first controller 11, but instead of this configuration, the first controller 11 performs the first operation. By transmitting the electrical signal output from the hydraulic sensor 20 to the second controller 22 as it is, the second controller 22 compares the electrical signals output from the first and second hydraulic sensors 20 and 21, It can also be set as the structure which detects the presence or absence of abnormality of the 1st controller 11 and the 1st and 2nd hydraulic pressure sensors 20 and 21.
  • one turning operation signal generation device 4b is provided with two hydraulic sensors 20, 21, but for example, a hydraulic sensor and a position sensor that detects the operation direction and the operation amount of the operation lever.
  • a combination of sensors having different detection methods, such as a combination, can also be used. Thereby, the reliability of a system can be improved more.
  • Fig. 3 shows an example of application of the construction machine control system of this example to a specific construction machine.
  • the operation signal generators 4a and 4b generate a pilot pressure corresponding to the operation direction and the operation amount when an operator operates an operation member such as an operation lever provided therein.
  • the pilot pressure is generated by reducing the primary pressure generated by a pilot pump (not shown) to a secondary pressure corresponding to the operation opening of the operation signal generators 4a and 4b.
  • the pilot pressure derived from the operation signal generator 4a is sent to the pressure receiving portions of the spool-type direction switching valves 5a to 5f, and switches the direction switching valves 5a to 5f from the neutral position shown in the figure.
  • the direction switching valves 5a to 5f switch and control the flow of pressure oil generated from the main hydraulic pump 6 using the engine 7 as power, and control the driving of the hydraulic actuators 3a to 3f.
  • the relief valve 8 causes the pressure oil to escape to the tank 9.
  • the hydraulic actuators 3a to 3c are hydraulic cylinders that drive the boom 1a, the arm 1b, and the bucket 1c, respectively.
  • the hydraulic actuators 3e and 3f are hydraulic motors that drive the left and right lower traveling bodies 1e.
  • a power converter 10 is connected between the hydraulic pump 6 and the engine 7.
  • This power converter 10 uses electric energy supplied from the power storage device 15 in addition to a function as a generator that converts the power of the engine 7 into electric energy and outputs the electric energy to the inverter devices 12 and 13. , It has a function as an electric motor for assisting driving of the hydraulic pump 6.
  • the inverter device 12 converts the electrical energy of the power storage device 15 into AC power, supplies the AC power to the power converter 10, and assists the hydraulic pump 6.
  • the inverter device 13 supplies electric power output from the power converter 10 to the electric motor 16 for turning, and corresponds to the inverter device 13 shown in FIG. Accordingly, the inverter device 13 has the second controller 22 shown in FIG. 2, receives the turning operation command signal from the first controller 11, and controls the driving of the turning electric motor 16. Further, the inverter device 13 includes second hydraulic sensors 21a, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b, 21a, 21b connected to the pilot pipe for controlling the turning operation in the left-right direction. Based on the electrical signal input from 21b, the validity of the turning operation command signal from the first controller 11 is determined.
  • the chopper 14 controls the voltage of the DC power line L1, and the power storage device 15 supplies power to the inverter devices 12 and 13 through the chopper 14, or the electric energy generated by the power converter 10 and the electric motor for turning.
  • the electrical energy regenerated from is stored.
  • a capacitor, a battery, or both can be used as the electricity storage device.
  • the first controller 11 includes a second pressure sensor 20a connected to a pilot pipe for controlling a turning operation in the left-right direction among pilot pipes connecting the operation signal generators 4a, 4b and the direction switching valves 5a to 5f. Based on the electric signal input from 20 b, a turning operation command signal for performing drive control of the turning electric motor 16 is output to the inverter device 13. Further, at the time of turning braking, power regeneration control for collecting electric energy from the turning electric motor 16 is also performed. Further, the first controller 11 also performs control to store the recovered power and surplus power in the power storage device 15 during power regeneration control or when the hydraulic load is light and surplus power is generated.
  • the inverter devices 12 and 13, the chopper 14, and the controller 11 exchange signals necessary for control via the communication line L2.
  • the construction machine control system of this example is characterized in that a third controller 35 is added to the construction machine control system according to the first embodiment.
  • the electrical signal output from the second hydraulic sensor 21 is input to the third controller 35, and the third controller 35 sends the value of the second hydraulic sensor 21 to the inverter device 13 as it is without processing.
  • the data is output to the second controller 22 provided.
  • the second controller 22 provided in the inverter device 13 determines the validity of the turning operation command signal from the first controller 11 using the output signal of the second hydraulic sensor 21 received in this way. .
  • FIG. 5 shows an example of application of the construction machine control system of this example to a specific construction machine.
  • a third controller 35 is provided in addition to the first controller 11 that performs control peculiar to the electro-hydraulic excavator shown in FIG. 3, and the operation signal generators 4a and 4b and directions Of the pilot pipes connecting the switching valves 5a to 5f, electric signals output from the hydraulic sensors 21a and 21b connected to the pilot pipes for controlling the turning operation in the left-right direction are input.
  • the third controller 35 for example, an engine controller or a machine controller that controls the entire vehicle body may be used.
  • the inverter devices 12 and 13, the chopper 14, and the controllers 11 and 35 exchange signals necessary for control via the communication line L2.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a first example of the validity determination process of the turn command signal.
  • the second hydraulic pressure received directly from the second hydraulic sensor 21 or from the third controller 35 is shown.
  • the turning speed upper limit value Vmax is calculated using the output signal of the sensor 2.
  • the turning speed command value Vtar is received from the first controller 11.
  • the determination process S12 it is determined whether or not the signs of these two values are equal, that is, whether the turning directions calculated by the respective controllers match based on the redundant hydraulic sensor values.
  • sgn (a) means the sign of the value a. If it is determined that they match, the process proceeds to a determination process S13 to determine whether the turning speed command value Vtar is within the turning speed upper limit value Vmax.
  • the turning speed upper limit value Vmax can be calculated from the output signal of the second hydraulic sensor 2 as described above, but the turning lever operation calculated by the first controller 11 in order to reduce the calculation load of the second controller 22.
  • a linear approximation equation that is easy to calculate as shown by the dotted line in FIG. 7 can be programmed in advance. Thereby, the calculation load of the controller 2 can be reduced.
  • the map of the profile can be provided, or the turning speed command value can be directly compared by executing the same turning control logic as the first controller 11.
  • step S16 the turning emergency brake is actuated after the turning is stopped in a controlled manner by a zero speed command.
  • FIG. 8 is a flowchart showing another example of the validity determination process of the turn command signal.
  • Vmax> Vtar is not satisfied in the determination process S13, it can be determined that one of the first and second hydraulic sensors 21, 22 or the first controller 11 is abnormal. Although the abnormality is reported, the turning operation is continued by substituting Vmax into the final turning speed target value V * in step S17. In this way, since the turning is not stopped even when an abnormality occurs, the availability of the construction machine can be improved. Note that if the sensor 21 outputs an incorrect value to the underside due to a failure of the second hydraulic pressure sensor 21, the turning performance will deteriorate, but the dangerous event of excessive speed unintended by the operator will not occur. .
  • FIG. 9 is a flowchart showing still another example of the validity determination process of the turn command signal.
  • the second controller 22 performs abnormality detection by directly comparing the electrical signals output from the first and second hydraulic pressure sensors 20 and 21.
  • process S25 an electric signal output from the hydraulic sensor 2 is read, and in process S26, the electric signal output from the first controller 11 and the first hydraulic sensor 20 are calculated based on the electric signal.
