(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動で操作される操作器と、
この操作器から出力された作動指令信号により操作可能な油圧制御系におけるコントロールバルブと、
このコントロールバルブで制御され作業機の可動部を駆動する油圧アクチュエータと、
油圧制御系を駆動するエンジンを始動または停止するエンジンキースイッチと、
コントロールバルブの負荷側のロードセンシング圧を検出する圧力検出器と、
操作器が中立位置にあり、かつエンジンキースイッチがオン状態にあるとき、ロードセンシング圧が設定圧力より高くなる圧力異常の状態では、コントロールバルブを作動する信号の出力を強制的に停止するコントローラとを具備し、
操作器は、コントロールバルブに対する作動指令信号を電気信号で出力する電気ジョイスティックであり、
コントローラは、操作器からコントロールバルブへの作動指令信号を断続することにより操作器でコントロールバルブを操作できる状態と操作できない状態とを切替える切替手段を内蔵した
ことを特徴とする作業機の制御装置。
【請求項２】
手動で操作される確認スイッチを備え、
コントローラは、
操作器が中立位置および中立位置の近傍で１を出力するとともに他の操作位置で０を出力する操作信号用関数発生器と、
この操作信号用関数発生器から出力されたオン信号を遅延させるオンディレイ回路と、
ロードセンシング圧が一定の設定圧力より高いとき１を出力するとともに低いとき０を出力する作動結果用関数発生器と、
前記操作信号用関数発生器のオンディレイ回路、エンジンキースイッチおよび前記作動結果用関数発生器の各出力の論理積を演算する論理積演算器と、
論理積演算器の出力に基づいて、操作器が中立位置にあり、かつエンジンキースイッチがオン状態にあるとき、ロードセンシング圧が設定圧力より高くなる圧力異常の状態では、コントロールバルブを作動する信号の出力を強制的に停止し、圧力異常の状態が解消され、かつ確認スイッチが少なくとも一度は操作されることにより、コントロールバルブを作動する信号を出力可能に制御するフリップフロップ演算器と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧制御系を搭載した作業機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３および図４に従来例を示す。
【０００３】
図３は、油圧ショベルなどの作業機に搭載されているロードセンシング油圧システムの一例を示し、この図３において、１は作業機に搭載された原動機であり、この原動機１で駆動される可変容量型の油圧ポンプ２は、ポンプ吐出流量を制御する斜板制御機構2aを備えている。この油圧ポンプ２の吐出口には、この油圧ポンプ２から供給される圧油の方向を切換えるコントロールバルブ３，４の入口ポートが接続されている。
【０００４】
このコントロールバルブ３，４の出口ポートには、コントロールバルブ３，４の圧力降下、すなわちコントロールバルブ３，４の入口と出口との差圧を一定に保持するための圧力補償弁5a，5b，6a，6bを介して、油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）７，８が接続されている。
【０００５】
油圧ポンプ２からコントロールバルブ３，４の入口ポートに至る管路には、コントロールバルブ３，４の中立位置状態時に油圧ポンプ２から吐出された圧油をタンク11へ逃がすアンロードバルブ９が接続されている。
【０００６】
二つのコントロールバルブ３，４の図面上中央のポートに、配管L1，L2を経て、二つのコントロールバルブ３，４から導かれる負荷圧の高圧側を選択するシャトル弁10の入口が接続されている。このシャトル弁10の入口はコントロールバルブ３，４の中立位置ではタンク11に連通されている。
【０００７】
シャトル弁10の出口は、配管L3により、前記油圧ポンプ２の斜板制御機構2a、前記圧力補償弁5a，5b，6a，6bおよび前記アンロードバルブ９のそれぞれのパイロット操作部に連通されている。
【０００８】
斜板制御機構2aは、油圧ポンプ２の吐出圧による力と、コントロールバルブ３，４から導かれた負荷側の作動油圧のうち前記シャトル弁10で選択された高圧側の負荷圧（以下、この負荷圧を「ロードセンシング圧」と称する）による力およびスプリングで設定された力の和とがバランスするように制御する制御弁2a1 と、この制御弁2a1を経た圧油により作動されて油圧ポンプ２の斜板の傾転角を制御するアクチュエータ2a2 とを有する。
