JP3897666B2 - Construction machine operation device - Google Patents

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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θ)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N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θ)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θ,θ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θ,θ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θ≦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θ≦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θ,θ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θ,θ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]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a construction machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to an operation device for a construction machine provided with a so-called electric lever type operating lever for operating a plurality of hydraulic actuators provided in the construction machine.
[0002]
[Prior art]
For example, a hydraulic excavator, which is one of construction machines, includes a lower traveling body, an upper swinging body that is swingably provided on the lower traveling body, and a boom, an arm, and a bucket that are connected to the upper swinging body so as to be able to be lifted and lowered. And a multi-joint type front device.
[0003]
The lower traveling body, the upper swing body, and the front device constitute a driven member of a hydraulic drive device provided in the hydraulic excavator. This hydraulic drive apparatus generally includes a prime mover such as an engine, at least one hydraulic pump driven by the prime mover, and a boom hydraulic cylinder that drives the boom, arm, and bucket by pressure oil discharged from the hydraulic pump. The hydraulic cylinder for the arm, the hydraulic cylinder for the bucket, the traveling hydraulic motor for running the lower traveling body by the pressure oil discharged from the hydraulic pump, and the upper swing body by the pressure oil discharged from the hydraulic pump. An operator operates a plurality of hydraulic actuators including a turning hydraulic motor for turning the lower traveling body, a plurality of control valves for controlling the flow of pressure oil discharged from the hydraulic pump to the plurality of hydraulic actuators, respectively. And a plurality of operation levers.
[0004]
The operation lever is roughly classified into a hydraulic pilot system and an electric lever system. In the hydraulic pilot system, an operation amount is converted into a hydraulic pilot signal by reducing a pilot original pressure from a hydraulic source (for example, a pilot pump) by a pressure reducing valve in accordance with an operation amount of an operation lever. In the electric lever method, the operation amount of the operation lever is detected by a potentiometer and replaced with an electric signal (= operation amount signal) and output to the controller. The controller generates an operation command signal in accordance with the operation amount signal and outputs it to, for example, a solenoid of a solenoid valve that controls a pilot pressure to a hydraulic pilot control valve.
[0005]
In the case of the electric lever system, 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 the signal line. At this time, if a failure such as a disconnection or short circuit of the signal line occurs, such an abnormal situation is promptly determined and notified to the operator. There is a case where it is desired to secure the drive of the actuator. In view of this point, conventionally, for example, a technique described in JP-A-7-12104 has been proposed.
[0006]
In this prior art, in the operation lever device provided with the above-mentioned electric lever type operation lever, a linear slide in which the movable contact linearly slides against the electric resistance on both sides across the operation lever provided to be rotatable. Each type of potentiometer (linear stroke type) is provided, and 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 side of the potentiometer is lifted upward. A total of two electric signals (operation amount signals) having different characteristics are output from the electric resistances slidably contacting each movable contact by the operation of one operation lever.
[0007]
In particular, in FIG. 12 of the above-described prior art, for example, in an operation lever device related to raising and lowering the boom, as the operation lever is operated in the order of the boom lowering side full operation amount → the neutral position → the boom raising side full operation amount, The electric resistance of the one side potentiometer outputs an operation signal that increases linearly from the lowest voltage value to the highest voltage value. Conversely, the electric resistance of the other side potentiometer is reversed from the highest voltage value to the lowest voltage value. An operation signal having a characteristic that linearly decreases up to is output.
[0008]
At this time, both signals are set to have the same voltage value (hereinafter referred to as a neutral reference voltage value) at the neutral position of the control lever. During operation, the output from the electric resistance on one side linearly increasing from the neutral reference voltage value to the maximum voltage value as the operation amount increases is used, and when operating on the boom lowering side, the neutral reference voltage value as the operation amount increases. The drive control of each hydraulic actuator is performed using the output from the electric resistance on the other side that linearly increases from the current value to the maximum voltage value.
[0009]
In the above example, when an abnormality is found in the output from the electric resistance on the one side during the operation on the boom raising side, the signal from the electric resistance on the other side, that is, the boom raising side Drive control of each hydraulic actuator is performed using an output that linearly decreases from the neutral reference voltage value to the lowest voltage value as the operation amount increases. Similarly, when an abnormality is found in the output from the electric resistance on the other side during the operation on the boom lowering side, the signal from the electric resistance on the one side, that is, the operation amount on the boom lowering side increases. Drive control of each hydraulic actuator is performed using an output that linearly decreases from the neutral reference voltage value to the lowest voltage value. As a result, even if one of the two signal lines from the two potentiometers is disconnected or short-circuited and an abnormality is observed in the output, the signal line on the side where no abnormality has occurred is used. The operation function of the hydraulic actuator can be secured.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems exist in the above-described conventional technology.
[0011]
As described above, in this prior art, 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 operating area of the operating lever, and the other half side (boom lowering). Side) is used for an abnormal condition, and the signal from the potentiometer on the other side is also used for normal operation on the half side (boom lowering side) of the operating area of the control lever, and on the other half side (boom raising side) It has come to be used for. That is, for both potentiometers, the half side is used for normal operation and the other half side is used for abnormal time.
