JP2014025340A - 作業機械の旋回駐車ブレーキ制御装置 - Google Patents
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Abstract
オペレータによる非常停止スイッチの操作を不要とすることを解決課題とする旋回駐車ブレーキ制御装置である。
【解決手段】
ハイブリッドコントローラに、ブレーキが接続されており、旋回電動モータに駆動制御信号を出力して上部旋回体を駆動制御するとともに、ブレーキ開放指令信号を生成してブレーキ開放指令信号をブレーキに出力して、ブレーキを制御する。ポンプコントローラにおいても、ブレーキ開放指令信号が生成され、ポンプコントローラで生成されたブレーキ開放指令信号はコントローラ間信号線を介してハイブリッドコントローラに伝達される。ハイブリッドコントローラでブレーキ開放指令信号が生成され、かつポンプコントローラからコントローラ間信号線を介してブレーキ開放指令信号が伝達された場合に限り、ブレーキ開放指令信号をブレーキに出力する。
【選択図】 図1
Description
図10の構成図を用いて、従来のハイブリッド建設機械1について説明する。
ハイブリッドコントローラ10には、上部旋回体2を旋回駆動する旋回電動モータ3と、上部旋回体2を停止保持するブレーキ30が接続されている。
ハイブリッドコントローラ10は、上部旋回体用操作レバー4が中立位置から操作された場合に、ブレーキ30にブレーキ開放指令信号を出力して、ブレーキ30を開放状態とし、上部旋回体2を旋回自在の状態にするとともに、旋回電動モータ3に駆動信号を出力して上部旋回体2を駆動する制御を行なう。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、旋回駐車ブレーキ制御装置において、オペレータによる非常停止スイッチの操作を不要とすることを解決課題とするものである。
建設機械の旋回駐車ブレーキを制御する建設機械の旋回駐車ブレーキ制御装置において、
旋回電動モータを駆動する制御を行なう第1の制御手段と、
前記第1の制御手段とは独立した制御手段であって、ブレーキ開放指令信号を生成してブレーキに出力する第2の制御手段と
を備えたことを特徴とする。
前記第1の制御手段および前記第2の制御手段は、それぞれブレーキ開放指令信号を生成するものであり、
一方の制御手段から他方の制御手段にブレーキ開放指令信号が伝達されて、当該他方の制御手段にブレーキ開放指令信号が入力された場合に、当該他方の制御手段は、ブレーキ開放指令信号をブレーキに出力すること
を特徴とする。
前記一方の制御手段から前記他方の制御手段へのブレーキ開放指令信号の伝達は、電気機器に電力を供給する信号伝達線によって行われること
を特徴とする。
前記第1の制御手段と前記第2の制御手段とは、車両内ネットワークによって接続されていること
を特徴とする。
上部旋回体の旋回動作を操作する操作子が中立位置から操作されたことを検出する検出手段を備え、
前記第1の制御手段及び前記第2の制御手段は、検出手段で操作子が中立位置から操作されたことが検出された場合に、ブレーキ開放指令信号を生成することを特徴とする。
建設機械の旋回駐車ブレーキを制御する制御手段を備えた建設機械の旋回駐車ブレーキ制御装置において、
前記制御手段は、
ブレーキが接続され、上部旋回体を駆動する制御を行なうとともに、ブレーキ開放指令信号を生成する第1の制御手段と、
第1の制御手段とは独立した制御手段であって、ブレーキ開放指令信号を生成する第2の制御手段と、
第2の制御手段で生成されたブレーキ開放指令信号を第1の制御手段に伝達する制御手段間信号線と
を含んで構成され、
第1の制御手段は、自己の第1の制御手段でブレーキ開放指令信号が生成され、かつ第2の制御手段から制御手段間信号線を介してブレーキ開放指令信号が伝達された場合に、ブレーキ開放指令信号をブレーキに出力するように構成されている
