JP2004092841A - Operating device of construction machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operating device of a construction machine that can assure an emergency operation function of an operating lever even if a signal line is disconnected. <P>SOLUTION: In this operating device 32R having an operating lever 31R placed on a construction machine including a hydraulic pump 36, a hydraulic cylinder 20 for boom, a control valve 37 for controlling pressure oil to the cylinder 20, and electromagnetic proportional reducing pressure valves 38A and 38B for controlling pilot pressure to the valve 37, there are provided a rotary-type potentiometer 40A for outputting first and second operating volume signals Va and Vb that increase and decrease according to the operation volume of the lever 31R, a controller having a first calculation table 39a that can generate a first drive command signal Ia by the first signal Va and a second calculation table 39b that can generate a second drive command signal Ib by the second signal Vb and first and second signal lines 45a and 45b that transmit the first and second signals Va and Vb. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特にその建設機械に備えられた複数の油圧アクチュエータを操作するいわゆる電気レバー方式の操作レバーを備えた建設機械の操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、建設機械の１つである油圧ショベルは、下部走行体と、この下部走行体に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に接続され、ブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型のフロント装置とを備えている。
【０００３】
これら下部走行体、上部旋回体、及びフロント装置は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置の被駆動部材を構成している。この油圧駆動装置は、一般に、エンジン等の原動機と、この原動機によって駆動する少なくとも１つの油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記ブーム、アーム、バケットをそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、バケット用油圧シリンダ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記下部走行体を走行させる走行用油圧モータ、及び前記油圧ポンプから吐出された圧油により前記上部旋回体を下部走行体に対し旋回させる旋回用油圧モータを含む複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプからこれら複数の油圧アクチュエータへ吐出された圧油の流れをそれぞれ制御する複数の制御弁と、操作者が操作する複数の操作レバーとを有している。
【０００４】
上記操作レバーとしては、大別して油圧パイロット方式と電気レバー方式とがある。油圧パイロット方式は、油圧源（例えばパイロットポンプ）からパイロット元圧を操作レバーの操作量に応じて減圧弁で減圧することで操作量を油圧パイロット信号に変換するものである。電気レバー方式は、操作レバーの操作量をポテンショメータで検出し電気信号（＝操作量信号）に置き換えてコントローラに出力するものである。コントローラでは、その操作量信号に応じて操作指令信号を生成し、例えば油圧パイロット式のコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁のソレノイドへと出力する。
【０００５】
ところで上記電気レバー方式の場合、上述のように、操作者による操作レバーの操作変位を機械的に伝達するのでなく、ポテンショメータで電気信号に変換して信号線を介しコントローラへ伝達することとなる。このとき、万一信号線の断線や短絡等の故障が生じた場合には、そのような異常事態をすみやかに判定して操作者に報知するとともに、そのような場合でも必要最低限の各油圧アクチュエータの駆動を確保したい場合がある。この点に鑑み、従来、例えば、特開平７−１２１０４号公報に記載の技術が提唱されている。
【０００６】
この従来技術では、上記電気レバー方式の操作レバーを備えた操作レバー装置において、回動可能に設けた操作レバーを挟んで両側に、電気抵抗に対し可動接点が直線的にスライド摺動する直線スライド型（リニアストローク型）のポテンショメータをそれぞれ設け、操作レバーを一方側に操作すると２つのうち一方側のポテンショメータの可動接点が下方へ押し込まれるとともに他方側のポテンショメータの可動接点が上方へ持ち上がり、これによって１つの操作レバーの操作によって各可動接点に摺接する各電気抵抗から、それぞれ別個の特性をもつ合計２つの電気信号（操作量信号）が出力されるようになっている。
【０００７】
特に、上記従来技術の図１２においては、例えばブーム上げ・下げに係わる操作レバー装置において、操作レバーをブーム下げ側フル操作量→中立位置→ブーム上げ側フル操作量と操作していくにしたがって、上記一方側のポテンショメータの電気抵抗からは最低電圧値から最高電圧値まで直線的に増加する特性の操作信号が出力され、上記他方側のポテンショメータの電気抵抗からは逆に最高電圧値から最低電圧値まで直線的に減少する特性の操作信号が出力されるようになっている。
【０００８】
このとき、上記両信号は、操作レバーの中立位置において同一電圧値（以下、中立基準電圧値）となるように設定されており、これによって、通常時（正常時）においては、ブーム上げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する一方側の電気抵抗からの出力を用い、ブーム下げ側の操作時には操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最高電圧値まで直線的に増加する他方側の電気抵抗からの出力を用いて、各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。
【０００９】
そして、上記の例で言えばブーム上げ側の操作時において、上記一方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、他方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム上げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。同様に、ブーム下げ側の操作時において、上記他方側の電気抵抗からの出力に異常が見られた場合には、一方側の電気抵抗からの信号、すなわち、ブーム下げ側の操作量の増大に従って上記中立基準電圧値から上記最低電圧値まで直線的に減少する出力を用いて各油圧アクチュエータの駆動制御を行う。これにより、上記２つのポテンショメータからの２つの信号線のうち１本に断線や短絡等が生じ出力に異常がみられた場合でも、異常が生じてない側の信号線を用いて、操作レバーによる油圧アクチュエータの操作機能を確保できるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には以下の課題が存在する。
【００１１】
上述したように、この従来技術では、上記の例では、一方側のポテンショメータからの信号については操作レバーの操作領域の半分側（ブーム上げ側）では正常時用に使用しもう半分側（ブーム下げ側）では異常時用に使用し、他方側のポテンショメータからの信号についても操作レバーの操作領域の半分側（ブーム下げ側）で正常時用に使用しもう半分側（ブーム上げ側）で異常時用に使用するようになっている。すなわち、どちらのポテンショメータについても、半分側は正常時用に、もう半分側は異常時用に使用するようになっている。
【００１２】
このように、いずれのポテンショメータについても、必ず正常時に使用されるようになっている。しかも、両ポテンショメータからの信号が操作レバーの中立位置で同一電圧値となるようにし、例えば正常時で見るとこの電圧値を境にどちらの信号を使用するか切り換えるようになっている。このため、製造組立時において、半分の領域は異常時用であって本来はそれほど高い精度の制御は必要ないにもかかわらず、いずれのポテンショメータについても高い精度で取り付けなければならずかつさらに精度の高い出力調整作業を行わねばならない。このように、２つのポテンショメータについて高精度の取り付け・調整作業が必要となる結果、必要以上に製造組立時の作業負担が大きくなっていた。
【００１３】
本発明の目的は、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる建設機械の操作装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、前記可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有する。
【００１５】
本発明においては、ポテンショメータから出力された通常時用の第１の操作量信号が第１の信号線を介しコントローラに入力され、これに基づき第１の信号生成部にて第１の駆動指令信号が生成され電磁弁へ出力される。通常時には、こうして駆動される電磁弁によってコントロールバルブへのパイロット圧が制御され、これによって油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御される。この結果、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させることができる。
【００１６】
一方本発明においては、ポテンショメータから出力されたバックアップ用の第２の操作量信号に基づき、電磁弁への第２の駆動指令信号を生成可能な第２の信号生成部が設けられている。これにより、万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じても、その代わりに第２の信号生成部で第２の駆動指令信号を生成し、この第２の駆動指令信号を電磁弁へ出力することにより、コントロールバルブへのパイロット圧を制御し、油圧ポンプから油圧アクチュエータへの圧油の流れが制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動でき、すなわち操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００１７】
このとき、本発明においては、ポテンショメータとして、回転中心まわりに回転する可動部材、この可動部材のうち回転中心より一方側に設けた可動接点に摺接する第１の電気抵抗、可動接点のうち回転中心より他方側に設けた可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有する回転式のポテンショメータを用いるとともに、第１の電気抵抗から通常時用の第１の操作量信号を出力させ、第２の電気抵抗からバックアップ用の第２の操作量信号を出力させるようにする。このように、第１の電気抵抗側と第２の電気抵抗側とで通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時に用いる第１の電気抵抗側（第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整）のみで足り、異常時に用いる第２の電気抵抗側（第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整）については、そのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減（半減）することができる。
【００１８】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、この可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有し、前記コントローラは、前記第１の信号線が断線していない通常時には、前記第１の操作量信号に基づき前記第１の信号生成部で生成した前記第１の駆動指令信号を前記電磁弁に出力し、前記第１の信号線が断線し前記第２の信号線が断線していないバックアップ時には、前記第２の操作量信号に基づき前記第２の信号生成部で生成した前記第２の駆動指令信号を前記電磁弁に出力する自動切替機能を備える。
【００１９】
本発明においては、通常時には、コントローラは第１の操作量信号に基づき第１の信号生成部で生成した第１の駆動指令信号を電磁弁に出力し、上記（１）同様に操作レバーの操作に応じて油圧アクチュエータを駆動させる。万一何らかの理由で第１の信号線に断線や短絡等が生じた場合には、コントローラは、その自動切替機能により、第２の操作量信号に基づき第２の信号生成部で生成した第２の駆動指令信号を電磁弁に出力するように自動的に切り替える。すなわち、非常事態においても自動的に操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００２０】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記コントローラの自動切替機能を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチを設ける。
これにより、上記（２）で説明したコントローラの自動切替機能を機能させるかしないかを操作者側で選択できる。
【００２１】
（４）上記（１）又は（２）において、また好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、不感帯を除く前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、任意の操作量における前記第２の駆動指令信号の電流値を前記第１の駆動指令信号の電流値よりも小さくする。
【００２２】
これにより、第２の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している応急操作時には、第１の駆動指令信号によって電磁弁を駆動している通常時に比べて油圧アクチュエータを相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線の断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００２３】
（５）上記（１）又は（２）において、さらに好ましくは、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、前記操作レバーの中立点に対応する前記第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、前記第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。
【００２４】
上記（１）で説明したように、本発明の回転式ポテンショメータを用いる場合には、通常時に用いる第１の電気抵抗側（第１の電気抵抗と一方側の可動接点との調整）を高精度に取り付け・調整作業を行うのに対して、高精度を必要としない異常時に用いる第２の電気抵抗側（第２の電気抵抗と他方側の可動接点との調整）についてはそのような作業は行わず、これによってポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減することができた。しかしながらこの場合、製造組立時に、例えば通常時に使用する第１の操作量信号を出力する一方側の可動接点において、操作レバーの中立点でその出力電圧が所定の基準電圧値（例えば出力電圧範囲の最大値と最低値の中間値）に調整した場合であっても、第２の操作量信号を出力する他方側の可動接点は上記基準電圧値ちょうどにはならず多少のズレが生じることとなる。
【００２５】
ここで、コントローラが前述のようにポテンションメータからの第１及び第２の操作量信号（出力電圧）から第１及び第２の駆動指令信号（電流値）を生成するとき、通常、操作レバーの中立点に対応する所定の電圧値の前後にノイズや演算処理誤差等を考慮した駆動指令信号の不感帯（電流値＝０）を設定するが、この不感帯の幅を第１の駆動指令信号と第２の駆動指令信号とで同一とすると、第２の操作量信号は上記ズレのために操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯の中央にはならない。場合によっては操作レバーの中立点に対応する電圧値が不感帯外となって第２の駆動指令信号の電流値が０でなくなり、操作レバー非操作にもかかわらず油圧アクチュエータが駆動される可能性もある。
【００２６】
そこで、本発明においては、上記に対応して、第１及び第２の信号生成部が、操作レバーの中立点に対応する第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくする。これにより、上記のような第２の操作量信号に係わるポテンショメータの可動接点の取付け位置のズレが発生したとしても、操作レバーが中立点のとき第２の駆動指令信号を確実に不感帯内に収め、油圧アクチュエータが駆動されないようにすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベル（ミニショベル）の全体構造を表す側面図であり、図２は、本実施形態による建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００２９】
これら図１及び図２において、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（クローラ）１Ｌ，１Ｒを備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）取り付けられた多関節型の作業フロント（フロント装置）６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。
【００３０】
下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側の後端近傍に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の左・右両側の前端近傍に回転自在に支持され、履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力でそれぞれ回転される従動輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の前方側に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリンダ１３により上下動する排土用のブレード１４とを備えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受（旋回輪）１５が配置され、この旋回輪１５の中心近傍に、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ（図示せず）が内蔵されている。
