(57)【要約】【課題】ＣＰＵが異常状態となっても、建設機械の性能をある程度維持することができるようにする。【解決手段】比例電磁弁８に対して指示値を示すマルチプレクサ２からの間欠的な電流指示値信号Ｂは、コンデンサからなる保持回路４で連続した電流指示値信号Ｃとなる。積分回路１３は、この電流指示値電流Ｃと比例電磁弁８の駆動電流Ｆを表わす実電流値信号Ｇとを比較積分して、比較電磁弁８を電流指示値信号Ｂの指示値で動作させるための補正電流値信号Ｄを生成するが、電流指示値信号Ｂが供給されなくなったときの積分回路１３からの漏洩電流によって保持回路４のコンデンサに異常充電がある場合には、基準指示値発生回路１４からの基準指示値信号Ｉに応じた指示値に対応した補正電流値信号Ｄが生成される。これにより、建設機械の性能をある程度保持させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵからの間欠的な電流指示値信号を連続した電流指示値信号に変換する保持手段と、該連続した電流指示値信号と建設機械の油圧を制御するための比例電磁弁の駆動電流を表わす実電流値信号とが供給されて該比例電磁弁の該駆動電流を該電流指示値信号による指示値にする補正電流指示値信号を生成する積分手段とを備えた建設機械用比例電磁弁の駆動回路において、
該比例電磁弁の駆動電流の該電流指示値信号による指示値の範囲内の基準指示値を設定する基準値発生手段を設け、
該ＣＰＵが異常状態となって該ＣＰＵからの該間欠的な電流指示値信号の供給が停止されたとき、該積分手段が該基準指示値に対応した該補正電流指示値信号を生成することを特徴とする建設機械用比例電磁弁の駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、油圧ショベルなどのコンピュータ制御式の建設機械に係り、特に、かかる建設機械に装備された油圧システムに設けられた比例電磁弁の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械には、複数の油圧を制御するための比例電磁弁を備えた油圧システムが設けられており、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理ユニット）からこれら比例電磁弁にレバー操作に応じた指示値を供給することにより、これら比例電磁弁がかかる指示値に応じて制御され、この建設機械がかかる操作指令に応じた所望の動作を行なう。
【０００３】
このようなコンピュータ制御制御式の建設機械においては、ＣＰＵが暴走するなどしてＣＰＵに異常状態が発生すると、比例電磁弁が適切に制御されなくなり、建設機械が予想できない動作をしてしまうことになるが、このようなＣＰＵの異常状態の発生による建設機械の異常動作を防止するようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図４はかかる従来の建設機械用比例電磁弁の駆動回路を示すブロック構成図であって、１はＣＰＵ、２はマルチプレクサ、３ａ，３ｂ，３ｃは駆動系、４は保持回路、５は積分回路、６はＰＷＭ（Pulse-Width Modulation：パルス幅変調）信号発生回路、７は電力増幅回路、８は比例電磁弁、９は電流／電圧変換器、１０は三角波発生回路である。
【０００５】
同図において、図示しないレバーの操作による操作指令があると、ＣＰＵ１は、この操作指令に応じて、各比例電磁弁の駆動系３ａ，３ｂ，３ｃを制御し、これら比例電磁弁を駆動する。
【０００６】
そこで、ＣＰＵ１は、操作指令に応じて、各比例電磁弁を制御するための電流値を表わす電圧信号（電流指示値信号）を電流指示信号として生成し、夫々の比例電磁弁に対する電流指示値信号Ａを順番に、かつ比例電磁弁の個数（従って、比例電磁弁の制御系３ａ，３ｂ，３ｃの個数）に応じた周期で繰り返し出力する。かかる電流指示値信号Ａはマルチプレクサ２に供給され、夫々の比例電磁弁の駆動系３ａ，３ｂ，３ｃに該当する電流指示値信号Ａを分配する。
【０００７】
以下では、駆動系３ａを代表として説明するが、この駆動系３ａでは、マルチプレクサ２から上記の周期で間欠的に該当する電流指示値信号Ｂが供給される。この間欠的な電流指示値信号Ｂは、コンデンサからなる保持回路４に供給されて連続した電流指示値信号Ｃに変換され、積分回路５に供給される。積分回路５では、、この電流指示値信号Ｃを電流／電圧変換器９からの実電流値信号Ｇと比較され、これらの差電圧の積分結果で補正される補正電流指示値信号Ｄとして出力される。この補正電流指示値信号ＤはＰＷＭ信号発生回路６に供給され、三角波発生回路１０からの三角波信号Ｈと比較されることにより、この三角波信号Ｈに等しい周期で、かつ補正電流指示値信号Ｄの電圧値に等しいデューティ比のＰＷＭ信号Ｅに変換される。このＰＷＭ信号Ｅが、電力増幅回路７で電力増幅された後、比例電磁弁８に供給される。比例電磁弁８は、この電力増幅されたＰＷＭ信号Ｅに応じた駆動電流で駆動される。また、この駆動電流Ｆは電流／電圧変換部９で電圧に変換され、実際の駆動電流Ｆの電流値を表わす実電流値信号Ｇとして積分回路６に供給される。
