KR20140030129A - 건설 기계 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

저렴하게 실시 가능하고, 압력 센서, 컨트롤러, 인버터 장치 및 선회용 전동 모터의 고장을 검출할 수 있고, 오퍼레이터의 안전 및 소요의 작업성을 확보할 수 있는 건설 기계 제어 시스템을 제공한다. 용장화한 유압 센서(20, 21)를, 선회 지령을 연산하는 제1 컨트롤러(11) 및 선회용 전동 모터(16)를 제어하는 인버터 장치(13)에 구비된 제2 컨트롤러(22)에 입력한다. 제2 컨트롤러 2는, 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리에 의해 유압 센서(20, 21) 및 제1 컨트롤러(11)의 이상을 검출하는 동시에, 이상 내용이 선회용 전동 모터(16)를 정상 동작할 수 있는 것이라고 판단되는 경우에는, 제2 유압 센서(21)의 신호를 사용하여 선회 동작을 계속시킨다.

Description

건설 기계 제어 시스템 {SYSTEM FOR CONTROLLING CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은, 건설 기계 제어 시스템에 관한 것으로, 특히, 건설 기계에 탑재된 전동 모터의 구동을, 오퍼레이터가 조작하는 조작 장치로부터 도출되는 파일럿 유압으로 원격 조작하는 시스템에 있어서의 신뢰성의 향상 수단에 관한 것이다.

종래의 유압 셔블 등의 건설 기계는, 기계 각 부의 가동부를 구동하기 위한 액추에이터로서, 유압 실린더 및 유압 모터 등의 유압 액추에이터를 구비하는 동시에, 유압원인 유압 펌프의 구동원으로서, 엔진을 구비하는 것이 일반적이었다. 특허문헌 1에는, 이러한 종류의 건설 기계에 적용되는 조작 장치로서, 유압 펌프와 각 유압 액추에이터 사이에 소요 개수의 파일럿식 방향 제어 밸브를 배치하는 동시에, 이들 각 방향 제어 밸브의 파일럿 포트에, 오퍼레이터에 의한 조작 레버의 조작량에 따른 파일럿 유압을 공급하는 파일럿 밸브를 구비하고, 파일럿 밸브로부터 도출되는 파일럿 유압을, 조작된 조작 레버에 대응하는 소정의 방향 제어 밸브의 파일럿 포트에 공급하여, 당해 방향 제어 밸브를 전환하고, 당해 방향 제어 밸브에 대응하는 유압 액추에이터의 구동을 행하는 것이 개시되어 있다.

또한, 최근에 있어서는, 예를 들어 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 엔진의 연비 향상과 배기 가스량 및 소음 레벨의 감소가 도모되는 점에서, 기계 각 부의 구동 액추에이터로서, 유압 액추에이터와 전동 모터를 병용하는 동시에, 유압 펌프의 구동원으로서, 엔진과 발전 전동기를 병용한 하이브리드 건설 기계가 제안되어 있다. 종래의 하이브리드 건설 기계에는, 유압 액추에이터를 구동하여 굴삭 및 주행을 행하고, 전동 모터를 사용하여 선회체(예를 들어, 유압 셔블에 있어서의 상부 선회체)의 선회 동작을 행하는 것이 많다.

특허문헌 2에는, 유압 액추에이터를 구동할 때에 오퍼레이터가 조작하는 조작 수단의 조작 감촉과, 전동 모터를 구동할 때에 오퍼레이터가 조작하는 조작 수단의 조작 감촉을 공통화하고, 오퍼레이터의 위화감을 해소하기 위해, 유압 액추에이터 구동용의 조작 수단 및 전동 모터 구동용의 조작 수단의 양쪽을 유압 파일럿 조작 밸브로 구성하고, 전동 모터에 대해서는, 이 유압 파일럿 조작 밸브로부터 도출되는 파일럿 유압을 압력 센서에서 전기 신호로 변환하여 제어부에 출력하고, 제어부로부터 전동 모터의 제어 신호를 출력하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 이 특허문헌 2에는, 이러한 전동 모터의 제어계를 채용한 경우에는, 압력 센서, 제어부 및 전동 모터 중 어느 하나에 이상이 발생하였을 때, 차체의 정상적인 선회 제어가 곤란해져, 오퍼레이터가 의도하지 않는 속도 또는 방향으로 차체가 선회한다고 하는 문제가 발생할 가능성이 있으므로, 이것을 회피하기 위해, 유압 파일럿 조작 밸브의 조작량을 검출하는 압력 센서를 용장화하여, 각 압력 센서로부터 출력되는 전기 신호를 제어부에서 비교함으로써, 이상 검출시에는 전동 모터를 적정하게 정지시키는 기술도 개시되어 있다.

