JP2003301480A

JP2003301480A - 建設機械

Info

Publication number: JP2003301480A
Application number: JP2002109489A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kimura; 敏宏木村; Katsuyoshi Nasu; 且良那須; Takeshi Yamaguchi; 毅山口; Takatomi Miyakubo; 孝富宮窪; Hiroshi Ogura; 弘小倉; Junji Tsumura; 淳二津村
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2003-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】電気式の操作レバー装置と他のセンサ部品と
に対して個別の電源回路を設けることにより、電源系統
の異常に対する耐久性、信頼性を高める。【解決手段】コントローラ２１には、電気式の操作レ
バー装置５，６に給電する定電圧回路２４と、作業装置
７の回動角センサ１８，１９，２０に給電する定電圧回
路２５とを設け、これらの定電圧回路２４，２５とＡ／
Ｄ変換器２６とを基準電源２３から出力される基準電圧
信号Ｖsを用いて作動させる。これにより、例えば定電
圧回路２５、ケーブル２９等が故障したり、バッテリ２
２の電圧が変動する場合でも、操作レバー装置５，６を
安定的に作動させることができ、オペレータの操作量に
対応した検出信号Ｖａを正確に出力できると共に、建設
機械を円滑に運転操作することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル、油圧クレーン、ロードローラ等として好適に用いら
れ、電気式の操作レバー装置を備えた建設機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、油圧ショベル、油圧クレーン、
ロードローラ等の建設機械には、オペレータにより操作
される操作レバーが設けられており、これらの建設機械
としては、例えば特開平６−３１８１２０号公報等に記
載されているように、電気式の操作レバー装置を搭載し
た機種がある。

【０００３】この種の従来技術による建設機械として、
油圧ショベルを例に挙げて述べると、油圧ショベルの車
両は、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回
可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前部側
に俯仰動可能に設けられた作業装置とによって構成され
ている。

【０００４】また、上部旋回体には、運転席に着座した
オペレータが下部走行体の走行操作、上部旋回体の旋回
操作、作業装置の俯仰動操作等を行うときに用いる操作
レバー装置が設けられている。ここで、操作レバー装置
としては、例えばポテンショメータ等を備えた電気式の
操作レバー装置が用いられ、そのポテンショメータは車
両に搭載された制御回路としてのコントローラ等に接続
されている。

【０００５】そして、オペレータが操作レバー装置を操
作するときには、ポテンショメータの抵抗体に対して摺
動子が摺動し、これらの間の抵抗値がオペレータによる
レバーの操作量に応じて変化する。これにより、操作レ
バー装置は、抵抗体と摺動子との間の抵抗値に対応する
電圧信号を、オペレータの操作量に応じた検出信号とし
てコントローラに出力するものである。

【０００６】この場合、検出信号は、例えば車両に搭載
されたバッテリ等の電源からポテンショメータの抵抗体
に印加される電源電圧を基準として設定され、この電源
電圧を抵抗体と摺動子との間の抵抗値に対応する比率で
分圧した電圧値となる。

【０００７】そして、コントローラは、操作レバー装置
から出力される検出信号に応じて油圧モータ、油圧シリ
ンダ等のアクチュエータを作動させることにより、オペ
レータによるレバーの操作内容、操作量に応じて下部走
行体の走行操作、上部旋回体の旋回操作及び作業装置の
俯仰動操作を行う構成となっている。

【０００８】一方、従来技術の油圧ショベルには、例え
ば作業装置のブーム、アーム、バケット等に対して、回
動角センサ、圧力センサ等を含めた各種のセンサを設
け、オペレータが作業装置を俯仰動させるときには、コ
ントローラによって作業装置の位置、姿勢、負荷状態等
を監視する構成としたものがある。

【０００９】この場合、コントローラは、各種のセンサ
から出力される検出信号を用いて作業装置の位置、姿
勢、負荷状態等を検出し、作業装置が上部旋回体のキャ
ブやキャノピ等に干渉したり、作業装置が無理な姿勢等
をとることによって過負荷状態となるのを防止するもの
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術で
は、操作レバー装置からオペレータの操作量に応じた検
出信号が出力されるときに、その電圧値がバッテリ等の
電源電圧を基準として設定される構成となっている。

【００１１】しかし、この電源電圧は、例えばバッテリ
の充電状態や温度環境、または他の負荷回路による電力
の消費状態等に応じて変化し易いため、バッテリの電源
電圧を基準として検出信号を設定すると、検出信号の電
圧値は、オペレータによるレバーの操作量だけでなく、
電源電圧によっても変動する虞れがある。

【００１２】このため、油圧ショベルの使用時には、電
源電圧の状態等によって操作レバーの中立位置が変動す
ることがあり、操作レバーが扱い難くなるばかりでな
く、オペレータが一定の操作量でレバーを操作しても、
作業装置の作動量等にばらつきが生じることがあり、オ
ペレータの操作感覚が低下するという問題がある。

【００１３】また、例えば各種のセンサ等を作業装置に
装備した油圧ショベルにおいては、上部旋回体側の電源
とセンサとの間を接続する配線が作業装置に設けられて
いる。このため、作業装置による掘削作業中には、作業
装置側の配線が障害物との接触等により損傷して短絡さ
れ、これによって電源電圧が変動する場合がある。

