JPH07271409A - 建設機械の電子制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子制御式建設機械を使用する作業現場で、
作業員が簡単に制御ボックス内の制御パラメータを変更
できるようにする。 【構成】 油圧ショベル等の建設機械の油圧システムを
電気的に制御する電子制御装置であり、制御内容と制御
手順を格納する書換え不能な第１のメモリ15、制御パラ
メータ（制御プログラムの一部を含む）を格納する書換
え可能な不揮発性の第２のメモリ31、読書き自在な第３
のメモリ17、第１から第３のメモリの各格納内容を読出
してシステム制御を行う制御実行手段16を含む制御装置
本体11と、第３メモリにおいて制御内容の切換えや制御
範囲等の設定を行う第１の設定器12と、第２メモリに格
納された制御パラメータを書換え、作業機個々の制御パ
ラメータを設定する第２の設定器33とによって構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子制御式の建設機械
において制御パラメータの変更を作業現場で容易に行え
る電子制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルなどの建設機械では、近
年、その操作を容易化し操作性を向上する目的で油圧シ
ステムの電子制御化が図られている。以下、代表例とし
て油圧ショベルを取り上げて説明する。電子制御式油圧
ショベルでは、電子制御装置としてコンピュータを搭載
し、そのメモリに、行うべき作業に関し標準的な作業手
順のための制御プログラムおよび標準的な制御パラメー
タが格納されている。電子制御装置は、制御プログラム
および制御パラメータを用いて制御指令を生成し、油圧
ショベルの油圧システムに設けられたバルブ等の動作を
制御する。

【０００３】図４は、従来の電子制御装置の内部構成の
例を示す。図４において、１１は電子制御装置を内蔵す
る制御ボックス、１２は制御内容および制御範囲等の入
力を行う設定器である。制御ボックス１１と設定器１２
はコネクタ１３，１４を介して接続される。設定器１２
は、複数用意された制御内容のうち、使用したい制御を
選択したり、制御に使用する数値（例えば操作フロント
の移動範囲等の数値）を入力するためのもので、ユーザ
側の作業員によって入力される。

【０００４】制御ボックス１１内に内蔵される電子制御
装置は、制御内容とその手順（制御プログラム）と制御
パラメータを格納するメモリ(EPROM) １５、このメモリ
１５から制御プログラムと制御パラメータを読出して制
御指令を生成するＣＰＵ１６、演算結果を一時的に格納
するメモリ（RAM)１７によって構成される。メモリ１５
は、その格納内容を作業現場等で自由に書き換えること
はできない。電子制御装置は、入力／出力ポート１８お
よび信号ケーブル１９を経由して、油圧ショベルの各部
に配置されたセンサ２０からの検出信号、および操作作
業員によって操作される各種スイッチ２１からの操作信
号を入力し、また生成された制御指令に関する信号を各
部のバルブ２２に出力する。また電子制御装置は、アナ
ログの検出信号をディジタルに変換するＡ／Ｄ変換器２
３、スイッチ２１からの操作信号を受けとる受信回路２
４、制御指令信号に基づき駆動信号に生成するドライバ
２５を備える。さらに、前述の設定器１２から入力され
るシリアルデータを受信する受信回路２６を備える。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】油圧ショベルの電子制
御装置では、作業現場において制御パラメータを変更す
る必要がたびたび生じる。例えば、油圧ショベルの標準
機だけを考慮した制御ボックスであれば、製品の出荷時
に、標準機用の制御パラメータをメモリ１５に記憶させ
ておけばよい。しかし実際の作業現場では、標準機に対
して各種の改良を加え、色々なアタッチメントを取り付
けて使用する場合がほとんどである。従って、作業機個
々の改造に応じて制御パラメータを変更する必要が生じ
る。例えば油圧ショベルの作業フロントを改造して長く
した場合、作業フロントの制御内容は同じでも、フロン
ト長さに関する制御パラメータを変更しないと、意図し
た通りに作動しなくなる。しかも作業機の改造はすべて
標準機の製造工場から出荷した後に行われるものであ
り、詳細な制御パラメータの調整は、直接使用される作
業現場で変更することが必要とされる。

【０００６】従来の電子制御装置の構成において制御パ
ラメータの変更が生じたとき、メモリ(EPROM) １５は書
換え不能の構造を有しているので、一度メモリ１５を取
外しメモリ１５の内容を変更して新たに取り付けなけれ
ばならないが、作業員が作業現場で制御ボックス１１を
油圧ショベルから取り外し、内部の制御パラメータを変
更するのは実際上困難である。また、環境の悪い作業現
場で制御ボックス１１を取り外してメモリ１５を付け替
えるのは、製品の信頼性を著しく損なうものである。