일본 실용 신안 공고 평 7-48761호 공보 일본 특허 출원 공개 제2008-248545호 공보

그러나 특허문헌 2에 개시된 기술은, 압력 센서에 대해서는 용장화(2중화)되어 있지만, 제어부에 대해서는 용장화되어 있지 않으므로, 제어부 자신이 고장난 경우에는 적정한 전동 모터의 제어 신호를 출력할 수 없어, 선회체의 선회 제어가 곤란해진다. 이 외에, 선회체 구동용의 전동 모터나, 상기 전동 모터의 구동 제어에 적용되는 인버터 장치가 고장난 경우에 있어서도 동일한 문제가 발생한다. 또한, 압력 센서, 제어부, 인버터 장치 및 전동 모터의 전부에 대해서도 용장화되면, 이와 같은 문제의 발생을 방지할 수 있지만, 그만큼 건설 기계가 고비용으로 되므로, 실용상은 채용하는 것이 곤란하다. 또한, 압력 센서, 제어부, 인버터 장치 또는 전동 모터 중 어느 하나에 이상이 발생하였을 때, 즉시 선회체 구동용의 전동 모터를 정지시키는 구성으로 하면, 작업 효율이 현저하게 저하되므로, 이상의 내용에 따라서는 최대한 선회체의 구동을 계속할 수 있도록 할 필요도 있다.

본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 저렴하게 실시할 수 있고, 또한 압력 센서, 제어부, 인버터 장치 및 전동 모터 중 어느 하나가 고장난 경우에도 전동 모터의 이상 회전을 방지할 수 있어, 작업 효율의 저하도 억제 가능한 건설 기계 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재에 대응시켜, 각각 복수의 상기 전기 조작 신호 발생 수단 및 상기 전기 제어 수단을 설치하고, 상기 복수의 전기 조작 신호 발생 수단으로부터 출력되는 각 전기 조작 신호를 상기 복수의 전기 제어 수단의 각각에 개별로 입력하는 동시에, 상기 복수의 전기 제어 수단 중 적어도 하나에서, 상기 각 전기 조작 신호에 기초하여 산출한 값 및 상기 각 제어 신호를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여, 상기 복수의 전기 조작 신호 발생 수단 및 전기 제어 수단에 관한 이상 발생의 유무를 판정하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재에 대응시켜 복수의 전기 조작 신호 발생 수단 및 전기 제어 수단을 설치하고, 어느 하나의 전기 제어 수단에서, 각 전기 조작 신호 발생 수단 및 전기 제어 수단 중 어느 하나에 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하므로, 전기 조작 신호 발생 수단뿐만 아니라 전기 제어 수단에 대해서도 용장화할 수 있어, 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 전기 제어 수단은, 이상이 발생하고 있다고 판정한 경우에 있어서도, 발생한 이상의 내용에 따라, 전동 액추에이터의 구동을 정지하기 위한 제어 신호를 출력할 수도, 전동 액추에이터의 구동을 계속하기 위한 제어 신호를 출력할 수도 있으므로, 작업의 안전성을 확보한 후에, 가능한 작업성의 유지를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 복수의 전기 제어 수단의 하나로서, 상기 인버터 장치에 부설되는 인버터 장치 제어 컨트롤러를 사용하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 전동 액추에이터 제어용의 컨트롤러로서 인버터 장치 제어 컨트롤러를 유효 이용하므로, 시스템 전체의 컨트롤러의 수가 2개인 경우에는, 새로운 컨트롤러의 추가가 필요없게 되고, 또한 시스템 전체의 컨트롤러의 수가 3개 이상인 경우에는, 새롭게 추가해야 하는 컨트롤러의 수를 1개 감소할 수 있다. 따라서 고기능의 건설 기계 제어 시스템을 저렴하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호로부터 상기 제어 신호의 상한값을 산출하는 동시에, 상기 상한값과 상기 제어 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호와 상기 상한값의 비교를 행하고, 비교하는 양쪽 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상한값보다도 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호 쪽이 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

비교하는 양쪽 신호의 부호가 불일치한 경우라 함은, 오퍼레이터가 의도하지 않는 방향으로 선회체가 선회하고 있는 경우이다. 또한, 상한값보다도 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하지 않는 전기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호 쪽이 큰 경우라 함은, 오퍼레이터가 의도하는 속도보다도 고속으로 선회체가 선회하고 있는 경우이다. 이와 같은 상황에서는, 작업을 안전하게 행하는 것이 곤란해지므로, 전동 액추에이터의 구동을 정지함으로써, 작업의 안전을 확보할 수 있다. 이에 대해, 비교하는 양쪽 신호의 부호가 일치하고 있고, 또한 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하지 않는 전기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호보다도 상한값 쪽이 큰 경우라 함은, 오퍼레이터가 의도하는 속도 또는 그것보다도 저속으로 선회체가 선회하고 있는 경우이며, 이 경우에는, 작업의 안전에는 전혀 문제가 없으므로, 전동 액추에이터의 구동을 계속함으로써, 작업을 속행할 수 있어, 작업 능률의 저하를 방지 또는 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호로부터 상기 제어 신호의 상한값을 산출하는 동시에, 상기 각 전기 조작 신호 또는 상기 각 제어 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호와 상기 상한값의 비교를 행하고, 비교하는 양쪽 신호의 부호가 일치하고 있다고 판정하고, 또한, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호 쪽이 상기 상한값보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 상한값을 사용하여 상기 전동 액추에이터의 구동을 계속하는 것을 특징으로 한다.