ことを特徴とする。
建設機械の旋回駐車ブレーキを制御する制御手段を備えた建設機械の旋回駐車ブレーキ制御装置において、
前記制御手段は、
上部旋回体を駆動する制御を行なうとともに、ブレーキ開放指令信号を生成する第1の制御手段と、
第1の制御手段とは独立した制御手段であって、ブレーキが接続され、ブレーキ開放指令信号を生成する第2の制御手段と、
第1の制御手段で生成されたブレーキ開放指令信号を第2の制御手段に伝達する制御手段間信号線と
を含んで構成され、
第2の制御手段は、自己の第2の制御手段でブレーキ開放指令信号が生成され、かつ第1の制御手段から制御手段間信号線を介してブレーキ開放指令信号が伝達された場合に、ブレーキ開放指令信号をブレーキに出力するように構成されている
ことを特徴とする。
(共通する構成)
下記の第1実施例〜第5実施例に共通する構成を図1を参照して説明する。
実施例のハイブリッド建設機械1には、エンジン5と、エンジン5の出力軸に駆動軸が連結され、発電作用と電動作用を行う発電電動機6と、発電電動機6が発電作用を行うことにより電力が蓄積され、電力を電力負荷としての旋回電動モータ3および発電電動機6に供給する蓄電装置としてのキャパシタ7と、電力負荷としての旋回電動モータ3と、旋回電動モータ3が回転されることによって旋回作動する上部旋回体2と、発電電動機6の駆動軸に連結される油圧ポンプ8と、発電電動機6および旋回電動モータ3に供給される電力を制御する一体型インバータ9と、旋回電動モータ3に駆動制御する一体型インバータ9内の制御手段としてのハイブリッドコントローラ10と、ハイブリッドコントローラ10とは独立したコントローラであって、油圧ポンプ8を駆動制御する制御手段としてのポンプコントローラ20とを含んで構成されている。上部旋回体2には、図示しない運転席が設けられている。また、図示しない作業機が上部旋回体に設けられている。この作業機は、図示しないブーム、アーム、バケットからなる。
作業機用操作レバー46a、46b、46cがそれぞれ、中立位置から操作されると、作業機用油圧シリンダ41、42、43にそれぞれ圧油が供給され、図示しないブーム、アーム、バケットがそれぞれ作動される。
上部旋回体用操作レバー4が中立位置から操作されると、旋回電動モータ3が回転駆動されて、上部旋回体2が旋回作動される。なお、旋回電動モータ3の回転速度は、スイングマシナリ99により減速されて、回転駆動力が上部旋回体2に伝達される。
上部旋回体用操作レバー4には、操作量に応じて変化するパイロット圧を検出するパイロット圧センサ51が設けられている。パイロット圧センサ51は、上部旋回体用操作レバー4の操作量(角度)に応じて変化する圧力を検出する圧力センサであって、検出した圧力に応じた値の電気信号を出力するものである。なお、ポテンショメータなど、操作量を検出し得るセンサであれば圧力センサ以外の他のセンサを用いて同様の電気信号を出
力させてもよい。パイロット圧センサ51で検出されたパイロット圧を示す信号(本明細書では、上部旋回体操作信号という)は、ハイブリッドコントローラ10およびポンプコントローラ20に入力される。なお、パイロット圧センサ50a、50b、50c、51は、対応する操作レバーの操作量を検出できる場所であれば任意の箇所に設けることができる。たとえば、対応する操作レバーに付設してもよく、対応する操作弁の下流側の配管に設けてもよい。
上部旋回体用操作レバー4を中立位置に位置させると、旋回電動モータ3のサーボ系で旋回電動モータ3の位置が保持されるとともに、旋回駐車ブレーキとしてのブレーキ30が作動して、上部旋回体2は停止保持される。
旋回電動モータ3の駆動軸3aに、ブレーキ用油圧シリンダ31のロッド31aが当接すると、旋回電動モータ3の駆動軸3aがロックされて、上部旋回体2が停止保持される。この状態を本明細書では、ブレーキ作動状態という。なお、旋回電動モータ3の駆動軸3aにディスク板を設け、このディスク板をブレーキパッドで挟むことにより旋回電動モータ3の駆動軸3aをロックするディスクブレーキ方式を採用してもよい。
