(57)【要約】  油圧ポンプ（５Ａ）と、油圧駆動装置と、油圧制御弁（５０）と、互いに通信可能に接続された第１制御装置（８１）および第２制御装置（８２）と、操作具（６０）と、操作具（６０）の操作量に応じた第１操作信号を少なくとも第１制御装置（８１）に出力する第１操作信号出力装置（７１）と、操作具（６０）の操作量に応じた第２操作信号を少なくとも第２制御装置（８２）に出力する第２操作信号出力装置（７２）とを備える。第１制御装置（８１）は、第１操作信号に基づく第１操作量データと、第２操作信号に基づく第２操作量データとを第１判定部で判定し、異常があると判定した場合は、第１制御信号出力部から油圧制御弁（５０）を停止状態に制御する停止信号を出力する。
2015107662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される作動油により駆動される油圧駆動装置と、
前記油圧ポンプから前記油圧駆動装置への作動油の供給を制御する油圧制御弁と、
互いに通信可能に接続されて前記油圧制御弁を制御する第１制御装置および第２制御装置と、
前記油圧駆動装置の操作を指示する操作具と、
前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第１操作信号を少なくとも前記第１制御装置に出力する第１操作信号出力装置と、
前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第２操作信号を少なくとも前記第２制御装置に出力する第２操作信号出力装置と、を備え、
前記第１制御装置は、
前記第１操作信号に基づく第１操作量データを前記第２制御装置に出力し、前記第２制御装置から出力される前記第２操作信号に基づく第２操作量データを入力する第１通信部と、
前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定する第１判定部と、
前記第１判定部で正常と判定された場合には、第１制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、
前記第１判定部で異常と判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力する第１制御信号出力部とを備え、
前記第２制御装置は、
前記第２操作信号に基づく第２操作量データを前記第１制御装置に出力し、前記第１制御装置から出力される前記第１操作量データを入力する第２通信部と、
前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定する第２判定部と、
前記第２判定部で正常と判定された場合には、第２制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、
前記第２判定部で異常と判定された場合には、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力する第２制御信号出力部とを備え、
前記油圧制御弁は、
前記第１制御信号および前記第２制御信号がいずれも作動信号であった場合は作動状態に制御され、
前記第１制御信号および前記第２制御信号のいずれか一方が停止信号であった場合は、作動油の供給を停止する停止状態に制御される
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記油圧制御弁は、
前記油圧ポンプおよび油圧駆動装置間に配置されたパイロット式方向切換弁と、
前記第１制御信号で制御される第１制御弁と、
前記第２制御信号で制御される第２制御弁と、を備え、
前記パイロット式方向切換弁は、パイロット圧によってスプールを移動して作動油の供給方向および油量を調整可能とされ、かつ、パイロット圧が所定値以下になるとスプールが中立位置に復帰して作動油の供給を停止し、
前記第１制御弁および前記第２制御弁は、前記パイロット式方向切換弁に対するパイロット圧の供給を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２に記載の作業機械において、
前記第１制御弁は、前記パイロット圧を制御して前記パイロット式方向切換弁における作動油の油量を調整する比例弁であり、
前記第２制御弁は、前記スプールの移動方向を制御して前記パイロット式方向切換弁における作動油の供給方向を制御する方向切換弁である
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１制御装置には、前記第１操作信号および前記第２操作信号が入力され、
前記第２制御装置には、前記第２操作信号のみが入力され、
前記第１判定部は、前記第１操作信号および前記第２操作信号に基づいて前記操作信号に異常があるかを判定し、
前記第１制御信号出力部は、前記第１判定部で前記操作信号に異常があると判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１制御装置は、前記第１操作量データに基づいて前記油圧制御弁の制御量を算出し、この制御量に基づいて前記第１制御信号および前記第２制御信号を生成する制御信号生成部を備え、
前記第１制御装置の第１通信部は、前記第２制御信号を前記第２制御装置に出力し、
前記第２制御装置の第２制御信号出力部は、前記第１制御装置から入力した前記第２制御信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１制御装置を構成するマスターコントローラと、
前記第２制御装置を構成する第１のスレーブコントローラと、
前記第１制御装置および前記第２制御装置と通信可能に接続されて前記第２制御信号を入力可能な第２のスレーブコントローラとを備え、
前記油圧制御弁は複数設けられ、
前記マスターコントローラは、前記第１制御信号を前記複数の油圧制御弁に出力し、
前記第１のスレーブコントローラは、
前記複数の油圧制御弁のうち、第１のスレーブコントローラの制御対象として設定された油圧制御弁に前記第２制御信号を出力し、
前記第２のスレーブコントローラは、第２のスレーブコントローラの制御対象として設定された油圧制御弁に入力した前記第２制御信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される作動油により駆動される油圧駆動装置と、
前記油圧ポンプから前記油圧駆動装置への作動油の供給を制御する油圧制御弁と、
互いに通信可能に接続されて前記油圧制御弁を制御する第１制御装置および第２制御装置と、
前記油圧駆動装置の操作を指示する操作具と、
前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第１操作信号を少なくとも前記第１制御装置に出力する第１操作信号出力装置と、
前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第２操作信号を少なくとも前記第２制御装置に出力する第２操作信号出力装置と、を備えた作業機械の油圧駆動制御方法であって、
前記第１制御装置は、
前記第１操作信号に基づく第１操作量データを前記第２制御装置に出力し、前記第２制御装置から出力される前記第２操作信号に基づく第２操作量データを入力し、
前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定し、
正常と判定された場合には、第１制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、
異常と判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力し、
前記第２制御装置は、
前記第２操作信号に基づく第２操作量データを前記第１制御装置に出力し、前記第１制御装置から出力される前記第１操作量データを入力し、
前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定し、
正常と判定された場合には、第２制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、
異常と判定された場合には、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力し、
前記第１制御信号および前記第２制御信号がいずれも作動信号であった場合は、前記油圧制御弁を作動状態に制御し、
前記第１制御信号および前記第２制御信号のいずれか一方が停止信号であった場合は、前記油圧制御弁を作動油の供給を停止する停止状態に制御する