비교하는 양쪽 신호의 부호가 일치하고 있고, 또한 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하지 않는 전기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호 쪽이 상한값보다도 큰 경우에는, 선회체가, 오퍼레이터가 의도하는 방향으로, 오퍼레이터가 의도하는 속도보다도 고속으로 선회하고 있는 상태이다. 이와 같은 상황에 있어서는, 상술한 바와 같이, 전동 액추에이터의 구동을 정지함으로써 작업의 안전을 확보할 수 있지만, 그 반면, 작업성은 저하된다. 따라서 선회체의 목표 속도를 상한값으로 하여 전동 액추에이터의 구동을 계속하면, 선회체의 선회 속도를, 오퍼레이터가 의도하는 속도 혹은 그 이하의 속도로 할 수 있으므로, 작업의 안전을 확보하면서, 작업성의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 구성의 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호와, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단에 입력되는 상기 전기 조작 신호의 차값의 산출과, 당해 차값과 미리 설정된 기준값의 비교를 행하고, 상기 차값이 상기 기준값보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

차값이 기준값보다도 큰 상황이라 함은, 전기 신호를 출력하는 어느 하나의 전기 조작 신호 발생 수단이 파손된 경우이거나, 제어 신호를 출력하는 어느 하나의 전기 제어 수단이 파손된 경우이다. 이와 같은 경우에는, 선회체의 안전한 선회를 보증할 수 없게 되므로, 전동 액추에이터의 구동을 정지함으로써, 작업의 안전을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은, 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 인버터 장치는, 상기 전동 액추에이터의 위치 신호에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 실제의 구동 상태를 나타내는 상태 신호를 산출하고, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 상기 제어 신호가 상기 상태 신호보다도 큰지 여부의 판정을 더 행하여, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상태 신호 쪽이 상기 제어 신호보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 전동 액추에이터의 실제의 구동 상태를 나타내는 상태 신호를 기준으로 하여, 이상 발생의 유무를 판정하므로, 전기 조작 신호 발생 수단 및 전기 제어 수단의 고장뿐만 아니라, 전동 액추에이터 및 인버터 장치의 고장에도 대응할 수 있어, 건설 기계 제어 시스템의 신뢰성을 보다 높일 수 있다.

또한, 본 발명은, 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 인버터 장치에, 당해 인버터 장치 자체의 상태를 감시하는 감시 수단을 구비하고, 당해 감시 수단은, 상기 전동 액추에이터의 위치 신호에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 실제의 구동 상태를 나타내는 상태 신호를 산출하고, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 상기 제어 신호가 상기 상태 신호보다도 큰지 여부의 판정을 더 행하고, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상태 신호 쪽이 상기 제어 신호보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 인버터 장치에 감시 수단을 구비하고, 당해 인버터 장치를 자기 감시하도록 하였으므로, 인버터 장치의 고장을, 용이하고 또한 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 감시 수단은, 전동 액추에이터의 제어 신호를 산출하지 않으므로, 저렴한 마이크로컴퓨터 등을 사용할 수 있어, 건설 기계 제어 시스템을 고비용화하는 요인으로 되지 않는다.

또한, 본 발명은, 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 전기 제어 수단과 상기 인버터 장치는, 상호간에서 정기적으로 감시 신호의 교환을 행하는 동시에, 다른 쪽으로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하였는지 여부의 판정을 행하고, 상기 인버터 장치는, 상기 전기 제어 수단으로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하지 않았다고 판정하였을 때에, 당해 전동 동작을 정지시키거나, 혹은, 당해 인버터 장치에 입력되는 상기 조작 신호로부터 산출한 상기 제어 신호의 상한값을 사용하여 상기 전동 액추에이터의 구동을 계속하고, 상기 전기 제어 수단은, 상기 인버터 장치로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하지 않았다고 판정하였을 때에, 당해 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 전기 제어 수단과 인버터 장치의 상호간에서 감시 신호의 송수신을 행하여, 이들 전기 제어 수단과 인버터 장치를 서로 감시하도록 하였으므로, 전기 제어 수단 및 인버터 장치의 고장을, 용이하고 또한 확실하게 검출할 수 있다. 또한, 이 경우에는, 인버터 장치를 자기 감시하는 경우와는 달리, 특별한 감시 수단을 구비할 필요가 없으므로, 건설 기계 제어 시스템을 보다 용이하고 또한 저렴하게 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상기 각 구성의 건설 기계 제어 시스템에 있어서, 상기 전동 액추에이터, 상기 전기 조작 신호 발생 수단, 상기 전기 제어 수단 및 상기 인버터 장치 중 어느 하나에 이상이 발생하고 있다고 판정하였을 때, 발생한 이상의 내용에 따른 통보를 오퍼레이터에게 알리는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 오퍼레이터는 이상의 발생 및 발생한 이상의 내용을 리얼타임으로 알 수 있으므로, 고장에 대한 대처법을 조기에 취할 수 있다.

본 발명의 건설 기계 제어 시스템에 따르면, 간단하고 또한 저렴하게 실시 가능한 구성으로, 전동 액추에이터, 압력 검출 수단, 전기 제어 수단 및 인버터 장치 중 어느 하나에 있어서의 이상의 발생을 검출할 수 있어, 오퍼레이터가 의도하지 않은 선회체의 이상 선회 동작을 회피할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 건설 기계 제어 시스템을 구비한 하이브리드 셔블의 외관도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템을 구비한 하이브리드 셔블의 제어 회로도이다.
도 4는 제2 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템을 구비한 하이브리드 셔블의 제어 회로도이다.
도 6은 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 실행하는 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 직선 근사식을 사용하여 산출되는 선회 레버 조작량에 대한 선회 속도 상한값과, 선회 레버 조작량으로부터 산출되는 선회 속도 지령값의 관계를 나타내는 그래프 도면이다.
도 8은 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 실행하는 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리 수순의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 2개의 유압 센서의 출력 신호를 직접 비교함으로써 실행하는 이상 검출 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에 구비되는 인버터 장치의 상세 블록도이다.
도 11은 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 실행하는 선회 속도 지령에 대한 실 선회 회전 속도의 타당성 판정 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 메인 컨트롤러가 실행하는 상호 감시 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 실행하는 상호 감시 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 인버터 장치의 내부 컨트롤러가 실행하는 상호 감시 처리 수순의 다른 예를 나타내는 흐름도이다.

