(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の作業体を操作するために運転者によって操作可能に設けられた複数の手動減圧弁と、前記作業体の互いの角度関係を検出するための角度検出器と、運転者による操作信号および角度検出信号とに基づいて前記作業体を所定の動作軌跡に沿って自動動作させる制御信号を出力する制御手段と、前記手動減圧弁からの油圧信号と前記制御信号から変換された油圧信号の中の高圧側の油圧信号を選択して出力するシャトル弁と、前記シャトル弁によって選択された油圧信号により操作され前記作業体を動作させるアクチュエータの動作方向を切り換える主切換弁とを備える自動油圧作業機において、
前記制御手段に設けられ生成された前記制御信号を出力する出力部と、該出力部を動作するための電源の供給を制御する開閉手段とを設けるとともに、この開閉手段を介することなく前記制御手段に電源を供給可能な手段を設け、前記開閉手段の開閉に応じて、前記出力部を無効化または有効化することを特徴とする自動油圧作業機。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御手段は、前記開閉手段の開閉情報を検出し、前記開閉手段の開閉に応じて、前記生成される制御信号を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたことを特徴とする自動油圧作業機。
【請求項３】
請求項１ないしは請求項２のいずれか１つの請求項において、
前記制御手段は、前記開閉手段の開閉情報を検出し、前記開閉手段の開閉に応じて、当該制御手段が備える故障診断機能を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたことを特徴とする自動油圧作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動動作機能を有する油圧ショベル等の自動油圧作業機に係わり、特に、ベースマシンとして使用する時や入力機器の点検確認等において、自動動作機能による自動油圧作業機の誤操作・誤作動を防止するとともに、故障診断機能を停止させることを可能にした自動油圧作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭６０−１４４４３３号公報には、自動掘削機能を備える油圧ショベルにおいて、制御回路の電源スイッチを投入したままエンジンを停止した場合でも、次回エンジンを始動した時、オペレータが気付かずに自動制御状態に入らないようにする安全装置を備える技術が開示されている。また、特開平１−９４１２９号公報には、油圧系統の破損を検出するために、バケット等の作動体を動作するための主切換弁に主切換弁を中立にする信号が出力されている時に、作動体の作動速度が中立に相応する速度と判定されない時は異常と診断する技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の自動油圧作業機においては、自動動作機能を使用しない場合の自動動作機能を備えることによる自動油圧作業機の安全性については十分考慮されていない。
【０００４】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、自動動作機能を有する自動油圧作業機において、自動動作機能を使用しないで作業させる、いわゆるベースマシンとして作業させる場合、あるいは、自動油圧作業機の入力機器等の点検作業時において、自動動作機能による操作・作動を確実に禁止することのできる自動油圧作業機を提供することにある。
【０００５】
また、自動動作機能を使用しない場合は、自動動作機能を使用している場合に機能している故障診断機能を停止する自動油圧作業機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために次のような手段を採用した。
【０００７】
複数の作業体を操作するために運転者によって操作可能に設けられた複数の手動減圧弁と、前記作業体の互いの角度関係を検出するための角度検出器と、運転者による操作信号および角度検出信号とに基づいて前記作業体を所定の動作軌跡に沿って自動動作させる制御信号を出力する制御手段と、前記手動減圧弁からの油圧信号と前記制御信号から変換された油圧信号の中の高圧側の油圧信号を選択して出力するシャトル弁と、前記シャトル弁によって選択された油圧信号により操作され前記作業体を動作させるアクチュエータの動作方向を切り換える主切換弁とを備える自動油圧作業機において、前記制御手段に設けられ生成された前記制御信号を出力する出力部と、該出力部を動作するための電源の供給を制御する開閉手段とを設けるとともに、この開閉手段を介することなく前記制御手段に電源を供給可能な手段を設け、前記開閉手段の開閉に応じて、前記出力部を無効化または有効化することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項１に記載の自動油圧作業機において、前記制御手段は、前記開閉手段の開閉情報を検出し、前記開閉手段の開閉に応じて、前記生成される制御信号を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１ないしは請求項２のいずれか１つの請求項に記載の自動油圧作業機において、前記制御手段は、前記開閉手段の開閉情報を検出し、前記開閉手段の開閉に応じて、当該制御手段が備える故障診断機能を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１から図４を用いて説明する。