  • the turning speed command value Vtar is received.
  • the output signals of the hydraulic sensor 20 and the hydraulic sensor 21 are compared. If the difference between them is smaller than a predetermined value ⁇ , the final turning speed target value V * is obtained in process S14. Substitute Vtar and finish.
  • the turning emergency brake is actuated in step S16 after the turning is controlled by the zero speed command in step S15.
  • the construction machine control system according to the first and second embodiments described above is caused by a failure of the IGBT 23 or the turning electric motor 16 or an abnormality other than the turning control system.
  • the validity determination processing of the actual turning rotational speed with respect to the turning speed command for detecting turning abnormality will be described.
  • FIG. 10 is a detailed block diagram of the inverter device 13.
  • the second controller 22 includes a main microcomputer 31, a monitoring microcomputer 32, and communication driver circuits 33a and 33b that serve as an interface with the communication line L2 for each microcomputer.
  • the main microcomputer 31 detects the rotational position of the turning electric motor 16 and the three-phase motor current so as to satisfy the turning speed command received from the first controller 11 via the communication line L2.
  • the gate control signal of the IGBT 23 is output using the information of the sensor 30.
  • the IGBT 23 includes a gate driver circuit that drives the gate.
  • the main microcomputer 31 executes an output validity determination process shown in FIG. 11 for abnormality detection together with normal motor feedback control.
  • the turning rotational speed V actually output is calculated using the output signal value of the motor rotational position detection sensor 24.
  • the determination process S19 it is determined whether or not this turning rotational speed V is smaller than the above-mentioned final turning speed target value V *, that is, whether or not an abnormal rotational speed excess has occurred.
  • the signs of these two values match, that is, whether or not rotation opposite to the operator's intention has occurred. If the determination condition is not satisfied, it can be determined that the IGBT 23 or the turning electric motor 16 is malfunctioning, or an abnormality other than the turning control system.
  • the gate-off signal of the IGBT 23 is output in the process S20, and the turning electric motor 16 is brought into a free-run state, and then the turning emergency brake is operated in the process S16. Also in this case, when an abnormality is detected, the operator can be informed so that the inspection and repair of the device can be promoted.
  • the validity of the output is determined by comparing the turning speed command and the actual rotation speed. However, as other embodiments, the turning torque command or the torque target value calculated from the turning speed command and The actual torque calculated from the motor current may be compared.
  • the second controller 22 includes a monitoring microcomputer 32 as a self-diagnosis function for detecting an abnormality of the main microcomputer 31.
  • the monitoring microcomputer 32 receives a turning speed command from the communication line L ⁇ b> 2 and inputs signals from the motor rotation position detection sensor 24 and the three-phase motor current sensor 30.
  • the output validity determination process shown in FIG. 11 is executed using these, and when an abnormality is detected, the monitoring microcomputer 32 also outputs an IGBT gate off signal and a turning emergency brake stop signal. Thereby, for example, even when the main microcomputer 31 runs away and performs unauthorized motor control, the turning operation can be stopped.
  • the monitoring microcomputer 32 does not perform motor control, it does not require high calculation performance unlike the main microcomputer 31, and an inexpensive microcomputer can be used. Therefore, the construction machine control system of this example can also be implemented inexpensively in total.
  • the monitoring microcomputer 32 issues an appropriate problem to the main microcomputer 31 and monitors the state of the main microcomputer 31 by combining an example calculation method for diagnosing the main microcomputer 31 based on the answer result. You may make it do.
  • the monitoring microcomputer 32 is also provided with a communication function, so that the turning speed command is received directly from the first controller 11. However, if this is received via the main microcomputer 31, the monitoring microcomputer 32 is monitored. A communication function is not required for the microcomputer 32, and the system can be configured at a lower cost.
  • the first controller 11 can also be transmitted by adding a check code or serial number to the command value in advance.
  • the main microcomputer 31 transmits these to the monitoring microcomputer 32 without processing them, so that the monitoring microcomputer 32 can determine whether the command value has been altered due to an abnormality in the main microcomputer 31.
  • the abnormality detection of the controllers 11 and 22 can be realized by performing mutual monitoring between the first controller 11 and the second controller 22 in addition to the embodiments described so far.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a first example of mutual monitoring processing between the controllers 11 and 22.
  • the first controller 11 and the second controller 22 transmit and receive the command value and its feedback value via the communication line L2, but the first controller 11 is in the determination process S21. It is determined whether the data received from the second controller 22 has been updated within a predetermined time. If no update has been made, it can be determined that an abnormality has occurred in either the second controller 22 or the communication line L2, and the turning cannot be continued as commanded by any abnormality, so the process S16. To activate the turning emergency brake. Also in this case, as described above, when an abnormality is detected, the operator is notified of this and the inspection and repair of the equipment is promoted.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a second example of the mutual monitoring process between the controllers 11 and 22.
  • the motor control itself can be performed normally. After turning is stopped, the turning emergency brake is operated in step S16.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a third example of the mutual monitoring process between the controllers 11 and 22.
  • the operator is notified of the abnormality, but the motor control itself can be normally performed.
  • the turning operation is continued by substituting Vmax calculated by the second controller 22 using the signal from the hydraulic sensor 2 as described above into the final turning speed target value V *.
  • the received data for confirming whether or not there is an update in the mutual monitoring process is an alive signal for periodically informing each other of normal operation. May be used.
  • the output signals of the redundant hydraulic sensors 20 and 21 are used to control the first controller 11 that calculates the turning command and the electric motor 16 for turning. 13, and the second controller 22 executes the validity determination process of the turning command signal. Therefore, an abnormality that has occurred in the hydraulic sensors 20 and 21 and the first controller 11 is also detected. It can be detected, and an abnormal turning motion unintended by the operator can be avoided. Further, in addition to the process for determining the validity of the turn command signal, the process for determining the validity of the output for the turn command, the self-diagnosis using the monitoring microcomputer, and the mutual monitoring between the controllers 11 and 22 are performed.