이하, 본 발명에 관한 건설 기계 제어 시스템의 실시 형태를, 도면과 함께 설명한다. 또한, 도면에 있어서는, 이하에 기재하는 제1 컨트롤러, 제2 컨트롤러, 제3 컨트롤러, 제1 유압 센서 및 제2 유압 센서가, 각각 컨트롤러 1, 컨트롤러 2, 컨트롤러 3, 유압 센서 1 및 유압 센서 2로 표기되어 있다.

도 1로부터 명백한 바와 같이, 본 예의 전동 유압 셔블은, 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)으로 이루어지는 다관절형의 프론트 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되고, 프론트 장치(1A)의 붐(1a)의 기단부는, 상부 선회체(1d)의 전방부에, 수직 방향으로 회전하도록 지지된다. 붐(1a), 아암(1b), 버킷(1c), 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)는, 도 3에 도시하는 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b), 버킷 실린더(3c), 선회용 전동 모터(16) 및 좌우의 주행용 유압 모터(3e, 3f)에 의해 각각 구동된다. 이들 각 액추에이터의 구동은, 오퍼레이터가 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)에 구비된 조작 레버 등의 조작 부재를 조작하는 것으로 행해진다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템의 구성을 도시하는 도면으로, 이 도면으로부터 명백해진 바와 같이, 본 예의 건설 기계 제어 시스템은, 오퍼레이터가 조작 레버 등의 선회 조작용의 조작 부재를 조작하였을 때, 그 조작 방향 및 조작량에 따른 파일럿압을 도출하는 선회용 조작 신호 발생 장치(유압 조작 신호 발생 수단)(4b)와, 이 선회용 조작 신호 발생 장치(4b)로부터 도출되는 파일럿압을 검출하여, 그에 따른 전기 신호를 출력하는 제1 및 제2 유압 센서(전기 조작 신호 발생 수단)(20, 21)와, 상부 선회체(1d)의 선회 제어를 행하는 제1 컨트롤러(전기 제어 수단)(11)와, 선회용 전동 모터(16)를 구동하는 인버터 장치(13)와, 선회 비상 브레이크(25)로 구성되어 있다. 또한, 인버터 장치(13)는, 도시하지 않은 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 선회 모터(16)를 구동하는 IGBT(23)와, 당해 IGBT(23)의 게이트의 온 오프를 제어하는 제2 컨트롤러(22)로 구성되어 있다. 유압 센서(20, 21)는, 후술하는 바와 같이, 좌측 선회와 우측 선회를 개별로 검출하도록 2개의 센서를 1세트로 한 것으로 할 수도 있지만, 도 2에서는 간단히, 1개의 유압 센서로서 기재하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 전기 조작 신호 발생 수단으로서, 선회용 조작 신호 발생 장치(4b)로부터 도출되는 파일럿압을 검출하여, 그에 따른 전기 신호를 출력하는 제1 및 제2 유압 센서(20, 21)를 사용하고 있지만, 이러한 구성 대신에, 조작 레버의 조작 위치를 검출하고, 그에 따른 전기 신호를 출력하는 위치 센서 등을 사용할 수도 있다.

제1 유압 센서(20)로부터 출력되는 전기 신호는, 제1 컨트롤러(11)에 입력되고, 제2 유압 센서(21)로부터 출력되는 전기 신호는, 인버터 장치(13)에 부설된 IGBT 제어용의 제2 컨트롤러(22)에 입력되어 있다. 제1 컨트롤러(11)는, 제1 유압 센서(20)로부터 출력되는 전기 신호와, 제2 컨트롤러(22)로부터 수신한 실제의 선회 회전 속도에 기초하여 선회 속도 지령을 연산하고, 제2 컨트롤러(22)에 이것을 송신한다. 제2 컨트롤러(22)는, 이 선회 속도 지령을 수신하고, 이것을 만족하도록, 선회용 전동 모터(16)의 회전 위치를 검출하는 모터 회전 위치 검출 센서(24)와, 도시하지 않은 3상 모터 전류에 의해 IGBT(23)의 게이트 온 오프를 제어한다.

이하, 제1 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에 의해 실행되는 선회 제어에 대해 개략적으로 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 및 제2 압력 센서(20, 21) 및, 제1 및 제2 컨트롤러(11, 22)는, 동시에 2개 이상의 고장은 발생하지 않는 것을 전제로 한다.