【００１１】
図２は、本実施形態に係わる油圧ショベル等の自動油圧作業機の側面図である。
【００１２】
同図において、１は、直線掘削時に、オペレータによるアーム操作に応じてブーム操作を自動的に行うことのできる自動動作機能を備える自動油圧作業機、２はブーム、３はアーム、４はブームシリンダ、５はアームシリンダであり、６および７はそれぞれブーム回動角θ１およびアーム回動角θ２を検出する角度検出器である。
【００１３】
図１は、自動油圧作業機の自動動作機能に係わる構成を示すブロック図である。
【００１４】
同図において、８および９はそれぞれブームシリンダ４およびアームシリンダ５に供給される油量および圧油方向を切り換える主切換弁、１０および１１はそれぞれ主切換弁８，９へ圧油を供給する油圧ポンプ、１２は当該自動油圧作業機１が備える電源、１３は電源１２を開閉する主開閉器、１４は後述する演算制御装置１５の出力部１５４への電源の供給または供給停止を切り換える開閉部１４１および開閉部１４１の切り換えに応じて開閉する開閉部１４２を備える開閉器、１５は自動動作および故障診断のための処理を実行する演算制御装置、１６ａ，１６ｂは演算制御装置１５から出力される電気指令信号ｌ１，ｌ２を油圧信号Ｐａ１，Ｐａ２に変換する比例減圧弁、１７ａ，１７ｂはオペレータの手動により操作されるブーム手動減圧弁、１８ａ，１８ｂは比例減圧弁１６ａ，１６ｂからの油圧信号Ｐａ１，Ｐａ２と手動減圧弁１７ａ，１７ｂからの油圧信号Ｐｍ１，Ｐｍ２のうちの高圧側圧力を選択して油圧信号Ｐｉ１，Ｐｉ２として主切換弁８に出力するシャトル弁、１９ａ，１９ｂはオペレータの手動により操作され、油圧信号Ｐｍ３，Ｐｍ４を主切換弁９に供給するとともに、シャトル弁２０に供給するアーム手動減圧弁、２０はアーム手動減圧弁１９ａから出力される油圧信号Ｐｍ３とアーム手動減圧弁１９ｂから出力される油圧信号Ｐｍ４のうちの高圧側圧力を選択して出力するシャトル弁、２１はアームが操作されたとき、シャトル弁２０からの操作検出信号としての油圧信号を電気信号に変換して演算制御装置１５に出力する操作検出器、２２は演算制御装置１５によって故障診断された結果等を表示する表示装置である。
【００１５】
また、演算制御装置１５は、開閉器１４を介することなく直接電源１２が供給され、入力部１５２および演算処理部１５３に電源１２を供給する電源部１５１と、開閉部１４２が閉成された時出力される信号Ｓ、角度検出器６からのブーム回動角θ１および角度検出器７からのアーム回動角θ２、およびアーム手動減圧弁１９ａ、１９ｂが操作された時出力される操作信号Ｒを入力し、演算処理部１５３に出力する入力部１５２と、演算処理を行う処理部を備えるとともに自動動作機能および故障診断を行うための各種プログラムや演算処理の結果を格納する記憶部を備え、入力部１５２からの各種の入力データに基づいて自動動作および故障診断のための演算処理の結果を出力部１５４や表示装置２２に出力する演算処理部１５３と、開閉部１４１を介して電源１２が供給され、演算処理部１５３から出力されるブームシリンダ４を自動動作させるための電流指令値Ｃ１，Ｃ２を入力し、比例減圧弁１６ａ，１６ｂに信号ｌ１，ｌ２を出力する出力部１５４とを備える。
【００１６】
次に、本実施形態の自動油圧作業機の動作について説明する。
【００１７】
自動動作機能および故障診断機能を働かせる場合は、主開閉器１３および開閉器１４が閉成され、演算制御装置１５の電源部１５１および出力部１５４に電源１２が供給される。次いで、演算制御装置１５では、開閉器１４が閉成されたことを検出した閉信号Ｓ、アーム操作検出器２１からアームが操作されたことを検出した操作信号Ｒ、およびブーム回動角θ１およびアーム回動角θ２の各信号が入力部１５２に入力される。演算処理部１５３では、入力された各信号に基づいて所定の演算処理を実行し、ブームが所定の動作軌跡に従って自動動作するように電流指令値Ｃ１，Ｃ２を出力部１５４に出力する。今の場合、ブーム手動減圧弁１７ａ，１７ｂは操作されていないので、演算制御装置１５から出力された電流指令信号ｌ１，ｌ２によって比例減圧弁１６ａ，１６ｂ、シャトル弁１８ａ，１８ｂを介して主切換弁８が切り換え制御され、ブームは自動動作制御される。また、演算処理部１５３では、ブーム角度信号θ１や電流指令値Ｃ１，Ｃ２に基づいて故障診断が行われ、診断結果が表示装置２２に表示される。
【００１８】