【０００７】本発明の課題は上記問題を解決することに
あり、その目的は、電子制御式の建設機械を使用する作
業現場で、作業員が簡単に制御ボックス内の制御パラメ
ータを変更でき、かつ製品の信頼性を確保でき、さらに
簡単、安価な回路構成で、誤動作で書換えられるのを防
ぐことのできる建設機械の電子制御装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る建設機械の
電子制御装置は、油圧ショベル等の建設機械の油圧シス
テムを電気的に制御する電子制御装置であり、制御内容
と制御手順を格納する書換え不能な第１のメモリ、制御
パラメータ（制御プログラムの一部を含む）を格納する
書換え可能な不揮発性の第２のメモリ、読書き自在な第
３のメモリ、第１から第３のメモリの各格納内容を読出
してシステム制御を行う制御実行手段を含む制御装置本
体と、第３メモリにおいて制御内容の切換えや制御範囲
等の設定を行う第１の設定器と、第２メモリに格納され
た制御パラメータを書換え、作業機個々の制御パラメー
タを設定する第２の設定器とによって構成される。

【０００９】上記の構成において、第２の設定器は、制
御装置本体に対して着脱自在であり、作業機ごとの制御
パラメータの設定が必要なときにのみ、制御装置本体に
接続され、使用される。

【００１０】上記の構成において、第２の設定器は接続
識別手段を有し、制御装置本体は、接続識別手段からの
信号を受ける識別判定手段と、この識別判定手段の指令
に基づいてデータ伝送路を切換えるスイッチ手段とを有
し、この構成において制御装置本体に接続された第２の
設定器によってデータを入力するとき、この入力データ
は、スイッチ手段に基づき第１の設定器用に設けられた
受信回路を経由して第２メモリに格納される。

【００１１】上記の構成において、第２メモリに対し
て、第２の設定器が制御装置本体に接続されていないと
きに第２メモリのデータ書換えを防ぐスイッチ手段を設
けた。

【００１２】

【作用】本発明では、油圧ショベル等の油圧システムを
電気的に制御するために設けられた電子制御装置によっ
て、当該電子制御装置のメモリ内に用意された制御内容
等に基づいて対象となる作業機の作業動作を制御するこ
とにおいて、電気的に書換え可能な第２のメモリを設け
てこれに制御パラメータを記憶させるようにし、かつ第
２メモリの記憶内容を書き換えるための第２の設定器を
用意したため、作業現場で作業機ごとの制御パラメータ
を容易に設定することができる。この場合に、第２の設
定器は、電子制御装置を内蔵する制御ボックスに対して
取り付け、取り外しが自在な構造とし、メーカ側の作業
員のみが行えるようにする。

【００１３】また電子制御装置を含む制御ボックスで
は、第２の設定器の取付け判定を、第２の設定器のコネ
クタに設けたスイッチ手段によって判定し、第２の設定
器によってのみ、第２メモリに格納される制御パラメー
タを変更できるようなハードウェア構成にした。これに
より、制御ボックス内の制御パラメータを作業機に応じ
て作業現場で簡単に変更でき、かつ制御パラメータの消
去や誤入力が簡単に発生しないようにできる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は本発明に係る電子制御装置の第１実
施例の構成図、図２は主要動作を示すフローチャート、
図３は電子制御装置の第２実施例の構成図である。

【００１５】図１において、図４に基づいて説明した従
来の電子制御装置の構成要素と実質的に同一の要素には
同一の符号を付している。１１は電子制御装置が内蔵さ
れる制御ボックスで、この制御ボックス１１は、図示さ
れない例えば油圧ショベル等の作業機に付設される。作
業機には、この作業機を動作させる油圧システムの各部
に配置された圧力センサ（または差圧センサ等）、各駆
動部に配置された位置センサ（または変位センサ等）等
のセンサ２０と、運転作業員席に配置されかつ運転作業
員によって操作される各種スイッチ２１と、油圧システ
ムの各部に配置され、作動油の流量および流れる方向を
調整する電磁比例弁等のバルブ２２が設けられる。制御
ボックス１１は、信号ケーブル１９を介して、センサ２
０からの検出信号、スイッチ２１からの操作信号をそれ
ぞれ入力し、かつ各バルブ２２に対し制御信号を出力す
る。