우선, 제2 컨트롤러(22)는, 제2 유압 센서(21)로부터 출력되는 전기 신호의 값을 사용하여, 제1 컨트롤러(11)로부터 수신하는 선회 속도 지령의 타당성을 판정한다. 이에 의해, 제1 및 제2 유압 센서(20, 21), 및 제1 컨트롤러(11)의 이상의 유무를 검출할 수 있다. 또한, 제2 컨트롤러(22)는, IGBT(23)나 선회용 전동 모터(16)의 고장, 혹은 선회 제어 시스템 이외의 이상에 의해 기인하는 선회 이상을 검출하기 위해, 선회 속도 지령에 대한 실제의 선회 회전 속도의 타당성을 판정한다. 또한, 제2 컨트롤러(22) 자체가 고장나는 것도 생각되지만, 이에 대해서는, 제1 컨트롤러(11)에 의해 제2 컨트롤러(22)를 감시하거나, 제2 컨트롤러(22) 중에서 자기 진단을 행함으로써 대처할 수 있다. 이들 방책의 상세에 대해서는 후술한다. 본 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에 따르면, 제1 컨트롤러(11) 및 제2 컨트롤러(22) 중 어느 하나가 이상을 검출한 경우에서도, 선회 비상 브레이크(25)를 동작시킴으로써, 오퍼레이터가 의도하지 않는 이상 선회를 정지시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 컨트롤러(11)로부터의 지령값으로서, 선회 속도 지령을 사용하고 있지만, 선회 토크 지령을 사용할 수도 있다. 이 경우, 제2 컨트롤러(22)는, 제1 컨트롤러(11)에 실 토크값을 피드백하게 된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제2 컨트롤러(22)가, 제1 컨트롤러(11)로부터 수신하는 선회 속도 지령의 타당성을 판정하고 있지만, 이러한 구성 대신에, 제1 컨트롤러(11)가 제1 유압 센서(20)로부터 출력되는 전기 신호를 그대로 제2 컨트롤러(22)에 송신하고, 제2 컨트롤러(22)가, 제1 및 제2 유압 센서(20, 21)로부터 출력되는 전기 신호를 비교함으로써, 제1 컨트롤러(11) 및, 제1 및 제2 유압 센서(20, 21)의 이상의 유무를 검출하는 구성으로 할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 1개의 선회용 조작 신호 발생 장치(4b)에 2개의 유압 센서(20, 21)를 구비하고 있지만, 예를 들어 유압 센서와, 조작 레버의 조작 방향 및 조작량을 검출하는 위치 센서의 조합 등, 검출 방식이 다른 센서를 조합하여 사용할 수도 있다. 이에 의해, 시스템의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 3에 본 예의 건설 기계 제어 시스템의 구체적인 건설 기계에의 응용예를 도시한다. 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)는, 이것에 구비된 조작 레버 등의 조작 부재를 오퍼레이터가 조작함으로써, 그 조작 방향 및 조작량에 따른 파일럿압을 발생시키는 것이다. 파일럿압은, 도시하지 않은 파일럿 펌프에서 발생한 1차압을, 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)의 조작 개방도에 따른 2차압으로 감압함으로써 생성된다. 이 조작 신호 발생 장치(4a)로부터 도출된 파일럿압은, 스풀형의 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)의 수압부로 보내지고, 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)를 도시한 중립 위치로부터 전환 조작한다. 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)는, 메인의 유압 펌프(6)로부터 엔진(7)을 동력으로 하여 발생되는 압유의 흐름을 전환 제어하고, 유압 액추에이터(3a 내지 3f)의 구동을 제어한다. 유압 배관 내의 압력이 과도하게 상승한 경우에는, 릴리프 밸브(8)에 의해 압유를 탱크(9)로 릴리프하는 구조로 하고 있다. 유압 액추에이터(3a 내지 3c)는, 각각 붐(1a), 아암(1b), 버킷(1c)을 구동하는 유압 실린더이며, 유압 액추에이터(3e, 3f)는, 좌우의 하부 주행체(1e)를 구동하는 유압 모터이다.

유압 펌프(6)와 엔진(7)의 사이에는, 동력 변환기(10)가 연결되어 있다. 이 동력 변환기(10)는, 엔진(7)의 동력을 전기 에너지로 변환하여 인버터 장치(12, 13)에 전기 에너지를 출력하는 발전기로서의 기능에 더하여, 축전 디바이스(15)로부터 공급되는 전기 에너지를 이용하여, 유압 펌프(6)를 어시스트 구동하는 전동기로서의 기능을 갖는다. 인버터 장치(12)는, 축전 디바이스(15)의 전기 에너지를 교류 전력으로 변환하여, 동력 변환기(10)에 공급하고, 유압 펌프(6)를 어시스트 구동한다.

인버터 장치(13)는, 동력 변환기(10)로부터 출력되는 전력을 선회용 전동 모터(16)에 공급하는 것으로, 도 2에 기재된 인버터 장치(13)에 상당한다. 따라서 이 인버터 장치(13)는, 도 2에 기재된 제2 컨트롤러(22)를 갖고 있고, 제1 컨트롤러(11)로부터의 선회 조작 지령 신호를 수신하여, 선회 전동기(16)의 구동 제어를 행한다. 또한, 인버터 장치(13)는, 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)와 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)를 연결하는 파일럿 배관 중, 좌우 방향의 선회 조작을 제어하는 파일럿 배관에 접속된 제2 유압 센서(21a, 21b)로부터 입력되는 전기 신호에 기초하여, 제1 컨트롤러(11)로부터의 선회 조작 지령 신호의 타당성을 판정한다.

