JPH11324025A - 建設機械における分散型制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転室内に必要最少限の表示装置を設けて運
転室空間を確保するとともに、表示要求の増大時におけ
る各制御装置における制御演算周期の安定化。 【解決手段】 建設機械１各部に設けた検出手段から入
手した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御する
複数の制御装置２０，２２，２５と、建設機械各部の状
況を表示する表示装置２６とを備え、これらの制御装置
および表示装置を共通通信ラインを介して接続してなる
建設機械における分散型制御装置において、前記表示装
置２６は、複数種類の表示情報を切換表示可能な単一の
表示部２９を備えるとともに、前記各制御装置、前記表
示装置または前記共通通信ライン３０における時間あた
りの通信量の増減を判定する通信量判定手段を備え、前
記各制御装置は、前記通信量判定手段の判定結果に基づ
いて、各制御装置における制御演算周期を変更する演算
周期変更手段を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建設機械における
分散型制御装置に係わり、特に油圧ショベル等の建設機
械の各部を制御する複数の制御装置と建設機械各部の状
況を表示する表示装置を共通通信ラインを介して接続し
た建設機械における分散型制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧ショベル等の建設機械に備え
られる制御装置は、概略、建設機械への操作指令を行う
第１の制御装置と、この第１の制御装置からの操作指令
に基づいて、建設機械各部の操作に必要な制御演算指令
を行う第２の制御装置と、この第２の制御装置からの演
算制御指令を建設機械各部を駆動するためのアクチュエ
ータに出力する第３の制御装置と、建設機械各部の状況
を表示する表示装置とから構成されている。これらの制
御装置や表示装置間には相互に関連する信号を送受信す
るための電気信号線が多数配設されている。

【０００３】この電気信号線の多数配設は、配線接続に
よって行うために構造が複雑化し、高コスト化を招いて
いた。これを解決するために、特公平７−１１３８５４
号公報では、分散配置した各制御装置や表示装置間を共
通のバスで接続して制御信号の送受信を行う建設機械に
おける分散型制御装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術によれ
ば、電気信号線の接続を簡素化し、コストの低減を図る
ことができ、その結果、建設機械の制御装置の改善を図
ることができる。

【０００５】一方、建設機械は、建設機械の操作性の向
上を図るために、種々の情報、例えば、通常の運転時に
必要な燃料残量、エンジン回転数、作動油温等の情報を
表示する表示装置や、機械の故障情報およびその履歴情
報を表示するための表示装置や、さらには高機能化され
た建設機械では建設機械本体の前部に設けたフロント機
構の姿勢の状態を表示するとともに自動制御の始動、停
止のための操作スイッチを備える表示装置を設けること
が望まれている。そのため、これらの表示装置を、共通
通信ラインを介して上述の複数の制御装置に接続する
と、接続配線が増加し、また複数の表示装置を運転室内
に設置すると、運転室内の空間が狭くなり、居住性が悪
化するという問題がある。

【０００６】しかし、表示装置を少なくして、例えば、
１つの表示装置に各種の情報を表示しようとすると、そ
の時の表示情報の内容や各制御装置間の通信量によって
は共通通信ラインに接続される複数の制御装置や表示装
置間の通信量が過大になり、複数の制御装置や表示装置
間で適切なデータの送受信ができないことがある。

【０００７】本発明の目的は、上記の種々の問題点を考
慮して、運転室内には必要最少限の表示装置を設けて運
転室内の空間を十分に確保するとともに、共通通信ライ
ン上の通信量をそのときの状況に応じて適切な通信量に
調節することを可能にした建設機械における分散型制御
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】本発明は、上記課題を解
決するために、次のような手段を採用した。

【０００９】建設機械各部に設けた検出手段から入手し
た情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御する複数
の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表示装置
とを備え、これらの制御装置および表示装置を共通通信
ラインを介して接続してなる建設機械における分散型制
御装置において、前記表示装置は、複数種類の表示情報
を切換表示可能な単一の表示部を備えるとともに、前記
各制御装置、前記表示装置または前記共通通信ラインに
おける時間あたりの通信量の増減を判定する通信量判定
手段を備え、前記各制御装置は、前記通信量判定手段の
判定結果に基づいて、前記各制御装置における制御演算
周期を変更する演算周期変更手段を備えることを特徴と
する。

【００１０】また、建設機械各部に設けた検出手段から
入手した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御す
る複数の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表
示装置とを備え、これらの制御装置および表示装置を共
通通信ラインを介して接続してなる建設機械における分
散型制御装置において、前記表示装置は、複数種類の表
示情報を切換表示可能な単一の表示部と、前記表示情報
の表示切換を要求する入力手段と、前記入力手段から要
求された表示情報の表示に伴って、前記各制御装置にお
ける時間あたりの通信量が所定の通信量を越えるか否か
を判定する通信量判定手段と、少なくとも、前記時間あ
たりの通信量が所定の通信量を越える場合は、その判定
結果を前記各制御装置に通知する通知手段を備え、前記
各制御装置は、前記通知手段からの判定結果に基づい
て、前記各制御装置における制御演算周期を所定の周期
より長く設定する演算周期変更手段を備えることを特徴
とする。

【００１１】また、建設機械各部に設けた検出手段から
入手した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御す
る複数の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表
示装置とを備え、これらの制御装置および表示装置を共
通通信ラインを介して接続してなる建設機械における分
散型制御装置において、前記表示装置は、複数種類の表
示情報を切換表示可能な単一の表示部と、前記表示情報
の表示切換を要求する入力手段と、前記入力手段から要
求された表示情報の表示に伴って、前記各制御装置にお
ける時間あたりの通信量が所定の通信量を越えるか否か
を判定する通信量判定手段と、前記判定の結果を前記各
制御装置に通知する通知手段を備え、前記各制御装置
は、前記通知手段から前記時間あたりの通信量が所定の
通信量を越えるとの通知を受信した場合は、前記各制御
装置における制御演算周期を所定の周期より長く設定す
るとともに、前記通知手段から前記時間あたりの通信量
が所定の通信量を越えないとの通知を受信した場合は、
前記各制御装置における制御演算周期を前記所定の周期
に設定することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１から図３０を用いて説明する。

