JP3924088B2

JP3924088B2 - Hydraulic machine control device

Info

Publication number: JP3924088B2
Application number: JP07153299A
Authority: JP
Inventors: 弘小倉; 洋渡邊; 修司大平; 正和羽賀
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP2000265498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルの等の油圧機械の制御装置に係わり、特に電気レバー装置の操作レバーを操作することにより油圧アクチュエータを駆動する油圧機械において、電気油圧変換器の異常を検出する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気レバー装置を備えた油圧ショベル等の油圧機械の油圧駆動回路では、電気レバー装置から出力された電気的な操作信号を制御ユニットを介して電磁比例減圧弁などの電気油圧変換器を作動することで油圧信号（パイロット圧力）に変換し、この油圧信号により流量制御弁を切り換え操作し、油圧アクチュエータの動作を制御している。このような油圧機械の油圧駆動回路において、電磁比例減圧弁などの電気油圧変換器の異常を検出するものとして、特開平７−１９２０７号公報に記載のものがある。これは、電磁比例減圧弁より出力され圧力センサにより検出されたパイロット圧力と、電気レバー装置から出力される電気的な操作信号に基づいて演算された目標パイロット圧力とを比較し、両者が同等でないときに電磁比例減圧弁が異常状態であると判断し、アクチュエータの停止処理を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
油圧ショベル等の油圧機械にあっては、油圧駆動回路を構成する油圧機器の部品から金属微小片が剥げ落ちて油圧回路の圧油中に混入したり、大気中のゴミが摺動部のシール部分を介して油圧回路の圧油中に混入することがあり、これらの金属微小片又はゴミ等が混ざった圧油が電磁比例減圧弁に送られると、それら金属微小片又はゴミが電磁比例減圧弁のスプールの摺動隙間に入り込み、スプールが固着して作動不良となる場合がある。このような現象は一般に弁スプールのスティックと呼ばれており、このような現象が発生すると、例えば油圧アクチュエータを停止させようとして操作レバーを中立位置に復帰させても、スプールは中立位置に戻らず、電磁比例減圧弁から油圧信号が出力され続け、流量制御弁が中立位置に戻らず、油圧アクチュエータを停止制御することができなくなる。
【０００４】
特開平７−１９２０７号公報に記載の従来技術では、弁スプールのスティックが生じ、比較する２つの信号（操作信号に基づく目標パイロット圧力と電磁比例減圧弁より出力される検出パイロット圧力）が同等でなくなると、電磁比例減圧弁が異常状態であると判断してアクチュエータの停止処理を行うため、上記問題を解決できる。
【０００５】
しかし、この従来技術では、２つの信号を比較・判断するとき、電気油圧変換器である電磁比例減圧弁の応答遅れを考慮していないため、異常状態かどうかの検出精度が悪く、特に操作レバーを速く動かしたときは正常動作しているのにも係わらず異常であると判断し、アクチュエータを停止させてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、電気レバー装置から出力される操作信号で電気油圧変換器を駆動しパイロット操作式流量制御弁を操作するとき、電気油圧変換器に発生した異常状態を確実に検出すことができる油圧機械の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【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、主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータと、操作レバーを有し該操作レバーの操作に応じた電気的な操作信号を出力する電気レバー装置と、パイロットポンプと、このパイロットポンプから出力される圧力を減圧して出力する電気油圧変換器と、前記電気レバー装置から出力される操作信号を入力し、前記電気油圧変換器を駆動させる駆動信号を出力する制御手段と、前記電気油圧変換器から出力されるパイロット圧力によって切り換え操作され、前記油圧アクチュエータに供給する圧油の流量を制御するパイロット操作式流量制御弁とを備える油圧機械の制御装置において、前記電気油圧変換器より出力されるパイロット圧力を検出する圧力センサと、前記電気レバー装置から出力される操作信号に応じた目標パイロット圧力を演算し、その目標パイロット圧力にローパスフィルタ処理を行い、処理後の値を記憶する信号変換手段と、前記信号変換手段により所定時間前にローパスフィルタ処理され記憶された目標パイロット圧力と前記圧力センサにより検出されたパイロット圧力とを比較し、両者が同等でないときに前記電気油圧変換器が異常であると判断する比較・判断手段と、前記比較・判断手段で前記電気油圧変換器が異常であると判断されたとき、前記電気油圧変換器への出力指令を制限する異常時出力制限手段とを備えるものとする。
【０００８】
このように信号変換手段と比較・判断手段を設け、信号変換手段で操作信号に応じた目標パイロット圧力を演算し、その目標パイロット圧力にローパスフィルタ処理を行い、処理後の値を記憶し、比較・判断手段で、所定時間前にローパスフィルタ処理され記憶された目標パイロット圧力と圧力センサにより検出されたパイロット圧力とを比較することにより、電気レバー装置の操作レバーを急操作した場合に電気油圧変換器の出力に応答遅れがあっても、信号変換手段により所定時間前にローパスフィルタ処理され記憶された目標パイロット圧力は圧力センサにより検出されたパイロット圧力に対して概ね同じ時刻で立ち上がる、同様になまった波形となるため、電気油圧変換器が故障していないにも係わらず異常状態であるという誤った判断により電気油圧変換器への出力指令を制限し、油圧アクチュエータが停止してしまうような誤動作を防ぐことができ、電気油圧変換器に発生した異常状態を確実に検出することができる。