【００３１】
スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設けられたスイング用油圧シリンダ１６に、連結ピン（図示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリンダ１６の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸心まわりに回動することによって、作業フロント６が左・右にスイングするようになっている。
【００３２】
作業フロント６は、ブーム１７と、ブーム１７に回動可能に結合されたアーム１８と、アーム１８に回動可能に結合されたバケット１９とを備えている。そして、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、それぞれブーム用油圧シリンダ２０、アーム用油圧シリンダ２１、及びバケット用油圧シリンダ２２により動作する。
【００３３】
運転室７は、上記した旋回フレーム４上の左側に設けられており、操作者が着座する座席（運転席）２３と、この座席２３の上方に設けられたルーフ２４と、このルーフ２４を支持する支柱２５とを有している。
【００３４】
上記運転室７内の操作者が着座する座席２３より前方には、左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ駆動し油圧ショベルの前進又は後進走行等をさせるための手でも足でも操作可能な左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ（但し２６Ｌのみ図１に図示）が設けられている。
【００３５】
左走行用操作レバー２６Ｌのさらに左側足元部分には、オプション用油圧アクチュエータ（例えばブレーカ用油圧モータ）を駆動するためのオプション用操作ペダル２７Ｌが設けられている。右走行用操作レバー２６Ｒのさらに右側足元部分には、スイング用油圧シリンダ１６を駆動しスイングポスト５（言い換えれば作業フロント６全体）を左・右にスイングさせるためのスイング用操作ペダル２７Ｒが設けられている。それら左・右走行用操作レバー２６Ｌ，２６Ｒ及び操作ペダル２７Ｌ，２７Ｒの前側には、操作者の前方への転落防止のための前ステー２８が設けられている。
【００３６】
座席２３の左側には、操作者の左側への転落防止のためのサイドステー２９と、左コンソール（図示せず）とが設けられ、座席２３の右側には、前側又は後側に操作することでブレード用油圧シリンダ１３を駆動しブレード１４を上下動させるためのブレードレバー３０と、各種スイッチ及びモニター等を備えた右コンソール（図示せず）とが設けられている。
【００３７】
そして、座席２３の左側には、左側又は右側に操作することで旋回用油圧モータ（図示せず）を駆動し上部旋回体３を左側又は右側に旋回させるとともに前側又は後側に操作することでアーム用油圧シリンダ２１を駆動しアーム１８をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回・アーム用手動操作レバー３１Ｌを備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｌ（図示せず）が設けられている。また座席２３の右側には、左側又は右側に操作することでバケット用油圧シリンダ２２を駆動しバケット１９をクラウド又はダンプさせるとともに前側又は後側に操作することでブーム用油圧シリンダ２０を駆動しブーム１７を下げ又は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバー３１Ｒ（後述の図３参照）を備えた電気レバー方式の操作装置３２Ｒ（後述の図３参照）が設けられている。
【００３８】
十字操作式の手動操作レバー３１Ｌ，３１Ｒのさらに左・右両側にはパイロットポンプ３３（後述の図３参照）等の油圧源からの元圧を遮断させる誤操作防止用のロックレバー３４Ｌ，３４Ｒ（但し３４Ｌのみ図１に図示）を備えたロック弁装置（図示せず）が設けられている。また、座席２３の下側には、後述するコントローラ３５（図３参照）が収納されている。
【００３９】
上部カバー８は、その内部に、エンジン（図示せず）、このエンジンに駆動される油圧ポンプ３６（後述の図３参照）、エンジンの燃料を貯留する燃料タンク（図示せず）、及び油圧ポンプ３６の圧油源となる作動油タンク（図示せず）等の機器を収納している。
【００４０】
以上説明した構成において、左・右無限軌道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、ブレード１４、ブーム１７、アーム１８、及びバケット１９は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動される被駆動部材を構成している。
【００４１】
本実施形態の操作装置は、上記したように、旋回及びアーム１８の操作に係わる操作装置３２Ｌと、バケット１９及びブーム１７の操作に係わる操作装置３２Ｒとが設けられている。図３は、これら２つの操作装置３２Ｌ，３２Ｒのうち操作装置３２Ｒのブーム１７の上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する上記油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【００４２】
図３において、エンジン（原動機）により駆動される油圧ポンプ３６と、この油圧ポンプ３６から吐出される圧油によって駆動されるブーム用油圧シリンダ２０と、油圧ポンプ３６からブーム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ３７と、ブーム１７の動作を指示する上記十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを備えた上記電気レバー方式の操作装置３２Ｒと、上記した油圧源としてのパイロットポンプ３３と、このパイロットポンプ３３の吐出圧に基づき操作パイロット圧をそれぞれ出力する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂと、上記コントローラ３５と、このコントローラ３５に接続されバックアップ自動切替機能（詳細は後述）を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチ３９とが設けられている。
【００４３】
操作装置３２Ｒは、前後方向及び左右方向に変位可能な上記操作レバー３１Ｒと、この操作レバー３１Ｒの前後方向（図３中左右方向）の変位を検出する回転式のポテンションメータ４０Ａを備えている。
【００４４】
回転式ポテンションメータ４０Ａは、一方側（図３中上側）がヒューズ４１等を介し電源４２（例えば５Ｖ電圧）に並列して接続され他方側（図３中下側）がアースに接続された第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂと、これら第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂにその両端の可動接点４４ａ，４４ｂがそれぞれ対向して設けられたワイパ４４とを備えている。そして、手動操作レバー３１Ｒが中立点Ｎから前側（図３中左側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｆ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中反時計廻りに中立点Ｎｐから角度θｐｆで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上をアース側（図３中下方）に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上を電源４２側（図３中上方）に摺動するようになっている。また、手動操作レバー３１Ｒが後側（図３中右側）に操作されると、その変位量（正確には操作角度θｂ）に応じてワイパ４４が点Ｏを中心にして図３中時計廻りに角度θｐｂで回転され、一方側の可動接点４４ａが第１の電気抵抗４３ａ上を電源４２側に摺動し、他方側の可動接点４４ｂが第２の電気抵抗４３ｂ上をアース側に摺動するようになっている。このようにして第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂの抵抗値が可変され、第１の電気抵抗４３ａからの第１の操作量信号（出力電圧）Ｖａが第１の信号線４５ａを介して、第２の電気抵抗４３ｂからの第２の操作量信号（出力電圧）Ｖｂが第２の信号線４５ｂを介してコントローラ３５に出力されるようになっている。
【００４５】
図４は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂに対応するポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂを表す特性図である。
【００４６】
図４において、横軸は操作レバー３１Ｒの操作角度θｆ，θｂを、縦軸はポテンションメータ４０Ａの出力電圧を示す。第１の操作量信号Ｖａは、操作レバー３１Ｒの前側操作領域（０≦操作角度θｆ≦最大操作角度θｆｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少し、後側操作領域（０≦操作角度θｂ≦最大操作角度θｂｍａｘ）のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調増加の特性となっている）。また、第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａとは反対に、操作レバー３１Ｒの前側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して増加し、後側操作領域のほぼ全域にわたってその操作量に対応して減少するようになっている（言い換えれば最大操作角度θｆｍａｘから最大操作角度θｂｍａｘに向かって単調減少の特性となっている）。
【００４７】
また、ポテンションメータ４０Ａは、後に図６（ａ）及び図６（ｂ）を用いて詳述するように、上記電源４２の供給電圧５Ｖのうちその上限側が短絡検知領域、下限側が断線検知領域に設定されているので、出力電圧の通常使用範囲が例えば０．８〜４．２Ｖとなるように構成されている。すなわち、第１の操作量信号Ｖａは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖとなり、第２の操作量信号Ｖｂは、最大操作角度θｂｍａｘにおいて最低出力電圧値Ｖｂｍｉｎ＝０．８Ｖ、最大操作角度θｆｍａｘにおいて最大出力電圧値Ｖｂｍａｘ＝４．２Ｖとなる。また、ポテンションメータ４０Ａは、操作角度θｆ，θｂがゼロのとき（言い換えれば操作レバー３１Ｒが中立点Ｎにあるとき）、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの電圧値が最大出力電圧値Ｖａｍａｘ，Ｖｂｍａｘと最低出力値Ｖａｍｉｎ，Ｖｂｍｉｎの中間値２．５Ｖとなるように調整されている。これにより、第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの特性は、図４に示すように、操作角度θｆ，θｂがゼロの縦線及び出力電圧が２．５Ｖの横線に対して左右、上下対称の特性となっている。但し、本実施形態では、後述するように、上記した回転式のポテンションメータ４０Ａにおいて組立時に第１の操作量信号Ｖａは中立点Ｎで厳密に２．５Ｖとなるように調整する一方、高精度を必要としない第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わず、これによって製造組立時の作業負担を低減している。この結果、第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整し、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる特性となっている。
【００４８】
図３に戻り、コントローラ３５は、ポテンションメータ４０Ａから上記第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂが入力されるとともに、上記第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常（断線・短絡等）の有無を公知の方法（詳細な説明は省略）により判断する入力回路４６と、この入力回路４６から通常時は第１の操作量信号Ｖａ（バックアップ時には第２の操作量信号Ｖｂ）が入力され所定の演算処理が行われる制御・演算部４７と、第１の操作量信号Ｖａに対して第１の駆動指令信号Ｉａを生成する演算処理用の第１演算テーブル４７ａ、第２の操作量信号Ｖｂに対して第２の駆動指令信号Ｉｂを生成する演算処理用の第２演算テーブル４７ｂ、第１の信号線４５ａ及び第２の信号線４５ｂの異常履歴記録部４９ａ，４９ｂを備えた記憶部５０と、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂに第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂを出力する第１出力回路５１と、警報手段であるランプ５２及びブザー５３に駆動信号を出力する第２出力回路５４とで構成されている。また、コントローラ３５は、ヒューズ４１を介し電源４２に接続されている。
【００４９】
電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂは、第１出力回路５１からの第１の駆動指令信号Ｉａ又は第２の駆動指令信号Ｉｂに基づき、パイロットポンプ３３から導入された１次パイロット圧を減圧して操作パイロット圧を生成する。そして、この生成した操作パイロット圧をコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへそれぞれ出力し、これによってコントロールバルブ３７を切り換え、油圧ポンプ３６の圧油をブーム用油圧シリンダ２０に導くようになっている。
【００５０】
次に、上記コントローラ３５の制御手順について説明する。図５はコントローラ３５の制御処理内容を表すフローチャートである。
【００５１】
図５において、まずステップ１００で第１の信号線４５ａが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の操作量信号Ｖａにより判断する。この第１の信号線４５ａの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ａ）により説明する。
【００５２】
図６（ａ）は、記憶部５０に格納されている第１演算テーブル４８ａを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第１の操作量信号Ｖａの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第１演算テーブル４８ａ、第１出力回路５１の必性によって出力する第１の駆動指令信号Ｉａの電流値の特性を表している。
【００５３】
図６（ａ）において、横軸は第１の操作量信号Ｖａの電圧値であり、縦軸は第１の駆動指令信号Ｉａの電流値である。第１の操作量信号Ｖａは、電源４２からの供給電圧５Ｖのうちその上限側の例えば４．５〜５．０Ｖの範囲が短絡検知領域、下限側の例えば０〜０．５Ｖの範囲が断線検知領域に設定されている。そして、コントローラ３５の入力回路４６において、第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域にあれば第１の信号線４５ａは短絡していると判断され、第１の操作量信号Ｖａが断線検知領域にあれば第１の信号線４５ａは断線していると判断される。一方、第１の操作量信号Ｖａが０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第１の信号線４５ａは正常な状態にあると判断される。なお、第１の操作量信号Ｖａの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、制御上の安定値を確保する観点から第１の信号線４５ａの異常の有無を判断しない領域（異常検出機能の不感帯）が設定されている。
【００５４】
図５に戻り、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常でない（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１１０に移る。ステップ１１０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、入力回路４６にて、記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の操作量信号Ｖｂにより判定する。この第２の信号線４５ｂの異常の有無の判定方法の詳細を図６（ｂ）により説明する。
【００５５】
図６（ｂ）は、記憶部５０に格納されている第２演算テーブル４８ｂを示すものであり、ポテンションメータ４０Ａの第２の操作量信号Ｖｂの電圧値に対して上記したコントローラ３５の入力回路４６、制御・演算部４７、第２演算テーブル４８ｂ、第１出力回路５１の必性によって出力する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値の特性を表している。
【００５６】
図６（ｂ）において、横軸は第２の操作量信号Ｖｂの電圧値であり、縦軸は第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値である。第２の操作量信号Ｖｂは、第１の操作量信号Ｖａと同様に、短絡検知領域が４．５〜５．０Ｖの範囲、断線検知領域が０〜０．５Ｖの範囲に設定されている。そして、第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは短絡していると判断され、第２の操作量信号Ｖｂが断線検知領域にあれば第２の信号線４５ｂは断線していると判断される。一方、第２の操作量信号Ｖｂが、第１の操作量信号Ｖａと同様に、０．８〜４．２Ｖの範囲（通常使用範囲）にあれば、第２の信号線４５ｂは正常な状態にあると判断される。なお、第２の操作量信号Ｖｂの上記通常使用範囲と上記断線検知領域との間の領域０．５〜０．８Ｖの範囲、及び上記通常使用範囲と上記短絡検知領域との間の領域４．２〜４．５Ｖの範囲は、第１の操作量信号Ｖａと同様に、異常検出機能の不感帯が設定されている。
【００５７】
図５に戻り、ステップ１１０で第２の信号線４５ｂが異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされず、ステップ１２０に移る。ステップ１２０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが制御・演算部４７へ出力され、制御・演算部４７で、前述の図６（ａ）に示した記憶部５０から読み込んだ通常制御用の第１演算テーブル４８ａに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第１の駆動指令信号Ｉａを生成する。
【００５８】