【００１３】図１は、本実施形態に係る建設機械におけ
る分散型制御装置の概要を示す図である。

【００１４】同図において、１は油圧ショベル等の建設
機械であり、建設機械１は、概略、走行体２と、走行体
２上に設けた旋回体３と、旋回体３の前部に設けた運転
室４と、旋回体３の前部に装備したフロント機構５と、
旋回体３に俯仰動可能に設けたブーム６と、ブーム６先
端に回動可能に設けたアーム７と、アーム７の先端に回
動可能に設けたバケット８と、ブーム６を俯仰動させる
ための油圧シリンダ９と、アーム７を回動させるための
油圧シリンダ１０と、バケット８を回動させるための油
圧シリンダ１１と、油圧シリンダ１１とバケット８とを
連結するリンク機構１２とから構成されている。

【００１５】なお、同図の建設機械１外部に示される電
気系統および油圧系統は建設機械１内部に搭載されるも
のである。

【００１６】これらの制御系統において、１３は油タン
ク、１４は油圧ポンプ、１５は油圧ポンプ１４からブー
ム駆動用の油圧シリンダ９に供給される圧油の流量を制
御する制御弁、１６は油圧ポンプ１４の吐出圧力を検出
する圧力検出器、１７は油圧ポンプ１４の斜板の傾転位
置を検出する斜板傾転位置検出器、１８は油タンク内の
作動油の温度を検出する作動油温検出器、１９は油圧ポ
ンプ１４の斜板傾転位置を制御する斜板傾転位置制御装
置である。

【００１７】また、２０は油圧ポンプ１４の制御装置で
あり、この装置２０は圧力検出器１６からの圧力信号Ｐ
ｄおよび斜板傾転位置検出器１７からの斜板角度信号θ
に基づいて斜板傾転位置制御装置１９を介して油圧ポン
プ１４の斜板の傾転位置を調整し、油圧ポンプ１４の押
しのけ容積すなわち吐出流量を制御するものである。

【００１８】また、２１はブーム操作レバー、２２はブ
ーム操作レバー２１に接続するブーム制御装置であり、
この装置２２はブーム操作レバー２１の操作信号Ｘに基
づき制御弁１５を操作し、その弁開度を調整してブーム
駆動するものである。

【００１９】なお、同図においては、ブーム駆動用の油
圧シリンダ９を制御するための制御弁１５、ブーム操作
レバー２１、ブーム制御装置２２からなる制御系統のみ
示したが、アーム駆動用の油圧シリンダ１０、バケット
駆動用の油圧シリンダ１１、旋回体駆動用の油圧モータ
および走行体駆動用の油圧モータを駆動するための制御
系統も同様に設けられるが、ここでは説明の煩雑化を避
けるためそれらの制御系統は省略する。

【００２０】２３はブーム６の回転角度を検出するブー
ム角度検出器、２４はアーム７の回転角度を検出するア
ーム角度検出器、２５はフロント機構５の姿勢を演算す
るための姿勢演算装置であり、この装置２５はブーム角
度検出器２３およびアーム角度検出器２４からの検出信
号αおよび検出信号βに基づいてフロント機構５の姿勢
を演算するものである。

【００２１】２６は表示装置、２７は表示制御装置、２
８は表示切換部、２９は表示部である。

【００２２】また、表示制御装置２７、姿勢演算装置２
５、ブーム制御装置２２、および油圧ポンプ１４の制御
装置２０は、双方向通信が可能なように共通通信ライン
３０に接続される。

【００２３】図２は、図１に示す制御装置２０の構成を
示す図である。なお、図１に示す符号と同符号の箇所は
同一部分を示す。

【００２４】同図において、２０１は圧力検出器１６か
らの圧力信号Ｐｄと斜板傾転位置検出器１７からの斜板
傾転位置信号θとを入力してデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、２０２は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２
０３は制御処理を行うための制御プログラム、故障診断
プログラム等のプログラム、および制御に必要な定数を
格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、２０４は演
算処理の結果あるいは演算処理の途中の数値を一時記憶
するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２０５は出力
用のインターフェース（Ｉ／Ｏ）、２０６は油圧ポンプ
１４の斜板の駆動信号を斜板位置制御装置１９に出力す
る増幅器、２０７は共通通信ライン３０に接続されてい
る各制御装置との間の通信を制御する通信手段、２０８
は故障情報の履歴を記憶しておく不揮発性メモリとして
のＥＥＰＲＯＭ(Electrically Erasable Programmable
Read Only Memory)であり、電源オフの状態においても
故障情報を記憶する。

【００２５】なお、通信手段２０７には、各種データを
記憶するメモリを備えている。

【００２６】図３は図１に示す制御装置２２の構成を示
す図である。なお、図１に示す符号と同符号の箇所は同
一部分を示す。

【００２７】同図において、２２１は、ブーム操作レバ
ー２１からの操作信号Ｘをデジタルに変換するＡ／Ｄ変
換器、２２２は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２２３は
制御処理のための制御プログラム、故障診断プログラム
等のプログラム、および制御に必要な定数を格納するリ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、２２４は演算処理の結
果あるいは演算処理の途中の数値を一時記憶するランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２２５はデジタル信号を
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、２２６はＤ／
Ａ変換器２２５からの信号を制御弁１５に出力するため
の増幅器、２２７は共通通信ライン３０で接続されてい
る各制御装置との間の通信を制御するとともに、各種デ
ータを記憶するメモリを備える通信手段、２２８は故障
情報の履歴を記憶しておく不揮発性メモリとしてのＥＥ
ＰＲＯＭである。

