JP6636795B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械に係り、更に詳しくは油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置の制御装置を備えた作業機械に関する。

油圧ショベル等の作業機械の分野では、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに戻す油圧回路（以下、「開回路」と称する）を用いた作業機械が主流であるが、近年、燃料消費率低減のために、油圧シリンダもしくは油圧モータ（以下、まとめて「油圧アクチュエータ」と称する）の油圧回路の絞り要素を減らすと共に、油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御し、油圧アクチュエータからの戻り油をタンクへ排出する油圧回路が特許文献１に開示されている（以下「開ポンプ直接制御回路」と称する）。

また、両傾転油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路状に接続し、油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御して、油圧アクチュエータからの戻り油を両傾転油圧ポンプに戻す閉回路の開発が進められている。さらに、開回路と閉回路とを併設する油圧回路の開発も進められており、特許文献２に開示されている（以下「開閉ポンプ直接制御回路」と称する）。

上述した開ポンプ直接制御回路及び開閉ポンプ直接制御回路では、片傾転ポンプもしくは両傾転ポンプである油圧ポンプと油圧アクチュエータを流路で直接接続して構成している。このような構成の場合、油圧ポンプの吐出流量の大きさには搭載性やコストの面で限界があるため、油圧ポンプの吐出流量が不足すると、油圧アクチュエータを十分な速度で駆動できないという問題が生じる。このため、油圧ポンプと油圧アクチュエータを接続する流路上に、流路切換回路を設け、複数台の油圧ポンプの吐出した作動油を選択的に合流させて油圧アクチュエータを高速で駆動させている。

国際公開第２０１１／０３１８５１号 特開２０１３−２４５７８７号公報

特許文献２に記載されている開閉ポンプ直接制御回路は、複数台の油圧ポンプで構成され、油圧アクチュエータの速度を決定する油圧ポンプの吐出流量は制御装置からの制御信号線を介した電気的な制御信号で制御される。開閉ポンプ直接制御回路は、油圧アクチュエータの数以上の油圧ポンプを備える必要があるため、通常の油圧ショベルに比べると、電気制御する油圧ポンプの搭載数が多くなる。そのため、油圧ポンプの吐出流量制御に必要となる長い制御信号線の本数が増える。制御信号線の増加により、コスト増加と信頼性低下が問題となる。

制御信号線の長さを短くするために、制御装置を分散配置し、制御対象をとなる油圧ポンプの近くにポンプ制御用の制御装置（以下、「ポンプ制御装置」と称する）を設置する方法が考えられる。しかし、このようにした場合でも、ポンプ制御装置が故障すると、油圧ポンプは全て動作不能となり、圧油を油圧アクチュエータに供給できなくなる。その結果、油圧ショベルは動作不能となり、製品の稼働率が低下してしまう。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、開閉ポンプ直接制御回路もしくは開ポンプ直接制御回路を備える作業機械において、ポンプ制御装置故障時の油圧ショベルの動作不能を防ぎ、作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供するものである。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプのそれぞれの吐出側に接続された流路に設けられ、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの接続関係を選択的に切換える流路切換弁と、前記複数の油圧ポンプの吐出流量をそれぞれ調整する複数の調整器と、オペレータが操作する操作レバーとを備えた作業機械において、前記操作レバーの操作量に基づいて前記複数の油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの流路を前記流路切換弁により切り換えると共に、前記複数の油圧ポンプの吐出流量制御信号を算出する圧油制御部と、前記圧油制御部で算出した吐出流量制御信号を送信する信号送信部を備えた上位制御装置と、前記複数の油圧ポンプそれぞれに対応して設けられ、前記複数の調整器を制御する複数のポンプ制御装置と、前記上位制御装置によって制御される予備ポンプ制御装置とを備え、前記複数のポンプ制御装置が、前記上位制御装置からの吐出流量制御信号を受信する信号受信部と、前記吐出流量制御信号に基づき前記複数のポンプの吐出流量を制御する指令信号を生成し、前記複数の調整器へ前記指令信号を出力する流量制御部とを有し、前記上位制御装置は、前記複数のポンプ制御装置のうちいずれが故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、前記圧油制御部は、前記故障判定部が故障したと判断した一のポンプ制御装置と前記一のポンプ制御装置に接続された一のポンプを選択し、前記信号送信部は、前記圧油制御部で選択された一のポンプの選択信号を前記予備ポンプ制御装置へ送信し、前記予備ポンプ制御装置は、前記上位制御装置からの前記選択信号と前記吐出流量制御信号を受信する信号受信部と、前記選択信号と前記吐出流量制御信号に基づき駆動すべきポンプを選択する制御切換部と、前記吐出流量制御信号を基に前記ポンプの吐出流量を制御する指令信号をそれぞれ生成し、前記調整器へ前記指令信号を出力する流路制御部を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、開ポンプ直接制御回路または開閉ポンプ直接制御回路を備えた作業機械において、いずれかのポンプ制御装置が故障して停止しても、一部の油圧ポンプのみを停止するだけであるため、作業機械の動作を停止することなく作業し続けることができ、稼働率の高い作業機械を提供できる。

本発明の作業機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。 本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。 本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。 本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。

以下本発明の作業機械の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の作業機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図、図２は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。