【００１１】
（２）また、上記（１）において、好ましくは、前記比較・判断手段は、比較する２つのパイロット圧力の差が予め設定された値以上になった場合に２つのパイロット圧力が同等でないと判断する。
【００１２】
これにより２つのパイロット圧力が実質的に同等でないときにのみ電気油圧変換器が異常であると判断されるようになる。
【００１３】
（３）更に、上記（１）において、好ましくは、前記比較・判断手段は、比較する２つのパイロット圧力が同等でない状態が所定時間連続で続いた場合に前記電気油圧変換器が異常状態であると判断する。
【００１４】
これにより確実に故障かどうかを判断でき、誤検出防止の精度が更に向上する。
【００１５】
（４）また、上記（１）において、好ましくは、前記異常時出力制限手段は、前記比較・判断手段により前記電気油圧変換器が異常状態であると判断された後、所定時間経過後に前記電気油圧変換器への出力指令を制限する処理を開始する。
【００１６】
これによっても、誤検出防止の精度が更に向上する。また、異常状態であると判定してから一定時間継続することにより、例えば軌跡制御などの他の制御をしていた場合は、その間、その判定結果に基づいて当該制御をバックアップ定数で行うなどのバックアップ処理をし、制御の安全性を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の油圧機械の制御装置の実施形態を図面を用いて説明する。以下の実施形態は、油圧機械として油圧ショベルを例に取った場合のものである。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態による油圧ショベルの制御装置を油圧駆動装置と共に示す図である。図１において、本実施形態に係わる油圧ショベルの油圧駆動装置は、原動機３と、この原動機３によって駆動する主油圧ポンプ１及びパイロットポンプ２と、主油圧ポンプ１から吐出される圧油によって駆動する油圧アクチュエータ（例えばブームシリンダ）９と、主油圧ポンプ１から油圧アクチュエータ９に供給される圧油の流れを制御するパイロット操作式流量制御弁８と、流量制御弁８を切り換え操作する操作レバー１３ａ及びこの操作レバー１３ａの操作量を検出しそれに応じた電気的な操作信号Ｘ１を出力する機械・電気変換器１３ｂを含む電気レバー装置１３と、パイロットポンプ２から吐出されるパイロット圧力を減圧して出力する電磁比例減圧弁１０，１１と、電気レバー装置１３から出力される操作信号Ｘ１を入力し、電磁比例減圧弁１０，１１を駆動させる駆動信号を出力する制御ユニット１２とを備えている。
【００１９】
油圧ショベルの油圧駆動装置は良く知られているように、ブームシリンダ以外の油圧アクチュエータとしてアームシリンダ、バケソトシリンダ、走行モータ、旋回モータ等を備え、これに対応してそれぞれの油圧アクチュエータの駆動を制御する複数のパイロット操作式流量制御弁及びこれらパイロット操作式流量制御弁に油圧信号（パイロット圧力）を出力する電磁比例減圧弁を備えている。図１はこのような油圧ショベルの油圧アクチュエータを油圧アクチュエータ９で代表するものであり、油圧アクチュエータ９はブームシリンダ以外のいずれのアクチュエータであってもよい。
【００２０】
電気レバー装置１３は、例えば図１の紙面に沿う左右方向に操作レバー１３ａを操作することにより油圧アクチュエータ９を伸長方向又は収縮方向に駆動することができ、同じく図１の紙面と直交する前後方向に操作レバー１３ａを動かすことによりバケットシリンダ等の図示しない別のアクチュエータを駆動することができ、また図示を省略した別の電気レバー装置の操作レバーを操作することにより、図示しない別のアクチュエータを駆動することができるものである。
【００２１】
主油圧ポンプ１は可変容量型のポンプであり、その吐出量を変える斜板１ａを備え、この斜板１ａには斜板位置調節器５が連結されている。また、斜板１ａの傾転位置を検出する斜板位置検出器４及び主油圧ポンプ１の吐出圧力を検出する圧力検出器６が設けられている。斜板位置検出器４及び圧力検出器６からの信号は制御ユニット１５に入力され、制御ユニット１５は圧力検出器６によって検出された主油圧ポンプ１の吐出圧力と、斜板位置検出器４によって検出された斜板１ａの傾転位置とに基づいて所定の演算を行い、主油圧ポンプ１の斜板位置調節器５に制御信号を出力し、斜板１ａの位置を調整し、主油圧ポンプ１の押しのけ容積即ち吐出流量を制御する。
【００２２】
本実施形態の制御装置は上記のような油圧ショベルの油圧駆動装置に設けられるものであり、電磁比例減圧弁１０，１１とパイロット操作式流量制御弁８のパイロット操作部８Ｌ，８Ｒとを連絡する管路１４Ｌ，１４Ｒに設けられ、電磁比例減圧弁１０，１１から出力されるパイロット圧力を検出して電気信号Ｐ１，Ｐ２に変換するパイロット圧力センサ１６，１７を有し、パイロット圧力センサ１６，１７から出力された信号Ｐ１，Ｐ２は上記の制御ユニット１２に入力され、制御ユニット１２は電磁比例減圧弁１０，１１が異常状態であると判断すると電磁比例減圧弁１０，１１への出力指令を０にする処理を行う。
【００２３】