ことを特徴とする作業機械の油圧駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの作業機械および作業機械の油圧駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの作業機械において、操作レバーなどの操作部で作業機などの駆動部を操作する際に、操作部からの信号が入力される入力コントローラや、駆動部を駆動するための信号を出力する出力コントローラの異常を、メインコントローラで検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の建設機械は、操作部と、操作部の操作位置を検出する検出手段と、この検出手段で検出された検出データを入力して入力データを作成し、出力する入力コントローラと、入力データを入力して制御目標値を演算し、その演算データを出力するメインコントローラと、演算データを入力して駆動部を駆動するための出力データを作成して出力する出力コントローラと、を備える。
メインコントローラは、各入出力コントローラから出力されるデータを一定時間監視し、データを出力しない入出力コントローラを故障していると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８０４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、各入出力コントローラの異常を判定できる。しかしながら、データの出力の有無で故障を判定するため、入力コントローラから誤った入力データが出力された場合は、故障が生じたと判定できないという課題がある。
すなわち、操作部の操作位置を検出する検出手段に故障があったり、検出データにノイズが加わることなどで、入力コントローラに誤った検出データが入力される場合がある。この場合、入力コントローラは、誤った検出データに基づく入力データを出力するが、データは出力されるため、故障であると判定できない。
また、入力コントローラにおいてエラーが生じても、データが出力された場合には同じく故障であると判定できない。
このように誤った入力データに基づいて出力データを作成すると、作業機を正しく駆動できない。このため、誤った入力データを監視して異常が発生した場合に、作業機を停止できる作業機械が求められている。【０００６】
本発明の目的は、操作具の操作量を検出した信号の異常を監視でき、異常発生時に油圧駆動装置を確実に停止できる作業機械および作業機械の油圧駆動制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の作業機械は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により駆動される油圧駆動装置と、前記油圧ポンプから前記油圧駆動装置への作動油の供給を制御する油圧制御弁と、互いに通信可能に接続されて前記油圧制御弁を制御する第１制御装置および第２制御装置と、前記油圧駆動装置の操作を指示する操作具と、前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第１操作信号を少なくとも前記第１制御装置に出力する第１操作信号出力装置と、前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第２操作信号を少なくとも前記第２制御装置に出力する第２操作信号出力装置と、を備え、前記第１制御装置は、前記第１操作信号に基づく第１操作量データを前記第２制御装置に出力し、前記第２制御装置から出力される前記第２操作信号に基づく第２操作量データを入力する第１通信部と、前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定する第１判定部と、前記第１判定部で正常と判定された場合には、第１制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、前記第１判定部で異常と判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力する第１制御信号出力部とを備え、前記第２制御装置は、前記第２操作信号に基づく第２操作量データを前記第１制御装置に出力し、前記第１制御装置から出力される前記第１操作量データを入力する第２通信部と、前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定する第２判定部と、前記第２判定部で正常と判定された場合には、第２制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、前記第２判定部で異常と判定された場合には、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力する第２制御信号出力部とを備え、前記油圧制御弁は、前記第１制御信号および前記第２制御信号がいずれも作動信号であった場合は作動状態に制御され、前記第１制御信号および前記第２制御信号のいずれか一方が停止信号であった場合は、作動油の供給を停止する停止状態に制御されることを特徴とする。【０００８】
本発明では、第１操作信号出力装置および第２操作信号出力装置は操作具の操作量を検出し、操作量に応じた第１操作信号および第２操作信号を第１制御装置および第２制御装置に出力する。第１制御装置は、第１操作信号に基づく第１操作量データを第２制御装置に出力し、第２制御装置は、第２操作信号に基づく第２操作量データを第１制御装置に出力する。このため、第１制御装置および第２制御装置は、相互に入力された操作信号を共有する。
第１制御装置および第２制御装置の各判定部は、それぞれ第１操作量データおよび第２操作量データを比較する。そして、各判定部は、各操作量データが一致したか否かで、正常か異常かを判定する。すなわち、第１制御装置および第２制御装置のそれぞれで、操作部における操作量の検出データに異常がないかを監視できる。
そして、第１制御装置の第１判定部で異常であると判定した場合は、第２操作信号出力装置に異常がある場合と、第２操作信号の出力線に断線などの異常がある場合と、第２制御装置に異常がある場合とを想定できる。この場合、第１制御装置の第１制御信号出力部は、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力するため、第２制御装置の第２制御信号出力部からどのような信号が出力されていても、油圧制御弁を停止状態に制御できる。
同様に、第２制御装置の第２判定部で異常であると判定した場合は、第１操作信号出力装置に異常がある場合と、第１操作信号の出力線に断線などの異常がある場合と、第１制御装置に異常がある場合とを想定できる。この場合、第２制御装置の第２制御信号出力部は、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力するため、第１制御装置の第１制御信号出力部からどのような信号が出力されていても、油圧制御弁を停止状態に制御できる。
すなわち、第１制御装置および第２制御装置のいずれかの判定部で異常が発生したと判定した場合には、油圧制御弁を確実に停止できるため、油圧駆動装置を安全に停止できる。【０００９】
本発明の作業機械において、前記油圧制御弁は、前記油圧ポンプおよび油圧駆動装置間に配置されたパイロット式方向切換弁と、前記第１制御信号で制御される第１制御弁と、前記第２制御信号で制御される第２制御弁と、を備え、前記パイロット式方向切換弁は、パイロット圧によってスプールを移動して作動油の供給方向および油量を調整可能とされ、かつ、パイロット圧が所定値以下になるとスプールが中立位置に復帰して作動油の供給を停止し、前記第１制御弁および前記第２制御弁は、前記パイロット式方向切換弁に対するパイロット圧の供給を制御することが好ましい。【００１０】
本発明では、第１制御装置が出力する第１制御信号で第１制御弁を制御し、第２制御装置が出力する第２制御信号で第２制御弁を制御する。従って、一方の制御装置に異常が発生しても、他方の制御装置により第１制御弁または第２制御弁のいずれかは正常に制御できる。これにより、パイロット式方向切換弁のスプールを中立位置に復帰させて作動油の供給を確実に停止させることができる。【００１１】
本発明の作業機械において、前記第１制御弁は、前記パイロット圧を制御して前記パイロット式方向切換弁における作動油の油量を調整する比例弁であり、前記第２制御弁は、前記スプールの移動方向を制御して前記パイロット式方向切換弁における作動油の供給方向を制御する方向切換弁であることが好ましい。【００１２】
本発明では、第１制御弁が比例弁であり、第２制御弁が方向切換弁であるため、第１、２制御弁の一方を正常に制御できれば、パイロット式方向切換弁のスプールを容易に中立位置に移動して停止状態に制御できる。【００１３】
本発明の作業機械において、前記第１制御装置には、前記第１操作信号および前記第２操作信号が入力され、前記第２制御装置には、前記第２操作信号のみが入力され、前記第１判定部は、前記第１操作信号および前記第２操作信号に基づいて前記操作信号に異常があるかを判定し、前記第１制御信号出力部は、前記第１判定部で前記操作信号に異常があると判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力することが好ましい。【００１４】