従来技術の油圧ポンプの吐出流量制御回路を備えた開ポンプ直接制御回路においては、油圧ポンプの吐出流量を制御する制御装置が故障した場合、吐出流量制御回路は動作不能となるため、油圧ポンプからの圧油を油圧アクチュエータに供給できず、油圧ショベルは動作不能になる。そこで、本発明の作業機械の第１の実施の形態においては、開ポンプ直接制御回路を複数備えた油圧回路において、開ポンプ直接制御回路ごとに、片傾転ポンプと制御信号線で接続したポンプ制御装置を備え、オペレータの操作レバーの操作量から吐出流量制御回路への制御指令を演算し送信する上位制御装置を備え、各ポンプ制御装置と上位制御装置とを通信線で接続した構成とした。このことにより、いずれかのポンプ制御装置が故障して停止しても、一部の片傾転ポンプのみが停止するだけであるため、油圧ショベルの動作を停止することなく、作業し続けることができ、稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

図１において、本実施の形態に係る作業機械として、油圧ショベル１００を例に説明する。油圧ショベル１００は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置８ａ，８ｂを備えた下部走行体１０３と、下部走行体１０３の上に旋回可能に取付けられた本体としての上部旋回体１０２とを備えている。上部旋回体１０２上にはオペレータが搭乗する操作室としてキャブ１０１が設けられている。下部走行体１０３と上部旋回体１０２とは、旋回油圧モータ７を介して旋回可能とされている。

上部旋回体１０２の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機１０４の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ１０１に搭乗するオペレータが向く方向（図１中の左方向）をいう。

フロント作業機１０４は、上部旋回体１０２の前側に基端部が俯仰動可能に連結されたブーム２を備えている。ブーム２は、供給される流体としての作動油（圧油）にて駆動する片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１を介して動作する。ブームシリンダ１は、ブームロッド１ｂの先端部が上部旋回体１０２に連結され、ブームヘッド１ａの基端部がブーム２に連結されている。

ブーム２の先端部には、アーム４の基端部が俯仰動可能に連結されている。アーム４は、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ３を介して動作する。アームシリンダ３は、アームロッド３ｂの先端部がアーム４に連結され、アームシリンダ３のアームヘッド３ａがブーム２に連結されている。

アーム４の先端部には、バケット６の基端部が俯仰動可能に連結されている。バケット６は、供給される作動油にて駆動する油圧アクチュエータとしての片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ５を介して動作する。バケットシリンダ５は、バケットロッド５ｂの先端部がバケット６に連結され、バケットシリンダ５のバケットヘッド５ａの基端がアーム４に連結されている。

次に、図２に示す概略図における油圧駆動装置のシステム構成を説明する。
図２において、動力源であるエンジン９は、動力を配分する動力伝達装置１０に接続されている。動力伝達装置１０には、開回路ポンプである第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２とが接続されている。

第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２は、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ傾転斜板機構と、斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整する調整器としてのレギュレータ１１ａ，１２ａを備えている。レギュレータ１１ａ，１２ａは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９から制御信号線５０，５１を介して受信した吐出流量制御信号に従い、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量を制御する。

第１片傾転ポンプ１１の吐出ポートは、流路２０を介して流路切換回路としての切換弁１４，１５に接続されている。切換弁１４，１５は上位制御装置３３からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第１片傾転ポンプ１１の吸入ポートは、流路２２を介して切換弁１４，１５及びタンク３２に接続されている。

切換弁１４は、流路２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁１４が流通状態になると、第１片傾転ポンプ１１はブームシリンダ１と流路を介して接続される。このような、片傾転ポンプと流路と切換弁と油圧シリンダとからなる油圧回路を油圧開回路と称する。

切換弁１５は、流路２８，２９，２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁１５が流通状態になると、第１片傾転ポンプ１１はアームシリンダ３と流路を介して接続される。

同様に、第２片傾転ポンプ１２の吐出ポートは、流路２４を介して流路切換回路としての切換弁１６，１７に接続されている。切換弁１６，１７は上位制御装置３３からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第２片傾転ポンプ１２の吸入ポートは、流路２６を介して切換弁１６，１７およびタンク３２に接続されている。

切換弁１６は、流路３０，３１，２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁１６が流通状態になると、第２片傾転ポンプ１２はブームシリンダ１と流路を介して接続される。

切換弁１７は、流路２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁１７が流通状態になると、第２片傾転ポンプ１２はアームシリンダ３と流路を介して接続される。

上位制御装置３３は、圧油制御部３３ａと、故障判定部３３ｂと、信号送信部３３ｃとを備えている。上位制御装置３３には、操作レバー３４ａ，３４ｂが制御信号線を介して接続されている。

圧油制御部３３ａは、オペレータが操作レバー３４ａ，３４ｂを操作した際の操作指令値に基づいて、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２、切換弁１４〜１７の制御量であるポンプ吐出流量制御信号と流路切換回路制御信号を演算する。演算方法は、例えば、操作指令値と操作対象である第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２と切換弁１４〜１７との関係を予め設定した表に基づいてポンプ吐出流量制御信号と流路切換回路制御信号を決定する。

故障判定部３３ｂは、上位制御装置３３と通信線を介して接続された第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の故障による誤作動、および停止を検知する。第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の故障検知手段としては、例えば、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９から一定時間間隔で上位制御装置３３へ稼働状態信号を送信させるように構成し、故障判定部３３ｂがこの稼働状態信号を受信できたかどうかを判定するようにしても良い。