【０００９】
また、オペレータが操作する操作器としての電気ジョイスティック12は、この電気ジョイスティック12の信号に基づいて制御演算を行うコントローラ13の入力側に接続され、このコントローラ13の出力側は、コントロールバルブ３，４に装着された電油変換弁3a，3b，4a，4bに接続されている。
【００１０】
コントロールバルブ３，４は、これらの電油変換弁3a，3b，4a，4bにより駆動され、油圧ポンプ２から作業機の油圧アクチュエータ７，８に供給される作動油を方向制御および流量制御する。
【００１１】
前記コントローラ13の入力側には、オペレータの手動オン／オフ操作により油圧システムをロックまたはロック解除する油圧ロックスイッチ14が接続されている。
【００１２】
図４は従来のコントローラ13の制御ブロック図を示す。この図４において、前記電気ジョイスティック12は、この電気ジョイスティック12から入力された作動指令信号に基づいてそれぞれの電油変換弁3a，3bの指令信号を設定する関数発生器22a ，22b にそれぞれ接続され、これらの関数発生器22a ，22b は、関数発生器22a ，22b から出力される指令信号をオンまたはオフする切替器23a ，23b にそれぞれ接続され、これらの切替器23a ，23b は、電油変換弁3a，3bを駆動するドライバ24a ，24b にそれぞれ接続されている。
【００１３】
切替器23a ，23b は、前記油圧ロックスイッチ14がオン操作されたとき、関数発生器22a ，22b とドライバ24a ，24b との間を開くとともに、油圧ロックスイッチ14がオフ操作されたとき、関数発生器22a ，22b とドライバ24a ，24b とを接続する。
【００１４】
なお、図４には図示していないが電油変換弁4a，4bについても上記と同様の制御ブロックを有する。
【００１５】
上記の電子制御式ロードセンシング油圧システムにおいて、油圧ロックスイッチ14をオフにすると、切替器23a ，23b が接続状態になる。その状態で電気ジョイスティック12を操作するとコントローラ13内の関数発生器22a ，22b で電油変換弁3a，3bの指令信号が設定され、ドライバ24a ，24b にて電油変換弁3a，3bが駆動され、コントロールバルブ３が制御される。
【００１６】
油圧アクチュエータ７，８に作動油が供給されたときは、コントロールバルブ３，４から配管L1，L2を経た各ロードセンシング圧がシャトル弁10に導かれ、シャトル弁10で高圧側のロードセンシング圧が選択され、配管L3を介して油圧ポンプ２の斜板制御機構2aの制御弁2a1 、圧力補償弁5a，5b，6a，6bおよびアンロードバルブ９に導かれる。その結果、油圧ポンプ２の圧力は、シャトル弁10で選択されたロードセンシング圧よりも規定圧高い圧力に設定される。
【００１７】
また、圧力補償弁5a，5b，6a，6bによりコントロールバルブ３，４の入口と出口との差圧が一定に保たれ、コントロールバルブ３，４の開口面積に比例したポンプ流量が油圧アクチュエータ７，８に配分される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の油圧システムでは、油圧機器などに異常が生じた場合は、電気ジョイスティック12が中立位置状態でも油圧アクチュエータ７，８が動き出す誤作動の問題がある。
【００１９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、油圧機器などに異常が生じた場合でも、作業機が誤作動するおそれを防止することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、手動で操作される操作器と、この操作器から出力された作動指令信号により操作可能な油圧制御系におけるコントロールバルブと、このコントロールバルブで制御され作業機の可動部を駆動する油圧アクチュエータと、油圧制御系を駆動するエンジンを始動または停止するエンジンキースイッチと、コントロールバルブの負荷側のロードセンシング圧を検出する圧力検出器と、操作器が中立位置にあり、かつエンジンキースイッチがオン状態にあるとき、ロードセンシング圧が設定圧力より高くなる圧力異常の状態では、コントロールバルブを作動する信号の出力を強制的に停止するコントローラとを具備し、操作器は、コントロールバルブに対する作動指令信号を電気信号で出力する電気ジョイスティックであり、コントローラは、操作器からコントロールバルブへの作動指令信号を断続することにより操作器でコントロールバルブを操作できる状態と操作できない状態とを切替える切替手段を内蔵した作業機の制御装置である。