JP7046024B2

JP7046024B2 - 作業機械

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Publication number: JP7046024B2
Application number: JP2019033384A
Authority: JP
Inventors: 慶幸土江; 浩一柴田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2022-04-01
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: EP3933116A4; JP2020139275A; US20220064904A1; CN113316673A; EP3933116A1; CN113316673B; KR20210098530A; KR102543030B1; WO2020174768A1; US11371212B2

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。

電気式の操作レバーで電磁弁（スプール制御弁）を操作し、パイロットポンプから出力される一次圧を電磁弁で減圧して生成したパイロット圧で方向切換弁を駆動してアクチュエータを操作する作業機械がある。この種の作業機械において、操作レバーの中立時にパイロット圧が所定圧力より大きな場合に、電磁弁が開いた状態で固着した状態（以下、開固着という）であると判定し、遮断弁で一次圧を遮断してアクチュエータを停止させるものが知られている（特許文献１）。

特開２０１７－１１０６７２号公報

しかし、例えば電磁弁の開固着の検知に用いる検出器（例えば圧力センサ）に異常が発生した場合について特許文献１では考慮されていない。仮に電磁弁の開固着の発生の有無が判断できない場合に一律に遮断弁を閉じてアクチュエータを動作不能とするシステムとすると、実際には電磁弁に異常がなくアクチュエータを正常に操作できる状況下では可用性を損なう結果となる。反対に電磁弁の開固着が判定できない場合に一律に遮断弁を開放するシステムとすると、電磁弁が開固着していない状況下では正常にアクチュエータを操作できるが、電磁弁の開固着が発生するとアクチュエータが停止できなくなってしまう。

本発明の目的は、方向切換弁駆動用の電磁弁の開固着が検知できない状況において、必要以上にアクチュエータを動作不能とすることなく、それでいて電磁弁が開固着した場合にはレバー操作によりアクチュエータを停止できる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、作動油を吐出する油圧ポンプ、前記油圧ポンプから吐出された作動油で駆動されるアクチュエータ、前記アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する方向切換弁、固定容量型のパイロットポンプ、前記パイロットポンプの吐出圧を元圧として前記方向切換弁を駆動するパイロット圧を生成する電磁弁、前記パイロットポンプから前記電磁弁への作動油を遮断する遮断弁、操作レバーの操作量を検出する第１センサ、前記電磁弁の動作に関する状態量を検出する第２センサ、及び前記第１センサ及び前記第２センサの検出信号に基づいて前記電磁弁と前記遮断弁を制御するコントローラを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記第２センサの検出信号に基づいて前記第２センサの異常の有無を判定し、前記第２センサを異常と判定した場合、前記第１センサの検出信号に基づいて前記操作レバーの操作が検出された場合には前記遮断弁に開指令し、前記操作レバーの中立状態が検出された場合には前記遮断弁に閉指令することを特徴とする。

本発明によれば、方向切換弁駆動用の電磁弁の開固着が検知できない状況において、必要以上にアクチュエータを動作不能とすることなく、それでいて電磁弁が開固着した場合にはレバー操作によりアクチュエータを停止できる。

本発明の第１実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの左側面図図１の作業機械に備えられた駆動システムの要部を一部抜き出して表した図図２に示した電磁弁で生成されるパイロット圧と電磁弁に印加される電流との関係を表した図図２に示したコントローラによる遮断弁の開閉制御の制御手順を表すフローチャート第１実施形態において電磁弁の開固着が判定不能な状況下で電磁弁が正常動作する場合のレバー操作と電磁弁一次圧及びパイロット圧との関係を表した図第１実施形態において電磁弁の開固着が判定不能な状況下で電磁弁が開固着した場合のレバー操作と電磁弁一次圧及びパイロット圧との関係を表した図第２実施形態において電磁弁の開固着が判定不能な状況下におけるレバー操作と電磁弁一次圧及びパイロット圧との関係を表した図

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

＜第１実施形態＞
－作業機械－
本発明は油圧ショベルに限らずクレーン等の他種の作業機械にも適用可能であるが、以下においては油圧ショベルに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

図１は本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの左側面図である。本実施形態では図１中の左右を作業機械の前後とする。同図に示した作業機械は、走行体１、走行体１上に設けた旋回体２、及び旋回体２に取り付けた作業機（フロント作業機）３を備えている。

走行体１は作業機械の基部構造体であり、左右の履帯４により走行するクローラ式の走行体であるが、ホイール式の走行体が用いられる場合もある。走行体１は左右の走行モータ（不図示）により左右の履帯４をそれぞれ駆動して走行する。