上位制御装置３３が稼働状態信号を受信できた場合、故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９が正常な稼動状態である判定する。上位制御装置３３が稼働状態信号を受信できなかった場合、故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９のいずれか又は全てが故障状態であると判定する。具体的には、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９のいずれか又は全てが停止した場合や、通信線が断線した場合等が考えられる。

信号送信部３３ｃは、圧油制御部３３ａが演算した切換弁１４〜１７の流路切換方向である流路切換回路制御信号を、切換弁１４〜１７に送信する。

第１及び第２ポンプ制御装置１８、１９は、それぞれ信号受信部１８ａ，１９ａと、流量制御部１８ｂ，１９ｂとを備えている。

第１ポンプ制御装置１８において、信号受信部１８ａは通信線を介して上位制御装置３３から吐出流量制御信号を受信する。流量制御部１８ｂは、受信した吐出流量制御信号に基づき、制御信号線５０とレギュレータ１１ａを介して第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御し、流路２０に作動油を吐出させる。

同様に、第２ポンプ制御装置１９の信号受信部１９ａは通信線を介して上位制御装置３３から吐出流量制御信号を受信する。流量制御部１９ｂは、受信した吐出流量制御信号に基づき、制御信号線５１とレギュレータ１２ａを介して第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を制御し、流路２４に作動油を吐出させる。

次に油圧駆動装置における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の停止状態について説明する。

操作レバー３４ａ，３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２のポンプ吐出流量制御信号を０に、切換弁１４〜１７の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９が故障しているか否かを判定する。信号送信部３３ｃは、制御信号線を介して流路切換回路制御信号を送信し、切換弁１４〜１７の流路切換方向を制御する。

また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは吐出流量制御信号を受信する。流量制御部１８ｂは受信した吐出流量制御信号に基づき、ポンプの押しのけ容積を算出して、レギュレータ１１ａへ駆動信号を出力することで、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御する。同様に、流量制御部１９ｂは受信した吐出流量制御信号に基づき、ポンプの押しのけ容積を算出して、レギュレータ１２ａへ駆動信号を出力することで、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を制御する。

第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量が０であり、かつ、切換弁１４〜１７も遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ１とアームシリンダ３は停止する。

次に、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

操作レバー３４ａがブームシリンダ１を伸展させる方向に操作され、操作レバー３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量制御信号を操作量に応じたある正の値に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量制御信号を０に決定する。また、切換弁１４の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁１５〜１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。

信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を切換弁１４〜１７に制御信号線を介して送信し、切換弁１４を流路２０と流路２１が流通状態になるように制御し、切換弁１５〜１７を全て遮断状態に制御する。また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは吐出流量制御信号を受信する。

第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の流量制御部１８ｂ，１９ｂは、吐出流量制御信号に基づく駆動信号を制御信号線５０，５１を介してレギュレータ１１ａ、１２ａに送信し、レギュレータ１１ａ，１２ａは受信した駆動信号に基づいて、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路２０側に作動油を吐出するよう制御し、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を０に制御する。

第１片傾転ポンプ１１が作動油を吐出し、かつ、切換弁１４が流通状態であるため、第１片傾転ポンプ１１が吐出した作動油は流路２０、切換弁１４、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、切換弁１４、流路２２を介してタンク３２と第１片傾転ポンプ１１へと流出する。この際、アームシリンダ３は停止している。

次に、第１ポンプ制御装置１８が故障して停止した場合に、ブームシリンダ１を伸展動作させる状態について説明する。

操作レバー３４ａがブームシリンダ１を伸展させる方向に操作され、操作レバー３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量制御信号を操作量に応じたある正の値に、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量制御信号を０に決定する。また、切換弁１４の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁１５〜１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１ポンプ制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１ポンプ制御装置１８は故障状態と判定する。第１ポンプ制御装置１８が故障して停止すると、故障判定部３３ｂは第１ポンプ制御装置１８を故障状態と判定する。

第１ポンプ制御装置１８を故障状態と判定した故障判定部３３ｂは、操作レバー３４ａの操作量に応じた第１片傾転ポンプ１１の吐出流量制御信号を０に、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量制御信号をある正の値に再設定する。また、切換弁１６の流路切換回路制御信号を流路２４と流路３１が流通状態になるように再設定し、切換弁１４，１５，１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。

信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を切換弁１４〜１７に制御信号線を介して送信し、切換弁１６を流路２４と流路３１が流通状態になるように制御し、切換弁１４、１５、１７を遮断状態に制御する。また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは吐出流量制御信号を受信する。

第２ポンプ制御装置１９の流量制御部１９ｂは、吐出流量制御信号に基づく駆動信号を制御信号線５１を介してレギュレータ１２ａに送信し、レギュレータ１２ａは受信した駆動信号に基づいて、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量をある正の値にして、流路２４側に作動油を吐出するよう制御する。このとき、第１ポンプ制御装置１８の信号受信部１８ａは、故障しているため信号を受信できず、第１片傾転ポンプ１１は制御されずに、吐出流量は初期状態である０となる。

第２片傾転ポンプ１２が作動油を吐出し、かつ、切換弁１６が流通状態であるため、第２片傾転ポンプ１２が吐出した作動油は流路２４、切換弁１６、流路３１、２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、３０、切換弁１６、流路２６を介してタンク３２と第２片傾転ポンプ１２へと流出する。この際、アームシリンダ３は停止している。