本発明では、第１制御装置は、２つの操作信号が入力されるため、第１判定部は２つの操作信号に基づいて評価することで、操作信号に異常があるかを判定できる。従って、第２制御装置から第２操作量データを入力できない場合でも異常発生を確実にかつ迅速に判定できる。そして、第１判定部で操作信号に異常があると判定した場合は、第１制御信号として停止信号を出力するので、油圧制御弁を確実に停止でき、油圧駆動装置を安全に停止できる。【００１５】
本発明の作業機械において、前記第１制御装置は、前記第１操作量データに基づいて前記油圧制御弁の制御量を算出し、この制御量に基づいて前記第１制御信号および前記第２制御信号を生成する制御信号生成部を備え、前記第１制御装置の第１通信部は、前記第２制御信号を前記第２制御装置に出力し、前記第２制御装置の第２制御信号出力部は、前記第１制御装置から入力した前記第２制御信号を出力することが好ましい。【００１６】
本発明では、第１制御装置がマスターのコントローラとして機能し、第２制御装置は制御信号を生成する必要が無いため、第２制御装置の負荷を軽減できる。【００１７】
本発明の作業機械において、前記第１制御装置を構成するマスターコントローラと、前記第２制御装置を構成する第１のスレーブコントローラと、前記第１制御装置および第２制御装置と通信可能に接続されて前記第２制御信号を入力可能な第２のスレーブコントローラとを備え、前記油圧制御弁は複数設けられ、前記マスターコントローラは、前記第１制御信号を前記複数の油圧制御弁に出力し、前記第１のスレーブコントローラは、前記複数の油圧制御弁のうち、第１のスレーブコントローラの制御対象として設定された油圧制御弁に前記第２制御信号を出力し、前記第２のスレーブコントローラは、第２のスレーブコントローラの制御対象として設定された油圧制御弁に入力した前記第２制御信号を出力することが好ましい。【００１８】
本発明では、２つのスレーブコントローラを設け、複数の油圧制御弁を２つのグループに分けて、各グループを第１および第２スレーブコントローラで別々に制御する。従って、一方のスレーブコントローラに異常が生じた場合でも、他方のスレーブコントローラが制御する油圧制御弁の作動を継続できる。このため、例えば、２つのグループに属する油圧制御弁で１つの油圧駆動装置の駆動を制御すれば、一方のスレーブコントローラに異常が生じても、他方のスレーブコントローラの制御により前記油圧駆動装置の作動を継続できる。【００１９】
本発明は、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油により駆動される油圧駆動装置と、前記油圧ポンプから前記油圧駆動装置への作動油の供給を制御する油圧制御弁と、互いに通信可能に接続されて前記油圧制御弁を制御する第１制御装置および第２制御装置と、前記油圧駆動装置の操作を指示する操作具と、前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第１操作信号を少なくとも前記第１制御装置に出力する第１操作信号出力装置と、前記操作具の操作量を検出し、検出した操作量に応じた第２操作信号を少なくとも前記第２制御装置に出力する第２操作信号出力装置と、を備えた作業機械の油圧駆動制御方法であって、前記第１制御装置は、前記第１操作信号に基づく第１操作量データを前記第２制御装置に出力し、前記第２制御装置から出力される前記第２操作信号に基づく第２操作量データを入力し、前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定し、正常と判定された場合には、第１制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、異常と判定された場合には、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力し、前記第２制御装置は、前記第２操作信号に基づく第２操作量データを前記第１制御装置に出力し、前記第１制御装置から出力される前記第１操作量データを入力し、前記第１操作量データおよび前記第２操作量データを比較して正常であるか異常であるかを判定し、正常と判定された場合には、第２制御信号として、入力された操作信号に応じて前記油圧制御弁を制御する作動信号を出力し、異常と判定された場合には、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力し、前記第１制御信号および前記第２制御信号がいずれも作動信号であった場合は、前記油圧制御弁を作動状態に制御し、前記第１制御信号および前記第２制御信号のいずれか一方が停止信号であった場合は、前記油圧制御弁を作動油の供給を停止する停止状態に制御することを特徴とする。【００２０】
本発明によれば、前記作業機械と同様に、第１制御装置および第２制御装置のそれぞれで、操作部における操作量の検出データに異常がないかを監視できる。
そして、第１制御装置で異常であると判定した場合は、第１制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力するため、第２制御装置の第２制御信号出力部からどのような信号が出力されていても、油圧制御弁を停止状態に制御できる。
同様に、第２制御装置で異常であると判定した場合は、第２制御信号として、前記油圧制御弁を停止状態に制御する停止信号を出力するため、第１制御装置の第１制御信号出力部からどのような信号が出力されていても、油圧制御弁を停止状態に制御できる。
従って、第１制御装置および第２制御装置のいずれかで異常が発生したと判定した場合には、油圧制御弁を確実に停止できるため、油圧駆動装置を安全に停止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる油圧ショベルを示す側面図。
【図２】油圧ショベルの油圧回路の全体構成を示す図。
【図３】油圧ショベルの操作制御システムの構成を示す図。
【図４】油圧ショベルの操作具の操作監視システムの構成を示す図。
【図５】第１操作信号および第２操作信号における操作量と電圧値との関係を示すグラフ。
【図６】マスターコントローラおよびスレーブコントローラの構成を示すブロック図。
【図７】マスターコントローラおよびスレーブコントローラの油圧駆動制御方法を示すフローチャート。
【図８】本発明の変形例にかかる油圧ショベルを示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［油圧ショベル全体の説明］
図１には、本実施形態に係る作業機械としての油圧ショベル１が示されている。この油圧ショベル１は、鉱山などで用いられる大型のローディングショベルであり、車両本体２と作業機３とを備えている。
【００２３】
［車両本体］
車両本体２は、走行体２１と、走行体２１上に旋回可能に設けられた旋回体２２とを備えている。走行体２１は、左右一対の走行装置２１１を備えている。各走行装置２１１は、履帯２１２を備え、後述する左走行モータ２１３Ｌおよび右走行モータ２１３Ｒで履帯２１２を駆動することによって油圧ショベル１を走行させる。
【００２４】
［旋回体］
旋回体２２は、キャブ２３、カウンタウェイト２４、およびエンジンルーム２５を備えている。カウンタウェイト２４は、作業機３との重量バランス用に設けられ、内部に重量物が充填されている。
旋回体２２は、後述する油圧式の旋回モータ２６により旋回される。また、旋回体２２には、オペレータなどが乗り降りするための、油圧式の昇降ラダー２７も設けられている。昇降ラダー２７は、油圧駆動で上げ下げでき、昇降時には昇降ラダー２７を下げて乗り降り可能とし、油圧ショベル１の作業中は昇降ラダー２７を上げて作業している。
【００２５】
［作業機］
作業機３は、旋回体２２の前部中央位置に取り付けられており、ブーム３１、アーム３２、バケット３３、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、クラムシリンダ３７を備えている。ブーム３１の基端部は、旋回体２２に回転可能に連結されている。
また、ブーム３１の先端部には、アーム３２の基端部が回転可能に連結されている。アーム３２の先端部には、バケット３３が回転可能に連結されている。バケット３３は、内部に設けられたクラムシリンダ３７により開閉可能なバケットである。
【００２６】
ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６およびクラムシリンダ３７は、後述する油圧ポンプ５から吐出された作動油によって駆動される油圧シリンダである。そして、ブームシリンダ３４はブーム３１を動作させ、アームシリンダ３５はアーム３２を動作させる。バケットシリンダ３６は、バケット３３を動作させ、クラムシリンダ３７はバケット３３を開閉する。