【００２８】図４は図１に示す姿勢演算装置２５の構成
を示す図である。なお、図１に示す符号と同符号の箇所
は同一部分を示す。

【００２９】同図において、２５１はブーム角度検出器
２３からの角度信号αとブーム角度検出器２４からの角
度信号βとを入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、２５２は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２５３は
制御処理のための制御プログラム、故障診断プログラム
等のプログラム、および制御に必要な定数を格納するリ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、２５４は演算処理の結
果あるいは演算処理の途中の数値を一時記憶するランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、２５５はデジタル信号を
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、２５６は共通通
信ライン３０で接続されている他の制御装置との間の通
信をＣＡＮプロトコルにより制御するとともに、各種デ
ータを記憶するメモリを備える通信手段、２５７は故障
情報の履歴を記憶しておく不揮発性メモリとしてのＥＥ
ＰＲＯＭである。

【００３０】図５は、表示装置２６の構成を示す図であ
る。なお、図１に示す符号と同符号の箇所は同一部分を
示す。

【００３１】同図において、２８１、２８２、２８３は
オペレータが表示内容を切り換えたい時に操作する複数
の表示切換スイッチである。

【００３２】２７１は表示切換スイッチ２８１〜２８３
からの信号を入力するためのインターフェース、２７２
は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、２７３は制御処理に必
要な制御プログラム、故障診断プログラム等のプログラ
ム、および制御に必要な定数を格納するリードオンリー
メモリ（ＲＯＭ）、２７４は演算結果あるいは演算途中
の数値を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、２７５は出力用のインターフェース（Ｉ／Ｏ）、
２７６は表示部２９への表示指令を受けて、表示部２９
にデータを送る画面表示制御装置、２７７は故障情報の
履歴を記憶しておく不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯ
Ｍ、２７８は共通通信ライン３０で接続されている他の
制御装置との間の通信を制御する通信手段２７８であ
る。なお、図２〜図５に示す装置２０，２２，２５，２
７において、点線の範囲内に示されるＡ／Ｄ変換器また
はインターフェース、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、リ
ードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモ
リ（ＲＡＭ）、および出力用のインターフェース（Ｉ／
Ｏ）は、シングルチップマイコンで構成される。

【００３３】次に、制御装置２０の動作を図６から図８
を用いて説明する。

【００３４】図６は、図２に示す制御装置２０における
油圧ポンプ１４の吐出量制御の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【００３５】はじめに、ステップ６０において、制御処
理に必要な定数をＲＯＭ２０３あるいはＥＥＰＲＯＭ２
０８から読み込む。次に、ステップ６１において、Ａ／
Ｄ変換器２０１を介して圧力検出器１６から検出される
圧力信号Ｐｄ、斜板傾転位置検出器１７から検出される
斜板角度信号θ、および油タンク１３の作動油温検出信
号ｔを読み込む。次に、ステップ６２において、油圧ポ
ンプ１４の目標傾転角θｒを計算し、ステップ６３にお
いて、目標傾転角θｒに斜板傾転位置信号θが一致する
ように斜板傾転位置制御装置１９に制御信号を出力す
る。次いで、斜板傾転位置制御装置１９によって油圧ポ
ンプ１４の傾転角の制御を行い、油圧ポンプ１４の吐出
量を制御する。

【００３６】図７は、制御装置２０における共通通信ラ
イン３０を介して他の装置２２，２５，２７から送信さ
れてきたデータの処理手順を示すフローチャートであ
る。

【００３７】まず、図２に示す通信手段２０７が他の装
置２２，２５，２７から正常に受信を完了すると、受信
処理を正常に完了したことを示すフラグを立て、制御装
置２０本体に受信完了割込み信号を送る。このとき、受
信したデータは通信手段２０７内のメモリに蓄えられ
る。制御装置２０本体はは受信完了割込み信号を受信す
ると、図７に示す受信完了割込み処理プログラムを自動
的に開始する。

【００３８】割り込み処理が開始されると、ステップ７
０において、通信手段２０７に格納されているデータが
ＲＡＭ２０４に転送される。次に、ステップ７１におい
て、受信が完了したことによりフラグをクリアする。

【００３９】制御装置２０は、ＲＡＭ２０４に格納され
たデータを利用してＲＯＭ２０３に格納されている制御
プログラムに従って所定の演算処理を行う。

【００４０】なお、以上の説明は、制御装置２０に他の
装置２２，２５，２７からのデータが送信されてきた場
合の受信処理について説明したが、他のそれぞれの装置
においても、制御装置２０におけると同様のデータの受
信処理が行われる。

【００４１】図８は、図２に示す制御装置２０における
共通通信ライン３０を介して他の装置２２，２５，２７
にデータを送信する処理手順を示すフローチャートであ
る。

【００４２】ステップ８０において、送信するデータを
図２に示すＲＡＭ２０４から通信手段２０７内のメモリ
に転送し、ステップ８１において、送信要求フラグを立
てる。通信手段２０７は、送信要求フラグが立てられた
データを、時系列のシリアルのデータに変換して共通通
信ライン３０に送出する。

【００４３】以上の説明は、制御装置２０から他の装置
２２，２５，２７にデータを送信する場合の送信処理に
ついて説明したが、他のそれぞれの装置においても制御
装置２０におけると同様のデータの送信処理が行われ
る。

【００４４】図９は、図３に示す制御装置２２における
制御弁１５の圧油の流量制御の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【００４５】ステップ９０において、制御演算に必要な
定数をＲＯＭ２２３あるいはＥＥＰＲＯＭ２２８から読
み込む。次に、ステップ９１において、Ａ／Ｄ変換器２
２１を通して、ブーム操作レバー２１からの操作信号Ｘ
を読み込み、ステップ９２において、操作信号Ｘに応じ
た制御弁１５の操作量の演算を行う。次に、ステップ９
３において、Ｄ／Ａ変換器２２５、増幅器２２６を介し
て制御弁１５の操作量を出力する。