【００１４】しかし、従来技術の操作レバー装置は、こ
のような他の配線部位の損傷等によっても、検出信号が
電源電圧と連動して不安定となる虞れがあり、電源系統
の異常等に対する信頼性が低下するという問題がある。

【００１５】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、例えば車両の電源系統
に異常が生じたり、電源の電圧等が変動した場合でも、
電気式の操作レバー装置を安定的に作動させることがで
き、オペレータの操作感覚を良好に保持できると共に、
信頼性を向上できるようにした建設機械を提供すること
にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、作業装置を備えた車両と、該車両また
は作業装置を操作するためにオペレータの操作量に応じ
て検出信号を出力する電気式の操作レバー装置と、前記
作業装置または車両の作動状態を検出して検出信号を出
力するセンサ部品と、前記操作レバー装置とセンサ部品
とから入力される検出信号を用いて前記作業装置の作動
状態を制御する制御回路とからなる建設機械に適用され
る。

【００１７】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、一定の電圧値をもつ基準電圧信号を出力する基
準電源と、該基準電源から出力される基準電圧信号を用
いて操作レバー装置に一定の電圧で給電を行う第１の電
源回路と、該第１の電源回路と別個に配置され前記基準
電源から出力される基準電圧信号を用いてセンサ部品に
一定の電圧で給電を行う第２の電源回路とを設ける構成
としたことにある。

【００１８】このように構成することにより、第１，第
２の電源回路は、基準電圧信号に基づいて一定の電圧を
出力でき、この電圧を操作レバー装置とセンサ部品に対
してそれぞれ個別に供給することができる。これによ
り、例えば建設機械のセンサ部品や第２の電源回路に電
圧の変動や異常等が生じた場合でも、第１の電源回路に
よって電気式の操作レバー装置を正常に作動させること
ができ、その操作量に応じて建設機械の車両、作業装置
等を円滑に操作することができる。

【００１９】また、請求項２の発明によると、第１の電
源回路は基準電源から入力される基準電圧信号に基づい
て車両に搭載されたバッテリの電圧を定電圧化して操作
レバー装置に一定の電圧を供給する第１の定電圧回路で
あり、第２の電源回路は前記基準電源から入力される基
準電圧信号に基づいて前記バッテリの電圧を定電圧化し
てセンサ部品に一定の電圧を供給する第２の定電圧回路
により構成している。

【００２０】これにより、例えばバッテリの電圧がその
充電状態や温度環境、または他の負荷回路による電力の
消費状態等に応じて変化する場合でも、第１，第２の定
電圧回路は、基準電圧信号に基づいて操作レバー装置と
センサ部品にそれぞれ一定の電圧を供給することができ
る。

【００２１】また、請求項３の発明によると、車両には
操作レバー装置とセンサ部品とから出力される検出信号
をアナログ信号からデジタル信号に変換して制御回路に
出力するＡ／Ｄ変換器を設け、該Ａ／Ｄ変換器は基準電
源から出力される基準電圧信号を用いて前記検出信号の
電圧比率をデジタル信号に変換する構成としている。

【００２２】これにより、Ａ／Ｄ変換器は、例えば基準
電圧信号の電圧値をフルスケールとして、この電圧値に
対する検出信号の電圧比率を数値化することにより、検
出信号をデジタル信号からアナログ信号に変換（Ａ／Ｄ
変換）することができる。従って、仮りに基準電圧信号
の電圧が変動し、この電圧と比例的に連動して検出信号
の電圧が変動する場合でも、Ａ／Ｄ変換器が信号変換を
行うときには、基準電圧信号と検出信号の電圧変動が相
殺され、両者の電圧比率はほとんど変化しない。従っ
て、Ａ／Ｄ変換器は、第１，第２の定電圧回路と同一の
基準電圧信号を用いて作動することにより、基準電圧信
号の変動等による誤差を補償でき、検出信号を高い精度
でＡ／Ｄ変換することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
建設機械として、オフセットブーム式の油圧ショベルを
例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２４】図中、１は油圧ショベルで、該油圧ショベ
ル１は、その下部側を構成する下部走行体２と、該下部
走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、該
上部旋回体３に設けられた後述の作業装置７とにより大
略構成されている。そして、上部旋回体３の旋回フレー
ム３Ａには、その前部左側に位置してキャノピ４Ａによ
り覆われた運転席４等が設けられている。

【００２５】５は例えば上部旋回体３の運転席４の前側
に設けられた左，右の走行用操作レバー装置（一方のみ
図示）で、該各走行用レバー装置５は、オペレータによ
り操作され、下部走行体２の走行操作を行うものであ
る。また、運転席４の左，右両側には、上部旋回体３の
旋回操作や後述する作業装置７の俯仰動操作等を行う作
業用操作レバー装置６，６が設けられている。

【００２６】ここで、これらの操作レバー装置５，６
は、図２に示す如く、電気式の操作レバー装置として構
成され、例えば走行用操作レバー装置５は、オペレータ
によって操作されるレバー部５Ａと、該レバー部５Ａの
操作量を回動角として検出するポテンショメータ５Ｂと
を含んで構成されている。

