JP5026835B2

JP5026835B2 - 作業機械用制御装置

Info

Publication number: JP5026835B2
Application number: JP2007081510A
Authority: JP
Inventors: 輝男伊藤
Original assignee: 古河ユニック株式会社
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: JP2008240878A

Description

本発明は、車両に搭載される荷役機械、建設機械、あるいは土木機械等の作業機械に用いられる作業機械用制御装置に関する。

車両に搭載される作業機械としては、例えば車両搭載型クレーンが知られている（例えば特許文献１参照）。
この種のクレーンは、油圧ポンプと、その油圧ポンプを油圧源とする複数のアクチュエータとを備えて構成されている。油圧ポンプは、車両のエンジンを動力源としており、車両のエンジンに連結されたＰＴＯ（パワーテイクオフ）を介して作動するようになっている。そして、油圧ポンプから吐出される圧油は主管路に供給され、この主管路はクレーン本体のコントロールバルブ（切換制御弁装置）に接続され、コントロールバルブの戻り管路はタンクに接続されている。また、主管路の途中部分には、アンロード弁が介装されている。さらに、コントロールバルブは、クレーン本体の制御装置に信号線を介して接続されている。制御装置は、コントロールバルブを制御するコントローラを有している。

ここで、上記コントロールバルブは、クレーンの各アクチュエータを駆動するための間接駆動方式の複数の切換弁と、車両のアクセルを適宜開閉してクレーンの各アクチュエータを所望の速度で作動させるためのアクセルシリンダとを有している。そして、各切換弁およびアクセルシリンダは、上記制御装置のコントローラから入力される所定の制御信号に応じて油路の切換がなされ、油圧ポンプから吐出される圧油が適宜給排されるようになっている。なお、各切換弁およびアクセルシリンダは、比例ソレノイドを有して構成され、そのプランジャの軸方向での位置が比例的に制御されている。

この種のクレーンでクレーン作業を開始するときには、車両のエンジンを始動後に、初めに車両のクラッチを切ってからＰＴＯを投入する。そして、ＰＴＯが投入されると車両からクレーン本体の制御装置に電力が供給され、クラッチを繋ぐと同時に油圧ポンプが回転を始め、コントロールバルブに圧油が供給される。
しかし、万一、コントロールバルブのいずれかの比例ソレノイドが機械的に開いた状態で引っかかっていた場合、その切換弁の駆動に必要なパイロット圧が、当該切換弁のスプールのピストン室へ供給されてしまう。そのため、当該スプールが勝手に動きクレーンが誤作動するおそれがある。

そこで、このような誤作動を防止するために、コントロールバルブを制御する制御装置のコントローラは、コントロールバルブの異常の有無を検出するバルブ異常検出手段を有して構成されている。
このバルブ異常検出手段は、ＰＴＯが投入されてから約３秒間、全スプールが中立位置にあるか否かを各スプールの位置検出器によってチェックし、そのチェック中にいずれかのスプールが一度でも中立位置とすべき範囲から外に動いたことが検出された場合には、比例ソレノイドの異常と判断して上記アンロード弁を駆動させ、以後電源が再投入されるまでアンロード状態を保持するようになっている。なお、複数の切換弁には、各スプールに位置検出器がついているが、比例ソレノイドにはそのような位置検出器はついていない。そのため、コントローラは、各スプールの位置検出器の動きによって間接的に比例ソレノイドの異常の有無を判断している。
特開２００３−２５２５６９号公報

ところで、コントロールバルブを構成する複数の切換弁は、間接駆動方式なので、そのスプールを動かすためにはパイロット圧が必要となる。そのため、比例ソレノイドのチェックを行うときは、コントロールバルブに圧油が必ず供給されている必要がある。ここで、ＰＴＯを投入後に電力はすぐに供給されるものの、油圧ポンプが駆動し、圧油がコントロールバルブに供給されるまでにはタイムラグがある。そのため、従来は、上述のようにＰＴＯが投入されてから約３秒間のチェック時間を設定することでタイムラグに対応していた。