ところで、図２に示す概略図において、例えば、第１ポンプ制御装置１８と第２ポンプ制御装置１９の機能が１台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介してレギュレータ１１ａ，１２ａが接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、レギュレータ１１ａ，１２ａを制御することができなくなり、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量は、全て初期状態である０となる。そのため、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出した作動油は、ブームシリンダ１，アームシリンダ３のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ１，アームシリンダ３は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。

本実施の形態では、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９のいずれが故障して停止すると、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２のいずれかが制御不能となる。しかし、制御可能であるポンプ制御装置と片傾転ポンプと切換弁とを用いて、吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ１もしくはアームシリンダ３に流入させることができる。したがって、いずれかのポンプ制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、開ポンプ直接制御回路または開閉ポンプ直接制御回路を備えた作業機械１００において、いずれかのポンプ制御装置１８，１９が故障して停止しても、一部の油圧ポンプのみを停止するだけであるため、作業機械の動作を停止することなく作業し続けることができ、稼働率の高い作業機械を提供できる。

また、上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、例えば、開回路ポンプ直接制御回路を備えた油圧ショベルにおいて、いずれかのポンプ制御装置１８，１９が故障して停止しても、一部の片傾転ポンプのみが停止するだけであり、油圧ショベルの停止を必要としないので、稼働率の高い油圧ショベルを提供することができる。

なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム，アーム，バケット，油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。

また、本実施の形態においては、第１ポンプ制御装置１８が故障した場合に、ブームシリンダ１を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ３を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作するポンプ制御装置に接続されているレギュレータと、制御可能な片傾転ポンプに流路で接続された流路切換回路を制御し、片傾転ポンプの吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

また、第２ポンプ制御装置１９が故障して停止し、第１ポンプ制御装置１８が稼働している場合も、正常動作する第１ポンプ制御装置１８に接続されている第１片傾転ポンプ１１のレギュレータ１１ａと、制御可能な第１片傾転ポンプ１１に流路で接続された切換弁１５を制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

以下、本発明の作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１、アームシリンダ３と、第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６とをそれぞれ油圧閉回路で接続した回路に、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２をそれぞれ油圧閉回路のシリンダヘッド側の流路に接続し、両傾転ポンプと片傾転ポンプを連動させて油圧アクチュエータを駆動する複数の開閉ポンプ直接制御回路を設けたことと、開閉ポンプ直接制御回路ごとにポンプ制御装置を複数備えたことを特徴とする。

図３に示す本発明の作業機械の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１、アームシリンダ３を第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６とそれぞれ油圧閉回路で接続した回路を備える。第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６は、動力伝達装置１０に接続されていて、それぞれ流量調整装置として一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構、および斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整する第１調整器としてのレギュレータ３５ａ，３６ａを備えている。レギュレータ３５ａ，３６ａは、それぞれ第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９から制御信号線５０，５１を介して受信した駆動信号に従って、第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６の吐出流量を制御する。

流路切換回路としては、切換弁３７〜４１，４３を備えている。切換弁３７は流路２０〜２３に接続され、切換弁３８は流路２０，２２，２８，２９に接続されている。また、切換弁３９は流路２４，２６，３０，３１に接続され、切換弁４０は流路２４〜２７に接続されている。

切換弁３７は、流路２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁３７が流通状態になると、第１両傾転ポンプ３５はブームシリンダ１と流路２０，２１，２３，２２を介して接続されている。

切換弁３８は、流路２８，２９，２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁３８が流通状態になると、第１両傾転ポンプ３５はアームシリンダ３と流路２０，２２，２８，２９，２５，２７を介して接続されている。

切換弁３９は、流路３０，３１，２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁３９が流通状態になると、第２両傾転ポンプ３６はブームシリンダ１と流路２４，２６，３０，３１，２１，２３を介して接続されている。

切換弁４０は、流路２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁４０が流通状態になると、第２両傾転ポンプ３６はアームシリンダ３と流路２４，２５，２７，２６を介して接続されている。

また、第１片傾転ポンプ１１の吐出ポートは、切換弁４１と流路４２を介して流路２０へと接続されている。第１片傾転ポンプ１１の吸入ポートは、流路を介してタンク３２に接続されている。同様に、第２片傾転ポンプ１２の吐出ポートは、切換弁４３と流路４４を介して流路２４へと接続されている。第２片傾転ポンプ１２の吸入ポートは、流路を介してタンク３２に接続されている。

第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２は、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ傾転斜板機構と、斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整する第２調整器としてのレギュレータ１１ａ，１２ａを備えている。レギュレータ１１ａ，１２ａは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９から制御信号線５０，５１を介して受信した吐出流量制御信号に従い、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量を制御する。

なお、本実施の形態においては、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出ポートは、流路２０，２４へと接続されているが、これに限るものではなく、流路２２，２６へそれぞれ接続されていても良い。

