(57)【要約】【課題】電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線の短絡又は断線を検出することができ、当該配線の短絡又は断線が検出されたとき速やかに電磁比例弁の駆動を停止可能な油圧式建設機械の制御装置を提供する。【解決手段】油圧式建設機械の制御装置を、コントローラ１と、ＰＷＭ変換用ＩＣ２と、第１増幅部３と、多チャンネルの電磁比例弁４と、電圧変換部５と、マルチプレクサ６と、第２増幅部７と、積分部８と、Ａ／Ｄ変換部９とを含んで構成する。コントローラ１は、Ａ／Ｄ変換部９の出力値が０であるか否かの判定とＰＷＭ変換用ＩＣ２からの出力があるか否かの判定を行い、電磁比例弁４と電圧変換部５とを接続する配線ｂの短絡又は断線を検出して、ＰＷＭ変換用ＩＣ２からのＰＷＭ出力の停止を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令された制御目標値に基づくデューティの演算並びに配線の短絡及び断線の監視を行うコントローラと、演算されたデューティのＰＷＭ出力を形成するＰＷＭ変換部と、形成されたＰＷＭ出力に応じた励磁電流を形成する第１増幅部と、形成された励磁電流をコイルに通電することにより駆動される電磁比例弁と、コイルに流れる励磁電流を電圧に変換する電圧変換部と、当該電圧変換部の出力を前記ＰＷＭ出力に同期して積分する積分部と、当該積分部の出力値をデジタル化して前記コントローラに出力するＡ／Ｄ変換部とを備えた油圧式建設機械の制御装置において、
前記コントローラにて前記Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであるか否かの判定と前記ＰＷＭ変換部から前記ＰＷＭ出力が出力されているか否かの判定を行い、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであり、前記ＰＷＭ変換部から前記ＰＷＭ出力が出力されていると判定された場合には、前記電磁比例弁と前記電圧変換部とを接続する配線に短絡又は断線が検出されたとして、前記ＰＷＭ変換部からの前記ＰＷＭ出力の出力を停止することを特徴とする油圧式建設機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧式建設機械の制御装置に係り、特に、油圧回路に備えられた電磁比例弁と当該電磁比例弁の駆動を制御する制御回路とを接続する配線の短絡又は断線を検出する手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、油圧回路に備えられた電磁比例弁の制御装置として、図３に示すように、指令された制御目標値に対応する目標電流値の出力及び指令された制御目標値に基づくデューティの演算並びに配線の短絡及び断線の監視を行うコントローラ（ＣＰＵ）１０１と、コントローラ１０１から出力される目標電流値をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部１０２と、Ｄ／Ａ変換された信号を多チャンネルの電磁比例弁の各チャンネルごとに振り分ける第１マルチプレクサ１０３と、目標電圧値を保持する目標電圧保持部１０４と、目標電圧値とフィードバック電圧値とを比較して多チャンネルの電磁比例弁１０４の各コイルに供給される励磁電流をフィードバック制御する積分加算部１０５と、コントローラ１０１にて演算されたデューティのＰＷＭ出力を形成するＰＷＭ変換部１０６と、形成されたＰＷＭ出力に応じた励磁電流を形成する第１増幅部１０７と、形成された励磁電流をコイルに通電することにより駆動される多チャンネルの電磁比例弁１０８と、多チャンネルの電磁比例弁１０８の各コイルに流れる励磁電流を電圧に変換する電圧変換部１０９と、脈動する電圧変換部１０９の出力を平滑化する平滑部１１０と、電流電圧変換された多チャンネルの出力を選択する第２マルチプレクサ１１１と、選択された出力を増幅する第２増幅部１１２と、増幅された前記電圧変換部１０９の出力をＡ／Ｄ変換してコントローラ１０１に出力するＡ／Ｄ変換部１１３とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この制御装置は、電磁比例弁１０８の入力信号と出力信号とを検出することにより、第１増幅部１０７と電磁比例弁１０８とを接続する配線ａの断線、当該配線ａの短絡、電磁比例弁１０８と電圧変換部１０９とを接続する配線ｂの断線、当該配線ｂの短絡及び配線ａ，ｂの接続を検出することができ、配線ａ，ｂに異常を生じた場合における電磁比例弁１０８への励磁電流の遮断を制御することができる。
