(57)【要約】      （修正有）【課題】接触媒体が作動不能には至らないが、その作動の安定性が損なわれる故障前段階を正確に検出できるようにする。【解決手段】下部走行体Ｄに設けた比例電磁弁１から上部旋回体Ｂに設けた制御回路２に旋回装置Ｒに装着したスリップリング３を介して送信されるフィードバック信号の波形の乱れを検出するために、電流検出回路１４の出力側にハイパスフィルタ回路１６を接続し、このハイパスフィルタ回路１６によって、この電流検出信号から所定の周波数以下の低周波成分を除去し、異常判定回路１７で所定の閾値Ｌを設定して、この閾値Ｌを超える高調波成分の数を計測して、この接触媒体におけるブラシとリングとの瞬間的遮断回数に基づいて、スリップリング３の作動が不安定になったことを検出する。【選択図】図１
2007205540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁駆動回路を設けた上部旋回体と、比例電磁弁を設けた前記下部走行体とが旋回装置を介して連結され、この旋回装置にこれら電磁弁駆動回路と比例電磁弁とを電気的に接続するロータリコネクタを設けて、前記電磁弁駆動回路は、その入力指令値と前記比例電磁弁からのフィードバック信号との差に相当する制御信号を前記比例電磁弁に入力する構成とした走行車両の比例電磁弁装置において、
前記比例電磁弁からフィードバックされる信号を取り込んで、その信号波形に含まれる高調波成分に基づいて、前記ロータリコネクタの接触媒体の作動異常を検出する異常検出回路を前記上部旋回体に設ける
構成としたことを特徴とする走行車両の比例電磁弁装置。
【請求項２】
前記異常検出回路は、前記比例電磁弁からのフィードバックされる信号の波形から高調波成分を抽出するためのハイパスフィルタ回路を含むことを特徴とする請求項１記載の走行車両の比例電磁弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体を設置した建設機械等の走行車両において、下部走行体に設けた比例電磁弁を上部旋回体に設けた電磁弁駆動回路からの制御信号に基づいて駆動制御するに当って、この制御信号を旋回装置に設けたスリップリング等、接触媒体を有するロータリコネクタを介して比例電磁弁に入力する構成とした走行車両の比例電磁弁装置に関するものであり、特にロータリコネクタを構成する接触媒体の故障診断機能を備えた比例電磁弁装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下部走行体に旋回装置を介して上部旋回体を設けた建設機械として、油圧ショベルがあるが、一般に、油圧ショベルの下部走行体は、ホイール式またはクローラ式からなり、上部旋回体は、土砂の掘削等の作業を行う作業手段、オペレータが搭乗する運転室、エンジンや油圧ポンプ等を設置した機械室建屋等を備えている。油圧ショベルは、主に、エンジンを動力源とするものであり、エンジンにより油圧ポンプが駆動されて、作動各部に設けた油圧アクチュエータが駆動される。また、油圧ショベルの上部旋回体にはバッテリが搭載されており、特に制御系についてはバッテリを電源として作動制御がなされる。例えば、油圧機器のパイロット圧制御等のために比例電磁弁が装着されるが、この比例電磁弁を駆動するために、バッテリを電源とする電磁弁駆動回路が設けられる。この比例電磁弁は電磁弁駆動回路により制御されるが、出力の効率化、制御の安定性等の点からＰＷＭ（パルス幅変調波）方式で制御するのが一般的である。
【０００３】
電磁弁駆動回路及びその電源は上部旋回体に設けられるが、比例電磁弁は下部走行体側に設けられるものもある。例えば、ホイール式の走行手段を設けた下部走行体には、トランスミッションやブレーキ装置等が設けられ、このブレーキ装置には比例電磁弁が装着される。このように、下部走行体に比例電磁弁が設けられる場合でも、この比例電磁弁は上部旋回体に設けた電磁弁駆動回路からの信号に基づいて制御される。この電磁弁駆動回路は入力手段を備えており、この入力手段による入力信号に応じた制御信号が出力されるが、比例電磁弁の実電流値を電磁弁駆動回路にフィードバックさせ、入力指令値と比例電磁弁の実電流をフィードバックさせた信号との差分を制御信号として比例電磁弁に入力される。従って、フィードバック信号は下部走行体側から上部旋回体側に、また制御信号は上部旋回体側から下部走行体側に伝送される。このために、旋回装置にはロータリコネクタが設けられて、上部旋回体側の電磁弁駆動回路と下部走行体側の比例電磁弁とを電気的に接続している。
【０００４】