また、自動油圧作業機をベースマシンとして動作させたり、自動油圧作業機の入力機器の点検確認等を行うために、自動動作機能および故障診断機能を働かせない場合は、主開閉器１３を閉成状態に保持し、開閉器１４は開成する。電源１２は主開閉器１３を介して電源部１５１には供給されるが、出力部１５４には供給されない。そのため、ベースマシンとして動作させる場合は、出力部１５４では電源１２が供給されていないので、演算制御装置１５における演算処理の結果、たとえ電流指令値Ｃ１，Ｃ２が生成されても、演算制御装置１５から電流指令信号ｌ１，ｌ２は出力されることはない。その結果、アーム操作によるアーム手動減圧弁１９ａ，１９ｂ、およびブーム操作によるブーム手動減圧弁１７ａ，１７ｂによるベースマシンとして作業させることができる。従って、誤って自動作業機能が働いて自動油圧作業機が動作することを確実に防止できる。また、入力機器の点検確認等を行う場合は、入力部１５２にパソコン等を利用して模擬のブーム回動角θ１およびアーム回動角θ２のデータを入力し、演算処理装置１５によって点検確認を行い、点検結果を表示装置２２に表示させることができる。この場合も、出力部１５４には電源１２が供給されていないので、演算制御装置１５における演算処理の結果、たとえ電流指令値Ｃ１，Ｃ２が生成されても、演算制御装置１５からは電流指令信号ｌ１，ｌ２は出力されることはない。この場合も自動作業機能による自動油圧作業機の動作を確実に防止することがきる。
【００１９】
次に、演算処理部１５３における自動動作および故障診断の処理手順を図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２０】
ステップ１において、入力部１５２に入力された、開閉器１４の閉信号Ｓ、操作検出器２１に入力されたアーム操作を検出した操作信号Ｒ、ブーム回動角θ１およびアーム回動角θ２の各データを読み込む。ステップ２では、閉信号Ｓありかを判定する。閉信号Ｓなしの場合は、開閉器１４が開状態にあるので、電源部１５１に電源１２は供給されているが、出力部１５４には電源１２は供給されていない。この場合は、自動油圧作業機をベースマシンとして動作させているかまたは入力機器の点検確認の場合に相当するので、ステップ３では、演算処理部１５３からの電流指令値Ｃ１，Ｃ２をゼロに設定するとともに、ステップ４に故障診断を行わない処理を行う。ステップ２において、閉信号Ｓありの場合は、開閉器１４は閉状態にあるので、ステップ５において、アーム操作された場合に検出される操作信号Ｒありかを判定する。操作信号Ｒがない場合は、アームが操作されていないので、前記と同様に、ステップ３において電流指令値Ｃ１，Ｃ２をゼロに設定するとともに、ステップ４において故障診断を行わない処理を行う。ステップ５において操作信号Ｒありの場合は、ステップ６において、ブームに所定の動作軌跡をとるように電流指令値Ｃ１，Ｃ２を演算して出力部１５４から電流指令信号ｌ１，ｌ２を出力する。この電流指令値Ｃ１，Ｃ２によってブームはアームの手動操作に連動して自動操作される。次いで、ステップ７において、故障診断に使用するために、処理時刻ｔｋ毎に読み込まれるブームの回動角θ１（ｔk）から、ブーム角度信号の変化量ωk＝θ１（ｔk）−θ１（ｔk-1）を演算する。ステップ８では各種のデータに基づいて自動油圧作業機が所定の動作を行っているかの故障診断を行う。ステップ９では、ステップ８における故障診断の結果、故障と判定されたとき立てられるフラグＦありか否かを判定する。フラグＦなしの場合は、ステップ１０において、故障なしであることを表示装置２２に表示する。フラグＦありの場合は、故障ありであるので、ステップ１１において電流指令値Ｃ１，Ｃ２をゼロに設定するとともに、ステップ１２において、故障があることを表示装置２２に表示する。ステップ１３では、自動運転状態で故障なしの場合は、演算された電流指令値Ｃ１，Ｃ２が出力部１３に出力され、それ以外の場合はゼロに設定された電流指令値Ｃ１，Ｃ２が出力部１３に出力される。
【００２１】
図４は、図３のステップ８における故障診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００２２】
この故障診断は、演算処理部１５３からブームの主切換弁８を中立にする電流指令値Ｃ１，Ｃ２が出力されている時、ブームが所定の動作速度内にあるか否かを判定して故障診断を行うものであり、はじめに、ステップ８１において、電流指令値Ｃ１，Ｃ２のそれぞれが、主切換弁８が中立にあると判定される所定値Ｃｎより小さいか否かを判定する。電流指令値Ｃ１，Ｃ２のそれぞれが所定値Ｃｎより小さくない時、ステップ８３に移行する。電流指令値Ｃ１，Ｃ２のそれぞれが所定値Ｃｎより小さい時は、ステップ８２において、図３のステップ７において演算したブーム角度信号の変化量ωk が、ブームが停止していると判定される所定値ωn より小さいか否かを判定する。ステップ８２でブームが停止していると判定された場合は、故障なしと判定されるが、ステップ８３は、ブームが停止していると判定された場合でも、電流指令値Ｃ１，Ｃ２が出力されてからブームが実際動作するまでの時間遅れがあるので、所定時間後においてブーム角度信号の変化量ωkを所定値ωnと対比するために、タイマにより時間遅れに相応する所定時間Ｔｒを設定する。