(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプと、
複数のアクチュエータと、
前記複数のポンプと前記複数のアクチュエータのうち、少なくとも１つのアクチュエータとを接続し、前記アクチュエータへのポンプ吐出油の流れを制御する複数の開閉弁と、
通常作業モードと開閉弁診断モードとを切り替える切換スイッチと、
オペレータの操作量に基づき前記少なくとも１つのアクチュエータの動作速度を指示する操作レバーと、
診断対象となるアクチュエータを選択するアクチュエータ選択装置と、
前記操作レバーの動作指示に基づき、前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する制御装置と、
を備える作業機械において、
前記制御装置は、
前記操作レバーによって指示された前記アクチュエータの動作速度に応じて、前記複数のポンプと前記複数の開閉弁とを駆動制御する動作制御部と、
前記開閉弁診断モードが設定されている場合に、前記アクチュエータ選択装置によって選択されたアクチュエータに接続された複数の開閉弁の固着の有無を診断する診断部と、を備え、
前記動作制御部は、前記切換スイッチにより前記開閉弁診断モードが設定されている場合に、前記複数の開閉弁のうち、前記アクチュエータ選択装置により選択されたアクチュエータに接続される全ての開閉弁に対し同時に開位置及び閉位置の一方の位置を保つよう指令し、開位置及び閉位置の一方に保たれた前記複数の開閉弁に接続された前記複数のポンプを前記操作レバーの操作量に基づき同時に駆動制御し、
前記診断部は、前記複数の開閉弁の入口圧力と出口圧力の差に基づき、前記複数の開閉弁の固着の有無を同時に診断することを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械における油圧システムの構成は、性能の追求と電子制御技術の導入に伴い複雑化している。油圧システムの構成要素のうち、開閉弁は外部から動作が視認できないため故障の検出が難しい。特許文献１には、圧力と弁の開閉指令の関係に基づく比例弁の簡便な故障診断方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９１９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、油圧ショベルの油圧システムのように多数の弁を備える複雑なシステムでは、弁の動きに対してアクチュエータの動作が必ずしも１対１に対応しない。特に、複数のポンプから吐出される圧油を複数の弁を用いて合流させ、１つのアクチュエータを動かすようなシステムでは、特許文献１に記載されている発明を適用しても故障している弁を容易に特定する事ができず、仮に特定できたとしても時間やコストの面で問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によると、複数のポンプと、複数のアクチュエータと、前記複数のポンプと前記複数のアクチュエータのうち、少なくとも１つのアクチュエータとを接続し、前記アクチュエータへのポンプ吐出油の流れを制御する複数の開閉弁と、通常作業モードと開閉弁診断モードとを切り替える切換スイッチと、オペレータの操作量に基づき前記少なくとも１つのアクチュエータの動作速度を指示する操作レバーと、診断対象となるアクチュエータを選択するアクチュエータ選択装置と、前記操作レバーの動作指示に基づき、前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御する制御装置と、を備える作業機械において、前記制御装置は、前記操作レバーによって指示された前記アクチュエータの動作速度に応じて、前記複数のポンプと前記複数の開閉弁とを駆動制御する動作制御部と、前記開閉弁診断モードが設定されている場合に、前記アクチュエータ選択装置によって選択されたアクチュエータに接続された複数の開閉弁の固着の有無を診断する診断部と、を備え、前記動作制御部は、前記切換スイッチにより前記開閉弁診断モードが設定されている場合に、前記複数の開閉弁のうち、前記アクチュエータ選択装置により選択されたアクチュエータに接続される全ての開閉弁に対し同時に開位置及び閉位置の一方の位置を保つよう指令し、開位置及び閉位置の一方に保たれた前記複数の開閉弁に接続された前記複数のポンプを前記操作レバーの操作量に基づき同時に駆動制御し、前記診断部は、前記複数の開閉弁の入口圧力と出口圧力の差に基づき、前記複数の開閉弁の固着の有無を同時に診断する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、開閉弁診断モードでは、制御装置が複数の開閉弁を開位置又は閉位置に保ちポンプを駆動し、開閉弁の入口圧力と開閉弁の出口圧力の差に基づき、開閉弁の開固着および閉固着の有無を診断するので、故障している弁の特定を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】油圧ショベルの外観図
【図２】油圧ショベルのブーム、アーム、バケット、旋回用の油圧回路図
【図３】油圧ショベルのブーム、アーム、バケット、旋回用の油圧回路図
【図４】制御装置の構成を機能ブロック図
【図５】ポンプ傾転指令値に対する開閉弁前後差圧の一例を示す図
【図６】制御信号の伝送路を示す図
【図７】通常作業モードにおける、操作レバーの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応の１例を示す図
【図８】開閉弁の正常時と固着異常時の特徴を示す図
【図９】第１の診断モードにおける操作レバーがオペレータにより伸長側に操作された場合における、操作レバーの操作量とポンプおよび開閉弁の動作状況の対応の一例を示す図
【図１０】第２の診断モードにおける操作レバーがオペレータにより伸長側に操作された場合における、操作レバーの操作量とポンプおよび開閉弁の動作状況の対応の一例を示す図
【図１１】第３の診断モードにおける操作レバーが１回目にオペレータにより操作された場合における、操作レバーの操作量とポンプおよび開閉弁の動作状況の対応の一例を示す図
【図１２】第３の診断モードにおける操作レバーが２回目にオペレータにより操作された場合における、操作レバーの操作量とポンプおよび開閉弁の動作状況の対応の一例を示す図
【図１３】診断部の動作を表すフローチャート
【図１４】閉固着診断モードにおける処理のフローチャート
【図１５】開固着診断モードにおける処理のフローチャート
【図１６】個別診断モードにおける処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、図１〜１６を参照して、本発明による作業機械の制御装置の第１の実施の形態である油圧ショベルの制御装置を説明する。
図１は、本発明にかかる制御装置を備える油圧ショベル１００の外観図である。油圧ショベル１００は、左右一対の走行用モータ８ａ、８ｂによって駆動する下部走行体８と、下部走行体８の上に設けられ旋回モータ７により駆動される旋回装置７ａと、旋回装置７ａにより旋回される上部旋回体１０２とを備える。上部旋回体１０２は、オペレータが搭乗するキャブ１０１を備える。
【０００９】
上部旋回体１０２の前方にはブーム２が接続されており、ブーム２はブームシリンダ１により作動される。ブーム２の前方にはアーム４が接続されており、アーム４はアームシリンダ３によって作動される。アーム４の前方にはバケット６が接続されており、バケット６はバケットシリンダ５によって作動される。キャブ１０１の内部に収められる機器については、後に図６を用いて説明する。ブーム２、アーム４、およびバケット６は、それぞれの姿勢を検出する角度センサ１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを備える。角度センサ１０５ａ〜１０５ｃは、回転軸回りの相対角度を検出する。旋回装置７ａは、内部に旋回角度を検出する角度センサ１０５ｄを備える。
【００１０】
図２は、ブーム２、アーム４、バケット６、上部旋回体を駆動するための油圧回路図、図３は下部走行体８を駆動するための油圧回路図である。図２の右端に示すＡ〜Ｄが図３の左端に示すＡ〜Ｄとつながっている。