しかしながら、近年、３秒以上の時間がかかる、タイムラグが比較的に長い車両が増えてきた。そのため、このような長いタイムラグのある車両にクレーンを架装した場合は、仮に比例ソレノイドが開いた状態で引っかかっていても、コントローラは、これを異常として検出することができなくなる。
すなわち、ＰＴＯが投入されると、制御装置に電力が供給され、これにより制御装置内のコントローラでは、上記バルブ異常検出手段が実行されて、全スプールが中立位置にあるか否かのチェックを開始する。このとき、このチェックの開始直後は、仮に比例ソレノイドが開いた状態で引っかかった状態であっても、上記タイムラグがあるため圧油が未だ供給されていない。そのため、チェックの開始直後は、スプールは中立位置のまま動かず異常は検出されない。次いで、コントローラは、そのまま圧油が供給されない状態が３秒経過すると、バルブ異常検出手段によるチェックを止めて、手動又は遠隔操作器の操作待ち状態となる。したがって、その後に、タイムラグによって３秒以上経過してから圧油がコントロールバルブに供給されると、開いた状態で引っかかった比例ソレノイドにパイロット圧が供給されてしまう。

しかし、すでにバルブ異常検出手段によるチェックは終了しているため、比例ソレノイドの異常は検出されず、アンロード弁は駆動されない。したがって、スプールが勝手に動き出してしまうことになり、クレーンの誤作動が生じてしまう。このように、比例ソレノイドの異常を確実に検出するためには、ＰＴＯ投入時のスプールチェック中に必ず圧油がコントロールバルブに供給されている必要がある。

そこで、上記のようにＰＴＯ投入後、電源が供給されてから圧油が供給されるまでのタイムラグにより比例ソレノイドの異常が検出されないことを防止するための手段として、例えば、圧油が供給されたか否かを検出する圧力センサ（圧力スイッチ等）を追加する方策が考えられる。このような圧力センサを設ければ、圧油が供給されたことを検出し、その検出時点からさらにチェック時間を持たせることができるので、比例ソレノイドの異常を確実に検出することができる。しかしながら、このような圧力センサを設ける方策は、圧力センサという部品を追加する必要があり、また、その圧力センサの信号をコントローラに取り込まなければならないため、圧力センサ用の入力ポートをコントローラに追加しなければならないという問題がある。

また、他の方策として、上述のようなタイムラグの長い車両に対応させるために、例えばバルブ異常検出手段によるチェック時間を延長（例えば６秒）設定する方策も考えられる。しかし、チェック時間を単に延長すれば、その分、起動時のオペレータの待ち時間が長くなるため好ましいとはいえず、また、圧油が供給されたことを現に検出するわけではないため、比例ソレノイドの異常の有無を確実に検出する上では不十分である。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、圧力センサ等の部品を追加することなく、圧油がコントロールバルブに供給されたか否かを判定し得る作業機械用制御装置を提供することを目的としている。また、コントロールバルブの異常を確実に検出し得る作業機械用制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち第一の発明は、車両のエンジンで駆動される油圧ポンプと、その油圧ポンプを油圧源とする複数のアクチュエータと、それら複数のアクチュエータを所望の速度で作動させるためのアクセルシリンダ、および前記複数のアクチュエータのそれぞれを作動させるための圧油を給排する複数の切換弁を有するコントロールバルブとを備えるとともに、アクセル操作量に応じて作動する当該アクセルシリンダのメインスプールの変位を検出する位置検出器を有してなる作業機械に用いられ、前記コントロールバルブを制御するコントローラを有する制御装置であって、前記コントローラは、前記コントロールバルブに圧油が供給された状態か否かを判定する圧油供給状態判定手段を備え、当該圧油供給状態判定手段は、前記アクセルシリンダのみを一旦作動させて、そのアクセルシリンダの前記位置検出器からの信号に基づいて、当該コントロールバルブに圧油が供給された状態か否かを判定することを特徴としている。

第一の発明に係る作業機械用制御装置によれば、コントローラは、圧油供給状態判定手段を備え、この圧油供給状態判定手段は、アクセルシリンダのみを一旦作動させて、そのアクセルシリンダの位置検出器からの信号に基づいて、油路に圧油が供給された状態か否かを判定するので、例えば圧力センサ等の部品を追加することなくコントロールバルブに圧油が供給された状態か否かを判定することができる。