これにより、圧力異常のときは、コントローラが、操作器でコントロールバルブを操作できない状態に制御して、コントロールバルブへの出力を強制的に停止し、コントロールバルブから油圧アクチュエータへの作動油供給を遮断するから、作業機が誤作動するおそれを確実に防止できる。特に、電子制御されるコントロールバルブで油圧システムを制御する作業機において、操作器や油圧制御系の油圧機器などの故障による圧力異常の状態が生じた場合でも、コントロールバルブの作動を強制的に停止させ、コントロールバルブから油圧アクチュエータへの作動油供給を遮断するから、作業機が誤作動することを防止できる。その際、エンジンキースイッチがオン状態のときを圧力異常の条件としたので、修理作業などに当って、エンジンを停止したときは、操作器を操作してコントロールバルブを切替操作し、油圧アクチュエータ内に封入された圧力を抜くことができる。また、圧力検出器でロードセンシング圧を検出するのみで、コントロールバルブが作動油供給を停止する中立位置にあるか否かを簡単に判別できる。
【００２１】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載の作業機の制御装置において、手動で操作される確認スイッチを備え、コントローラは、操作器が中立位置および中立位置の近傍で１を出力するとともに他の操作位置で０を出力する操作信号用関数発生器と、この操作信号用関数発生器から出力されたオン信号を遅延させるオンディレイ回路と、ロードセンシング圧が一定の設定圧力より高いとき１を出力するとともに低いとき０を出力する作動結果用関数発生器と、前記操作信号用関数発生器のオンディレイ回路、エンジンキースイッチおよび前記作動結果用関数発生器の各出力の論理積を演算する論理積演算器と、論理積演算器の出力に基づいて、操作器が中立位置にあり、かつエンジンキースイッチがオン状態にあるとき、ロードセンシング圧が設定圧力より高くなる圧力異常の状態では、コントロールバルブを作動する信号の出力を強制的に停止し、圧力異常の状態が解消され、かつ確認スイッチが少なくとも一度は操作されることにより、コントロールバルブを作動する信号を出力可能に制御するフリップフロップ演算器とを具備したものであり、これにより、操作信号用関数発生器、オンディレイ回路、作動結果用関数発生器、論理積演算器、フリップフロップ演算器を備えた簡単な論理演算回路によりコントローラを容易に形成できるとともに、オンディレイ回路により、全ての操作器が中立状態になってから、設定された時間の経過後に圧力の診断を確実にできる。また、圧力異常の状態が解消されてから、オペレータに確認スイッチを操作させることを運転再開の条件としたから、オペレータに正常状態を強制的に確認させ、誤作動を確実に防止できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図１および図２に示された実施の一形態を参照しながら説明する。なお、図３および図４に示された従来例と同様の部分には、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２３】
図１に示されるように、本発明に係る電子制御式ロードセンシング油圧システムの基本的なロードセンシング回路は、図３に示された従来技術と同じ構成であるが、異なる構成は、シャトル弁10の出口に接続された配管L3に、コントロールバルブ３，４の作動結果により出力されるバルブ作動結果圧力としてのロードセンシング圧を検出するバルブ作動結果圧力検出器としての圧力検出器15が付加され、この圧力検出器15が以下に説明するコントローラ13a の入力側に接続されている点である。
【００２４】
コントローラ13a の入力側には、この圧力検出器15に加えて、オペレータが手動操作して作動指令信号を出力する操作器としての電気ジョイスティック12と、油圧ショベルなどの作業機に搭載されている原動機１すなわちエンジンを始動または停止するエンジンキースイッチ28と、確認スイッチ14aとが接続されている。確認スイッチ14aは、油圧ロックスイッチを用いる。