旋回電動モータ3の駆動軸3aからブレーキ用油圧シリンダ31のロッド31aが離れると、旋回電動モータ3の駆動軸3aがロック状態から開放されて、上部旋回体2が旋回自在となる。この状態を本明細書では、ブレーキ開放状態という。
油圧ポンプ8の吐出油路8aに設けられた自己圧減圧弁8b、油路8c、ブレーキ用制御弁32を介して、ブレーキ用油圧シリンダ31の油室31bに、圧油が供給されることで、旋回電動モータ3の駆動軸3aからブレーキ用油圧シリンダ31のロッド31aが離れ、ブレーキ開放状態となる。
ブレーキ用制御弁32は、付設された電磁ソレノイド32aにオンの電気信号(本明細書では、ブレーキ開放指令信号という)が加えられることにより、弁位置が開放状態となり、ブレーキ開放状態となる。
電磁ソレノイド32aに加えられるオンの電気信号、つまりブレーキ開放指令信号は、後述するように、実施の態様によって、ハイブリッドコントローラ10あるいはポンプコントローラ20の出力端子35から出力される(図1中、破線参照)。
すなわち、ハイブリッドコントローラ10あるいはポンプコントローラ20の出力端子35は、電気信号線34を介してブレーキ用制御弁32の電磁ソレノイド32aに電気的に接続されている。ハイブリッドコントローラ10あるいはポンプコントローラ20の出力端子35にブレーキ開放指令信号が出力されると、電気信号線34を介してブレーキ用制御弁32の電磁ソレノイド32aにオンの電気信号が加えられ、ブレーキ開放状態となる。
電気信号線34の途中には、電気信号線34を電気的に接続させるかあるいは電気的な接続を遮断させるための手動スイッチ36、37が設けられている。スイッチ36は、旋回ロックスイッチであり、スイッチ37は、非常停止スイッチである。旋回ロックスイッチ36は、通常は、電気信号線34を電気的に接続させるオン位置36aに位置されており、上部旋回体2を停止保持させたいときに手動にてオフ位置36bに位置される。これにより電気信号線34が当該スイッチ36位置で電気的に遮断され、ブレーキ作動状態となる。また、非常停止スイッチ37は、通常は電気信号線34を電気的に接続するオン位置37aに位置されており、上部旋回体2を停止保持させたいときに手動にてオフ位置37bに位置される。これにより電気信号線34が当該スイッチ37位置で電気的に遮断され、ブレーキ作動状態となる。
電気信号線39の途中には、電気信号線39を電気的に接続させるかあるいは電気的な接続を遮断させるための手動スイッチ38が設けられている。
スイッチ38は、旋回冗長スイッチである。旋回冗長スイッチ38は、通常は電気信号線39の電気的な接続を遮断するオフ位置38bに位置されており、上部旋回体2を旋回自在にさせたいときに手動にてオン位置38aに位置される。これにより電気信号線39が電気的に接続され、バッテリ33のプラス端子33aのオンの電気信号が電気信号線39、34を介してブレーキ用制御弁32の電磁ソレノイド32aに供給され、ブレーキ開放状態となる。
図2は、第1実施例の全体装置構成を示す。
同図2に示すように、ハイブリッドコントローラ10には、出力端子35を介して電気信号線34が電気的に接続されている。
すなわち、この第1実施例では、ハイブリッドコントローラ10は、旋回電動モータ3に駆動制御信号を出力して上部旋回体2を駆動制御するとともに(図1参照)、ブレーキ開放指令信号を生成して出力端子35を介してブレーキ用制御弁32の電磁ソレノイド32aに出力して、ブレーキ30を制御する。
コントローラ間信号線70は、ハイブリッドコントローラ10内のトランジスタ等のスイッチング素子12の負荷電源端子12bに接続されている。