また、本発明のうち第二の発明は、第一の発明に係る作業機械用制御装置において、前記複数の切換弁は、各切換弁のメインスプールの変位を検出する位置検出器をそれぞれ有し、前記コントローラは、前記コントロールバルブの異常の有無を検出するバルブ異常検出手段を備え、当該バルブ異常検出手段は、前記圧油供給状態判定手段によって前記コントロールバルブに圧油が供給されたとの判定をした後に、前記複数の切換弁が備える位置検出器からの信号に基づいて、前記コントロールバルブの異常の有無を検出することを特徴としている。

第二の発明に係る作業機械用制御装置によれば、バルブ異常検出手段は、圧油供給状態判定手段によってコントロールバルブに圧油が供給されたとの判定をした後に、複数の切換弁が備える位置検出器からの信号に基づいて、コントロールバルブの異常の有無を検出するので、コントロールバルブに圧油が供給されたことを確実に検出し、その検出時点からチェック時間を持たせることができる。そのため、コントロールバルブに圧油が供給されたことを確実に検出してからチェックを開始するため、チェックの信頼性を向上させることができる。さらに、各切換弁の異常を検出する際に、チェック時間を必要十分な範囲で短縮できる。したがって、例えばチェック時間を単に延長してタイムラグに対応するようにした場合に比べて、起動時のオペレータの待ち時間を短くすることができる。

上述のように、本発明によれば、圧力センサ等の部品を追加することなく、圧油がコントロールバルブに供給されたか否かを判定し得る作業機械用制御装置を提供することができる。また、コントロールバルブの異常を確実に検出し得る作業機械用制御装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。図１は本発明に係る車両に搭載される作業機械の一実施形態としての車両搭載型クレーンを説明する構成図であり、また、図２は本発明に係る作業機械用制御装置の一実施形態である車両搭載型クレーンの制御装置を説明する構成図である。
図１に示すように、この車両搭載型クレーン１は、アウトリガ２を備えたベース４上にコラム６が旋回自在に設けられ、このコラム６の上端部に伸縮するブーム７が起伏自在に枢支されている。コラム６にはウインチ１１が設けられており、このウインチ１１からワイヤロープ１２をブーム７の先端部に導いて、ブーム７の先端部の滑車（図示略）を介して吊荷用のフック１３に掛回すことにより、フック１３をブーム７の先端部から吊下している。

ここで、このクレーン１には、コラム６の旋回、ブーム７の起伏と伸縮、及びウインチ１１の巻上巻下の作動を行うための複数のアクチュエータとして、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ウインチ用油圧モータ１０、及びアウトリガ用油圧シリンダ３Ｌ、３Ｒを備えている。
そして、これらの旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ウインチ用油圧モータ１０、及びアウトリガ用油圧シリンダ３Ｌ、３Ｒは、図２に示すように、何れも車両のエンジン１５のＰＴＯ１６に連結して駆動される油圧ポンプ１７からコントロールバルブ２０を介して圧油を供給することにより作動するようになっている。また、ポンプポートとタンクポートとの間には、メインリリーフ弁３８と、アンロードが必要なときメインリリーフ弁３８を開き、ポンプポートとタンクポートとを連通させるアンロード弁３９とが設けられている。

ここで、上記コントロールバルブ２０は、上記各アクチュエータをそれぞれ制御する複数の切換弁を連結して構成した多連結弁装置であり、同図に示すように、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の、各アクチュエータにそれぞれ対応する複数の切換弁３１、３２、３３、３４と、アウトリガ用油圧シリンダ３Ｌ、３Ｒの、各アクチュエータにそれぞれ対応する複数の切換弁２８、２９と、各アクチュエータを所望の速度で作動させるためのアクセルシリンダ５０とを備えて構成されている。

詳しくは、図３に拡大図示するように、コントロールバルブ２０の各切換弁３１、３２、３３、３４には、メインスプール３６が内蔵されている。このメインスプール３６は、左右のスプリング３６ｓで通常は中立位置に保持されている。また、このメインスプール３６の一端はリンク１８ｒを介して操作レバー１８に連結され、さらに、他端にはパイロットピストン３７が連設されており、ピストンロッド２２の先端には鉄芯２３が設けられている。この鉄芯２３は、中空円筒形の差動トランスを備えた位置検出器４０内に挿入されている。そして、この位置検出器４０は、各メインスプール３６の変位を検出してその検出した変位の信号をコントローラ３０にフィードバックするようになっている。