【００２７】また、ポテンショメータ５Ｂは、抵抗体５
Ｃと、該抵抗体５Ｃと摺接して設けられレバー部５Ａの
操作量に応じて抵抗体５Ｃとの間の抵抗値が変化するブ
ラシ等の摺動子５Ｄとを含んで構成されている。そし
て、ポテンショメータ５Ｂは、オペレータによるレバー
部５Ａの操作量を抵抗体５Ｃと摺動子５Ｄとの間の抵抗
値により検出し、この抵抗値に対応する電圧を、オペレ
ータの操作量に応じた検出信号Ｖａとして後述のコント
ローラ２１に出力するものである。

【００２８】また、検出信号Ｖａの電圧値は、例えば図
３に示すように、オペレータによりレバー部５Ａが中立
位置から最大位置まで操作されるときに、レバー部５Ａ
の操作量に応じて最小値Ｖmin〜最大値Ｖmaxの範囲内で
変化する。この場合、検出信号Ｖａの最小値Ｖminは、
後述の異常診断処理を行うため、アース電位（０Ｖ）に
対して所定のオフセット電圧ΔＶ分だけ大きな電圧値と
して設定され、最大値Ｖmaxは、後述の定電圧回路２４
から供給される定電圧信号Ｖ0の電圧値（例えば５Ｖ程
度）よりもオフセット電圧ΔＶ分だけ小さな電圧値とし
て設定されている。

【００２９】また、作業用操作レバー装置６も操作レバ
ー装置５とほぼ同様に、レバー部とポテンショメータと
を有し、オペレータの操作量に応じて検出信号Ｖａを出
力する構成となっている。

【００３０】７は運転席４の右側に位置して上部旋回体
３に俯仰動可能に設けられたオフセット式の作業装置
で、該作業装置７は、図１に示す如く、上部旋回体３の
旋回フレーム３Ａに俯仰動可能に取付けられたロアブー
ム８と、該ロアブーム８の先端側に左，右方向に揺動可
能に取付けられたアッパブーム９と、該アッパブーム９
の先端側に左，右方向に揺動可能に取付けられたアーム
ステー１０と、該アームステー１０に上，下方向に回動
可能に取付けられたアーム１１と、該アーム１１の先端
側に回動可能に取付けられたバケット１２と、後述の各
シリンダ１３，１４，１５，１６、リンク１７とを含ん
で構成されている。

【００３１】また、旋回フレーム３Ａとロアブーム８と
の間には、ロアブーム８を俯仰動させるブームシリンダ
１３が設けられ、ロアブーム８とアッパブーム９との間
には、アッパブーム９を左，右方向に揺動させるオフセ
ットシリンダ１４が設けられている。また、アームステ
ー１０とアーム１１との間には、アーム１１を回動させ
るアームシリンダ１５が設けられ、アーム１１とバケッ
ト１２との間には、バケット１２を回動させるバケット
シリンダ１６が設けられている。さらに、ロアブーム８
とアームステー１０との間には、アームステー１０、ア
ーム１１及びバケット１２をロアブーム８と平行に保持
するリンク１７が設けられている。

【００３２】そして、油圧ショベル１による土木作業時
には、オフセットシリンダ１４を伸縮させることによ
り、ロアブーム８の先端側でアッパブーム９を左，右方
向に揺動し、アームステー１０、アーム１１及びバケッ
ト１２をロアブーム８に対して左側または右側にオフセ
ットすると共に、この位置でブームシリンダ１３、アー
ムシリンダ１５、バケットシリンダ１６を伸縮させるこ
とにより、ロアブーム８、アーム１１、バケット１２を
回動して側溝等の掘削作業を行うものである。

【００３３】１８はロアブーム８が俯仰動するときの角
度（回動角）を検出するセンサ部品としてのロアブーム
用回動角センサで、該ロアブーム用回動角センサ１８
は、図１、図２に示す如く、例えばポテンショメータ等
からなり、上部旋回体３の旋回フレーム３Ａとロアブー
ム８との間に設けられている。

【００３４】ここで、回動角センサ１８は、抵抗体１８
Ａと、該抵抗体１８Ａと摺接して設けられロアブーム８
の回動角に応じて抵抗体１８Ａとの間の抵抗値が変化す
る摺動子１８Ｂとにより構成されている。そして、回動
角センサ１８は、ロアブーム８の回動角を抵抗体１８Ａ
と摺動子１８Ｂとの間の抵抗値により検出し、この抵抗
値に対応する電圧を検出信号Ｖｂとしてコントローラ２
１に出力する。

【００３５】また、ロアブーム８とアッパブーム９との
間には、アッパブーム９が左，右方向に揺動するときの
角度を検出するオフセット用回動角センサ１９が設けら
れ、アームステー１０とアーム１１との間には、アーム
１１が回動するときの角度を検出するアーム用回動角セ
ンサ２０が設けられている。