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Abstract

【課題】安価に実施可能で、圧力センサ、コントローラ、インバータ装置及び旋回用電動モータの故障を検出することができ、オペレータの安全及び所要の作業性を確保することができる建設機械制御システムを提供する。 【解決手段】冗長化した油圧センサ20,21を、旋回指令を演算する第1のコントローラ11及び旋回用電動モータ16を制御するインバータ装置13に備えられた第2のコントローラ22に入力する。第2のコントローラ2は、旋回指令信号の妥当性判定処理により油圧センサ20,21及び第1のコントローラ11の異常を検出すると共に、異常の内容が旋回用電動モータ16を正常動作できるものと判断される場合は、第2の油圧センサ21の信号を用いて旋回動作を継続させる。

Description

建設機械制御システム
 本発明は、建設機械制御システムに係り、特に、建設機械に搭載された電動モータの駆動を、オペレータが操作する操作装置から導出されるパイロット油圧で遠隔操作するシステムにおける信頼性の向上手段に関する。
 従来の油圧ショベル等の建設機械は、機械各部の可動部を駆動するためのアクチュエータとして、油圧シリンダ及び油圧モータ等の油圧アクチュエータを備えると共に、油圧源である油圧ポンプの駆動源として、エンジンを備えるものが一般的であった。特許文献1には、この種の建設機械に適用される操作装置として、油圧ポンプと各油圧アクチュエータとの間に所要数のパイロット式方向制御弁を配置すると共に、これら各方向制御弁のパイロットポートに、オペレータによる操作レバーの操作量に応じたパイロット油圧を供給するパイロット弁を備え、パイロット弁から導出されるパイロット油圧を、操作された操作レバーに対応する所定の方向制御弁のパイロットポートに供給して、当該方向制御弁を切り換え、当該方向制御弁に対応する油圧アクチュエータの駆動を行うものが開示されている。
 また、近年においては、例えば特許文献2に記載されているように、エンジンの燃費向上と排ガス量及び騒音レベルの減少を図れることから、機械各部の駆動アクチュエータとして、油圧アクチュエータと電動モータとを併用すると共に、油圧ポンプの駆動源として、エンジンと発電電動機とを併用したハイブリッド建設機械が提案されている。従来のハイブリッド建設機械には、油圧アクチュエータを駆動して掘削及び走行を行い、電動モータを用いて旋回体(例えば、油圧ショベルにおける上部旋回体)の旋回動作を行うものが多い。
 特許文献2には、油圧アクチュエータを駆動する際にオペレータが操作する操作手段の操作感触と、電動モータを駆動する際にオペレータが操作する操作手段の操作感触を共通化し、オペレータの違和感を解消するため、油圧アクチュエータ駆動用の操作手段及び電動モータ駆動用の操作手段の双方を油圧パイロット操作弁で構成し、電動モータについては、この油圧パイロット操作弁から導出されるパイロット油圧を圧力センサで電気信号に変換して制御部に出力し、制御部から電動モータの制御信号を出力する技術が開示されている。また、この特許文献2には、かかる電動モータの制御系を採用した場合には、圧力センサ、制御部及び電動モータのいずれかに異常が発生したとき、車体の正常な旋回制御が困難になり、オペレータの意図しない速度又は方向に車体が旋回するという不都合を生じる可能性があるので、これを回避するため、油圧パイロット操作弁の操作量を検出する圧力センサを冗長化して、各圧力センサから出力される電気信号を制御部で比較することにより、異常検出時には電動モータを適正に停止させる技術も開示されている。
実公平7-48761号公報 特開2008-248545号公報
 しかしながら、特許文献2に開示の技術は、圧力センサについては冗長化(2重化)しているものの、制御部については冗長化していないので、制御部自身が故障した場合には適正な電動モータの制御信号を出力できず、旋回体の旋回制御が困難になる。このほか、旋回体駆動用の電動モータや、該電動モータの駆動制御に適用されるインバータ装置が故障した場合においても同様の問題が生じる。なお、圧力センサ、制御部、インバータ装置及び電動モータの全てについても冗長化すれば、このような不都合の発生を防止できるが、その分だけ建設機械がコスト高になるので、実用上は採用することが困難である。さらに、圧力センサ、制御部、インバータ装置又は電動モータのいずれかに異常が発生したとき、直ちに旋回体駆動用の電動モータを停止させる構成にすると、作業効率が著しく低下するので、異常の内容によっては極力旋回体の駆動を継続できるようにする必要もある。
 本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、安価に実施でき、かつ圧力センサ、制御部、インバータ装置及び電動モータのいずれかが故障した場合にも電動モータの異常な回転を防止できて、作業効率の低下も抑制可能な建設機械制御システムを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、本発明は、オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材に対応させて、それぞれ複数の前記電気操作信号発生手段及び前記電気制御手段を設置し、前記複数の電気操作信号発生手段から出力される各電気操作信号を前記複数の電気制御手段のそれぞれに個別に入力すると共に、前記複数の電気制御手段の少なくとも1つで、前記各電気操作信号に基づいて算出した値及び前記各制御信号を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の電気操作信号発生手段及び電気制御手段についての異常発生の有無を判定することを特徴とする。
 かかる構成によると、電動アクチュエータ操作用の操作部材に対応させて複数の電気操作信号発生手段及び電気制御手段を設置し、いずれか1つの電気制御手段で、各電気操作信号発生手段及び電気制御手段のいずれかに異常が発生しているか否かの判定を行うので、電気操作信号発生手段のみならず電気制御手段についても冗長化することができ、システムの信頼性を高めることができる。また、電気制御手段は、異常が発生していると判定した場合においても、発生した異常の内容に応じて、電動アクチュエータの駆動を停止するための制御信号を出力することも、電動アクチュエータの駆動を継続するための制御信号を出力することもできるので、作業の安全性を確保した上で、可能な作業性の維持を図ることができる。
 また本発明は、前記構成の建設機械制御システムにおいて、前記複数の電気制御手段の1つとして、前記インバータ装置に付設されるインバータ装置制御コントローラを用いることを特徴とする。
 かかる構成によると、電動アクチュエータ制御用のコントローラとしてインバータ装置制御コントローラを有効利用するので、システム全体のコントローラの数が2つである場合には、新たなコントローラの追加が無用となり、また、システム全体のコントローラの数が3つ以上である場合には、新たに追加すべきコントローラの数を1つ減少することができる。よって、高機能の建設機械制御システムを安価に実施することができる。
 また本発明は、前記構成の建設機械制御システムにおいて、前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号から前記制御信号の上限値を算出すると共に、前記上限値と前記制御信号の符号が一致しているか否かの判定と、当該電気制御手段以外の電気制御手段より出力される前記制御信号と前記上限値との比較を行い、比較する両信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記上限値よりも当該電気制御手段以外の電気制御手段から出力される前記制御信号の方が大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする。
 比較する両信号の符号が不一致である場合とは、オペレータが意図しない方向に旋回体が旋回している場合である。また、上限値よりも異常が発生しているか否かの判定を行わない電気制御手段から出力される制御信号の方が大きい場合とは、オペレータの意図する速度よりも高速で旋回体が旋回している場合である。このような状況では、作業を安全に行うことが困難になるので、電動アクチュエータの駆動を停止することにより、作業の安全を確保することができる。これに対して、比較する両信号の符号が一致しており、かつ異常が発生しているか否かの判定を行わない電気制御手段から出力される制御信号よりも上限値の方が大きい場合とは、オペレータの意図する速度又はそれよりも低速で旋回体が旋回している場合であり、この場合には、作業の安全には何ら問題がないので、電動アクチュエータの駆動を継続することによって、作業を続行することができ、作業能率の低下を防止又は抑制することができる。
 また本発明は、前記構成の建設機械制御システムにおいて、前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号から前記制御信号の上限値を算出すると共に、前記各電気操作信号又は前記各制御信号の符号が一致しているか否かの判定と、当該電気制御手段以外の電気制御手段より出力される前記制御信号と前記上限値との比較を行い、比較する両信号の符号が一致していると判定し、かつ、当該電気制御手段以外の電気制御手段から出力される制御信号の方が前記上限値よりも大きいと判定したときには、前記上限値を用いて前記電動アクチュエータの駆動を継続することを特徴とする。