【０００８】
かかる構成の建設機械用比例電磁弁の駆動回路は、電流指示値信号Ｃに対し、比例電磁弁８がこのときの操作指令によって指示された動作を行なうように、この比例電磁弁８に駆動電流Ｆを供給するようにするものであって、この指示された動作が行なわれているか否かの監視を電流／電圧変換器９と積分回路５とからなるフィードバック回路で行なうものである。電流／電圧変換器９からの実電流値信号Ｇが電流指示値信号Ｃに等しい場合には、電流指示値信号Ｃに対して指定された動作が比例電磁弁８で行なわれる駆動電流が供給されているものとして、の値はそのまま保持され、電流／電圧変換器９からの実電流値信号Ｇが電流指示値信号Ｃに等しくない場合には、これまでの補正電流指示値信号Ｄが、実電流値信号Ｇと電流指示値信号Ｃとの正または負の差分電圧を積分することにより、比例電磁弁の駆動電流が調整される。
【０００９】
図５は図４におけるＰＷＭ信号発生回路６の動作を示す図である。
【００１０】
同図において、補正電流指示値信号Ｄと三角波信号Ｈとがレベル比較され、例えば、補正電流指示値信号Ｄ＞三角波信号Ｈのとき、“Ｈ（ハイレベル）”のＯＮ期間となり、補正電流指示値信号Ｄ≦三角波信号Ｈのとき、“Ｌ（ローレベル）”のＯＦＦ期間となるＰＷＭ信号Ｅが得られる。ＯＮ期間＋ＯＦＦ期間がこのＰＷＭ信号の１周期であり、三角波信号Ｈの１周期に等しい。そして、補正電流指示値信号Ｄのレベルに応じてＯＮ期間とＯＦＦ期間との比、即ち、デューティ非が異なる。従って、このデューティ比が比例電磁弁８（図４）の指令値に対応したものとなる。
【００１１】
ところで、図４において、ＣＰＵ１が、暴走するなどして、制御不能な異常状態になることにより、ＣＰＵ１から異常な電流指示値信号Ａが出力されることになると、マルチプレクサ２から保持回路４に異常な電流指示値信号Ｂが供給されることになり、この結果比例電磁弁８が異常な動作を行なって建設機械が予期しない動作を行なうことになる。
【００１２】
これを防止するために、上記の特許文献１に記載の技術では、保持回路４に、さらに、放電回路１１が設けられており、ＣＰＵ１の異常が検出されると、このＣＰＵ１がリセットされるとともに、周期的な放電パルスによってこの放電回路１１が周期的に繰り返し作動することにより、保持回路４を構成するコンデンサの充電電圧を間欠的に放電させる。
【００１３】
ここで、ＣＰＵ１をリセットすることにより、ＣＰＵ１から保持回路４に電流指示値信号Ｂが供給されなくなり、この電流指示値信号Ｂによる保持回路４での充電は行なわれなくなるが、積分回路５からの漏洩電流により、この保持回路４で充電が行なわれる。
【００１４】
即ち、積分回路５は、図６に示すように、演算増幅器５ａからなり、例えば、その＋入力端子に保持回路４を構成するコンデンサ４ａの充電電圧（電流指示値信号）Ｃが供給され、−入力端子に実電流値信号Ｇが供給されて、これら充電電圧Ｃと実電流値信号Ｇとの差分電圧が検出されて積分演算がなされ、この積分演算結果によって補正されて補正電流指示値信号Ｄとして出力されるのである。
【００１５】
ところで、かかる演算増幅器５ａでは、その＋入力端子が逆バイアスされたダイオード１２を介して＋電源に接続されており、＋入力端子が＋電源の電源電圧を越えないようにしている。コンデンサ４ａの充電電圧である電流指示値信号Ｃがこの＋電源の電源電圧を越えると、ダイオード１２が導通し、これにより、＋入力端子がこの＋電源の電源電圧に保持されることになる。
【００１６】
ところで、ダイオード１２は＋入力端子と＋電源との間を完全に遮断するものではなく、ダイオード１２に漏洩電流ｉLが発生している。この漏洩電流ｉLは＋入力端子からコンデンサ４ａに流れ込み、コンデンサ４ａに電流指示値信号Ｂが供給されなくなると、コンデンサ４ａが漏洩電流ｉLによって充電が行なわれてその充電電圧（電流指示値信号Ｃ）が増加していくことになる。
【００１７】