[0012]
As described above, any potentiometer is always used in a normal state. In addition, the signals from both potentiometers are set to the same voltage value at the neutral position of the operating lever, and, for example, when it is normal, the signal to be used is switched with this voltage value as a boundary. For this reason, at the time of manufacturing and assembly, half of the area is used for abnormal situations and originally, it is not necessary to control with a very high accuracy. High output adjustment work must be done. As described above, as a result of requiring high-precision mounting / adjustment work for the two potentiometers, the work load at the time of manufacturing and assembly is larger than necessary.
[0013]
The purpose of the present invention is to ensure the emergency operation function of the operation lever even when the signal line that transmits the operation amount signal from the potentiometer to the controller is broken, and to reduce the work load at the time of potentiometer manufacturing and assembly An object of the present invention is to provide an operation device for a construction machine.
[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 control valve for controlling the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and the control valve An operation device for a construction machine provided with a control lever for manually operating the hydraulic actuator, provided in a construction machine having a solenoid valve for controlling a pilot pressure to the periphery of the rotation center according to the operation of the control lever A movable member provided with two movable contacts at both ends, a first electrical resistance slidingly contacting a movable contact on one side of the rotation center of the movable contact, and the other side of the movable contact from the rotation center 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; The first signal generation capable of generating the first drive command signal and the 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 potentiometer and the controller are connected to each other, and a first signal line and a second signal line respectively transmitting the first operation amount signal and the second operation amount signal 2 signal lines.
[0015]
In the present invention, the first operation amount signal for normal time output from the potentiometer is input to the controller via the first signal line, and based on this, the first signal generation unit generates the first drive command signal. Is generated and output to the solenoid valve. Normally, the pilot pressure to the control valve is controlled by the electromagnetic valve thus driven, and thereby the flow of pressure 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. Thereby, even if a disconnection, a short circuit, or the like occurs in the first signal line for any reason, the second signal generation unit generates a second drive command signal instead. Is output to the electromagnetic valve, the pilot pressure to the control valve can be controlled, and the flow of pressure 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, the emergency operation function of the operation lever can be ensured.
[0017]
At this time, in the present invention, as a potentiometer, a movable member that rotates around the rotation center, a first electrical resistance that slides on a movable contact provided on one side of the rotation center of the movable member, and a rotation center of the movable contacts A rotary potentiometer having a second electric resistance that is in sliding contact with 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 to generate a second electric resistance. A second operation amount signal for backup is output from the resistor. In this way, the first electric resistance side and the second electric resistance side share the normal and backup signal outputs completely, so that high precision mounting / adjustment work is required during normal times. Only the first electric resistance side to be used (adjustment between the first electric resistance and one movable contact) is sufficient, and the second electric resistance side (second electric resistance and the other movable contact to be used at the time of abnormality is used. Such adjustment does not require such high accuracy. Therefore, compared to the conventional structure that requires high-precision mounting / adjustment work for both of the two linear slide-type potentiometers, the work burden at the time of potentiometer manufacturing / assembly can be greatly reduced (halved).
[0018]
(2) In order to achieve the above object, the present invention also provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot control valve that controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and the control In a construction machine operating device provided in a construction machine having a solenoid valve for controlling a pilot pressure to the valve, and having an operation lever for manually operating the hydraulic actuator, the rotation center according to the operation of the operation lever A movable member that rotates around and has two movable contacts at both ends, a first electrical resistance that slides on one of the movable contacts and a movable contact on one side of the rotation center, and the other of the movable contacts from the rotation center And has a second electrical resistance that is in sliding contact with the movable contact on the side, and corresponds to the operation amount over almost the entire operation area of the operation lever. 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, which increase and decrease, respectively; A first signal generation unit capable of generating a first drive command signal and a second drive command signal for 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 potentiometer and the controller are connected to each other, and a first signal line and a second signal line respectively transmitting the first operation amount signal and the second operation amount signal The controller generates the first signal generated by the first signal generation unit based on the first operation amount signal in a normal time when the first signal line is not disconnected. When the backup command signal is output to the solenoid valve, and 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. An automatic switching function for outputting the second drive command signal generated in step 1 to the solenoid valve.
[0019]
In the present invention, normally, the controller 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 accordingly. If the first signal line is broken or short-circuited for some reason, the controller uses the automatic switching function to generate the second signal generated by the second signal generation unit based on the second operation amount signal. The drive command signal is automatically switched to be output to the solenoid valve. That is, the emergency operation function of the operation lever can be automatically ensured even in an emergency.
[0020]
(3) In the above (2), it is preferable to provide a selector switch that can select whether to enable or disable the automatic switching function of the controller.
Thereby, the operator can select whether or not to make the automatic switching function of the controller described in (2) function.
[0021]
(4) In the above (1) or (2), and preferably, the first and second signal generation units of the controller are at 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]
As a result, 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 low speed as compared to the normal operation in which the solenoid valve is driven by the first drive command signal. Therefore, the operator can recognize that the operation is an emergency operation at the time of occurrence of a failure, and can be motivated to quickly repair the first signal line for breakage or short circuit.
[0023]
(5) In the above (1) or (2), more preferably, the first and second signal generation units of the controller are a dead zone of the second drive command signal corresponding 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 of the first electric resistance and one side movable contact) used at normal time is highly accurate. For the second electric resistance side (adjustment of the second electric resistance and the movable contact on the other side) used in the event of an abnormality that does not require high accuracy, such work is Without doing so, the work load at the time of potentiometer manufacturing and assembly could be greatly reduced. However, in this case, at the time of manufacture and assembly, for example, at one movable contact that outputs the first operation amount signal that is normally used, the output voltage at a neutral point of the operation lever is a predetermined reference voltage value (for example, in the output voltage range). Even when 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 operation amount signal is not exactly the reference voltage value, and a slight deviation occurs. .