流路２１と流路２３には、チェック弁４５ａとフラッシング弁４６ａとが接続されていて、流路２５と流路２７には、チェック弁４５ｂとフラッシング弁４６ｂとが接続されている。チェック弁４５ａは、流路２１，２３の圧力がタンク３２の圧力以下まで下がると、タンク３２の作動油を回路に吸い込み、回路のキャビテーションを防止する。同様にチェック弁４５ｂは、流路２５，２７の圧力に応じて動作する。フラッシング弁４６ａ，４６ｂは、流路２１と２３、もしくは流路２５と２７の圧力の低い流路をタンク３２に接続し、閉回路内の余剰作動油を排出する。

また、切換弁３７，３８，３９，４０，４１，４３は、制御信号線を介して上位制御装置３３に接続されている。

次に、本実施の形態における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の停止状態について説明する。

操作レバー３４ａ，３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６、及び、第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量制御信号を０に決定し、切換弁３７〜４１，４３の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を切換弁３７，３８，３９，４０，４１，４３に制御信号線を介して送信し、遮断状態に制御する。

また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは吐出流量制御信号を受信する。流量制御部１８ｂは受信した吐出流量制御信号に基づき、ポンプの押しのけ容積を算出して、レギュレータ３５ａ，１１ａへ駆動信号を出力することで、第１両傾転ポンプ３５、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御する。同様に、流量制御部１９ｂは受信した吐出流量制御信号に基づき、ポンプの押しのけ容積を算出して、レギュレータ３６ａ，１２ａへ駆動信号を出力することで、第２両傾転ポンプ３６，第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を制御する。

第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６と第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量が０であり、かつ、切換弁３７〜４１，４３が遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ１とアームシリンダ３は停止する。

次に、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。
操作レバー３４ａがブームシリンダ１を伸展させる方向に操作され、操作レバー３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量制御信号を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量制御信号を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量制御信号を０に決定する。また、圧油制御部３３ａは、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。

信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を切換弁３７〜４１，４３に制御信号線を介して送信し、切換弁３７を流路２０と流路２１が流通状態になるように制御し、切換弁４１を流路４２と流通状態となるように制御し、切換弁３８，３９，４０，４３を遮断状態に制御する。また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信する。

第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の流量制御部１８ｂ，１９ｂは、それぞれ通信線を介して吐出流量制御信号を受信する。流量制御部１８ｂ，１９ｂは、それぞれ、吐出流量制御信号に基づく駆動信号を制御信号線５０，５１を介してレギュレータ３５ａ，１１ａ，３６ａ，１２ａに送信し、レギュレータ３５ａ，１１ａ，３６ａ，１２ａは受信した駆動信号に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量を流路２０側に作動油を吐出するよう制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路４２側に作動油を吐出するよう制御する。また、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を０に制御する。

第１両傾転ポンプ３５が作動油を流路２０側に吐出し、かつ、切換弁３７が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ３５が吐出した作動油は流路２０、切換弁３７、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。また、第１片傾転ポンプ１１が流路４２側へ作動油を吐出し、かつ、切換弁４１が流通状態であるため、第１片傾転ポンプ１１が吐出した作動油は流路４２を介して流路２０へ合流し、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。このことにより、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流出し、流路２３、切換弁３７、流路２２を介して第１両傾転ポンプ３５へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

次に、第１ポンプ制御装置１８が故障して停止した場合に、ブームシリンダ１を伸展動作させる状態について説明する。

操作レバー３４ａがブームシリンダ１を伸展させる方向に操作され、操作レバー３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量制御信号を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１の制御信号を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の制御信号を０に決定する。また、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１ポンプ制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１ポンプ制御装置１８は故障状態と判定する。第１ポンプ制御装置１８が故障して停止すると、故障判定部３３ｂは第１ポンプ制御装置１８を故障状態と判定する。

第１ポンプ制御装置１８を故障状態と判定した故障判定部３３ｂは、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を０に再設定し、第２両傾転ポンプ３６のポンプ吐出流量指令値を流路２４側に吐出する操作量に応じた値に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に再設定する。また、切換弁３９の流路切換回路制御信号を流路２４と流路３１が流通状態になるように再設定し、切換弁４３の流路切換回路制御信号を流路４４と流通状態になるように再設定し、切換弁３７，３８，４０，４１の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。

信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を切換弁３７〜４１，４３に制御信号線を介して送信し、切換弁３９を流路２４と流路３１が流通状態になるように制御し、切換弁４０を遮断状態に制御する。また、切換弁４３を流路４４が流通状態になるように制御する。切換弁３７、３８、４１を遮断状態に制御する。また、信号送信部３３ｃは、吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは吐出流量制御信号を受信する。

第２ポンプ制御装置１９の流量制御部１９ｂは、吐出流量制御信号に基づく駆動信号を制御信号線５１を介してレギュレータ３６ａ，１２ａにそれぞれ送信し、レギュレータ３６ａ，１２ａは受信した駆動信号に基づいて、第２両傾転ポンプ３６の吐出流量を流路２４側に作動油を吐出するよう制御し、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量をある正の値にして、流路４４側に作動油を吐出するよう制御する。このとき、第１ポンプ制御装置１８の信号受信部１８ａは、故障しているため信号を受信できず、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１は制御されずに、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１の吐出流量は初期状態である０となる。

第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２が作動油を吐出し、かつ、切換弁３９，４３が流通状態であるため、第２両傾転ポンプ３６が吐出した作動油は流路２４、切換弁３９、流路３１、２１を介して、第２片傾転ポンプ１２が吐出した作動油は切換弁４３、流路４４を介してブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、３０、切換弁３９、流路２６を介して第２両傾転ポンプ３６へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