油圧ショベル１００は、４つの閉回路ポンプ、すなわち閉回路ポンプ１２〜１５と、４つの開回路ポンプ、すなわち開回路ポンプ１６〜１９を備える。油圧ショベル１００は、総計３２の開閉弁、すなわち開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄ、４７ａ〜ｄ、４８ａ〜ｄ、４９ａ〜ｄ、５０ａ〜ｄを備える。
【００１１】
以下では、閉回路ポンプ１２〜１５および開回路ポンプ１６〜１９をまとめて、ポンプと呼ぶ。また、開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄ、４７ａ〜ｄ、４８ａ〜ｄ、４９ａ〜ｄ、５０ａ〜ｄをまとめて、開閉弁と呼ぶ。さらに、ブームシリンダ１、アームシリンダ３、バケットシリンダ５、旋回モータ７、および走行用モータ８ａ、８ｂをまとめて、アクチュエータと呼ぶ。
【００１２】
ポンプおよび開閉弁は、外部指令に基づき動作する。開閉弁は、初期状態が閉状態であり、初期状態ではアクチュエータに圧油が供給されない。開閉弁が外部指令に基づき開状態となると、アクチュエータに圧油が供給される。
ポンプは、不図示のエンジンにより動力が与えられる。ポンプは、吐出容量が可変式であり、後述する制御装置５７により吐出容量を決定する傾転が制御される。傾転が最少の場合にはポンプの吐出容量は最小であり、傾転が１００％の場合にポンプの吐出容量が最大となる。以下ではポンプの吐出容量をゼロにすることを、ポンプを停止するともいう。
【００１３】
そして、開閉弁を制御することにより、アクチュエータに１または複数のポンプが吐出した圧油を導入する。たとえば、開閉弁４３ａ、４４ａ、４７ａ、４８ａを「開」状態に動作させることにより、ブームシリンダ１へ閉回路ポンプ１２，１３、開回路ポンプ１６，１７が吐出する圧油を導く。
【００１４】
閉回路ポンプ１２〜１５は両方向に圧油を吐出することが可能なポンプであるが、ここでは図２の上側のポートから圧油を吐出する場合を例にとって説明する。
閉回路ポンプ１２〜１５に接続される開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄには、ポンプから吐出される圧油をアクチュエータへ導く管路（以下、往路）と、アクチュエータから排出される戻り油をポンプに戻す管路（以下、復路）とが接続される。開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄは、外部指令に応じた開口面積で開閉する。すなわち、外部指令が「開」の場合にはポンプ吐出油が往路からアクチュエータに流入し復路でポンプに戻る。外部指令が「閉」の場合には開閉弁が閉鎖され、ポンプ吐出油はアクチュエータに供給されない。開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄは、例えばそれぞれ１つの電磁比例弁からなり、外部指令として例えば電流信号により開閉される。開閉弁４７ａ〜ｄ、４８ａ〜ｄ、４９ａ〜ｄ、５０ａ〜ｄについても同様である。
【００１５】
油圧ショベル１００は、開閉弁とポンプとの間にリリーフ弁２１〜２４、３０〜３３を、開閉弁とアクチュエータとの間にリリーフ弁３７〜３９、５１、５２ａ、５２ｂを備える。以下、リリーフ弁２１〜２４、３０〜３３、３７〜３９、５１、５２ａ、５２ｂをまとめてリリーフ弁と呼ぶ。リリーフ弁には所定のリリーフ圧が設定されており、ライン圧力がリリーフ圧以下に保たれる。
閉回路ポンプ１２〜１５には、チャージポンプ１２ａ〜１５ａが併設されている。チャージポンプ１２ａ〜１５ａは、所定のチャージ圧でラインへ圧油を圧送する。チャージポンプ１２ａ〜１５ａとラインの間には逆止弁２６〜２９が設けられ、ライン圧力がチャージ圧よりも低い場合のみ、チャージポンプ１２ａ〜１５ａが吐出した圧油がラインに流入する。
【００１６】
閉回路ポンプ１２の往路側管路には圧力計４０２ａが、復路側管路には圧力計４０２ｂが備えられる。閉回路ポンプ１３の往路側管路には圧力計４０４ａが、復路側管路には圧力計４０４ｂが備えられる。閉回路ポンプ１４の往路側管路には圧力計４０６ａが、復路側管路には圧力計４０６ｂが備えられる。閉回路ポンプ１５の往路側管路には圧力計４０８ａが、復路側管路には圧力計４０８ｂが備えられる。開回路ポンプ１６の往路側管路には圧力計４０２ｃが備えられる。開回路ポンプ１７の往路側管路には圧力計４０４ｃが備えられる。開回路ポンプ１８の往路側管路には圧力計４０６ｃが備えられる。開回路ポンプ１９の往路側管路には圧力計４０８ｃが備えられる。
【００１７】
ブームシリンダ１の往路側管路には圧力計４０１ａが、復路側管路には圧力計４０１ｂが備えられる。アームシリンダ３の往路側管路には圧力計４０３ａが、復路側管路には圧力計４０３ｂが備えられる。バケットシリンダ５の往路側管路には圧力計４０５ａが、復路側管路には圧力計４０５ｂが備えられる。旋回モータ７の往路側管路には圧力計４０７ａが、復路側管路には圧力計４０７ｂが備えられる。走行用モータ８ａ、８ｂの出入り口管路には圧力計４０９ａ〜４０９ｄが備えられる。これらの圧力計が検出した圧力は、制御装置５７に伝送され、後述する診断に使用される。
【００１８】
（制御装置の構成）
図４は、制御装置５７の構成を機能ブロックとして表したブロック図である。制御装置５７は、インタフェース５７ａと、動作制御部５７ｂと、診断部５７ｃと、差圧マップ５７ｄとを備える。
制御装置５７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、および信号の入出力インタフェースを備える演算装置である。ＲＯＭには後述する動作を実現するプログラム、およびデータが保存される。ＣＰＵは、ＲＯＭに保存されているプログラムをＲＡＭに展開して実行する。
【００１９】
インタフェース５７ａは、ポンプ、開閉弁、および圧力計との信号の入出力回路である。
動作制御部５７ｂは、ＣＰＵにより実行されるプログラムの１つの機能である。動作制御部５７ｂは、インタフェース５７ａから入力された信号に基づき所定の演算を行い、インタフェース５７ａを介してポンプおよび開閉弁に動作指令を出力する。動作制御部５７ｂは、操作レバー５６ａ〜ｅから信号が入力されていない場合は、いずれの開閉弁にも開指令を出力しないので、アクチュエータとポンプは遮断される。
【００２０】
診断部５７ｃは、ＣＰＵにより実行されるプログラムの１つの機能である。診断部５７ｃは、インタフェース５７ａに入力された信号に基づき所定の演算を行い、開閉弁の診断を行う。
差圧マップ５７ｄは、開閉弁ごと、流量ごとに、開固着時、閉固着時、および正常時における、操作レバーの操作量と開閉弁の前後差圧との関係を示すデータである。差圧マップ５７ｄは、ＲＯＭに保存される。差圧マップ５７ｄはルックアップテーブルの形式で保存されてもよいし、関数の形式で保存されてもよい。
図５は、操作レバー操作量と開閉弁の前後差圧との関係を示すデータの一例であり、これらのデータが制御装置５７のＲＯＭに差圧マップ５７ｄとして保存されている。なお、図５において横軸は制御装置５７が出力するポンプ傾転指令値を表し、縦軸は開閉弁の前後差圧を示し、実線が正常時の差圧を示している。制御装置５７は、差圧が実線で示される正常値よりも所定値以上低い場合、すなわち差圧が図示一点鎖線の下側の領域にある場合は、その開閉弁が開固着状態にあると判断する。制御装置５７は、差圧が実線で示される正常値よりも所定値以上高い場合、すなわち差圧が図示破線の上側の領域にある場合は、その開閉弁が閉固着状態にあると判断する。
【００２１】
（制御信号の伝送路）
図６は、制御装置５７と他の機器との間で送受信される制御信号の伝送路、すなわち入出力関係を示す図である。図６の破線で囲まれた範囲内の機器は、キャブ１０１に収められている。キャブ１０１に収められている機器には、制御装置５７と、入力操作と画像の表示が行えるタッチパネル１０１ｂと、モード切替スイッチ１０１ｃと、操作レバー５６ａ〜ｅとが含まれる。
タッチパネル１０１ｂは、制御装置５７が出力する情報のオペレータへの提示、およびオペレータによる操作指令の制御装置５７への出力を行う。制御装置５７が出力する情報とは、油圧ショベル１００の各種状態の表示、および後述する故障診断実施手順の表示である。オペレータによる操作指令とは、後述する故障診断モードの動作設定を伝える指令である。
【００２２】
モード切替スイッチ１０１ｃは、オペレータにより操作され、後述する通常作業モードと故障診断モードとを切換えるスイッチである。モード切替スイッチ１０１ｃの操作信号は、制御装置５７へ出力される。故障診断モードの詳細な動作は、オペレータによりタッチパネル１０１ｂを用いて指定される。