また、各切換弁３１、３２、３３、３４それぞれには、一対のソレノイド４２Ｌ、４２Ｒを有する比例ソレノイド（比例電磁式パイロット弁）４１が設けられている。各比例ソレノイド４１は、油圧ポンプ１７から減圧弁３５を介してパイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンク１４へ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、コントローラ３０からソレノイド４２Ｌ、４２Ｒに制御電流が入力されるとパイロットスプール４２ｓが摺動し、入力電流値によってポートＥの開口量が制御される。これにより、パイロットピストン３７の左右の油室３７Ｌ、３７Ｒへのパイロット圧油の供給が制御される。

そして、各切換弁３１、３２、３３、３４は、パイロットピストン３７の油室３７Ｒ、３７Ｌのいずれか一方にパイロット圧油が供給されると、メインスプール３６が左又は右に移動して、サービスポートＡ、ＢとポンプポートＰとを連通させる。これにより、各切換弁３１、３２、３３、３４は、上述した、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、ウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータを作動させるようになっている。なお、旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０の各アクチュエータは、クレーン１の作業の内容に応じて互いに連動するようにコントローラ３０で制御される。例えば、ブーム７の先端とフック１３との間の距離を常に一定に保ちながらブーム７を伸長させる場合には、ブーム７の伸長作動に伴ってウインチ１１の巻下作動も必要なので、ブーム伸縮用油圧シリンダ８と、ウインチ用油圧モータ１０とが連動するようになっている。

なお、上記のアウトリガ用油圧シリンダ３Ｌ、３Ｒを駆動するための切換弁２８、２９についても位置検出器４０を有し、各スプールの変位を検出してその検出した変位の信号をコントローラ３０にフィードバックするようになっている。
一方、図４に拡大図示するように、アクセルシリンダ５０にも比例ソレノイド（比例電磁式パイロット弁）５１が設けられている。この比例ソレノイド５１についても、パイロット圧油が供給されるポートＥが常時閉、タンク１４へ作動油を戻すポートＦが常時開となっており、コントローラ３０から制御電流が入力されるとパイロットスプール５１ｓが摺動し、入力電流値によってポートＥの開口量が制御される。これにより、メインスプール５２の油室５２ｓへのパイロット圧油の供給が制御される。

さらに、このアクセルシリンダ５０にもそのメインスプール５２の変位を検出して制御装置のコントローラ３０にフィードバックするため位置検出器５３が設けられている。そして、コントローラ３０は、操作レバー１８ないし遠隔操作器１９によるアクチュエータの選択と操作量等に基づいてアクセル操作量を求め、必要なアクセル制御信号をアクセルシリンダ５０の比例ソレノイド５１に出力し、アクセルシリンダ５０を作動させるようになっている。また、アクセルシリンダ５０の位置検出器５３は、その検出値をコントローラ３０にフィードバックし、コントローラ３０は過不足が有れば必要な補正を行う。なお、油圧ポンプ１７からの圧油の吐出量は、アクセル操作によってエンジン１５の回転速度を上げるほど多くなる。

次に、上記コントローラ３０についてより詳しく説明する。
この制御装置のコントローラ３０は、以下いずれも図示しない、所定の制御プログラムに基づいて、演算およびこの車両搭載型クレーン１のシステム全体を制御するＣＰＵと、所定領域に予めＣＰＵの制御プログラム等を格納しているＲＯＭと、ＲＯＭ等から読み出したデータやＣＰＵの演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭと、車両搭載型クレーン１の遠隔操作器１９等を含めた外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ（インターフェイス）とを有して構成されている。これらは、データを転送するための信号線であるバスで相互にかつデータ授受可能に接続されている。そして、遠隔操作器１９からは、クレーン１の各アクチュエータを作動させる実行指令となる所定の操作信号が、オペレータによるスイッチ操作により入力されるようになっている。

ここで、このコントローラ３０は、オペレータが車両のエンジンを始動後に、コントロールバルブ２０の異常の有無を検出するバルブ異常検出処理を実行し、各切換弁３１、３２、３３、３４のメインスプール３６の位置検出器４０の動きによって上記の各比例ソレノイド４１の異常の有無を判断しており、これにより、クレーンの誤作動が防止されるようになっている。