 比較する両信号の符号が一致しており、かつ異常が発生しているか否かの判定を行わない電気制御手段から出力される制御信号の方が上限値よりも大きい場合には、旋回体が、オペレータが意図する方向に、オペレータが意図する速度よりも高速で旋回している状態である。このような状況においては、上述のように、電動アクチュエータの駆動を停止することにより作業の安全を確保することができるが、その反面、作業性は低下する。そこで、旋回体の目標速度を上限値として電動アクチュエータの駆動を継続すれば、旋回体の旋回速度を、オペレータが意図する速度若しくはそれ以下の速度とすることができるので、作業の安全を確保しつつ、作業性の向上を図ることができる。
 また本発明は、前記構成の建設機械制御システムにおいて、前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号と、当該電気制御手段以外の電気制御手段に入力される前記電気操作信号の差値の算出と、当該差値と予め設定された基準値の比較とを行い、前記差値が前記基準値よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする。
 差値が基準値よりも大きい状況とは、電気信号を出力するいずれか1つの電気操作信号発生手段が破損した場合であるか、制御信号を出力するいずれか1つの電気制御手段が破損した場合である。このような場合には、旋回体の安全な旋回を保証し得なくなるので、電動アクチュエータの駆動を停止することにより、作業の安全を確保することができる。
 また本発明は、オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、前記インバータ装置は、前記電動アクチュエータの位置信号に基づいて前記電動アクチュエータの実際の駆動状態を示す状態信号を算出し、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が一致しているか否かの判定と、前記制御信号が前記状態信号よりも大きいか否かの判定とをさらに行って、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記状態信号の方が前記制御信号よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする。
 かかる構成によると、電動アクチュエータの実際の駆動状態を示す状態信号を基準として、異常発生の有無を判定するので、電気操作信号発生手段及び電気制御手段の故障のみならず、電動アクチュエータ及びインバータ装置の故障にも対応することができ、建設機械制御システムの信頼性をより高めることができる。
 また本発明は、オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、前記インバータ装置に、当該インバータ装置自体の状態を監視する監視手段を備え、当該監視手段は、前記電動アクチュエータの位置信号に基づいて前記電動アクチュエータの実際の駆動状態を示す状態信号を算出し、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が一致しているか否かの判定と、前記制御信号が前記状態信号よりも大きいか否かの判定とをさらに行い、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記状態信号の方が前記制御信号よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする。
 かかる構成によると、インバータ装置に監視手段を備え、当該インバータ装置を自己監視するようにしたので、インバータ装置の故障を、容易かつ確実に検出することができる。なお、監視手段は、電動アクチュエータの制御信号を算出しないので、安価なマイクロコンピュータなどを用いることができ、建設機械制御システムを高コスト化する要因にはならない。
 また本発明は、オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、前記電気制御手段と前記インバータ装置は、相互間で定期的に監視信号の交換を行うと共に、他方から所定時間内に監視信号を受信したか否かの判定を行い、前記インバータ装置は、前記電気制御手段から所定時間内に監視信号を受信しなかったと判定したときに、当該電動動作を停止させるか、若しくは、当該インバータ装置に入力される前記操作信号から算出した前記制御信号の上限値を用いて前記電動アクチュエータの駆動を継続し、前記電気制御手段は、前記インバータ装置から所定時間内に監視信号を受信しなかったと判定したときに、当該電動動作を停止させることを特徴とする。
 かかる構成によると、電気制御手段とインバータ装置の相互間で監視信号の送受信を行い、これら電気制御手段とインバータ装置を相互に監視するようにしたので、電気制御手段及びインバータ装置の故障を、容易かつ確実に検出することができる。また、この場合には、インバータ装置を自己監視する場合とは異なり、特別な監視手段を備える必要がないので、建設機械制御システムをより容易かつ安価に実施することができる。
 また本発明は、前記各構成の建設機械制御システムにおいて、前記電動アクチュエータ、前記電気操作信号発生手段、前記電気制御手段及び前記インバータ装置のいずれかに異常が発生していると判定したとき、発生した異常の内容に応じた通報をオペレータに発することを特徴とする。
 かかる構成によると、オペレータは異常の発生及び発生した異常の内容をリアルタイムで知ることができるので、故障に対する対処法を早期に取ることができる。
 本発明の建設機械制御システムによれば、簡単かつ安価に実施可能な構成で、電動アクチュエータ、圧力検出手段、電気制御手段及びインバータ装置のいずれにおける異常の発生を検出することができ、オペレータが意図しない異常な旋回体の旋回動作を回避することができる。
本発明に係る建設機械制御システムを備えたハイブリッドショベルの外観図である。 第1実施形態に係る建設機械制御システムの構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係る建設機械制御システムを備えたハイブリッドショベルの制御回路図である。 第2実施形態に係る建設機械制御システムの構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る建設機械制御システムを備えたハイブリッドショベルの制御回路図である。 インバータ装置の内部コントローラが実行する旋回指令信号の妥当性判定処理手順を示すフローチャートである。 直線近似式を用いて算出される旋回レバー操作量に対する旋回速度上限値と、旋回レバー操作量から算出される旋回速度指令値との関係を示すグラフ図である。 インバータ装置の内部コントローラが実行する旋回指令信号の妥当性判定処理手順の他の例を示すフローチャートである。 インバータ装置の内部コントローラが2つの油圧センサの出力信号を直接比較することにより実行する異常検出手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る建設機械制御システムに備えられるインバータ装置の詳細ブロック図である。 インバータ装置の内部コントローラが実行する旋回速度指令に対する実旋回回転速度の妥当性判定処理手順を示すフローチャートである。 メインコントローラが実行する相互監視処理手順を示すフローチャートである。 インバータ装置の内部コントローラが実行する相互監視処理手順を示すフローチャートである。 インバータ装置の内部コントローラが実行する相互監視処理手順の他の例を示すフローチャートである。
 以下、本発明に係る建設機械制御システムの実施形態を、図とともに説明する。なお、図においては、以下に記載する第1のコントローラ、第2のコントローラ、第3のコントローラ、第1の油圧センサ及び第2の油圧センサが、それぞれコントローラ1、コントローラ2、コントローラ3、油圧センサ1及び油圧センサ2と表記されている。
 図1から明らかなように、本例の電動油圧ショベルは、ブーム1a、アーム1b及びバケット1cからなる多関節型のフロント装置1Aと、上部旋回体1d及び下部走行体1eからなる車体1Bとで構成され、フロント装置1Aのブーム1aの基端は、上部旋回体1dの前部に、垂直方向に回動するように支持される。ブーム1a、アーム1b、バケット1c、上部旋回体1d及び下部走行体1eは、図3に示すブームシリンダ3a、アームシリンダ3b、バケットシリンダ3c、旋回用電動モータ16及び左右の走行用油圧モータ3e、3fによりそれぞれ駆動される。これら各アクチュエータの駆動は、オペレータが操作信号発生装置4a,4bに備えられた操作レバー等の操作部材を操作することに行われる。