【００３６】そして、これらの回動角センサ１９，２０
は、回動角センサ１８とほぼ同様に、例えばポテンショ
メータ等のセンサ部品からなり、検出信号Ｖｂをコント
ローラ２１にそれぞれ出力する。これにより、コントロ
ーラ２１は、後述の如く回動角センサ１８，１９，２０
からの検出信号Ｖｂを用いて作業装置７の位置、姿勢等
を監視する構成となっている。

【００３７】２１は上部旋回体３に搭載されたコントロ
ーラで、該コントローラ２１は、図２に示す如く、後述
の基準電源２３、定電圧回路２４，２５、Ａ／Ｄ変換器
２６、制御回路２７等を含んで構成され、上部旋回体３
に搭載されたバッテリ２２により給電されるものであ
る。

【００３８】２３はコントローラ２１に設けられた基準
電源で、該基準電源２３は、バッテリ２２から給電され
ることにより、例えば５Ｖ程度の直流電圧を有する高精
度な電圧信号を基準電圧信号ＶSとして出力し、この基
準電圧信号ＶSは、定電圧回路２４，２５とＡ／Ｄ変換
器２６とに対して基準となる電圧を与えるものである。

【００３９】２４は操作レバー装置５，６に給電を行う
第１の電源回路としての第１の定電圧回路で、該第１の
定電圧回路２４は、基準電源２３から基準電圧信号ＶS
が入力される基準信号入力端子２４Ａと、バッテリ２２
から電力が供給されるバッテリ入力端子２４Ｂと、操作
レバー装置５，６に接続された給電端子２４Ｃと、油圧
ショベル１の車体等にアースされるアース端子２４Ｄと
を有している。

【００４０】ここで、給電端子２４Ｃは、後述するケー
ブル２８の給電配線２８Ａを介して操作レバー装置５の
抵抗体５Ｃの一端側に接続され、アース端子２４Ｄは、
アース配線２８Ｂを介して抵抗体５Ｃの他端側に接続さ
れている。また、操作レバー装置６も同様に、これらの
端子２４Ｃ，２４Ｄに接続されている。

【００４１】そして、定電圧回路２４は、バッテリ２２
からの入力電圧を基準電圧信号ＶSに基づいて定電圧化
し、例えばバッテリ２２の充電状態や温度環境、または
他の負荷による電力の消費状態等に応じてバッテリ電圧
が変動する場合でも、この変動を補償して例えば５Ｖ程
度の一定の電圧を有する定電圧信号Ｖ0を操作レバー装
置５，６に供給するものである。

【００４２】２５はコントローラ２１に定電圧回路２４
と別個に設けられた第２の電源回路としての第２の定電
圧回路で、該第２の定電圧回路２５は、定電圧回路２４
とほぼ同様に、基準信号入力端子２５Ａ、バッテリ入力
端子２５Ｂ、給電端子２５Ｃ及びアース端子２５Ｄを有
している。

【００４３】この場合、給電端子２５Ｃは、後述するケ
ーブル２９の給電配線２９Ａを介して回動角センサ１８
の抵抗体１８Ａの一端側に接続され、アース端子２５Ｄ
は、アース配線２９Ｂを介して抵抗体１８Ａの他端側に
接続されている。また、回動角センサ１９，２０も同様
に、これらの端子２５Ｃ，２５Ｄに接続されている。

【００４４】そして、定電圧回路２５は、バッテリ２２
からの入力電圧を基準電圧信号ＶSに基づいて定電圧化
し、例えば５Ｖ程度の一定の電圧を有する定電圧信号Ｖ
0を回動角センサ１８，１９，２０等のセンサ部品に供
給する。これにより、操作レバー装置５，６は、仮りに
センサ部品側の定電圧回路２５等に異常が生じた場合で
も、別個の定電圧回路２４によって安定的に作動できる
構成となっている。

【００４５】２６はコントローラ２１に設けられたＡ／
Ｄ変換器で、該Ａ／Ｄ変換器２６は、基準電圧信号ＶS
が入力される基準信号入力端子２６Ａを有している。そ
して、Ａ／Ｄ変換器２６の入力側は、ケーブル２８の信
号線２８Ｃを介して操作レバー装置５の摺動子５Ｄと接
続され、ケーブル２９の信号線２９Ｃを介して回動角セ
ンサ１８の摺動子１８Ｂと接続されると共に、操作レバ
ー装置６、回動角センサ１９，２０等にも接続されてい
る。また、Ａ／Ｄ変換器２６の入力側は、定電圧回路２
４，２５の給電端子２４Ｃ，２５Ｃと接続されている。
一方、Ａ／Ｄ変換器２６の出力側は、後述の制御回路２
７と接続されている。

【００４６】そして、Ａ／Ｄ変換器２６は、基準電源２
３からの基準電圧信号ＶSを信号変換時の基準電圧とし
て用いることにより、操作レバー装置５，６、回動角セ
ンサ１８〜２０及び定電圧回路２４，２５から入力され
る検出信号Ｖａ，Ｖｂ、定電圧信号Ｖ0等をそれぞれア
ナログ信号からデジタル信号にＡ／Ｄ変換し、デジタル
信号Ｖｃを制御回路２７に出力するものである。