【００２５】
また、コントローラ13a の出力側は、従来例と同様にコントロールバルブ３，４に装着された電油変換弁3a，3b，4a，4bに接続されている。
【００２６】
この図１において、電気ジョイスティック12からコントローラ13a を経てコントロールバルブ３，４の電油変換弁3a，3b，4a，4bに至る電気系統を操作系とし、また、油圧ポンプ２からコントロールバルブ３，４および圧力補償弁5a，5b，6a，6bを経て油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）７，８に至る油圧系統を油圧制御系とする。
【００２７】
図２は、コントローラ13a の制御演算ブロック図を示す。この図２に示されるように、電気ジョイスティック12の出力部に、その作動指令信号に基づいて電油変換弁3a，3bの指令信号を設定する関数発生器22a ，22b が接続され、これらの関数発生器22a ，22b に、これらの関数発生器22a ，22b から出力される指令信号をオン／オフ動作により伝達または遮断する切替手段としての切替器23a ，23b が接続され、これらの切替器23a ，23b に、各電油変換弁3a，3bを駆動するドライバ24a ，24b がそれぞれ接続された点は、従来例と同様である。
【００２８】
さらに、前記電気ジョイスティック12の出力部に、この電気ジョイスティック12から出力された作動指令信号の大きさに応じてオン信号「１」またはオフ信号「０」を発生する操作信号用関数発生器25の入力部が接続され、この操作信号用関数発生器25の出力部にオンディレイ回路26が接続されている。
【００２９】
このオンディレイ回路26は、全ての電気ジョイスティック12が中立状態になってから、設定された時間の経過後に圧力の診断を開始するためのものである。
【００３０】
また、ロードセンシング圧を検出する圧力検出器15の出力部に、この圧力検出器15から出力されたバルブ作動結果圧力としてのロードセンシング圧信号の大きさに応じてオン信号「１」またはオフ信号「０」を発生する作動結果用関数発生器27の入力部が接続されている。
【００３１】
さらに、これらの操作信号用関数発生器25のオンディレイ回路26、および作動結果用関数発生器27のそれぞれの出力部とともに、前記エンジンキースイッチ28が、それらの出力信号の論理積を演算する論理積演算器（以下、この論理積演算器を「ＡＮＤ演算器」という）29の入力部に接続されている。
【００３２】
このＡＮＤ演算器29の出力部に、その出力信号を反転する否定演算器（以下、この否定演算器を「ＮＯＴ演算器」という）31を介して、Ｄ−Ｑ型のフリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLRが接続されている。このフリップフロップ演算器32のクロック入力端子CLKには前記確認スイッチ14aの出力部が接続され、データ入力端子Ｄには常に「１」が接続されている。
【００３３】
このフリップフロップ演算器32の出力端子Ｑからの出力信号を反転した信号を出力する出力端子／Ｑは、前記切替器23a ，23b の接点駆動部にそれぞれ接続されている。
【００３４】
Ｄ−Ｑ型のフリップフロップ演算器32は、ＮＯＴ演算器31からの出力信号が「０」のときは、リセット入力端子CLR はリセット状態となるので、出力端子Ｑの出力信号は「０」となり、出力端子／Ｑの出力信号は「１」となる。このリセット状態では、確認スイッチ14aからクロック入力端子CLK にクロックパルスの立上りエッジが入力されても、出力端子Ｑの出力信号は「０」、出力端子／Ｑの出力信号は「１」のままの状態が継続される。
【００３５】
さらに、ＮＯＴ演算器31からの出力信号が「１」のときは、リセット入力端子CLR は非リセット状態となるので、クロック入力端子CLK にクロックパルスの立上りエッジが入ると、データ入力端子Ｄへの入力信号「１」がコピーされて出力端子Ｑから「１」が出力され、出力端子／Ｑからは反転された「０」が出力され、この状態が継続される。
【００３６】
なお、図２はコントロールバルブ３に関する制御演算ブロック図を示しているが、コントロールバルブ４についても同様の制御演算ブロックを有する。
【００３７】
次に、図１および図２に示された実施形態の作用を説明する。