この第１の駆動指令信号Ｉａは、前述の図６（ａ）に示したように、第１の操作量信号Ｖａの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、例えば２．２〜２．８Ｖの範囲に不感帯Ｉａｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第１の駆動指令信号Ｉａは、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧０．８〜２．２Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。また、第１の操作量信号Ｖａの出力電圧２．８〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉａｍａｘに達し一定値となるように設定され、この第１の駆動指令信号Ｉａが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。
【００５９】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１２０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６０】
一方、ステップ１００で第１の信号線４５ａが異常である（言い換えれば第１の操作量信号Ｖａが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は、判定が満たされて、ステップ１３０に移る。ステップ１３０では、第２の信号線４５ｂが異常であるかどうかを、前述のステップ１１０と同様にして判定する。異常でない（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にない、上記異常検出機能の不感帯を含む）場合は、判定が満たされずステップ１４０に移る。
【００６１】
ステップ１４０では、入力回路４６から第２の操作量信号Ｖｂが出力されるとともに第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ１５０に進んで制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａの異常履歴を作成し、この異常履歴が記憶部５０の第１異常履歴記録部４９ａに出力されて保存される。
【００６２】
次に、ステップ１６０に進んでバックアップ自動切替機能が有効であるように選択されているかどうか（言い換えれば上記切替スイッチ３９が押されたかどうか）を判定する。バックアップ自動切替機能の有効が選択されている（入力信号がある）場合は判定が満たされてステップ１７０に移る。ステップ１７０では、制御・演算部４７で、前述の図６（ｂ）に示したように入力回路４６から入力された第２の操作量信号Ｖｂに対し記憶部５０から読み込んだバックアップ用の第２演算テーブル４８ｂに基づいて所定の演算処理が行われ、電磁弁３８Ａ，３８Ｂを駆動させる第２の駆動指令信号を生成する。
【００６３】
この第２の駆動指令信号Ｉｂは、前述の図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの電圧値２．５Ｖ（操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する出力電圧値）の前後に、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎより広い範囲、例えば２．０〜３．０Ｖの範囲に不感帯Ｉｂｎ（制御電流値＝０）が設定されている。そして、第２の駆動指令信号Ｉｂは、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧０．８〜２．０Ｖの範囲において、出力電圧の減少に応じて（言い換えればブーム上げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム上げ側の電磁比例減圧弁３８Ｂに出力される。また、第２の操作量信号Ｖｂの出力電圧３．０〜４．２の範囲においては、出力電圧の増加に応じて（言い換えればブーム下げ側の操作レバー３１Ｒの操作量に応じて）例えば２段階の傾きで単調増加し最大制御電流値Ｉｂｍａｘに達するように設定され、この第２の駆動指令信号Ｉｂが第１出力回路５１からブーム下げ側の電磁比例減圧弁３８Ａに出力される。このとき、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲のほぼ全域（０．８〜２．０Ｖ及び３．０〜４．２Ｖの範囲）にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値よりも小さく設定されている。
【００６４】
図５に戻り、上記のようにしてステップ１７０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６５】
なお、ステップ１６０でバックアップ自動切替機能の無効が選択されている（入力信号がない）場合は判定が満たされずステップ１８０に移る。ステップ１８０では、第１出力回路５１から停止指令信号（制御電流値＝０）が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６６】
また、ステップ１３０で第２の信号線４５ｂが異常である（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ１９０に移る。ステップ１９０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力されてランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。その後、ステップ２００に進み、制御・演算部４７で第１の操作量信号Ｖａ及び第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の異常履歴記録部４９ａ，４９ｂにそれぞれ出力されて保存される。次に、ステップ１８０に進んで第１出力回路５１から停止指令信号が電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力され、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ停止しブーム用油圧シリンダ２０の駆動を停止させる。ステップ１８０が終了すると、ステップ１００に戻って同様の手順を繰り返す。
【００６７】
また、ステップ１１０で異常がある（言い換えれば第２の操作量信号Ｖｂが短絡検知領域又は断線検知領域にある）場合は判定が満たされてステップ２１０に移る。ステップ２１０では、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａが出力されるとともに第２の操作量信号Ｖｂの異常検出信号が制御・演算部４７へ出力され、この異常検出信号に対し制御・演算部４７で所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２に出力されてランプ５２を点灯させる。その後、ステップ２２０に進んで制御・演算部４７で第２の操作量信号Ｖｂの異常履歴を作成し、記憶部５０の第２異常履歴記録部４９ｂに出力されて保存される。その後は、前述のステップ１２０に進んで同様の手順を繰り返す。
【００６８】
なお、上記において、コントローラ３５の行う図５のステップ１２０は、各請求項記載の第１の信号生成部を構成し、ステップ１７０が第２の信号生成部を構成する。また、ワイパ４４は、操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材を構成する。
【００６９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を以下に説明する。
【００７０】
例えば掘削作業等を行うために操作者が油圧ショベルのブーム１７を上下動作させるとき、十字操作式の手動操作レバー３１Ｒを前後方向に操作すると、操作装置３２Ｒのポテンションメータ４０Ａの第１の電気抵抗４３ａから第１の信号線４５ａを介し通常用の第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に入力される。そして、第１の信号線４５ａに異常がない場合は図５のステップ１００の判定が満たされず、ステップ１１０を経てステップ１２０において、コントローラ３５が第１の操作量信号Ｖａにより第１演算テーブル４８ａに基づいて第１の駆動指令信号Ｉａを生成し、この第１の駆動指令信号Ｉａを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂにそれぞれ出力する。通常時には、こうして駆動する電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂによってコントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧（２次パイロット圧）をそれぞれ制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御する。この結果、操作レバー３１Ｒの前後方向の操作に応じてブ−ム用油圧シリンダ２０が駆動される。
【００７１】
このような動作中に、何らかの理由により第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて、正常な第１の操作量信号Ｖａがコントローラ３５に出力されなくなるような可能性が全くないとはいえない。このような非常時において、危険回避又は安全確保等のため、例えばブーム１７を上方に動作する等の必要最小限の一時的な操作を行いたい場合がある。
【００７２】
本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、ポテンショメータ４０Ａの第２の電気抵抗４３ｂから第２の信号線４５ｂを介しバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを常時コントローラ３５に出力するとともに、コントローラ３５内には第２の操作量信号Ｖｂにより電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへの第２の駆動指令信号Ｉｂを生成可能な第２演算テーブル４８ｂを格納している。これにより、予め上記切替スイッチ３９の操作によりコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を有効としておけば、万一何らかの理由で第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じて図５のステップ１００の判定が満たされた場合、ステップ１３０〜１５０を経てステップ１６０の判定が満たされ、ステップ１７０でコントローラ３５が、第１の操作量信号Ｖａの代わりに第２の操作量信号Ｖｂにより、第２演算テーブル４８ｂに基づいて第２の駆動指令信号Ｉｂを生成し、この第２の駆動指令信号Ｉｂを電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂへ出力する。これにより、コントロールバルブ３７のパイロット操作部３７ａ，３７ｂへの操作パイロット圧を制御し、油圧ポンプ３６からブ−ム用油圧シリンダ２０への圧油の流れを制御することができる。この結果、このような非常事態においても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち自動的に操作レバー３１Ｒの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７３】
このとき、本実施形態の操作装置３２Ｒにおいては、上述したように、操作レバー３１Ｒの操作量に応じて回転するワイパ４４の両端の可動接点４４ａ，４４ｂが第１の電気抵抗４３ａ及び第２の電気抵抗４３ｂ上をそれぞれ摺動することにより、第１の電気抵抗４３ａから通常時用の第１の操作量信号Ｖａを、第２の電気抵抗４３ｂからバックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する回転式のポテンションメータ４０Ａを用いている。このように通常時とバックアップ用の信号出力を完全に分担させることにより、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時において、高精度の取り付け・調整作業が必要となるのは通常時用の第１の操作量信号Ｖａを出力する第１の電気抵抗４３ａ側（第１の電気抵抗４３ａと可動接点４４ａとの調整）のみで足り、バックアップ用の第２の操作量信号Ｖｂを出力する第２の電気抵抗４３ｂ側（第２の電気抵抗４３ｂと可動接点４４ｂとの調整）についてはそのような高精度を必要としない。したがって、２つの直線スライド式ポテンショメータの両方について高精度の取り付け・調整作業が必要となっていた従来構造に比べ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を大きく低減（半減）することができる。
【００７４】
また、回転式ポテンションメータ４０Ａの製造組立時においては、上述したように、第１の操作量信号Ｖａは操作レバー３１Ｒの中立点Ｎで厳密に電圧値２．５Ｖ（言い換えれば最大出力電圧値Ｖａｍａｘ＝４．２Ｖと最低出力電圧値Ｖａｍｉｎ＝０．８Ｖの中間値）となるように調整する必要があるが、上記作業負担の低減のために、高精度を必要としないバックアップ側の第２の操作量信号Ｖｂについてはそのような調整を行わない。すなわち、例えば第１の操作量信号Ｖａ側を２．５Ｖに調整した場合、第２の操作量信号Ｖｂ側は２．５Ｖより厳密には若干ずれる。このため、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示した第１演算テーブル４９ａ及び第２演算テーブル４９ｂにおいて、第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎを第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎと同範囲（電圧値２．２〜２．８Ｖの範囲）とすると、第２の操作量信号Ｖｂは上記ズレのために操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの中間値（＝２．５Ｖ）にはならなくなる。場合によっては操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する電圧値が不感帯Ｉｂｎの範囲外（２．２Ｖ以下若しくは２．８Ｖ以上）となって、第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値が０でなくなり、操作レバー３１非操作にもかかわらずブーム用シリンダ２０が駆動される可能性もある。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、操作レバー３１Ｒの中立点Ｎに対応する第２の駆動指令信号Ｉｂの不感帯Ｉｂｎの範囲を、第１の駆動指令信号Ｉａの不感帯Ｉａｎよりも大きい範囲（電圧値２．０Ｖ〜３．０Ｖの範囲）に設定する。これにより、回転式ポテンショメータ４０Ａの製造組立時に、第２の操作量信号Ｉｂに係わる可動接点４４ｂの取付け位置にズレが発生したとしても、操作レバー３１Ｒが中立点Ｎのとき第２の駆動指令信号Ｉｂを確実に不感帯Ｉｂｎ内に収め、ブーム用油圧シリンダ２０が駆動されないようにすることができる。
【００７６】
また、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する第２の駆動指令信号Ｉｂの電流値は、前述の図６（ａ）及び図６（ｂ）に示したように、第２の操作量信号Ｖｂの不感帯Ｉｂｎを除く通常使用範囲（言い換えれば操作レバー３１Ｒの操作領域）のほぼ全域にわたって、第１の駆動指令信号Ｉａの電流値より小さく設定している。これにより、第２の駆動指令信号Ｉｂによって電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂを駆動する応急操作時には、第１の駆動指令信号Ｉａによって駆動する通常時に比べてブーム用油圧シリンダ２０を相対的に小さな速度でしか動かせないので、操作者にあくまで故障発生時の応急的な動作であることを認識させるとともに、早急に第１の信号線４５ａの断線や短絡等に対する修理を行うべく動機付けを持たせることができる。
【００７７】
なお、油圧ショベルの用途や使用態様等によっては、上記のようなコントローラ３５のバックアップ自動切替機能を必要としないか或いは使用したくない場合（例えば第１の信号線４５ａに断線や短絡等が生じた場合に、これを何らかの表示にて操作者に知らせ、その都度操作者が図示しない手段により手動操作で第２の駆動指令信号Ｉｂに切り替えるようにしたい場合）も考えられる。本実施形態では、このような場合に対応して切替スイッチ３９の操作により上記自動切替機能を機能させるかしないか（言い換えれば自動切替とするか手動切替とするか）を操作者側で選択できる。また、上記により分かるように、操作レバー３１Ｒの応急的な操作を確保するという本発明の主たる効果を得る限りにおいては必ずしも切替スイッチ３９は必要なく、常時上記自動切替を行うようにしてもよいし（この場合には、図５のステップ１５０の終了後、ステップ１６０は省略されてステップ１７０に移ることとなる）、逆に常時上記手動切替を行うようにしてもよい。すなわち、例えば第１の信号線４５ａの異常時に、入力回路４６から第１の操作量信号Ｖａの異常検出信号のみを制御・演算部４７に出力し、この異常検出信号に対し所定の演算処理が行われ、生成した駆動信号が第２出力回路５４からランプ５２及びブザー５３に出力され、ランプ５２を点灯させるとともにブザー５３を鳴動させる。そして、ランプ５２及びブザー５３の駆動により操作者が故障を確認した後、操作者が別途設けられたスイッチ等を操作して第２の操作量信号Ｖｂを制御・演算部３７に出力するように指示することが可能な構成としてもよい。このようにしても、操作レバー３１Ｒに応じてブ−ム用油圧シリンダ２０を駆動することができ、すなわち非常事態においても操作レバーの応急的な操作機能を確保することができる。
【００７８】
なお、以上においては、操作装置３２Ｒの回転式ポテンションメータ４０Ａを含むブーム１７上げ・下げ操作機能、これに関連するコントローラ３５の機能、及び油圧駆動装置の関連部分の構成（詳細にはブーム用油圧シリンダ２０、コントロールバルブ３７、電磁比例減圧弁３８Ａ，３８Ｂ等）を例にとって説明したが、バケット１９クラウド・ダンプ操作機能についても操作レバー３１Ｒの左右方向の変位を検出する回転式ポテンションメータ４０Ｂ（図示せず）を含む同様の構成・機能が設けられていることは言うまでもない。また、操作装置３２Ｌのアーム１８クラウド・ダンプ操作機能、或いは旋回操作機能についても同様である。これらについても、上記同様の非常時において、上記同様の効果を得ることができる。また、走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ、ブレード用油圧シリンダ１３、スイング用油圧シリンダ１６、ブレーカ用油圧モータ等の操作機能に係わる電気レバー方式の操作装置を設ける場合には、本発明をこれらに関連する構成・機能に適用してもよい。
また、以上は、建設機械の一例として、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例にとって説明したが、これに限られず、高所作業車等の他の建設機械の操作装置に本発明を適用してもよく、この場合も、同様の効果を得る。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、ポテンショメータからの操作量信号をコントローラへ伝達する信号線に断線等が生じた場合でも操作レバーの応急的な操作機能を確保でき、かつ、ポテンショメータ製造組立時の作業負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。
【図２】本発明の建設機械の操作装置の適用対象である油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。
【図３】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態としてブームの上げ・下げ操作機能に係わる構成を例にとり、関連する油圧駆動装置の要部構成とともに表す油圧回路図である。