旋回体２は旋回輪６を介して走行体１の上部に設けられ、左側前部にオペレータが搭乗する運転室７を備えている。旋回体２のベースフレームである旋回フレームには旋回モータ（不図示）が取り付けられている。旋回モータには、電動モータを用いる場合、油圧モータを用いる場合、双方を用いる場合がある。旋回体２における運転室７の後側には動力室９、最後部にはカウンタウェイト１０が設けられている。運転室７には、オペレータが座る運転席（不図示）が設けられている。運転席の左右には旋回体２の旋回動作や作業機３の動作を指示する左右の操作レバー（図２の操作レバー１６等）が配置されている。動力室９には、油圧アクチュエータを駆動する作動油を吐出する油圧ポンプ３１（図２）、油圧ポンプ３１を駆動する原動機（不図示）、油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する制御弁装置（例えば図２の方向切換弁３４）等が収容されている。原動機としては、エンジン（内燃機関）の他、電動機が用いられ得る。旋回体２には、原動機を含む各作動装置を制御するコントローラ４０（図２）も備えられている。

作業機３は、旋回体２の前部（本実施形態では運転室７の右側）に連結されている。作業機３は、ブーム２１、アーム２２、及びアタッチメント２３（本実施形態ではバケット）を備えた多関節型のフロント作業装置である。ブーム２１は旋回フレームに上下に回動可能に直接連結されると共に、ブームシリンダ２４を介して旋回体フレームと連結されている。アーム２２はブーム２１の先端に回動可能に直接連結されると共に、アームシリンダ２５を介してブーム２１に連結されている。アタッチメント２３はアーム２２の先端に回動可能に直接連結されると共に、アタッチメントシリンダ２６を介してアーム２２に連結されている。ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６は、油圧アクチュエータである。

図１の作業機械においては、旋回モータ（不図示）、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６に対し、油圧ポンプ３１から吐出された作動油が左右の操作レバーの操作に応じて制御弁装置を介して供給される。旋回モータが駆動されると旋回体２が旋回する。ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５及びアタッチメントシリンダ２６が駆動されるとそれぞれブーム２１、アーム２２及びアタッチメント２３が回動し、アタッチメント２３の位置と姿勢が変化する。走行体１は運転席の前方に配置された走行操作用のペダル付きレバー（不図示）により操作される。

－システム要部－
図２は図１の作業機械に備えられた駆動システムの要部を一部抜き出して表した図である。図２ではコントローラの機能ブロックを油圧回路と共に表している。また、同図ではアームシリンダ２５の伸長動作に関わるシステムを図示しているが、アームシリンダ２５の収縮動作、ブームシリンダ２４及びアタッチメントシリンダ２６の伸縮動作、走行モータの正転逆転動作に各関わる部分も同様の構成である。そのため、アームシリンダ２５の伸長動作の関連部分を代表して以下に説明し、他の動作の関連部分の説明は省略する。

同図のシステムは、油圧ポンプ３１、パイロットポンプ３２、作動油タンク３３、方向切換弁３４、電磁弁３５、遮断弁３６、第１センサ３７、第２センサ３８，３９及びコントローラ４０を含んでいる。

・油圧ポンプ
油圧ポンプ３１はアームシリンダ２５等を駆動する作動油を吐出するポンプであり、原動機（不図示）により駆動される。油圧ポンプ３１は固定用流量型の場合もあるが本実施形態では可変流量型とする。油圧ポンプ３１から吐出された作動油はポンプライン３１ａ（油圧ポンプ３１の吐出配管）を流れ、方向切換弁３４を経由してアームシリンダ２５に供給される。アームシリンダ２５からの戻り油は、方向切換弁３４を介してタンクライン３３ａに流れ込んで作動油タンク３３に戻される。ポンプライン３１ａには、このポンプライン３１ａの最高圧力を規制するリリーフ弁（不図示）が設けられている。

・パイロットポンプ
パイロットポンプ３２は方向切換弁３４等のコントロールバルブを駆動するパイロット圧の一次圧（元圧）を出力する固定容量型のポンプであり、油圧ポンプ３１と同じく原動機（不図示）により駆動される。原動機（不図示）とは別の動力源でパイロットポンプ３２を駆動する構成とすることもできる。パイロットライン３２ａはパイロットポンプ３２の吐出配管であり、電磁弁３５を介して方向切換弁３４のアームクラウド動作側の受圧部３４ａに接続している。