【００４７】この場合、Ａ／Ｄ変換器２６は、例えば基
準電圧信号ＶSの電圧値をフルスケールとして、この電
圧値に対する検出信号Ｖａ，Ｖｂ、定電圧信号Ｖ0等の
電圧比率をデジタル信号Ｖｃとして数値化する。このた
め、仮りに基準電圧信号ＶSの電圧が変動し、この電圧
と比例的に連動して信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ0が変動する場
合でも、Ａ／Ｄ変換器２６が信号変換を行うときには、
基準電圧信号ＶSと信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ0の変動が相殺さ
れ、これらの間の電圧比率はほとんど変化しない。従っ
て、Ａ／Ｄ変換器２６は、定電圧回路２４，２５と同一
の基準電圧信号ＶSを用いて作動することにより、基準
電圧信号ＶSの変動等による誤差を補償でき、信号Ｖ
ａ，Ｖｂ，Ｖ0を高い精度でＡ／Ｄ変換することができ
る。

【００４８】２７は例えばＣＰＵ等の半導体ＩＣにより
構成された制御回路で、該制御回路２７は、各操作レバ
ー装置５，６から入力される複数の検出信号Ｖａに応じ
て各シリンダ１３，１４，１５，１６や油圧ショベル１
に設けられた走行モータ、旋回モータ（図示せず）等の
油圧アクチュエータをそれぞれ駆動する。これにより、
制御回路２７は、下部走行体２を走行させたり、上部旋
回体３を旋回させると共に、作業装置７の俯仰動作、オ
フセット動作等を行うものである。

【００４９】また、制御回路２７は、回動角センサ１８
〜２０等のセンサ部品から入力される検出信号Ｖｂを用
いて作業装置７の位置、姿勢、負荷状態等を演算する。
そして、例えばバケット１２が運転席４のキャノピ４Ａ
等に接近し過ぎた場合、または作業装置７が無理な姿勢
等をとることによって過負荷状態となった場合等には、
例えば運転席４の近傍に設けられた表示装置等によって
オペレータに警報を発したり、油圧アクチュエータの作
動を強制的に停止する。これにより、油圧ショベル１に
よる土木作業中には、バケット１２がキャノピ４Ａ等と
干渉したり、作業装置７に無理な負荷が加わるのを防止
する構成となっている。

【００５０】さらに、制御回路２７は、検出信号Ｖａ，
Ｖｂ、定電圧信号Ｖ0等の電圧値を監視することによ
り、操作レバー装置５，６、回動角センサ１８〜２０、
定電圧回路２４，２５、ケーブル２８，２９等のうちい
ずれかの部位に断線、短絡等の異常が生じた場合には、
これらの異常を検出し、後述の如く各種のフェールセー
フ処理を行う構成となっている。

【００５１】２８は操作レバー装置５，６とコントロー
ラ２１との間に設けられたケーブルで、該ケーブル２８
は、例えば給電配線２８Ａ、アース配線２８Ｂ、信号線
２８Ｃ等を束ねることにより形成されている。また、２
９はコントローラ２１と回動角センサ３０との間に設け
られたケーブルで、該ケーブル２９は、例えば給電配線
２９Ａ、アース配線２９Ｂ、信号線２９Ｃ等を束ねるこ
とにより形成され、上部旋回体３から作業装置７の先端
側に向けて延びている。

【００５２】本実施の形態による油圧ショベル１は上述
の如き構成を有するもので、次に図４及び図５を参照し
つつ、コントローラ２１の制御処理について説明する。

【００５３】まず、油圧ショベル１の運転時には、基準
電源２３から定電圧回路２４，２５及びＡ／Ｄ変換器２
６に対して基準電圧信号ＶSが出力されると、定電圧回
路２４は、この基準電圧信号ＶSに基づいて定電圧信号
Ｖ0を操作レバー装置５に供給し、定電圧回路２５は、
基準電圧信号ＶSに基づいて定電圧信号Ｖ0を回動角セン
サ１８〜２０等に供給する。

【００５４】これにより、操作レバー装置５，６は、オ
ペレータがレバー部５Ａ等を操作するときの操作量に応
じた検出信号ＶａをＡ／Ｄ変換器２６に出力し、回動角
センサ１８〜２０は、作業装置７の姿勢等に応じた検出
信号ＶｂをＡ／Ｄ変換器２６に出力する。また、Ａ／Ｄ
変換器２６は、基準電圧信号ＶSに基づいて信号Ｖａ，
Ｖｂ，Ｖ0をＡ／Ｄ変換し、これらの信号に対応した個
々のデジタル信号Ｖｃを制御回路２７に出力する。

【００５５】そして、制御回路２７は、まず図４中のス
テップ１において、これらの信号Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ0を読
込み、ステップ２では、これらの電圧値を用いて後述の
図５に示す異常診断処理を行う。次に、ステップ３で
は、回動角センサ１８，１９，２０から読込んだ検出信
号Ｖｂを用いて作業装置７の位置、姿勢、負荷状態等を
検出、演算し、ステップ４では、これらの演算結果に応
じて作業装置７が適切な作動状態であるか否かを判定す
る。