上記特許文献１に記載の技術では、この漏洩電流ｉLによるコンデンサ４ａでの充電電圧の上昇を防止するために、上記の放電回路１１が設けられているものであり、この放電回路１１によってコンデンサ５ａが間欠的に放電し、放電回路１１による放電期間と次の放電期間との間でコンデンサ５ａで漏洩電流ｉLによる充電が行なわれるが、その充電電圧によって比例電磁弁に駆動電流が供給されても、この駆動電流が比例電磁弁８を動作させない程度に小さくなるように、放電回路１１によるコンデンサ５ａの放電期間，非放電期間の繰り返し周期や夫々の期間の時間長が設定されている。
【００１８】
このようにして、ＣＰＵ１が異常状態となっても、比例電磁弁８の動作を禁止させることにより、建設機械が予期しない動作をしてしまうのを防止するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−２５２１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで、上記特許文献に記載の技術では、ＣＰＵ１の移動動作に伴う建設機械の異常動作を防止することができるものであるが、比例電磁弁の動作を禁止してしまうものであるから、油圧回路の制御に不具合が生じる可能性があり、建設機械はエンストしたり、動作が極めて遅くなるといった問題が生ずることになる。
【００２０】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、ＣＰＵが異常状態となっても、建設機械の性能を維持することができるようにした建設機械用比例電磁弁の駆動回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明は、ＣＰＵからの間欠的な電流指示値信号を連続した電流指示値信号に変換する保持手段と、連続した電流指示値信号と建設機械の油圧を制御するための比例電磁弁の駆動電流を表わす実電流値信号とが供給されて比例電磁弁の駆動電流を電流指示値信号による指示値にする補正電流指示値信号を生成する積分手段とを備えた建設機械用比例電磁弁の駆動回路であって、比例電磁弁の駆動電流の電流指示値信号による指示値の範囲内の基準指示値を設定する基準値発生手段を設け、ＣＰＵが異常状態となってＣＰＵからの間欠的な電流指示値信号の供給が停止されたとき、積分手段が基準指示値に対応した補正電流指示値信号を生成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、ＣＰＵに異常が発生しても、建設機械の予期しない動作を防止し、その性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。  
図１は本発明による建設機械用比例電磁弁の駆動回路の一実施形態を示すブロック構成図であって、１３は積分回路、１４は基準指示値発生回路であり、図４に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。なお、図１は図４での駆動系３ａに対応する１つの駆動系を具体的に示したものであり、他の駆動系については省略した。
【００２４】
同図において、図４に示す構成に対し、各駆動系で新たに基準指示値発生回路１４を設け、この基準指示値発生回路１４から出力される基準指示値信号Ｉを積分回路１３に供給し、ＣＰＵ１が異常状態となっても、比例電磁弁８が動作禁止状態とはならず、建設機械の性能をある程度確保できるようにしたものである。
【００２５】
なお、この実施形態では、図４に示す放電回路１１は設けられていない。
【００２６】
図２は図１における積分回路１３の一具体例を示す回路項製図であって、５ｂは演算増幅器であり、前出図面に対応する部分には同一符号をつけて重複する説明を省略する。
【００２７】
同図において、積分回路１３は、図６に示す演算増幅器５ａと演算増幅器５ｂとから構成されており、この演算増幅器５ｂの＋入力端子に１４（図１）からの基準指示値信号Ｉが供給され、−入力端子にコンデンサ４ａからの電流指示値信号Ｃが供給される。この演算増幅器５ｂでは、＋入力端子からの基準指示値信号Ｉから−入力端子からの電流指示値信号Ｃを減算してこれらの差分信号を生成し、この差分信号Ｃ’を演算増幅器５ａの＋入力端子に供給する。演算増幅器５ａでは、図６での演算増幅器５ａと同様の演算処理が行なわれ、実電流値信号Ｉを差分信号Ｃ’と等しくする補正電流指示値信号Ｄを生成して出力する。
【００２８】
