(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機(3)及び走行等の駆動アクチュエータ(49,46,45)の制御を行ない、過電流に対する保護機器を設けた電気回路を備えた作業車両の制御装置において、
前記保護機器はサーキットブレーカ(11〜19)を有し、
該サーキットブレーカ(11〜19)を車体の所定個所に集中して設け、
前記サーキットブレーカ(11〜19)は、複数の電流負荷がそれぞれ接続されるモニタ装置(39)、エンジンコントローラ(38)及びポンプコントローラ(37)への電源供給回路にそれぞれ設けられる、
ことを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業車両の制御装置において、前記サーキットブレーカ(11〜19)を車体上において電源用バッテリ(7)の近傍に設けたことを特徴とする作業車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路負荷の短絡による過大電流で故障した時の故障診断等のメンテナンス性を向上できる作業車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の作業車両には、高性能、高機能及び高メンテナンス性等を実現するために、電気信号に基づきアクチュエータを制御する制御装置が多く使用されている。これらの制御装置は、コンピュータを主体として構成され、各種センサの検出信号に基づいて所定の演算処理を行ない、この演算結果に従って制御指令を出力する制御器と、各作業機及び車両走行等を駆動制御する電気式又は油圧式の各種アクチュエータと、前記制御指令を受けて各種アクチュエータを駆動する駆動装置とを備えている。そして、通常、各種センサや各種アクチュエータの故障や、これらの機器への配線の短絡、地絡等が発生した時に、制御器、各駆動装置、各アクチュエータ及び配線に過大電流が流れないように保護するために、各回路には電流制限回路やヒューズ等の過電流保護機能及び保護機器が設けられている。建設機械の場合では、ヒューズとして、過大電流が流れた時に溶断して回路を保護する通常のものが交換自在に所定個所に装着されている。
【０００３】
万一、回路負荷の一部が故障で短絡して過電流が流れた場合、該回路のヒューズが溶断して回路を保護する。そして、このような場合、フィールドエンジニア（いわゆるサービスマン）がその故障原因を究明した後、代わりの新品ヒューズと交換して再度制御装置を立ち上げるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のヒューズによる回路保護の方法では、以下のような問題が発生する。万一ヒューズ溶断が発生した場合には、フィールドエンジニアが故障原因を究明した後に新品のヒューズと交換するのが通常手順である。ところが、近年の制御装置においては高機能、高性能及び高メンテナンス性等を実現するために一つの制御機器に多くの負荷（アクチュエータ駆動回路及びセンサ等）が接続されている場合が多いので、配線及び機器等の負荷経路が複雑で、多岐にわたっている。従って、短時間で直ぐに故障原因を究明することが困難になっており、逆に、故障原因を究明する為にヒューズを仮に交換して制御装置の電源を再投入し、故障状況を把握することが多く行われる。このため、最終的に真の原因が究明されるまでは、何回も電源投入が行われ、複数個のヒューズを溶断させることになる。この結果、予備のヒューズが多数必要となり、メンテナンス費用が上昇すると共に、故障修理時に予備のヒューズが無い場合には故障原因の究明が非常に困難となることを意味している。
【０００５】
特に、例えば山奥の砕石場等のように、フィールドエンジニアのいるサービスセンタからの距離が遠い現場での車両故障の場合には、フィールドエンジニアが現場とサービスセンタとの間を行き来するのに時間がかかるので、なるべく１回の現場での作業のみで故障修理を完了させることが要求されている。このため、故障状況を詳細に把握して故障原因を推定し、修理部品等を万全に準備して現場に出向く必要があり、現場の作業者等に何回か電源投入した時の車輌の症状を連絡してもらうことも必要となる場合がある。