【００５６】ここで、ステップ４では、例えばバケット
１２等が左側にオフセットされた状態で車体側に回動さ
れることによって運転席４のキャノピ４Ａ等に接近し過
ぎた場合、または作業装置７が無理な姿勢等をとること
によって過負荷状態となった場合等に「ＮＯ」と判定
し、これら以外の場合には「ＹＥＳ」と判定する。

【００５７】そして、ステップ４で「ＹＥＳ」と判定し
たときには、ステップ５で操作レバー装置５，６の検出
信号Ｖａに応じて各シリンダ１３〜１６、走行モータ、
旋回モータ等の油圧アクチュエータを駆動し、オペレー
タの操作に応じて油圧ショベル１を走行させたり、上部
旋回体３の旋回動作や作業装置７の俯仰動作を行う。

【００５８】また、ステップ４で「ＮＯ」と判定したと
きには、ステップ６で作業装置７が適切な作動状態にあ
ることをオペレータに警報したり、油圧アクチュエータ
の作動制限等を行う。

【００５９】次に、ステップ７では、エンジンのキース
イッチがＯＮ状態にあるときにステップ１〜６の処理を
繰返し、キースイッチがＯＦＦされたときには、ステッ
プ８で制御処理を終了する。

【００６０】次に、図５を参照しつつ、コントローラ２
１による電源系統の異常診断処理について説明する。

【００６１】まず、ステップ１１では、定電圧回路２４
から正の電圧値をもつ定電圧信号Ｖ0が入力されている
か否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述
のステップ１３に移る。

【００６２】また、ステップ１１で「ＮＯ」と判定した
ときには、例えばケーブル２８の給電配線２８Ａとアー
ス配線２８Ｂとが損傷等により短絡しているか、または
操作レバー装置５，６、定電圧回路２４が故障している
と判断し、ステップ１２では、アース短絡時用のフェー
ルセーフ処理を実行した後に、後述のステップ１９に移
る。この場合、フェールセーフ処理は、例えばオペレー
タへの警報、油圧アクチュエータの作動制限、停止等を
含め、異常の内容に応じて予め定められているものであ
る。

【００６３】次に、ステップ１３では、定電圧信号Ｖ0
が基準電圧信号ＶSと等しい電圧となっているか否かを
判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステッ
プ１５に移る。

【００６４】また、ステップ１３で「ＮＯ」と判定した
ときには、例えばケーブル２８の給電配線２８Ａが損傷
し、損傷部位で僅かに導通した状態（半断線状態）とな
ったと判断し、ステップ１４では、この半断線の異常に
対応するフェールセーフ処理を実行した後に、後述のス
テップ１９に移る。

【００６５】ここで、半断線異常時に行うフェールセー
フ処理について述べると、例えば定電圧信号Ｖ0がケー
ブル２８の半断線等によって正常時の電圧よりも小さな
電圧Ｖ1となった場合に、検出信号Ｖａは、オペレータ
の操作量に対応した正常な電圧よりも電圧比（Ｖ1／Ｖ
0）分だけ小さな電圧Ｖａ′として出力されるようにな
る。

【００６６】従って、例えば下記数１の式等により正常
時の検出信号Ｖａを補正して求めることができる。

【００６７】

【数１】Ｖａ＝Ｖａ′×（Ｖ0／Ｖ1）

【００６８】次に、ステップ１５では、操作レバー装置
５，６の検出信号Ｖａが電圧の最小値Ｖmin以上か否か
を判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステ
ップ１７に移る。

【００６９】また、ステップ１５で「ＮＯ」と判定した
ときには、例えばケーブル２８の給電配線２８Ａが断線
していると判断し、ステップ１６では、この異常に対応
するフェールセーフ処理を実行した後に、後述のステッ
プ１９に移る。

【００７０】次に、ステップ１７では、検出信号Ｖａが
電圧の最大値Ｖmax以下か否かを判定し、「ＹＥＳ」と
判定したときには、ステップ１９に移る。また、ステッ
プ１７で「ＮＯ」と判定したときには、例えばケーブル
２８の信号線２８Ｃが給電配線２８Ａ（電源側）に短絡
していると判断し、ステップ１８で電源短絡用のフェー
ルセーフ処理を実行した後に、ステップ１９に移る。

【００７１】そして、ステップ１９では、回動角センサ
１８〜２０の検出信号Ｖｂと定電圧回路２５の定電圧信
号Ｖ0とを用いてステップ１１〜１８とほぼ同様の異常
判定処理を行う。また、この異常判定処理では、回動角
センサ１８〜２０、定電圧回路２５、ケーブル２９が正
常に判定しているか否かを判定し、その判定結果により
必要に応じて所定のフェールセーフ処理を実行した後
に、ステップ２０でリターンするものである。

【００７２】かくして、本実施の形態によれば、基準電
源２３からの基準電圧信号ＶSを用いて操作レバー装置
５，６に給電を行う第１の定電圧回路２４と、回動角セ
ンサ１８〜２０に給電を行う第２の定電圧回路２５とを
別個に設ける構成としたので、例えば定電圧回路２５、
回動角センサ１８〜２０等が故障したり、ケーブル２９
が損傷した場合でも、第１の定電圧回路２４によって操
作レバー装置５，６に安定的に給電でき、これらを確実
に作動させることができる。