【００４６】図１０は、図４に示す姿勢演算装置２５に
おけるフロント機構５の姿勢を演算する処理手順を示す
フローチャートである。

【００４７】ステップ１００において、フロント機構５
の姿勢を演算するために、フロント機構５を構成するブ
ーム６、アーム７等の寸法データを、ＲＯＭ２５３ある
いはＥＥＰＲＯＭ２５７から読み込む。次に、ステップ
１０１において、Ａ／Ｄ変換器２５１を通して、ブーム
角度検出器２３からの角度信号αおよびアーム角度検出
器２４からの角度信号βを読み込む。次に、ステップ１
０２において、上記フロント機構５の各部の寸法データ
と角度信号α、βを用いて、フロント機構５の姿勢を演
算し、ＲＡＭ２５４に記憶する。

【００４８】次に、故障診断について、制御装置２０に
おける斜板傾転位置検出器１７から検出される斜板傾転
位置信号θに基づく故障診断を例にして図１１から図１
３を用いて説明する。

【００４９】図１１は、図２に示すＡ／Ｄ変換器２０１
における入出力特性の一例を示す図である。

【００５０】同図において、斜板傾転位置検出器１７
は、油圧ポンプ１４の斜板の傾転位置である傾転角を検
出し、検出した角度に応じて０Ｖ〜５Ｖの電圧信号を出
力する。この電気信号はＡ／Ｄ変換器２０１によってア
ナログ信号からａ０からａ４の８ビットのデジタル信号
に変換される。例えば、斜板位置検出器１７が−２０°
から１６０°までを０Ｖから５Ｖとして検出可能な場合
において、−２０°の場合のデジタル値をａ０に、１６
０°の場合のデジタル値をａ３に対応させ、その間の対
応を直線的な比例関係に設定する。

【００５１】ここで、油圧ポンプ１４の斜板傾転角の可
動範囲が最大４５°としたときのデジタル値をａ２と
し、最小傾転位置において斜板傾転位置検出器１７が０
°を表す信号を出力するように斜板傾転位置検出器１７
を取り付けた場合、Ａ／Ｄ変換器２０１を通じて得られ
る値はほぼａ１からａ２なる。ａ１より小さな値あるい
はａ２より大きな値は、構造上入力されないことにな
る。この原理を利用することにより斜板傾転位置検出器
１７の故障診断を行うことができる。

【００５２】図１２は、図２に示すＲＡＭ２０４および
ＥＥＰＲＯＭ２０８に記憶される故障フラグおよび故障
履歴フラグの関係を示す図である。

【００５３】同図において、２０４１は斜板傾転角θに
係わる故障を判定したときセットされるθ故障フラグ、
２０４２は圧力信号Ｐｄに係わる故障を判定したときセ
ットされるＰｄ故障フラグ、２０４３は斜板傾転角θに
係わるθ故障履歴フラグ、２０４４は圧力信号Ｐｄに係
わるＰｄ故障履歴フラグ、２０８１は斜板傾転角θに係
わるθ故障履歴フラグ、２０８２は圧力信号Ｐｄに係わ
るＰｄ故障履歴フラグである。

【００５４】θ故障履歴フラグ２０８１には、過去に斜
板傾転位置信号θの値が故障診断領域に入ったことがあ
れば「１」が書き込まれている。ＲＡＭ２０４内のθ故
障履歴フラグ２０４３およびはＰｄ故障履歴フラグ２０
４４はそれぞれＥＥＰＲＯＭ２０８内のθ故障履歴フラ
グ２０８１およびＰｄ故障履歴フラグ２０８２がコピー
されたものであり、制御装置２０の立ち上げ時にコピー
される。ＲＡＭ２０４の故障情報が消去されても常にＥ
ＥＰＲＯＭ２０８に確保される。

【００５５】図１３は、制御装置２０における斜板傾転
角θに基づく故障診断プログラムの処理手順を示すフロ
ーチャートである。なお、ここでは、余裕をみて故障と
診断する範囲を図１１においてａ３以上とａ１以下とに
設定した。

【００５６】同図において、ステップ１２０において、
Ａ／Ｄ変換器２０１を介して、斜板傾転位置信号θを読
み込む。次に、ステップ１２１において、読み込んだ斜
板傾転位置信号θの値を調べて、斜板傾転位置信号θが
ａ１よりも小さい場合、即ち斜板傾転位置角度が−２°
以下の場合、斜板傾転位置信号θがａ３よりも大きい場
合、即ち斜板位置角度が１４２°以上の場合、および上
記以外の場合の３つの場合に分けて判定する。斜板傾転
位置信号θがａ１よりも小さい場合、あるいはａ３より
も大きい場合には、斜板傾転位置検出器１７の故障、制
御装置２０と斜板傾転位置検出器１７との間の電気配線
の断線あるいはショート等が考えられる。ステップ１２
１において、斜板傾転位置信号θがａ１よりも小さいと
判定された場合には、ステップ１２２に進み、斜板傾転
位置信号θの値がａ１よりも小さいが、ａ１で代表させ
る。次に、ステップ１２３において、ＲＡＭ２０４のθ
故障フラグ２０４１を「１」にする。次に、ステップ１
２４において、故障情報を図８に示す手順で表示制御装
置２７に送信する。

【００５７】また、ステップ１２１において、斜板傾転
位置信号θがａ３よりも大きいと判定された場合には、
ステップ１２５に進み、読み込んだ斜板傾転位置信号θ
の値がａ３よりも大きいから、この信号θをａ３で代表
させる。

【００５８】次に、ステップ１２６において、ＲＡＭ２
０４のθ故障フラグ２０４１を「１」にする。故障情報
を図８に示す手順で表示制御装置２７に送信する。

【００５９】斜板傾転位置信号θが上記の故障診断領域
以外の場合には、ステップ１２８に進み、ＲＡＭ２０４
のθ故障フラグ２０４１が「０」になっているかどうか
を調べる。θ故障フラグが「０」でないと判定された場
合には、ステップ１２９に進み、故障フラグ２０４１を
「０」にする。