【図４】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する操作レバーの操作角度に対応してポテンションメータから出力する第１の操作量信号及び第２の操作量信号を表す特性図である。
【図５】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成するコントローラの制御処理内容を表すフローチャートである。
【図６】本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第１演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第１の操作量信号に対応する第１の駆動指令信号を表す特性図、及び本発明の建設機械の操作装置の一実施形態を構成する第２演算テーブルを示すものであり、ポテンションメータの第２の操作量信号に対応する第２の駆動指令信号を表す特性図である。
【符号の説明】
２０　　ブーム用油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
３１Ｌ　操作レバー
３１Ｒ　操作レバー
３２Ｌ　操作装置
３２Ｒ　操作装置
３５　　コントローラ
３６　　油圧ポンプ
３７　　コントロールバルブ
３８Ａ　電磁比例減圧弁
３８Ｂ　電磁比例減圧弁
３９　　切替スイッチ
４０Ａ　ポテンションメータ
４０Ｂ　ポテンションメータ
４３ａ　第１の電気抵抗
４３ｂ　第２の電気抵抗
４４　　ワイパ（可動部材）
４４ａ　可動接点
４４ｂ　可動接点
４５ａ　第１の信号線
４５ｂ　第２の信号線
４８ａ　第１演算テーブル
４８ｂ　第２演算テーブル
Ｉａ　　第１の駆動指令信号
Ｉａｎ　第１の駆動指令信号の不感帯
Ｉｂ　　第２の駆動指令信号
Ｉｂｎ　第２の駆動指令信号の不感帯
Ｎ　　　操作レバーの中立点
Ｖａ　　第１の操作量信号
Ｖｂ　　第２の操作量信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic shovel, and more particularly to a construction machine operating device having a so-called electric lever type operation lever for operating a plurality of hydraulic actuators provided in the construction machine.
[0002]
[Prior art]
For example, a hydraulic shovel, which is one of construction machines, includes a lower traveling structure, an upper revolving structure rotatably provided on the lower traveling structure, and a boom, an arm, and a bucket connected to the upper revolving structure so as to be able to descend. And a multi-joint type front device.
[0003]
The lower traveling structure, the upper revolving superstructure, and the front device constitute driven members of a hydraulic drive device provided in the hydraulic excavator. This hydraulic drive device generally includes a prime mover such as an engine, at least one hydraulic pump driven by the prime mover, and a hydraulic cylinder for a boom that drives the boom, the arm, and the bucket with hydraulic oil discharged from the hydraulic pump. A hydraulic cylinder for the arm, a hydraulic cylinder for the bucket, and a traveling hydraulic motor that causes the lower traveling body to travel with the pressure oil discharged from the hydraulic pump; and the upper revolving unit with the pressure oil discharged from the hydraulic pump. A plurality of hydraulic actuators including a turning hydraulic motor for turning with respect to the undercarriage, a plurality of control valves for respectively controlling the flow of hydraulic oil discharged from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators, And a plurality of operating levers.
[0004]
The operation lever is roughly classified into a hydraulic pilot system and an electric lever system. In the hydraulic pilot method, the operation amount is converted into a hydraulic pilot signal by reducing the pilot source pressure from a hydraulic source (for example, a pilot pump) with a pressure reducing valve according to the operation amount of an operation lever. In the electric lever method, the operation amount of the operation lever is detected by a potentiometer, and is replaced with an electric signal (= operation amount signal) and output to a controller. The controller generates an operation command signal according to the operation amount signal and outputs the operation command signal to, for example, a solenoid of an electromagnetic valve that controls a pilot pressure to a hydraulic pilot type control valve.
[0005]
By the way, in the case of the electric lever method, as described above, the operation displacement of the operation lever by the operator is not mechanically transmitted, but is converted into an electric signal by a potentiometer and transmitted to the controller via a signal line. At this time, if a failure such as disconnection or short circuit of the signal line occurs, such an abnormal situation is promptly determined and reported to the operator, and even in such a case, the minimum necessary hydraulic pressure There are cases where it is desired to secure the drive of the actuator. In view of this point, a technology described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-12104 has been proposed.
[0006]
In this prior art, in an operation lever device provided with the above-mentioned electric lever type operation lever, a linear slide in which a movable contact slides linearly with respect to electric resistance on both sides of a rotatably provided operation lever. When the operating lever is operated to one side, the movable contact of one of the two potentiometers is pushed downward and the movable contact of the other potentiometer is lifted up. By operating one operation lever, a total of two electric signals (operation amount signals) having different characteristics are output from each electric resistance slidingly contacting each movable contact.
[0007]
In particular, in FIG. 12 of the related art, for example, in the operation lever device related to the boom raising / lowering, as the operation lever is operated in the boom lowering side full operation amount → the neutral position → the boom raising side full operation amount, From the electric resistance of the potentiometer on one side, an operation signal having a characteristic of linearly increasing from the lowest voltage value to the highest voltage value is output, and from the electric resistance of the other potentiometer on the contrary, from the highest voltage value to the lowest voltage value. An operation signal having a characteristic that decreases linearly up to this point is output.
[0008]
At this time, the two signals are set so as to have the same voltage value (hereinafter, neutral reference voltage value) at the neutral position of the operation lever. During operation, the output from the one-sided electric resistance, which linearly increases from the neutral reference voltage value to the maximum voltage value according to an increase in the operation amount, is used. The drive control of each hydraulic actuator is performed using the output from the electric resistance on the other side which linearly increases from the above to the maximum voltage value.
[0009]
In the case of the operation on the boom raising side in the above example, if an abnormality is found in the output from the one-side electric resistance, a signal from the other-side electric resistance, that is, the boom raising side The drive control of each hydraulic actuator is performed using an output that linearly decreases from the neutral reference voltage value to the minimum voltage value as the operation amount increases. Similarly, at the time of operation on the boom lowering side, if an abnormality is found in the output from the electric resistance on the other side, the signal from the electric resistance on one side, that is, according to an increase in the operation amount on the boom lowering side, Drive control of each hydraulic actuator is performed using an output that linearly decreases from the neutral reference voltage value to the minimum voltage value. Thereby, even if one of the two signal lines from the two potentiometers is disconnected or short-circuited and the output is abnormal, the operation lever is operated by using the signal line on the non-abnormal side. The operation function of the hydraulic actuator can be secured.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned prior art has the following problems.
[0011]
As described above, in this conventional technique, in the above example, the signal from the potentiometer on one side is used for normal operation on the half side (boom raising side) of the operation area of the operation lever, and the other half (boom lowering side) is used. Side) is used for abnormal situations, and the signal from the potentiometer on the other side is used for normal situations on the half side (boom lower side) of the operating area of the operating lever, and when the other half (boom up side) is abnormal. It is designed to be used for That is, in each of the potentiometers, one half is used for normal operation and the other half is used for abnormal operation.
[0012]
As described above, all of the potentiometers are always used at normal times. In addition, the signals from both potentiometers are set to have the same voltage value at the neutral position of the operation lever. For example, when viewed in a normal state, which signal is used at the boundary of this voltage value is switched. For this reason, at the time of manufacturing and assembling, all the potentiometers must be mounted with high accuracy, even though half of the area is for abnormal use and control with high accuracy is not originally required. High power adjustment work must be performed. As described above, the two potentiometers are required to be mounted and adjusted with high precision, resulting in an unnecessarily large work load during manufacturing and assembly.