 図2は、本発明の第1実施形態に係る建設機械制御システムの構成を示す図であり、この図から明らかなように、本例の建設機械制御システムは、オペレータが操作レバー等の旋回操作用の操作部材を操作したとき、その操作方向及び操作量に応じたパイロット圧を導出する旋回用操作信号発生装置(油圧操作信号発生手段)4bと、この旋回用操作信号発生装置4bから導出されるパイロット圧を検出して、それに応じた電気信号を出力する第1及び第2の油圧センサ(電気操作信号発生手段)20,21と、上部旋回体1dの旋回制御を行う第1のコントローラ(電気制御手段)11と、旋回用電動モータ16を駆動するインバータ装置13と、旋回非常ブレーキ25から構成されている。また、インバータ装置13は、図示しない直流電圧を交流電圧に変換して旋回モータ16を駆動するIGBT23と、当該IGBT23のゲートのオンオフを制御する第2のコントローラ22から構成されている。油圧センサ20,21は、後述のように、左旋回と右旋回を個別に検出するように2つのセンサを1組にしたものとすることもできるが、図2では簡単のため、1つの油圧センサとして記載している。なお、本実施形態においては、電気操作信号発生手段として、旋回用操作信号発生装置4bから導出されるパイロット圧を検出して、それに応じた電気信号を出力する第1及び第2の油圧センサ20,21を用いているが、かかる構成に代えて、操作レバーの操作位置を検出し、それに応じた電気信号を出力する位置センサ等を用いることもできる。
 第1の油圧センサ20から出力される電気信号は、第1のコントローラ11に入力され、第2の油圧センサ21から出力される電気信号は、インバータ装置13に付設されたIGBT制御用の第2のコントローラ22に入力されている。第1のコントローラ11は、第1の油圧センサ20から出力される電気信号と、第2のコントローラ22から受信した実際の旋回回転速度に基づいて旋回速度指令を演算し、第2のコントローラ22にこれを送信する。第2のコントローラ22は、この旋回速度指令を受信し、これを満足するように、旋回用電動モータ16の回転位置を検出するモータ回転位置検出センサ24と、図示しない3相モータ電流によりIGBT23のゲートオンオフを制御する。
 以下、第1実施形態に係る建設機械制御システムにより実行される旋回制御について概説する。なお、本実施形態においては、第1及び第2の圧力センサ20,21並びに第1及び第2のコントローラ11,22は、同時に2つ以上の故障は発生しないことを前提とする。
 まず、第2のコントローラ22は、第2の油圧センサ21から出力される電気信号の値を用いて、第1のコントローラ11から受信する旋回速度指令の妥当性を判定する。これにより、第1及び第2の油圧センサ20,21並びに第1のコントローラ11の異常の有無を検出することができる。また、第2のコントローラ22は、IGBT23や旋回用電動モータ16の故障、あるいは旋回制御システム以外の異常によって起因する旋回異常を検出するために、旋回速度指令に対する実際の旋回回転速度の妥当性を判定する。なお、第2のコントローラ22自体が故障することも考えられるが、これに対しては、第1のコントローラ11によって第2のコントローラ22を監視したり、第2のコントローラ22の中で自己診断を行うことにより対処できる。これらの方策の詳細については後述する。本実施形態に係る建設機械制御システムによれば、第1のコントローラ11及び第2のコントローラ22のいずれかが異常を検出した場合でも、旋回非常ブレーキ25を動作させることで、オペレータが意図しない異常な旋回を停止させることができる。
 なお、本実施形態では、第1のコントローラ11からの指令値として、旋回速度指令を用いているが、旋回トルク指令を用いることもできる。この場合、第2のコントローラ22は、第1のコントローラ11に実トルク値をフィードバックすることになる。
 また、本実施形態では、第2のコントローラ22が、第1のコントローラ11から受信する旋回速度指令の妥当性を判定しているが、かかる構成に代えて、第1のコントローラ11が第1の油圧センサ20から出力される電気信号をそのまま第2のコントローラ22に送信し、第2のコントローラ22が、第1及び第2の油圧センサ20,21から出力される電気信号を比較することで、第1のコントローラ11及び第1及び第2の油圧センサ20,21の異常の有無を検出する構成とすることもできる。
 さらに、本実施形態では、1つの旋回用操作信号発生装置4bに2つの油圧センサ20,21を備えているが、例えば、油圧センサと、操作レバーの操作方向及び操作量を検出する位置センサの組み合わせなど、検出方式の異なるセンサを組み合わせて用いることもできる。これにより、システムの信頼性をより向上させることができる。
 図3に、本例の建設機械制御システムの具体的な建設機械への応用例を示す。操作信号発生装置4a,4bは、これに備えられた操作レバーなどの操作部材をオペレータが操作することにより、その操作方向及び操作量に応じたパイロット圧を発生するものである。パイロット圧は、図示しないパイロットポンプで発生した1次圧を、操作信号発生装置4a,4bの操作開度に応じた2次圧に減圧することにより生成される。この操作信号発生装置4aから導出されたパイロット圧は、スプール型の方向切換弁5a~5fの受圧部に送られ、方向切換弁5a~5fを図示の中立位置から切り換え操作する。方向切換弁5a~5fは、メインの油圧ポンプ6からエンジン7を動力として発生される圧油の流れを切り換え制御し、油圧アクチュエータ3a~3fの駆動を制御する。油圧配管内の圧力が過度に上昇した場合は、リリーフ弁8にて圧油をタンク9へ逃がす構造としている。油圧アクチュエータ3a~3cは、それぞれブーム1a、アーム1b、バケット1cを駆動する油圧シリンダであり、油圧アクチュエータ3e,3fは、左右の下部走行体1eを駆動する油圧モータである。
 油圧ポンプ6とエンジン7の間には、動力変換機10が連結されている。この動力変換機10は、エンジン7の動力を電気エネルギに変換してインバータ装置12、13に電気エネルギを出力する発電機としての機能に加え、蓄電デバイス15から供給される電気エネルギを利用して、油圧ポンプ6をアシスト駆動する電動機としての機能を有する。インバータ装置12は、蓄電デバイス15の電気エネルギを交流電力に変換して、動力変換機10に供給し、油圧ポンプ6をアシスト駆動する。
 インバータ装置13は、動力変換機10から出力される電力を旋回用電動モータ16に供給するもので、図2に記載のインバータ装置13に相当する。したがって、このインバータ装置13は、図2に記載の第2のコントローラ22を有しており、第1のコントローラ11からの旋回操作指令信号を受信して、旋回電動機16の駆動制御を行う。また、インバータ装置13は、操作信号発生装置4a,4bと方向切換弁5a~5fとをつなぐパイロット配管のうち、左右方向の旋回操作を制御するパイロット配管に接続された第2の油圧センサ21a,21bから入力される電気信号に基づいて、第1のコントローラ11からの旋回操作指令信号の妥当性を判定する。
 チョッパ14は直流電力ラインL1の電圧を制御し、蓄電デバイス15は当該チョッパ14を介して、インバータ装置12,13に電力を供給したり、動力変換機10が発生した電気エネルギや旋回用電動モータから回生される電気エネルギを蓄えておく。蓄電デバイスとしては、キャパシタあるいはバッテリ、又は、その両方を用いることができる。
 第1のコントローラ11は、操作信号発生装置4a,4bと方向切換弁5a~5fとをつなぐパイロット配管のうち、左右方向の旋回操作を制御するパイロット配管に接続された第2の圧力センサ20a、20bから入力される電気信号に基づいて、旋回用電動モータ16の駆動制御を行うための旋回操作指令信号をインバータ装置13に出力する。また、旋回制動時には、旋回用電動モータ16から電気エネルギを回収する動力回生制御も行う。さらに、この第1のコントローラ11は、動力回生制御時や、油圧負荷が軽くて余剰の電力が発生するような時に、その回収電力や余剰電力を蓄電デバイス15に蓄える制御も行う。
 インバータ装置12,13、チョッパ14、及びコントローラ11は、通信線L2を介して、制御に必要な信号のやり取りをする。
 次に、図4を用いて、本発明の第2実施形態に係る建設機械制御システムについて説明する。本例の建設機械制御システムは、第1実施形態に係る建設機械制御システムに、第3のコントローラ35を付加したことを特徴としている。第2の油圧センサ21から出力される電気信号は、第3のコントローラ35に入力され、この第3のコントローラ35は、第2の油圧センサ21の値を加工することなく、そのままインバータ装置13に備えられた第2のコントローラ22に出力する。インバータ装置13に備えられた第2のコントローラ22は、このようにして受信した第2の油圧センサ21の出力信号を用いて、第1のコントローラ11からの旋回操作指令信号の妥当性を判定する。
 図5に、本例の建設機械制御システムの具体的な建設機械への応用例を示す。本実施形態では、図3に示した電動油圧ショベルに特有の制御を行う第1のコントローラ11に加えて、第3のコントローラ35を設けており、これに、操作信号発生装置4a,4bと方向切換弁5a~5fとをつなぐパイロット配管のうち、左右方向の旋回操作を制御するパイロット配管に接続された油圧センサ21a、21bから出力される電気信号を入力している。第3のコントローラ35としては、例えば、エンジンコントローラや、車体全体の制御を行うマシンコントローラなどを用いれば良い。インバータ装置12、13、チョッパ14、及びコントローラ11、35は、通信線L2を介して、制御に必要な信号のやり取りをする。