図２に制御ユニット１２の構成を示す。制御ユニソト１２は、制御・故障診断手順のプログラムや制御・故障診断処理に必要な定数を格納するリードオンリーメモリー（ＲＯＭ）２１、時間管理を行うタイマ２２、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２３、電気レバー装置１２の機械・電気変換器１３ｂの出力Ｘ１及びパイロット圧力センサ１６，１７の出力信号Ｐ１，Ｐ２をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４、演算結果あるいは演算途中の数値を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２５、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２６を含むマイクロコンピュータ２０と、このマイクロコンピュータ２０のＤ／Ａ変換器２６からの信号を電磁比例減圧弁１０，１１に出力するための増幅器３０，３１とで構成されている。
【００２４】
制御ユニット１２の処理内容を図３のフローチャートにより説明する。以下の処理は制御ユニット１２のＲＯＭ２１に制御・故障診断手順のプログラムとして格納されているものであり、制御ユニット１２に内蔵されるタイマ２２によって１０ｍｓ毎に演算実行される。
【００２５】
処理Ｓ１において、電気レバー装置１３からの操作信号Ｘ１とパイロット圧力センサ１６，１７からの出力信号Ｐ１，Ｐ２を制御ユニット１２のＡ／Ｄ変換器２４を用いて入力する。
【００２６】
処理Ｓ２において、操作信号Ｘ１から、レバー操作量に応じた電磁比例減圧弁１０，１１が出力すべきパイロット圧力（以後、目標パイロット圧力という）を演算する。
【００２７】
処理Ｓ３において、パイロソト圧センサ１６，１７の出力信号Ｐ１，Ｐ２から、電磁比例減圧弁１０，１１から現在出力されているパイロット圧力を求める。
【００２８】
処理Ｓ４において、処理Ｓ２で演算した目標パイロット圧力にローパスフィルタ処理を行い、処理後の値をＲＡＭ２５に記憶する。フィルタ処理は、入力をＸ，出力をＹとする伝達関数で示すと、
Ｙ／Ｘ＝１／（１＋Ｔｓ）
で表せる。Ｔはフィルタの時定数であり、この時定数Ｔは、電磁比例減圧弁１０，１１の特性（応答遅れ）を考慮して予め設定しておく。また、既にＲＡＭ２５に格納されていた値は１０ｍｓ前に演算された値であるので、前回値として別に記憶しておく。
【００２９】
処理Ｓ５で、センサ信号から求めたパイロット圧力と処理Ｓ４で求めたフィルタ処理後の値の前回値（１０ｍｓ前の指令）を比較する。２つの値の差が、予め設定した２つの値を同等とみなす許容差、例えば５Ｋｇ／ｃｍ²以上であれば、処理Ｓ８で電磁比例減圧弁１０又は１１に異常が発生していると判定し、処理９で異常状態の電磁比例減圧弁への指令を０にする。処理Ｓ５の比較により２つの値の差が２つの値を同等とみなす許容差、例えば５Ｋｇ／ｃｍ²以上でなければ、正常状態であるので、処理Ｓ６において電磁比例減圧弁１０又は１１への指令電圧を演算し、処理Ｓ７で出力を行う。
【００３０】
処理Ｓ５では圧力センサ１６，１７の値と１０ｍｓ前の操作信号Ｘ１の指令値（フィルタ処理後の値）を比較しているが、これは電磁比例減圧弁１０，１１の特性（応答遅れ）や制御ユニット２の演算能力などを考慮して予め設定しておくこともできるし、油圧機器の遅れに影響をあたえる作動油の温度を測定し、これを考慮しながら可変にしても良い。
【００３１】
以上において、制御ユニット１２の処理Ｓ４の機能は、電気レバー装置１３から出力される操作信号を電磁比例減圧弁１０，１１が追従可能な信号に変換する信号変換手段を構成し、処理Ｓ５，Ｓ６は、信号変換手段により変換された後の信号とその操作信号が信号変換手段に入力されてから所定時間後の圧力センサ１６，１７の出力信号とを比較し、両者が同等でないときに電磁比例減圧弁１０，１１が異常であると判断する比較・判断手段を構成し、処理Ｓ９は、比較・判断手段で電磁比例減圧弁１０，１１が異常であると判断されたとき、電磁比例減圧弁１０，１１への出力指令を制限する異常時出力制限手段を構成する。
【００３２】
本実施形態の制御装置の作用効果を図４を用いて説明する。図４中、（ａ）は電気レバー装置１３から出力される電気的な操作信号（符号Ａを付す）の時間変化を示し、（ｂ）は制御ユニット１２において図３の処理２で操作信号から求めた目標パイロット圧力（符号Ｂ１を付す）と、処理Ｓ４でフィルタ処理された目標パイロット圧力（符号Ｂ２を付す）と、所定時間（１０ｍｓ）前にフィルタ処理された目標パイロット圧力（符号Ｂ３を付す）の時間変化を示し、（ｃ）は制御ユニット１２から出力される、図３の処理Ｓ２，Ｓ６で処理された駆動信号（符号Ｃを付す）の時間変化を示し、（ｄ）は電磁比例減圧弁１０，１１から出力される油圧信号（パイロット圧力）（符号Ｄを付す）の時間変化を示す。
【００３３】
操作レバー１３ａを急操作し、（ａ）に示すように時刻ｔ１において操作信号Ａがステップ状に立ち上がった場合を考える。制御ユニット１２はその操作信号Ａを入力し、上記のような所定の演算処理を行い、目標パイロット圧力Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を求め、通常は目標パイロット圧力Ｂ１に対応した駆動信号Ｃを電磁比例減圧弁１０，１１に出力する。このとき、制御ユニット１２の演算能力には限りがあるため、演算処理に微少時間を要し、（ｃ）に示すように時刻ｔ１から微少時間経過したｔ２の時点で駆動信号Ｃが出力される。電磁比例減圧弁１０又は１１は駆動信号Ｃにより動作し、油圧信号Ｄを出力する。このとき、電磁比例減圧弁１０，１１には応答遅れがあり、ステップ状の駆動信号Ｃに対する追従性に限度があるため、出力される油圧信号Ｄは（ｄ）に示すように更に所定時関経過後の時刻ｔ３から立ち上がる、なまった波形となる。
【００３４】
従来の電磁比例減圧弁１０，１１の故障診断は、操作信号から求まる（ｂ）の目標パイロット圧力Ｂ１と電磁比例弁圧弁１０，１１から出力される（ｄ）のパイロット圧力Ｄとを比較していたため、操作レバー１３ａを急操作した場合は電磁比例弁圧弁１０，１１が正常であるにも係わらず目標パイロット圧力Ｂ１と出力パイロット圧力Ｄが同等でなくなり、電磁比例弁圧弁１０，１１が異常状態であるという誤った判断により油圧アクチュエータ９を停止させてしまう可能性があった。