【００１６】制御ボックス１１に内蔵される電子制御装
置は、制御プログラムおよび制御パラメータを読出し、
制御プログラムの起動・実行を行い制御指令を生成する
ＣＰＵ１６と、制御内容とその手順（制御プログラム）
を格納した読出し専用の第１のメモリ(EPROM) １５と、
制御パラメータを格納するもので、作業機個々の制御パ
ラメータを設定・格納できるように電気的に書換え可能
の構造を有し、かつ電源を切ってもメモリ内のデータが
消えない特性（不揮発性）を有する第２のメモリ(EEPRO
M)３１と、読書き自由な第３のメモリ(RAM) １７と、外
部の設定器からシリアルに送られてくるデータを取り入
れる受信回路(SIO) ２６と、外部のスイッチ２１からの
操作信号を取り入れる受信回路(DIO) ２４と、センサ２
０から送られてくる検出信号（アナログ信号）をＣＰＵ
１６で処理可能なデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
２３と、制御の時間サイクルを管理するタイマー(TIM)
３２と、電気信号を油圧制御量に変換するためのバルブ
２２を駆動する駆動信号を生成するドライバ２５とを含
む。制御パラメータを電気的に書換え可能な第２のメモ
リ３１を備えることに、本発明の特徴の１つがある。ま
た１８は、上記の信号ケーブル１９や、制御ボックス側
のコネクタ１３が接続される入力／出力ポートである。

【００１７】メモリ１５に格納される制御内容は数種類
あり、制御内容の選択は後述の第１の設定器１２を用い
てユーザ側の作業員が選択する。

【００１８】設定器１２は、従来から装備されている設
定器（本実施例では第１の設定器）であり、ユーザ側の
操作作業員によって、複数の制御内容のうち、使用した
い制御内容を選択したり、制御に使用する数値、例えば
操作フロントの移動範囲等の数値を入力する目的で、自
由に使用される設定器である。設定器１２は、コネクタ
１４を用いて制御ボックス１１のコネクタ１３に接続さ
れるもので、常に制御ボックス１１に接続された状態に
保持される。

【００１９】また３３は第２の設定器で、この設定器３
３は、メーカ側の作業員のみが、制御に必要な作業機個
々の制御パラメータのデータを制御ボックス１１内の書
換え可能なメモリ３１に設定するための設定器である。
制御パラメータとしては、例えば、操作フロントのアー
ムの長さや質量に相当するパラメータで、ユーザ側が知
らなくても良いが、その機械を制御するためには必要な
パラメータであって、一度設定するとその後に変更する
必要のないものである。第２の設定器３３は、制御ボッ
クス１１に対して着脱自在で、通常、制御ボックス１１
に対して非接続の状態にあり、制御パラメータの変更・
設定を行う必要が生じた場合に、専用コネクタ３４を介
して制御ボックス側のコネクタ１３の対応接合部に接続
される。設定器３３は、制御ボックス１１に対して自由
に着脱されるように構成され、メーカ側の作業員のみに
よって管理される。制御パラメータの新たな設定を行う
とき、メーカ側の作業員は、設定器３３をコネクタ１３
の所定箇所（対応接合部）に接続し、設定器３３を操作
して制御パラメータの設定を行う。設定器３３のコネク
タ３４にはスイッチ３５が設けられる。このスイッチ３
５は、設定器３３が制御ボックス１１に接続されたとき
に、設定器３３が接続されていることをＣＰＵ１６に知
らせるためのスイッチである。スイッチ３５の代りに、
接続ピンや接続ケーブルを使用することもできる。

【００２０】２つの設定器１２，３３を接続可能としか
つ各設定器で設定されたデータを制御ボックス１１に入
力できる構成において、電気回路の簡素化の点で、受信
回路２６を単一とし（個別に２つ設けない）、各設定器
に対し共用するようにした。そのため、受信回路２６の
前段に切換えスイッチ３６を設け、ＣＰＵ１６が設定器
３３の接続・非接続を判定して切換えスイッチ３６の接
続状態を制御する。すなわち、ＣＰＵ１６は、第２の設
定器３３が接続されていないときには端子３６ａに接続
され、接続されているときには端子３６ｂに接続される
ように制御する。さらに、メモリ３１に対してスイッチ
３７を設ける。このスイッチ３７は、第２の設定器３３
が接続されているときにのみメモリ３１の格納データを
書換えられるようにするためのハードウェア構成であ
る。これは、メモリ３１が電気的に書換え可能である点
を配慮し、例えばノイズによるＣＰＵ１６の誤動作等に
起因してメモリ３１の格納データが書換えられ、破壊さ
れるのを防止するために設けられる。