【００２７】
［油圧ショベルの油圧回路の構成］
図２には、油圧ショベル１の油圧回路の全体構成が示されている。
油圧ショベル１は、鉱山用の大型のローディングショベルであるため、油圧で駆動される作業機である、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、クラムシリンダ３７はそれぞれ２本ずつ設けられている。
また、前述した旋回モータ２６と、左走行モータ２１３Ｌおよび右走行モータ２１３Ｒは油圧で駆動される。従って、本発明の油圧駆動装置は、各シリンダ３４〜３７および各モータ２６，２１３Ｌ，２１３Ｒによって構成される。
【００２８】
［油圧ポンプ］
油圧ショベル１は、前記油圧駆動装置を駆動するための油圧ポンプ５として、４組の油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを備えている。
各油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄは、駆動軸６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに直列に接続された可変容量型の２つの油圧ポンプで構成されている。各駆動軸６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、図示略のＰＴＯ（Power take-off）を介して伝達されるエンジンや電気モータの出力によって駆動される。なお、電気モータは、エンジンの出力で発電する発電機の電力や、油圧ショベル１の外部に設置された発電機からケーブルを介して供給される電力で駆動される。
また、油圧ポンプ５の数や、油圧ポンプ５の駆動軸を駆動するエンジンや電気モータの数は、油圧ショベル１のサイズなどに応じて設定すればよい。例えば、バケット３３の容量がより大きな油圧ショベルの場合には、エンジンや電気モータを２台以上配置してもよい。また、３つ以上の油圧ポンプ５を１つの駆動軸に直列に接続してもよい。
【００２９】
油圧ショベル１は、各油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄから圧送された作動油を、各油圧駆動装置に供給するための油圧制御弁（コントロールバルブ）５０を備えている。なお、本実施形態では、各油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ毎に３〜４個の油圧制御弁５０が設けられ、合計で１４個の油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｎが設けられている。なお、以下の説明において、油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｎに共通する特徴を説明する場合には、油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｎを総称して油圧制御弁５０と表記する。
【００３０】
［油圧ポンプ５Ａ用の油圧制御弁と油圧駆動装置との組み合わせ］
油圧ポンプ５Ａには３つの油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｃが接続されている。油圧制御弁５０Ａは、アームシリンダ３５の伸縮を制御する。油圧制御弁５０Ｂは、バケットシリンダ３６を伸ばす制御（バケットダンプ制御）と、ブームシリンダ３４を伸ばす制御（ブームアップ制御）とを行う。油圧制御弁５０Ｃは、旋回モータ２６の駆動を制御する。
【００３１】
［油圧ポンプ５Ｂ用の油圧制御弁と油圧駆動装置との組み合わせ］
油圧ポンプ５Ｂには４つの油圧制御弁５０Ｄ〜５０Ｇが接続されている。油圧制御弁５０Ｄは、左走行モータ２１３Ｌの駆動を制御する。油圧制御弁５０Ｅは、アームシリンダ３５を伸ばす制御（アームダンプ制御）と、バケットシリンダ３６を伸ばす制御（バケットダンプ制御）とを行う。油圧制御弁５０Ｆは、クラムシリンダ３７の伸縮を制御する。油圧制御弁５０Ｇは、ブームシリンダ３４の伸縮を制御する。
【００３２】
［油圧ポンプ５Ｃ用の油圧制御弁と油圧駆動装置との組み合わせ］
油圧ポンプ５Ｃには３つの油圧制御弁５０Ｈ〜５０Ｊが接続されている。油圧制御弁５０Ｈは、ブームシリンダ３４を縮める制御（ブームダウン制御）を行う。油圧制御弁５０Ｉは、バケットシリンダ３６の伸縮を制御する。油圧制御弁５０Ｊは、旋回モータ２６の駆動を制御する。
【００３３】
［油圧ポンプ５Ｄ用の油圧制御弁と油圧駆動装置との組み合わせ］
油圧ポンプ５Ｄには４つの油圧制御弁５０Ｋ〜５０Ｎが接続されている。油圧制御弁５０Ｋは、右走行モータ２１３Ｒの駆動を制御する。油圧制御弁５０Ｌは、アームシリンダ３５の伸縮を制御する。油圧制御弁５０Ｍは、バケットシリンダ３６の伸縮を制御する。油圧制御弁５０Ｎは、ブームシリンダ３４の伸縮を制御する。
【００３４】
［油圧駆動装置に対応する複数の油圧回路の説明］
クラムシリンダ３７および走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒ以外の油圧駆動装置は、以下に説明するように、複数の油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄおよび油圧制御弁５０で制御されている。
ブームシリンダ３４を伸ばす駆動は、油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｎの３系統の油圧回路で制御している。
ブームシリンダ３４を縮める駆動は、油圧ポンプ５Ｂ，５Ｃ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ｇ，５０Ｈ，５０Ｎの３系統の油圧回路で制御している。
アームシリンダ３５を伸ばす駆動は、油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ａ，５０Ｅ，５０Ｌの３系統の油圧回路で制御している。
アームシリンダ３５を縮める駆動は、油圧ポンプ５Ａ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ａ，５０Ｌの２系統の油圧回路で制御している。
バケットシリンダ３６を伸ばす駆動は、油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ｂ，５０Ｅ，５０Ｉ，５０Ｍの４系統の油圧回路で制御している。
バケットシリンダ３６を縮める駆動は、油圧ポンプ５Ｃ，５Ｄおよび油圧制御弁５０Ｉ，５０Ｍの２系統の油圧回路で制御している。
【００３５】
このように複数系統の油圧回路で油圧駆動装置を制御することで、いずれか１つの油圧ポンプ５や油圧制御弁５０が故障などで停止しても、他の系統の油圧回路を用いて制御することができる。このため、作業機であるブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６を複数系統の油圧回路で駆動するため、一部の油圧ポンプ５や油圧制御弁５０が故障しても、作業機を動かして、バケット３３を地面に着けることができ、油圧ショベル１を安定した姿勢に戻すことができる。特に、ブームシリンダ３４を伸ばす制御は３系統、バケットシリンダ３６を伸ばす制御は４系統の油圧回路で制御しているので、バケット３３を地面に着けるまで動かすことができる。
【００３６】
旋回モータ２６は、油圧ポンプ５Ａ，５Ｃおよび油圧制御弁５０Ｃ，５０Ｊの２系統の油圧回路で制御している。旋回モータ２６を２系統の油圧回路で制御しているので、作動油の供給量を増やして旋回モータ２６を効率良く作動させることもできる。
なお、クラムシリンダ３７や走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒ等も複数系統の油圧回路で駆動してもよい。これらの複数系統の油圧回路で制御すれば、１つの油圧ポンプ５や油圧制御弁５０が故障しても油圧ショベル１の運転を継続できる。
【００３７】
［油圧制御弁の構成］
油圧制御弁５０（５０Ａ〜５０Ｎ）は、パイロット式方向切換弁５１（５１Ａ〜５１Ｎ）と、本発明の第１制御弁である比例制御弁５２（５２Ａ〜５２Ｎ）と、本発明の第２制御弁である方向切換弁５３（５３Ａ〜５３Ｎ）とで構成されている。なお、以下の説明において、パイロット式方向切換弁５１Ａ〜５１Ｎ、比例制御弁５２Ａ〜５２Ｎ、方向切換弁５３Ａ〜５３Ｎに共通する特徴を説明する場合には、これらを総称してパイロット式方向切換弁５１、比例制御弁５２、方向切換弁５３と表記する。
【００３８】
［パイロット式方向切換弁］