・方向切換弁
方向切換弁３４は油圧ポンプ３１からアームシリンダ２５に供給される作動油の流れ（方向及び流量の双方又は方向のみ）を制御する油圧駆動式のコントロールバルブであり、受圧部３４ａ，３４ｂに入力されるパイロット圧により駆動される。方向切換弁３４の各ポートには、ポンプライン３１ａ及びタンクライン３３ａの他、アームシリンダ２５のボトム側ポートに接続する油路２５ａ、及びアームシリンダ２５のロッド側ポートに接続する油路２５ｂが接続されている。また、方向切換弁３４のアームクラウド動作側の受圧部３４ａには、前述した通り電磁弁３５を介してパイロットライン３２ａが接続されている。ここで、パイロットライン３２ａは複数のグループに分岐している。一例として、例えばパイロットライン３２ａが分岐部Ｘでパイロットライン３２ａａ，３２ａｂに分岐し、パイロットライン３２ａａ，３２ａｂがそれぞれ複数に分岐しているとする。この場合、パイロットライン３２ａａから分岐部Ｙで分岐した複数のパイロットライン３２ａ１，３２ａ２，３２ａ３…を１つのグループと扱う。同様にパイロットライン３２ａｂから分岐した複数のパイロットライン（不図示）を１つのグループと扱う。一例として、パイロットライン３２ａａのグループが作業機３に搭載された油圧アクチュエータ（ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、アタッチメントシリンダ２６）や旋回モータを駆動する各方向切換弁の対応する受圧部に接続されているものとする。例えばパイロットライン３２ａ１が上記の受圧部３４ａに、パイロットライン３２ａ２が方向切換弁３４のアームダンプ動作側の受圧部３４ｂに接続している。パイロットライン３２ａ３も、対応する油圧アクチュエータ（例えばブームシリンダ２４）の方向切換弁（不図示）の対応する受圧部に接続している。一例として、パイロットライン３２ａｂのグループは分岐して走行モータを駆動する各方向切換弁の対応する受圧部に接続されているものとする。

図２においては、方向切換弁３４の受圧部３４ａ（又は３４ｂ）にパイロット圧が作用すると、方向切換弁３４のスプールが図２中の右側（又は左側）に移動し、パイロット圧の入力が停止するとバネの力でスプールが中立位置に復帰する。図示は簡略化してあるが、方向切換弁３４の中立位置はポンプライン３１ａをタンクライン３３ａに接続し、アームシリンダ２５に対する作動油の給排を停止して、アームシリンダ２５の伸縮動作を停止させる。例えば方向切換弁３４の受圧部３４ａにパイロット圧が作用すると、方向切換弁３４のスプールがパイロット圧の大きさに応じた距離だけ右側に移動し、パイロット圧に応じた流量の作動油が油路２５ａを介してアームシリンダ２５のボトム側ポートに供給される。これによりパイロット圧の大きさに応じた速度でアームシリンダ２５が伸長しアーム２２がクラウド方向に回動する。反対に方向切換弁３４の受圧部３４ｂにパイロット圧が作用すると、スプールが左側に移動し作動油が油路２５ｂを介してアームシリンダ２５のロッド側ポートに供給されてアーム２２がダンプ方向に回動する。他の方向切換弁（不図示）も同様に動作し、対応する油圧アクチュエータを駆動する。

・電磁弁
電磁弁３５はパイロットライン３２ａ１に設けた例えばノーマルクローズタイプで比例電磁駆動式の減圧弁（スプール制御弁）である。電磁弁３５はコントローラ４０からの指令信号でソレノイドが励磁されると開き、指令信号の大きさに応じてパイロットポンプ３２の吐出圧を元圧（一次圧）とし、これを減圧して方向切換弁３４を駆動するパイロット圧を生成する。電磁弁３５は遮断時にパイロットライン３２ａ１と受圧部３４ａとの接続を遮断してパイロットライン３２ａ１を作動油タンク３３に接続し、開度の上昇に伴って受圧部３４ａに繋がる出口ポートの開口面積の割合を増加させる構造である。図示省略されているが、パイロットライン３２ａから分岐して対応する受圧部に接続する各パイロットライン（パイロットライン３２ａ２等）にも、同様の電磁弁が設けられている。