【００２１】制御ボックス１１に対し第１の設定器１２
が接続され、かつ第２の設定器３３が接続されていない
状態において、第１の設定器１２でデータが設定された
場合、このデータは、シリアル通信に基づき、コネクタ
１４，１３を介して制御ボックス１１内に送信される。
設定器１２から送信されたシリアルデータは、制御ボッ
クス１１で、切換えスイッチ３６を経由して受信回路２
６で受信され、メモリ１７に格納される。制御ボックス
１１に第２の設定器３３が接続されていない状態では、
前述の通り切換えスイッチ３６は端子３６ａ側に接続さ
れている。その後、メモリ１７に格納されたデータを用
いて、作業機の動作制御が行われる。作業機のエンジン
を切って制御ボックスの電源をＯＦＦにすると、メモリ
１７に格納されたデータは消滅する。

【００２２】メーカ側の作業員によって、作業現場で、
制御ボックス１１に対し第２の設定器３３が接続された
場合には、前述の通り、スイッチ３５の作用に基づいて
ＣＰＵ１６は、設定器３３が接続されたというデータを
受ける。それに基づきＣＰＵ１６は、切換えスイッチ３
６の接続状態を端子３６ｂ側に切換える。第２の設定器
３３で設定された制御パラメータに関するデータは、第
１の設定器１２の場合と同様に、シリアル通信でコネク
タ３４，１３を経由して制御ボックス１１に対して送信
される。制御ボックス１１では、切換えスイッチ３６を
経由して送信されてきたデータを受信回路２６で受信
し、そのデータをメモリ３１に格納する。設定器３３で
設定されたデータは、制御ボックス１１の電源をＯＦＦ
にしても消えることがない。メーカ側の作業員は、第２
の設定器３３を制御ボックス１１に接続して制御パラメ
ータの設定を行い、それが終了すると、設定器３３を制
御ボックス１１から取り外す。これによって、制御ボッ
クス１１内では切換えスイッチ３６によってデータ伝送
路が端子３６ａ側に切り換えられる。このような構成を
採用する理由は、制御パラメータは、メーカ側の作業員
が一度設定すればよいものであるからである。

【００２３】図２は、制御ボックス１１においてＣＰＵ
１６が切換えスイッチ３６を切換えるための制御を示
す。ステップＳ１ではスイッチ３５からの信号が入力さ
れたか否を調べる。入力がないときには、切換えスイッ
チ３６を第１の設定器１２側に切換える（ステップＳ
２）。入力があるときには、第１の設定器１２との間で
交信が行われているか否かが判断される（ステップＳ
３）。交信が行われていないときには切換えスイッチ３
６で第２の設定器３３側に切換えが行われ（ステップＳ
４）、交信が行われているときには切換えは行われな
い。

【００２４】上記の構成によって、環境の良くない作業
現場において、制御ボックス１１を開閉することもな
く、また制御プログラムが格納されているメモリ１５に
関係なく、制御ボックス内の作業機に応じた制御パラメ
ータを簡単に変更でき、かつ制御パラメータの消去や誤
入力が容易に発生しないようにできる。

【００２５】図３は、電子制御装置の第２の実施例を示
す。図２において、図１で説明した要素と実質的に同一
の要素に同一の符号を付している。１１は制御ボック
ス、１２は第１の設定器、３３は第２の設定器である。
制御ボックス１１の基本的構造は、図４で説明した従来
の制御ボックス１１の内部構造と同じである。相違する
点は、メモリ(EEPROM)３１を有する点である。また図１
で説明した制御ボックス１１と比較すると、切換えスイ
ッチ３６およびスイッチ３７を省略している。また制御
ボックス１１は、単一の接合部を有するコネクタ１３を
有し、このコネクタ１３は設定器１２，３３に対して共
用され、いずれか一方の設定器が接続される。