パイロット式方向切換弁５１は、各油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄと、油圧駆動装置との間に配置されている。パイロット式方向切換弁５１は、パイロット圧で移動されるスプールを有し、スプールを２つの切換位置および中立位置の３つの位置に移動して作動油の流れを切り換える３ポジションタイプの切換弁である。また、パイロット式方向切換弁５１のスプールは、所定値以上のパイロット圧が加わっていない場合には、スプリングなどによって中立位置に復帰する。そして、スプールが中立位置に復帰すると、作動油は油圧駆動装置に供給されず、油圧駆動装置は停止する。
【００３９】
［比例制御弁および方向切換弁］
比例制御弁５２および方向切換弁５３は、図示略のパイロットポンプからパイロット式方向切換弁５１に供給する作動油を制御して、油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄから油圧駆動装置に供給する作動油の流れや油量を制御する。
［比例制御弁］
比例制御弁５２は電磁比例弁であり、後述するマスターコントローラ８１で制御される。そして、比例制御弁５２は、パイロット式方向切換弁５１に加えるパイロット圧を制御する。
【００４０】
［方向切換弁］
方向切換弁５３は、電磁式の方向切換弁であり、後述するスレーブコントローラ８２、８３で制御される。そして、方向切換弁５３は、パイロット式方向切換弁５１のスプールの移動方向を制御する。
【００４１】
［油圧制御弁の動作］
油圧制御弁５０は、図示略のパイロットポンプから供給される作動油で動作する。なお、油圧ポンプ５をパイロットポンプとして利用してもよい。
パイロットポンプから供給される作動油は、比例制御弁５２に供給される。そして、マスターコントローラ８１は、比例制御弁５２を制御して作動油の流量を調整する。比例制御弁５２で流量が調整された作動油は、方向切換弁５３に供給される。従って、マスターコントローラ８１が比例制御弁５２の流量を絞れば、方向切換弁５３に供給される作動油の流量を抑制できる。
スレーブコントローラ８２、８３は、方向切換弁５３を制御して作動油の供給先を切り換える。すなわち、比例制御弁５２から供給される作動油を、方向切換弁５３によってパイロット式方向切換弁５１の左側の操作部５１１（図３参照）に供給すると、パイロット式方向切換弁５１の右側の操作部５１２から作動油が排出され、パイロット式方向切換弁５１のスプールが右側に移動する。
一方、比例制御弁５２から供給される作動油を、方向切換弁５３によってパイロット式方向切換弁５１の右側の操作部５１２に供給すると、パイロット式方向切換弁５１の左側の操作部５１１から作動油が排出され、パイロット式方向切換弁５１のスプールが左側に移動する。
以上のとおり、油圧制御弁５０は、パイロットポンプから比例制御弁５２および方向切換弁５３を介してパイロット式方向切換弁５１に作動油を供給し、パイロット式方向切換弁５１のスプールの移動を制御することで、油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄから油圧駆動装置に供給する作動油の流れや油量を制御する。
【００４２】
［油圧シリンダ］
各シリンダ３４〜３７は一般的な油圧シリンダで構成される。すなわち、シリンダ３４〜３７は、シリンダチューブと、ピストンロッドとを備える。シリンダチューブ内部は、ピストンロッドのピストン部分によって、キャップ側およびロッド側の２室に区画されている。
シリンダ３４〜３７を伸長する場合は、前記２室のうち、シリンダの基端側であるキャップ側に作動油を供給し、ピストンロッドが設けられたロッド側より作動油を排出する。
シリンダ３４〜３７を収縮する場合は、前記２室のうち、ロッド側に作動油を供給し、キャップ側より作動油を排出する。
【００４３】
［操作制御システム］
次に、油圧駆動装置の操作を制御する操作制御システムについて、図３、４を参照して説明する。なお、図３では、前記油圧ポンプ５Ａから供給される作動油を制御する油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｃの制御を例示している。
図３に示すように、操作制御システムは、操作具６０の操作量を検出して操作信号を出力する第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２と、ポンプコントローラ８０と、マスターコントローラ８１と、スレーブコントローラ８２，８３と、エレクトリックコントローラ８４と、モニタ８５とを備える。ポンプコントローラ８０、マスターコントローラ８１、スレーブコントローラ８２，８３、エレクトリックコントローラ８４、モニタ８５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）９０で互いに通信可能に接続されている。なお、前述したように、マスターコントローラ８１およびスレーブコントローラ８２，８３は、比例制御弁５２および方向切換弁５３を制御するバルブコントローラである。
【００４４】
［操作具］
本実施形態の操作具６０は、図４に示すように、右レバー６１、左レバー６２、右走行装置の駆動を指令する右ペダル６３、左走行装置の駆動を指令する左ペダル６４、クラムオープンペダル６５、クラムクローズペダル６６、旋回ブレーキペダル６７を備える。右レバー６１、左レバー６２、右ペダル６３、左ペダル６４は、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、旋回モータ２６、右走行モータ２１３Ｒおよび左走行モータ２１３Ｌの駆動を操作する。クラムオープンペダル６５およびクラムクローズペダル６６は、クラムシリンダ３７の駆動を操作する。旋回ブレーキペダル６７は、旋回モータ２６のブレーキ操作を行う。なお、油圧制御弁５０の数は任意に設定できる。また、旋回ブレーキペダル６７を設けずに旋回レバー（本実施形態では左レバー６２）のみで旋回モータ２６の駆動および制動を行えばよい。すなわち、旋回レバーと旋回ブレーキペダルを１つのレバーで共通化してもよい。
【００４５】
［レバーの操作パターン］
本実施形態の油圧ショベル１における右レバー６１、左レバー６２の操作パターンは以下のとおりである。右レバー６１の前後操作はブーム下げ・上げの操作であり、右レバー６１の左右操作はバケット掘削・ダンプの操作である。左レバー６２の前後操作はアームダンプ・掘削の操作であり、左レバー６２の左右操作は左旋回・右旋回の操作である。
【００４６】
［第１操作信号出力装置および第２操作信号出力装置］
第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２は、操作具６０の操作量を検出するセンサであり、図４に示すように、操作具６０毎に設けられている。
右レバー６１には、第１操作信号出力装置７１ＬＲＡ、７１ＦＲＡ、第２操作信号出力装置７２ＬＲＡ、７２ＦＲＡが設けられ、右レバー６１の前後操作と左右操作に対応した信号を出力する。
第１操作信号出力装置７１ＬＲＡ、第２操作信号出力装置７２ＬＲＡは、右レバー６１の左右の操作を検出し、左右の操作に対応した操作信号を出力する。
第１操作信号出力装置７１ＦＲＡ、第２操作信号出力装置７２ＦＲＡは、右レバー６１の前後の操作を検出し、前後の操作に対応した操作信号を出力する。
左レバー６２には、第１操作信号出力装置７１ＬＲＢ、７１ＦＲＢ、第２操作信号出力装置７２ＬＲＢ、７２ＦＲＢが設けられ、左レバー６２の前後操作と左右操作に対応した信号を出力する。
第１操作信号出力装置７１ＬＲＢ、第２操作信号出力装置７２ＬＲＢは、左レバー６２の左右の操作を検出し、左右の操作に対応した操作信号を出力する。
第１操作信号出力装置７１ＦＲＢ、第２操作信号出力装置７２ＦＲＢは、左レバー６２の前後の操作を検出し、前後の操作に対応した操作信号を出力する。
右ペダル６３には第１操作信号出力装置７１Ｃ、第２操作信号出力装置７２Ｃが設けられ、左ペダル６４には、第１操作信号出力装置７１Ｄ、第２操作信号出力装置７２Ｄが設けられる。第１操作信号出力装置７１Ｃ、第２操作信号出力装置７２Ｃは、右ペダル６３の操作を検出し、ペダル操作に対応した操作信号を出力する。第１操作信号出力装置７１Ｄ、第２操作信号出力装置７２Ｄは、左ペダル６４の操作を検出し、ペダル操作に対応した操作信号を出力する。
クラムオープンペダル６５には、第１操作信号出力装置７１Ｅ、第２操作信号出力装置７２Ｅが設けられ、クラムクローズペダル６６には、第１操作信号出力装置７１Ｆ、第２操作信号出力装置７２Ｆが設けられ、旋回ブレーキペダル６７には第１操作信号出力装置７１Ｇ、第２操作信号出力装置７２Ｇが設けられる。第１操作信号出力装置７１Ｅ、第２操作信号出力装置７２Ｅは、クラムオープンペダル６５の操作を検出し、ペダル操作に対応した操作信号を出力する。第１操作信号出力装置７１Ｆ、第２操作信号出力装置７２Ｆは、クラムクローズペダル６６の操作を検出し、ペダル操作に対応した操作信号を出力する。第１操作信号出力装置７１Ｇ、第２操作信号出力装置７２Ｇは、旋回ブレーキペダル６７の操作を検出し、ペダル操作に対応した操作信号を出力する。