【００３５】
本実施形態では、制御ユニット１２の図３に示す処理Ｓ４において、操作信号から求めた（ｂ）の目標パイロット圧力Ｂ１をフィルタ処理し、その値を目標パイロット圧力Ｂ２として記憶し、処理Ｓ５で所定時間（１０ｍｓ）前にフィルタ処理された目標パイロット圧力Ｂ３と電磁比例弁圧弁１０，１１から出力される（ｄ）のパイロット圧力Ｄとを比較する。目標パイロット圧力Ｂ３は時刻ｔ１に対し出力パイロット圧力Ｄと大体同じΔｔ後の時刻ｔ３から立ち上がる、出力パイロット圧力Ｄと同様になまった波形となる。このため、操作レバー１３ａを急操作した場合でも、目標パイロット圧力Ｂ３と出力パイロット圧力Ｄは同等となり、電磁比例弁圧弁１０，１１が故障していないにも係わらず異常状態であるという誤った判断により油圧アクチュエータ９が停止してしまうような誤動作を防ぐことができる。
【００３６】
以上のように本実施形態によれば、電磁比例減圧弁１０又は１１に弁スプールのスティックなどの異常が生じた場合、その異常を検出することができ、油圧ショベルの誤動作を未然に防ぐことができる。
【００３７】
また、電磁比例減圧弁１０，１１の異常の検出には電磁比例減圧弁１０，１１の応答の遅れが考慮されているため、電磁比例減圧弁１０，１１の正常動作時に誤って異常状態であると判断することで、油圧ショベルが動作しなくなるという不具合が回避でき、電磁比例減圧弁１０，１１に発生した異常状態を確実に検出することができる。
【００３８】
制御ユニット１２の処理内容の他の例を図５及び図６に示す。
【００３９】
図５は、処理Ｓ５と処理Ｓ８の間にカウント値を加算する処理Ｓ１０と所定時間経過したかどうかを判断する処理Ｓ１１を追加し、処理Ｓ５で２つの信号が同等でないと判断された状態が連続して一定時間（確実に故障と判断するための時間で例えば０．５ｓ程度）継続したら異常状態と判断するものである。これにより、誤検出防止の精度が更に向上する。
【００４０】
図６は、処理Ｓ８と処理Ｓ９の間にカウント値を加算する処理Ｓ１２と所定時間経過したかどうかを判断する処理Ｓ１３を追加して一定時間（確実に故障と判断するための時間で例えば０．５ｓ程度）の時間差を設け、故障状態が確実になってから出力を制限するものである。これによっても、誤検出防止の精度が更に向上する。また、処理Ｓ８で異常状態であると判定してから一定時間継続することにより、例えば軌跡制御などの他の制御をしていた場合は、その間、その判定結果に基づいて当該制御をバックアップ定数で行うなどのバックアップ処理をし、制御の安全性を図ることができる。
【００４１】
図５及び図６のフローチャートを組み合わせ、処理１０，１１と処理１２，１３の両方を追加してもよい。この場合、処理１１での継続時間は例えば０．２ｓ程度とし、処理１３での継続時間は例えば０．５程度とする。これにより処理１２，１３と並行して他の制御のバックアップ処理をする場合、処理１１である程度故障であることが確実になってからバックアップ処理が行われるようになり、バックアップ処理による制御の中断頻度を低減できる。
【００４２】
また、いずれの場合も、電磁比例減圧弁１０又は１１に弁スプールのスティックなどの異常を精度良く検出し、電磁弁の故障による機械の誤動作、あるいは正常動作時に誤って故障状態であると判断することで機械が動作しなくなるという不具合が回避できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、電気レバー装置の操作レバーの操作量に応じた油圧信号を出力する電気油圧変換器の異常を検出することができ、油圧機械の誤動作等を未然に防ぐことができる。
【００４４】
また、電気油圧変換器の異常の検出には電気油圧変換器の応答の遅れが考慮されているため、電気油圧変換器が故障していないにも関わらず異常状態であるという誤った判断により油圧機械が停止してしまうような誤動作を防ぐことができ、電気油圧変換器に発生した異常状態を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による油圧機械の制御装置を油圧駆動装置と共に示す図である。
【図２】制御ユニットの構成を示す図である。
【図３】制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【図４】電気レバー装置から出力される操作信号、制御ユニット内で演算される目標パイロット圧力、制御ユニットから出力される駆動信号、電磁比例減圧弁から出力される油圧信号の時間的変化を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態による制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【図６】本発明の差らに他の実施形態による制御ユニットの処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１主油圧ポンプ
２パイロットポンプ
３原動機
８パイロット操作式流量制御弁
９アクチュエータ
１０，１１電磁比例減圧弁
１２制御ユニット
１３電気レバー装置
１３ａ操作レバー
１３ｂ機械・電気変換器
１６，１７パイロット圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hydraulic machine such as a hydraulic excavator, and more particularly to a control device that detects an abnormality of an electrohydraulic converter in a hydraulic machine that drives a hydraulic actuator by operating an operation lever of an electric lever device. .