このとき、電源再投入によりヒューズが何回か溶断することがあるが、従来は、現場に又は該車両に予備のヒューズがほとんど準備されていないことが多いので、故障状況を詳細に把握できず、この結果フィールドエンジニアの現場間往復の回数が増えたり、故障修理に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、制御装置の電気回路に過電流異常が発生した時に、電源再投入を可能にして容易に原因究明ができるようにした作業車両の制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る作業車両の制御装置の第１発明は、作業機及び走行等の駆動アクチュエータの制御を行ない、過電流に対する保護機器を設けた電気回路を備えた作業車両の制御装置において、前記保護機器はサーキットブレーカを有し、該サーキットブレーカを車体の所定個所に集中して設け、前記サーキットブレーカは、複数の電流負荷がそれぞれ接続されるモニタ装置、エンジンコントローラ及びポンプコントローラへの電源供給回路にそれぞれ設けられた構成としている。
【０００８】
第１発明によると、負荷の過電流でサーキットブレーカがオフ（トリップ）しても、何回もオンして直ぐに電源を再投入できるので、故障状況を把握し易くなり、故障診断が容易にできるようになる。また、ある機能さえ使わなければ（例えば、あるアクチュエータさえ駆動しなければ）サーキットブレーカがトリップすることがなく、車両を動かして移動できる場合があり、このときサーキットブレーカによりとりあえず電源を再投入してサービスセンタに近い場所まで移動できるので、修理をし易くなる。さらに、サーキットブレーカを所定個所に集中して設けるので、サーキットブレーカの操作がやり易く、メンテナンス性が非常に良い。
【０００９】
また、モニタ装置、エンジンコントローラ及びポンプコントローラ等のように電流負荷が多数接続される制御機器のサーキットブレーカがトリップした時に、複数の電流負荷の内のどれが短絡を起こしているかを調べるために、何回か電源再投入して故障状況を把握できる。従って、これらの機器の故障修理が非常に容易にできるようになる。従来のように予備のヒューズを多数準備しなくても済むので、経済的である。
【００１０】
第２発明は、第１発明に基づいて、前記サーキットブレーカを車体上において電源用バッテリの近傍に設けた構成としている。
【００１１】
第２発明によると、サーキットブレーカと電源用バッテリとの間の距離が短くなり、サーキットブレーカにより保護される回路部位を多くできる。従って、電気回路の信頼性及びメンテナンス性を向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の実施形態では作業車両として油圧ショベルを例に説明する。図１は、本発明が適用された油圧ショベルの側面図である。図１に示す油圧ショベルは、図示しないエンジンの動力により回転する油圧ポンプからの圧油を受けて制御される走行モータで走行駆動される下部走行体１を備えている。下部走行体１の略中央部には上部旋回体２が旋回自在に搭載され、図示しない旋回モータにより旋回駆動されるようになっている。また、上部旋回体２の旋回フレーム２ａ上の前部略中央にはブーム、アーム及びバケット等の作業機３が上下揺動自在に取り付けられていて、各作業機用油圧シリンダ（ブーム用シリンダ３ａ等）により駆動されるようになっている。旋回フレーム２ａの前側左端部には運転室４が装着され、旋回フレーム２ａの右側の前部にはバッテリ７が取り付けられている。バッテリ７の上方には第１のステップカバー５が開閉自在に設けられており、バッテリ７の上方を覆っている。なお、第１のステップカバー５は、前後方向に又は左右方向に回動して開閉自在としてもよい。また、第１のステップカバー５よりも後方には第２のステップカバー６が後方上向きに傾斜させて取り付けられており、第２のステップカバー６に覆われた内側プレート９には、サーキットブレーカボックス（以後、ＣＢボックスと言う）１０が取り付けられている。ＣＢボックス１０内には、後で詳細に説明するように制御装置の電源回路の過電流保護用のサーキットブレーカ（以後、ＣＢと言う）が所定個数設けられている。ステップカバー５，６の上面の側方端部には手すり５ｂが設けられている。
【００１３】
図２は、ＣＢボックス１０及びバッテリ７装着部の斜視図である。図２に示すように、第１のステップカバー５の上面部（バッテリ７の上方）には足置きプレート５ａが固着されている。また、ＣＢボックス１０の前方の第２のステップカバー６には孔６ａが形成されており、この孔６ａを覆うようにステッププレート８が第２のステップカバー６に開閉自在に取り付けられている。ステッププレート８には、ステップ８ａを設けた凹部が形成されている。
【００１４】