操作レバー５６ａ〜ｅは、オペレータにより操作され、オペレータによる操作量に比例する大きさの信号を制御装置５７に出力する。操作レバー５６ａはブームシリンダ１の操作に、操作レバー５６ｂはアームシリンダ３の操作に、操作レバー５６ｃはバケットシリンダ５の操作に、操作レバー５６ｄは旋回モータ７の操作に、操作レバー５６ｅは走行用モータ８ａ、８ｂの操作に、それぞれ対応する。各操作レバーの操作量に基づき制御装置５７に出力される信号の大きさを、以下では０〜１００％で表す。以下では、操作レバー５６ａ〜ｅをまとめて、操作レバーと呼ぶ。
【００２３】
制御装置５７は、信号線４３ｗを介して開閉弁４３ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線４４ｗを介して開閉弁４４ａ〜ｄへ動作指令を出力する。詳細な図示は省略するが、信号線４５ｗを介して開閉弁４５ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線４６ｗを介して開閉弁４６ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線４７ｗを介して開閉弁４７ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線４８ｗを介して開閉弁４８ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線４９ｗを介して開閉弁４９ａ〜ｄへ動作指令を出力し、信号線５０ｗを介して開閉弁５０ａ〜ｄへ動作指令を出力する。
【００２４】
（通常作業モード）
油圧ショベル１００を用いて掘削、積込などの作業を行う通常作業モードを説明する。
オペレータによりモード切替スイッチ１０１ｃが通常作業モードに設定されると、オペレータによる操作レバー５６ａ〜ｅの操作に基づき、油圧ショベル１００が以下のように動作する。
【００２５】
制御装置５７の動作制御部５７ｂは、通常作業モードでは、合計８台のポンプを４つの組、すなわち閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１６の組、閉回路ポンプ１３と開回路ポンプ１７の組、閉回路ポンプ１４と開回路ポンプ１８の組、閉回路ポンプ１５と開回路ポンプ１９の組、に分けてそれぞれの組ごとに制御する。操作レバーから入力された信号の大きさ、すなわちユーザによる操作レバーの操作量に応じてアクチュエータの動作速度を決定し、その動作速度に必要な圧油を供給する必要最低限の組のポンプの傾転を増加させる。また、対応する開閉弁を開く。動作制御部５７ｂは、操作レバーから受信する信号の大きさが２５％未満では１組のポンプのみを選択し、５０％未満では２組のポンプのみを選択し、７５％未満では３組のポンプを選択し、７５％以上では４組、すなわち全てのポンプを選択しる。
【００２６】
動作制御部５７ｂは、操作レバーから受信する信号の大きさが７５％未満の場合に、どのアクチュエータにどのポンプを接続するか、すなわちどの開閉弁を動作させるかは、操作性や機器の寿命などを考慮して決定する。したがって、オペレータが同一の操作レバーを操作しても、吐出するポンプおよび動作する開閉弁は一定ではない。
【００２７】
動作の一例として、オペレータがブームシリンダ１を伸長させる際の操作レバー５６ａの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作との関係を説明する。
図７は、通常作業モードにおける、操作レバー５６ａの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応を示す図である。いずれのグラフも横軸が操作レバー５６ａの操作量を表しており、上段からポンプ１５、１９の傾転、ポンプ１４、１８の傾転、ポンプ１３，１７の傾転、ポンプ１２，１６の傾転、開閉弁４６ａ、５０ａの状態、開閉弁４５ａ、４９ａの状態、開閉弁４４ａ、４８ａの状態、開閉弁４３ａ、４５ａの状態を表す。
【００２８】
制御装置５７は、操作レバー５６ａの操作信号が入力されると、まず閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１６の傾転を増加させ、閉回路ポンプ１２とブームシリンダ１を接続する開閉弁４３ａ、および開回路ポンプ１６とブームシリンダ１を接続する開閉弁４７ａを開状態に動作させる。制御装置５７は、入力される信号の大きさが２５％に達するまでは、閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１６の傾転を増加させて、閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１６の吐出流量を増加させる。
【００２９】
制御装置５７は、入力される信号の大きさが２５％を超えると、閉回路ポンプ１２と開回路ポンプ１６を最大の傾転で動作させたまま、新たに閉回路ポンプ１３と開回路ポンプ１７に動作指令を出力し、閉回路ポンプ１３とブームシリンダ１を接続する開閉弁４４ａ、および開回路ポンプ１７とブームシリンダ１を接続する開閉弁４８ａを開状態とする動作指令を出力する。制御装置５７は、入力される信号の大きさが５０％に達するまでは、入力信号の増加に合わせて閉回路ポンプ１３と開回路ポンプ１７の傾転を増加させて、閉回路ポンプ１３と開回路ポンプ１７の吐出流量を増加させる。
【００３０】
制御装置５７は、入力される信号の大きさが５０％を超えると、閉回路ポンプ１２、１３と開回路ポンプ１６、１７を最大の傾転で動作させたまま、新たに閉回路ポンプ１４と開回路ポンプ１８に動作指令を出力し、閉回路ポンプ１４とブームシリンダ１を接続する開閉弁４５ａ、および開回路ポンプ１８とブームシリンダ１を接続する開閉弁４９ａを開状態とする動作指令を出力する。制御装置５７は、入力される信号の大きさが７５％に達するまでは、入力信号の増加に合わせて閉回路ポンプ１４と開回路ポンプ１８の傾転を増加させて、閉回路ポンプ１４と開回路ポンプ１８の吐出流量を増加させる。
【００３１】
制御装置５７は、入力される信号の大きさが７５％を超えると、閉回路ポンプ１２〜１４と開回路ポンプ１６〜１８を最大の傾転で動作させたまま、新たに閉回路ポンプ１５と開回路ポンプ１９に動作指令を出力し、閉回路ポンプ１５とブームシリンダ１を接続する開閉弁４６ａ、および開回路ポンプ１９とブームシリンダ１を接続する開閉弁５０ａを開状態とする動作指令を出力する。制御装置５７は、入力される信号の増加にあわせて閉回路ポンプ１５と開回路ポンプ１９の傾転を増加させて、閉回路ポンプ１５と開回路ポンプ１９の吐出流量を増加させる。
【００３２】
制御装置５７は、ブームシリンダ１を縮退させる信号が操作レバー５６ａから入力された場合は、閉回路ポンプ１２〜１５のみを吐出させる。ただし、ブームシリンダ１のボトム側から排出される圧油の流量は、閉回路ポンプ１２〜１５から供給される流量も多いため、余剰の圧油を比例弁１１１〜１１４を通してタンクに排出する必要があるので、開閉弁の制御は伸長させる際と同様である。操作レバー５６ａから入力される信号の大きさに応じて、接続されるポンプの台数が制御される点は伸長させる際と同様である。このように、通常作業モードは掘削、積込等のショベルが作業現場において通常行う動作に適したポンプとアクチュエータの接続関係となるように開閉弁を制御するモードである。
【００３３】
（故障診断モード）
オペレータによりモード切替スイッチ１０１ｃが診断モードに切り替えられると、タッチパネル１０１ｂには診断モード、すなわち、閉固着診断モード、開固着診断モード、個別診断モードの何れかを選択する画面が表示される。オペレータがタッチパネル１０１ｂを操作し、いずれかの診断モードが選択されるとタッチパネル１０１ｂにオペレータへの操作指示が表示される。
いずれのモードにおいても、オペレータがモードを選択しただけではポンプおよび開閉弁に動作指令は出力されない。モード選択後にオペレータによりいずれかの操作レバーが操作されることにより、診断モードの動作が開始される。
【００３４】