【００４７】
［操作量検出用のセンサ］
第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２は、操作具６０の操作量（レバーの倒し角度や、ペダルの踏み込み角度）を検出するセンサを備え、このセンサの検出データに基づく操作信号を出力する。操作具６０が電気式のレバーやペダルであれば、ポテンショメータ等を前記センサとして利用できる。また、操作具６０がパイロット方式のレバー等であれば、操作具６０の操作で変化するパイロット圧を検出して電気信号に変換する圧力センサ等を前記センサとして利用できる。
【００４８】
［操作信号］
また、第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２から出力される操作信号としては、電圧値が操作量に比例する電気信号でもよいし、操作量を示すデジタルデータでもよい。操作信号出力装置がデジタルデータを出力する場合には、そのデータを、ＣＡＮ９０を介してマスターコントローラ８１やスレーブコントローラ８２に入力してもよい。
本実施形態では、第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２から出力される操作信号は、図５に示すように、操作具６０の操作量に比例する電圧値の電気信号であり、かつ、互いに反転した電圧値が出力されるように設定されている。
すなわち、第１操作信号出力装置７１から出力される第１操作信号Ｖ１は、操作具６０の操作量が１００％の場合に４Ｖ、操作量が−１００％の場合に１Ｖ、中立位置（操作量０％）の場合に２．５Ｖとなるように設定されている。
一方、第２操作信号出力装置７２から出力される第２操作信号Ｖ２は、操作具６０の操作量が１００％の場合に１Ｖ、操作量が−１００％の場合に４Ｖ、中立位置（操作量０％）の場合に２．５Ｖとなり、前記第１操作信号Ｖ１とは逆特性となるように設定されている。
【００４９】
第１操作信号Ｖ１および第２操作信号Ｖ２が逆特性であるため、第１操作信号Ｖ１および第２操作信号Ｖ２を加算すると、常に一定値（５Ｖ）になる。従って、これらの２つの操作信号Ｖ１，Ｖ２の電圧値を検出することで、各操作信号の異常チェックを行うことができる。また、各操作信号Ｖ１，Ｖ２にノイズが影響した場合も、２つの操作信号Ｖ１，Ｖ２を加算処理することでノイズの影響を排除することができるので、耐ノイズ性の高い信号処理が可能となり、操作信号から正しい操作量を把握できる。
なお、操作具６０から２系統のＣＡＮ９０を経由して、マスターコントローラ８１やスレーブコントローラ８２に操作信号を入力してもよい。
【００５０】
［出力信号の出力先］
第１操作信号出力装置７１（７１ＬＲＡ、７１ＦＲＡ、７１ＬＲＢ、７１ＦＲＢ、７１Ｃ〜７１Ｇ）から出力される第１操作信号Ｖ１は、第１制御装置であるマスターコントローラ８１に入力される。
第２操作信号出力装置７２（７２ＬＲＡ、７２ＦＲＡ、７２ＬＲＢ、７２ＦＲＢ、７２Ｃ〜７２Ｇ）から出力される第２操作信号Ｖ２は、途中で分岐され、マスターコントローラ８１および第２制御装置であるスレーブコントローラ８２に入力される。
なお、第１操作信号Ｖ１は、分岐せずにマスターコントローラ８１に入力されるため、第２操作信号Ｖ２のように分岐した場合に比べてワイヤーハーネスの引きまわしを少なくでき、断線や短絡などの故障のリスクを低減できる。このため、マスターコントローラ８１は、第１操作信号Ｖ１および第２操作信号Ｖ２の両方を同時に入力できない可能性を低減できる。従って、第１操作信号Ｖ１のみを入力した場合に、入力した第１操作信号Ｖ１のみで操作量を判定できるようにマスターコントローラ８１を構成しておけば、操作具６０の操作量を検出できない故障率を低減できる。
【００５１】
次に、各コントローラに関して説明する。
［ポンプコントローラおよびエレクトリックコントローラ］
ポンプコントローラ８０は、油圧システム全体を制御するものである。このため、ポンプコントローラ８０は、油圧ポンプ５（５Ａ〜５Ｄ）を制御する。
エレクトリックコントローラ８４は、油圧ポンプ５を駆動する電気モータに関する制御を行い、具体的には故障等を検知し、オペレータに通知する制御や、その他の電装品の制御を行う。
なお、油圧ポンプ５がエンジン駆動の場合、エンジンはエンジンコントローラが制御し、電装品の制御はエレクトリックコントローラ８４が行う。
【００５２】
［油圧制御弁のコントローラ］
油圧制御弁５０を制御するバルブコントローラとして、本実施形態では、マスターコントローラ８１、第１のスレーブコントローラ８２、第２のスレーブコントローラ８３を備えている。そして、本実施形態では、マスターコントローラ８１が本発明の第１制御装置であり、第１のスレーブコントローラ８２が第２制御装置である。
【００５３】
［マスターコントローラ］
マスターコントローラ８１は、操作具６０の操作量を検出して作業機や旋回モータ２６、走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒを制御する制御信号を生成するとともに、その制御信号に基づいて油圧制御弁５０の比例制御弁５２を制御する。さらに、操作具６０等の操作入力系の異常や、スレーブコントローラ８２の異常を判定する。
このマスターコントローラ８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコントローラであり、図６に示すように、第１入力部８１１、第１判定部８１２、制御信号生成部８１３、第１制御信号出力部８１４、第１通信部８１５を備える。
【００５４】
［第１入力部］
第１入力部８１１は、第１操作信号出力装置７１および第２操作信号出力装置７２から出力される操作信号が入力され、その入力信号に応じたデジタルデータを出力するインターフェースである。本実施形態では、入力された操作信号の電圧値を第１判定部８１２に出力する。
【００５５】
［第１判定部］
第１判定部８１２は、第１入力部８１１から入力される第１操作信号および第２操作信号に基づく操作信号のチェックと、第１通信部８１５を介してスレーブコントローラ８２から出力される第２操作量データとの比較によるチェックとを行う。
第１判定部８１２は、第１操作信号の電圧値と、第２操作信号の電圧値とを加算して一定値となるかを検出して、入力された２つの操作信号に異常があるかをチェックする。前述のとおり、第１操作信号と第２操作信号とは逆特性であり、２つの信号の電圧値を加算すると常に一定値（５Ｖ）になるはずである。従って、これらの２つの操作信号の電圧値に基づいて、各操作信号の異常をチェックできる。第１判定部８１２における第２操作量データとの比較チェックは後述する。
【００５６】
［制御信号生成部］
制御信号生成部８１３は、第１入力部８１１から入力された第１操作信号の電圧値Ｖ１を基に図５の関係から、操作具６０の操作量（第１操作量データ）を求める。
また、制御信号生成部８１３は、前記第１操作量データに応じて各油圧制御弁５０の制御量を算出し、この制御量に基づいて制御信号を生成する。具体的には、制御信号生成部８１３は、比例制御弁５２を制御する作動信号である第１制御信号と、方向切換弁５３を制御する作動信号である第２制御信号とを生成する。
【００５７】
［第１制御信号出力部］
第１制御信号出力部８１４は、制御信号生成部８１３で生成された第１制御信号を、駆動対象となる油圧制御弁５０の比例制御弁５２に出力する。例えば、旋回モータ２６を駆動する制御信号が生成された場合、旋回モータ２６を駆動する油圧制御弁５０Ｃ、５０Ｊの比例制御弁５２Ｃ，５２Ｊに第１制御信号を出力する。
【００５８】
［第１通信部］
第１通信部８１５は、前記制御信号生成部８１３で生成された第１操作量データおよび第２制御信号を、ＣＡＮ９０を介してスレーブコントローラ８２に出力する。また、第１通信部８１５は、前記第２制御信号を、ＣＡＮ９０を介してスレーブコントローラ８３に出力する。
さらに、第１通信部８１５は、スレーブコントローラ８２から出力される後述する第２操作量データを入力し、前記第１判定部８１２に出力する。
【００５９】
［操作量データの判定］
第１判定部８１２は、入力した第２操作量データと、前記第１操作量データとを比較して一致するか否かで異常を判定する。例えば、スレーブコントローラ８２に異常が発生すると、スレーブコントローラ８２から出力される第２操作量データが正しく更新されない。このため、操作具６０を操作して第１操作量データが変更されると、更新されない第２操作量データと不一致となるため、第１判定部８１２はスレーブコントローラ８２に異常が発生したことを検出できる。
【００６０】
［第１のスレーブコントローラ］