・遮断弁
遮断弁３６はパイロットポンプ３２と電磁弁３５との接続を遮断するノーマルオープンタイプで電磁駆動式の切換弁（オンオフ弁）である。この遮断弁３６は、パイロットライン３２ａにおける電磁弁３５とパイロットポンプ３２との間（本例ではパイロットライン３２ａａの分岐部Ｘ，Ｙの間）に設けられている。遮断弁３６は遮断時にパイロットライン３２ａ，３２ａａの接続を遮断してパイロットライン３２ａを作動油タンク３３に接続し、開放時にパイロットライン３２ａ，３２ａａを接続してパイロットライン３２ａと作動油タンク３３との接続を遮断する構造である。

なお、遮断弁３６はいわゆるゲートロック弁ＧＬとは別個のものである。ゲートロック弁ＧＬは、方向切換弁３４を含む各方向切換弁の各受圧部に分岐して繋がる各パイロットラインの分岐部Ｘよりも上流側に位置している。ゲートロック弁ＧＬが閉じると操作の有無に関わらず全ての方向切換弁が中立位置になり、全ての油圧アクチュエータが停止する。それに対し、遮断弁３６は分岐部Ｘよりも下流側に位置し、全数の方向切換弁を複数にグループ分けした場合に１つのグループ（例えば作業機３の油圧アクチュエータと旋回モータ）の方向切換弁を駆動するパイロット圧を遮断するように配置されている。但し、個々の受圧部に接続する各パイロットライン（例えば分岐部Ｙよりも下流側）にそれぞれ遮断弁３６を設ける構成とすることもできる。

コントローラ４０からの信号によりソレノイドが励磁されると遮断弁３６は遮断位置に切り換わり、本実施形態ではパイロットライン３２ａａのグループに属する電磁弁（電磁弁３５等）に対する一次圧を遮断する。ソレノイドが消磁されると遮断弁３６は連通位置に復帰し、パイロットライン３２ａａのグループに属する電磁弁に対して一次圧を作用させる。但し、遮断弁３６をノーマルクローズ型とした場合には、励磁と消磁のタイミングを入れ換える。

・第１センサ
第１センサ３７は、操作レバー１６の操作量（本実施形態ではアームクラウド操作量）を検出する。第１センサ３７は例えば電気レバー装置に内蔵されたポテンショメータ等の角度センサであり、操作レバー１６の傾きを検出し操作量としてコントローラ４０に出力する。操作レバー１６を備えた電気レバー装置は運転室７の内部の運転席の左右のいずれか一方側に配置されている。

・第２センサ
第２センサ３８，３９は、電磁弁３５の動作に関する状態量を検出するセンサである。第２センサ３８は例えば圧力センサであり、パイロットライン３２ａ１における方向切換弁３４の受圧部３４ａと電磁弁３５との間の位置に設けられている。電磁弁３５で生成されて方向切換弁３４に印加されるパイロット圧の大きさが第２センサ３８により測定され、コントローラ４０に入力される。また第２センサ３９は例えば電流計であり、コントローラ４０と電磁弁３５のソレノイドを結線する電気信号線に設けられている。コントローラ４０で生成されて電磁弁３５に印加される電気信号（電流）の大きさが第２センサ３９により測定され、コントローラ４０に入力される。本実施形態においては、これら第２センサ３８，３９で検出されるパイロット圧や電気信号の大きさが電磁弁３５の制御状態に関わる状態量に該当する。

・コントローラ
コントローラ４０は、第１センサ３７及び第２センサ３８，３９の検出信号に基づいて電磁弁３５と遮断弁３６を制御する車載コンピュータであり、例えばＣＰＵやメモリを持つ。このコントローラ４０は、電磁弁指令演算部４１、中立判定部４２、電磁弁出力停止制御部４３、電磁弁駆動部４４、電磁弁開固着判定部４５、第２センサ異常判定部４６、中立時遮断指令部４７、遮断弁制御部４８を備えている。電磁弁指令演算部４１、中立判定部４２、…等のコントローラ４０の要素は、機能を構成要素として表したものであり、単一又は複数のＣＰＵにより実行或いは構成される。

電磁弁指令演算部４１は、第１センサ３７の信号を基に操作レバー１６の操作量（本例ではアームクラウド操作量）に比例した指令値を演算し、電磁弁出力停止制御部４３に出力する。