以下に説明する第１〜第３の診断モードでは、開閉弁の開固着、および閉固着を検出する。開閉弁が閉鎖された状態で固定される閉固着の検出は、弁が閉じたままの状態では、弁が開いている状態に比べて弁前後の差圧が大きくなる現象を利用する。開閉弁が開放された状態で固定される開固着の検出は、弁が開いたままの状態では、弁が閉じている状態に比べて弁前後の差圧が小さくなる現象を利用する。これらをまとめると図８となる。
【００３５】
図８は、開固着状態および閉固着状態の特徴を示す図である。第１〜第３の診断モードでは、この特徴を利用して開固着および閉固着を診断する。
診断を行う開閉弁の前後差圧は、ポンプ側の圧力計４０２ａ〜ｃ、４０４ａ〜ｃ、４０６ａ〜ｃ、４０８ａ〜ｃおよびアクチュエータ側の圧力計４０１ａ〜ｂ、４０３ａ〜ｂ、４０５ａ〜ｂ、４０７ａ〜ｂ、４０９ａ〜ｄが測定する圧力から算出する。本油圧ショベル１００のように、ポンプ流量によってアクチュエータ速度を制御するシステムでは、ポンプと開閉弁との間、開閉弁とアクチュエータとの間、いずれも管路圧損分の差圧しか生じない。そのため、ポンプ周辺の圧力とアクチュエータ周辺の圧力との差を開閉弁の前後差圧として評価することができる。
【００３６】
各診断モードの概要、およびオペレータにより選択される状況の想定は、以下のとおりである。第１の診断モードは、あるアクチュエータに接続される複数の開閉弁の閉固着を検出するモードであり、アクチュエータがオペレータが操作したとおりに動作しない場合の使用を想定している。第２の診断モードは、複数の開閉弁の開固着を検出するモードであり、オペレータが操作していないアクチュエータが動作する場合の使用を想定している。第３の診断モードは、特定の開閉弁を対象とした開固着および閉固着を検出するモードであり、診断対象とする開閉弁が明確な場合の使用を想定している。
【００３７】
（閉固着診断モード）
オペレータが第１の診断モードを選択すると、タッチパネル１０１ｂには、動作が不良であるアクチュエータを選択する画面が表示される。オペレータがいずれかのアクチュエータを選択すると、タッチパネル１０１ｂにはオペレータに周囲の安全確認を促す画面が表示される。次に、オペレータが選択したアクチュエータに対応する操作レバーを、伸長側および縮退側へ操作することを促す画面が表示される。オペレータがその画面表示に従い操作レバーを操作すると、制御装置５７は以下の制御を行う。
【００３８】
制御装置５７は、操作レバーが伸長側に操作されると全てのポンプの傾転を増加させ、操作レバーが縮退側に操作されると閉回路ポンプ１２〜１５のポンプの傾転を増加させる。
制御装置５７は、オペレータにより操作された操作レバーに対応するアクチュエータへ圧油を導く全ての開閉弁に開指令を送信する。たとえば、ブーム２を操作する操作レバー５６ａがオペレータにより操作された場合には、各ポンプとブームシリンダ１を接続する、開閉弁４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａ、５０ａに開指令を送信する。
図９は、第１の診断モードにおいて操作レバー５６ａがオペレータにより伸長側に操作された場合における操作レバーの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応を示す図である。図９に示す各グラフが示す物理量、および各グラフの縦軸、横軸は図７と同様なので説明を省略する。
【００３９】
制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、全てのポンプの傾転を同様に変化させ、いずれのポンプの流量も同等の割合で変化させる。制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、開閉弁４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａ、５０ａの全てに対して開指令を送信する。操作レバー５６ａから出力される信号の大きさに対するブームシリンダ１に流入する圧油の量、すなわちブーム２の動作速度は通常作業モードと同様である。
【００４０】
図７に示す通常作業モードと、図９に示す閉固着診断モードを比較すると、同等のレバー操作量に対して、複数のポンプの吐出流量と複数の開閉弁の開閉状態、および当該アクチュエータへ接続されるポンプの数が異なる。すなわち、閉固着診断モードでは、操作レバーから出力される信号に基づき複数のポンプの傾転が同様に制御され、複数の開閉弁が同様に開放される。
【００４１】
制御装置５７は、圧力計の出力を評価する。いずれの開閉弁も制御装置５７の動作指令に従って正常に動作していれば、ポンプ１２〜１９の吐出圧、動作させているアクチュエータの圧力、全ての閉回路ポンプ１２〜１５の吸込圧が同程度となる。
【００４２】
制御装置５７は、開閉弁の前後の差圧が差圧マップ５７ｄから導かれる差圧よりも所定値以上大きいか否かを判断する。開閉弁の吐出側の前後の差圧とは、たとえば圧力計４０１ａの測定値と圧力計４０２ａの測定値の差である。差圧が所定値以上大きい場合は、その開閉弁が閉固着であると判断し、タッチパネル１０１ｂに差圧が所定値以上であった開閉弁の名称および個所と閉固着である旨を表示する。たとえば、圧力計４０１ａの測定値と圧力計４０２ａの測定値の差が差圧マップ５７ｄから導かれる差圧よりも所定値以上大きい場合は、開閉弁４３ａの往路側が閉固着していると判断する。たとえば、圧力計４０１ｂの測定値と圧力計４０２ｂの測定値の差が、差圧マップ５７ｄから導かれる差圧よりも所定値以上大きい場合は、開閉弁４３ａの復路側が閉固着していると判断する。
【００４３】
制御装置５７は、閉固着がある旨を表示した場合は、直ちに交換作業を実施するか否かを問い合わせる表示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。オペレータにより交換を実施する旨の選択がなされると、油圧ショベル１００の油圧回路の動作を停止させる。その後、タッチパネル１０１ｂに交換作業が完了したか否かを問い合わせる画面を表示させ、オペレータにより交換完了が選択されると、再び操作レバーの操作を促す画面を表示させる。
【００４４】
以上説明した第１の診断モードでは、図９に示すようにオペレータによる操作レバーにより複数のポンプの傾転が増加し、複数の開閉弁の閉固着を検出できる。すなわち、最低限のポンプ吐出流量、すなわち最低限のアクチュエータの動作速度で、当該アクチュエータとポンプを接続する開閉弁の閉固着の有無を検出できる。上記ではアクチュエータとしてブームシリンダ１を例示したが、アームシリンダ３、バケットシリンダ５、および旋回モータ７も同様に検出できる。
つまり、油圧ショベル１００の制御装置５７は、いずれのアクチュエータに接続される開閉弁の診断においても、当該アクチュエータを動作させる１自由度の操作中に複数の弁を同時に診断できる。
【００４５】
（開固着診断モード）
オペレータが第２の診断モードを選択すると、タッチパネル１０１ｂにはオペレータに周囲の安全確認を促す画面が表示される。次にいずれかの操作レバーの操作を、伸長側および縮退側へ操作することを促す画面が表示される。オペレータがその画面表示に従い操作レバーを操作すると、制御装置５７は以下の制御を行う。
制御装置５７は、操作レバーが伸長側に操作されると全てのポンプの傾転を同様に増加させ、操作レバーが縮退側に操作されると閉回路ポンプ１２〜１５のポンプの傾転を同様に増加させる。制御装置５７は、本モードではいずれの開閉弁にも動作指令を出力せず、ポンプとアクチュエータを断続させたままとする。
【００４６】
図１０は、第２の診断モードにおいて操作レバー５６ａがオペレータにより伸長側に操作された場合における操作レバーの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応を示す図である。図１０に示す各グラフが示す物理量、および各グラフの縦軸、横軸は図７と同様なので説明を省略する。
制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、全てのポンプの傾転を同様に変化させ、いずれのポンプの流量も同等の割合で変化させる。制御装置５７は、操作レバー５６ａからの信号の有無にかかわらず、開閉弁に動作指令を出力せず全て閉鎖させたままとする。操作レバー５６ａから出力される信号の大きさに対するブームシリンダ１に流入する圧油の量、すなわちブーム２の動作速度は通常作業モードと同様である。
【００４７】