[0002]
[Prior art]
In a hydraulic drive circuit of a hydraulic machine such as a hydraulic excavator equipped with an electric lever device, an electric operation signal output from the electric lever device is operated through an electric hydraulic converter such as an electromagnetic proportional pressure reducing valve via a control unit. Is converted into a hydraulic pressure signal (pilot pressure), and the flow rate control valve is switched by this hydraulic pressure signal to control the operation of the hydraulic actuator. In such a hydraulic drive circuit of a hydraulic machine, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-19207 for detecting an abnormality of an electrohydraulic converter such as an electromagnetic proportional pressure reducing valve. This is because the pilot pressure output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve and detected by the pressure sensor is compared with the target pilot pressure calculated based on the electrical operation signal output from the electric lever device. Sometimes it is determined that the electromagnetic proportional pressure reducing valve is in an abnormal state, and the actuator is stopped.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In a hydraulic machine such as a hydraulic excavator, fine metal pieces are peeled off from the components of the hydraulic equipment constituting the hydraulic drive circuit and mixed into the hydraulic fluid of the hydraulic circuit, or dust in the atmosphere seals the sliding part. When pressure oil mixed with these metal fine pieces or dust is sent to the electromagnetic proportional pressure reducing valve, the metal fine pieces or dust may be reduced by electromagnetic proportional pressure reduction. There is a case where the spool enters the sliding gap of the valve spool, and the spool is fixed, resulting in malfunction. Such a phenomenon is generally called a valve spool stick. When such a phenomenon occurs, for example, even if the operating lever is returned to the neutral position in order to stop the hydraulic actuator, the spool does not return to the neutral position. The hydraulic pressure signal continues to be output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve, the flow control valve does not return to the neutral position, and the hydraulic actuator cannot be controlled to stop.
[0004]
In the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-19207, the valve spool sticks, and the two signals to be compared (the target pilot pressure based on the operation signal and the detected pilot pressure output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve) are equal. If it disappears, the electromagnetic proportional pressure reducing valve is judged to be in an abnormal state and the actuator is stopped, so that the above problem can be solved.
[0005]
However, this prior art does not consider the response delay of the electromagnetic proportional pressure reducing valve, which is an electrohydraulic converter, when comparing and judging the two signals. If the actuator is moved quickly, it may be judged that there is an abnormality despite the normal operation, and the actuator may be stopped.
[0006]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an abnormal state generated in an electrohydraulic converter when the electrohydraulic converter is driven by an operation signal output from an electric lever device to operate a pilot operated flow control valve. It is an object of the present invention to provide a control device for a hydraulic machine capable of reliably detecting the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
(1) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a main hydraulic pump, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the main hydraulic pump, and an operation lever according to the operation of the operation lever. enter the electric lever device that outputs an electrical operation signal, and a pilot pump, and electro-hydraulic converter for outputting a pressure output from the pilot pump under reduced pressure, the operation signal output from the electric lever device A control means for outputting a drive signal for driving the electrohydraulic converter; and a pilot operation type for controlling a flow rate of pressure oil that is switched by a pilot pressure output from the electrohydraulic converter and supplied to the hydraulic actuator. a control device for a hydraulic machine comprising a flow control valve, pressure that gives test pilot pressure output from said electro-hydraulic transducer Sensor and the calculating a target pilot pressure in response to an operation signal output from the electric lever device, performs a low-pass filter process on the target pilot pressure, and a signal converting means for storing the value after processing, the signal conversion means The target pilot pressure that has been low-pass filtered and stored a predetermined time before is compared with the pilot pressure detected by the pressure sensor, and when the two are not equal, a comparison is made to determine that the electrohydraulic converter is abnormal. It is provided with a determination means and an abnormal output limiting means for limiting an output command to the electrohydraulic converter when the comparison / determination means determines that the electrohydraulic converter is abnormal.
[0008]
Thus, the signal conversion means and the comparison / determination means are provided, the target pilot pressure corresponding to the operation signal is calculated by the signal conversion means , the target pilot pressure is subjected to low-pass filter processing, and the processed value is stored and compared.・ The judgment means compares the target pilot pressure that has been low-pass filtered and stored with the pilot pressure detected by the pressure sensor, and converts the electrohydraulic when the operating lever of the electric lever device is suddenly operated. Even if there is a response delay in the output of the detector, the target pilot pressure that has been low-pass filtered and stored by the signal conversion means a predetermined time before rises at approximately the same time as the pilot pressure detected by the pressure sensor. The waveform is incorrect, indicating that the electrohydraulic converter is in an abnormal state even though it has not failed. Disconnected due to limiting the output command to the electro-hydraulic converter, it is possible to prevent malfunction such as hydraulic actuators will stop, the abnormal condition occurring in electro-hydraulic converter can be reliably detected.
[0011]
(2) In the above (1), preferably, the comparison / determination means determines that the two pilot pressures are not equal when the difference between the two pilot pressures to be compared is equal to or greater than a preset value. To do.
[0012]
Accordingly, it is determined that the electrohydraulic converter is abnormal only when the two pilot pressures are not substantially equal.
[0013]
(3) Further, in the above (1), preferably, the comparison / determination means is that the electrohydraulic converter is in an abnormal state when the two pilot pressures to be compared do not continue for a predetermined time. Judge.