[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, the operation lever is usually used. A dead zone (current value = 0) of the drive command signal in consideration of noise, calculation processing error, etc. is set before and after a predetermined voltage value corresponding to the neutral point. The width of this dead zone is set as the first drive command signal. If the second drive command signal is the same, the voltage value corresponding to the neutral point of the operation lever does not become the center of the dead zone because of the above-described deviation of the second operation amount signal. In some cases, the voltage value corresponding to the neutral point of the control lever is outside the dead zone, the current value of the second drive command signal is not zero, and the hydraulic actuator may be driven despite the non-operation of the control lever. is there.
[0026]
Accordingly, in the present invention, in correspondence with the above, the first and second signal generators set the width of the dead zone of the second drive command signal corresponding to the neutral point of the operation lever to the first drive command signal. Make it larger than the width of the dead zone. As a result, even if the mounting position of the movable contact of the potentiometer related to the second operation amount signal is shifted as described above, the second drive command signal is surely stored in the dead zone when the operation lever is at the neutral point. The hydraulic actuator can be prevented from being driven.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF 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 excavator (mini excavator) to which the construction machine operation device according to the present embodiment is applied, and FIG. 2 is a diagram of the construction machine operation device according to the present embodiment. It is a top view showing the whole structure of the hydraulic excavator which is an application object. Hereinafter, when the operator is seated on the driver's seat in the state 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 (FIG. 1). The front side toward the middle sheet surface 1 and the right side (the back side toward the sheet surface in FIG. 1) are simply referred to as front side, rear side, left side, and right side.
[0029]
1 and 2, the hydraulic excavator is capable of turning on a lower traveling body 2 having left and right endless track tracks (crawlers) 1L and 1R as traveling means and on an upper portion of the lower traveling body 2. An upper revolving body 3 mounted thereon, and a swing post 5 attached to a revolving frame 4 forming a basic lower structure of the upper revolving 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 pivotable (can be raised and lowered); a so-called canopy cab 7 provided on the revolving frame 4; An upper cover 8 that covers most of the swivel frame 4 other than the cab 7 is provided.
[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). Left and right traveling hydraulic motors 11L and 11R (only 11L shown in FIG. 1) for driving the drive wheels 10L and 10R, respectively, and rotatably supported in the vicinity of the left and right front ends of the track frame 9, Driven wheels (idlers) 12L and 12R (only 12L shown in FIG. 1) that are rotated by the driving force of the drive wheels 10L and 10R through the crawler belts 1L and 1R, respectively, are provided on the front side of the track frame 9 so as to be vertically movable. And a blade 14 for earth removal that moves up and down by a hydraulic cylinder 13 for the blade. Further, a swivel bearing (swivel wheel) 15 is disposed at the center of the lower traveling body 2, and a swing hydraulic motor (not shown) is disposed in the vicinity of the center of the swirling wheel 15 to rotate the swing frame 4 relative to the lower traveling body 2. Z) is built-in.
[0031]
The swing post 5 can be horizontally rotated with respect to the revolving 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 to the left and right by rotating around the axis of the.
[0032]
The work front 6 includes a boom 17, an arm 18 that is rotatably coupled to the boom 17, and a bucket 19 that is pivotally coupled 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 revolving frame 4 described above, and a seat (driver's seat) 23 on which an operator sits, a roof 24 provided above the seat 23, and the roof 24 are supported. It has the support | pillar 25 to do.
[0034]
The left and right traveling hydraulic motors 11L and 11R are driven in front of the seat 23 on which the operator in the driver's cab 7 sits, and can be operated with both hands and feet to drive the hydraulic excavator forward or backward. Left and right traveling operation levers 26L and 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 at the left foot portion of the left travel operation lever 26L. A swing operation pedal 27R for driving the swing hydraulic cylinder 16 and swinging the swing post 5 (in other words, the entire work front 6) to the left and right is provided at the right foot portion of the right travel operation lever 26R. ing. A front stay 28 for preventing the operator from falling forward is provided on the front side of the left / right traveling operation levers 26L, 26R and the operation pedals 27L, 27R.
[0036]
The left side of the seat 23 is provided with a side stay 29 for preventing the operator from falling to the left side and a left console (not shown), and the right side of the seat 23 is operated to the front side or the rear side. Are provided with 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.
[0037]
The left side of the seat 23 is operated to the left or right side to drive a turning hydraulic motor (not shown) to turn the upper swing body 3 to the left or right side and to the front or rear side. An electric lever type operating device 32L (not shown) provided with a cross operation type swivel / 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 left or right side to cause the bucket 19 to be clouded or dumped, and the boom hydraulic cylinder 20 is driven by operating the front or rear side to operate the boom. An electric lever type operation device 32R (see FIG. 3 described later) provided with a cross-operated bucket / boom manual operation lever 31R (refer to FIG. 3 described later) is provided.
[0038]
On the left and right sides of the cross-operating manual operation levers 31L and 31R are lock levers 34L and 34R for preventing erroneous operation for blocking the original pressure from a hydraulic source such as a pilot pump 33 (see FIG. 3 described later). A lock valve device (not shown) provided with only 34L is shown in FIG. Further, a controller 35 (see FIG. 3), which will be described later, is housed below the seat 23.