【００３８】
（１）圧力異常のとき
全ての電気ジョイスティック12が中立位置にあるにもかかわらず、エンジンキースイッチ28がオン状態のときに、圧力検出器15で検出されたロードセンシング圧が所定の設定圧力より高くなる圧力異常の状態では、オンディレイ回路26からの出力、作動結果用関数発生器27からの出力およびエンジンキースイッチ28からの出力がいずれも「１」になり、ＡＮＤ演算器29の出力が「１」になり、ＮＯＴ演算器31の出力が「０」になり、フリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLR にリセット信号が入力されるので、出力端子Ｑの出力信号はリセットされて「０」となり、出力端子／Ｑの出力信号は「１」となり、切替器23a ，23b の接点をオフにして、関数発生器22a，22bからドライバ24a ，24b への出力を停止できるロック実行状態となるとともに、このロック実行状態を保持できる。これにより、コントロールバルブ３，４を中立位置に保ち、油圧アクチュエータ７，８の誤作動を防止できる。
【００３９】
（２）圧力異常の状態で確認スイッチ14aがオンとなったとき
この圧力異常の状態では、フリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLR にはリセット信号が入力されているから、オペレータが確認スイッチ14aをオン操作して、クロック入力端子CLK にクロックパルスの立上りエッジが入力されても、出力端子Ｑの出力信号は「０」のままであり、出力端子／Ｑの出力信号は「１」のままの状態が継続され、ロック実行状態を保持できる。
【００４０】
（３）圧力異常が解消されたとき
さらに、全ての電気ジョイスティック12が中立位置にあるとき、圧力検出器15で検出されたロードセンシング圧が所定の設定圧力より低くなり、圧力異常の状態が解消されて正常な状態になると、ＡＮＤ演算器29の出力が「０」になり、ＮＯＴ演算器31の出力が「１」になり、フリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLR にはリセット信号がなくなるが、圧力異常の状態が解消されてもロック状態は引続き保持され、出力端子Ｑの出力信号は「０」、出力端子／Ｑの出力信号は「１」、切替器23a ，23b の接点はオフのままであり、ドライバ24a ，24b への出力は停止されている。
【００４１】
（４）圧力異常が解消された状態で確認スイッチ14aがオンとなったとき
この圧力異常が解消された状態で、オペレータが確認スイッチ14aをオン操作して、クロック入力端子CLK にクロックパルスの立上りエッジが入ると、データ入力端子Ｄへの入力信号「１」がコピーされて出力端子Ｑから「１」が出力され、出力端子／Ｑの出力信号は「０」となるから、切替器23a ，23b の接点がオンとなり、ドライバ24a ，24b への出力が可能となるロック解除状態になるとともに、このロック解除状態を保持できる。
【００４２】
（５）ロック解除状態で電気ジョイスティック12を操作したとき
このロック解除状態で電気ジョイスティック12を操作すると、そのレバー操作量に応じた関数発生器22a ，22b の指令信号が、切替器23a ，23b を経て、ドライバ24a ，24b に出力され、電油変換弁3a，3bを介してコントロールバルブ３が制御され、油圧アクチュエータ７が駆動される。
【００４３】
このように、Ｄ−Ｑ型のフリップフロップ演算器32は、いったん圧力異常の状態を検出したらロック実行状態を保持するとともに、その圧力異常の状態が解消してもロック実行状態を引続き保持し、一方、圧力異常の状態が解消してから、確認スイッチ14aを少なくとも一度はオン操作することでロック解除状態が得られるようにしたから、正常状態を確認する行為をオペレータに強制するものである。
【００４４】
（６）エンジンを停止して修理作業をするとき
「エンジンキースイッチ28がオン状態のときに、」を、圧力異常の状態の条件としたのは、エンジンキースイッチ28がオン状態でないときはコントロールバルブ３，４を切替操作できるようにするためである。
【００４５】