中立判定部４２は、第１センサ３７の信号から演算した操作レバー１６の操作量に基づいて操作レバー１６が中立位置にあるかを判定し、電磁弁出力停止制御部４３及び中立時遮断指令部４７に判定結果を出力する。操作レバー１６のポジションが中立位置であることは、操作レバー１６が操作されていないことと同義である。中立判定部４２においては、例えば操作レバー１６の操作量［ｄｅｇ］が設定値Ａ未満である場合に操作レバー１６のポジションが中立位置であると判定され、真理値として操作レバー１６が中立位置にあることを表す１が出力される（図５）。反対に操作レバー１６の操作量が設定値Ａ以上である場合に操作レバー１６が中立位置を超えて操作されていると判定され、真理値として操作レバー１６が中立位置にないことを表す０が出力される（図５）。なお、特に図示していないが、操作レバー１６はスプリングで中立位置に向かって押し付けられており、例えば手を放した状態では自然に中立位置に復帰する。

電磁弁出力停止制御部４３は、中立判定部４２から入力された判定結果が操作レバー１６のポジションが中立位置ではない（つまり操作されている）ことを通知するものである場合、電磁弁指令演算部４１で演算された指令値を電磁弁駆動部４４に出力する。反対に中立判定部４２から入力された判定結果が操作レバー１６のポジションが中立位置である（つまり操作されていない）ことを通知するものである場合、電磁弁３５を停止する指令値を電磁弁駆動部４４に出力する。

電磁弁駆動部４４は、電磁弁出力停止制御部４３から入力された指令値に応じた電気信号（例えば電流）を生成して電磁弁３５のソレノイドに出力する。操作レバー１６が操作された場合、操作量に応じた大きさの電気信号がソレノイドに印加されて電磁弁３５が開き、パイロットポンプ３２の吐出圧を元圧としてレバー操作量に応じて電磁弁３５で生成されたパイロット圧が方向切換弁３４の受圧部３４ａに作用する。反対に操作レバー１６が中立位置である（操作されていない）場合、ソレノイドが消磁されて電磁弁３５は閉じる。なお、操作レバー１６が中立位置である場合でも、電磁弁駆動部４４からは微小な電流（スタンバイ電流）が出力される。微小な電流によって電磁弁３５のソレノイドの可動鉄心を振動させ、可動鉄心の摺動部に静止摩擦力ではなく動摩擦力が作用した待機状態とすることで、電磁弁３５の応答性を高めるためである。

電磁弁開固着判定部４５は、第２センサ３８，３９の信号を基に電磁弁３５を駆動する電気信号（電流）と電磁弁３５で生成されるパイロット圧とを比較し、電磁弁３５の開固着の有無を判定して判定結果を遮断弁制御部４８に出力する。開固着の判定処理の内容を電磁弁３５で生成されるパイロット圧と電磁弁に印加される電流との関係を表した図３を用いて次の通り説明する。時刻ｔ１にレバー操作がされるとコントローラ４０からの電気信号（電流ｌ［ｍＡ］）により電磁弁３５が開き、パイロット圧Ｐ［ＭＰａ］が立ち上がる。時刻ｔ２で操作レバー１６が中立位置に戻されると電磁弁３５が閉じ、パイロット圧Ｐが０まで減少する。電磁弁３５の動作遅れがあることから、電流ｌの増減に対してパイロット圧Ｐは応答遅れ時間ｔｄ１［ｍｓ］だけ遅れて増減する。そこで、電磁弁３５のソレノイドに印加される電流ｌが設定値ｌ１［ｍＡ］を下回ってから（同図では時刻ｔ２から）応答遅れ時間ｔｄ１が経過した時点（同図では時刻ｔ３）でパイロット圧Ｐが設定値Ｐ１［ＭＰａ］以下であるかを判定する。同図に実線で示したように時刻ｔ３でパイロット圧Ｐが設定値Ｐ１以下であれば、電磁弁開固着判定部４５において電磁弁３５に開固着は発生していないと判定される。反対に、同図に破線で示したようにレバー操作を止めてもパイロット圧Ｐが下がらず時刻ｔ３でパイロット圧Ｐが設定値Ｐ１よりも大きい場合、電磁弁開固着判定部４５において電磁弁３５に開固着が発生していると判定される。

第２センサ異常判定部４６は、第２センサ３８，３９の検出信号に基づいて第２センサ３８，３９自体の異常の有無を判定する。圧力センサである第２センサ３８は歪ゲージを内蔵しており、断線や短絡等の異常を検出するために正常な出力電圧範囲が仕様で定められている。本実施形態では、第２センサ３８の正常な出力電圧範囲が例えば０．５Ｖ～４．５Ｖであるとすると、出力が０．５Ｖ未満又は４．５Ｖより大きい場合に、第２センサ異常判定部４６において第２センサ３８が異常であると判定される。電流計である第２センサ３９については、コントローラ４０（電磁弁駆動部４４）の出力電流仕様に基づき異常を判定する。具体的には、第２センサ３９の検出値が電磁弁駆動部４４の最小出力電流（スタンバイ電流）未満であれば、第２センサ異常判定部４６において第２センサ３９が異常であると判定される。また、第２センサ３９の検出値が電磁弁駆動部４４の最大出力電流以上である場合も第２センサ異常判定部４６において第２センサ３９が異常であると判定される。第２センサ３９の検出値が例えば電磁弁駆動部４４の最小出力電流から最大出力電流までの範囲に収まっていれば第２センサ３９は正常と判定される。