ところで、図３に示す概略図において、例えば、第１ポンプ制御装置１８と第２ポンプ制御装置１９の機能が１台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介してレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａが接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、レギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａを制御することができなくなり、第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６と第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量は、全て初期状態である０となる。そのため、第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６と第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出した作動油は、ブームシリンダ１，アームシリンダ３のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ１，アームシリンダ３は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。

本実施の形態では、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９のいずれが故障して停止すると、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１及び第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２のいずれかが制御不能となる。しかし、制御可能であるポンプ制御装置と両傾転ポンプと片傾転ポンプと切換弁とを用いて、吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ１もしくはアームシリンダ３に流入させることができる。したがって、いずれかのポンプ制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

さらに、本実施の形態においては、第１両傾転ポンプ３５と連動する第１片傾転ポンプ１１を同一の第１ポンプ制御装置１８で制御し、同様に、第２両傾転ポンプ３６と連動する第２片傾転ポンプ１２を同一の第２ポンプ制御装置１９で制御する構成にしたので、ポンプ制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。

例えば、図３に示す概略図において、開閉ポンプ直接制御回路では、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１の吐出流量の比を、接続する油圧シリンダの受圧面積比を合わせることで、油圧シリンダのシリンダヘッドとシリンダロッドとの入出力流量差を吸収して油圧シリンダの操作性を向上させている。このような状況で、例えば、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１が別々のポンプ制御装置で制御されていたと仮定すると、第１両傾転ポンプ３５側のポンプ制御装置が故障しても、第１片傾転ポンプ１１は制御可能であるため、第１片傾転ポンプ１１が作動油を吐出して、ブームシリンダ１を駆動することはできるが、第１両傾転ポンプ３５を制御することはできなくなる。このことにより、第１片傾転ポンプ１１の作動油を第１両傾転ポンプ３５側に合流させることができなくなる。この結果、油圧シリンダの受圧面積比に合わせた入出力流量差を吸収できなくなり、油圧シリンダの挙動が不安定になり、操作性が低下する。

本実施の形態においては、第１ポンプ制御装置１８が故障して停止した場合、切換弁３７，３８，４１は遮断状態となり、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２によってブームシリンダ１を駆動できるため、ブームシリンダ１の受圧面積比に合わせた入出力流量差を第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２で吸収できる。この結果、第１ポンプ制御装置１８が故障しても油圧ショベルの操作性は低下しない。

上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、開閉ポンプ直接制御回路毎にポンプ制御装置を設けたので、ポンプ制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム，アーム，バケット，油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。

また、本実施の形態においては、第１ポンプ制御装置１８が故障した場合に、ブームシリンダ１を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ３を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作するポンプ制御装置に接続されている両傾転ポンプ及び片傾転ポンプのレギュレータと、流路切換回路を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

また、第２ポンプ制御装置１９が故障して停止し、第１ポンプ制御装置１８が稼働している場合も、正常動作する第１ポンプ制御装置１８に接続されている第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１と切換弁３８、４１を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

以下、本発明の作業機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図４に示す本発明の作業機械の第３の実施の形態は、大略第２の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、予備ポンプ制御装置４７を備えた点が異なる。予備ポンプ制御装置４７は通信線を介して上位制御装置３３に接続されると共に、制御信号線５２，５３を介して第１及び第２両傾転ポンプ３５，３６と第１及び第２片傾転ポンプ１１，１２のレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａに接続されている。また予備ポンプ制御装置４７は、信号受信部４７ａと、制御切換部４７ｂと、流量制御部４７ｃを備えている。

次に、本実施の形態における、ポンプ制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる状態について説明する。なお、ポンプ制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ１の駆動方法については、第２の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第１ポンプ制御装置１８が故障して停止した場合に、ブームシリンダ１を伸展動作させる状態について説明する。

操作レバー３４ａがブームシリンダ１を伸展させる方向に操作され、操作レバー３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の圧油制御部３３ａは、制御信号線を介して操作レバー３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量制御信号を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量制御信号を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量制御信号を０に決定する。また、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１ポンプ制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、故障判定部３３ｂは正常な稼動状態と判定する。一方、一定時間、信号が送られてこない場合は、故障判定部３３ｂは第１ポンプ制御装置１８が故障状態と判定し、故障した第１ポンプ制御装置１８のＩＤを故障ポンプ制御装置ＩＤとして設定する。ここでＩＤは例えばポンプ制御装置の固有の製造番号等である。

信号送信部３３ｃは、制御信号線を介して切換弁４１を流路４２が流通状態になるように制御し、切換弁３８〜４０，４３を遮断状態に制御する。また、信号送信部３３ｃは、故障ポンプ制御装置ＩＤと吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９と予備ポンプ制御装置４７に通信線を介して送信する。第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９と予備ポンプ制御装置４７の信号受信部１８ａ，１９ａ，４７ａは、故障ポンプ制御装置ＩＤと吐出流量制御信号をそれぞれ受信する。

予備ポンプ制御装置４７の制御切換部４７ｂは、受信した故障ポンプ制御装置ＩＤと吐出流量制御信号に基づき、駆動制御対象を第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１と選択する。このとき、駆動制御対象への制御信号線の接続は、ソフトウエアによる切換えや、リレー回路を用いた電気回路による切換えでも、いずれの方法でも良い。