[0013]
An object of the present invention is to ensure an emergency operation function of an operation lever even when a signal line for transmitting an operation amount signal from a potentiometer to a controller is broken, and to reduce a work load at the time of manufacturing and assembling the potentiometer. It is an object of the present invention to provide an operating device for a construction machine that can be used.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve for controlling a flow of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and the control valve. And a solenoid valve for controlling the pilot pressure to the construction machine, the operation device of the construction machine having an operation lever for manually operating the hydraulic actuator. A movable member having two movable contacts at both ends thereof, a first electrical resistance slidingly in contact with the movable contact on one side from the rotation center among the movable contacts, and a other side of the movable contact from the rotation center on the other side. And has a second electrical resistance that is in sliding contact with the movable contact. A rotary potentiometer capable of outputting a first operation amount signal for normal operation from the first electric resistance and a second operation amount signal for backup from the second electric resistance, respectively; A first signal generation unit that can generate a first drive command signal and a second drive command signal to the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively. A first signal line connecting the potentiometer and the controller, and a first signal line and a second signal line for transmitting the first operation amount signal and the second operation amount signal, respectively. And two signal lines.
[0015]
In the present invention, the first operation amount signal for normal operation output from the potentiometer is input to the controller via the first signal line, and based on the first operation amount signal, the first drive command signal is generated by the first signal generation unit. Is generated and output to the solenoid valve. Normally, the pilot pressure to the control valve is controlled by the solenoid valve driven in this manner, whereby the flow of the hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator is controlled. As a result, the hydraulic actuator can be driven according to the operation of the operation lever.
[0016]
On the other hand, in the present invention, a second signal generation unit capable of generating a second drive command signal to the solenoid valve based on the backup second operation amount signal output from the potentiometer is provided. Accordingly, even if the first signal line is disconnected or short-circuited for any reason, the second signal generation unit generates a second drive command signal instead, and generates the second drive command signal. To the solenoid valve, the pilot pressure to the control valve can be controlled, and the flow of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator can be controlled. As a result, even in such an emergency, the hydraulic actuator can be driven according to the operation of the operation lever, that is, an emergency operation function of the operation lever can be secured.
[0017]
At this time, in the present invention, as the potentiometer, a movable member that rotates around the rotation center, a first electrical resistance slidingly contacting a movable contact provided on one side of the rotation center of the movable member, a rotation center of the movable contact A rotary potentiometer having a second electric resistance that slides on a movable contact provided on the other side is used, and a first operation amount signal for normal operation is output from the first electric resistance, and the second electric resistance is output. A second operation amount signal for backup is output from the resistor. As described above, by completely sharing the signal output for the normal operation and the backup signal output between the first electric resistance side and the second electric resistance side, it is necessary to perform a high-precision mounting / adjustment operation in the normal time. Only the first electric resistance side (adjustment of the first electric resistance and the one movable contact) used is sufficient, and the second electric resistance side (the second electric resistance and the other movable contact) used at the time of abnormality is sufficient. Adjustment) does not require such high precision. Therefore, the work load at the time of manufacturing and assembling the potentiometer can be greatly reduced (halved) as compared with the conventional structure that requires high-precision mounting / adjustment work for both of the two linear slide potentiometers.
[0018]
(2) In order to achieve the above object, the present invention provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve for controlling a flow of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and a control valve for the hydraulic pilot. An operating device for a construction machine, which is provided in a construction machine having an electromagnetic valve for controlling a pilot pressure to the valve, and has an operation lever for manually operating the hydraulic actuator, wherein the rotation center is controlled in accordance with the operation of the operation lever. A movable member that rotates around and has two movable contacts at both ends, a first electrical resistance of the movable contact that is in sliding contact with a movable contact on one side from the rotation center, and another of the movable contacts from the rotation center And has a second electrical resistance that slides on the movable contact on the side, and corresponds to the operation amount over substantially the entire operation area of the operation lever. A rotary potentiometer capable of respectively outputting a first operation amount signal for normal operation from the first electric resistance and a second operation amount signal for backup from the second electric resistance, respectively; A first signal generation unit that can generate a first drive command signal and a second drive command signal to the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively; And a controller having a second signal generation unit, a first signal line connecting the potentiometer and the controller, and a first signal line and a second signal line for transmitting the first operation amount signal and the second operation amount signal, respectively. And the controller is configured to control the first signal generated by the first signal generation unit based on the first operation amount signal at a normal time when the first signal line is not disconnected. A drive command signal is output to the solenoid valve, and at the time of backup when the first signal line is disconnected and the second signal line is not disconnected, the second signal generation unit is based on the second operation amount signal. And an automatic switching function for outputting the second drive command signal generated in step (1) to the solenoid valve.
[0019]
In the present invention, the controller normally outputs the first drive command signal generated by the first signal generation unit to the solenoid valve based on the first operation amount signal, and operates the operation lever in the same manner as in (1) above. The hydraulic actuator is driven according to. If the first signal line is disconnected or short-circuited for any reason, the controller uses its automatic switching function to generate the second signal generated by the second signal generator based on the second operation amount signal. Is automatically switched to output the drive command signal to the solenoid valve. That is, an emergency operation function of the operation lever can be automatically secured even in an emergency.
[0020]
(3) In the above (2), preferably, a changeover switch capable of selecting whether to enable or disable the automatic switching function of the controller is provided.
This allows the operator to select whether or not to activate the automatic switching function of the controller described in (2) above.
[0021]
(4) In the above (1) or (2), and preferably, the first and second signal generators of the controller are provided with an arbitrary operation amount over substantially the entire operation region of the operation lever excluding a dead zone. The current value of the second drive command signal is made smaller than the current value of the first drive command signal.
[0022]
Accordingly, during an emergency operation in which the solenoid valve is driven by the second drive command signal, the hydraulic actuator can be moved only at a relatively small speed as compared with the normal operation in which the solenoid valve is driven by the first drive command signal. Therefore, the operator can be made aware that the operation is an emergency operation in the event of a failure, and can be motivated to immediately repair the disconnection or short circuit of the first signal line.
[0023]
(5) In the above (1) or (2), more preferably, the first and second signal generators of the controller are arranged such that the first drive signal generator and the second drive command signal correspond to a neutral point of the operation lever. Is made larger than the width of the dead zone of the first drive command signal.
[0024]
As described in the above (1), when the rotary potentiometer of the present invention is used, the first electric resistance side (adjustment between the first electric resistance and the one movable contact) used in normal operation has high accuracy. On the other hand, on the second electric resistance side (adjustment between the second electric resistance and the movable contact on the other side) which is used at the time of an abnormality that does not require high precision, such an operation is performed. Without this, the work load at the time of manufacturing and assembling the potentiometer could be greatly reduced. However, in this case, at the time of manufacturing and assembling, for example, at one of the movable contacts that outputs the first operation amount signal used at the time of normal operation, the output voltage at the neutral point of the operation lever becomes a predetermined reference voltage value (for example, the output voltage Even if it is adjusted to an intermediate value between the maximum value and the minimum value, the movable contact on the other side that outputs the second manipulated variable signal will not be exactly at the above-mentioned reference voltage value and will have some deviation. .
[0025]
Here, when the controller generates the first and second drive command signals (current values) from the first and second operation amount signals (output voltage) from the potentiometer as described above, usually, the operation lever Before and after a predetermined voltage value corresponding to the neutral point, a dead zone (current value = 0) of the drive command signal is set in consideration of noise, an arithmetic processing error, and the like. If the second drive command signal is the same as the second drive command signal, the voltage value corresponding to the neutral point of the operation lever does not become the center of the dead zone in the second operation amount signal due to the deviation. In some cases, the voltage value corresponding to the neutral point of the operation lever is outside the dead zone, and the current value of the second drive command signal becomes non-zero, and there is a possibility that the hydraulic actuator is driven despite the operation lever not being operated. is there.
[0026]
Therefore, in the present invention, in response to the above, the first and second signal generation units determine the width of the dead zone of the second drive command signal corresponding to the neutral point of the operation lever by the first drive command signal. Larger than the width of the dead zone. Thereby, even if the mounting position of the movable contact of the potentiometer related to the second operation amount signal is displaced as described above, the second drive command signal is reliably contained in the dead zone when the operation lever is at the neutral point. , The hydraulic actuator can be prevented from being driven.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a side view showing the entire structure of a small hydraulic shovel (mini shovel) to which the operating device for a construction machine according to the present embodiment is applied. FIG. 2 is a side view of the operating device for a construction machine according to the present embodiment. It is a top view showing the whole structure of the hydraulic shovel to which it is applied. Hereinafter, when the operator sits on the driver's seat with the excavator shown in FIGS. 1 and 2, the operator's front side (left side in FIG. 1), rear side (right side in FIG. 1), left side ( 1. The front side (the front side as viewed in FIG. 1) and the right side (the rear side as viewed in FIG. 1) are simply referred to as the front side, the rear side, the left side, and the right side.
[0029]
1 and 2, the excavator includes a lower traveling body 2 having left and right crawler tracks (crawlers) 1L and 1R as traveling means, and a swingable upper part of the lower traveling body 2. An upper swing body 3 mounted thereon, a swing post 5 attached to a swing frame 4 forming a foundation lower structure of the upper swing body 3 so as to be rotatable in a horizontal direction around a vertical pin (not shown), An articulated work front (front device) 6 attached to the swing post 5 so as to be rotatable (upwardly and downwardly), and a so-called canopy type cab 7 provided on the revolving frame 4. An upper cover 8 is provided to cover most of the revolving frame 4 other than the cab 7.
[0030]
The lower traveling body 2 includes a substantially H-shaped track frame 9 and drive wheels 10L and 10R rotatably supported near the rear ends of the left and right sides of the track frame 9 (only 10L is shown in FIG. 1). And left and right traveling hydraulic motors 11L and 11R for driving the drive wheels 10L and 10R, respectively (only 11L is shown in FIG. 1), and are rotatably supported near the left and right front ends of the track frame 9; Driven wheels (idlers) 12L, 12R (only 12L are shown in FIG. 1) which are rotated by the driving forces of the drive wheels 10L, 10R via the crawler tracks 1L, 1R, respectively, and are provided vertically movable on the front side of the track frame 9. And a blade 14 for earth discharging that is moved up and down by a hydraulic cylinder 13 for blades. A turning table bearing (swing wheel) 15 is disposed at the center of the lower traveling body 2, and a turning hydraulic motor (not shown) for turning the turning frame 4 with respect to the lower traveling body 2 near the center of the turning wheel 15. Zu) is built-in.
[0031]
The swing post 5 is rotatable horizontally with respect to the turning frame 4 via a vertical pin (not shown). The swing post 5 is connected to a swing hydraulic cylinder 16 provided on the revolving frame 4 via a connecting pin (not shown). , The work front 6 swings left and right.
[0032]
The work front 6 includes a boom 17, an arm 18 rotatably connected to the boom 17, and a bucket 19 rotatably connected to the arm 18. The boom 17, the arm 18, and the bucket 19 are operated by a boom hydraulic cylinder 20, an arm hydraulic cylinder 21, and a bucket hydraulic cylinder 22, respectively.
[0033]
The driver's cab 7 is provided on the left side of the turning frame 4 and has a seat (driver's seat) 23 on which an operator sits, a roof 24 provided above the seat 23, and supports the roof 24. And a supporting column 25.
[0034]
The left and right traveling hydraulic motors 11L, 11R can be operated by hand or foot to drive the hydraulic excavator forward or backward, respectively, by driving the left and right traveling hydraulic motors 11L, 11R in front of the seat 23 in which the operator in the cab 7 is seated. Left and right traveling operation levers 26L, 26R (however, only 26L is shown in FIG. 1) are provided.
[0035]
An optional operation pedal 27L for driving an optional hydraulic actuator (for example, a breaker hydraulic motor) is provided on the left foot of the left traveling operation lever 26L. A swing operation pedal 27R for driving the swing hydraulic cylinder 16 to swing the swing post 5 (in other words, the entire work front 6) left and right is provided at the further right foot of the right travel operation lever 26R. ing. A front stay 28 is provided in front of the left and right traveling operation levers 26L, 26R and the operation pedals 27L, 27R to prevent the operator from falling forward.
[0036]
On the left side of the seat 23, a side stay 29 for preventing the operator from falling to the left side and a left console (not shown) are provided, and on the right side of the seat 23, the front side or the rear side is operated. A blade lever 30 for driving the blade hydraulic cylinder 13 to move the blade 14 up and down, and a right console (not shown) provided with various switches and a monitor are provided.