中立時遮断指令部４７は、第２センサ異常判定部４６が第２センサ３８，３９の少なくとも一方を異常と判定した場合、中立判定部４２で操作レバー１６の中立状態が検出されたら、遮断弁３６に閉指令をする指令を生成し遮断弁制御部４８に出力する。また、中立時遮断指令部４７は、第２センサ異常判定部４６が第２センサ３８，３９の少なくとも一方を異常と判定した場合であっても、中立判定部４２で操作レバー１６の操作が検出されたら遮断弁３６に開指令をする指令を生成し遮断弁制御部４８に出力する。なお、中立時遮断指令部４７は、第２センサ異常判定部４６が第２センサ３８，３９の双方を正常と判定した場合は、中立判定部４２の判定結果に関わらず遮断弁３６に開指令をする指令を生成し遮断弁制御部４８に出力する。

遮断弁制御部４８は、電磁弁開固着判定部４５から電磁弁３５が開固着しているとの判定結果が入力された場合、及び中立時遮断指令部４７から遮断弁３６の閉指令が入力された場合に、遮断弁３６のソレノイドに閉指令をする電気信号（電流）を出力する。これにより遮断弁３６が閉じ、電磁弁３５とパイロットポンプ３２との接続が遮断される。なお、電磁弁開固着判定部４５で電磁弁３５の開固着が検出されず、かつ中立時遮断指令部４７で遮断弁３６の閉指令がされない場合は、遮断弁制御部４８は遮断弁３６のソレノイドを消磁してパイロットポンプ３２と電磁弁３５とを接続する。

－遮断弁の制御手順－
図４はコントローラ４０による遮断弁３６の開閉制御の制御手順を表すフローチャートである。同図に示した一連の処理は、原動機が稼働して電源がコントローラ４０に投入されている間、コントローラ４０によって所定のサイクルタイム（例えば０．１ｓ）で繰り返し実行される。オペレータがキースイッチ（不図示）により作業機械の原動機を始動すると、コントローラ４０はメモリから遮断弁３６の制御プログラムをＣＰＵにロードして起動する。制御プログラムを起動すると、コントローラ４０はまず、第１センサ３７及び第２センサ３８，３９の信号を入力し、第２センサ異常判定部４６により第２センサ３８，３９に異常が発生しているかを判定する（ステップＳ１）。第２センサ３８，３９が共に正常である場合、コントローラ４０は第２センサ３８，３９の信号を基に電磁弁開固着判定部４５で電磁弁３５の開固着の発生の有無を判定する（ステップＳ２）。第２センサ３８，３９の少なくとも一方が異常である場合、コントローラ４０は第１センサ３７の信号に基づく中立判定部４２の判定結果を基に、操作レバー１６の操作の有無に応じて遮断弁３６の開閉指令を中立時遮断指令部４７で生成する（ステップＳ３）。

ステップＳ１～Ｓ３における第２センサ異常判定部４６、電磁弁開固着判定部４５及び中立時遮断指令部４７の判定の結果に基づいて、コントローラ４０は遮断弁制御部４８で遮断弁３６の開閉を制御する。

具体的には、第２センサ３８，３９が共に正常と判定された場合、電磁弁３５に開固着が発生していると判定されたら、コントローラ４０は遮断弁制御部４８で遮断弁３６に閉指令を出力して遮断弁３６を閉じる（ステップＳ５）。同様に第２センサ３８，３９が共に正常と判定された場合でも、電磁弁３５に開固着が発生していないと判定されたら、コントローラ４０は遮断弁制御部４８で遮断弁３６に開指令を出力して遮断弁３６を開放する（ステップＳ６）。

一方、第２センサ３８，３９の少なくとも一方が異常と判定された場合、操作レバー１６の中立状態が検出されたら、コントローラ４０は遮断弁制御部４８で遮断弁３６に閉指令を出力して遮断弁３６を閉じる（ステップＳ５）。同様に第２センサ３８，３９の少なくとも一方が異常と判定された場合でも、操作レバー１６の操作が検出されたら、コントローラ４０は遮断弁制御部４８で遮断弁３６に開指令を出力して遮断弁３６を開放する（ステップＳ４）。