以下、このコントローラ３０でのバルブ異常検出処理について詳しく説明する。図５は、コントローラ３０で実行されるバルブ異常検出処理のフローチャートである。
この車両搭載型クレーン１では、オペレータが車両のエンジン１５を始動後に、車両のクラッチを切ってからＰＴＯ１６を投入すると、車両からクレーン本体の制御装置に電力が供給され、これにより、コントローラ３０では、同図に示すバルブ異常検出処理がＣＰＵにおいて実行されて、まず、ステップＳ１に移行するようになっている。

ステップＳ１では、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２を含む各切換弁３１、３２、３３、３４、および切換弁２８、２９の全スプール（旋回用油圧モータ５、ブーム起伏用油圧シリンダ９、ブーム伸縮用油圧シリンダ８、及びウインチ用油圧モータ１０それぞれに対応する切換弁のメインスプール３６、並びにアウトリガ用油圧シリンダ３Ｌ、３Ｒに対応する切換弁のスプール）が中立位置にあるか否かをチェックし、いずれか一つでも中立位置にない場合にはステップＳ２に移行し、全スプールが中立位置にある場合にはステップＳ３に移行する。

ステップＳ２では、コントロールバルブ２０に異常が有るとの判定をし、上記アンロード弁３９を駆動してメインリリーフ弁３８を開き、これにより、ポンプポートとタンクポートとを連通させたアンロード状態とし、以後電源が再投入されるまでアンロード状態を保持するようになっている（異常終了）。
ステップＳ３では、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２のチェックのみを解除してステップＳ４に移行し、ステップＳ４では、アクセルシリンダ用の比例ソレノイド５１に信号を出力してステップＳ５に移行する。なお、比例ソレノイド５１に信号を出力しても、圧油は上記タイムラグによって直ちには供給されないため、このステップＳ４の時点ではアクセルシリンダ５０は直ちには動かない。

ステップＳ５では、アクセルシリンダ５０の位置検出器５３によるメインスプール５２の変位の信号に基づいて、メインスプール５２が中立位置の範囲を超えたか否かを判定する。つまり上記タイムラグを経て油路に圧油が供給されたか否かを判定し、メインスプール５２が中立位置の範囲を超えていない（油路に圧油が供給されていない）場合にはステップＳ３に処理を戻し、メインスプール５２が中立位置の範囲を超えた（油路に圧油が供給された）場合にはステップＳ６に移行する。

ステップＳ６では、アクセルシリンダ用の比例ソレノイド５１への信号の出力を停止してステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、アンロード弁３９を駆動してアンロード状態とし、ステップＳ８に移行する。ここで、ステップＳ７においてアンロード弁３９を駆動させる理由は、このときアクセルシリンダ５０の比例ソレノイド５１が、万一機械的に開いた状態で引っかかってしまった場合でも、アクセルシリンダ５０の戻りのスプリングカで確実にアクセルシリンダ５０を中立位置に戻すためである。

そして、ステップＳ８では、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２が中立位置とする範囲内に戻ったか否かを判定し、メインスプール５２が中立位置の範囲内に戻った場合にはステップＳ９に移行し、メインスプール５２が中立位置の範囲内に戻っていない場合にはステップＳ６に処理を戻す。そして、ステップＳ９では、アンロード弁３９の駆動を停止し、アンロード状態を解除してステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０では、チェックタイマをリセット（Ｔｉｍｅｒ＝０）してステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１では、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２を含む各切換弁３１、３２、３３、３４、および切換弁２８、２９の全スプールが中立位置にあるか否かをチェックし、いずれか一つでも中立位置にない場合にはステップＳ２に移行し、全スプールが中立位置にある場合にはステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１２では、所定の設定時間（例えば３秒間）が経過したか否かを判定し、設定時間が経過したらステップＳ１３に移行し、そうでなければステップＳ１１に処理を戻す。そして、ステップＳ１３では、全スプールが所定の設定時間に中立位置にあることから、コントロールバルブ２０の異常はないとの判定をし、当該バルブ異常検出処理を終了し（正常終了）、処理を戻して手動又は遠隔操作器の操作待ち状態となるようになっている。ここで、このバルブ異常検出処理のフローチャートに示す、ステップＳ１〜Ｓ１３が上記バルブ異常検出手段に対応し、そのうちのステップＳ３〜Ｓ９が上記圧油供給状態判定手段に対応している。