【００６０】次に、ステップ１３０において、ＲＯＭ２
０４のθ故障フラグ２０４１が「１」、θ故障履歴フラ
グ２０４３が「０」であるかどうかを調べる。この条件
が成立する場合は、今回新たに故障が発生したことを表
すから、ステップ１３１に進み、ＲＡＭ２０４内の故障
履歴フラグ２０４３を「１」にするとともに、ＥＥＰＲ
ＯＭ２０８内の故障履歴フラグ２０８１に「１」を転送
する。

【００６１】以上の処理により、斜板傾転位置検出器１
７の故障検出とその故障の履歴をそれぞれＲＯＭ２０４
およびＥＥＰＲＯＭ２０８に記憶することができる。

【００６２】なお、上記の故障診断は制御装置２０にお
ける斜板傾転角θについてのみ説明したが、制御装置２
０における圧力信号Ｐｄ、装置２２，２５における故障
診断も前記と同様に行われるので説明を省略する。

【００６３】次に、各装置２０，２２，２５，２７に記
憶され送受信に必要な各種テーブルおよび送信処理につ
いて図１４から図１６を用いて説明する。

【００６４】図１４はメッセージ定義テーブルの一例で
あり、このテーブルは、全ての装置、表示装置間で共通
に使用される。データの送受信は各メッセージ単位で行
われ、送信／受信は各メッセージの送受信別を表し、送
信周期は各メッセージの送受信間隔を表す。送受信周期
を変更したい場合は送受信周期の数値を変更するだけで
よい。図１５は送受信周期管理テーブルの一例であり、
このテーブルも、各装置２０，２２，２５，２７におい
て利用される。例えばメッセージ番号１は送信周期が１
０ｍｓであり、カウンタには各装置２０，２２，２５，
２７に備えるタイマによって計時されそのカウント値が
入力される。

【００６５】図１６は各装置２０，２２，２５，２７に
おける送信周期制御の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【００６６】ステップ１６１において、各装置２０，２
２，２５，２７内の図示されていないタイマによって計
時され、一定時間毎にタイマ割り込みが行われる。ステ
ップ１６２において、図１６に示す送受信周期管理テー
ブルのカウンタに計時毎に加算して行く。ステップ１６
３において送信周期とカウンタ値とを対比する。両者が
等しくなった時は、ステップ１６４において各装置にお
いて所定のメッセージを他の制御装置等に送信し、等し
くない時は、ステップ１６５において他の処理に戻る。

【００６７】図１７は装置２０，２２，２５，２７間に
おいて送受信されるデータの最小単位であるメッセージ
の構成を示す図である。

【００６８】このメッセージはバイト型（８ビット）デ
ータ最大８個と、メッセージ固有のＩＤ番号で構成さ
れ、ＩＤ番号により受信が制御される。例えば、制御装
置２０、制御装置２２および姿勢演算装置２５がそれぞ
れ表示制御装置２７からある特定のＩＤ番号のメッセー
ジが送信されてきた場合、制御装置２０および制御装置
２２は受信するが、姿勢演算装置２５は受信しないとい
うように制御される。

【００６９】このように、本実施形態によれば、装置２
０，２２，２５，２７の各装置に対して、前もってどの
メッセージを受信するかを設定しておくことにより、
１：Ｎ（複数の装置）の送信を、１つのメッセージの送
信だけで行うことができる。

【００７０】図１８は、表示制御装置２７から装置２
０，２２，２５に送信されるメッセージＡの内容を示す
図である。このメッセージＡは、表示部２９に作動油温
ｔを表示させたいときに、表示制御装置２７から制御装
置２０、制御装置２２および姿勢演算装置２５に送信さ
れる。このメッセージＡには作動油温ｔを要求するフラ
グが立っているので、油圧ポンプ１４の制御装置２０
は、このメッセージを受信すると、作動油温ｔを格納し
たメッセージＢを表示制御装置２７に送信する。図１９
は、このときのメッセージＢの内容を示す図である。

【００７１】ここで、表示制御装置２７からフロント機
構５のフロント深さｄの表示要求があった場合には、表
示制御装置２７はメッセージＡの内容をメッセージＡ’
に変更して制御装置２０、制御装置２２および姿勢演算
装置２５に送信する。図２０は、このときのメッセージ
Ａ’の内容を示す図である。メッセージＡ’は、表示部
２９にフロント深さｄを表示したいときに、表示制御装
置２７から制御装置２０、制御装置２２および姿勢演算
装置２５に送信されるメッセージである。このメッセー
ジＡ’にはフロント深さｄを要求するフラグが立ってい
るので、姿勢演算装置２５は、このメッセージを受信す
ると、フロント深さｄを格納したメッセージＣを表示制
御装置２７に送信する。図２１は、このときのメッセー
ジＣの内容を示す図である。

【００７２】図２２は表示制御装置２７から他の装置に
送信されたメッセージＡ”の内容を示す図である。この
内容は、図１９または図２１に示すメッセージおいて、
故障診断モードＫのフラグの部分を「１」（ＯＮ）にし
たものに相当する。

【００７３】図２３は、故障診断モードＫのフラグが
「１」になっているメッセージを受けた制御装置２０が
作動油温検出器１８の故障を検出したときに送信するメ
ッセージＤの内容を示す図である。同図において、ポン
プ吐出圧力検出器１６の圧力Ｐｄの故障を表示するフラ
グ、斜板傾転位置検出器１７の斜板傾転角θの故障を表
示するフラグ、および作動油温検出器１８の作動油温ｔ
の故障を表示するフラグのうち、作動油温ｔのフラグを
「１」にしている。