図７に示す通常作業モードと、図１０に示す開固着診断モードを比較すると、レバー操作量に対して、複数のポンプの吐出流量と複数の開閉弁の開閉状態、および当該アクチュエータへ接続されるポンプの数が異なる。すなわち、操作レバーから出力される信号に基づき、複数のポンプの傾転が同様に制御され、複数の開閉弁に対しては閉信号が入力される。
【００４８】
制御装置５７は、圧力計の出力を評価する。いずれの開閉弁も制御装置５７の動作指令に従って正常に動作しており、いずれの開閉弁も閉状態が維持されていれば、圧力計により測定される圧力の関係は以下のようになる。開閉弁が正常に動作している場合は、ポンプ１２〜１９の吐出圧はアクチュエータ側の圧力を超え、開回路ポンプ１６〜１９の吸込圧はチャージ圧を下回る。すなわち、開閉弁が正常に動作している場合は開閉弁の前後の差圧が所定値以上となる。
制御装置５７は、開閉弁の前後の差圧が所定値以上であるか否かを判断する。差圧が所定値未満の場合は、その開閉弁が開固着であると判断し、タッチパネル１０１ｂに差圧が所定値未満であった開閉弁の名称および個所と開固着である旨を表示する。
【００４９】
制御装置５７は、開固着がある旨を表示した場合は、さらに直ちに交換作業を実施するか否かを問い合わせる表示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。オペレータにより交換を実施する旨の選択がなされると、油圧ショベル１００の油圧回路の動作を停止させる。その後、タッチパネル１０１ｂに交換作業が完了したか否かを問い合わせる画面を表示させ、オペレータにより交換完了が選択されると、再び操作レバーの操作を促す画面を表示させる。
以上説明した第２の診断モードでは、一度の操作で開閉弁の開固着を検出することができる。
【００５０】
（個別診断モード）
本モードでは、特定の開閉弁の閉固着および開固着を診断するために、オペレータに２回の操作を要求する。
オペレータが第３の診断モードを選択すると、タッチパネル１０１ｂには、診断対象とする開閉弁を選択する画面が表示される。タッチパネル１０１ｂには、開閉弁の名称を入力する欄を設けてもよいし、図２〜３に示したような油圧回路図を表示してその表示から開閉弁を選択できるようにしてもよいし、開閉弁を特定するポンプとアクチュエータの組み合わせを選択可能にしてもよい。油圧ショベル１００が備える開閉弁は、いずれかのポンプといずれかのアクチュエータを接続するので、ポンプとアクチュエータの組み合わせから、開閉弁を特定できるからである。
【００５１】
オペレータがいずれかの開閉弁を選択すると、タッチパネル１０１ｂにはオペレータに周囲の安全確認を促す画面が表示される。制御装置５７は、オペレータが選択した開閉弁に接続されるポンプおよびアクチュエータを特定する。たとえば、オペレータが開閉弁４３ａを選択すると、閉回路ポンプ１２と、ブームシリンダ１が特定される。
次にタッチパネル１０１ｂには、オペレータが選択したアクチュエータに対応する操作レバーの第１回目の操作を促す画面が表示される。オペレータがその画面表示に従い操作レバーを操作すると、制御装置５７は以下の制御を行う。制御装置５７は、操作レバーから信号が入力されると、対応するポンプの傾転を変化させ、オペレータが選択した開閉弁に開指令を出力する。
【００５２】
図１１は、第３の診断モードにおいて故障時の対象として開閉弁４ａを選択し、操作レバー５６ａが１回目にオペレータにより操作された場合における操作レバー５６ｂの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応を示す図である。いずれのグラフも横軸が操作レバー５６ａの操作量を表しており、上段からポンプ１２の傾転、ポンプ１３〜１９の傾転、開閉弁４３ａの状態、および開閉弁４４ａ〜５９ａの状態を表す。
制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、ポンプ１２の傾転を増加させ、ポンプ１２の吐出流量を増加させる。制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、開閉弁４３ａに対して開指令を送信する。
【００５３】
次にタッチパネル１０１ｂには、オペレータが選択したアクチュエータに対応する操作レバーの第２回目の操作を促す画面が表示される。オペレータがその画面表示に従い操作レバーを操作すると、制御装置５７は以下の制御を行う。制御装置５７は、操作レバーから信号が入力されると、対応するポンプの傾転を変化させるが、いずれの開閉弁にも開指令を出力せず閉鎖状態を維持させる。
図１２は、第３の診断モードにおいて操作レバー５６ａが２回目にオペレータにより操作された場合における操作レバーの操作量と、ポンプおよび開閉弁の動作状況の対応を示す図である。図１２に示す各グラフが示す物理量、および各グラフの縦軸、横軸は図１１と同様なので説明を省略する。
【００５４】
制御装置５７は、操作レバー５６ａから信号が入力されると、ポンプ１２の傾転を増加させ、ポンプ１２の流量を変化させる。いずれの開閉弁にも開指令を出力せず閉鎖状態を維持させる。
制御装置５７は、圧力計の出力を評価する。制御装置５７は、オペレータにより第１回目の操作が行われた際に測定した圧力を用いて、上述した閉固着診断モードと同様に閉固着を診断する。制御装置５７は、オペレータにより第２回目の操作が行われた際に測定した圧力を用いて開固着を診断する。制御装置５７は、診断結果をタッチパネル１０１ｂに表示する。
【００５５】
制御装置５７は、開固着または閉固着がある旨を表示した場合は、さらに直ちに交換作業を実施するか否かを問い合わせる表示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。オペレータにより交換を実施する旨の選択がなされると、油圧ショベル１００の油圧回路の動作を停止させる。その後、タッチパネル１０１ｂに交換作業が完了したか否かを問い合わせる画面を表示させ、オペレータにより交換完了が選択されると、再び操作レバーの操作を促す画面を表示させる。
以上説明した第３の診断モードでは、特定の開閉弁を対象として、最低限のポンプおよび開閉弁のみを動作させて、開固着および閉固着を検出できる。
【００５６】
（フローチャート）
以上説明した制御装置５７の診断部５７ｃの動作を実現するプログラムを、フローチャートを用いて説明する。
以下で説明する各ステップの実行主体は、制御装置５７のＣＰＵである。
オペレータによりモード切替スイッチ１０１ｃが診断モードに切り替えられると、図１３に示すフローチャートの動作が開始される。
図１３は、診断部５７ｃの動作を表すフローチャートである。
ステップＳ５００において、タッチパネル１０１ｂに診断モード１〜３を選択可能な画面を表示させステップＳ５０１に進む。
【００５７】
ステップＳ５０１において、オペレータにより選択された診断モードを判断する。診断モード１が選択されたと判断する場合はステップＳ５０２に進んで閉固着診断モードを実行する。診断モード２が選択されたと判断する場合はステップＳ５０３に進んで開固着診断モードを実行する。診断モード３が選択されたと判断する場合はステップＳ５０４に進んで個別診断モードを実行する。
【００５８】
（閉固着診断モードのサブルーチン）
図１４は、図１３のステップＳ５０２に示す閉固着診断モードの詳細を示すサブルーチンのフローチャートである。
ステップＳ５０２ａにおいて、タッチパネル１０１ｂに動作不良のアクチュエータを選択する旨の表示を出力し、ステップＳ５０５に進む。
ステップＳ５０５において、オペレータがいずれかのアクチュエータを選択したか否かを判断する。いずれかのアクチュエータを選択したと判断する場合はステップＳ５０６に進み、まだアクチュエータを選択していないと判断する場合はステップＳ５０５に留まりオペレータの選択を待つ。
【００５９】
ステップＳ５０６において、タッチパネル１０１ｂに、アクチュエータが動作する可能性があるので周囲の安全確保を要求する旨の表示を出力し、ステップＳ５０７に進む。
ステップＳ５０７において、タッチパネル１０１ｂに、ステップＳ５０５においてオペレータが選択したアクチュエータに対応する操作レバーを伸長側および縮退側へ操作することを促す表示を出力し、ステップＳ５０８に進む。
ステップＳ５０８において、操作レバーから出力される動作指令信号に基づき複数のポンプの傾転を同様に変化させるとともに、複数の開閉弁に開指令を出力する。次にステップＳ５０９に進む。
【００６０】