 次に、図6~図9を用いて、第1及び第2の実施形態に係る建設機械制御システムが実行する旋回指令信号の妥当性判定処理について詳述する。
 図6は、旋回指令信号の妥当性判定処理の第1例を示すフローチャートであり、まず、処理S10において、第2の油圧センサ21から直接、あるいは第3のコントローラ35から受信した第2の油圧センサ2の出力信号を用いて、旋回速度上限値Vmaxを演算する。また、処理S11において、第1のコントローラ11から旋回速度指令値Vtarを受信する。次に、判定処理S12で、これらの2つの値の符号が等しいこと、即ち、冗長化した油圧センサの値をもとに各々のコントローラが演算した旋回の方向が一致するか否かを判定する。ここで、sgn(a)は値aの符号を意味する。一致していると判定した場合は、判定処理S13に進み、旋回速度指令値Vtarが旋回速度上限値Vmaxに収まっているかを判定する。
 旋回速度上限値Vmaxは、上述のように、第2の油圧センサ2の出力信号から算出できるが、第2のコントローラ22の演算負荷を軽減するため、第1のコントローラ11で算出する旋回レバー操作量に対する旋回速度指令のプロファイルに基づき、図7の点線に示すような演算の容易な直線近似式を予めプログラムしておくこともできる。これにより、コントローラ2の演算負荷を減らすことができる。もちろん、演算リソースに余裕があれば、上記プロファイルのマップを備えておいたり、第1のコントローラ11と同一の旋回制御ロジックを実行することで、旋回速度指令値を直接比較することもできる。
 図6の判定処理S13に戻り、ここでVmax>Vtarと判定した場合は、第1及び第2の油圧センサ21,22も、第1のコントローラ11も正常であると判断できるので、処理S14で最終的な旋回速度目標値V*にVtarを代入して、旋回指令信号の妥当性判定処理を終了する。判定処理S12、S13のいずれかで所定の条件が満たされない場合は、第1及び第2の油圧センサ21,22、或いは第1のコントローラ11のいずれかに異常があると判断できるので、処理S15でゼロ速度指令により制御的に旋回を停止させた後、処理S16で旋回非常ブレーキを作動する。なお、図示は省略しているが、異常検出時にはオペレータにその旨通報し、機器の点検、修理を促すこともできる。
 図8は、旋回指令信号の妥当性判定処理の他の例を示すフローチャートである。本例においては、判定処理S13においてVmax>Vtarが満たされない場合に、第1及び第2の油圧センサ21,22、或いは第1のコントローラ11のいずれかに異常があると判断できるので、オペレータに異常通報はするが、処理S17で最終的な旋回速度目標値V*にVmaxを代入することで、旋回動作を継続させる。このようにすると、異常発生時でも旋回を停止させないので、建設機械の可用性を向上できる。なお、第2の油圧センサ21の故障により、このセンサ21が過小側に不正な値を出力した場合は、旋回性能は低下するものの、オペレータの意図しない速度超過という危険側の事象には至らない。
 図6及び図8における判定処理S13では、Vmax>Vtarを満たしていても、第2の油圧センサ21に過大側に不正な値を出力する故障が生じている可能性もある。この故障を潜在化させずに検出するためには、VmaxとVtarの差が予め定めた閾値以上になったとき、異常と判定してオペレータに通報することで、機器の点検、修理を促すという構成にすることもできる。
 図9は、旋回指令信号の妥当性判定処理のさらに他の例を示すフローチャートである。本例においては、第2のコントローラ22が、第1及び第2の油圧センサ20,21から出力される電気信号を直接比較することで異常検出を行っている。まず、処理S25で、油圧センサ2から出力される電気信号を読み込み、処理S26で、第1のコントローラ11から、第1の油圧センサ20から出力される電気信号と、これに基づいて算出された旋回速度指令値Vtarを受信する。次の判定処理S27において、油圧センサ20と油圧センサ21の各出力信号を比較し、両者の差が予め定めた所定値δよりも小さければ、処理S14で最終的な旋回速度目標値V*にVtarを代入して終了する。逆に、両者の差がδ以上の場合は、処理S15でゼロ速度指令により制御的に旋回を停止させた後、処理S16で旋回非常ブレーキを作動する。
 次に、図10及び図11を用いて、上述した第1及び第2の実施形態に係る建設機械制御システムにより、IGBT23や旋回用電動モータ16の故障、あるいは旋回制御システム以外の異常によって起因する旋回異常を検出するための、旋回速度指令に対する実旋回回転速度の妥当性判定処理について説明する。
 図10はインバータ装置13の詳細ブロック図である。この図に示すように、第2のコントローラ22は、メインマイコン31、監視マイコン32、及び各々のマイコンにつき通信線L2とのインタフェースとなる通信ドライバ回路33a,33bから構成される。メインマイコン31は、通信線L2経由で第1のコントローラ11から受信した旋回速度指令を満たすように、旋回用電動モータ16の回転位置を検出するモータ回転位置検出センサ24の上方と3相モータ電流センサ30の情報を用いて、IGBT23のゲート制御信号を出力する。なお、図示していないが、IGBT23には、ゲートを駆動するゲートドライバ回路が含まれている。
 メインマイコン31は、通常のモータフィードバック制御とともに、異常検出のために図11に示す出力妥当性判定処理を実行する。まず、処理S18において、モータ回転位置検出センサ24の出力信号値を用いて、実際に出力されている旋回回転速度Vを算出する。次に、判定処理S19で、この旋回回転速度Vが前述の最終的な旋回速度目標値V*よりも小さいこと、即ち、異常な回転速度超過が発生していないか否かを判定し、さらに、これら2つの値の符号が一致すること、即ち、オペレータの意図とは逆の回転が発生していないか否かを判定する。判定条件を満たさない場合は、IGBT23や旋回用電動モータ16の故障、あるいは旋回制御システム以外の異常と判断できるが、これらの異常が発生した場合は、ゼロ速度指令を出して制御的にブレーキをかけることができない可能性が高いため、処理S20においてIGBT23のゲートオフ信号を出力して、旋回用電動モータ16をフリーラン状態にした後、処理S16で旋回非常ブレーキを作動する。この場合にも、異常検出時にオペレータにその旨を通報し、機器の点検、修理を促すことができる。なお、本実施例では、旋回速度指令と実回転速度の比較により出力の妥当性判定を行っているが、これ以外の実施形態として、旋回トルク指令、あるいは旋回速度指令から演算したトルク目標値と、モータ電流より算出した実トルクを比較してもよい。
 図10に戻って、第2のコントローラ22は、メインマイコン31の異常を検出する自己診断機能として監視マイコン32を備える。監視マイコン32は、メインマイコン31と同様に、通信線L2から旋回速度指令を受信し、モータ回転位置検出センサ24と3相モータ電流センサ30からの信号を入力している。これらを用いて図11に示した出力妥当性判定処理を実行し、異常検出時には、監視マイコン32からもIGBTゲートオフ信号と旋回非常ブレーキ停止信号を出力する。これにより、例えば、メインマイコン31が暴走して不正なモータ制御を行った場合でも、旋回動作を停止させることができる。監視マイコン32は、モータ制御を行わないので、メインマイコン31のような高い演算性能は必要なく、安価なマイコンを使用することができる。よって、本例の建設機械制御システムについても、トータルでは安価に実施することができる。
 監視マイコン32は以上の処理に加えて、適当な問題をメインマイコン31に出題し、その解答結果に基づいてメインマイコン31の診断を行う例題演算方式などを組み合わせて、メインマイコン31の状態を監視するようにしても良い。また、図10では、監視マイコン32にも通信機能を設けることで、第1のコントローラ11から直接旋回速度指令を受信しているが、これをメインマイコン31経由で受信するようにすれば、監視マイコン32に通信機能が不要になり、より低コストにシステムを構成できる。このように構成する場合は、メインマイコン31に異常が発生したときに、監視マイコン32が誤った指令値を受信し、メインマイコン31の異常を検出できないことを防止するために、第1のコントローラ11は、予め指令値にチェックコードや通番を付加して送信するようにすることもできる。メインマイコン31は、これらを加工せずにそのまま監視マイコン32に送信することで、監視マイコン32は、メインマイコン31の異常により指令値が改ざんされていないかを判定することができる。
 コントローラ11,22の異常検出は、ここまで述べてきた実施形態以外に、第1のコントローラ11と第2のコントローラ22の間で、相互監視を行うことによっても実現できる。
 図12は、コントローラ11,22間の相互監視処理の第1例を示すフローチャートである。本例においては、第1のコントローラ11と第2のコントローラ22とは、通信線L2を介して指令値とそのフィードバック値を送受信しているが、第1のコントローラ11は、判定処理S21において、第2のコントローラ22からの受信データが予め定めた時間内に更新されているかを判定する。更新がなされていない場合は、第2のコントローラ22又は通信線L2のいずれかで異常が発生したと判断することができ、いずれの異常でも指令通りに旋回を継続することができないため、処理S16で旋回非常ブレーキを作動する。この場合にも、異常検出時にはオペレータにその旨通報し、機器の点検、修理を促すことは前述の通りである。