초퍼(14)는 직류 전력 라인(L1)의 전압을 제어하고, 축전 디바이스(15)는 당해 초퍼(14)를 통해, 인버터 장치(12, 13)에 전력을 공급하거나, 동력 변환기(10)가 발생한 전기 에너지나 선회용 전동 모터로부터 회생되는 전기 에너지를 축적해 둔다. 축전 디바이스로서는, 캐패시터 혹은 배터리, 또는, 그 양쪽 모두를 사용할 수 있다.

제1 컨트롤러(11)는, 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)와 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)를 연결하는 파일럿 배관 중, 좌우 방향의 선회 조작을 제어하는 파일럿 배관에 접속된 제2 압력 센서(20a, 20b)로부터 입력되는 전기 신호에 기초하여, 선회용 전동 모터(16)의 구동 제어를 행하기 위한 선회 조작 지령 신호를 인버터 장치(13)에 출력한다. 또한, 선회 제동시에는, 선회용 전동 모터(16)로부터 전기 에너지를 회수하는 동력 회생 제어도 행한다. 또한, 이 제1 컨트롤러(11)는, 동력 회생 제어시나, 유압 부하가 가벼워 잉여의 전력이 발생할 때에, 그 회수 전력이나 잉여 전력을 축전 디바이스(15)에 축적하는 제어도 행한다.

인버터 장치(12, 13), 초퍼(14) 및 컨트롤러(11)는, 통신선(L2)을 통해, 제어에 필요한 신호의 교환을 한다.

다음에, 도 4를 사용하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에 대해 설명한다. 본 예의 건설 기계 제어 시스템은, 제1 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에, 제3 컨트롤러(35)를 부가한 것을 특징으로 하고 있다. 제2 유압 센서(21)로부터 출력되는 전기 신호는, 제3 컨트롤러(35)에 입력되고, 이 제3 컨트롤러(35)는, 제2 유압 센서(21)의 값을 가공하는 일 없이, 그대로 인버터 장치(13)에 구비된 제2 컨트롤러(22)에 출력한다. 인버터 장치(13)에 구비된 제2 컨트롤러(22)는, 이와 같이 하여 수신한 제2 유압 센서(21)의 출력 신호를 사용하여, 제1 컨트롤러(11)로부터의 선회 조작 지령 신호의 타당성을 판정한다.

도 5에 본 예의 건설 기계 제어 시스템의 구체적인 건설 기계에의 응용예를 도시한다. 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 전동 유압 셔블에 특유한 제어를 행하는 제1 컨트롤러(11)에 더하여, 제3 컨트롤러(35)를 설치하고 있고, 이것에, 조작 신호 발생 장치(4a, 4b)와 방향 전환 밸브(5a 내지 5f)를 연결하는 파일럿 배관 중, 좌우 방향의 선회 조작을 제어하는 파일럿 배관에 접속된 유압 센서(21a, 21b)로부터 출력되는 전기 신호를 입력하고 있다. 제3 컨트롤러(35)로서는, 예를 들어 엔진 컨트롤러나, 차체 전체의 제어를 행하는 머신 컨트롤러 등을 사용하면 된다. 인버터 장치(12, 13), 초퍼(14) 및 컨트롤러(11, 35)는, 통신선(L2)을 통해, 제어에 필요한 신호의 교환을 한다.

다음에, 도 6 내지 도 9를 사용하여, 제1 및 제2 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템이 실행하는 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리에 대해 상세하게 서술한다.

도 6은 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리의 제1 예를 나타내는 흐름도로, 우선, 처리 S10에 있어서, 제2 유압 센서(21)로부터 직접, 혹은 제3 컨트롤러(35)로부터 수신한 제2 유압 센서 2의 출력 신호를 사용하여, 선회 속도 상한값 Vmax를 연산한다. 또한, 처리 S11에 있어서, 제1 컨트롤러(11)로부터 선회 속도 지령값 Vtar을 수신한다. 다음에, 판정 처리 S12에서, 이들 2개의 값의 부호가 동등한 것, 즉, 용장화한 유압 센서의 값을 기초로 각각의 컨트롤러가 연산한 선회의 방향이 일치하는지의 여부를 판정한다. 여기서, sgn(a)는 값 a의 부호를 의미한다. 일치하고 있다고 판정한 경우는, 판정 처리 S13으로 진행하고, 선회 속도 지령값 Vtar이 선회 속도 상한값 Vmax에 들어가 있는지를 판정한다.

선회 속도 상한값 Vmax는, 상술한 바와 같이, 제2 유압 센서 2의 출력 신호로부터 산출할 수 있지만, 제2 컨트롤러(22)의 연산 부하를 경감하기 위해, 제1 컨트롤러(11)에서 산출하는 선회 레버 조작량에 대한 선회 속도 지령의 프로파일에 기초하여, 도 7의 점선으로 나타내는 바와 같은 연산이 용이한 직선 근사식을 미리 프로그램해 둘 수도 있다. 이에 의해, 컨트롤러 2의 연산 부하를 줄일 수 있다. 물론, 연산 리소스에 여유가 있으면, 상기 프로파일의 맵을 구비해 두거나, 제1 컨트롤러(11)와 동일한 선회 제어 로직을 실행함으로써, 선회 속도 지령값을 직접 비교할 수도 있다.