【００７３】従って、油圧ショベル１による土木作業中
には、作業装置７の可動部位に設けられた回動角センサ
１８〜２０等が故障したり、作業装置７に設けられたケ
ーブル２９が障害物との接触等により断線、短絡した場
合でも、オペレータは、操作レバー装置５，６等を円滑
に操作し続けることができ、車体の走行操作、上部旋回
体３の旋回操作、作業装置７の俯仰動操作等を確実に行
うことができる。

【００７４】これにより、例えば電源系統の一部が故障
したときに操作レバー装置５，６の検出信号Ｖａが不安
定となったり、その作動が停止するのを防止でき、電源
系統の異常等に対して耐久性を高め、信頼性を向上させ
ることができる。

【００７５】また、定電圧回路２４，２５は、基準電源
２３からの基準電圧信号ＶSに基づいてバッテリ２２の
電圧を定電圧化するようにしたので、例えばバッテリ２
２の電圧がその充電状態や温度環境、または他の負荷回
路による電力の消費状態等に応じて変化する場合でも、
これらの定電圧回路２４，２５により操作レバー装置
５，６や回動角センサ１８〜２０に一定の定電圧信号Ｖ
0を確実に供給できると共に、その電圧値を正確に設定
することができる。

【００７６】これにより、バッテリ電圧の変動等に対し
ても、操作レバー装置５，６や回動角センサ１８〜２０
等を安定的に作動させることができる。特に、操作レバ
ー装置５，６から出力される検出信号Ｖａがバッテリ電
圧のばらつき等によりオペレータの操作量に対して変動
するのを防止でき、オペレータの操作感覚を良好に保持
できると共に、作業装置７等の操作性を向上させること
ができる。

【００７７】この場合、定電圧回路２４，２５とＡ／Ｄ
変換器２６とは、基準電源２３から入力される同一の基
準電圧信号ＶSを基準の電圧として作動するので、仮り
に基準電圧信号ＶSが変動する場合でも、Ａ／Ｄ変換器
２６は、この変動よる検出信号Ｖａ，Ｖｂ等の誤差をＡ
／Ｄ変換時に補償することができ、これらのデジタル信
号Ｖｃを高い精度で制御回路２７に出力することができ
る。

【００７８】従って、例えばバッテリ２２等の電源電圧
が変動する場合でも、定電圧回路２４，２５とＡ／Ｄ変
換器２６とを一定の基準電圧信号ＶSを用いて正確に作
動させることができ、簡単な構造で電源系統の信頼性を
より高めることができる。

【００７９】また、操作レバー装置５，６側の電源系統
と回動角センサ１８〜２０側の電源系統とに対して個別
に異常診断処理を行うので、例えば図５中のステップ１
１〜１８では、操作レバー装置５，６、定電圧回路２
４、ケーブル２８等が正常に作動しているか否かを診断
でき、定電圧信号Ｖ0と検出信号Ｖａとを用いて故障の
部位、状態等を判別できると共に、この判別内容に応じ
て個別に適切なフェールセーフ処理を行うことができ
る。また、ステップ１９では、他の定電圧信号Ｖ0と検
出信号Ｖｂとを用いて回動角センサ１８〜２０、定電圧
回路２５、ケーブル２９等が正常に作動しているか否か
を別個に診断することができる。

【００８０】これにより、本実施の形態では、例えば電
気系統の一部に異常が発生した場合でも、故障した部位
に対応して必要最小限の適切なフェールセーフ処理を実
行でき、他の正常な部位に関連した性能を可能な限り維
持することができる。

【００８１】なお、前記実施の形態では、センサ部品と
して作業装置７の回動角センサ１８，１９，２０等を例
に挙げて説明した。しかし、本発明は回動角センサ１８
〜２０に限るものではなく、例えば作業装置７の各シリ
ンダ１３〜１６や下部走行体２の走行モータ、上部旋回
体３の旋回モータ等に供給される油圧を検出する油圧セ
ンサ等をセンサ部品に含める構成としてもよい。

【００８２】また、実施の形態では、建設機械として油
圧ショベル１を例に挙げて説明した。しかし、本発明は
油圧ショベルに限らず、例えば油圧クレーン、ホイルロ
ーダ、ロードローラ等を含めて各種の建設機械に適用で
きるのは勿論である。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、基準電源から出力される基準電圧信号を用いて操
作レバー装置とセンサ部品にそれぞれ別個に給電を行う
第１，第２の電源回路を設ける構成としたので、これら
の電源回路は、操作レバー装置、センサ部品等に供給す
る信号の電圧値を基準電圧信号によって正確に定めるこ
とができる。また、例えば第２の電源回路やセンサ部品
等が故障したり、その電源電圧が変動する場合でも、第
１の電源回路によって電気式の操作レバー装置に安定的
に給電でき、操作レバー装置を確実に作動させることが
できる。従って、建設機械による土木作業時には、例え
ば電源系統の一部が故障した状態であっても、オペレー
タにより操作レバー装置を円滑に操作し続けることがで
き、その操作感覚を良好に保持できると共に、電源系統
の異常等に対して耐久性を高め、信頼性を向上させるこ
とができる。