[0039]
The upper cover 8 includes 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. Equipment such as a hydraulic oil tank (not shown) serving as a pressure oil source 36 is accommodated.
[0040]
In the configuration described above, the left / right endless track 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 provided by a hydraulic drive device provided in the hydraulic excavator. A driven member to be driven is configured.
[0041]
As described above, the operating device according to 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 a configuration related to the raising / lowering operation function of the boom 17 of the operating device 32R of these two operating devices 32L and 32R as an example, together with the main configuration of the related hydraulic drive device. .
[0042]
In FIG. 3, a hydraulic pump 36 driven by an engine (prime mover), 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. A hydraulic pilot type control valve 37 for controlling the flow of oil, the electric lever type operating device 32R provided with the cross operation type manual operation lever 31R for instructing the operation of the boom 17, and the hydraulic source as described above A pilot pump 33, electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B for outputting an operation pilot pressure 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) A changeover switch 39 capable of selecting whether to enable or disable It is provided.
[0043]
The operating device 32R includes the operating lever 31R that can be displaced in the front-rear direction and the left-right direction, and a rotary potentiometer 40A that detects the displacement of the operating 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 source 42 (for example, 5V voltage) via a fuse 41 and the other side (lower side in FIG. 3) connected to ground. A first electric resistor 43a and a second electric resistor 43b, and a wiper 44 provided with movable contacts 44a and 44b at both ends thereof opposed to the first electric resistor 43a and the second electric resistor 43b, respectively. I have. When the manual operation lever 31R is operated from the neutral point N to the front side (left side in FIG. 3), the displacement amount (accurately, the operation angle θ f ), The wiper 44 is centered on the point O and is counterclockwise in FIG. p From angle θ pf The movable contact 44a on one side slides on the first electrical resistance 43a to the ground side (downward in FIG. 3), and the movable contact 44b on the other side slides on the second electrical resistance 43b on the power source 42 side. It slides (upward in FIG. 3). When the manual operation lever 31R is operated to the rear side (right side in FIG. 3), the displacement amount (accurately, the operation angle θ b ), The wiper 44 rotates around the point O in the clockwise direction in FIG. pb So that the movable contact 44a on one side slides on the first electric resistor 43a toward the power source 42, and the movable contact 44b on the other side slides on the second electric resistor 43b to the ground side. It has become. In this way, the resistance values of the first electric resistor 43a and the second electric resistor 43b are varied, and the first operation amount signal (output voltage) Va from the first electric resistor 43a is changed to the first signal line 45a. The second manipulated variable signal (output voltage) Vb from the second electric resistor 43b is output to the controller 35 via the second signal line 45b.
[0045]
4 shows the operating angle θ of the operating lever 31R. f , Θ b 6 is a characteristic diagram showing 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 indicates the operating angle θ of the operating lever 31R. f , Θ b The vertical axis represents the output voltage of the potentiometer 40A. The first operation amount signal Va is a front operation region of the operation lever 31R (0 ≦ operation angle θ f ≤ Maximum operating angle θ fmax ) And the rear operation region (0 ≦ operation angle θ) b ≤ Maximum operating angle θ bmax ) Is increased corresponding to the amount of operation over almost the entire region (in other words, the maximum operation angle θ fmax To maximum operating angle θ bmax It has become a monotonically increasing characteristic). In contrast to the first operation amount signal Va, the second operation amount signal Vb increases correspondingly to the operation amount over almost the entire front operation region of the operation lever 31R, and almost 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 To maximum operating angle θ bmax It is a monotonically decreasing characteristic).
[0047]
Further, as will be described in detail later with reference to FIGS. 6A and 6B, the potentiometer 40A has an upper limit side of the supply voltage 5V of the power source 42 as a short-circuit detection region and a lower limit side as a disconnection detection region. Therefore, the normal use range of the output voltage is, for example, 0.8 to 4.2V. That is, the first operation amount signal Va is the maximum operation angle θ. bmax Output voltage value Va max = 4.2V, maximum operating angle θ fmax Output voltage value Va min = 0.8 V, and the second operation amount signal Vb is the maximum operation angle θ. bmax Output voltage value Vb min = 0.8V, maximum operating angle θ fmax Output voltage value Vb at max = 4.2V. 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 the maximum output voltage value Va. max , Vb max And minimum output value Va min , Vb min It is adjusted to be an intermediate value of 2.5V. As a result, the characteristics of the first manipulated variable signal Va and the second manipulated variable signal Vb are obtained as shown in FIG. f , Θ b Are vertically and vertically symmetrical with respect to a vertical line with zero and a horizontal line with an output voltage of 2.5V. However, in the present embodiment, as will be described later, in the rotary potentiometer 40A described above, the first operation amount signal Va is adjusted to be strictly 2.5 V at the neutral point N during assembly, Such adjustment is not performed for the second manipulated variable signal Vb that does not require accuracy, thereby reducing the work load during manufacturing and assembly. As a result, the first operation amount signal Va side is adjusted to 2.5V, and the second operation amount signal Vb side has a characteristic that slightly deviates slightly from 2.5V.