도 6의 판정 처리 S13으로 복귀하고, 여기서 Vmax＞Vtar로 판정한 경우는, 제1 및 제2 유압 센서(21, 22)도, 제1 컨트롤러(11)도 정상이라고 판단할 수 있으므로, 처리 S14에서 최종적인 선회 속도 목표값 V*에 Vtar을 대입하여, 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리를 종료한다. 판정 처리 S12, S13 중 어느 하나에서 소정의 조건이 만족되지 않는 경우에는, 제1 및 제2 유압 센서(21, 22), 혹은 제1 컨트롤러(11) 중 어느 하나에 이상이 있다고 판단할 수 있으므로, 처리 S15에서 제로 속도 지령에 의해 제어적으로 선회를 정지시킨 후, 처리 S16에서 선회 비상 브레이크를 작동한다. 또한, 도시는 생략하고 있지만, 이상 검출시에는 오퍼레이터에게 그 취지를 통보하여, 기기의 점검, 수리를 촉구할 수도 있다.

도 8은 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리의 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 본 예에 있어서는, 판정 처리 S13에 있어서 Vmax＞Vtar이 만족되지 않는 경우에, 제1 및 제2 유압 센서(21, 22), 혹은 제1 컨트롤러(11) 중 어느 하나에 이상이 있다고 판단할 수 있으므로, 오퍼레이터에게 이상 통보는 하지만, 처리 S17에서 최종적인 선회 속도 목표값 V*에 Vmax를 대입함으로써, 선회 동작을 계속시킨다. 이와 같이 하면, 이상 발생시에서도 선회를 정지시키지 않으므로, 건설 기계의 가용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 유압 센서(21)의 고장에 의해, 이 센서(21)가 과소측으로 비정상적인 값을 출력한 경우에는, 선회 성능은 저하되지만, 오퍼레이터가 의도하지 않는 속도 초과라고 하는 위험측의 사상에는 이르지 않는다.

도 6 및 도 8에 있어서의 판정 처리 S13에서는, Vmax＞Vtar을 만족하고 있어도, 제2 유압 센서(21)에 과대측으로 비정상적인 값을 출력하는 고장이 발생하고 있을 가능성도 있다. 이 고장을 잠재화시키지 않고 검출하기 위해서는, Vmax와 Vtar의 차가 미리 정한 임계값 이상으로 되었을 때, 이상이라고 판정하여 오퍼레이터에게 통보함으로써, 기기의 점검, 수리를 촉구한다고 하는 구성으로 할 수도 있다.

도 9는 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리의 또 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 본 예에 있어서는, 제2 컨트롤러(22)가, 제1 및 제2 유압 센서(20, 21)로부터 출력되는 전기 신호를 직접 비교함으로써 이상 검출을 행하고 있다. 우선, 처리 S25에서, 유압 센서 2로부터 출력되는 전기 신호를 읽어들이고, 처리 S26에서, 제1 컨트롤러(11)로부터, 제1 유압 센서(20)로부터 출력되는 전기 신호와, 이것에 기초하여 산출된 선회 속도 지령값 Vtar을 수신한다. 다음의 판정 처리 S27에 있어서, 유압 센서(20)와 유압 센서(21)의 각 출력 신호를 비교하여, 양자의 차가 미리 정한 소정값 δ보다도 작으면, 처리 S14에서 최종적인 선회 속도 목표값 V*에 Vtar을 대입하여 종료한다. 반대로, 양자의 차가 δ 이상인 경우에는, 처리 S15에서 제로 속도 지령에 의해 제어적으로 선회를 정지시킨 후, 처리 S16에서 선회 비상 브레이크를 작동한다.

다음에, 도 10 및 도 11을 사용하여, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 관한 건설 기계 제어 시스템에 의해, IGBT(23)나 선회용 전동 모터(16)의 고장, 혹은 선회 제어 시스템 이외의 이상에 의해 기인하는 선회 이상을 검출하기 위한, 선회 속도 지령에 대한 실 선회 회전 속도의 타당성 판정 처리에 대해 설명한다.

도 10은 인버터 장치(13)의 상세 블록도이다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 제2 컨트롤러(22)는, 메인 마이크로컴퓨터(31), 감시 마이크로컴퓨터(32) 및 각각의 마이크로컴퓨터에 대해 통신선(L2)과의 인터페이스로 되는 통신 드라이버 회로(33a, 33b)로 구성된다. 메인 마이크로컴퓨터(31)는, 통신선(L2) 경유로 제1 컨트롤러(11)로부터 수신한 선회 속도 지령을 만족하도록, 선회용 전동 모터(16)의 회전 위치를 검출하는 모터 회전 위치 검출 센서(24)의 상방과 3상 모터 전류 센서(30)의 정보를 사용하여, IGBT(23)의 게이트 제어 신호를 출력한다. 또한, 도시하고 있지 않지만, IGBT(23)에는, 게이트를 구동하는 게이트 드라이버 회로가 포함되어 있다.