[0014]
As a result, it is possible to reliably determine whether or not a failure has occurred, and the accuracy of preventing erroneous detection is further improved.
[0015]
(4) In the above (1), preferably, the abnormal-time output limiting means preferably determines that the electric-hydraulic converter is in an abnormal state by the comparing / determining means, and the electric Starts the process of limiting the output command to the hydraulic converter.
[0016]
This also further improves the accuracy of preventing erroneous detection. Further, by continuing for a certain period of time after determining that it is in an abnormal state, for example, when other control such as trajectory control is performed, the control is performed with a backup constant based on the determination result during that time. Backup processing can be performed to ensure control safety.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a control apparatus for a hydraulic machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, a hydraulic excavator is taken as an example of a hydraulic machine.
[0018]
FIG. 1 is a view showing a hydraulic excavator control device according to an embodiment of the present invention together with a hydraulic drive device. In FIG. 1, a hydraulic drive device of a hydraulic excavator according to the present embodiment is driven by a prime mover 3, a main hydraulic pump 1 and a pilot pump 2 driven by the prime mover 3, and pressure oil discharged from the main hydraulic pump 1. A hydraulic actuator (for example, a boom cylinder) 9, a pilot operated flow control valve 8 for controlling the flow of pressure oil supplied from the main hydraulic pump 1 to the hydraulic actuator 9, an operation lever 13a for switching the flow control valve 8, and An electric lever device 13 including a mechanical / electrical converter 13b that detects an operation amount of the operation lever 13a and outputs an electric operation signal X1 corresponding thereto, and a pilot pressure discharged from the pilot pump 2 is reduced and output. The electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 and the operation signal X1 output from the electric lever device 13 are input, And a control unit 12 for outputting a driving signal for driving the proportional pressure reducing valves 10, 11.
[0019]
As is well known, a hydraulic drive device for a hydraulic excavator includes an arm cylinder, a bucket cylinder, a travel motor, a swing motor, and the like as hydraulic actuators other than the boom cylinder, and correspondingly drives each hydraulic actuator. A plurality of pilot operated flow control valves to be controlled and an electromagnetic proportional pressure reducing valve that outputs a hydraulic pressure signal (pilot pressure) to these pilot operated flow control valves are provided. FIG. 1 shows a hydraulic actuator of such a hydraulic excavator as a hydraulic actuator 9, and the hydraulic actuator 9 may be any actuator other than a boom cylinder.
[0020]
The electric lever device 13 can drive the hydraulic actuator 9 in the extending direction or the contracting direction by operating the operating lever 13a in the left-right direction along the paper surface of FIG. 1, for example, and the front-rear direction orthogonal to the paper surface of FIG. It is possible to drive another actuator (not shown) such as a bucket cylinder by moving the operation lever 13a, and to drive another actuator (not shown) by operating the operation lever of another electric lever device (not shown). Is something that can be done.
[0021]
The main hydraulic pump 1 is a variable displacement pump and includes a swash plate 1a for changing the discharge amount. A swash plate position adjuster 5 is connected to the swash plate 1a. A swash plate position detector 4 for detecting the tilt position of the swash plate 1 a and a pressure detector 6 for detecting the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 are provided. Signals from the swash plate position detector 4 and the pressure detector 6 are input to the control unit 15, and the control unit 15 detects the discharge pressure of the main hydraulic pump 1 detected by the pressure detector 6 and the swash plate position detector 4. A predetermined calculation is performed based on the detected tilt position of the swash plate 1a, a control signal is output to the swash plate position adjuster 5 of the main hydraulic pump 1, the position of the swash plate 1a is adjusted, and the main hydraulic pump The displacement volume of 1 or the discharge flow rate is controlled.
[0022]
The control device of the present embodiment is provided in the hydraulic drive device of the hydraulic excavator as described above, and communicates between the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 and the pilot operating portions 8L and 8R of the pilot operated flow control valve 8. Pilot pressure sensors 16 and 17 are provided in the pipelines 14L and 14R and detect pilot pressures output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 and convert them into electric signals P1 and P2. When the control unit 12 determines that the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 are in an abnormal state, the control unit 12 outputs an output command to the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 to 0. Process to make.
[0023]
FIG. 2 shows the configuration of the control unit 12. The control unit 12 includes a read-only memory (ROM) 21 for storing control / fault diagnosis procedure programs and constants necessary for control / fault diagnosis processing, a timer 22 for time management, a central processing unit (CPU) 23, an electric An A / D converter 24 for converting the output X1 of the mechanical / electrical converter 13b of the lever device 12 and the output signals P1 and P2 of the pilot pressure sensors 16 and 17 into digital signals, the calculation result or the numerical value during the calculation temporarily A random access memory (RAM) 25 for storing, a microcomputer 20 including a D / A converter 26 for converting a digital signal into an analog signal, and an electromagnetic proportional pressure reducing valve for a signal from the D / A converter 26 of the microcomputer 20 And amplifiers 30 and 31 for outputting to the terminals 10 and 11.
[0024]
The processing contents of the control unit 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. The following processing is stored in the ROM 21 of the control unit 12 as a program for control / fault diagnosis procedure, and is calculated and executed every 10 ms by a timer 22 built in the control unit 12.
[0025]
In the process S 1, the operation signal X 1 from the electric lever device 13 and the output signals P 1 and P 2 from the pilot pressure sensors 16 and 17 are input using the A / D converter 24 of the control unit 12.
[0026]
In process S2, a pilot pressure (hereinafter referred to as a target pilot pressure) to be output by the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 corresponding to the lever operation amount is calculated from the operation signal X1.