[0048]
Returning to FIG. 3, the controller 35 receives the first manipulated variable signal Va and the second manipulated variable signal Vb from the potentiometer 40A, and the first signal line 45a and the second signal line 45b. An input circuit 46 that determines whether or not there is an abnormality (disconnection, short circuit, etc.) by a known method (detailed explanation is omitted), and a first manipulated variable signal Va (normally a second operation time during backup) from this input circuit 46 A control / arithmetic unit 47 that receives the operation amount signal Vb) and performs a predetermined operation process, and a first operation table for the operation process that generates the first drive command signal Ia for the first operation amount signal Va. 47a, the second calculation table 47b for calculation processing for generating the second drive command signal Ib with respect to the second operation amount signal Vb, the abnormality history recording unit of the first signal line 45a and the second signal line 45b 49a, 4 b, a first output circuit 51 that outputs 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 that is an alarm means, and a buzzer And a second output circuit 54 for outputting a drive signal to 53. The controller 35 is connected to the power source 42 via the 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. The generated operating pilot pressure is output to the pilot operating portions 37a and 37b of the control valve 37, respectively, whereby the control valve 37 is switched, and the pressure oil of the hydraulic pump 36 is guided to the boom hydraulic cylinder 20. Yes.
[0050]
Next, the control procedure of the controller 35 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the contents of control processing of the controller 35.
[0051]
In FIG. 5, first, in step 100, whether or not the first signal line 45 a is abnormal is determined based on the first operation table 48 a for normal control read from the storage unit 50 by the input circuit 46. The determination is made based on the quantity signal Va. Details of the method for determining whether or not the first signal line 45a is abnormal will be described with reference to FIG.
[0052]
FIG. 6A shows the first calculation table 48a stored in the storage unit 50. The input of the controller 35 described above with respect to the voltage value of the first operation amount signal Va of the potentiometer 40A. The characteristic of the current value of the 1st drive command signal Ia output by the necessity of the circuit 46, the control and calculating part 47, the 1st calculation table 48a, and the 1st output circuit 51 is represented.
[0053]
In FIG. 6A, the horizontal axis represents the voltage value of the first manipulated variable signal Va, and the vertical axis represents the current value of the first drive command signal Ia. In the first manipulated variable signal Va, the range of 4.5 to 5.0 V on the upper limit side of the supply voltage 5 V from the power source 42 is a short circuit detection region, and the range of 0 to 0.5 V on the lower limit side is disconnected, for example. It is set in the detection area. Then, in the input circuit 46 of the controller 35, if the first operation amount signal Va is in the short-circuit detection region, it is determined that the first signal line 45a is short-circuited, and the first operation amount signal Va is the disconnection detection region. If it is, it is determined that the first signal line 45a is disconnected. On the other hand, if the first operation amount 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. Note that the region between the normal use range of the first operation amount signal Va and the disconnection detection region is a range of 0.5 to 0.8 V, and the region 4 is between the normal use range and the short-circuit detection region. In the range of .2 to 4.5 V, an area (abnormal band of the abnormality detection function) in which the presence / absence of abnormality of the first signal line 45a is not determined from the viewpoint of securing a stable value in terms of control is set.
[0054]
Returning to FIG. 5, when the first signal line 45a is not abnormal in step 100 (in other words, the first operation amount signal Va is not in the short-circuit detection region or the disconnection detection region, and includes the dead zone of the abnormality detection function) The determination is not satisfied and the routine goes to Step 110. In step 110, whether or not the second signal line 45b is abnormal is determined by the second operation amount signal Vb in the input circuit 46 based on the second operation table 48b for backup read from the storage unit 50. To do. Details of the method for determining whether or not the second signal line 45b is abnormal will be described with reference to FIG.
[0055]
FIG. 6B shows the second calculation table 48b stored in the storage unit 50. The input of the controller 35 described above with respect to the voltage value of the second operation amount signal Vb of the potentiometer 40A. The characteristic of the current value of the 2nd drive command signal Ib output by the necessity of the circuit 46, the control and calculating part 47, the 2nd calculation table 48b, and the 1st output circuit 51 is represented.
[0056]
In FIG. 6B, the horizontal axis represents the voltage value of the second manipulated variable signal Vb, and the vertical axis represents the current value of the second drive command signal Ib. Similarly to the first operation amount signal Va, the second operation amount signal Vb is set such that the short-circuit detection region is in the range of 4.5 to 5.0 V and the disconnection detection region is in the range of 0 to 0.5 V. . Then, if the second operation amount signal Vb is in the short circuit detection region, it is determined that the second signal line 45b is short-circuited. If the second operation amount signal Vb is in the disconnection detection region, the second signal line is determined. 45b is determined to be disconnected. On the other hand, if the second manipulated variable signal Vb is in the range of 0.8 to 4.2 V (normal use range), like the first manipulated variable signal Va, the second signal line 45b is in a normal state. It is judged that In addition, the area | region of 0.5-0.8V between the said normal use range of the 2nd operation amount signal Vb and the said disconnection detection area | region, and the area | region 4 between the said normal use range and the said short circuit detection area | region. In the range of .2 to 4.5 V, the dead zone of the abnormality detection function is set similarly to the first manipulated variable signal Va.
[0057]
Returning to FIG. 5, when the second signal line 45b is not abnormal in step 110 (in other words, the second operation amount signal Vb is not in the short-circuit detection region or the disconnection detection region, and includes 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 read from the storage unit 50 shown in FIG. Predetermined calculation processing is performed based on the first calculation table 48a, and the first drive command signal Ia for driving the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B is generated.