ハイブリッドコントローラ10は、ポンプコントローラ20からコントローラ間通信線60を介して、油圧ポンプ8の吐出圧、上部旋回体操作信号などの制御データを定期的に受信して、自己のハイブリッドコントローラ10内のCPU11に取り込む。また、ポンプコントローラ20は、ハイブリッドコントローラ10からコントローラ間通信線60を介して、エンジン5の回転数、上部旋回体操作信号などの制御データを定期的に受信して、自己のポンプコントローラ20内のCPU21に取り込む。
またハイブリッドコントローラ10とポンプコントローラ20は、コントローラ間通信線60を介して、上記制御データとともに、ブレーキ開放指令信号を相互に送受信する。
ハイブリッドコントローラ10は、ポンプコントローラ20からコントローラ間通信線60を介して、ブレーキ開放指令信号を受信して、自己のハイブリッドコントローラ10内のCPU11に取り込む。また、ポンプコントローラ20は、ハイブリッドコントローラ10からコントローラ間通信線60を介して、ブレーキ開放指令信号を受信して、自己のポンプコントローラ20内のCPU21に取り込む。
つぎに、図3、図4に示すフローチャートを参照して、第1実施例の処理の手順について説明する。図3は、ポンプコントローラ20のCPU21で行われる処理内容を示しており、図4は、ハイブリッドコントローラ10のCPU11で行われる処理内容を示している。
ハイブリッドコントローラ10からコントローラ間通信線60を介して、ブレーキ開放指令信号が入力されていないと判断された場合には(ステップ101の判断NO)、ブレーキ作動状態にすべきと判断しブレーキ開放指令信号は生成しない。この結果、ブレーキ30は、ブレーキ作動状態を維持する(ステップ104)。
上部旋回体操作信号の内容が「上部旋回体用操作レバー4が中立位置にある」ことを示す内容であって、かつ作業機操作信号の内容が「作業機用操作レバー46a、46b、46cの全てが中立位置にある」ことを示す内容であると判断された場合には(ステップ102の判断YES)、つぎに、これら上部旋回体用操作レバー4、作業機用操作レバー46a、46b、46cの全てが中立位置に位置されてから所定時間(たとえば5秒)以上経過しているか否かが判断される(ステップ103)。
ポンプコントローラ20からコントローラ間通信線60を介して、ブレーキ開放指令信号が入力されていないと判断された場合には(ステップ201の判断NO)、ブレーキ作動状態にすべきと判断しブレーキ開放指令信号は生成しない。この結果、ブレーキ30は、ブレーキ作動状態を維持する(ステップ204)。
第1実施例では、ハイブリッドコントローラ10にブレーキ30が接続されるものとして説明した。しかし、ポンプコントローラ20にブレーキ30が接続されるものであってもよい。以下では、第1実施例と同一符号の構成要素については適宜重複した説明を省略する。
この第2実施例では、ハイブリッドコントローラ10は、旋回電動モータ3に駆動制御信号を出力して上部旋回体2を駆動制御するとともに(図1参照)、ブレーキ開放指令信号を生成する。ハイブリッドコントローラ10で生成されたブレーキ開放指令信号はコントローラ間信号線70を介してポンプコントローラ20に伝達される。
コントローラ間信号線70は、ポンプコントローラ20内のトランジスタ等のスイッチング素子23の負荷電源端子23bに接続されている。
CPU21で上部旋回体操作信号の内容が「上部旋回体用操作レバー4が中立位置から操作された」ことを示す内容であるか、あるいは作業機操作信号の内容が「作業機用操作レバー46a、46b、46cの少なくともいずれかが中立位置から操作された」ことを示す内容であると判断された場合には、CPU21は、ブレーキ開放指令信号を生成して、スイッチング素子23のスイッチング端子23aに出力する。しかし、CPU21で上部旋回体操作信号の内容が「上部旋回体用操作レバー4が中立位置にある」ことを示す内容であって、かつ作業機操作信号の内容が「作業機用操作レバー46a、46b、46cの全てが中立位置にある」ことを示す内容であると判断された場合には、CPU21は、ブレーキ開放指令信号を生成しない。なお、第1実施例と同様に、上部旋回体操作信号のみに基づきブレーキ開放指令信号を生成してもよく、また作業機操作信号のみに基づきブレーキ開放指令信号を生成してもよい。