ステップＳ５０９において、開閉弁の前後の差圧が差圧マップ５７ｄから導かれる差圧よりも所定値以上大きいか否か、すなわち差圧か過大か否かを判断する。差圧が過大であると判断する場合はステップＳ５１０に進み、差圧が過大でないと判断する場合は対処の必要がないため図１４に示すサブルーチンの実行を終了する。
ステップＳ５１０において、差圧が過大であった開閉弁の表示、および直ちに交換を行うか否かの選択を求める表示を、タッチパネル１０１ｂに出力してステップＳ５１１に進む。
【００６１】
ステップＳ５１１において、オペレータの選択が直ちに交換を行う旨の選択であったか否かを判断する。直ちに交換を行う旨の選択であったと判断する場合はステップＳ５１１ａに進み、直ちには交換しない旨の選択であったと判断する場合は、図１４に示すサブルーチンの実行を終了する。
ステップＳ５１１ａにおいて、交換作業が終了したら作業終了を通知する入力がほしい旨の表示をタッチパネル１０１ｂに出力し、ステップＳ５１２に進む。
ステップＳ５１２において、オペレータにより交換作業が終了した旨の通知が入力されたか否かを判断する。交換終了の通知が入力されたと判断する場合は、ステップＳ５０６に戻り再度診断を行う。交換終了の通知が入力されていないと判断する場合は、ステップＳ５１２に留まりオペレータの入力を待つ。
【００６２】
（開固着診断モードのサブルーチン）
図１５は、図１３のステップＳ５０３に示す開固着診断モードの詳細を示すサブルーチンである。一部の処理は図１４に示した閉固着診断モードの処理と共通するので、共通する処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
ステップＳ５０６において、タッチパネル１０１ｂに、アクチュエータが動作する可能性があるので周囲の安全確保を要求する旨の表示を出力し、ステップＳ５１６に進む。
ステップＳ５１６において、タッチパネル１０１ｂに、いずれかの操作レバーを伸長側および縮退側へ操作することを促す表示を出力し、ステップＳ５１７に進む。
【００６３】
ステップＳ５１７において、操作レバーから出力される動作指令信号に基づき複数のポンプの傾転を同様に変化させる。開閉弁には動作指令を出力せず、閉鎖状態を維持させる。次にステップＳ５１８に進む。  
ステップＳ５１８において、全ての開閉弁について、開閉弁の前後の差圧が所定値未満であるか否か、すなわち差圧が過小であったか否かを判断する。全ての開閉弁について開閉弁の前後の差圧が過小ではない場合は図１５に示すサブルーチンの実行を終了し、１つでも開閉弁の前後の差圧が過小である場合はステップＳ５１９に進む。
ステップＳ５１９において、差圧が過小であった開閉弁の表示、および直ちに交換を行うか否かの選択を求める表示を、タッチパネル１０１ｂに出力してステップＳ５１１に進む。
ステップＳ５１１、Ｓ５１１ａ、Ｓ５１２の処理は図１４と同様である。
【００６４】
（個別診断モードのサブルーチン）
図１６は、図１３のステップＳ５０４に示す個別診断モードの詳細を示すサブルーチンである。一部の処理は図１４に示した閉固着診断モードの処理と共通するので、共通する処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
ステップＳ５２０において、タッチパネル１０１ｂに、診断対象とする開閉弁を選択してほしい旨の表示を出力し、ステップＳ５２１に進む。
ステップＳ５２１において、オペレータにより診断対象とする開閉弁が選択されたか否かを判断する。開閉弁が選択されたと判断する場合はステップＳ５０６に進み、開閉弁が選択されていないと判断する場合はステップＳ５２１に留まりオペレータによる選択を待つ。
【００６５】
ステップＳ５０６において、タッチパネル１０１ｂに、アクチュエータが動作する可能性があるので周囲の安全確保を要求する旨の表示を出力し、ステップＳ５２２に進む。
ステップＳ５２２において、タッチパネル１０１ｂに、オペレータが選択した開閉弁に対応する操作レバーの操作、すなわち第１回目のレバー操作を促す表示を出力し、ステップＳ５２３に進む。
ステップＳ５２３において、操作レバーから出力される動作指令信号に基づき複数のポンプの傾転を同様に変化させるとともに、オペレータが選択した開閉弁に開指令を出力する。次にステップＳ５２４に進む。
【００６６】
ステップＳ５２４において、タッチパネル１０１ｂに、オペレータが選択した開閉弁に対応する操作レバーの操作、すなわち第２回目のレバー操作を促す表示を出力し、ステップＳ５２５に進む。
ステップＳ５２５において、操作レバーから出力される動作指令信号に基づき複数のポンプの傾転を同様に変化させるが開閉弁には動作指令を出力せず、閉鎖状態を維持させる。次にステップＳ５２６に進む。
ステップＳ５２６において、ステップＳ５２３に示す１回目のレバー操作に基づく動作時に、オペレータが選択した開閉弁の差圧が所定値以上、すなわち過大であるか否かを判断する。差圧が過大であると判断する場合はステップＳ５２８に進み、差圧が過大ではないと判断する場合はステップＳ５２７に進む。
【００６７】
ステップＳ５２７において、ステップＳ５２５に示す２回目のレバー操作に基づく動作時に、オペレータが選択した開閉弁の差圧が所定値未満、すなわち過小であるか否かを判断する。差圧が過小であると判断する場合はステップＳ５２８に進み、差圧が過小ではないと判断する場合は本ルーチンを終了する。
ステップＳ５２８において、ステップＳ５２６において差圧が過大であると判断した場合は閉固着、ステップＳ５２７において差圧が過小であると判断した場合は開固着である旨の表示、および直ちに交換を行うか否かの選択を求める表示を、タッチパネル１０１ｂに出力してステップＳ５１１に進む。
ステップＳ５１１、Ｓ５１１ａ、Ｓ５１２の処理は図１４と同様である。
【００６８】
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）作業機械、すなわち油圧ショベル１００の制御装置５７は、複数のポンプ、すなわち閉回路ポンプ１２〜１５および開回路ポンプ１６〜１９と、少なくとも１つのアクチュエータ、すなわちブームシリンダ１、アームシリンダ３、バケットシリンダ５、旋回モータ７、走行用モータ８ａ、８ｂと、複数のポンプと少なくとも１つのアクチュエータとを接続し、アクチュエータへのポンプ吐出油の流れを制御する複数の開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄ、４７ａ〜ｄ、４８ａ〜ｄ、４９ａ〜ｄ、５０ａ〜ｄと、通常作業モードと開閉弁診断モードとを切り替えるモード切替スイッチ１０１ｃと、オペレータの操作量に基づきアクチュエータの動作速度を指示する入力部、すなわち操作レバー５６ａ〜ｅと、を備える作業機械、すなわち油圧ショベル１００に備えられる。油圧ショベル１００の制御装置５７は、操作レバー５６ａ〜ｅで支持されたアクチュエータの動作速度に応じて、複数のポンプの吐出容量、および複数の開閉弁の開閉状態を含む制御情報を算出し、ポンプとアクチュエータを駆動制御する動作制御部５７ｂと、開閉弁の故障診断モードが設定されている場合に、開閉弁の入口圧力と開閉弁の出口圧力の差に基づき、開閉弁の開固着および閉固着の有無を診断する診断部５７ｃと、を備える。動作制御部５７ｂは、開閉弁診断モードが設定されている場合に、複数の開閉弁に対し開位置又は閉位置を保つよう指令し、開位置または閉位置に保たれた複数の開閉弁に接続された複数のポンプを入力部の操作量に基づき駆動制御する。
制御装置５７をこのように構成したので、故障診断モードでは、動作制御部５７ｂが複数の開閉弁を開位置又は閉位置に保ちポンプを駆動し、診断部５７ｃが開閉弁の入口圧力と開閉弁の出口圧力の差に基づき、開閉弁の開固着および閉固着の有無を診断するので、故障している弁の特定を迅速に行うことができる。
動作制御部５７ｂは、通常作業モードでは、どのアクチュエータにどのポンプを接続するか、すなわちどの開閉弁を動作させるかは、各操作レバーの操作量に基づいて決定する。尚、操作レバーの操作量以外では、操作性や機器の寿命などを考慮して決定するようにしても良い。したがって、通常作業モードではオペレータが同一の操作レバーを操作しても、動作する開閉弁およびポンプは一定ではないため故障している弁の特定が困難である。一方、故障診断モードでは、オペレータの操作に基づき特定の開閉弁およびポンプが決定されるので、故障している弁の特定を迅速に行うことができる。また制御装置５７は、オペレータにアクチュエータを伸長側および縮退側へ操作させるので、一方向の流れに対してだけ生じる現象も診断することができる。