[0027]
In step S3, the pilot pressure currently output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 is obtained from the output signals P1 and P2 of the pyrosoto pressure sensors 16 and 17.
[0028]
In the process S4, the target pilot pressure calculated in the process S2 is subjected to a low-pass filter process, and the processed value is stored in the RAM 25. The filter processing is represented by a transfer function where the input is X and the output is Y.
Y / X = 1 / (1 + Ts)
It can be expressed as T is a time constant of the filter, and this time constant T is set in advance in consideration of the characteristics (response delay) of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11. Further, since the value already stored in the RAM 25 is a value calculated 10 ms ago, it is stored separately as the previous value.
[0029]
In process S5, the pilot pressure obtained from the sensor signal is compared with the previous value (command before 10 ms) of the filtered value obtained in process S4. If the difference between the two values is a tolerance that considers the two preset values to be equivalent, for example, 5 Kg / cm ² or more, it is determined in step S8 that an abnormality has occurred in the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 or 11. In step 9, the command to the electromagnetic proportional pressure reducing valve in the abnormal state is set to zero. If the difference between the two values is equal to the difference between the two values in the process S5, for example, if it is not 5 Kg / cm ² or more, it is normal, and therefore the command to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 or 11 in the process S6. The voltage is calculated and output in step S7.
[0030]
In the process S5, the values of the pressure sensors 16 and 17 are compared with the command value (the value after the filter process) of the operation signal X1 10 ms before. This is because the characteristics (response delay) of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 It may be set in advance in consideration of the calculation capability of the control unit 2 or the temperature of the hydraulic oil that affects the delay of the hydraulic equipment may be measured and made variable while taking this into consideration.
[0031]
In the above, the function of the process S4 of the control unit 12 constitutes a signal conversion means for converting the operation signal output from the electric lever device 13 into a signal that can be followed by the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10, 11, and the processes S5, S6. Compares the signal converted by the signal converting means and the output signals of the pressure sensors 16 and 17 after a predetermined time after the operation signal is input to the signal converting means, Comparing / determining means for determining that the pressure reducing valves 10, 11 are abnormal is configured, and step S9 is performed when the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10, 11 are determined to be abnormal by the comparing / determining means. An abnormal time output limiting means for limiting the output command to 10 and 11 is configured.
[0032]
The effect of the control apparatus of this embodiment is demonstrated using FIG. In FIG. 4, (a) shows the time change of the electric operation signal (a code | symbol A is attached) output from the electric lever apparatus 13, (b) is the control unit 12 from operation signal by the process 2 of FIG. The obtained target pilot pressure (labeled B1), the target pilot pressure filtered in step S4 (labeled B2), and the target pilot pressure filtered before a predetermined time (10 ms) (marked B3) (C) shows the time change of the drive signal (indicated by symbol C) processed in steps S2 and S6 of FIG. 3 output from the control unit 12, and (d) is electromagnetic proportional. The time change of the hydraulic pressure signal (pilot pressure) (the code | symbol D is attached | subjected) output from the pressure reducing valves 10 and 11 is shown.
[0033]
Consider a case where the operation lever 13a is suddenly operated and the operation signal A rises stepwise at time t1 as shown in FIG. The control unit 12 inputs the operation signal A, performs the predetermined calculation processing as described above, obtains the target pilot pressures B1, B2, and B3, and normally reduces the drive signal C corresponding to the target pilot pressure B1 to an electromagnetic proportional pressure reduction. Output to valves 10 and 11. At this time, since the calculation capability of the control unit 12 is limited, a very short time is required for the calculation process, and as shown in (c), the drive signal C is output at the time t2 when the minute time has elapsed from the time t1. . The electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 or 11 is operated by the drive signal C and outputs a hydraulic pressure signal D. At this time, since the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 have a response delay and there is a limit to the followability with respect to the step-like drive signal C, the output hydraulic signal D further has a predetermined time relationship as shown in (d). The waveform rises from time t3 after the lapse of time.
[0034]
The conventional failure diagnosis of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 compares the target pilot pressure B1 (b) obtained from the operation signal with the pilot pressure D (d) output from the electromagnetic proportional valve pressure valves 10 and 11. Therefore, when the operation lever 13a is suddenly operated, the target pilot pressure B1 and the output pilot pressure D are not equal even though the electromagnetic proportional valve pressure valves 10 and 11 are normal, and the electromagnetic proportional valve pressure valves 10 and 11 are in an abnormal state. There is a possibility that the hydraulic actuator 9 may be stopped due to an erroneous determination that it is.
[0035]
In the present embodiment, in the process S4 shown in FIG. 3 of the control unit 12, the target pilot pressure B1 (b) obtained from the operation signal is filtered, the value is stored as the target pilot pressure B2, and predetermined in the process S5. The target pilot pressure B3 filtered before time (10 ms) is compared with the pilot pressure D of (d) output from the electromagnetic proportional valve pressure valves 10 and 11. The target pilot pressure B3 has a distorted waveform similar to the output pilot pressure D that rises from the time t3 after Δt, which is substantially the same as the output pilot pressure D, at the time t1. For this reason, even when the operating lever 13a is suddenly operated, the target pilot pressure B3 and the output pilot pressure D are equal, and the erroneous determination that the electromagnetic proportional valve pressure valves 10 and 11 are in an abnormal state despite the failure. Accordingly, it is possible to prevent a malfunction such that the hydraulic actuator 9 stops.
[0036]
As described above, according to this embodiment, when an abnormality such as a valve spool stick occurs in the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 or 11, the abnormality can be detected, and malfunction of the hydraulic excavator can be prevented in advance. it can.