【００７４】図２４は、故障診断モードＫのフラグが
「１」になっているメッセージを受けた制御装置２２が
操作レバー２１の故障を検出したときに送信するメッセ
ージＥの内容を示す図である。同図において、操作レバ
ー２１の操作Ｘの故障を表示するフラグが「１」になっ
ている。

【００７５】図２５は、故障診断モードＫのフラグが
「１」になっているメッセージを受信した演算制御装置
２５が、ブーム角度検出器２３の検出信号αおよびアー
ム角度検出器２４からの検出信号βの故障を検出したと
きに送信するメッセージＥの内容を示す図である。同図
において、検出信号αおよび検出信号βの故障を表示す
るフラグを「１」にしている。

【００７６】図２６は、オペレータによる表示切り換え
要求に対して、表示制御装置２７における表示切り換え
制御の処理手順を示すフローチャートである。

【００７７】はじめに、オペレータからの表示切り換え
要求は、図５に示す表示切換部２８における表示切換ス
イッチ２８１〜２８３の何れかを操作することによって
行われる。

【００７８】次いで、ステップ２６１において、表示切
換スイッチ２８１〜２８３のいずれかからの操作信号
は、インターフェース２７１を介して表示制御装置２７
に取り込まれ、ステップ２６２において入力された操作
情報が解析される。次に、ステップ２６３において、操
作情報が保守点検モードか否かを判定する。保守点検モ
ードでないときは、ステップ２６４において、現在表示
している内容と異なる内容の表示要求であるか否かを判
定し、他の装置が保有するデータが必要である場合には
ステップ２６５に進む。ステップ２６５では、制御装置
２０、制御装置２２および姿勢演算装置２５に必要なデ
ータの送信要求を行う。

【００７９】ここで、例えば、作動油温ｔを表示中にフ
ロント深さｄの表示要求があった場合、制御装置２０に
はメッセージの送信の停止を要求するメッセージを送信
し、姿勢演算装置２５にはフロント機構５の深さｄに関
するメッセージの送信を要求するメッセージを送信す
る。ステップ２６６において、表示制御装置２７が前記
したメッセージＤ、Ｅ、Ｆのような故障情報が含まれて
いるメッセージを受信したときには、ステップ２７０に
おいて、故障情報を表示する。

【００８０】次に、保守点検時の表示処理について再び
図２６に示すフローチャートを用いて説明する。ステッ
プ２６１において、建設機械について保守点検のため
に、オペレータまたは他の作業者が表示切換部２８にお
ける表示切換スイッチ２８１〜２８３の何れかを操作し
表示切り換えを要求すると、ステップ２６２において、
表示制御装置２７に取り込まれた操作情報が解析され
る。ステップ２６３において、保守点検モードであるか
否かが判定され、今の場合保守点検モードであるので、
ステップ２６７において、表示制御装置２７は制御装置
２０，２２，２５に保守点検に必要なデータの送信要求
を行う。ステップ２６９において故障情報を受信し、次
いで、ステップ２７０において故障情報を表示する。

【００８１】次に、各装置２０，２２，２５，２７にお
ける各ＣＰＵ２０２，２２２，２５２，２７２による制
御プログラムの演算処理について図２７および図２８を
用いて説明する。

【００８２】図２７（ａ）は各装置２０，２２，２５，
２７の各ＲＡＭ２０４，２２４，２５４，２７４に設定
される周期起動タスク設定テーブルの一例を示す図、図
２７（ｂ）は同じく各ＲＡＭ２０４，２２４，２５４，
２７４に設定される周期起動テーブルの一例を示す図、
図２８は各装置２０，２２，２５，２７における各制御
プログラムの処理手順を示すフローチャートである。

【００８３】各装置２０，２２，２５，２７における各
制御プログラムは、各装置２０，２２，２５，２７にお
いて並列処理可能な単位であるタスク毎に実行される。
タスクは複数種類のタスクが設定可能であり、それらは
それぞれタスクＩＤを有する。図２７（ａ）の周期起動
タスク設定テーブルに示すように、タスクＩＤ毎に起動
周期が設定される。また、制御プログラムが起動される
と、周期起動タスク設定テーブルから図２７（ｂ）に示
す周期起動テーブルが作成される。周期起動テーブルは
タスクＩＤ毎に起動周期とカウンタとを備える。

【００８４】各装置２０，２２，２５，２７における制
御プログラムの処理手順は、図２８に示すフローチャー
トに示すように、一定時間毎のタイマ割り込みによって
起動する。はじめに、ステップ２８１において、周期起
動テーブルのカウンタをインクリメントする。次いで、
ステップ２８２において、周期起動テーブルの周期とカ
ウンタ値とが等しいか否かを判定する。等しくない場合
は、ステップ２８１からの処理を繰り返す。等しい場合
は、ステップ２８３において、未だタスクを実行中であ
るか否かを判定する。既に、タスクが終了している場合
は、ステップ２８４において次のタスクを起動する。ス
テップ２８３において、未だタスクを実行中である場合
は、所定の起動周期内にタスクの処理ができなかったこ
とを意味するので、次のタスクの起動を行わないで処理
を終了する。

【００８５】図２９は、タスク処理と起動周期および通
信処理との関係を示す図であり、図２９（ａ）の場合
は、１０ｍｓ毎の起動周期でタスクが実行され、各タス
クの実行途中に通信割り込みによりタスクの実行は中断
されるが、１０ｍｓの起動周期内にタスクが終了してい
る様子が示されている。これは図２８に示すフローチャ
ートのステップ２８３におけるＹＥＳの場合に相当す
る。図２９（ｂ）の場合は、通信処理が長引いて１０ｍ
ｓの起動周期内にタスクの実行が終了しなかつた場合を
示しており、この場合は、タスクの実行を続行し次の１
０ｍｓの起動周期終了後に、タスクの実行が終了してい
るか否かを判断させている。これは図２８に示すフロー
チャートのステップ２８３におけるＮＯの場合に相当す
る。