【特許文献１】特開２００１−０２８３１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、前記従来例に係る制御装置は、電磁比例弁１０８の駆動を、コントローラ１０１、Ｄ／Ａ変換部１０２、第１マルチプレクサ１０３、目標電圧保持部１０４、積分加算部１０５、ＰＷＭ変換部１０６、第１増幅部１０７、電磁比例弁１０８及び電圧変換部１０９からなるハードウエアでフィードバック制御し、各配線ａ，ｂの異常監視を、電圧変換部１０９、平滑部１１０、第２マルチプレクサ１１１、第２増幅部１１２及びＡ／Ｄ変換部１１３を介してコントローラ１０１に入力される信号に基づいてソフトウエアにより行うので、電磁比例弁１０８の駆動制御速度に比べて配線ａ，ｂの異常監視速度が遅く、各配線ａ，ｂに異常が発生したときに電磁比例弁１０８の駆動を適正かつ迅速に制御することが困難で、例えばフロント部材が意図しない方向に動作するなどの不都合を起こしやすいという問題がある。
【０００５】
即ち、前記従来例に係る制御装置は、積分加算部１０５が電圧変換部１０９の出力電圧に基づいて電磁比例弁１０８に供給される励磁電流をフィードバック制御する構成であるため、配線ｂが車体グランドに短絡又は断線し、電圧変換部１０９の入力電流及び出力電圧がゼロになると、積分加算部１０５へのフィードバック電圧もゼロになって、積分加算部１０５の出力電圧が大きくなるので、ＰＷＭ変換部１０６からのＰＷＭ出力が大きくなり、電磁比例弁１０８に供給される励磁電流が増加する。そして、上記のように前記従来例に係る制御装置は、電磁比例弁１０８の駆動制御速度に比べて配線ａ，ｂの異常監視速度が遅いために、コントローラ１０１による電磁比例弁１０８の停止制御が電磁比例弁１０８に供給される励磁電流の増加に追いつかず、建設機械のフロント部材が意図しない方向に動作するなどの安全上の問題を生じる。
【０００６】
特に、前記従来例に係る制御装置は、配線ａの断線、配線ａの短絡、配線ｂの断線、配線ｂの短絡及び配線ａ，ｂの接続の全てについて検出しているので、配線ａ，ｂの異常監視にことさら長時間を要し、電磁比例弁８の駆動を適正かつ迅速に制御することが難しい。
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであり、その目的は、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線の短絡又は断線を検出することができ、当該配線の短絡又は断線が検出されたとき速やかに電磁比例弁の駆動を停止可能な油圧式建設機械の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記の課題を解決するため、指令された制御目標値に基づくデューティの演算並びに配線の短絡及び断線の監視を行うコントローラと、演算されたデューティのＰＷＭ出力を形成するＰＷＭ変換部と、形成されたＰＷＭ出力に応じた励磁電流を形成する第１増幅部と、形成された励磁電流をコイルに通電することにより駆動される電磁比例弁と、コイルに流れる励磁電流を電圧に変換する電圧変換部と、当該電圧変換部の出力を前記ＰＷＭ出力に同期して積分する積分部と、当該積分部の出力値をデジタル化して前記コントローラに出力するＡ／Ｄ変換部とを備えた油圧式建設機械の制御装置において、前記コントローラにて前記Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであるか否かの判定と前記ＰＷＭ変換部から前記ＰＷＭ出力が出力されているか否かの判定を行い、前記Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであり、前記ＰＷＭ変換部から前記ＰＷＭ出力が出力されていると判定された場合には、前記電磁比例弁と前記電圧変換部とを接続する配線に短絡又は断線が検出されたとして、前記ＰＷＭ変換部からの前記ＰＷＭ出力の出力を停止するという構成にした。
【０００９】
このように、指令された制御目標値に基づくデューティの演算並びに配線の短絡及び断線を監視するコントローラと、演算されたデューティのＰＷＭ出力を形成するＰＷＭ変換部と、形成されたＰＷＭ出力に応じた励磁電流を形成する第１増幅部と、形成された励磁電流をコイルに通電することにより駆動される電磁比例弁と、コイルに流れる励磁電流を電圧に変換する電圧変換部と、当該電圧変換部の出力を前記ＰＷＭ出力に同期して積分する積分部と、当該積分部の出力値をデジタル化して前記コントローラに出力するＡ／Ｄ変換部とを備えた電磁比例弁の制御装置において、コントローラにてＡ／Ｄ変換部の出力値がゼロであるか否かの判定とＰＷＭ変換部からＰＷＭ出力が出力されているか否かの判定を行うと、Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであり、かつＰＷＭ変換部からＰＷＭ出力が出力されていると判定された場合には、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線に短絡又は断線が生じたと判断することができるので、当該配線の短絡又は断線を確実に検出することができる。