 図13は、コントローラ11,22間の相互監視処理の第2例を示すフローチャートである。本例においては、判定処理S21でコントローラ1からの受信データが予め定めた時間内に更新されていないと判定した場合、モータ制御自体は正常にできるため、処理S15でゼロ速度指令により制御的に旋回を停止させた後、処理S16で旋回非常ブレーキを作動する。
 図14は、は、コントローラ11,22間の相互監視処理の第3例を示すフローチャートである。本例においては、判定処理S21において第1のコントローラ11からの受信データが予め定めた時間内に更新されていないと判定した場合、オペレータに異常通報はするが、モータ制御自体は正常にできるため、処理S17で最終的な旋回速度目標値V*に、前述のようにして第2のコントローラ22が油圧センサ2の信号を用いて算出したVmaxを代入することで旋回動作を継続させる。これにより、異常発生時でも旋回を停止させることなく、建設機械の可用性を向上できる。
 なお、上記の相互監視処理において更新の有無を確認する受信データとしては、旋回指令やそのフィードバック値の他に、正常に動作していることを互いに定期的に知らせるためのアライブ信号のようなものを用いても良い。
 上述したように、本発明の建設機械制御システムによれば、冗長化した油圧センサ20,21の出力信号を、旋回指令を演算する第1のコントローラ11及び旋回用電動モータ16を制御するインバータ装置13に備えられた第2のコントローラ22に入力し、この第2のコントローラ22が旋回指令信号の妥当性判定処理を実行するので、油圧センサ20,21及び第1のコントローラ11に発生した異常も検出することができ、オペレータの意図しない異常な旋回動作を回避することができる。また、旋回指令信号の妥当性判定処理に加えて、旋回指令に対する出力の妥当性判定処理や監視マイコンを用いた自己診断、各コントローラ11,22間の相互監視を行うことにより、個々のコントローラを冗長化することなく低コストで、油圧センサ20,21、コントローラ11,22、インバータ装置13及び旋回用電動モータ16のいずれの故障時においても、電動旋回部の安全性を確保することが可能となる。さらに、冗長化した一方の油圧センサをインバータ装置13に入力しているため、旋回指令を演算する第1のコントローラ11や当該コントローラ11とインバータ装置13とをつなぐ通信線に発生する異常についても検出することができると共に、この種の異常が検出された場合には、旋回体の旋回を継続させるので、建設機械の可用性を向上することができる
 1A…フロント装置、1B…車体、1a…ブーム、1b…アーム、1c…バケット、1d…上部旋回体、1e…下部走行体、3a…ブームシリンダ、3b…アームシリンダ、3c…バケットシリンダ、3e…左側走行モータ、3f…右側走行モータ、4a、4b…操作装置、5a~5f…スプール型方向切換弁、6…油圧ポンプ、7…エンジン、8…リリーフ弁、9…圧油タンク、10…動力変換機、11…第1のコントローラ、12、13…インバータ装置、14…チョッパ、15…蓄電デバイス、16…旋回用電動モータ、20…第1の油圧センサ、20a…第1の油圧センサ(左側)、20b…第1の油圧センサ(右側)、21…第2の油圧センサ、21a…第2の油圧センサ(左側)、21b…第2の油圧センサ(右側)、22…第2のコントローラ、23…IGBT、24…モータ回転位置検出センサ、25…旋回非常ブレーキ、30…3相モータ電流センサ、31…メインマイコン、32…監視マイコン、33a、33b…通信ドライバ、L1…直流電力ライン、L2…通信線

Claims (9)

  1.  オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、
     前記電動アクチュエータ操作用の操作部材に対応させて、それぞれ複数の前記電気操作信号発生手段及び前記電気制御手段を設置し、前記複数の電気操作信号発生手段から出力される各電気操作信号を前記複数の電気制御手段のそれぞれに個別に入力すると共に、前記複数の電気制御手段の少なくとも1つで、前記各電気操作信号に基づいて算出した値及び前記各制御信号を比較し、その比較結果に基づいて、前記複数の電気操作信号発生手段及び電気制御手段についての異常発生の有無を判定することを特徴とする建設機械制御システム。
  2.  請求項1に記載の建設機械制御システムにおいて、
     前記複数の電気制御手段の1つとして、前記インバータ装置に付設されるインバータ装置制御コントローラを用いることを特徴とする建設機械制御システム。
  3.  請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の建設機械制御システムにおいて、
     前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号から前記制御信号の上限値を算出すると共に、前記上限値と前記制御信号の符号が一致しているか否かの判定と、当該電気制御手段以外の電気制御手段より出力される前記制御信号と前記上限値との比較を行い、
     比較する両信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記上限値よりも当該電気制御手段以外の電気制御手段から出力される前記制御信号の方が大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする建設機械制御システム。
  4.  請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の建設機械制御システムにおいて、
     前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号から前記制御信号の上限値を算出すると共に、前記各電気操作信号又は前記各制御信号の符号が一致しているか否かの判定と、当該電気制御手段以外の電気制御手段より出力される前記制御信号と前記上限値との比較を行い、
     比較する両信号の符号が一致していると判定し、かつ、当該電気制御手段以外の電気制御手段から出力される制御信号の方が前記上限値よりも大きいと判定したときには、前記上限値を用いて前記電動アクチュエータの駆動を継続することを特徴とする建設機械制御システム。
  5.  請求項1及び請求項2のいずれか1項に記載の建設機械制御システムにおいて、
     前記異常が発生しているか否かの判定を行う電気制御手段は、これに入力される前記電気操作信号と、当該電気制御手段以外の電気制御手段に入力される前記電気操作信号の差値の算出と、当該差値と予め設定された基準値の比較とを行い、
     前記差値が前記基準値よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする建設機械制御システム。
  6.  オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、
     前記インバータ装置は、前記電動アクチュエータの位置信号に基づいて前記電動アクチュエータの実際の駆動状態を示す状態信号を算出し、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が一致しているか否かの判定と、前記制御信号が前記状態信号よりも大きいか否かの判定とをさらに行って、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記状態信号の方が前記制御信号よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする建設機械制御システム。
  7.  オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、
     前記インバータ装置に、当該インバータ装置自体の状態を監視する監視手段を備え、当該監視手段は、前記電動アクチュエータの位置信号に基づいて前記電動アクチュエータの実際の駆動状態を示す状態信号を算出し、前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が一致しているか否かの判定と、前記制御信号が前記状態信号よりも大きいか否かの判定とをさらに行い、
     前記制御信号の符号と前記状態信号の符号が不一致であると判定したとき、若しくは、前記状態信号の方が前記制御信号よりも大きいと判定したときには、前記電動アクチュエータの電動動作を停止させることを特徴とする建設機械制御システム。
  8.  オペレータが操作する油圧アクチュエータ操作用及び電動アクチュエータ操作用の操作部材と、前記油圧アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた油圧操作信号を出力する油圧操作信号発生手段と、前記電動アクチュエータ操作用の操作部材の操作方向及び操作量に応じた電気操作信号を出力する電気操作信号発生手段と、前記電気操作信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの制御信号を出力する電気制御手段と、前記制御信号を入力し、これに応じた前記電動アクチュエータの駆動信号を出力するインバータ装置とを備えた建設機械制御システムにおいて、