[0037]
On the left side of the seat 23, by operating the left or right side, a turning hydraulic motor (not shown) is driven to turn the upper revolving unit 3 to the left or right side and to the front or rear side. An electric lever type operation device 32L (not shown) provided with a cross-operation type swing / arm manual operation lever 31L for driving the arm hydraulic cylinder 21 to dump or cloud the arm 18 is provided. On the right side of the seat 23, the bucket hydraulic cylinder 22 is driven by operating the bucket hydraulic cylinder 22 by operating the bucket left or right, and the bucket 19 is clouded or dumped and the boom hydraulic cylinder 20 is driven by operating the bucket forward or rearward. An electric lever-type operating device 32R (see FIG. 3 described later) including a cross-operating bucket boom manual operating lever 31R (see FIG. 3 described later) is provided.
[0038]
Lock levers 34L, 34R for preventing erroneous operation for shutting off a source pressure from a hydraulic source such as a pilot pump 33 (see FIG. 3 described below) are further provided on both left and right sides of the cross-operation type manual operation levers 31L, 31R. A lock valve device (not shown) provided with only 34L (shown in FIG. 1) is provided. In addition, a controller 35 (see FIG. 3) described later is stored below the seat 23.
[0039]
The upper cover 8 includes therein an engine (not shown), a hydraulic pump 36 (see FIG. 3 described later) driven by the engine, a fuel tank (not shown) for storing engine fuel, and a hydraulic pump. 36, a hydraulic oil tank (not shown) serving as a pressure oil source.
[0040]
In the configuration described above, the left and right crawler tracks 1L and 1R, the upper swing body 3, the swing post 5, the blade 14, the boom 17, the arm 18, and the bucket 19 are operated by a hydraulic drive device provided in the hydraulic shovel. It constitutes a driven member to be driven.
[0041]
As described above, the operating device of the present embodiment is provided with the operating device 32L related to the turning and operation of the arm 18 and the operating device 32R related to the operation of the bucket 19 and the boom 17. FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing, by way of example, a configuration related to the raising / lowering operation function of the boom 17 of the operating device 32R of the two operating devices 32L and 32R, together with the relevant main components of the hydraulic drive device. .
[0042]
3, a hydraulic pump 36 driven by an engine (motor), a boom hydraulic cylinder 20 driven by pressure oil discharged from the hydraulic pump 36, and a pressure from the hydraulic pump 36 to the boom hydraulic cylinder 20 are shown. A hydraulic pilot type control valve 37 for controlling the flow of oil; an electric lever type operation device 32R having the above-mentioned cross-operation type manual operation lever 31R for instructing the operation of the boom 17; A pilot pump 33; electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B for respectively outputting operating pilot pressures based on the discharge pressure of the pilot pump 33; the controller 35; and a backup automatic switching function connected to the controller 35 (details will be described later). Switch 39 for selecting whether to enable or disable It is provided.
[0043]
The operation device 32R includes the operation lever 31R that can be displaced in the front-rear direction and the left-right direction, and a rotary potentiometer 40A that detects displacement of the operation lever 31R in the front-rear direction (left-right direction in FIG. 3). .
[0044]
The rotary potentiometer 40A has one side (upper side in FIG. 3) connected in parallel to a power supply 42 (for example, 5V voltage) via a fuse 41 and the other side (lower side in FIG. 3) connected to ground. A first electric resistance 43a and a second electric resistance 43b, and a wiper 44 provided with movable contacts 44a and 44b at both ends of the first electric resistance 43a and the second electric resistance 43b, respectively. Have. When the manual operation lever 31R is operated forward (left side in FIG. 3) from the neutral point N, the displacement amount (more precisely, the operation angle θ) f 3), the wiper 44 is rotated counterclockwise in FIG. p From the angle θ pf The one movable contact 44a slides on the first electric resistance 43a to the ground side (downward in FIG. 3), and the other movable contact 44b moves on the second electric resistance 43b to the power supply 42 side. (Upward in FIG. 3). When the manual operation lever 31R is operated rearward (to the right in FIG. 3), the amount of displacement (actually, the operation angle θ b 3), the wiper 44 rotates the angle θ around the point O clockwise in FIG. pb So that the movable contact 44a on one side slides on the first electric resistance 43a to the power supply 42 side, and the movable contact 44b on the other side slides on the second electric resistance 43b to the ground side. Has become. In this way, the resistance values of the first electric resistance 43a and the second electric resistance 43b are changed, and the first operation amount signal (output voltage) Va from the first electric resistance 43a is changed to the first signal line 45a. , The second operation amount signal (output voltage) Vb from the second electric resistance 43b is output to the controller 35 via the second signal line 45b.
[0045]
FIG. 4 shows the operation angle θ of the operation lever 31R. f , Θ b FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a first operation amount signal Va and a second operation amount signal Vb of the potentiometer 40A corresponding to FIG.
[0046]
In FIG. 4, the horizontal axis represents the operation angle θ of the operation lever 31R. f , Θ b The vertical axis indicates the output voltage of the potentiometer 40A. The first operation amount signal Va is transmitted to the front operation area (0 ≦ operation angle θ) of the operation lever 31R. f ≤ maximum operation angle θ fmax ) Decreases corresponding to the operation amount over almost the entire region, and the rear operation region (0 ≦ operation angle θ) b ≤ maximum operation angle θ bmax ) Is increased in accordance with the operation amount over substantially the entire area of (in other words, the maximum operation angle θ). fmax From the maximum operation angle θ bmax The characteristic is monotonically increasing toward.) In contrast to the first operation amount signal Va, the second operation amount signal Vb increases corresponding to the operation amount over substantially the entire front operation region of the operation lever 31R, and substantially increases in the rear operation region. It is designed to decrease corresponding to the operation amount over the entire area (in other words, the maximum operation angle θ fmax From the maximum operation angle θ bmax The characteristic is monotonically decreasing toward).
[0047]
As will be described later in detail with reference to FIGS. 6A and 6B, the potentiometer 40A has a short-circuit detection region on the upper limit side and a disconnection detection region on the lower limit side of the supply voltage 5V of the power supply 42. , The normal use range of the output voltage is, for example, 0.8 to 4.2 V. That is, the first operation amount signal Va is equal to the maximum operation angle θ. bmax At the maximum output voltage value Va max = 4.2V, maximum operation angle θ fmax At the lowest output voltage value Va min = 0.8 V, and the second operation amount signal Vb is equal to the maximum operation angle θ. bmax At the lowest output voltage value Vb min = 0.8V, maximum operation angle θ fmax At the maximum output voltage value Vb max = 4.2V. In addition, the potentiometer 40A has an operation angle θ. f , Θ b Is zero (in other words, when the operation lever 31R is at the neutral point N), the voltage values of the first operation amount signal Va and the second operation amount signal Vb are equal to the maximum output voltage value Va. max , Vb max And minimum output value Va min , Vb min Is adjusted to be an intermediate value of 2.5V. As a result, the characteristics of the first operation amount signal Va and the second operation amount signal Vb change as shown in FIG. f , Θ b Are symmetrical with respect to a vertical line with zero, and a horizontal line with an output voltage of 2.5 V. However, in the present embodiment, as will be described later, the first operation amount signal Va is adjusted to be exactly 2.5 V at the neutral point N at the time of assembling in the rotary potentiometer 40A described above, while being high. Such adjustment is not performed for the second manipulated variable signal Vb which does not require accuracy, thereby reducing the work load at the time of manufacturing and assembling. As a result, the first operation amount signal Va side is adjusted to 2.5 V, and the second operation amount signal Vb side has a characteristic slightly shifted slightly from 2.5 V.
[0048]
Returning to FIG. 3, the controller 35 receives the first operation amount signal Va and the second operation amount signal Vb from the potentiometer 40 </ b> A, and sets the first signal line 45 a and the second signal line 45 b. An input circuit 46 for judging the presence or absence of an abnormality (disconnection, short-circuit, etc.) by a known method (detailed description is omitted), and a first manipulated variable signal Va from the input circuit 46 during normal operation (a second operation amount signal Va during backup). A control / calculation unit 47 to which a predetermined operation process is performed upon input of the operation amount signal Vb) and a first operation table for an operation process for generating a first drive command signal Ia for the first operation amount signal Va 47a, a second operation table 47b for operation processing for generating a second drive command signal Ib for the second operation amount signal Vb, and an abnormality history recording section of the first signal line 45a and the second signal line 45b 49a, 4 b, a first output circuit 51 for outputting the first drive command signal Ia or the second drive command signal Ib to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B, a lamp 52 as alarm means and a buzzer And a second output circuit 54 that outputs a drive signal to the output circuit 53. The controller 35 is connected to a power supply 42 via a fuse 41.
[0049]
The electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B operate by reducing the primary pilot pressure introduced from the pilot pump 33 based on the first drive command signal Ia or the second drive command signal Ib from the first output circuit 51. Generate pilot pressure. Then, the generated operation pilot pressure is output to the pilot operation portions 37a and 37b of the control valve 37, respectively, whereby the control valve 37 is switched, and the hydraulic oil of the hydraulic pump 36 is guided to the boom hydraulic cylinder 20. I have.
[0050]
Next, a control procedure of the controller 35 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the control processing contents of the controller 35.
[0051]
In FIG. 5, first, in step 100, it is determined whether or not the first signal line 45a is abnormal based on the first operation table 48a for normal control read from the storage unit 50 by the input circuit 46. The determination is made based on the amount signal Va. The details of the method of determining whether there is an abnormality in the first signal line 45a will be described with reference to FIG.
[0052]
FIG. 6A shows a first calculation table 48a stored in the storage unit 50. The input value of the controller 35 described above with respect to the voltage value of the first operation amount signal Va of the potentiometer 40A is shown. The circuit 46, the control / calculation unit 47, the first calculation table 48a, and the characteristics of the current value of the first drive command signal Ia output by the necessity of the first output circuit 51 are shown.
[0053]
In FIG. 6A, the horizontal axis is the voltage value of the first operation amount signal Va, and the vertical axis is the current value of the first drive command signal Ia. The first operation amount signal Va has a short-circuit detection area in a range of 4.5 to 5.0 V on the upper limit side of the supply voltage 5 V from the power supply 42 and a disconnection in a range of 0 to 0.5 V on the lower limit side. It is set in the detection area. In the input circuit 46 of the controller 35, if the first operation amount signal Va is in the short-circuit detection area, it is determined that the first signal line 45a is short-circuited, and the first operation amount signal Va is in the disconnection detection area. , It is determined that the first signal line 45a is disconnected. On the other hand, if the first manipulated variable signal Va is in the range of 0.8 to 4.2 V (normal use range), it is determined that the first signal line 45a is in a normal state. It should be noted that the first operation amount signal Va has a range of 0.5 to 0.8 V between the normal use range and the disconnection detection region, and a range 4 between the normal use range and the short-circuit detection region. In the range of .2 to 4.5 V, an area (dead zone of the abnormality detection function) in which the presence or absence of abnormality of the first signal line 45a is not determined from the viewpoint of securing a stable value in control.
[0054]
Returning to FIG. 5, if the first signal line 45a is not abnormal in step 100 (in other words, if the first operation amount signal Va is not in the short-circuit detection area or the disconnection detection area, including the dead zone of the abnormality detection function), The determination is not satisfied, and the routine goes to step 110. In step 110, the input circuit 46 determines whether or not the second signal line 45b is abnormal based on the second operation amount signal Vb based on the backup second operation table 48b read from the storage unit 50. I do. The details of the method of determining whether there is an abnormality in the second signal line 45b will be described with reference to FIG.
[0055]
FIG. 6B shows the second operation table 48b stored in the storage unit 50. The input of the controller 35 to the voltage value of the second operation amount signal Vb of the potentiometer 40A is shown in FIG. The circuit 46, the control / calculation unit 47, the second calculation table 48b, and the characteristic of the current value of the second drive command signal Ib output by necessity of the first output circuit 51 are shown.