すなわち、負荷回路の圧力が高いときに油圧ロックをかけた場合は、エンジン停止状態でも、中立位置のコントロールバルブ３，４により油圧アクチュエータ７，８内に圧力が封入されるから、操作信号用関数発生器25およびオンディレイ回路26の出力と、作動結果用関数発生器27の出力だけで圧力異常の状態を判断すると、常にフリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLRがリセット状態になり、切替器23a ，23b の接点をオフにして、ドライバ24a ，24b への出力を停止するロック実行状態となるから、コントロールバルブ３，４を切替操作できなくなるが、これでは、エンジンを停止した後、修理作業の前に油圧アクチュエータ７，８内の圧力を抜く必要性に答えられない。
【００４６】
そこで、エンジンキースイッチ28がオフ状態のときは、圧力異常の状態が解消されたものとして、ＡＮＤ演算器29の出力が「０」、ＮＯＴ演算器31の出力が「１」、フリップフロップ演算器32のリセット入力端子CLR が非リセット状態となるようにして、確認スイッチ14aの確認用オン操作により、切替器23a ，23b の接点をロック解除のオン状態にして、ドライバ24a ，24b への出力を可能にするから、電気ジョイスティック12を操作してコントロールバルブ３，４を非中立位置に切替操作することにより、油圧アクチュエータ７，８にこもった圧力をタンク11へ抜く作業ができる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、圧力異常のときは、コントローラが、操作器でコントロールバルブを操作できない状態に制御して、コントロールバルブへの出力を強制的に停止し、コントロールバルブから油圧アクチュエータへの作動油供給を遮断するから、作業機が誤作動するおそれを確実に防止できる。特に、電子制御されるコントロールバルブで油圧システムを制御する作業機において、操作器や油圧制御系の油圧機器などの故障による圧力異常の状態が生じた場合でも、コントローラの切替手段により操作器からコントロールバルブへの作動指令信号を遮断して、コントロールバルブの作動を強制的に停止させ、コントロールバルブから油圧アクチュエータへの作動油供給を遮断するから、作業機が誤作動することを防止できる。その際、エンジンキースイッチがオン状態のときを圧力異常の条件としたので、修理作業などに当って、エンジンを停止したときは、操作器を操作してコントロールバルブを切替操作し、油圧アクチュエータ内に封入された圧力を抜くことができる。また、圧力検出器でロードセンシング圧を検出するのみで、コントロールバルブが作動油供給を停止する中立位置にあるか否かを簡単に判別できる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、操作信号用関数発生器、オンディレイ回路、作動結果用関数発生器、論理積演算器、フリップフロップ演算器を備えた簡単な論理演算回路によりコントローラを容易に形成できるとともに、オンディレイ回路により、全ての操作器が中立状態になってから、設定された時間の経過後に圧力の診断を確実にできる。また、圧力異常の状態が解消されてから、オペレータに確認スイッチを操作させることを運転再開の条件としたから、オペレータに正常状態を強制的に確認させ、誤作動を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作業機の制御装置を電子制御式ロードセンシング油圧システムに適用した場合の実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の制御装置におけるコントローラの制御演算ブロックを示すブロック図である。
【図３】従来の電子制御式ロードセンシング油圧システムを示す回路図である。
【図４】従来システムにおけるコントローラの制御演算ブロックを示すブロック図である。
【符号の説明】
３，４    コントロールバルブ
７，８    油圧アクチュエータ
12    操作器としての電気ジョイスティック
13a ，13b     コントローラ
14a    確認スイッチ
15    圧力検出器
23a ，23b     切替手段としての切替器
25    操作信号用関数発生器
27    作動結果用関数発生器
28    エンジンキースイッチ
29    論理積演算器
32    フリップフロップ演算器
【図１】
0003574782.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003574782.tif 000005