図３は、本発明に係るＣＢを用いた電気回路を有する制御装置の回路ブロック図である。以下においては、説明の簡略化と分かり易さのために、電源供給回路の接続を中心に作用的に（機能的に）説明することとする。同図において、バッテリ７の出力電圧はＣＢボックス１０内のＣＢ１１を経由してスタータスイッチ３１のＢ端子に入力され、スタータスイッチ３１がオンするとＢＲ端子からバッテリリレー３２の励磁コイル３２ｃに印加される。バッテリリレー３２の励磁電流はバッテリ７の負電圧端子（通常、車体アース）に戻る。バッテリリレー３２がオンすると、バッテリ７からの電源電流はバッテリリレー３２の出力ａ接点３２ａ（ノーマルオープン）からＣＢボックス１０内の各ＣＢ１２，１３，１４，１５，１６，１７を経由してそれぞれワイパモータ３３（運転室４のウインド用）、作業機灯３４（作業機３の前方を照明する）、ヘッドライト３５（車体前照灯）、電動給脂ポンプ３６、ポンプコントローラ３７（作業機３及び車両走行を駆動する油圧アクチュエータ用の油圧ポンプを制御する）、ヒューズボックス２０内の所定のヒューズ２１，２２，２３等に供給される。これらのヒューズ２１，２２，２３等からは、エアコン、ヒータ、ホーン６８、ラジオ、ウインドウォッシャモータ等に電源それぞれが供給される。
【００１５】
また、バッテリ７の出力電圧は直接ＣＢボックス１０内のＣＢ１８，１９，１７ａを経由してそれぞれエンジンコントローラ３８（エンジンの回転数を効率良く、高精度で制御する）、モニタ装置３９（マン−マシンインタフェースの機能を有する）、及びヒューズボックス２０内の所定のヒューズ２５，２６等に印加され、ヒューズ２５，２６等からはルームライトやステップライト（ステップカバー５，６部の照明用）等に電源がそれぞれ供給される。
【００１６】
ポンプコントローラ３７の電流負荷としては、走行モータ４５及び旋回モータ４６の駆動制御をそれぞれ行なう走行電磁弁４１及び旋回電磁弁４２と、走行モータ４５、旋回モータ４６及び作業機用油圧シリンダ４９（前記ブーム用シリンダ３ａなど）に制御可能な切換弁４８を介して圧油を供給する可変容量型油圧ポンプ４７の出力トルクを効率良く、高精度に制御するためのカットオフキャンセル電磁弁４３及びトルク制御電磁弁４４とが接続されており、これらの各電磁弁４１，４２，４３，４４はポンプコントローラ３７からの制御指令電流により制御される。また、ポンプコントローラ３７には、各種の圧力センサや圧力スイッチ等のセンサ５１からの検出信号、アクチュエータ制御用のインタロックスイッチ５２からのスイッチ信号、及びエンジンのエアクリーナの目詰まりセンサ６４からの検出信号等がそれぞれ入力される。
【００１７】
エンジンコントローラ３８（エンジンの回転数を効率良く、高精度で制御する）の電流負荷としては、インジェクタ６１（エンジンの燃料噴射バルブ）と、サプライポンプ６２（燃料を圧送する）と、エンジン回転数、各種の圧力、油温及び水温等のセンサ６３とが接続されている。インジェクタ６１及びサプライポンプ６２は、エンジンコントローラ３８からの制御指令電流により制御される。なお、スタータモータ６５には、スタータスイッチ３１がオンしたときにスタータスイッチ３１のＣ端子から直接電源電流が供給されるようになっている。
【００１８】
また、モニタ装置３９の電流負荷としては、ワイパモータ３３、ホーン６８及びブザー６７（走行時アラーム警報、作業機アラーム警報などに使用される）等が接続されており、これらの機器はモニタ装置３９からの制御指令電流により作動する。
【００１９】
各ＣＢ１１〜，１７ａ，１９は、それぞれ対応する回路での最大負荷電流に応じてトリップ時の電流値（定格電流値）と動作時間との遮断特性が設定されている。また、これらのＣＢは、過電流が流れてトリップした時に復帰する（つまり、ＣＢ本体から外方に飛び出す）形式のトリップスイッチを有している。トリップした後には、このトリップスイッチを押し込むことにより電源を再投入可能となる。尚、これらのＣＢは、作業車両の稼動時の振動、衝撃、周囲温度等の使用環境条件に適合するものである。また、復帰式のトリップスイッチを採用しているので、小型化でき、車載に適している。
【００２０】