また、コントローラにて演算されたデューティのＰＷＭ出力をＰＷＭ変換部にて形成し、当該ＰＷＭ出力に基づいて電磁比例弁の励磁電流を形成すると、コントローラに記憶されたソフトウエアにより電磁比例弁の励磁電流をフィードバック制御することができ、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線の短絡又は断線の検出とＰＷＭ変換部の停止制御をソフトウエア上で行うことができるので、配線の異常監視の遅れによる励磁電流の増加を防止することができ、フロント部材が意図しない方向に動作する等の不都合を確実に防止することができて、建設機械の安全性を高めることができる。さらに、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線の短絡又は断線のみを検出することにより、配線の異常監視ひいてはＰＷＭ変換部の駆動制御を迅速化できるので、配線の異常に起因する建設機械の異常動作を確実に防止することができる。
【００１０】
なお、第１増幅部と電磁比例弁とを接続する配線が断線した場合には、電磁比例弁への励磁電流の供給が断たれ、断線と同時に建設機械が動作できない状態になるので、これを常時ソフトウエア上で監視しなくても安全上大きな問題を生じることがなく、省略することができる。また、当該第１増幅部と電磁比例弁とを接続する配線が短絡した場合の不都合の発生は、第１増幅部として短絡保護機能を内蔵したものを用いることによって回避できるので、当該配線の短絡についてもソフトウエア上での監視を省略できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の油圧式建設機械の制御装置は、コントローラにてＡ／Ｄ変換部の出力値がゼロであるか否かの判定とＰＷＭ変換部からＰＷＭ出力が出力されているか否かの判定を行うので、Ａ／Ｄ変換部の出力値がゼロであり、かつＰＷＭ変換部からＰＷＭ出力が出力されていると判定された場合には、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線に短絡又は断線が生じたと判断することができ、当該配線の短絡又は断線を確実に検出することができる。また、コントローラにて演算されたデューティのＰＷＭ出力をＰＷＭ変換部にて形成し、当該ＰＷＭ出力に基づいて電磁比例弁の励磁電流を形成するので、配線の異常監視の遅れによって励磁電流が増加するということがなく、フロント部材が意図しない方向に動作する等の不都合を確実に防止することができて、建設機械の安全性を高めることができる。さらに、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線の短絡又は断線のみを検出するので、配線の異常監視ひいてはＰＷＭ変換部の駆動制御を迅速化することができ、配線の異常に起因する建設機械の異常動作を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る油圧式建設機械制御装置の実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。図１は実施形態に係る油圧式建設機械制御装置の構成を示すブロック図、図２は実施形態に係る油圧式建設機械制御装置において行われる短絡及び断線の検出手順を示すフロー図である。
【００１３】
図１に示すように、本例の油圧式建設機械制御装置は、指令された制御目標値に基づくデューティの演算並びに配線の短絡又は断線を監視するコントローラ１と、演算されたデューティのＰＷＭ出力を形成するＰＷＭ変換用ＩＣ２と、形成されたＰＷＭ出力に応じた励磁電流を形成する第１増幅部３と、形成された励磁電流をコイルに通電することにより駆動される多チャンネルの電磁比例弁４と、多チャンネルの電磁比例弁４の各コイルに流れる励磁電流を電圧に変換する電圧変換部５と、電流電圧変換された多チャンネルの出力を選択するマルチプレクサ６と、選択された出力を増幅する第２増幅部７と、増幅された電圧変換部５の出力をＰＷＭ出力に同期して積分する積分部８と、積分部８の出力値をデジタル化して前記コントローラ１に出力するＡ／Ｄ変換部９とを備えてなる。なお、前記第１増幅部３としては、短絡保護機能を内蔵したものが用いられる。
【００１４】
電磁比例弁４の駆動制御は、コントローラ１に記憶されたソフトウエアで電磁比例弁４に備えられたコイルの励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。その制御の手順については、特開平２−２７７１０８号公報に記載の技術を利用することができる。
【００１５】
また、電磁比例弁４と電圧変換部５とを接続する配線ｂの短絡又は断線の検出並びに配線ｂに短絡が生じた場合のＰＷＭ変換用ＩＣ２の停止も、コントローラ１に記憶されたソフトウエア上で行われる。