[0056]
In FIG. 6B, the horizontal axis is the voltage value of the second operation amount signal Vb, and the vertical axis is the current value of the second drive command signal Ib. Similarly to the first operation amount signal Va, the second operation amount signal Vb has a short-circuit detection region set in a range of 4.5 to 5.0 V and a disconnection detection region set in a range of 0 to 0.5 V. . If the second operation amount signal Vb is in the short-circuit detection area, it is determined that the second signal line 45b is short-circuited, and if the second operation amount signal Vb is in the disconnection detection area, the second signal line 45b is determined. 45b is determined to be disconnected. On the other hand, if the second operation amount signal Vb is in the range of 0.8 to 4.2 V (normal use range), like the first operation amount signal Va, the second signal line 45b is in a normal state. It is determined that there is. Note that the second operation amount signal Vb has a range of 0.5 to 0.8 V between the normal use range and the disconnection detection region, and a range 4 between the normal use range and the short-circuit detection region. In the range of .2 to 4.5 V, a dead zone of the abnormality detection function is set similarly to the first operation amount signal Va.
[0057]
Returning to FIG. 5, if the second signal line 45b is not abnormal in step 110 (in other words, if the second operation amount signal Vb is not in the short-circuit detection area or the disconnection detection area, including the dead zone of the abnormality detection function), The determination is not satisfied, and the routine goes to step 120. In step 120, the first operation amount signal Va is output from the input circuit 46 to the control / calculation unit 47, and the control / calculation unit 47 reads the normal control signal read from the storage unit 50 shown in FIG. A predetermined calculation process is performed based on the first calculation table 48a for generating the first drive command signal Ia for driving the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B.
[0058]
As shown in FIG. 6A, the first drive command signal Ia has a voltage value of 2.5 V of the first operation amount signal Va (an output voltage value corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R). ), A dead zone Ian (control current value = 0) is set in a range of 2.2 to 2.8 V, for example. Then, the first drive command signal Ia is generated in accordance with the decrease in the output voltage (in other words, the operation lever 31R of the boom lowering side) in the range of the output voltage of the first operation amount signal Va from 0.8 to 2.2 V. The maximum control current value Ia increases monotonically with, for example, a two-step gradient (depending on the operation amount) max The first drive command signal Ia is output from the first output circuit 51 to the boom lowering side electromagnetic proportional pressure reducing valve 38A. Further, in the range of the output voltage 2.8 to 4.2 of the first operation amount signal Va, for example, 2 in accordance with the increase of the output voltage (in other words, in accordance with the operation amount of the operation lever 31R on the boom raising side). The maximum control current value Ia increases monotonically with the gradient of the step. max And the first drive command signal Ia is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 38B on the boom raising side.
[0059]
Returning to FIG. 5, when step 120 ends as described above, the procedure returns to step 100 and the same procedure is repeated.
[0060]
On the other hand, if the first signal line 45a is abnormal in step 100 (in other words, the first operation amount signal Va is in the short-circuit detection area or the disconnection detection area), the determination is satisfied, and the routine proceeds to step 130. In step 130, it is determined whether or not the second signal line 45b is abnormal, as in step 110 described above. If there is no abnormality (in other words, the second operation amount signal Vb is not in the short-circuit detection area or the disconnection detection area, including the dead zone of the abnormality detection function), the determination is not satisfied and the routine proceeds to step 140.
[0061]
In step 140, the second operation amount signal Vb is output from the input circuit 46, and an abnormality detection signal of the first operation amount signal Va is output to the control / calculation unit 47. Predetermined arithmetic processing is performed in the unit 47, and the generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 and the buzzer 53, so that the lamp 52 is turned on and the buzzer 53 is sounded. Thereafter, the process proceeds to step 150, where the control / calculation unit 47 creates an abnormality history of the first manipulated variable signal Va, and the abnormality history is output to the first abnormality history recording unit 49a of the storage unit 50 and stored.
[0062]
Next, the routine proceeds to step 160, where it is determined whether or not the automatic backup switching function has been selected to be effective (in other words, whether or not the switch 39 has been pressed). If the validity of the backup automatic switching function is selected (there is an input signal), the determination is satisfied, and the routine goes to Step 170. In step 170, the control / arithmetic unit 47 responds to the second operation amount signal Vb input from the input circuit 46 as shown in FIG. A predetermined calculation process is performed based on the calculation table 48b to generate a second drive command signal for driving the solenoid valves 38A and 38B.
[0063]
As shown in FIG. 6B, the second drive command signal Ib has a voltage value of 2.5 V of the second operation amount signal Vb (the output voltage value corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R). ), A dead zone Ibn (control current value = 0) is set in a range wider than the dead zone Ian of the first drive command signal Ia, for example, in a range of 2.0 to 3.0 V. Then, the second drive command signal Ib responds to the decrease of the output voltage (in other words, the operation lever 31R of the boom raising side) in the range of the output voltage of the second operation amount signal Vb from 0.8 to 2.0 V. The maximum control current value Ib increases monotonically with, for example, a two-step gradient (depending on the operation amount) max , And the second drive command signal Ib is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 38B on the boom raising side. Further, in the range of the output voltage 3.0 to 4.2 of the second operation amount signal Vb, for example, 2 in accordance with the increase of the output voltage (in other words, in accordance with the operation amount of the operation lever 31R on the boom lowering side). The maximum control current value Ib increases monotonically with the gradient of the step. max , And the second drive command signal Ib is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 38A on the boom lowering side. At this time, the current value of the second drive command signal Ib is substantially the entire range of the normal operation range except the dead zone Ibn of the second operation amount signal Vb (0.8 to 2.0 V and 3.0 to 4.2 V). Over the range), the current value is set to be smaller than the current value of the first drive command signal Ia.
[0064]
Returning to FIG. 5, when step 170 ends as described above, the process returns to step 100 and the same procedure is repeated.
[0065]
If it is determined in step 160 that the automatic backup switching function is disabled (there is no input signal), the determination is not satisfied and the routine goes to step 180. In step 180, the stop command signal (control current value = 0) is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B, respectively, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B are respectively stopped to stop the boom hydraulic cylinder 20. Stop driving. When step 180 ends, the process returns to step 100 and the same procedure is repeated.
[0066]
If the second signal line 45b is abnormal in step 130 (in other words, the second operation amount signal Vb is in the short-circuit detection area or the disconnection detection area), the determination is satisfied and the routine goes to step 190. In step 190, the first operation amount signal Va is output from the input circuit 46, and the abnormality detection signal of the second operation amount signal Vb is output to the control / calculation unit 47. Predetermined arithmetic processing is performed by the unit 47, and the generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 and the buzzer 53 to turn on the lamp 52 and sound the buzzer 53. Thereafter, the process proceeds to step 200, where the control / calculation unit 47 creates an abnormality history of the first operation amount signal Va and the second operation amount signal Vb, and outputs the abnormality history to the abnormality history recording units 49a, 49b of the storage unit 50, respectively. And saved. Next, proceeding to step 180, a stop command signal is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B are stopped to stop driving the boom hydraulic cylinder 20. Let it. When step 180 ends, the process returns to step 100 and the same procedure is repeated.
[0067]
If there is an abnormality in step 110 (in other words, the second operation amount signal Vb is in the short-circuit detection area or the disconnection detection area), the determination is satisfied, and the routine goes to step 210. In step 210, the first manipulated variable signal Va is output from the input circuit 46, and an abnormality detection signal of the second manipulated variable signal Vb is output to the control / calculation unit 47. A predetermined arithmetic processing is performed by the unit 47, and the generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 to turn on the lamp 52. After that, the process proceeds to step 220, where the control / calculation unit 47 creates an abnormality history of the second operation amount signal Vb, and outputs and saves it to the second abnormality history recording unit 49b of the storage unit 50. Thereafter, the process proceeds to step 120, and the same procedure is repeated.
[0068]
In the above description, step 120 in FIG. 5 performed by the controller 35 constitutes a first signal generation unit described in each claim, and step 170 constitutes a second signal generation unit. The wiper 44 rotates around the center of rotation in response to the operation of the operation lever, and forms a movable member having two movable contacts at both ends.
[0069]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described below.
[0070]
For example, when the operator moves the boom 17 of the excavator up and down to perform excavation work or the like by operating the cross-operated manual operation lever 31R in the front-rear direction, the first electric motor of the potentiometer 40A of the operation device 32R is operated. The normal first operation amount signal Va is input to the controller 35 from the resistor 43a via the first signal line 45a. If there is no abnormality in the first signal line 45a, the determination in step 100 of FIG. 5 is not satisfied, and in step 120 through step 110, the controller 35 sends the first operation amount signal Va to the first operation table 48a. A first drive command signal Ia is generated based on the first drive command signal Ia, and the first drive command signal Ia is output to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B. Normally, the operating pilot pressures (secondary pilot pressures) to the pilot operating portions 37a and 37b of the control valve 37 are controlled by the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B driven in this manner. Control the flow of pressure oil to 20. As a result, the boom hydraulic cylinder 20 is driven according to the operation of the operation lever 31R in the front-rear direction.
[0071]
During such an operation, there is no possibility that the first signal line 45a is disconnected or short-circuited for some reason and the normal first operation amount signal Va is not output to the controller 35 at all. I can't say. In such an emergency, there is a case where it is necessary to perform a minimum necessary temporary operation such as moving the boom 17 upward, for example, to avoid danger or ensure safety.
[0072]
In the operating device 32R of the present embodiment, the backup second operation amount signal Vb is constantly output from the second electric resistance 43b of the potentiometer 40A to the controller 35 via the second signal line 45b. Stores a second operation table 48b that can generate a second drive command signal Ib to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B based on the second operation amount signal Vb. As a result, if the backup automatic switching function of the controller 35 is previously enabled by operating the changeover switch 39, the first signal line 45a may be disconnected or short-circuited for some reason, and the determination in step 100 of FIG. Is satisfied, the determination in step 160 is satisfied through steps 130 to 150, and in step 170, the controller 35 uses the second operation amount signal Vb instead of the first operation amount signal Va to generate the second operation table. A second drive command signal Ib is generated based on 48b, and the second drive command signal Ib is output to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B. Thereby, the pilot pressure of the control valve 37 to the pilot operation parts 37a and 37b can be controlled, and the flow of the pressure oil from the hydraulic pump 36 to the hydraulic cylinder 20 for the boom can be controlled. As a result, even in such an emergency, the hydraulic cylinder 20 for the boom can be driven according to the operation lever 31R, that is, an emergency operation function of the operation lever 31R can be automatically secured. .
[0073]
At this time, in the operating device 32R of the present embodiment, as described above, the movable contacts 44a and 44b at both ends of the wiper 44 that rotates according to the operation amount of the operating lever 31R are connected to the first electric resistance 43a and the second electric resistance 43a. By sliding on the electric resistance 43b, a first operation amount signal Va for normal operation is obtained from the first electric resistance 43a, and a second operation amount signal Vb for backup is obtained from the second electric resistance 43b. A rotary potentiometer 40A for output is used. In this way, by completely sharing the signal output for the normal time and the signal output for the backup, high-precision mounting / adjustment work is required during the production and assembly of the rotary potentiometer 40A in the first case for the normal time. Only the first electric resistance 43a side (adjustment of the first electric resistance 43a and the movable contact 44a) which outputs the operation amount signal Va is sufficient, and the second operation amount signal Vb for backup is output. Such high precision is not required for the electric resistance 43b side (adjustment between the second electric resistance 43b and the movable contact 44b). Therefore, the work load at the time of manufacturing and assembling the potentiometer can be greatly reduced (halved) as compared with the conventional structure that requires high-precision mounting / adjustment work for both of the two linear slide potentiometers.