流量制御部４７ｃは、制御切換部４７ｂが選択した駆動制御対象である第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１のレギュレータ３５ａ，１１ａに、吐出流量制御信号に基づく駆動信号を制御信号線５２を介して送信する。レギュレータ３５ａ，１１ａは受信した駆動信号に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量を流路２０側に作動油を吐出するよう制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路４２側に作動油を吐出するよう制御する。一方、第１ポンプ制御装置１８の信号受信部１８ａは、故障しているため信号を受信できず、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１のレギュレータ３５ａ、１１ａに対して制御信号を出力しない。

第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１が作動油を吐出し、かつ、切換弁３７，４１が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ３５が吐出した作動油は流路２０、切換弁３７、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。また、第１片傾転ポンプ１１が吐出した作動油は、切換弁４１、流路４２を介して流路２１へ合流する。この結果、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流出し、流路２３、切換弁３７、流路２２を介して第１両傾転ポンプ３５へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

ところで、第２の実施の形態においては、いずれかのポンプ制御装置が故障した場合に、正常動作しているポンプ制御装置を用いて、油圧アクチュエータを駆動させるが、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の同時駆動操作はできない。このため、正常動作している油圧ショベルに比べると操作性が低下するという問題がある。

本実施の形態では、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９のいずれが故障して停止しても、故障したポンプ制御装置の代わりに予備ポンプ制御装置４７を用いて、該当の片傾転ポンと両傾転ポンプを制御することができる。このため、ポンプ制御装置が故障した場合でも、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の同時操作が可能になる。したがって、いずれかのポンプ制御装置が故障しても、動作を停止することなく、ポンプ制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、予備ポンプ制御装置４７を設けたので、いずれかのポンプ制御装置が故障しても、動作を停止することなく、ポンプ制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

以下、本発明の作業機械の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成する油圧駆動装置の要部構成を示す概略図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図５に示す本発明の作業機械の第４の実施の形態は、大略第２の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、表示装置４８を備えた点が異なる。表示装置４８は通信線を介して上位制御装置３３に接続されていて、信号受信部４８ａと、表示部４８ｂとを備えている。

次に、本実施の形態における、ポンプ制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる動作について説明する。なお、ポンプ制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ１の駆動方法、及びポンプ制御装置が故障した場合のブームシリンダ１の駆動方法については、第２の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第１ポンプ制御装置１８が故障して停止したときに、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

上位制御装置３３の故障判定部３３ｂは、第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１ポンプ制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、故障判定部３３ｂは正常な稼動状態と判定する。一方、一定時間、信号が送られてこない場合は、故障判定部３３ｂは第１ポンプ制御装置１８が故障状態と判定し、故障した第１ポンプ制御装置１８のＩＤを故障ポンプ制御装置ＩＤとして設定する。ここでＩＤは例えばポンプ制御装置の固有の製造番号等である。

上位制御装置３３の信号送信部３３ｃは、故障ポンプ制御装置ＩＤと吐出流量制御信号を第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９と表示装置４８に通信線を介して送信する。第１及び第２ポンプ制御装置１８，１９と表示装置４８の信号受信部１８ａ，１９ａ，４８ａは、故障ポンプ制御装置ＩＤと吐出流量制御信号をそれぞれ受信する。表示装置４８の表示部４８ｂは、受信した故障ポンプ制御装置ＩＤを画面に表示する。表示部４８ｂは、ディスプレイやＬＣＤなどの表示器であり、故障ポンプ制御装置ＩＤをオペレータが認識できるものであれば良い。

ところで、第２の実施の形態においては、いずれかのポンプ制御装置が故障した場合に、オペレータもしくはメンテナンス実施作業者では、故障したポンプ制御装置の特定は困難であった。このため、別途、故障ポンプ制御装置の特定作業と、故障ポンプ制御装置の交換作業など、メンテナンスに時間がかかるという問題があった。

本実施の形態では、表示装置４８を設けたので、いずれかのポンプ制御装置が故障して停止しても、故障したポンプ制御装置を特定することが容易となり、ポンプ制御装置の交換などのメンテナンスを早急に実施することができる。

したがって、ポンプ制御装置が故障しても、早急にメンテナンスを実施し、正常なポンプ制御装置に交換することで、油圧ショベルの動作をすぐに正常に復帰することができる。このことにより、油圧ショベルの作業量の低下時間を抑制できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

また、以上の実施の形態では、ブームシリンダ１とアームシリンダ３を駆動させる油圧回路を中心に述べているが、この技術思想は旋回油圧モータ７とバケットシリンダ５の閉回路および開回路にも適用可能である。例えば、ブーム，アーム、バケット、旋回を駆動する４つの閉回路を備えた開閉ポンプ直接制御回路に本発明を適用して、４台のポンプ制御装置を備えても有効である。

一方、本発明と異なり、例えば、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の回路に対して一のポンプ制御装置、バケットシリンダ５と旋回油圧モータ７の回路に対して他のポンプ制御装置を配置し、４つの開回路もしくは開閉回路に対して、２つのポンプ制御装置を備えることも考えられる。しかし、いずれかのポンプ制御装置が故障してしまうと、同時に駆動できるアクチュエータが２つのみとなってしまう。