次に、この車両搭載型クレーン１の制御装置の作用・効果について図６〜図１１を適宜参照しつつ説明する。なお、図６はコントローラ３０でのバルブ異常検出処理に係るタイミングチャートである。また、図７および図８はアクセルシリンダ５０の縦断面図であり、図７は比例ソレノイドに制御信号が出力されているが、圧油が供給されていない状態を示し、図８は比例ソレノイドに制御信号が出力されるとともに、圧油が供給されている状態を示している。さらに、図９〜図１１は各切換弁３１、（３２、３３、３４）の縦断面図であり、図９は比例ソレノイドが引っ掛かった場合に、圧油が供給されていない状態を示し、図１０は比例ソレノイドが引っ掛かった場合に、圧油が供給された誤作動の状態を示し、また、図１１は比例ソレノイドに制御信号が出力されるとともに、圧油が供給されている正常作動の状態を示している。

上述のように、この制御装置のコントローラ３０は、オペレータが車両のエンジン１５を始動後に、車両のクラッチを切ってからＰＴＯ１６を投入すると、車両からクレーン本体の制御装置に電力が供給され、コントローラ３０では、バルブ異常検出処理が実行されて、まず、アクセルシリンダ５０を含む全スプールが中立位置にあるか否かをチェックする（ステップＳ１）。そして、コントローラ３０は、このチェックによって、いずれか一つのスプールでも中立位置の範囲にない場合は異常と判定し、アンロード弁３９を駆動させるので（ステップＳ２）、このコントローラ３０によれば、クレーン作業を開始する場合に、車両のエンジンを始動直後に、コントロールバルブ２０のいずれかの比例ソレノイドが機械的に開いた状態で引っかかっていたときに、スプールが勝手に動くことによるクレーンの誤作動を防止することができる。

ここで、ＰＴＯ１６投入直後のチェックのときは、図６での符号ａに示す範囲（時間）である。つまり、ＰＴＯ１６を投入後に電力はすぐに供給されるものの、油圧ポンプ１７が駆動し、圧油がコントロールバルブ２０に供給されるまでには、図６での符号ａおよび符号ｂに示す範囲（時間）において、油圧が立つまでのタイムラグがあり、油圧が立っていない状態でチェックがなされる。そのため、図９に示すように、仮に各切換弁３１、（３２、３３、３４）のいずれかに比例ソレノイド４１の引っ掛かりがあった場合に、圧油が供給されていないときに、メインスプール３６が中立位置の範囲であれば、比例ソレノイドが引っ掛かった状態との判定はなされない。したがって、その後に圧油が供給されると、図１０に示すように、制御信号が出力されていないにもかかわらず、メインスプール３６が作動してクレーンが誤作動してしまうことになる。

そこで、このコントローラ３０で実行されるバルブ異常検出処理では、上記のＰＴＯ１６投入直後のチェック後に、アクセルシリンダ５０を含む全スプールが中立にある場合は、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２のチェックのみを解除し（ステップＳ３）、さらに、アクセルシリンダ用の比例ソレノイド５１に信号を出力することで、アクセルシリンダ５０のみを一旦作動させ（ステップＳ４）、アクセルシリンダ５０の位置検出器５３によるメインスプール５２の変位の信号に基づいて、メインスプール５２が中立位置の範囲を超えたか否かを判定している（ステップＳ５）。

これにより、図４に示すように、アクセルシリンダ５０は、初めはその比例ソレノイド５１に制御信号が出力されていないため、メインスプール５２は初期位置に位置し、位置検出器５３はその初期位置に応じた変位の信号を出力する。次いで、比例ソレノイド５１に制御信号が出力されるとパイロットスプール５１ｓは摺動するものの、図７に示すように、圧油が供給されるまではメインスプール５２は動かない。したがって、位置検出器５３からの変位の信号に変化は生じない。これに対し、タイムラグ後に油路に圧油が供給されるとポートＥからメインスプール５２の油室５２ｓへ圧油が供給され、これにより、図８に示すように、メインスプール５２が摺動するため、その変位に応じて位置検出器５３からの変位の信号が出力される。したがって、コントローラ３０は、位置検出器５３からの信号の変化を監視することによってコントロールバルブ２０に圧油が供給された状態か否かを判定することができるのである。なお、アクセルシリンダ５０を一旦作動させることになるが、アクセルシリンダ５０を作動させてもクレーン自体が動くわけではないので安全上の問題はない。