スレーブコントローラ８２は、マスターコントローラ８１で生成された第２制御信号に基づいて油圧制御弁５０の方向切換弁５３を制御する。なお、本実施形態では、２台のスレーブコントローラ８２、８３が設けられており、第１のスレーブコントローラ８２は、油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｇの方向切換弁５３Ａ〜５３Ｇを制御する。また、マスターコントローラ８１の異常なども判定する。
【００６１】
スレーブコントローラ８２もマスターコントローラ８１と同じくＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコントローラである。ただし、スレーブコントローラ８２は、第１操作信号Ｖ１は入力されないため、制御信号生成部８１３に相当する構成は備えていない。このため、スレーブコントローラ８２は、図６に示すように、第２入力部８２１、第２判定部８２２、第２制御信号出力部８２３、第２通信部８２４を備える。
【００６２】
［第２入力部］
第２入力部８２１は、第２操作信号出力装置７２から出力される第２操作信号が入力され、その入力信号に応じたデジタルデータを出力するインターフェースである。本実施形態では、入力された第２操作信号の電圧値を第２判定部８２２に出力する。
【００６３】
［第２判定部］
第２判定部８２２は、第２入力部８２１から入力された第２操作信号の電圧値Ｖ２を基に図５の関係から、第２操作量データを求め、この第２操作量データと前記マスターコントローラ８１からＣＡＮ９０および第２通信部８２４を介して入力される第１操作量データとを比較する。そして、第２判定部８２２は、第１操作量データおよび第２操作量データが一致すれば正常であると判定し、不一致であればマスターコントローラ８１等の異常であると判定する。
【００６４】
［第２制御信号出力部］
第２制御信号出力部８２３は、マスターコントローラ８１からＣＡＮ９０および第２通信部８２４を介して入力した第２制御信号を、制御対象の油圧制御弁５０の方向切換弁５３に出力する。例えば、制御信号生成部８１３で旋回モータ２６を駆動する制御信号が生成された場合、旋回モータ２６を駆動する油圧制御弁５０Ｃ、５０Ｊのうち、油圧制御弁５０Ｃの方向切換弁５３Ｃに対して第２制御信号を出力する。なお、油圧制御弁５０Ｊはスレーブコントローラ８３が制御する。
【００６５】
［第２通信部］
第２通信部８２４は、前記第２操作量データを、ＣＡＮ９０を介してマスターコントローラ８１に出力する。また、マスターコントローラ８１から出力される第１操作量データおよび第２制御信号を入力する。
【００６６】
［第２のスレーブコントローラ］
第２のスレーブコントローラ８３は、マスターコントローラ８１で生成された第２制御信号に基づいて油圧制御弁５０の方向切換弁５３を制御する。第２のスレーブコントローラ８３は、油圧制御弁５０Ｈ〜５０Ｎの方向切換弁５３Ｈ〜５３Ｎを制御する。
【００６７】
スレーブコントローラ８３もＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコントローラであり、図６に示すように、第２制御信号出力部８３１、第３通信部８３２を備える。
【００６８】
［第２制御信号出力部］
第２制御信号出力部８３１は、マスターコントローラ８１からＣＡＮ９０および第３通信部８３２を介して入力した第２制御信号を、制御対象の油圧制御弁５０の方向切換弁５３に出力する。例えば、制御信号生成部８１３で旋回モータ２６を駆動する制御信号が生成された場合、旋回モータ２６を駆動する油圧制御弁５０Ｃ、５０Ｊのうち、油圧制御弁５０Ｊの方向切換弁５３Ｊに対して第２制御信号を出力する。
［第３通信部］
第３通信部８３２は、マスターコントローラ８１から出力される第２制御信号を入力する。
【００６９】
［操作制御処理］
次に、図７のフローチャートを参照して、オペレータが操作具６０を操作したときの制御処理を説明する。
操作具６０の状態に応じた第１操作信号および第２操作信号が第１操作信号出力装置７１、第２操作信号出力装置７２から出力すると、マスターコントローラ８１およびスレーブコントローラ８２は図７のフローチャートに示す操作制御処理を実行する。
第１制御装置であるマスターコントローラ８１は、第１操作信号を入力する（ステップＳ１）。第２制御装置であるスレーブコントローラ８２は、第２操作信号を入力する（ステップＳ１１）。
【００７０】
マスターコントローラ８１は、第１操作信号の入力後、第１操作信号に基づく第１操作量データを、ＣＡＮ９０を介して第２制御装置であるスレーブコントローラ８２に出力する（ステップＳ２）。
同様に、スレーブコントローラ８２は、第２操作信号の入力後、第２操作信号に基づく第２操作量データを、ＣＡＮ９０を介して第１制御装置であるマスターコントローラ８１に出力する（ステップＳ１２）。
【００７１】
マスターコントローラ８１は、スレーブコントローラ８２から出力された第２操作量データを入力し（ステップＳ３）、第１判定部８１２で第１操作量データおよび第２操作量データを比較し（ステップＳ４）、異常であるかを判定する（ステップＳ５）。
同様に、スレーブコントローラ８２は、マスターコントローラ８１から出力された第１操作量データを入力し（ステップＳ１３）、第２判定部８２２で第１操作量データおよび第２操作量データを比較し（ステップＳ１４）、異常であるかを判定する（ステップＳ１５）。
【００７２】
［正常判定時の処理］
マスターコントローラ８１は、ステップＳ５の判定結果として正常（Ｎｏ）と判定した場合は、入力された２つの操作信号から制御信号（第１制御信号および第２制御信号）を生成する。すなわち、マスターコントローラ８１には、第１操作信号出力装置７１から第１操作信号が入力され、第２操作信号出力装置７２から第２操作信号が入力される。このため、マスターコントローラ８１は、これらの２つの操作信号から比例制御弁５２を作動する第１制御信号と、方向切換弁５３を作動する第２制御信号を生成する。
そして、マスターコントローラ８１は、第１制御信号出力部８１４から第１制御信号を出力し（ステップＳ６）、油圧制御弁５０の比例制御弁５２を制御する（ステップＳ７）。また、マスターコントローラ８１は、ＣＡＮ９０を介して第２制御信号をスレーブコントローラ８２、８３に出力する。なお、スレーブコントローラ８２が方向切換弁５３を作動する第２制御信号を生成し、スレーブコントローラ８３にＣＡＮ９０を介して出力してもよい。
【００７３】
スレーブコントローラ８２、８３の第２制御信号出力部８２３、８３１は、ステップＳ１５で正常（Ｎｏ）と判定された場合は、マスターコントローラ８１から入力した第２制御信号を出力し（ステップＳ１６）、油圧制御弁５０の方向切換弁５３を制御する（ステップＳ１７）。
パイロット式方向切換弁５１は、比例制御弁５２および方向切換弁５３の両方が正常に制御されることで作動する。そして、駆動対象の油圧駆動装置に作動油が供給され、油圧ショベル１は操作具６０の操作に応じて作動する。
マスターコントローラ８１およびスレーブコントローラ８２は、第１制御信号、第２制御信号の出力後は、図７に示す操作制御処理を終了する。
従って、操作具６０からの信号が入力され続けることで、図７の操作制御処理も実行され続ける。
【００７４】
なお、本実施形態では、２つのスレーブコントローラ８２，８３を設け、各スレーブコントローラ８２，８３が制御する方向切換弁５３を分けているので、一方のスレーブコントローラ８２，８３に、ＣＰＵの異常が発生しても、他方の正常なスレーブコントローラ８２，８３が管理する方向切換弁５３は正常に動作できる。そして、前述したように、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、旋回モータ２６は、スレーブコントローラ８２で制御される油圧制御弁５０Ａ〜５０Ｇのいずれかと、スレーブコントローラ８３で制御される油圧制御弁５０Ｈ〜５０Ｎのいずれかの２系統以上で制御されている。このため、一方のスレーブコントローラ８２，８３に異常が発生しても、他方のスレーブコントローラ８２，８３およびマスターコントローラ８１が正常であれば、各シリンダ３４〜３６や旋回モータ２６、走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒの駆動を継続することもできる。例えば、第１のスレーブコントローラ８２に異常が発生した場合は、旋回モータ２６と左走行モータ２１３Ｌの駆動を継続してもよい。同様に、第２のスレーブコントローラ８３に異常が発生した場合は、旋回モータ２６と右走行モータ２１３Ｒの駆動を継続してもよい。
【００７５】
［異常検出時の処理］
次に、マスターコントローラ８１の第１判定部８１２および第１のスレーブコントローラ８２の第２判定部８２２で異常を判定した場合（ステップＳ５，Ｓ１５でＹｅｓの場合）の制御について説明する。
［マスターコントローラ８１が異常判定をした場合］
前述したように、
（１）第１入力部８１１に入力される第１操作信号および第２操作信号のチェックにより異常があると判定した場合と、