ここで、比例電磁弁８（図１）は、許容される最大の開状態から全閉状態の範囲で開閉駆動制御されるものであるが、この許容最大開状態を指示する指示値を＋５０％とし、全閉状態を指示する指示値を−５０％とし、その中間の開状態を指示する指示値を０％とすると、差分信号Ｃ’の電圧と指示値とが比例関係にあって、＋５０％の指示値に対する差分信号Ｃ’を０Ｖ，−５０％の指示値に対する差分信号Ｃ’を５Ｖとしたとき、これら差分信号Ｃ’の電圧と指示値との関係は図３（ａ）で示すようになる。即ち、差分電圧Ｃ’＝０Ｖのとき、比例電磁弁８が許容最大開状態となるような補正電流指示値信号Ｄが演算増幅器５ａで生成され、差分電圧Ｃ’＝５Ｖのとき、比例電磁弁が全閉するような補正電流指示値信号Ｄが演算増幅器５ａで生成される。
【００２９】
図３（ｂ）はこのときのコンデンサ４ａからの電流指示値信号Ｃと比較電磁弁の指示値との関係を示すものであって、比例電磁弁８の許容最大開状態を指示する（指示値＝＋５０％）電流指示値信号Ｃのレベルは５Ｖであり、全閉状態を指示する（指示値＝−５０％）電流指示値信号Ｃのレベルは０Ｖである。この場合、基準指示値信号Ｉを５Ｖ、即ち、比例電磁弁８の許容最大開状態を指示する電流指示値信号Ｃに等しいレベルとすることにより、差分信号Ｃ’の電圧と指示値との関係が図３（ｂ）に示すようになる。
【００３０】
ここで、上記のように、ＣＰＵ１（図１）が異常状態となり、コンデンサ４ａに電流指示値信号Ｂが供給されなくなると、図６で説明したように、演算増幅器５ｂの−入力端子からの漏洩信号がコンデンサ４ａに流れ込み、これによって充電が行なわれてこのコンデンサ４ａの充電電圧、従って、電流指示値信号Ｃのレベルが５Ｖ、即ち、比例電磁弁８の最大許容開状態を越える開状態を指示するレベルまで上昇する。
【００３１】
これにより、演算増幅器５ｂで求められる基準指示値信号Ｉから電流指示値信号Ｃの差分は負となるが、この演算増幅器５ｂは、この差分が負となると、これを値「０」に保持する演算処理が行なわれ（かかる処理は、例えば、ダイオードなどによって行なわれる）、これにより、差分信号Ｃ’レベルは常に０以上の値に保持される。これにより、上記漏洩電流によるコンデンサ４ａの充電電圧が異常に高くなっても、これを基準指示値信号Ｉに抑えることができ、比例電磁弁８の開状態を最大許容開状態までに制限することができる。
【００３２】
このようにして、この実施形態では、コンデンサ４ａの充電電圧が異常に高くなっても、基準指示値信号Ｉのレベルで決まる最大許容開状態までしか開くことができず、異常に開くような状態になることを防止することができて、建設機械の予期しない動作が生じないようにすることができる。
【００３３】
なお、図２における演算増幅器５ｂの他の具体例として、基準指示値信号Ｉから電流指示値信号Ｃの差分の正負に応じて、基準指示値信号Ｉと電流指示値信号Ｃとのいずれかを選択して演算増幅器５ａの＋入力端子に供給するようにしてもよい。この場合、
（基準指示値信号Ｉ）−（電流指示値信号Ｃ）＞０のとき、電流指示値信号Ｃ
（基準指示値信号Ｉ）−（電流指示値信号Ｃ）≦０のとき、基準指示値信号Ｉ
を選択するようにする。このときの演算増幅器５ａの＋入力端子に供給される指示値信号と指示値との関係は、この指示信号を横軸として、図３（ｂ）に示す関係となる。この場合も、上記と同様の効果が得られる。また、
（基準指示値信号Ｉ）−（電流指示値信号Ｃ）≦０のとき、
基準指示値信号Ｉを上記の最大の開状態から全閉状態の範囲までの範囲の適宜の状態を指示する指示値に相当する指示値信号に変換し、これを演算増幅器５ａの＋入力端子に供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による建設機械用比例電磁弁の駆動回路の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１における積分回路の一具体例を示す回路構成図である。
【図３】図２における各部の信号と比例電磁弁に対する指示値との関係を示すグラフ図である。
【図４】従来の建設機械用比例電磁弁の駆動回路の一例を示すブロック構成図でである。
【図５】図４におけるＰＷＭ信号発生回路の動作を示す図である。
【図６】図４に示す従来例でＣＰＵが異常時にあるときのコンデンサの充電を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＣＰＵ
２  マルチプレクサ
３ａ，３ｂ，３ｃ  駆動系
４  保持回路
５  積分回路
６  ＰＷＭ信号発生回路
７  電力増幅回路
８  比例電磁弁
９  電流／電圧変換器
１０  三角波発生回路
１３  積分回路
１４  基準指示値発生回路
【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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