[0058]
As shown in FIG. 6A, the first drive command signal Ia is 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 corresponds to the decrease of the output voltage in the range of the output voltage 0.8 to 2.2 V of the first operation amount signal Va (in other words, the operation lever 31R on the boom lowering side). For example, the maximum control current value Ia increases monotonically with 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 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 according to the increase of the output voltage (in other words, according to the operation amount of the operation lever 31R on the boom raising side). Monotonically increasing with the slope of the step, the maximum control current value Ia max The first drive command signal Ia is output from the first output circuit 51 to the boom raising electromagnetic proportional pressure reducing valve 38B.
[0059]
Returning to FIG. 5, when step 120 is completed as described above, the process 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 region or the disconnection detection region), the determination is satisfied, and the routine proceeds to step 130. In step 130, whether or not the second signal line 45b is abnormal is determined in the same manner as in step 110 described above. If it is not abnormal (in other words, the second operation amount signal Vb is not in the short-circuit detection region or the disconnection detection region and includes the dead zone of the abnormality detection function), the determination is not satisfied and the routine goes to Step 140.
[0061]
In step 140, the second operation amount signal Vb is output from the input circuit 46, and the abnormality detection signal of the first operation amount signal Va is output to the control / calculation unit 47, and control / calculation is performed on the abnormality detection signal. A predetermined calculation process 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, and 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 operation amount signal Va, and this 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 (in other words, whether or not the changeover switch 39 has been pressed). If the backup automatic switching function is enabled (there is an input signal), the determination is satisfied and the routine goes to Step 170. In step 170, the control / calculation unit 47 reads the second operation amount signal Vb input from the input circuit 46 from the storage unit 50 for the second operation amount signal Vb input 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 is a voltage value 2.5V of the second operation amount signal Vb (the output voltage value corresponding to the neutral point N of the operation lever 31R). ), The 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 the range of 2.0 to 3.0V. Then, the second drive command signal Ib corresponds to the decrease of the output voltage in the range of the output voltage 0.8 to 2.0 V of the second operation amount signal Vb (in other words, the operation lever 31R on the boom raising side). For example, the maximum control current value Ib increases monotonically with a two-step gradient (depending on the operation amount). max The second drive command signal Ib is outputted from the first output circuit 51 to the boom raising side electromagnetic proportional pressure reducing valve 38B. In the range of the output voltage 3.0 to 4.2 of the second operation amount signal Vb, for example, 2 according to the increase in the output voltage (in other words, according to the operation amount of the operation lever 31R on the boom lowering side). Monotonically increasing with the slope of the step, the maximum control current value Ib max This second drive command signal Ib is output from the first output circuit 51 to the boom lowering electromagnetic proportional pressure reducing valve 38A. At this time, the current value of the second drive command signal Ib is almost the entire normal use range (0.8 to 2.0 V and 3.0 to 4.2 V) excluding the dead zone Ibn of the second operation amount signal Vb. Over the range) is set to be smaller than the current value of the first drive command signal Ia.
[0064]
Returning to FIG. 5, when step 170 is completed as described above, the process returns to step 100 and the same procedure is repeated.
[0065]
If invalidation of the automatic backup switching function is selected at step 160 (no input signal), the determination is not satisfied and the routine goes to step 180. In step 180, a 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 stopped. 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 region or the disconnection detection region), the determination is satisfied and the routine proceeds 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, and control / calculation is performed on the abnormality detection signal. A predetermined calculation process 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 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 them to the abnormality history recording units 49a and 49b of the storage unit 50, respectively. Saved. Next, the routine proceeds to step 180, where a stop command signal is output from the first output circuit 51 to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B, respectively, and the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B are stopped to stop driving the boom hydraulic cylinder 20. Let 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 region or the disconnection detection region), the determination is satisfied and the routine proceeds to step 210. In step 210, 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, and control / calculation is performed on the abnormality detection signal. A predetermined calculation process is performed in the unit 47, and the generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 to light the lamp 52. Thereafter, the process proceeds to step 220, where the control / calculation unit 47 creates an abnormality history of the second manipulated variable signal Vb, which is output and stored in the second abnormality history recording unit 49b of the storage unit 50. Thereafter, the process proceeds to step 120 described above and the same procedure is repeated.
[0068]
Note that, in the above, step 120 of 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. Further, the wiper 44 constitutes a movable member that rotates around the center of rotation in accordance with the operation of the operation lever and has two movable contacts at both ends.
[0069]
Next, the operation and effect of this embodiment will be described below.
[0070]
For example, when the operator moves the boom 17 of the hydraulic excavator up and down in order to perform excavation work or the like, if the cross operation type manual operation lever 31R is operated in the front-rear direction, the first electric of the potentiometer 40A of the operation device 32R A normal first operation amount signal Va is input from the resistor 43a to the controller 35 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 uses the first operation amount signal Va to enter the first calculation table 48a. Based on this, a first drive command signal Ia is generated, and this first drive command signal Ia is output to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B, respectively. During normal operation, the pilot pressures (secondary pilot pressure) 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 thus driven, respectively. Control the flow of pressure oil to 20. As a result, the boom hydraulic cylinder 20 is driven in accordance with 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. I can't say that. In such an emergency, in order to avoid danger or ensure safety, there is a case where it is desired to perform a minimum necessary temporary operation such as operating the boom 17 upward.