【００１６】
即ち、本例の油圧式建設機械制御装置においては、図２に示すように、コントローラ１にて、Ａ／Ｄ変換部９の出力値がゼロか否かの判定を行う（手順Ｓ１）。手順Ｓ１において、Ａ／Ｄ変換部９の出力値がゼロである（＝０）と判定された場合には、手順Ｓ２に移行して、ＰＷＭ変換用ＩＣ２からのＰＷＭ出力があるか否かが判定される。ＰＷＭ出力があるにも拘わらずＡ／Ｄ変換部９の出力値がゼロであるのは異常であり、配線ｂに短絡又は断線が検出されたとして（手順Ｓ３）、ＰＷＭ変換用ＩＣ２からのＰＷＭ出力の出力を停止する（手順Ｓ４）。配線ｂが正常である場合、電圧変換部５の出力電圧は、電磁比例弁４に流れる励磁電流に相当する電圧になるので、ゼロよりも必ず高くなる（≠０）。したがって、Ａ／Ｄ変換部９の出力値がゼロよりも高い場合には配線ｂの正常が検出されたとして（手順Ｓ５）、コントローラ１は記憶されたソフトウエアに従って励磁電流のフィードバック制御を続行する。手順Ｓ１においてＡ／Ｄ変換部９の出力値がゼロであると判定され、かつ手順Ｓ２においてＰＷＭ変換用ＩＣ２からのＰＷＭ出力の出力がないと判定された場合には、何ら異常が認められないので、配線ｂの正常が検出されたとして、コントローラ１は記憶されたソフトウエアに従って励磁電流のフィードバック制御を継続する。
【００１７】
なお、第１増幅部３と電磁比例弁４とを接続する配線ａが断線した場合には、第１増幅部３から電磁比例弁４に励磁電流が供給されなくなり、断線と同時に建設機械が動作できない状態になって、安全上大きな問題を生じることがないので、この配線ａの断線についてはソフトウエア上で異常の監視を行わない。また、第１増幅部３として短絡保護機能を内蔵したものを用い、配線ａが短絡した場合にも、電磁比例弁４への過大な励磁電流の供給を防止でき、建設機械の異常動作が防止されるようにしたので、配線ａの短絡についてもソフトウエア上で異常の監視を行わない。
【００１８】
本例の油圧式建設機械制御装置は、コントローラ１にてＡ／Ｄ変換部９の出力値がゼロであるか否かの判定とＰＷＭ変換用ＩＣ２からＰＷＭ出力が出力されているか否かの判定を行うので、Ａ／Ｄ変換部９の出力値がゼロであり、かつＰＷＭ変換用ＩＣ２からＰＷＭ出力が出力されていると判定された場合には、電磁比例弁と電圧変換部とを接続する配線に短絡又は断線が生じたと判断することができ、当該配線の短絡又は断線を確実に検出することができる。
【００１９】
また、本例の油圧式建設機械の制御装置は、コントローラ１にて演算されたデューティのＰＷＭ出力をＰＷＭ変換用ＩＣ２にて形成し、当該ＰＷＭ出力に基づいて電磁比例弁４の励磁電流を形成するので、配線の異常監視の遅れによって励磁電流が増加するということがなく、フロント部材が意図しない方向に動作する等の不都合を確実に防止することができて、建設機械の安全性を高めることができる。
【００２０】
さらに、本例の油圧式建設機械の制御装置は、電磁比例弁４と電圧変換部５とを接続する配線ｂの短絡又は断線のみを検出するので、配線ｂの異常監視ひいてはＰＷＭ変換用ＩＣ２の駆動制御を迅速化することができ、配線ｂの異常に起因する建設機械の異常動作を確実に防止することができる。
【００２１】
なお、前記実施形態においては、多チャンネルの電磁比例弁４が備えられた油圧式建設機械の制御装置を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、１チャンネルの電磁比例弁が備えられた油圧式建設機械の制御装置にも応用することができる。この場合には、マルチプレクサ６の設定は省略される。
【００２２】
また、前記実施形態においては、励磁電流の検出系に増幅手段７を備えたが、積分部８によって実用上充分な短絡信号及び断線信号が得られる場合には、この増幅手段７を省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る油圧式建設機械制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る油圧式建設機械制御装置において行われる短絡及び断線の検出手順を示すフロー図である。
【図３】従来例に係る油圧式建設機械制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２４】
１    コントローラ
２    ＰＷＭ変換用ＩＣ
３    第１増幅部
４    電磁比例弁
５    電圧変換部
６    マルチプレクサ
７    第２増幅部
８    積分部
９    Ａ／Ｄ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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