【００８４】また、請求項２の発明によれば、第１，第
２の電源回路を、基準電圧信号に基づいてバッテリの電
圧を定電圧化して一定の電圧を供給する第１，第２の定
電圧回路により構成したので、例えばバッテリ等の電源
電圧が変動する場合でも、第１，第２の電源回路により
基準電圧信号に基づいて操作レバー装置とセンサ部品に
それぞれ一定の電圧を安定的に供給でき、これらを円滑
に作動させることができる。そして、操作レバー装置の
検出信号がバッテリ電圧のばらつき等によりオペレータ
の操作量に対して変動するのを確実に防止でき、オペレ
ータの操作感覚を良好に保持できると共に、車両の操作
性を向上させることができる。

【００８５】また、請求項３の発明によれば、Ａ／Ｄ変
換器は、基準電圧信号を用いて検出信号をデジタル信号
に変換する構成としたので、第１，第２の定電圧回路と
Ａ／Ｄ変換器とを同一の基準電圧信号に基づいて作動さ
せることができる。そして、Ａ／Ｄ変換器は、例えば基
準電圧信号の電圧値をフルスケールとして検出信号等を
Ａ／Ｄ変換でき、この変換時には、基準電圧信号の変動
等による検出信号の誤差を補償することができる。従っ
て、各信号等を高い精度でＡ／Ｄ変換でき、信頼性をよ
り向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に適用される油圧ショベル
を示す正面図である。

【図２】油圧ショベルの操作レバー装置、回動角セン
サ、コントローラ等を示す回路構成図である。

【図３】操作レバー装置の操作量と検出信号との関係を
示す特性線図である。

【図４】コントローラの制御処理を示す流れ図である。

【図５】図４中の異常診断処理を示す流れ図である。

【符号の説明】

１油圧ショベル２下部走行体（車両）３上部旋回体（車両）３Ａ旋回フレーム４運転席４Ａキャノピ５，６操作レバー装置５Ａレバー部５Ｂポテンショメータ５Ｃ，１８Ａ抵抗体５Ｄ，１８Ｂ摺動子７作業装置８ロアブーム９アッパブーム１０アームステー１１アーム１２バケット１３，１４，１５，１６シリンダ１７リンク１８，１９，２０回動角センサ（センサ部品）２１コントローラ２２バッテリ２３基準電源２４，２５定電圧回路２４Ａ，２５Ａ，２６Ａ基準信号入力端子２４Ｂ，２５Ｂバッテリ入力端子２４Ｃ，２５Ｃ給電端子２４Ｄ，２５Ｄアース端子２６Ａ／Ｄ変換器２７制御回路２８，２９ケーブル２８Ａ，２９Ａ給電配線２８Ｂ，２９Ｂアース配線２８Ｃ，２９Ｃ信号線ＶS 基準信号Ｖ0 定電圧信号Ｖａ，Ｖｂ検出信号Ｖｃデジタル信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口毅滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２株式会社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者宮窪孝富滋賀県甲賀郡水口町笹ヶ丘１−２株式会社日立建機ティエラ滋賀工場内 (72)発明者小倉弘茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内 (72)発明者津村淳二茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2D003 BA01 DA04 DB08 EA00 3J070 AA03 BA41 BA51 BA84 CC71 CE01 DA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作業装置を備えた車両と、該車両または
作業装置を操作するためにオペレータの操作量に応じて
検出信号を出力する電気式の操作レバー装置と、前記作
業装置または車両の作動状態を検出して検出信号を出力
するセンサ部品と、前記操作レバー装置とセンサ部品と
から入力される検出信号を用いて前記作業装置の作動状
態を制御する制御回路とからなる建設機械において、一定の電圧値をもつ基準電圧信号を出力する基準電源
と、該基準電源から出力される基準電圧信号を用いて前
記操作レバー装置に一定の電圧で給電を行う第１の電源
回路と、該第１の電源回路と別個に配置され前記基準電
源から出力される基準電圧信号を用いて前記センサ部品
に一定の電圧で給電を行う第２の電源回路とを設ける構
成としたことを特徴とする建設機械。
【請求項２】前記第１の電源回路は前記基準電源から
入力される基準電圧信号に基づいて前記車両に搭載され
たバッテリの電圧を定電圧化して前記操作レバー装置に
一定の電圧を供給する第１の定電圧回路であり、前記第
２の電源回路は前記基準電源から入力される基準電圧信
号に基づいて前記バッテリの電圧を定電圧化して前記セ
ンサ部品に一定の電圧を供給する第２の定電圧回路であ
る請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】前記車両には前記操作レバー装置とセン
サ部品とから出力される検出信号をアナログ信号からデ
ジタル信号に変換して前記制御回路に出力するＡ／Ｄ変
換器を設け、該Ａ／Ｄ変換器は前記基準電源から出力さ
れる基準電圧信号を用いて前記検出信号の電圧比率をデ
ジタル信号に変換する構成としてなる請求項２に記載の
建設機械。