４つの閉回路を備えた開閉ポンプ直接制御回路に４台のポンプ制御装置を備える本発明の構成であれば、１つのポンプ制御装置が故障しても３つのアクチュエータが同時に駆動できるので、油圧ショベルの稼働率を向上させることができる。

なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施の形態では、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は油圧ショベル以外の建設機械にも適用可能である。例えば、油圧式クレーン等、作業装置で複数の油圧アクチュエータを閉回路によって駆動する油圧装置を備えた作業機械の全般に本発明は適用可能である。

１：ブームシリンダ、１ａ：ブームヘッド、１ｂ：ブームロッド、２：ブーム、３：アームシリンダ、３ａ：アームヘッド、３ｂ：アームロッド、４：アーム、５：バケットシリンダ、６：バケット、７：旋回油圧モータ、９：エンジン、１０：動力伝達装置、１１：第１片傾転ポンプ、１２：第２片傾転ポンプ、１１ａ，１２ａ：レギュレータ（開回路ポンプ用調整器）、１４〜１７：切換弁、１８：第１ポンプ制御装置、１９：第２ポンプ制御装置、１８ａ，１９ａ：信号受信部、１８ｂ，１９ｂ：流量制御部、２０〜３１：流路、３２：タンク、３３：上位制御装置、３３ａ：圧油制御部、３３ｂ：故障判定部、３３ｃ：信号送信部、３４ａ，３４ｂ：操作レバー、３５：第１両傾転ポンプ、３６：第２両傾転ポンプ、３５ａ，３６ａ：レギュレータ（閉回路ポンプ用調整器）、３７〜４１，４３：切換弁、４２，４４：流路（合流流路）、４５ａ，ｂ：チェック弁、４６ａ，ｂ：フラッシング弁、４７：予備ポンプ制御装置、４７ａ：信号受信部、４７ｂ：制御切換部、４７ｃ：流量制御部、４８：表示装置、４８ａ：信号受信部、４８ｂ：表示部、５０：制御信号線、５１：制御信号線、５２：制御信号線、５３：制御信号線、１００：油圧ショベル、１０１：キャブ、１０２：上部旋回体、１０４：フロント作業機。

Claims (2)

1. 複数の油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプのそれぞれの吐出側に接続された流路に設けられ、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとの接続関係を選択的に切換える流路切換弁と、前記複数の油圧ポンプの吐出流量をそれぞれ調整する複数の調整器と、オペレータが操作する操作レバーとを備えた作業機械において、
   前記操作レバーの操作量に基づいて前記複数の油圧ポンプから前記複数の油圧アクチュエータへの流路を前記流路切換弁により切り換えると共に、前記複数の油圧ポンプの吐出流量制御信号を算出する圧油制御部と、前記圧油制御部で算出した吐出流量制御信号を送信する信号送信部を備えた上位制御装置と、
   前記複数の油圧ポンプそれぞれに対応して設けられ、前記複数の調整器を制御する複数のポンプ制御装置と、
   前記上位制御装置によって制御される予備ポンプ制御装置とを備え、
   前記複数のポンプ制御装置が、前記上位制御装置からの吐出流量制御信号を受信する信号受信部と、前記吐出流量制御信号に基づき前記複数のポンプの吐出流量を制御する指令信号を生成し、前記複数の調整器へ前記指令信号を出力する流量制御部とを有し、
   前記上位制御装置は、前記複数のポンプ制御装置のうちいずれが故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、
   前記圧油制御部は、前記故障判定部が故障したと判断した一のポンプ制御装置と前記一のポンプ制御装置に接続された一のポンプを選択し、
   前記信号送信部は、前記圧油制御部で選択された一のポンプの選択信号を前記予備ポンプ制御装置へ送信し、
   前記予備ポンプ制御装置は、前記上位制御装置からの前記選択信号と前記吐出流量制御信号を受信する信号受信部と、前記選択信号と前記吐出流量制御信号に基づき駆動すべきポンプを選択する制御切換部と、前記吐出流量制御信号を基に前記ポンプの吐出流量を制御する指令信号をそれぞれ生成し、前記調整器へ前記指令信号を出力する流路制御部を備えた
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記複数の油圧ポンプがそれぞれ両傾転ポンプであり、
   前記複数の両傾転ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとがそれぞれ流路で閉回路状に接続されると共に、前記流路のいずれか片側の流路に片傾転ポンプが接続された合流流路が形成されており、
   前記複数の調整器が前記複数の両傾転ポンプの吐出流量をそれぞれ調整する両傾転ポンプ用調整器であり、
   前記片傾転ポンプの吐出流量をそれぞれ調整する片傾転ポンプ用調整器を更に備え、
   前記上位制御装置に設けられる前記圧油制御部が、前記複数の両傾転ポンプ及び前記複数の片傾転ポンプの吐出流量制御信号を算出し、
   前記複数のポンプ制御装置が、前記複数の両傾転ポンプ用調整器及び前記複数の片傾転用調整器を制御し、前記流量制御部が、前記上位制御装置からの前記吐出流量制御信号に基づき、前記複数の両傾転ポンプ及び前記複数の片傾転ポンプの吐出流量を制御する指令信号を生成し、前記複数の両傾転ポンプ用調整器及び前記複数の片傾転ポンプ用調整器へ前記指令信号を出力する
   ことを特徴とする作業機械。

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