【００８６】次に、オペレータ等による表示切り換え要
求の結果、各装置２０，２２，２５における送受信量が
過大または減少する場合の表示制御装置２７および各装
置２０，２２，２５における処理手順を図３０に示すフ
ローチャートを用いて説明する。

【００８７】図３０（ａ）は表示制御装置２７における
処理を表し、図３０（ｂ）は各装置２０，２２，２５に
おける処理を表す。

【００８８】はじめに、図３０（ａ）において、ステッ
プ３０１において、表示切換部２８から表示切換要求が
出力されると、ステップ３０２において、表示要求され
た表示情報を表示するのに伴って必要なデータ数をカウ
ントする。次いで、ステップ３０３において、表示に要
するデータ数が所定の表示に要するデータ数より多いか
少ないかを判定する。表示要求データ数が所定データ数
より多い場合は、ステップ３０４において、各装置２
０，２２，２５に表示に要するデータ数が所定値以上に
なることを通知する。また、ステップ３０３において、
表示要求データ数が所定データ数より少ない場合は、ス
テップ３０５において、各装置２０，２２，２５に表示
に要するデータ数が所定値より少なくなることを通知す
る。

【００８９】図３０（ｂ）において、各装置２０，２
２，２５では、受信割り込みにより、表示制御装置２７
から表示に要するデータ数が所定値以上または所定値よ
り少なくなることを通知されると、はじめに、ステップ
３０６において、表示に要するデータ数が所定値以上に
なるとの通知を受信した場合は、ステップ３０９におい
て、各装置２０，２２，２５の周期起動テーブルの起動
周期を長くするように変更制御する。例えば、図２７
（ｂ）に示すタスクＩＤ１の周期１０ｍｓを１５ｍｓに
変更する。この場合、既に、起動周期が長く設定されて
いる場合は、その起動周期を維持する。また、ステップ
３０８において、表示に要するデータ数が所定値以下に
なるとの通知を受信した場合は、各制御装置２０，２
２，２５の周期起動テーブルの起動周期を所定の送信周
期に戻すように制御する。例えば、図２７（ｂ）に示す
タスクＩＤ１の周期１５ｍｓに設定されていた場合は１
０ｍｓに変更する。この場合、既に、起動周期が周期１
０ｍｓに設定されている場合は、その起動周期を維持す
る。図２９（ｃ）は、起動周期が１０ｍｓから１５ｍｓ
に変更されたときのタスク処理と起動周期および通信処
理との関係を示しており、例えば、表示制御装置２７か
らの表示切換要求により通信処理期間が長くなっても、
常に１５ｍｓ内にタスクの実行を終了させることができ
る。

【００９０】上記のごとく、図２９（ｂ）に示すよう
に、あるタスク起動時にそのタスクの処理が終了してい
ない時は、起動要求を破棄してしまうので、その時のタ
スク処理の周期が２０ｍｓとなってしまい、起動周期が
不定期なってしまうが、本実施形態によれば、図３０の
フローチャートにおいて説明したように、通信処理が増
加する場合は、起動周期は長くなるが、起動周期を一定
化することができる。

【００９１】また、本実施形態によれば、１つの表示装
置で、建設機械の運転に必要な情報、故障情報、故障の
履歴などの複数種類の情報を切り換え表示することがで
る。そのため、通常は故障表示を行うのに端末を接続し
ないと入手できない故障情報も、建設機械の運転中に優
先的に表示できるので、オペレータが故障情報を迅速に
知ることができ、センサやアクチュエータの故障による
建設機械の誤動作を未然に防止することができる。

【００９２】また、従来のものに比べて表示装置の表示
部を１つにすることができるので、コスト低減に寄与す
る。

【００９３】また、電気配線において、表示装置を接続
するための複数のコネクタ部を準備する必要が無くなり
コスト低減が可能となる。

【００９４】また、ＬＡＮの接続により、各制御装置間
の通信が容易となり、しかも、少ない通信量で情報の切
り替え、故障表示が可能ととなる。

【００９５】また、制御装置間で、通信量が一次的に増
大する場合は、各制御装置の制御プログラムの演算周期
を自動的に調節するので、制御プログラムの実行周期が
一定に保たれ、かつ制御に必要なデータが一定時間毎に
更新され、制御を安定して行うことができる。

【００９６】

【発明の効果】上記のごとく、本発明は、表示装置は、
複数種類の表示情報を表示切換可能な単一の表示部を備
えるとともに、前記各制御装置、前記表示装置または前
記共通通信ラインにおける時間あたりの通信量の増減を
判定する通信量判定手段を備え、前記各制御装置は、前
記通信量判定手段の判定結果に基づいて、前記各制御装
置における制御演算周期を変更する演算周期変更手段を
備えるので、表示装置に表示する表示情報を入手するた
めのに通信量が一時的に過大になる場合は、各制御装置
制御演算周期を建設機械の各部の制御に影響しない範囲
で長くすることができ、建設機械に適合した分散型の制
御システムを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる建設機械における
分散型制御装置の概要を示す図である。

【図２】図１に示す制御装置２０の構成を示す図であ
る。

【図３】図１に示す制御装置２２の構成を示す図であ
る。

【図４】図１に示す姿勢演算装置２５の構成を示す図で
ある。

【図５】図１に示す表示装置２６の構成を示す図であ
る。

【図６】図１に示す制御装置２０における吐出量制御の
処理手順を示すフローチャートである。

【図７】図１に示す制御装置２０における共通通信ライ
ン３０を介して他の装置２２，２５，２７からのデータ
受信の処理手順を示すフローチャートである。

【図８】図１に示す制御装置２０から他の装置２２，２
５，２７へのデータ送信の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図９】図１に示す制御装置２２における操作制御の処
理手順を示すフローチャートである。