（２）第１判定部８１２で検出した第１操作量データと、スレーブコントローラ８２から入力した第２操作量データとが一致しなかった場合は、マスターコントローラ８１の第１判定部８１２は異常（ステップＳ５でＹｅｓ）と判定する。
（３）マスターコントローラ８１に入力される信号線や、マスターコントローラ８１から比例制御弁５２に出力される信号線に短絡や断線がある場合も、第１判定部８１２は異常（ステップＳ５でＹｅｓ）と判定する。
【００７６】
［マスターコントローラ８１による異常停止制御］
マスターコントローラ８１は、上記いずれの場合も異常が発生した（ステップＳ５でＹｅｓ）と判定し、第１制御信号出力部８１４によって比例制御弁５２を停止状態に制御する第１制御信号（停止信号）を出力する（ステップＳ８）。すると、比例制御弁５２が停止状態に制御される（ステップＳ９）。この際、各比例制御弁５２は、作動油の流量を抑制するため、方向切換弁５３の動作状態にかかわらず、パイロット式方向切換弁５１に加わるパイロット圧が低下する。このため、パイロット式方向切換弁５１のスプールは中立位置に移動し、パイロット式方向切換弁５１を介して作動油が供給されない。このため、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、クラムシリンダ３７、旋回モータ２６、走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒによって作動される作業機３や走行体２１の動作が中断する。
【００７７】
［スレーブコントローラ８２が異常判定をした場合］
スレーブコントローラ８２の第２判定部８２２が異常と判定するのは、前述したように、第２判定部８２２で検出した第２操作量データと、マスターコントローラ８１から入力した第１操作量データとが一致しなかった場合である。同様にスレーブコントローラ８２に入力される信号線や、スレーブコントローラ８２，８３から方向切換弁５３に出力される信号線に短絡や断線がある場合も、第２判定部８２２は異常と判定する。
【００７８】
［スレーブコントローラ８２による異常停止制御］
スレーブコントローラ８２は、異常が発生した（ステップＳ１５でＹｅｓ）と判定すると、第２制御信号出力部８２３によって方向切換弁５３を停止状態に制御する第２制御信号（停止信号）を出力する（ステップＳ１８）。さらに、スレーブコントローラ８２は、ＣＡＮ９０および第２通信部８２４を介して、スレーブコントローラ８３に対して方向切換弁５３を停止状態に制御するように指示する。このため、スレーブコントローラ８３は、第２制御信号出力部８３１によって方向切換弁５３を停止状態に制御する第２制御信号（停止信号）を出力する（ステップＳ１８）。
すると、方向切換弁５３が停止状態に制御される（ステップＳ１９）。この際、各方向切換弁５３は、スプールが中立位置に移動して作動油がパイロット式方向切換弁５１に流れないように制御されるので、比例制御弁５２の動作状態にかかわらず、パイロット式方向切換弁５１に加わるパイロット圧が低下する。このため、パイロット式方向切換弁５１のスプールは中立位置に移動し、パイロット式方向切換弁５１を介して作動油が供給されないため、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３５、バケットシリンダ３６、クラムシリンダ３７、旋回モータ２６、走行モータ２１３Ｌ、２１３Ｒによって作動される作業機３や走行体２１の動作が中断する。ただし、他の制御弁からの作動油供給がある場合には、作業機３や走行体２１の動作を継続できる。
【００７９】
このように、パイロット式方向切換弁５１を作動させるための２つのバルブである比例制御弁５２および方向切換弁５３を、マスターコントローラ８１と、スレーブコントローラ８２、８３との別々のコントローラで制御しているので、操作具６０の操作量を検出するセンサに異常が発生した場合や、操作信号の入力ラインに断線などの異常が発生した場合だけでなく、マスターコントローラ８１またはスレーブコントローラ８２の一方のＣＰＵに異常が発生した場合も、比例制御弁５２および方向切換弁５３の少なくとも一方を停止制御することで、パイロット式方向切換弁５１を停止状態に制御でき、作業機や走行モータなどの油圧駆動装置を安全に停止できる。従って、油圧ショベル１の安全性をより一層向上できる。
【００８０】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、２つのスレーブコントローラ８２、８３を設けていたが、１つのスレーブコントローラのみを設けてもよいし、３台以上のスレーブコントローラを設けてもよい。スレーブコントローラの台数は、油圧制御弁５０の数などに応じて設定すればよく、少なくとも第２制御装置となる１台のスレーブコントローラを設ければよい。
また、マスターコントローラ８１への入出力の信号数が多くなった場合は、複数のマスターコントローラ８１を設けることもできる。
【００８１】
前記実施形態では、パイロット式方向切換弁５１を作動するバルブとして、比例制御弁５２および方向切換弁５３を設けていたが、例えば、２つの比例制御弁５２を設けてパイロット式方向切換弁５１のパイロット圧を制御してもよい。
【００８２】
前記実施形態では、マスターコントローラ８１が比例制御弁５２を制御し、スレーブコントローラ８２、８３が方向切換弁５３を制御していたが、逆にしてもよい。すなわち、マスターコントローラ８１が方向切換弁５３を制御し、スレーブコントローラ８２、８３が比例制御弁５２を制御してもよい。
【００８３】
前記実施形態では、シリンダ３４〜３６の駆動を複数系統の油圧回路で制御していたが、各油圧駆動装置の駆動を１つの油圧回路で制御してもよい。ただし、複数系統の油圧回路で制御したほうが、前述のとおり、１つの系統に異常が発生しても作業機の作動を継続できる利点がある。
【００８４】
前記実施形態では、第１操作信号出力装置７１の出力は分岐せずにマスターコントローラ８１に入力していたが、第１操作信号出力装置７１の出力も第２操作信号出力装置７２と同じく分岐し、第１操作信号をマスターコントローラ８１およびスレーブコントローラ８２の両方に入力してもよい。
【００８５】
前記実施形態では、マスターコントローラ８１に第１操作信号および第２操作信号の２つの操作信号を入力していたが、第１操作信号のみを入力し、制御信号生成部８１３は第１操作信号に基づいて制御信号を生成してもよい。
また、入力に必要となる端子数が多くなり、マスターコントローラが備える入力端子数より多くなった時はマスターコントローラを複数とすることを可能とする。この時、操作具からの入力は複数のマスターコントローラに入力され、それぞれのマスターコントローラが制御対象とする比例制御弁を制御する。
【００８６】
本発明は、図１に示す油圧ショベル（ローディングショベル）１に限らず、図８に示すバックホーショベル１Ａにも適用できる。バックホーショベル１Ａは、車両本体２と、作業機３Ａとを備える。車両本体２は、ローディングショベル１と同一の構成である。
作業機３Ａは、バックホーショベル用のブーム３１Ａ、アーム３２Ａ、バケット３３Ａと、これらを駆動するブームシリンダ３４Ａ、アームシリンダ３５Ａ、バケットシリンダ３６Ａを備える。バックホーショベル１Ａでは、バケット３３Ａは開閉しないため、クラムシリンダは設けられていない。
さらに、本発明は油圧ショベルに限らず、油圧ポンプで駆動される油圧駆動装置を有する各種の作業機械に適用できる。
【符号の説明】
【００８７】
１…油圧ショベル、２…車両本体、３…作業機、５、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…油圧ポンプ、２１…走行体、２２…旋回体、２６…旋回モータ、３４…ブームシリンダ、３５…アームシリンダ、３６…バケットシリンダ、３７…クラムシリンダ、５０…油圧制御弁、５１…パイロット式方向切換弁、５２…比例制御弁、５３…方向切換弁、６０…操作具、７１…第１操作信号出力装置、７２…第２操作信号出力装置、８０…ポンプコントローラ、８１…第１制御装置であるマスターコントローラ、８２…第２制御装置であるスレーブコントローラ、８３…スレーブコントローラ、２１３Ｌ…左走行モータ、２１３Ｒ…右走行モータ、８１１…第１入力部、８１２…第１判定部、８１３…制御信号生成部、８１４…第１制御信号出力部、８１５…第１通信部、８２１…第２入力部、８２２…第２判定部、８２３…第２制御信号出力部、８２４…第２通信部、８３１…第２制御信号出力部、８３２…第３通信部、Ｖ１…第１操作信号、Ｖ２…第２操作信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015107662.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2015107662.tif 000011
2015107662.tif 000012