以上の構成によると、制御装置の各制御機器、駆動装置及び電装機器の電源供給回路をＣＢにより過電流保護するようにしたので、万一いずれかの負荷の短絡故障で過電流が発生しても、安全に各機器を保護できると共に、故障診断のためにすぐに電源再投入することも可能となる。このとき、従来技術の項で説明したように予備ヒューズを多数個準備する必要もなく、何回でも電源投入できるので、容易に故障診断を行なうことができ、しかも非常に経済的である。特に、制御機能の高度化及び高精度化のために、アクチュエータやセンサ等の電流負荷がそれぞれに多数接続されるようなポンプコントローラ３７、エンジンコントローラ３８及びモニタ装置３９等の制御機器に応じた回路に過電流異常が発生した場合でも、該制御機器に接続されている電流負荷を順次切り離しながら、対応するＣＢをオンして電源再投入した後の故障状況を調べることもすぐにできるので、故障原因の究明が短時間で容易にできる。
【００２１】
また、ＣＢボックス１０を電源用バッテリ７の近傍に配置して、ＣＢボックス１０とバッテリ７間の配線距離を短くしたので、ＣＢによって保護できる回路部位（機器や配線）の範囲を広くでき、信頼性を高められる。しかも、ＣＢボックス１０を外部から開閉し易く、かつＣＢを操作し易い個所に設置したので、修理時の作業性が良い。
【００２２】
また、例えば、電動給脂ポンプ３６の内部のモータコイルとケースとの短絡が発生し、しかもこの電動給脂ポンプ３６を作動して内部の電動モータが所定回転位置の時だけ短絡電流が流れるというような故障が発生したとすると、再度ＣＢ１５をオンして電源再投入し、電動給脂ポンプ３６を作動しない状態で該作業車両を動かして所定のサービス地点まで移動させることも可能となる。これにより、より容易に故障修理を行なうことができる。
【００２３】
尚、ＣＢボックス１０を設置する位置は、上記位置に限定されず、他の作業者がアクセス容易な場所であればよい。例えば、図４〜６はＣＢボックス１０を設置する位置の他の実施例を示しており、運転室４と運転室４の後方に設置された作動油タンク７１との間にスペースを設け、このスペース内にＣＢボックス１０を設置するようにしてもよい。ＣＢボックス１０内には、各ＣＢがトリップした後にそのトリップスイッチを押し込む操作をし易いように配置されており、この操作方向のＣＢボックス１０前方（即ち図５ではＣＢボックス１０の車両側方）に開閉自在なメンテナンスカバー７２が設けられている。このようにＣＢボックス１０を運転室４の直ぐ後方に設置することにより、運転室４からの作業者のアクセスが非常に良くなるので、故障診断時の作業性が良い。
【００２４】
尚、故障診断を行なう際に原因究明が困難で、複数回電源再投入を行なう必要のある機器についてのみＣＢを適用し、それ以外はヒューズを適用するようにしても良い。また、ＣＢは復帰式のトリップスイッチを有するものに限らず、要はサーキットブレーカであればよい。
【００２５】
本発明によれば、作業車両の電源供給回路にＣＢを備えたので、短絡故障発生した時に、必要な回数だけ何回でも電源を再投入してすぐに故障症状を把握できる。そして、故障原因の究明を短時間で正確に行なうことが可能となり、メンテナンス性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された油圧ショベルの側面図である。
【図２】本発明に係るＣＢボックス及びバッテリの装着部の斜視図である。
【図３】本発明のＣＢを用いた電気回路を有する制御装置の回路ブロック図である。
【図４】ＣＢボックスの設置位置の他の実施例を示す側面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】ＣＢボックスの説明図である。
【符号の説明】
２...上部旋回体、２ａ...旋回フレーム、３...作業機、４...運転室、５，６...ステップカバー、７...バッテリ、８...ステッププレート、８ａ...ステップ、１０...ＣＢボックス、１１〜１９...ＣＢ、２０...ヒューズボックス、３１...スタータスイッチ、３２...バッテリリレー、３３...ワイパモータ、３４...作業機灯、３５...ヘッドライト、３６...電動給脂ポンプ、３７...ポンプコントローラ、３８...エンジンコントローラ、３９...モニタ装置、４１...走行電磁弁、４２...旋回電磁弁、４３...カットオフキャンセル電磁弁、４４...トルク制御電磁弁、４５...走行モータ、４６...旋回モータ、４７...可変容量型油圧ポンプ、４８...切換弁、４９...作業機用油圧シリンダ、５１...センサ、５２...インタロックスイッチ、６１...インジェクタ、６２...サプライポンプ。
【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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