     前記電気制御手段と前記インバータ装置は、相互間で定期的に監視信号の交換を行うと共に、他方から所定時間内に監視信号を受信したか否かの判定を行い、
     前記インバータ装置は、前記電気制御手段から所定時間内に監視信号を受信しなかったと判定したときに、当該電動動作を停止させるか、若しくは、当該インバータ装置に入力される前記操作信号から算出した前記制御信号の上限値を用いて前記電動アクチュエータの駆動を継続し、
     前記電気制御手段は、前記インバータ装置から所定時間内に監視信号を受信しなかったと判定したときに、当該電動動作を停止させることを特徴とする建設機械制御システム。
  9.  請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の建設機械制御システムにおいて、
     前記電動アクチュエータ、前記電気操作信号発生手段、前記電気制御手段及び前記インバータ装置のいずれかに異常が発生していると判定したとき、発生した異常の内容に応じた通報をオペレータに発することを特徴とする建設機械制御システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9869991B2 (en) * 2012-07-17 2018-01-16 Mitsubishi Electric Corporation Control device and control method for blocking a control signal to a target device
AU2014221314B2 (en) * 2013-03-14 2017-11-02 Joy Global Surface Mining Inc A system and method for monitoring a brake system of a mining machine
DE112014000070B4 (de) * 2014-01-16 2020-09-24 Komatsu Ltd. Arbeitsmaschine und Verfahren zur Steuerung eines Hydraulikantriebs von der Arbeitsmaschine
JP6324224B2 (ja) * 2014-06-10 2018-05-16 日立建機株式会社 ハイブリッド建設機械
JP6316776B2 (ja) * 2015-06-09 2018-04-25 日立建機株式会社 作業機械の油圧駆動システム
US10760245B2 (en) 2016-03-31 2020-09-01 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Drive control device for construction machine
JP6956688B2 (ja) * 2018-06-28 2021-11-02 日立建機株式会社 作業機械
CN110397109A (zh) * 2019-07-29 2019-11-01 上海三一重机股份有限公司 全电控挖掘机的安全控制方法、装置、***及挖掘机
SE543708C2 (en) * 2019-08-23 2021-06-22 Epiroc Rock Drills Ab Method and system for controlling a machine behaviour of a mining and/or construction machine
JP7268579B2 (ja) * 2019-11-01 2023-05-08 コベルコ建機株式会社 油圧作業機及び遠隔操縦システム
CN112127411B (zh) * 2020-09-18 2022-06-21 山东临工工程机械有限公司 挖掘机回转控制***、控制方法及挖掘机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0748761A (ja) 1993-08-06 1995-02-21 Toyota Autom Loom Works Ltd 織機におけるクロスロール支持装置及びクロスロール搬送車におけるクロスロール移載装置
JP2008248545A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Komatsu Ltd ハイブリッド建設機械
JP2010024043A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型作業機械
JP2010133237A (ja) * 2008-11-10 2010-06-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型建設機械
JP2010155724A (ja) * 2008-12-01 2010-07-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型建設機械

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1007632B (zh) * 1985-12-28 1990-04-18 日立建机株式会社 液压建筑机械的控制***
KR19980041620A (ko) * 1996-11-30 1998-08-17 이해규 건설 기계의 제어시스템
JP2003173206A (ja) * 2001-12-05 2003-06-20 Hitachi Ltd 発電設備の遠隔運用支援方法及び発電設備の遠隔運用支援システム
JP4608384B2 (ja) * 2005-08-03 2011-01-12 株式会社小松製作所 旋回駆動装置、旋回制御装置、旋回制御方法、および建設機械
JP4974210B2 (ja) * 2006-02-23 2012-07-11 キャタピラー エス エー アール エル ハイブリッド式作業機械の回生・力行機能故障防止装置
JP4994045B2 (ja) * 2007-01-12 2012-08-08 三井金属アクト株式会社 車両用開閉体の開閉装置
JP4949308B2 (ja) * 2008-04-04 2012-06-06 住友建機株式会社 旋回駆動制御装置及びこれを含む建設機械
JP4826609B2 (ja) * 2008-08-29 2011-11-30 トヨタ自動車株式会社 車両用異常解析システム及び車両用異常解析方法
WO2010053179A1 (ja) * 2008-11-10 2010-05-14 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型建設機械
JP5295727B2 (ja) * 2008-11-14 2013-09-18 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型作業機械
KR101270715B1 (ko) * 2008-12-01 2013-06-03 스미토모 겐키 가부시키가이샤 하이브리드형 건설기계
KR20100134332A (ko) * 2009-06-15 2010-12-23 볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비 건설장비의 조작레버 잠금장치
JP5392180B2 (ja) * 2010-05-17 2014-01-22 日産自動車株式会社 車両の電源失陥時安全対策制御装置
JP5427110B2 (ja) * 2010-05-25 2014-02-26 川崎重工業株式会社 建設機械及びその制御方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0748761A (ja) 1993-08-06 1995-02-21 Toyota Autom Loom Works Ltd 織機におけるクロスロール支持装置及びクロスロール搬送車におけるクロスロール移載装置
JP2008248545A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Komatsu Ltd ハイブリッド建設機械
JP2010024043A (ja) * 2008-07-24 2010-02-04 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型作業機械
JP2010133237A (ja) * 2008-11-10 2010-06-17 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型建設機械
JP2010155724A (ja) * 2008-12-01 2010-07-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd ハイブリッド型建設機械

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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