ステップＳ４～Ｓ６のいずれかの処理を実行したら、コントローラ４０はステップＳ１に手順を戻す。

－効果－
本実施形態によれば、第２センサ３８，３９の異常により電磁弁３５の開固着の有無が判定できない状況では、操作レバー１６が操作されていない場合に遮断弁３６を閉じる。しかし、電磁弁３５の開固着が判定できない状況でも、操作レバー１６を操作することで遮断弁３６が開く。従って、電磁弁３５の開固着が判定できない状況でも、図５に示したように操作レバー１６が操作されている間（同図の時刻ｔ４以前、時刻ｔ７以後）は遮断弁３６が開いて電磁弁３５に一次圧が供給される。この場合、固着していなければ電磁弁３５はレバー操作に応じて動作するので、電磁弁３５によりパイロット圧が生成されて油圧アクチュエータ（図２ではアームシリンダ２５）の操作を継続することができる。

なお、図５の例においては、操作量を下げていって（操作レバー１６を中立位置に戻していって）時刻ｔ５に操作量が０になり、時刻ｔ６から操作量を０から上げていく（操作レバー１６を倒していく）場合を例示している。前にも触れたが、中立判定部４２においては、同図に示したように操作レバー１６の操作量［ｄｅｇ］が設定値Ａ未満である（不感帯にある）場合に操作レバー１６のポジションが中立位置であると判定される。操作レバー１６のポジションが中立位置であると判定された場合、その旨を表す真理値１が出力される（時刻ｔ４～ｔ７）。反対に操作レバー１６の操作量が設定値Ａ以上である場合には操作レバー１６が中立位置を超えて操作されていると判定され、操作レバー１６が中立位置にないことを表す真理値０が出力される（時刻ｔ４以前、時刻ｔ７以降）。

他方、例えば図６において操作レバー１６を中立位置に戻す（操作量を下げて時刻ｔ１０で０にする）過程で時刻ｔ８に異物の噛み込み等で電磁弁３５に開固着が発生した場合を考える。この場合、時刻ｔ８以後、操作量が減少しても、遮断弁３６が開いている限りパイロット圧が電磁弁３５の開固着発生時の値Ｐ２から低下しない（時刻ｔ８～ｔ９）。しかし、操作量が設定値Ａまで低下して操作レバー１６のポジションが中立位置であると判定されたら（時刻ｔ９）、遮断弁３６が閉じて電磁弁３５への一次圧の出力が停止し、パイロット圧の出力が停止する（時刻ｔ９以後）。従って、電磁弁３５が開固着して油圧アクチュエータ（図２ではアームシリンダ２５）の動作が操作に応じなくなっても、操作レバー１６を中立位置に戻せば（例えばレバーから手を放すだけで）確実に油圧アクチュエータを停止させることができる。別途の緊急停止スイッチ等を操作しなくても、レバー中立でアクチュエータを確実に停止できるメリットは大きい。

以上の通り、本実施形態によれば、方向切換弁駆動用の電磁弁の開固着が検知できない状況において、必要以上に油圧アクチュエータを動作不能とすることなく、それでいて電磁弁が開固着した場合にはレバー操作によりアクチュエータを停止できる。

＜第２実施形態＞
図７は本発明の第２実施形態に係る作業機械において電磁弁の開固着が判定不能な状況下におけるレバー操作と電磁弁一次圧及びパイロット圧との関係を表した図である。同図では操作レバー１６を中立位置に戻す（操作量を下げて時刻ｔ１４で０にする）過程を表している。本実施形態におけるコントローラ４０は、第２センサ３８，３９の少なくとも一方を異常と判定し、かつ操作レバー１６の中立状態を検出した場合、操作レバー１６の中立状態を検出してから設定時間が経過するのを待って遮断弁３６に閉指令する。図７に示したようにセンサ異常時に操作レバー１６が中立になった時点（時刻ｔ１２）から遮断弁３６を閉じる時点（時刻ｔ１３）までの遅延時間ｔｄ２（＝ｔ１３－ｔ１２）を設ける点を除き、本実施形態は第１実施形態と動作及び構成とも同様である。なお、図７では図６に対応してレバー操作中（時刻ｔ１１）に電磁弁３５に開固着が発生した場合を例示しているが、開固着が発生していない状態でも、センサ異常時には操作レバー１６が中立位置になってから遅延時間ｔｄ２が経過した時点で遮断弁３６が閉じる。遅延時間ｔｄ２は、例えば作業機械において車体停止制御中の電磁弁制御（後述）の実行時間と同等か僅かにそれより長い程度とする。なお、第１実施形態と同様、センサが正常である場合は電磁弁３５が開固着していない限り遮断弁３６は開放される。