[0072]
In the operating device 32R of the present embodiment, the second operation amount signal Vb for backup is always output to the controller 35 from the second electric resistance 43b of the potentiometer 40A via the second signal line 45b, and the controller 35 The second operation table 48b capable of generating the second drive command signal Ib to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B by the second operation amount signal Vb is stored. 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 of 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 calculation table. Based on 48b, a second drive command signal Ib is generated, and this second drive command signal Ib is output to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B. Thereby, the operation pilot pressure to the pilot operation parts 37a and 37b of the control valve 37 can be controlled, and the flow of the pressure oil from the hydraulic pump 36 to the boom hydraulic cylinder 20 can be controlled. As a result, even in such an emergency, the boom hydraulic cylinder 20 can be driven according to the operation lever 31R, that is, the emergency operation function of the operation lever 31R can be automatically secured. .
[0073]
At this time, in the operation device 32R of the present embodiment, as described above, the movable contacts 44a and 44b at both ends of the wiper 44 that rotate according to the operation amount of the operation lever 31R are the first electric resistance 43a and the second electric resistance 43a. By sliding on the electric resistance 43b, the first operation amount signal Va for normal operation is generated from the first electric resistance 43a, and the second operation amount signal Vb for backup is output from the second electric resistance 43b. An output rotary potentiometer 40A is used. Thus, by completely sharing the signal output for normal time and backup, high-precision mounting / adjustment work is required at the time of manufacturing and assembly of the rotary potentiometer 40A. Only the first electric resistor 43a side (adjustment of the first electric resistor 43a and the movable contact 44a) that outputs the operation amount signal Va is sufficient, and the second operation amount signal Vb for backup is output. Such high accuracy is not required for the electric resistance 43b side (adjustment of the second electric resistance 43b and the movable contact 44b). Therefore, compared to the conventional structure that requires high-precision mounting / adjustment work for both of the two linear slide-type potentiometers, the work burden at the time of potentiometer manufacturing / assembly can be greatly reduced (halved).
[0074]
Further, at the time of manufacturing and assembling the rotary potentiometer 40A, as described above, the first operation amount signal Va is strictly the voltage value 2.5V (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 0.8V), but for the second manipulated variable signal Vb on the backup side that does not require high accuracy, such adjustment is required to reduce the work burden. Do not do. That is, for example, when the first manipulated variable signal Va side is adjusted to 2.5V, the second manipulated variable signal Vb side slightly deviates slightly from 2.5V. Therefore, in the first calculation table 49a and the second calculation 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. The second operation amount signal Vb has a voltage value corresponding to the neutral point N of the operating lever 31R due to the above-described deviation, if the same range as the dead zone Ian (range of voltage value 2.2 to 2.8V). It becomes no intermediate value (= 2.5V). In some cases, the voltage value corresponding to the neutral point N of the control lever 31R becomes out 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 is not zero. There is also a possibility that the boom cylinder 20 may be driven despite the operation lever 31 not being 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 larger than the dead zone Ian of the first drive command signal Ia (voltage value 2). .0V to 3.0V). As a result, when the rotary potentiometer 40A is manufactured and assembled, even if a displacement occurs in the mounting position of the movable contact 44b related to the second operation amount signal Ib, the second drive command signal when the operation lever 31R is at the neutral point N. It is possible to securely store Ib in the dead zone Ibn and prevent the boom hydraulic cylinder 20 from being driven.
[0076]
Further, the current value of the second drive command signal Ib for driving the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B is the second manipulated variable signal Vb as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). 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 region of the operation lever 31R) excluding the dead zone Ibn. Thus, at the time of emergency operation in which the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A and 38B are driven by the second drive command signal Ib, the boom hydraulic cylinder 20 can be moved at a relatively lower speed than in the normal operation driven by the first drive command signal Ia. Therefore, the operator should recognize that the operation is an emergency operation at the time of occurrence of the failure, and be motivated to repair the first signal line 45a as soon as possible. Can do.
[0077]
Depending on the application and usage of the hydraulic excavator, the automatic backup switching function of the controller 35 as described above is not required or is not desired to be used (for example, the first signal line 45a is broken or short-circuited). In such a case, the operator may be notified of this by some kind of display, and each time the operator wants to switch to the second drive command signal Ib manually by means not shown). In the present embodiment, in response to such a case, the operator can select whether or not to make the automatic switching function function by operating the changeover switch 39 (in other words, whether to perform automatic switching or manual switching). . Further, as can be seen from the above, as long as the main effect of the present invention of ensuring the emergency operation of the operation lever 31R is obtained, the changeover switch 39 is not necessarily required, and the automatic switching may be always performed. (In this case, after step 150 in FIG. 5 is completed, step 160 is omitted and the process proceeds to step 170). On the contrary, the manual switching may always be performed. That is, for example, when the first signal line 45a is abnormal, only the abnormality detection signal of the first operation amount signal Va is output from the input circuit 46 to the control / calculation unit 47, and a predetermined calculation process is performed on the abnormality detection signal. The generated drive signal is output from the second output circuit 54 to the lamp 52 and the buzzer 53, and the lamp 52 is turned on and the buzzer 53 is sounded. Then, after the operator confirms the failure by driving the lamp 52 and the buzzer 53, the operator operates a switch or the like provided separately to output the second operation amount signal Vb to the control / calculation unit 37. It is good also as a structure which can be instruct | indicated. Even in this case, the boom hydraulic cylinder 20 can be driven in accordance with the operation lever 31R, that is, the emergency operation function of the operation lever can be secured even in an emergency.