【００２６】設定器１２，３３はそれぞれ、制御ボック
ス１１側のコネクタ１３に接続される専用のコネクタ１
４，３４を有する。そして、コネクタ１４には開状態の
スイッチ３８、コネクタ３４には閉状態のスイッチ３５
を備えている。制御ボックス１１のコネクタ１３に設定
器１２または設定器３３のいずれか択一的に接続される
とき、ＣＰＵ１６は、スイッチ３５，３８を利用してい
ずれの設定器が接続されたかを判断する。そして、その
判断に基づいて、設定器１２によって入力されたデータ
はメモリ１７に保存し、設定器３３によって入力された
データはメモリ３１に保存する処理を行う。作業現場
で、作業機ごとの制御パラメータを設定する必要が生じ
たときに、メーカ側の作業員は、制御ボックス１１のコ
ネクタ１３から設定器１２を取り外し、かつコネクタ１
３に設定器３３を接続し、制御パラメータの設定を行
う。制御パラメータの設定が終了すると、再度、設定器
３３を取り外し、設定器１２を接続する。通常の状態で
は、設定器１２が接続された状態に保持される。またス
イッチ３７を設けることによって、前記実施例と同様
に、第２の設定器３３が接続されたときのみメモリ(EEP
ROM)３１が書き換えられるようにしている。

【００２７】上記実施例では、メモリ３１に格納される
書換え自由なデータを制御パラメータとして説明した
が、他のデータ、例えば作業機ごとに書換えの必要が部
分的に生じる可能性のある制御プログラムの一部であっ
てもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、油圧ショベル等の建設機械の油圧システムを電気
的に制御する電子制御装置において、制御ボックス内に
外部より内部データを書き換えることができ、かつ電源
を切っても消えないメモリを設け、かつ必要に応じて制
御ボックスに接続して当該メモリの格納データを書き換
えることのできる設定器を設けるようにしたため、制御
ボックス内の作業機に応じた制御パラメータを作業現場
において簡単に変更できる。また制御パラメータを設定
するための設定器のコネクタに接続識別手段を設けるこ
とにより、通常の設定器と制御ボックス内部内の電気回
路を共用でき、これによって内部回路を簡素化できる。
さらに、上記接続識別手段、および上記メモリのデータ
伝送路にスイッチを設けることにより、ハードウェア的
に制御パラメータの消去や誤入力が簡単に発生しないよ
うにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子制御装置の第１実施例を示す
構成図である。

【図２】切換えスイッチの切換え動作を説明するための
フローチャートである。

【図３】本発明に係る電子制御装置の第２実施例を示す
構成図である。

【図４】従来の電子制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１１ 制御ボックス １２ 第１の設定器 １５ メモリ（ＥＰＲＯＭ） １７ メモリ（ＲＡＭ） ３１ メモリ（ＥＥＰＲＯＭ） ３３ 第２の設定器 ３６ 切換えスイッチ ３７ スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械の油圧システムを電気的に制御
   する電子制御装置において、 制御内容および制御手順を格納する書換え不能な第１の
   メモリと、制御パラメータを格納する書換え可能な不揮
   発性の第２のメモリと、読書き自在な第３のメモリと、
   前記第１メモリ、前記第２メモリ、および第３メモリの
   各格納内容を読出してシステム制御を行う制御実行手段
   を含む制御装置本体と、 前記第３メモリにおいて制御内容の切換えや制御範囲等
   の設定を行う第１の設定器と、 前記第２メモリに格納された制御パラメータを書換え、
   作業機個々の制御パラメータを設定する第２の設定器
   と、 を備えることを特徴とする建設機械の電子制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の建設機械の電子制御装置
   において、前記第２の設定器は、前記制御装置本体に対
   して着脱自在であり、作業機ごとの制御パラメータの設
   定が必要なときにのみ、前記制御装置本体に接続され、
   使用されることを特徴とする建設機械の電子制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の建設機械の電子制御装置
   において、前記第２の設定器は接続識別手段を有し、前
   記制御装置本体は、前記接続識別手段からの信号を受け
   る識別判定手段と、この識別判定手段の指令に基づいて
   データ伝送路を切換えるスイッチ手段とを有し、前記制
   御装置本体に接続された前記第２の設定器によってデー
   タを入力するとき、この入力データは、前記スイッチ手
   段に基づき前記第１の設定器用に設けられた受信回路を
   経由して前記第２メモリに格納されることを特徴とする
   建設機械の電子制御装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の建設機械の電子
   制御装置において、前記第２メモリに対して、前記第２
   の設定器が前記制御装置本体に接続されていないときに
   第２メモリのデータ書換えを防ぐスイッチ手段を設けた
   ことを特徴とする建設機械の電子制御装置。