ここで、ロータリコネクタとしては、水銀接点等を用いるものがあるが、環境問題を配慮して、導電性を有するリングとブラシとを接触媒体としたスリップリングを用いるのが一般的である。例えば、特許文献１には、上部旋回体と下部走行体との間における旋回装置に、電気・油圧式スイベルジョイント装置を装着し、このスイベルジョイント装置に密閉されたハウジングを設けて、このハウジング内にスリップリングを構成する接触媒体を装着したものが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−８４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スリップリングは、一方側の配線が接続した導電性を有するリングに対して、他方側の配線を接続した導電性を有するブラシを摺動させるものであるから、ブラシの磨耗，リングの表面の酸化等により接触媒体間に接触不良が生じる可能性がある。このような接触不良が生じると、比例電磁弁に対する制御ができなくなる事態が発生することになる。前述した比例電磁弁装置においては、比例電磁弁は入力指令値と、比例電磁弁に印加されている実電圧値をフィードバックさせて、このフィードバック信号との差分の制御信号が入力されることになることから、接触媒体間の接触不良が生じて信号伝送が不安定になったとしても、スリップリングの作動不良が直ちに比例電磁弁が作動しなくなる訳ではない。
【０００６】
しかしながら、前述した接触不良が進行すると、電磁弁駆動回路による制御が不能になり、比例電磁弁が作動できなくなってしまう。このために、スリップリングの修理乃至部品交換が必要になるが、建設機械の稼働中に比例電磁弁装置が作動不能になると、その修復まで機械による作業を中断しなければならなくなる。しかも、スリップリングの修理・交換は現場作業者では行うことができないものであり、専門の修理担当者による作業を待たなければならないので、長い時間にわたって休車状態となってしまうという不都合が生じる。
【０００７】
ところで、スリップリングを構成する接触媒体の作動不良は突然発生するのではなく、磨耗等は徐々に進行するのであり、作動が不安定ではあるが、故障に至る前段階を検出できれば、計画的な部品の修理・交換が可能になり、休車の長時間化及びそれに伴う非効率化を防止できるようになる。しかしながら、従来技術によるスリップリングについては、その故障診断機構を備えていないことから、故障前段階を通り越して、故障状態となるまでその認識を行うことができず、このために有効な対処を取ることができないのが現状である。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、接触媒体が作動不能には至らないが、その作動の安定性が損なわれる故障前段階を正確に検出できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、電磁弁駆動回路を設けた上部旋回体と、比例電磁弁を設けた前記下部走行体とが旋回装置を介して連結され、この旋回装置にこれら電磁弁駆動回路と比例電磁弁とを電気的に接続するロータリコネクタを設けて、前記電磁弁駆動回路は、その入力指令値と前記比例電磁弁からのフィードバック信号との差に相当する制御信号を前記比例電磁弁に入力する構成とした走行車両の比例電磁弁装置であって、前記比例電磁弁からフィードバックされる信号を取り込んで、その信号波形に含まれる高調波成分に基づいて、前記ロータリコネクタの接触媒体の作動異常を検出する異常検出回路を前記上部旋回体に設ける構成としたことをその特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
上部旋回体と下部走行体との間を旋回可能に連結する旋回装置に設けられるロータリコネクタの接触媒体において、電磁弁駆動回路による比例電磁弁の制御そのものは一応可能であるものの、作動が不安定となった故障前段階を異常状態として、この異常状態を正確に検出できるようになり、もって迅速な対応が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１に本発明の比例電磁弁装置の回路構成を示すものであり、図中において、Ｄは下部走行体、Ｂは上部旋回体であり、またＲは旋回装置をそれぞれ示す。
【００１２】
比例電磁弁１は下部走行体Ｄ側に設けられており、例えばブレーキ回路の制御手段を構成するものである。この比例電磁弁１に対する制御信号は、上部旋回体Ｂ側に設けた制御回路２から旋回装置Ｒに設けたロータリコネクタとしてのスリップリング３を介して伝送されるようになっている。そして、制御回路２には、上部旋回体Ｂ側に設置されているバッテリ４から電源が供給されるようになっている。上部旋回体Ｂには、制御回路２に入力指令を行うための入力手段５が設けられており、この入力手段５は操作レバーや操作ペダル等の操作手段で構成されるものであり、この操作手段は上部旋回体Ｂに設置した運転室内に設けられている。
【００１３】
入力手段５からの入力指令電流値は、後述する比例電磁弁１からのフィードバック信号に基づく実電流信号と共に制御回路２に取り込まれて、積分回路１０でその差分の信号が積分されて、ＰＷＭのパルス幅制御信号が生成される。また、制御回路２には三角波発生回路１１を備えており、この三角波発生回路１１から一定周波数の三角波信号が出力される。そして、図２（ａ）に示したように、これら三角波発生回路１１からの三角波信号Ｓ１と積分回路１０から出力されるパルス幅制御信号Ｓ２とが比較回路１２で比較されて、図２（ｂ）のパルス幅Ｐのデューティ比を有するパルス幅変調波信号Ｓ３が出力される。このパルス幅変調信号Ｓ３が電磁弁駆動回路１３からスリップリング３を介して下部走行体Ｄに設けた比例電磁弁１に入力される。
【００１４】