【図１０】図１に示す姿勢演算装置２５における姿勢制
御の処理手順を示すフローチャートである。

【図１１】図１に示す斜板傾転位置検出器１７の入出力
特性の一例を示す図である。

【図１２】図２に示す制御装置２０におけるＲＡＭ２０
４およびＥＥＲＯＭ２０８に記憶される故障フラグおよ
び故障履歴フラグとの関係を示す図である。

【図１３】図１に示す制御装置２０における斜板傾転角
θに基づく故障診断の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図１４】図１に示す装置２０，２２，２５，２７が備
えるメッセージ定義テーブルである。

【図１５】図１に示す装置２０，２２，２５，２７が備
える送受信周期管理テーブルである。

【図１６】図１に示す装置２０，２２，２５および表示
制御装置２７における送信管理の処理手順を示すフロー
チャートである。

【図１７】図１に示す装置２０，２２，２５，２７間に
おいて送受信されるデータの最小単位であるメッセージ
の構成を示す図である。

【図１８】図１に示す表示制御装置２７から送信される
メッセージＡの内容の一例を示す図である。

【図１９】図１に示す制御装置２０から送信されるメッ
セージＢの内容の一例を示す図である。

【図２０】図１に示す表示制御装置２７から送信される
メッセージＡ’の内容の一例を示す図である。

【図２１】図１に示す姿勢演算装置２５から送信される
メッセージＣの内容の一例を示す図である。

【図２２】図１に示す表示制御装置２７から送信される
メッセージＡ”の内容の一例を示す図である。

【図２３】図１に示す制御装置２０から送信されるメッ
セージＤの内容の一例を示す図である。

【図２４】図１に示す制御装置２２から送信されるメッ
セージＥの内容の一例を示す図である。

【図２５】図１に示す姿勢演算装置２５から送信される
メッセージＦの内容の一例を示す図である。

【図２６】表示切換要求時の表示制御装置２７における
処理手順を示すフローチャートである。

【図２７】図１に示す装置２０，２２，２５，２７の各
ＲＡＭ２０４，２２４，２５４，２７４に設定される周
期起動タスク設定テーブルおよび周期起動テーブルの一
例を示す図である。

【図２８】図１に示す装置２０，２２，２５，２７にお
ける各制御プログラムの処理手順を示すフローチャート
である。

【図２９】図１に示す装置２０，２２，２５，２７にお
ける制御プログラムの実行時のタスク処理と起動周期お
よび通信処理との関係を示す図である。

【図３０】表示装置２６における表示切換要求に伴う表
示制御装置２７および各装置２０，２２，２５における
処理手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 建設機械 ２ 走行体 ３ 旋回体 ４ 運転室 ５ フロント機構 ６ ブーム ７ アーム ８ バケット １４ 油圧ポンプ １５ 制御弁 １６ 圧力検出器 １７ 斜板傾転位置検出器 １８ 作動油温検出器 １９ 斜板位置制御装置 ２０ 油圧ポンプ制御装置 ２１ ブーム操作レバー ２２ ブーム制御装置 ２３ ブーム角度検出器 ２４ アーム角度検出器 ２５ 姿勢演算装置 ２６ 表示装置 ２７ 表示制御装置 ２８ 表示切換部 ２９ 表示部 ３０ 共通通信ライン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械各部に設けた検出手段から入手
   した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御する複
   数の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表示装
   置とを備え、これらの制御装置および表示装置を共通通
   信ラインを介して接続してなる建設機械における分散型
   制御装置において、 前記表示装置は、複数種類の表示情報を切換表示可能な
   単一の表示部を備えるとともに、前記各制御装置、前記
   表示装置または前記共通通信ラインにおける時間あたり
   の通信量の増減を判定する通信量判定手段を備え、前記
   各制御装置は、前記通信量判定手段の判定結果に基づい
   て、前記各制御装置における制御演算周期を変更する演
   算周期変更手段を備えることを特徴とする建設機械にお
   ける分散型制御装置。
2. 【請求項２】 建設機械各部に設けた検出手段から入手
   した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御する複
   数の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表示装
   置とを備え、これらの制御装置および表示装置を共通通
   信ラインを介して接続してなる建設機械における分散型
   制御装置において、 前記表示装置は、複数種類の表示情報を切換表示可能な
   単一の表示部と、前記表示情報の表示切換を要求する入
   力手段と、前記入力手段から要求された表示情報の表示
   に伴って、前記各制御装置における時間あたりの通信量
   が所定の通信量を越えるか否かを判定する通信量判定手
   段と、少なくとも、前記時間あたりの通信量が前記所定
   の通信量を越える場合は、その判定結果を前記各制御装
   置に通知する通知手段を備え、前記各制御装置は、前記
   通知手段からの判定結果に基づいて、前記各制御装置に
   おける制御演算周期を所定の周期より長く設定する演算
   周期変更手段を備えることを特徴とする建設機械におけ
   る分散型制御装置。
3. 【請求項３】 建設機械各部に設けた検出手段から入手
   した情報に基づいて、建設機械各部の動作を制御する複
   数の制御装置と、建設機械各部の状況を表示する表示装
   置とを備え、これらの制御装置および表示装置を共通通
   信ラインを介して接続してなる建設機械における分散型
   制御装置において、 前記表示装置は、複数種類の表示情報を切換表示可能な
   単一の表示部と、前記表示情報の表示切換を要求する入
   力手段と、前記入力手段から要求された表示情報の表示
   に伴って、前記各制御装置における時間あたりの通信量
   が所定の通信量を越えるか否かを判定する通信量判定手
   段と、前記判定の結果を前記各制御装置に通知する通知
   手段を備え、前記各制御装置は、前記通知手段から前記
   時間あたりの通信量が所定の通信量を越えるとの通知を
   受信した場合は、前記各制御装置における制御演算周期
   を所定の周期より長く設定するとともに、前記通知手段
   から前記時間あたりの通信量が所定の通信量を越えない
   との通知を受信した場合は、前記各制御装置における制
   御演算周期を前記所定の周期に設定することを特徴とす
   る建設機械における分散型制御装置。