【００６９】
（２）動作制御部５７ｂは、モード切替スイッチ１０１ｃにより開閉弁診断モードが設定されている場合に、同一のアクチュエータに接続された複数の開閉弁の開閉状態が連動するように制御情報を算出する。
通常作業モードでは、操作レバー５６ａ〜ｅからの出力により決定されるアクチュエータの動作速度が速くなるほど、アクチュエータに多くのポンプを接続させるために対応する開閉弁に順番に開指令が出力される。すなわち通常作業モードでは、いずれの開閉弁に開指令が出力されているかが明確ではない。
しかし、第１の診断モード、すなわち開固着診断モードでは、動作制御部５７ｂは同一のアクチュエータに接続された複数の開閉弁、たとえばブームシリンダ１に接続された開閉弁４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａ、５０ａの開閉状態を連動させて全てに開指令を出力する。そのため、どの開閉弁に開指令が出力されているかが明確であり、閉固着の診断が容易となる。
【００７０】
（３）動作制御部５７ｂは、モード切替スイッチ１０１ｃが開閉弁診断モードである場合に、複数のポンプの吐出容量が連動して増加するように制御情報を算出する。
動作制御部５７ｂは、開閉弁診断モードにおいて、オペレータによる操作レバーの操作に応じて複数のポンプの吐出容量を連動して増加させる。そのため、閉固着の診断においては、それらのポンプに接続されている開閉弁を連動して開かせることができ、閉固着の診断が容易となる。開固着の診断においては、開閉弁に開指令を出力せずに閉鎖させたまま複数のポンプの吐出容量を連動して増加させることにより、開固着状態の開閉弁の前後の差圧のみが大きくなるため、開固着の診断が容易となる。
。
【００７１】
上述した第１の実施の形態を以下のように変形させてもよい。
（変形例１）
油圧回路の構成は、第１の実施の形態において説明した構成に限定されない。
閉回路ポンプ１２〜１５、および開回路ポンプ１６〜１９を備えた。しかし、複数種類のポンプを備える必要はなく、閉回路ポンプまたは開回路ポンプを少なくとも２つ備えればよい。
アクチュエータは少なくとも１つを備えればよく、開閉弁、およびポンプは少なくとも２つずつ備えればよい。
【００７２】
（変形例２）
制御装置５７は、診断モードにおいて圧力計の検出する圧力等に基づき、開固着および閉固着を検出した。しかし、制御装置５７は開固着および閉固着を検出しなくてもよい。すなわち制御装置５７は、モード切替スイッチ１０１ｃの出力に基づき、操作レバーからの信号に対するモータおよび開閉弁への制御指令を切り換え、圧力計が測定した圧力をタッチパネル１０１ｂに出力してもよい。
この場合は、オペレータがタッチパネル１０１ｂに表示される圧力を見て、開固着および閉固着の判断を行う。
【００７３】
（変形例３）
制御装置５７は、通常作業モードと、第１〜第３診断モードの合計４つのモードとを備えた。しかし制御装置５７は、通常作業モードと、少なくとも１つの診断モードを備えればよい。
【００７４】
（変形例４）
制御装置５７は、以下に示す第４の診断モードを備えてもよい。
第４の診断モードは、アクチュエータ動作に特段の異変が認知されない状況において、開閉弁の動作が正常であることの確認を目的とするものである。
第４の診断モードでは、制御装置５７は、オペレータに操作レバー５６ａ〜ｄを順番に操作してほしい旨の表示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。制御装置５７は、いずれの操作レバーから操作信号が入力されても、全てのポンプの傾転を同様に変化させる。制御装置５７は、操作信号を入力した操作レバーに対応するアクチュエータと接続される開閉弁に開指令を出力する。たとえば、オペレータの操作に基づき操作レバー５６ａが操作信号を出力した場合は、ブームシリンダ１に接続されている開閉弁４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、４９ａ、５０ａに開指令を出力する。
【００７５】
制御装置５７は、第１の診断モードと同様の手法を用いて、開指令が出力されている開閉弁を対象として閉固着の診断を行う。制御装置５７は、第２の診断モードと同様の手法を用いて、開指令が出力されていない開閉弁を対象として開固着の診断を行う。
したがって、オペレータが操作レバー５６ａ〜ｄを順番に操作することにより、全ての開閉弁について開固着と閉固着の診断が可能である。
【００７６】
（変形例５）
制御装置５７は、故障診断モードにおいて馬力制御をおこなってもよい。
故障診断モードでは、ポンプの傾転（吐出容量）は操作レバーの操作量に対応する。そのため、操作レバーが大きく操作されるとエンジンの負荷が増加してエンジンストールの可能性がある。開閉弁の診断には、エンジンへ過負荷を与えるようなレバー操作は不要であるが、仮にそのような操作が行われた場合でも、エンジンストールを防ぐために以下の処理を行う。すなわち、各ポンプの吐出圧と傾転からエンジントルクを算出し、エンジントルクが所定値を上回らないように傾転を一律に抑制する。
【００７７】
馬力制御が有効な場合には、操作レバーの操作量とアクチュエータの速度が一致しないため、オペレータがこの状態を異常と誤認する可能性がある。これを防止するために、制御装置５７はさらに以下の処理を行ってもよい。すなわち、制御装置５７は、エンジントルクが所定値に達すると、タッチパネル１０１ｂにエンジン負荷過大の警告とレバー操作量を抑える指示を表示する。制御装置５７は、馬力制御が有効な場合には馬力制御が行われていることをタッチパネル１０１ｂに表示する。
【００７８】
（変形例６）
制御装置５７は、閉回路ポンプ１２〜１５に接続された開閉弁の故障診断にあたり、往路および復路の両方について開固着診断、および閉固着診断を行った。しかし、制御装置５７は往路および復路のいずれか一方のみについて開固着診断、および閉固着診断を行ってもよい。
（変形例７）
制御装置５７は、いずれの故障診断モードにおいても、操作レバーの操作量に対するアクチュエータの動作速度は、通常作業モードと同一に制御した。しかし、安全性を考慮して故障診断モードにおける操作レバーの操作量に対するアクチュエータの動作速度は、通常作業モードよりも低速にしてもよい。
【００７９】
（変形例８）
制御装置５７は故障診断モードにおいて、制御装置５７が意図しない入力信号が入力された際に、この入力を無視してもよいし、警告を表示してもよい。すなわち、オペレータによる操作レバーの誤操作を無視してもよいし、警告を表示してもよい。
たとえば、第１の診断モードにおいて、特定の操作レバーの操作を促す表示をタッチパネル１０１ｂに表示させた後で、オペレータが異なる操作レバーを操作すると、制御装置５７は以下の処理を行う。すなわち、制御装置５７にその操作信号が入力されても、ポンプおよび開閉弁への操作指令を出力せず、タッチパネル１０１ｂに操作する操作レバーが間違っている旨の表示を出力する。
【００８０】
（変形例９）
制御装置５７は、第２の診断モードにおいて角度センサ１０５ａ〜ｄの出力を監視し、いずれかの角度センサの値が変化した場合、すなわちいずれかのアクチュエータが動作した場合には、操作レバーから入力される信号の有無にかかわらず、傾転をゼロに戻してもよい。
この変形例９によれば、開閉弁が開固着状態にあり意図せずアクチュエータが動作した場合でも、迅速にアクチュエータの動作を停止させることができる。
【００８１】
（変形例１０）
制御装置５７は、開固着の診断において、圧力計が検出する圧力の代わりに角度センサ１０５ａ〜ｄが検出する角度を用いて診断を行ってもよい。
開閉弁が開固着の状態となっている場合には、制御装置５７が開指令を出力していなくてもポンプが吐出した圧油がアクチュエータに到達してアクチュエータを動作させる。そのため、たとえば制御装置５７は、開固着診断モードのステップＳ５１８において、アクチュエータの動作の有無を角度センサ１０５ａ〜ｄが検出する角度から判断してもよい。いずれのアクチュエータも動作せず、角度センサ１０５ａ〜ｄが検出する角度に変化がなければ開固着状態にないと判断できる。
【００８２】
（変形例１１）