[0037]
In addition, since the delay of the response of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11 is taken into account in detecting the abnormality of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11, it is erroneously in an abnormal state during normal operation of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11. Therefore, it is possible to avoid the problem that the hydraulic excavator does not operate, and to reliably detect the abnormal state occurring in the electromagnetic proportional pressure reducing valves 10 and 11.
[0038]
Another example of the processing contents of the control unit 12 is shown in FIGS.
[0039]
FIG. 5 includes a process S10 for adding a count value between the process S5 and the process S8 and a process S11 for determining whether or not a predetermined time has elapsed, and the state in which the two signals are determined not to be equal in the process S5. If it continues for a certain period of time (a time for reliably determining a failure, for example, about 0.5 s), it is determined as an abnormal state. This further improves the accuracy of preventing erroneous detection.
[0040]
In FIG. 6, a process S12 for adding a count value between the processes S8 and S9 and a process S13 for determining whether or not a predetermined time has elapsed are added, and a fixed time (a time for reliably determining a failure, for example, 0 A time difference of about .5 s) is provided, and the output is limited after the failure state is ensured. This also further improves the accuracy of preventing erroneous detection. In addition, when other control such as trajectory control is performed by continuing for a certain period of time after determining that the state is abnormal in the process S8, the control is performed with a backup constant based on the determination result during that time. Backup processing such as performing can be performed, and safety of control can be achieved.
[0041]
By combining the flowcharts of FIGS. 5 and 6, both the processes 10 and 11 and the processes 12 and 13 may be added. In this case, the duration in the process 11 is about 0.2 s, for example, and the duration in the process 13 is about 0.5, for example. As a result, when backup processing of other control is performed in parallel with the processing 12 and 13, the backup processing is performed after it is certain that there is a failure in the processing 11 to some extent. Can be reduced.
[0042]
In any case, the electromagnetic proportional pressure reducing valve 10 or 11 is accurately detected such as a valve spool stick, and it is determined that the machine is malfunctioning due to a malfunction of the solenoid valve or that it is erroneously malfunctioning during normal operation. This avoids the problem of the machine not working.
[0043]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, abnormality of the electrohydraulic converter which outputs the hydraulic signal according to the operation amount of the operation lever of an electric lever apparatus can be detected, and malfunction etc. of a hydraulic machine can be prevented beforehand.
[0044]
In addition, since the delay of the response of the electro-hydraulic converter is taken into account in detecting the abnormality of the electro-hydraulic converter, the hydraulic pressure is determined by an erroneous determination that the electro-hydraulic converter is in an abnormal state even though it has not failed. A malfunction that stops the machine can be prevented, and an abnormal state occurring in the electrohydraulic converter can be reliably detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a control device for a hydraulic machine according to an embodiment of the present invention, together with a hydraulic drive device.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a control unit.
FIG. 3 is a flowchart showing processing contents of a control unit.
FIG. 4 shows temporal changes in the operation signal output from the electric lever device, the target pilot pressure calculated in the control unit, the drive signal output from the control unit, and the hydraulic signal output from the electromagnetic proportional pressure reducing valve. FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing processing contents of a control unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing processing contents of a control unit according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main hydraulic pump 2 Pilot pump 3 Prime mover 8 Pilot operation type flow control valve 9 Actuator 10, 11 Electromagnetic proportional pressure reducing valve 12 Control unit 13 Electric lever device 13a Operation lever 13b Mechanical / electrical converter 16, 17 Pilot pressure sensor

Claims

A main hydraulic pump, a hydraulic actuator driven by pressure oil discharged from the main hydraulic pump, an electric lever device having an operation lever and outputting an electric operation signal according to the operation of the operation lever, and a pilot pump When the electro-hydraulic converter for outputting a pressure output from the pilot pump under reduced pressure, and inputs an operation signal output from the electric lever device, a control for outputting a driving signal for driving the electro-hydraulic converter A control device for a hydraulic machine comprising: a means, and a pilot-operated flow rate control valve that is controlled by a pilot pressure output from the electrohydraulic converter and controls a flow rate of pressure oil supplied to the hydraulic actuator;
A pressure sensor that gives test pilot pressure output from said electro-hydraulic converter,
A signal conversion means for calculating a target pilot pressure corresponding to an operation signal output from the electric lever device , performing a low-pass filter process on the target pilot pressure, and storing the processed value ;
A comparison is made between the target pilot pressure that has been low-pass filtered and stored by the signal converting means for a predetermined time and the pilot pressure detected by the pressure sensor, and the electrohydraulic converter is abnormal when they are not equal. Comparison / judgment means to judge,
Control of a hydraulic machine, comprising: an abnormal output limiting means for limiting an output command to the electrohydraulic converter when the comparison / determination means determines that the electrohydraulic converter is abnormal apparatus.

2. The hydraulic machine control device according to claim 1, wherein the comparison / determination means determines that the two pilot pressures are not equal when the difference between the two pilot pressures to be compared is equal to or greater than a preset value. A control device for a hydraulic machine.

2. The control device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the comparison / determination means determines that the electrohydraulic converter is in an abnormal state when two compared pilot pressures are not equal for a predetermined time continuously. A control apparatus for a hydraulic machine according to claim.

2. The control apparatus for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the output control unit at the time of abnormality is converted into an electrohydraulic signal after a predetermined time has elapsed after the comparison / determination unit determines that the electrohydraulic converter is in an abnormal state. A control apparatus for a hydraulic machine, which starts processing for limiting an output command to a container.