また第2実施例においても第1実施例と同様に、図5に示すフローチャートにしたがいハイブリッドコントローラ10、ポンプコントローラ20間で互いにCPU11、CPU21を監視する処理が実行される。なお第2実施例において、図5に示す処理を省略してもよい。
第1実施例では、コントローラ間通信線60を介して送受信される制御データを監視して、ハイブリッドコントローラ10のCPU11で異常が発生したかどうかを判断するようにしている。
しかし、ハイブリッドコントローラ10内のコントローラ内通信線82を介して送受信される制御データを監視することで、ハイブリッドコントローラ10のCPU11で異常が発生したかどうかを判断するようにしてもよい。
以下では、第1実施例と同一符号の構成要素については重複した説明を省略し、異なる構成部分についてのみ説明する。
サブCPU14は、旋回電動モータ3を駆動する駆動信号を出力する。
サブCPU14で実行される処理は、前述の図5のフローチャートを用いて説明することができる。
このように第3実施例によれば、CPU11の異常をサブCPU14が判断した場合には、ブレーキ30にブレーキ開放指令信号を出力しないようにしたので、ブレーキが開放状態になることを回避でき、オペレータによる非常停止スイッチの操作を不要とすることができる。
この場合、CPU11で図5に示す処理が同様にして行われ、所定期間連続して通信不良状態が継続していると判断された場合には(ステップ302の判断YES)、制御データの送信元のサブCPU14で異常が発生したものと判断し、図4に示す処理を中止し、ブレーキ開放指令信号を生成しないようにして、ブレーキ30をブレーキ作動状態とする(ステップ303)。
CPU11とサブCPU14間で相互に監視する第3実施例は、第2実施例に適用してもよい。
上述した各実施例では、両コントローラ10、20でブレーキ開放指令信号を生成しコントローラ間信号線70を介して送受信するようにしているが、コントローラ間信号線70を介して一方のコントローラから他方のコントローラにブレーキ開放指令信号を送信しない実施も可能である。
ハイブリッドコントローラ10は、旋回電動モータ3に接続されており、上部旋回体2を駆動する制御を行なう(図1参照)。
Claims (4)
- 旋回電動モータによって駆動される旋回体と、
前記旋回体を制動する旋回ブレーキと、
旋回ブレーキに対してブレーキ作動の指令を出力する第1のCPUと、
旋回電動モータに対して旋回駆動指令を出力する第2のCPUと
を備え、
前記第1のCPUと前記第2のCPUとの間における通信不良の有無の判断を行い、
前記通信不良の有の状態が継続する場合に、前記第2のCPUが異常であると判断して、
前記第1のCPUは、前記旋回ブレーキをブレーキ作動状態とすること
を特徴とする作業機械の旋回ブレーキの制御装置。 - 前記第1のCPUから出力される指令と前記第2のCPUから出力される指令とに基づいて、前記第1のCPUは、前記旋回ブレーキをブレーキ作動状態とすること
を特徴とする請求項1記載の作業機械の旋回ブレーキの制御装置。 - 前記第1のCPUと前記第2のCPUのうち、一方のCPUは、前記旋回電動モータに対して旋回速度指令を出力し、他方のCPUは、前記旋回電動モータに対してトルク指令を出力すること
を特徴とする請求項1または2に記載の作業機械の旋回ブレーキの制御装置。 - 前記第2のCPUは、前記旋回電動モータに対して旋回駆動指令を出力するコントローラ内に設けられていること
を特徴とする請求項1または2に記載の作業機械の旋回ブレーキの制御装置。
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