上述した第１の実施の形態では、第２の診断モードにおいてライン圧力を規定しなかった。しかし、ライン圧力をリリーフ圧まで上げて開固着診断を行ってもよい。
すなわち、制御装置５７は第２の診断モードにおいて、まず小流量で正常に開閉弁の差圧が生じることを確認した後に、オペレータに操作レバーのさらなる操作を促して、ポンプ吐出圧がリリーフ圧に至るまでポンプ傾転を増加させる。
この変形例１１によれば、高圧時にも開閉弁の閉鎖状態が維持されることを確認することができる。
【００８３】
（変形例１２）
制御装置５７は、第２の診断モードにおいて、ポンプ吐出圧力がリリーフ圧まで上がらとき、往路側の開閉弁が開固着状態にあると判断してもよい。
制御装置５７は、第２の診断モードにおいて、ポンプ吸込圧がチャージ圧より下回らないとき、復路側の開閉弁が開固着状態にあると判断してもよい。
【００８４】
（変形例１３）
第１の実施の形態では、閉回路ポンプ１２〜１５には、往路と復路の２つの流路を備える開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄが接続された。しかし、閉回路ポンプ１２〜１５に１つの流路を備える開閉弁を接続してもよい。
たとえば、往路と復路を備える開閉弁４３ａに代えて、１つの流路を備える２つの開閉弁を閉回路ポンプ１２に接続してもよい。
【００８５】
（変形例１４）
第１の実施の形態では、制御装置５７は油圧ショベルに備えられたが、制御装置５７を備える作業機械は油圧ショベルに限定されない。制御装置５７を備える作業機械は、少なくとも１つのアクチュエータ、少なくとも２つのポンプ、および少なくとも２つの開閉弁を備えればよい。制御装置５７を備える作業機械はたとえば、ホイールローダ、ダンプトラックなどである。
【００８６】
（第２の実施の形態）
本発明による作業機械の制御装置の第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、複数の開閉弁に共通する部位の故障を考慮する点で、第１の実施の形態と異なる。
第２の実施の形態における油圧ショベル１００の構成は、制御装置５７のＲＯＭに記憶されているプログラム以外は同一である。
【００８７】
（共通する部位の故障）
制御装置５７の診断部５７ｃは、第１の実施の形態の機能に加えて、共通する部位の故障を考慮する。
閉回路ポンプ１２〜１５とアクチュエータを接続する開閉弁４３ａ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄは、それぞれ１つの電磁弁を有し、ポンプからアクチュエータへの往路と、アクチュエータからポンプへの復路をその電磁弁により連動して開閉させる構造を有する。すなわち、１つの電磁弁で２つの流路を断続させている。そのため開閉弁４３ａは、往路を断続させる開閉弁４３ａ１と、復路を断続させる開閉弁４３ａ２とを一体化させた弁とみなすことができる。開閉弁４３ｂ〜ｄ、４４ａ〜ｄ、４５ａ〜ｄ、４６ａ〜ｄも同様である。
【００８８】
診断部５７ｃは、１つの電磁弁で開閉される開閉弁の往路および復路が同時に開固着、もしくは閉固着の状態になった場合は、双方で共用する部位である電磁弁、あるいは電磁弁のハーネスに問題があると判断する。この場合は、電磁弁あるいは電磁弁のハーネスの交換を促す指示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。
診断部５７ｃは、１つの電磁弁で開閉される開閉弁の往路および復路のうち、片方だけが開固着または閉固着の状態であり、もう片方が正常に開閉できる場合は、双方で共用する部位は正常に動作していると判断する。すなわち、電気的な故障ではなく、固着した側の弁体あるいはパイロット回路の構成部品の損傷であると判断する。この場合は、開閉弁を往路復路を含むユニットごと交換を促す指示をタッチパネル１０１ｂに表示させる。
【００８９】
（診断部の動作）
診断部５７ｃは、開固着および閉固着の有無を診断した後、すなわち図１４のステップＳ５０９の後、図１５のステップＳ５１８の後、図１６のステップＳ５２７の後で、上記の共通する部位の故障を判断する。そして、故障個所をタッチパネル１０１ｂに表示する際に、上記の交換を促す指示も併せて表示する。
【００９０】
上述した第２の実施の形態によれば、第１に実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果が得られる。
（１）診断部５７ｃは、共通する動作指令系統、すなわち同一の電磁弁、および電磁弁のハーネスからの信号に基づき動作する複数の開閉弁、すなわち開閉弁４３ａ１および開閉弁４３ａ２を対象として、開固着および閉固着の診断の結果に基づき、当該開閉弁と動作指令系統のいずれに問題があるかを判断する。
診断部５７ｃをこのように構成したので、不具合の詳細を明らかにすることができる。さらに、不具合の詳細に基づき、適切な対応策をタッチパネル１０１ｂを通してオペレータに提示することができる。
【００９１】
（２）診断部５７ｃは、共通する動作指令系統、すなわち同一の電磁弁、および電磁弁のハーネスからの信号に基づき動作する複数の開閉弁、すなわち開閉弁４３ａ１および開閉弁４３ａ２のいずれも開固着状態または閉固着状態であると診断する場合は動作指令系統に問題があると判断し、共通する動作指令系統からの信号に基づき動作する少なくとも１つの開閉弁が開固着状態または閉固着状態ではないと診断する場合は当該開閉弁に問題があると判断する。
【００９２】
（第２の実施の形態の変形例）
故障が発生することにより複数の開閉弁に影響を与える部位は、電磁弁および電磁弁のハーネスに限定されない。たとえば、制御装置５７と開閉弁とを接続する信号線を想定してもよい。
たとえば、制御装置５７と開閉弁４３ａ〜ｄとを接続する信号線４３ｗに断線などの不具合が生じると、開閉弁４３ａ〜ｄが開固着状態または閉固着状態となる。そのため診断部５７ｃは、開閉弁４３ａ〜ｄのいずれも開固着状態または閉固着状態であると診断した場合には、開閉弁４３ａ〜ｄではなく信号線４３ｗに問題があると判断し、その旨をタッチパネル１０１ｂを通してオペレータに提示してもよい。
【００９３】
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。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。すなわち、以下の作業機械の制御装置も本発明の範囲内に含まれる。
（１）制御装置５７の動作制御部５７ｂは、診断部５７ｃにより、複数の開閉弁の中に開固着又は閉固着した開閉弁が有ると診断された場合に、診断部５７ｃにより開固着又は閉固着と診断された開閉弁を開位置又は閉位置に保ち、当該開閉弁に接続されたポンプを操作レバーの操作量に基づき駆動制御する。
【符号の説明】
【００９４】
１  …  ブームシリンダ（アクチュエータ）
３  …  アームシリンダ（アクチュエータ）
５  …  バケットシリンダ（アクチュエータ）
７  …  旋回モータ（アクチュエータ）
８ａ  …  走行用モータ（アクチュエータ）
８ｂ  …  走行用モータ（アクチュエータ）
１２〜１５  …  閉回路ポンプ（ポンプ）
１６〜１９  …  開回路ポンプ（ポンプ）
４３ａ〜５０ｄ  …  開閉弁
５６ａ〜ｄ  …  操作レバー（入力部）
５７  …  制御装置
５７ｂ  …  動作制御部
５７ｃ  …  診断部
１００  …  油圧ショベル（作業機械）
【図１】
0006616675.tif 000002
【図２】
0006616675.tif 000003
【図３】
0006616675.tif 000004
【図４】
0006616675.tif 000005
【図５】
0006616675.tif 000006
【図６】
0006616675.tif 000007
【図７】
0006616675.tif 000008
【図８】
0006616675.tif 000009
【図９】
0006616675.tif 000010
【図１０】
0006616675.tif 000011
【図１１】
0006616675.tif 000012
【図１２】
0006616675.tif 000013
【図１３】
0006616675.tif 000014
【図１４】
0006616675.tif 000015
【図１５】
0006616675.tif 000016
【図１６】
0006616675.tif 000017