[0078]
In the above, the boom 17 raising / lowering operation function including the rotary potentiometer 40A of the operating device 32R, the function of the controller 35 related thereto, and the configuration of the related part of the hydraulic drive device (specifically, for the boom) The hydraulic cylinder 20, the control valve 37, the electromagnetic proportional pressure reducing valves 38A, 38B, etc.) have been described as an example, but the rotary potentiometer 40B that detects the lateral displacement of the operation lever 31R also for the bucket 19 cloud dump operation function. Needless to say, similar configurations and functions including those (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 cases, the same effect as described above can be obtained in the same emergency as described above. Further, in the case where an electric lever type operation device related to the operation function such as the traveling hydraulic motors 11L and 11R, the blade hydraulic cylinder 13, the swing hydraulic cylinder 16, the breaker hydraulic motor, etc. is provided, the present invention is related to these. You may apply to the structure and function to perform.
In the above, the case where the present invention is applied to a hydraulic excavator is 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 for other construction machines such as an aerial work vehicle. In this case, the same effect can be obtained.
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, an emergency operation function of an operation lever can be secured even when a signal line for transmitting an operation amount signal from a potentiometer to a controller is disconnected, and the work load at the time of potentiometer manufacturing and assembly is reduced. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an overall structure of a small hydraulic excavator to which a construction machine operating device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a top view showing the overall structure of a hydraulic excavator 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 related to a boom raising / lowering operation function as an example of an operation device for a construction machine according to the present invention, together with a main configuration of a related hydraulic drive device.
FIG. 4 is a graph showing a first manipulated variable signal and a second manipulated variable signal output from a potentiometer corresponding to the operating angle of the operating lever constituting one embodiment of the operating device for a construction machine according to the present invention; FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing the contents of control processing of a controller constituting one embodiment of the operating device for a construction machine according to the present invention.
FIG. 6 shows a first calculation table constituting one embodiment of the construction machine operating device of the present invention, and represents a first drive command signal corresponding to a first operation amount signal of the potentiometer. FIG. 5 is a characteristic diagram and a second calculation table constituting one embodiment of the operation device for a construction machine according to the present invention, and represents a second drive command signal corresponding to a second operation amount signal of the potentiometer. FIG.
[Explanation of symbols]
20 Boom hydraulic cylinder (hydraulic actuator)
31L Operation lever
31R Operation lever
32L operating device
32R operation device
35 controller
36 Hydraulic pump
37 Control valve
38A electromagnetic proportional pressure reducing valve
38B electromagnetic 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 Second calculation table
Ia First drive command signal
Ian Dead band of the first drive command signal
Ib Second drive command signal
Dead zone of the second drive command signal Ibn
N Neutral point of control 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。
Construction machine comprising a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve that controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an electromagnetic valve that controls the pilot pressure to the control valve In an operation device for a construction machine provided with an operation 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 includes two movable contacts at both ends; Among the movable contacts, the first electric resistor has a second electrical resistance that is in sliding contact with the movable contact on the other side of the rotation center, and increases or decreases in accordance with the operation amount over almost the entire operation region 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 resistance, respectively;
A first signal generation unit capable of generating a first drive command signal and a second drive command signal for the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively. And a controller comprising a second signal generator;
A construction machine comprising: a first signal line and a second signal line for connecting the potentiometer and the controller and transmitting 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。
Construction machine comprising a hydraulic pump, a hydraulic actuator, a hydraulic pilot type control valve that controls the flow of pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic actuator, and an electromagnetic valve that controls the pilot pressure to the control valve In an operation device for a construction machine provided with an operation lever for manually operating the hydraulic actuator,
A movable member that rotates around a rotation center in response to an operation of the operation lever and includes two movable contacts at both ends; Among the movable contacts, the first electric resistor has a second electrical resistance that is in sliding contact with the movable contact on the other side of the rotation center, and increases or decreases in accordance with the operation amount over almost the entire operation region 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 resistance, respectively;
A first signal generation unit capable of generating a first drive command signal and a second drive command signal for the solenoid valve based on the first operation amount signal and the second operation amount signal from the potentiometer, respectively. And a controller comprising a second signal generator;
A first signal line and a second signal line for connecting the potentiometer and the controller and transmitting the first manipulated variable signal and the second manipulated variable signal, respectively;
The controller outputs the first drive command signal generated by the first signal generation unit to the solenoid valve based on the first operation amount signal in a normal time when the first signal line is not disconnected. When the backup is performed when the first signal line is disconnected and the second signal line is not disconnected, the second drive command generated by the second signal generation unit based on the second operation amount signal. A construction machine operating device comprising an automatic switching function for 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 construction machine operation device 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 construction machine operation device according to claim 1, wherein the first and second signal generation units of the controller have the second operation amount at an arbitrary operation amount over substantially the entire operation region of the operation lever excluding a dead zone. An operating device for a construction machine, 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 construction machine operating device according to claim 1, wherein the first and second signal generation units of the controller set a dead band width of the second drive command signal corresponding to a neutral point of the operation lever. A construction machine operating device characterized in that it is larger than the width of the dead zone of the first drive command signal.
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