比例電磁弁１に印加される駆動制御信号はスリップリング３を介して上部旋回体Ｂの制御装置２にフィードバックされる。ここで、比例電磁弁１に印加されている電圧信号からなる駆動制御信号がスリップリング３を介して電流検出回路１４にフィードバック入力されて電流信号に変換され、この電流検出回路１４の出力電流信号は、図２（ｃ）に示した信号波形Ｓ４となる。この電流信号が波形整形回路１５により平滑化されて、この信号の電流値と入力手段５による入力電流値の差が積分回路１０で積分された実指令値がＰＷＭのパルス幅制御信号Ｓ２である。
【００１５】
フィードバック信号は旋回装置Ｒに設けたスリップリング３を介して制御回路２に送信されるが、このスリップリング３はリングとブラシとからなる接触媒体を有するものであり、この接触媒体を介して正確に信号を送信するには、リングとブラシとの間が確実に導通していなければならない。ここで、比例電磁弁１は、例えば下部走行体Ｄによる走行手段に設けたブレーキの作動制御を行うものであり、車両の走行中は、通常、上部旋回体Ｂは旋回しないため、信号送信時には原則としてリングとブラシとの間は静止状態となっており、その間が摺動することはない。
【００１６】
しかしながら、車両は作動中では振動する等により、ブラシとリングとの間が振動することになる。ここで、ブラシとリングとからなる接触媒体の作動条件が安定し、ブラシがリングに対して十分な圧接力が作用しておれば、電気的な導通状態が安定する。しかしながら、リング表面に酸化皮膜が形成されていたり、ブラシが磨耗や変形が生じていたりすると、ブラシとリングとの間での振動により電気的な接続状態が不安定になってしまう。その結果、電流検出回路１４からの出力信号は、本来であれば、図２（ｃ）に示したと同じ波形Ｓ４となるべきであるが、図３（ａ）に示したように、ブラシとリングとの間の接続が瞬間的に遮断されて、波形に飛びＴが生じることになる。
【００１７】
以上のことから、比例電磁弁１から制御回路２に送信されるフィードバック信号の波形の乱れを検出することによって、スリップリング３の作動状態を検出することができる。即ち、電流検出回路１４の出力側にハイパスフィルタ回路１６を接続し、このハイパスフィルタ回路１６によって、この電流検出信号から所定の周波数以下の低周波成分を除去する。その結果、図３（ｂ）で示した高調波成分の波形の信号が得られる。
【００１８】
そして、この信号波形を異常判定回路１７に入力して、この異常判定回路１７でスリップリング３の作動状況を検出する。例えば、所定の閾値Ｌを設定して、この閾値Ｌを超える高調波成分の数を計測して、この接触媒体におけるブラシとリングとの瞬間的遮断回数に基づいて、スリップリング３の作動が不安定になったことを検出することができる。ここで、所定の単位時間当りの遮断回数を計測するが、また遮断回数と共に遮断時間も計測すれば、より正確にスリップリング３の作動状態を検出することができる。
【００１９】
前述の瞬間的遮断があったとしても、比例電磁弁１の制御そのものは可能であり、このために直ちに修理や部品交換を行うことが要求されるものではないが、そのまま放置すれば、さほど遅くない時期に故障が発生して、スリップリング３による信号の伝達ができなくなってしまう。つまり、瞬間的遮断の頻度が高くなれば、それだけスリップリング３の作動が不安定であり、これを故障前段階として、この故障前段階を確実に検出することによって、スリップリング３の故障診断機能を遺憾なく発揮させることができる。そして、異常判定回路１７で前述した故障前段階にあると判定されたときには、異常表示手段１８により何らかの方法で、例えば運転室内に設けられているモニタに、スリップリング３が故障前段階となっていることの警告を発生させる。
【００２０】
従って、例えば、異常表示手段１８に異常表示がなされておれば、スリップリング３の通常耐用時間内であっても、次回の定期点検時にこのスリップリング３を点検項目に加えるようになし、必要に応じて修理や部品交換を行うことができる・その結果、稼働中において、スリップリング３による信号伝達が不能となって、比例電磁弁１が突然作動停止状態になってしまう等といった不都合がない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の一形態を示す走行車両の比例電磁弁装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の比例電磁弁装置における各部の信号波形を示す説明図である。
【図３】図１の比例電磁弁装置におけるスリップリングの作動が不安定となる故障前段階の検出信号波形を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  比例電磁弁      ２  制御回路
３  スリップリング      ５  入力手段
１０  積分回路      １１  三角波発生回路
１２  比較回路      １３  電磁弁駆動回路
１４  電流検出回路      １６  ハイパスフィルタ回路
１７  異常判定回路      １８  異常表示手段
Ｂ  上部旋回体      Ｄ  下部走行体
Ｒ  旋回装置
【図１】
2007205540.tif 000003
【図２】
2007205540.tif 000004
【図３】
2007205540.tif 000005