つまり、このコントローラ３０によれば、圧油供給状態判定手段を備えており、この圧油供給状態判定手段は、アクセルシリンダ５０のみを一旦作動させて、そのアクセルシリンダ５０の位置検出器５３からの信号に基づいて、油路に圧油が供給された状態か否かを判定するので、例えば圧力センサ等の部品を追加することなくコントロールバルブ２０に圧油が供給された状態か否かを判定することができる。そして、上記ステップＳ５では、位置検出器５３からの信号が初期位置の範囲を超えていないとき（図６での符号ｃに示す範囲（時間）に到るまで）は、ステップＳ３に処理を戻すので、タイムラグの間は当該ステップで待機し、その後に、油圧ポンプ１７から圧油がコントロールバルブ２０に供給されるとアクセルシリンダ５０が動き出すので、コントロールバルブ２０に圧油が確実に供給された後に次のステップに移行する。

次いで、コントローラ３０は、アクセルシリンダ５０の移動量が初期位置とする範囲を外れた時点でその比例ソレノイド５１ヘの出力を停止し（ステップＳ６）、さらに、アンロード弁３９を駆動してアンロード状態とする（ステップＳ７）。そのため、比例ソレノイド５１の出力が停止され、さらにアンロード弁３９も駆動されているため、アクセルシリンダ５０はスプリングカでメインスプール５２が初期位置に戻る（図６での符号ｄに示す範囲（時間））。これにより、万一アクセルシリンダ５０の比例ソレノイド５１が機械的に開いた状態で引っかかってしまった場合でも、アクセルシリンダ５０の戻りのスプリングカで確実にアクセルシリンダ５０のメインスプール５２を初期位置に戻すことができる（ステップＳ６〜Ｓ８）。

次いで、コントローラ３０は、アクセルシリンダ５０が初期位置とする範囲内に戻ったら、アンロード弁３９の駆動を停止させ（ステップＳ９）、その後設定時間（図６での符号ｅに示す範囲（時間）であって、例えば３秒間）、アクセルシリンダ５０のメインスプール５２を含む全スプールのチェックを再び行う（ステップＳ１１、Ｓ１２）。そして、設定時間中、全スプールが中立位置（ないし初期位置、以下同じ）とする範囲内であった場合はチェックを終了（正常終了）し（ステップＳ１３）、手動又は遠隔操作器の操作待ち状態となる。また、全スプールのうちいずれかが中立位置とする範囲を超えた場合はアンロード弁３９を駆動させてアンロード状態としてチェックを終了（異常終了）するので（ステップＳ２）、スプールが勝手に動くことによるクレーンの誤作動を確実に防止することができる。

すなわち、この制御装置のコントローラ３０によれば、圧力センサ等の部品を追加することなく、コントロールバルブ２０に圧油が供給されたかどうかの確認ができるので、圧力センサ等の部品の追加が不要であり、また、そのような圧力センサ等の信号をコントローラに別途に取り込む必要もない。そのため、圧力センサ用の入力ポートをコントローラに追加する必要もない。そして、圧油供給後にアクセルシリンダ５０を含めた全比例ソレノイドのチェックを実行するので、コントロールバルブ２０の異常を確実に検出することができる。

さらに、コントロールバルブ２０に圧油が供給されたことを確実に検出し、その検出時点からチェック時間を持たせているので、チェックの信頼性を一層向上させることができる。また、各切換弁３１、３２、３３、３４等の異常を検出する際に、チェック時間を必要十分な範囲で短縮することができる。したがって、例えばチェック時間を単に延長することで圧油が立つまでのタイムラグに対応するようにした場合に比べて、起動時のオペレータの待ち時間を短くすることができる。