ステップ８２において、ブームが停止していると判定される所定値ωn より小さくないと判定された時は、ステップ８４において、タイマにより設定された所定時間Ｔｒのカウントダウンの結果、タイマの時間ＴがＴ＝０になっているか否かを判定する。判定の結果、Ｔ＝０の場合は、ステップ８６に移行し、Ｔ≠０の場合は、ステップ８５においてカウントダウンする。ステップ８６で、Ｔ＝０の場合は、電流指令値Ｃ１，Ｃ２のそれぞれが所定値Ｃｎより小さく、かつ所定時間Ｔｒ後においてもブーム角度信号の変化量ωk が、ブームが停止していると判定される所定値ωnより小さくないと判定された場合であり、この場合は、ステップ８８において、故障ありとのフラグＦが立てられる。Ｔ≠０の場合は、ステップ８１およびステップ８２の判定から故障なしと判定されているか、あるいはステップ８１およびステップ８２の判定により故障ありの可能性ありと判定されているが、タイマによって設定された最終的な判定時期に到達していない場合であるので、ステップ８７において故障なしと判定し、フラグＦは立てられない。
【００２３】
なお、本実施形態は、オペレータによるアーム操作に応じてブーム操作を自動的に操作し、直線掘削可能な自動油圧作業機の例について説明したが、教示された動作軌跡に従って掘削から放土までを自動動作する油圧ショベル等の自動油圧作業機においても、本発明と同様の考えを適用し、自動油圧作業機をベースマシンとして使用する場合には誤動作、誤操作することなく安全に行い、また、制御手段から制御信号を出力させることなく入力機器の点検確認を安全に行わせることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本願の各発明は以下に示すような効果を奏することができる。
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、制御手段に設けられ生成された制御信号を出力する出力部と、この出力部を動作するための電源の供給を制御する開閉手段と、この開閉手段を介することなく前記制御手段に電源を供給可能な手段を設け、開閉手段の開閉に応じて、出力部を無効化または有効化したので、開閉手段を開状態にすることにより制御手段からの制御信号の出力を禁止しながらも制御手段に電源を供給することができ、自動油圧作業機をベースマシンとして使用する場合には自動動作機能による誤動作、誤操作を生じることなく安全に行うことができ、また、制御手段から制御信号を出力させることなく入力機器の点検確認を安全に行うことができる。
【００２６】
また、請求項２に記載の発明によれば、制御手段は、開閉手段の開閉情報を検出し、開閉手段の開閉に応じて、生成される制御信号を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたので、開閉手段を開状態にすることにより制御手段からの制御信号の出力をより確実に禁止することができる。
【００２７】
また、請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、開閉手段の開閉情報を検出し、開閉手段の開閉に応じて、制御手段が備える故障診断機能を無効化するかまたは有効化するかを制御する手段を設けたので、開閉手段を開状態にすることにより故障診断機能を無効化することにより誤って故障診断を行うことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる自動油圧作業機の自動動作機能に係わる構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係わる油圧ショベル等の自動油圧作業機の側面図である。
【図３】図１に示す演算処理部１５３における自動動作および故障診断の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップ８における故障診断の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  自動油圧作業機
２  ブーム
３  アーム
４  ブームシリンダ
５  アームシリンダ
６  ブーム角度検出器
７  アーム角度検出器
８  ブーム主切換弁
９  アーム主切換弁
１２  電源
１３  主開閉器
１４  開閉器
１５  演算制御装置
１５１  電源部
１５２  入力部
１５３  演算処理部
１５４  出力部
１６ａ，１６ｂ  比例減圧弁
１７ａ，１７ｂ  ブーム手動減圧弁
１８ａ，１８ｂ  シャトル弁
１９ａ，１９ｂ  アーム手動減圧弁
２０  シャトル弁
２１  アーム操作検出器
２２  表示装置
【図１】
0003727793.tif 000002
【図２】
0003727793.tif 000003
【図３】
0003727793.tif 000004
【図４】
0003727793.tif 000005