[0074]
Also, during the manufacture and assembly of the rotary potentiometer 40A, as described above, the first operation amount signal Va is strictly a voltage value of 2.5 V (in other words, the maximum output voltage value) at the neutral point N of the operation lever 31R. Va max = 4.2V and minimum output voltage value Va min = Intermediate value of 0.8 V), but in order to reduce the work load, such adjustment is made for the second operation amount signal Vb on the backup side which does not require high accuracy. Do not do. That is, for example, when the first operation amount signal Va side is adjusted to 2.5 V, the second operation amount signal Vb side is slightly shifted strictly from 2.5 V. Therefore, in the first operation table 49a and the second operation table 49b shown in FIGS. 6A and 6B, the dead zone Ibn of the second drive command signal Ib is changed to the first drive command signal Ia. Of the second operation amount signal Vb, the voltage value corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R is changed to the dead band Ibn due to the above-mentioned deviation. Does not become an intermediate value (= 2.5 V). In some cases, the voltage value corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R falls outside the range of the dead zone Ibn (2.2 V or less or 2.8 V or more), and the current value of the second drive command signal Ib does not become zero. Also, there is a possibility that the boom cylinder 20 is driven even though the operation lever 31 is not operated.
[0075]
Therefore, in the present embodiment, the range of the dead zone Ibn of the second drive command signal Ib corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R is set to a range (voltage value 2) larger than the dead zone Ian of the first drive command signal Ia. 0.0V to 3.0V). Accordingly, even when the mounting position of the movable contact 44b related to the second operation amount signal Ib is displaced at the time of manufacturing and assembling the rotary potentiometer 40A, the second drive command signal is output when the operation lever 31R is at the neutral point N. Ib can be reliably contained in the dead zone Ibn, and the boom hydraulic cylinder 20 can be prevented from being driven.
[0076]
The current value of the second drive command signal Ib for driving the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B is, as shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the second operation amount signal Vb. Is set to be smaller than the current value of the first drive command signal Ia over almost the entire normal use range (in other words, the operation area of the operation lever 31R) except the dead zone Ibn. Thus, during an emergency operation in which the electromagnetic proportional pressure-reducing valves 38A, 38B are driven by the second drive command signal Ib, the boom hydraulic cylinder 20 is moved at a relatively lower speed than in a normal operation driven by the first drive command signal Ia. The first signal line 45a must be motivated to promptly repair the disconnection or short circuit of the first signal line 45a, as well as to make the operator aware of the emergency operation in the event of a failure. Can be.
[0077]
In some cases, depending on the application and usage of the hydraulic excavator, the backup automatic switching function of the controller 35 is not required or is not desired (for example, a disconnection or short circuit may occur on the first signal line 45a). In such a case, the operator may be informed of this by some kind of display, and each time the operator wants to manually switch to the second drive command signal Ib by means (not shown)). In the present embodiment, in response to such a case, the operator can select whether to operate the automatic switching function by operating the switch 39 (in other words, whether to perform automatic switching or manual switching). . Further, as can be seen from the above, the changeover switch 39 is not always necessary as long as the main effect of the present invention of securing the emergency operation of the operation lever 31R is obtained, and the automatic switching may be performed at all times. (In this case, after the end of step 150 in FIG. 5, step 160 is omitted and the process proceeds to step 170.) On the contrary, the manual switching may be always performed. That is, for example, when the first signal line 45a is abnormal, the input circuit 46 outputs only the abnormality detection signal of the first manipulated variable signal Va to the control / calculation unit 47, and a predetermined arithmetic processing is performed on the abnormality detection signal. Then, the generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 and the buzzer 53 to light the lamp 52 and sound the buzzer 53. Then, after the operator confirms the failure by driving the lamp 52 and the buzzer 53, the operator operates a separately provided switch or the like to output the second operation amount signal Vb to the control / calculation unit 37. It is good also as composition which can be indicated. Even in this case, the hydraulic cylinder 20 for the boom can be driven according to the operation lever 31R, that is, an emergency operation function of the operation lever can be ensured even in an emergency.
[0078]
In the above description, the operation of raising and lowering the boom 17 including the rotary potentiometer 40A of the operating device 32R, the function of the controller 35 related thereto, and the configuration of the related parts of the hydraulic drive device (specifically, the boom The hydraulic cylinder 20, the control valve 37, the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B, etc. have been described as examples, but the bucket potentiometer 40B for detecting the displacement of the operation lever 31R in the left-right direction also for the cloud / dump operation function. Needless to say, similar configurations and functions including (not shown) are provided. The same applies to the arm 18 cloud dump operation function or the turning operation function of the operation device 32L. Also in these, the same effects as described above can be obtained in an emergency similar to the above. In addition, in the case where an operating device of an electric lever type related to operating functions of the traveling hydraulic motors 11L and 11R, the blade hydraulic cylinder 13, the swing hydraulic cylinder 16, the breaker hydraulic motor, and the like is provided, the present invention relates to these. It may be applied to the configuration and function to be performed.
In the above, the case where the present invention is applied to a hydraulic excavator has been described as an example of a construction machine. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to an operation device of another construction machine such as an aerial work vehicle. In this case, a similar effect is obtained.
[0079]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the emergency operation function of an operation lever can be ensured even if the signal line which transmits the operation amount signal from a potentiometer to a controller breaks, etc., and the work load at the time of potentiometer manufacture and assembly is reduced. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view illustrating the entire structure of a small-sized hydraulic excavator to which an operation device for a construction machine according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a top view showing the entire structure of a hydraulic shovel to which the operating device for a construction machine according to the present invention is applied.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing a configuration relating to a boom raising / lowering operation function as an embodiment of a construction machine operating device according to the present invention, together with a main configuration of a related hydraulic drive device.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a first operation amount signal and a second operation amount signal output from a potentiometer in accordance with an operation angle of an operation lever included in an embodiment of the operation device for a construction machine according to the present invention. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing control processing contents of a controller constituting one embodiment of the operating device of the construction machine of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a first operation table constituting one embodiment of an operating device for a construction machine of the present invention, and represents a first drive command signal corresponding to a first operation amount signal of a potentiometer. FIG. 4 is a characteristic diagram and a second calculation table constituting an embodiment of the construction machine operating device of the present invention, and shows a second drive command signal corresponding to a second operation amount signal of the potentiometer. It is a characteristic diagram.
[Explanation of symbols]
20 Hydraulic cylinder for boom (hydraulic actuator)
31L Operation lever
31R Operation lever
32L operating device
32R operation device
35 Controller
36 Hydraulic pump
37 Control valve
38A Proportional pressure reducing valve
38B Proportional pressure reducing valve
39 Changeover switch
40A potentiometer
40B potentiometer
43a first electrical resistance
43b Second electrical resistance
44 Wiper (movable member)
44a Movable contact
44b Movable contact
45a first signal line
45b second signal line
48a First calculation table
48b 2nd operation table
Ia First drive command signal
Dead zone of Ian first drive command signal
Ib Second drive command signal
Ibn Dead zone of second drive command signal
N Neutral point of operating lever
Va First manipulated variable signal
Vb Second manipulated variable signal

Claims (5)

油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、
操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、前記可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、
このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、
前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有することを特徴とする建設機械の操作装置。A construction machine comprising a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve for controlling a flow of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an electromagnetic valve for controlling a pilot pressure to the control valve In the operating device of a construction machine provided with an operating lever for manually operating the hydraulic actuator,
A movable member that rotates around a rotation center in response to an operation of an operation lever and has two movable contacts at both ends, a first electrical resistance that slides on a movable contact on one side of the rotation center among the movable contacts, and The first electric resistance, which has a second electric resistance that is in sliding contact with the movable contact on the other side from the rotation center among the movable contacts, and that increases and decreases in accordance with the operation amount over substantially the entire operation area of the operation lever; A rotary potentiometer capable of outputting a first operation amount signal for normal operation from a resistor and a second operation amount signal for backup from the second electric resistor, respectively;
A first signal generation unit that can generate a first drive command signal and a second drive command signal to the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively; And a controller including a second signal generation unit;
A construction machine that connects the potentiometer and the controller and has a first signal line and a second signal line that transmit the first operation amount signal and the second operation amount signal, respectively. Operating device. 油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへの圧油の流れを制御する油圧パイロット式のコントロールバルブと、このコントロールバルブへのパイロット圧を制御する電磁弁とを備えた建設機械に設けられ、前記油圧アクチュエータを手動操作するための操作レバーを備えた建設機械の操作装置において、
操作レバーの操作に応じて回転中心まわりに回転し両端に２つの可動接点を備えた可動部材、この可動接点のうち前記回転中心より一方側の可動接点に摺接する第１の電気抵抗、及び前記可動接点のうち前記回転中心より他方側の可動接点に摺接する第２の電気抵抗を有し、前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、その操作量に対応してそれぞれ増減する前記第１の電気抵抗からの通常時用の第１の操作量信号及び前記第２の電気抵抗からのバックアップ用の第２の操作量信号をそれぞれ出力可能な回転式のポテンショメータと、
このポテンショメータからの前記第１の操作量信号及び第２の操作量信号に基づき、前記電磁弁への第１の駆動指令信号及び第２の駆動指令信号をそれぞれ生成可能な第１の信号生成部及び第２の信号生成部を備えたコントローラと、
前記ポテンショメータと前記コントローラとを接続し、前記第１の操作量信号及び前記第２の操作量信号をそれぞれ伝達する第１の信号線及び第２の信号線とを有し、
前記コントローラは、前記第１の信号線が断線していない通常時には、前記第１の操作量信号に基づき前記第１の信号生成部で生成した前記第１の駆動指令信号を前記電磁弁に出力し、前記第１の信号線が断線し前記第２の信号線が断線していないバックアップ時には、前記第２の操作量信号に基づき前記第２の信号生成部で生成した前記第２の駆動指令信号を前記電磁弁に出力する自動切替機能を備えることを特徴とする建設機械の操作装置。A construction machine comprising a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve for controlling a flow of hydraulic oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an electromagnetic valve for controlling a pilot pressure to the control valve In the operating device of a construction machine provided with an operating lever for manually operating the hydraulic actuator,
A movable member that rotates about a rotation center in response to an operation of an operation lever and has two movable contacts at both ends, a first electrical resistance slidingly in contact with one of the movable contacts on the one side from the rotation center, and The first electric resistance, which has a second electric resistance that is in sliding contact with the movable contact on the other side from the rotation center among the movable contacts, and that increases and decreases in accordance with the operation amount over substantially the entire operation area of the operation lever; A rotary potentiometer capable of outputting a first operation amount signal for normal operation from a resistor and a second operation amount signal for backup from the second electric resistor, respectively;
A first signal generation unit that can generate a first drive command signal and a second drive command signal to the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively; And a controller including a second signal generation unit;
A first signal line and a second signal line that connect the potentiometer and the controller and transmit the first operation amount signal and the second operation amount signal, respectively;
The controller outputs the first drive command signal generated by the first signal generation unit based on the first operation amount signal to the solenoid valve during a normal time when the first signal line is not disconnected. When the first signal line is disconnected and the second signal line is not disconnected, at the time of backup, the second drive command generated by the second signal generation unit based on the second operation amount signal. An operation device for a construction machine, comprising an automatic switching function of outputting a signal to the solenoid valve. 請求項２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの自動切替機能を有効とするか無効とするかを選択可能な切替スイッチを設けたことを特徴とする建設機械の操作装置。3. The operating device for a construction machine according to claim 2, further comprising a changeover switch capable of selecting whether to enable or disable the automatic switching function of the controller. 請求項１又は２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、不感帯を除く前記操作レバーの操作領域ほぼ全域にわたって、任意の操作量における前記第２の駆動指令信号の電流値を前記第１の駆動指令信号の電流値よりも小さくしたことを特徴とする建設機械の操作装置。3. The operating device for a construction machine according to claim 1, wherein the first and second signal generation units of the controller are configured to control the second operation at an arbitrary operation amount over substantially the entire operation region of the operation lever excluding a dead zone. 4. Wherein the current value of the drive command signal is smaller than the current value of the first drive command signal. 請求項１又は２記載の建設機械の操作装置において、前記コントローラの前記第１及び第２の信号生成部は、前記操作レバーの中立点に対応する前記第２の駆動指令信号の不感帯の幅を、前記第１の駆動指令信号の不感帯の幅よりも大きくしたことを特徴とする建設機械の操作装置。3. The operation device for a construction machine according to claim 1, wherein the first and second signal generation units of the controller determine a width of a dead zone of the second drive command signal corresponding to a neutral point of the operation lever. 4. And a width of a dead zone of the first drive command signal.
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