なお、本発明に係る制御装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、本発明に係る車両に搭載される作業機械の一実施形態として、車両搭載型クレーンを例に説明したが、これに限定されず、本発明に係る作業機械が搭載された車両としては、クレーン車、高所作業車、ホイールローダ、あるいはパワーショベル等に適用することができる。

本発明に係る車両に搭載される作業機械の一実施形態としての車両搭載型クレーンを説明する構成図である。本発明に係る作業機械用制御装置の一実施形態である車両搭載型クレーンの制御装置を説明する構成図である。切換弁の軸線を含む縦断面図であり、同図は比例ソレノイドに制御信号が出力されていない中立位置に位置した状態を示している。アクセルシリンダの軸線を含む縦断面図であり、同図は比例ソレノイドに制御信号が出力されていない初期位置に位置した状態を示している。コントローラで実行されるバルブ異常検出処理のフローチャートである。コントローラでのバルブ異常検出処理に係るタイミングチャートである。アクセルシリンダの縦断面図であり、同図は比例ソレノイドに制御信号が出力されているが、圧油が供給されていない状態を示している。アクセルシリンダの縦断面図であり、同図は比例ソレノイドに制御信号が出力されるとともに、圧油が供給されている状態を示している。切換弁の縦断面図であり、同図は比例ソレノイドが引っ掛かった場合に、圧油が供給されていない状態を示している。切換弁の縦断面図であり、同図は比例ソレノイドが引っ掛かった場合に、圧油が供給された誤作動の状態を示している。切換弁の縦断面図であり、同図は比例ソレノイドに制御信号が出力されるとともに、圧油が供給されている正常作動の状態を示している。

符号の説明

１車両搭載型クレーン（作業機械）
２アウトリガ
３Ｌ、３Ｒアウトリガ用油圧シリンダ（アクチュエータ）
４ベース
５旋回用油圧モータ（アクチュエータ）
６コラム
７ブーム
８ブーム伸縮用油圧シリンダ（アクチュエータ）
９ブーム起伏用油圧シリンダ（アクチュエータ）
１０ウインチ用油圧モータ（アクチュエータ）
１１ウインチ
１２ワイヤロープ
１３フック
１４タンク
１５エンジン
１６ＰＴＯ
１７油圧ポンプ
１８操作レバー
１９遠隔操作器
２０コントロールバルブ
２２ピストンロッド
２３鉄芯
２８、２９（アウトリガ用）切換弁
３０コントローラ
３１、３２、３３、３４切換弁
３５減圧弁
３６メインスプール
３７パイロットピストン
３７Ｌ、３７Ｒ油室
３８メインリリーフ弁
３９アンロード弁
４０位置検出器
４１比例ソレノイド
４２Ｌ、４２Ｒソレノイド
５０アクセルシリンダ
５１比例ソレノイド
５２メインスプール
５３位置検出器

Claims

車両のエンジンで駆動される油圧ポンプと、その油圧ポンプを油圧源とする複数のアクチュエータと、それら複数のアクチュエータを所望の速度で作動させるためのアクセルシリンダ、および前記複数のアクチュエータのそれぞれを作動させるための圧油を給排する複数の切換弁を有するコントロールバルブとを備えるとともに、アクセル操作量に応じて作動する当該アクセルシリンダのメインスプールの変位を検出する位置検出器を有してなる作業機械に用いられ、前記コントロールバルブを制御するコントローラを有する制御装置であって、
前記コントローラは、前記コントロールバルブに圧油が供給された状態か否かを判定する圧油供給状態判定手段を備え、当該圧油供給状態判定手段は、前記アクセルシリンダのみを一旦作動させて、そのアクセルシリンダの前記位置検出器からの信号に基づいて、当該コントロールバルブに圧油が供給された状態か否かを判定することを特徴とする作業機械用制御装置。
前記複数の切換弁は、各切換弁のメインスプールの変位を検出する位置検出器をそれぞれ有し、
前記コントローラは、前記コントロールバルブの異常の有無を検出するバルブ異常検出手段を備え、当該バルブ異常検出手段は、前記圧油供給状態判定手段によって前記コントロールバルブに圧油が供給されたとの判定をした後に、前記複数の切換弁が備える位置検出器からの信号に基づいて、前記コントロールバルブの異常の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の作業機械用制御装置。