本実施形態においては、第１実施形態の効果に加えて次の効果が得られる。作業機械においては、車体停止制御中の車体振動を抑制する目的で、パイロット圧の時間変化率を制限するように電磁弁（電磁弁３５に相当）を制御する機能が備わっている場合がある。この場合、センサ異常時にレバー中立を条件に遮断弁を閉じる制御を組み込んだ場合、電磁弁制御の実行中に操作レバーの中立復帰に伴って遮断弁が即座に閉じてしまうと、パイロット圧の時間変化率の制限を妨げてしまう。それに対し本実施形態においては、上記の通り操作レバー１６が中立位置に復帰してから遅延時間ｔｄ２が経過するのを待って遮断弁３６を閉じることで、車体停止制御時の電磁弁制御機能との干渉を回避できる。

＜変形例＞
以上の実施形態においては、第２センサ３８，３９の双方を異常検出対象とした場合を例示挙げて説明したが、いずれか一方を異常検出対象とする構成も考えられる。

また、遮断弁３６は作業機３の油圧アクチュエータ等のグループ単位で電磁弁に対する元圧をまとめて遮断する構成を例示した。この場合、同一グループに属する各電磁弁について図２で説明したように第２センサの異常を判定し、例えばいずれかの電磁弁の開固着判定が不能な状況下でレバー操作に応じた遮断弁の開閉制御を実行する構成とすることができる。

また、部品点数は増加するが、各電磁弁に接続するパイロットラインにそれぞれ遮断弁を設け、いずれかの電磁弁に関する開固着が判定不能となった場合にこの電磁弁に一対一で対応する遮断弁のみを制御対象とする構成も考えられる。この場合にはパイロットポンプ３２との接続が遮断される電磁弁が最小限に抑えられ、第２センサの異常が発生していない場合の操作性により近付けることができる。反対に第２センサの異常が発生していない場合の操作性との違いが大きくなり得るが、例えばゲートロック弁ＧＬ（図２）を遮断弁として制御対象とする構成も考えられる。部品点数が減少する点ではメリットである。部品点数と操作性のバランスの観点では、グループ単位の電磁弁を遮断対象とする第１実施形態や第２実施形態のような構成が好ましい。

１６…操作レバー、２５…アームシリンダ（アクチュエータ）、３１…油圧ポンプ、３２…パイロットポンプ、３４…方向切換弁、３５…電磁弁、３６…遮断弁、３７…第１センサ、３８，３９…第２センサ、４０…コントローラ

Claims

作動油を吐出する油圧ポンプ、前記油圧ポンプから吐出された作動油で駆動されるアクチュエータ、前記アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する方向切換弁、固定容量型のパイロットポンプ、前記パイロットポンプの吐出圧を元圧として前記方向切換弁を駆動するパイロット圧を生成する電磁弁、前記パイロットポンプと前記電磁弁との接続を遮断する遮断弁、操作レバーの操作量を検出する第１センサ、前記電磁弁の動作に関する状態量を検出する第２センサ、及び前記第１センサ及び前記第２センサの検出信号に基づいて前記電磁弁と前記遮断弁を制御するコントローラを備えた作業機械において、
前記コントローラは、
前記第２センサの検出信号に基づいて前記第２センサの異常の有無を判定し、
前記第２センサを異常と判定した場合、前記第１センサの検出信号に基づいて前記操作レバーの操作が検出された場合には前記遮断弁に開指令し、前記操作レバーの中立状態が検出された場合には前記遮断弁に閉指令することを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、前記コントローラは、
前記第２センサを正常と判定した場合、前記第２センサの検出信号に基づいて前記電磁弁に開固着が発生しているかを判定し、
前記開固着が発生していると判定した場合には前記遮断弁に閉指令し、前記開固着が発生していないと判定した場合には前記遮断弁に開指令することを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、前記コントローラは、前記第２センサを異常と判定し、かつ前記操作レバーの中立状態を検出した場合、前記操作レバーの中立状態を検出してから設定時間が経過するのを待って前記遮断弁に閉指令することを特徴とする作業機械。