메인 마이크로컴퓨터(31)는, 통상의 모터 피드백 제어와 함께, 이상 검출을 위해 도 11에 나타내는 출력 타당성 판정 처리를 실행한다. 우선, 처리 S18에 있어서, 모터 회전 위치 검출 센서(24)의 출력 신호값을 사용하여, 실제로 출력되어 있는 선회 회전 속도 V를 산출한다. 다음에, 판정 처리 S19에서, 이 선회 회전 속도 V가 전술한 최종적인 선회 속도 목표값 V*보다도 작은 것, 즉, 이상 회전 속도 초과가 발생하고 있지 않은지의 여부를 판정하고, 또한, 이들 2개의 값의 부호가 일치하는 것, 즉, 오퍼레이터의 의도와는 반대의 회전이 발생하고 있지 않은지의 여부를 판정한다. 판정 조건을 만족하지 않는 경우에는, IGBT(23)나 선회용 전동 모터(16)의 고장, 혹은 선회 제어 시스템 이외의 이상이라고 판단할 수 있지만, 이들 이상이 발생한 경우는, 제로 속도 지령을 내어 제어적으로 브레이크가 듣지 않을 가능성이 높으므로, 처리 S20에 있어서 IGBT(23)의 게이트 오프 신호를 출력하여, 선회용 전동 모터(16)를 프리 런 상태로 한 후, 처리 S16에서 선회 비상 브레이크를 작동한다. 이 경우에도, 이상 검출시에 오퍼레이터에게 그 취지를 통보하여, 기기의 점검, 수리를 촉구할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 선회 속도 지령과 실 회전 속도의 비교에 의해 출력의 타당성 판정을 행하고 있지만, 이 이외의 실시 형태로서, 선회 토크 지령, 혹은 선회 속도 지령으로부터 연산한 토크 목표값과, 모터 전류로부터 산출한 실 토크를 비교해도 된다.

도 10으로 되돌아가, 제2 컨트롤러(22)는, 메인 마이크로컴퓨터(31)의 이상을 검출하는 자기 진단 기능으로서 감시 마이크로컴퓨터(32)를 구비한다. 감시 마이크로컴퓨터(32)는, 메인 마이크로컴퓨터(31)와 마찬가지로, 통신선(L2)으로부터 선회 속도 지령을 수신하고, 모터 회전 위치 검출 센서(24)와 3상 모터 전류 센서(30)로부터의 신호를 입력하고 있다. 이들을 사용하여 도 11에 나타낸 출력 타당성 판정 처리를 실행하고, 이상 검출시에는, 감시 마이크로컴퓨터(32)로부터도 IGBT 게이트 오프 신호와 선회 비상 브레이크 정지 신호를 출력한다. 이에 의해, 예를 들어 메인 마이크로컴퓨터(31)가 폭주하여 비정상적인 모터 제어를 행한 경우에서도, 선회 동작을 정지시킬 수 있다. 감시 마이크로컴퓨터(32)는, 모터 제어를 행하지 않으므로, 메인 마이크로컴퓨터(31)와 같은 높은 연산 성능은 필요없어, 저렴한 마이크로컴퓨터를 사용할 수 있다. 따라서 본 예의 건설 기계 제어 시스템에 대해서도, 전체적으로는 저렴하게 실시할 수 있다.

감시 마이크로컴퓨터(32)는 이상의 처리에 더하여, 적당한 문제를 메인 마이크로컴퓨터(31)에 출제하고, 그 해답 결과에 기초하여 메인 마이크로컴퓨터(31)의 진단을 행하는 예제 연산 방식 등을 조합하여, 메인 마이크로컴퓨터(31)의 상태를 감시하도록 해도 된다. 또한, 도 10에서는, 감시 마이크로컴퓨터(32)에도 통신 기능을 마련함으로써, 제1 컨트롤러(11)로부터 직접 선회 속도 지령을 수신하고 있지만, 이것을 메인 마이크로컴퓨터(31) 경유로 수신하도록 하면, 감시 마이크로컴퓨터(32)에 통신 기능이 불필요해져, 보다 저비용으로 시스템을 구성할 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우에는, 메인 마이크로컴퓨터(31)에 이상이 발생하였을 때에, 감시 마이크로컴퓨터(32)가 잘못된 지령값을 수신하여, 메인 마이크로컴퓨터(31)의 이상을 검출 가능하지 않은 것을 방지하기 위해, 제1 컨트롤러(11)는, 미리 지령값에 체크 코드나 일련 번호를 부가하여 송신하도록 할 수도 있다. 메인 마이크로컴퓨터(31)는, 이들을 가공하지 않고 그대로 감시 마이크로컴퓨터(32)에 송신함으로써, 감시 마이크로컴퓨터(32)는, 메인 마이크로컴퓨터(31)의 이상에 의해 지령값이 조작되어 있지 않은지의 여부를 판정할 수 있다.

컨트롤러(11, 22)의 이상 검출은, 이제까지 서술해 온 실시 형태 이외에, 제1 컨트롤러(11)와 제2 컨트롤러(22)의 사이에서, 상호 감시를 행하는 것에 의해서도 실현할 수 있다.

도 12는 컨트롤러(11, 22)간의 상호 감시 처리의 제1 예를 나타내는 흐름도이다. 본 예에 있어서는, 제1 컨트롤러(11)와 제2 컨트롤러(22)는, 통신선(L2)을 통해 지령값과 그 피드백값을 송수신하고 있지만, 제1 컨트롤러(11)는, 판정 처리 S21에 있어서, 제2 컨트롤러(22)로부터의 수신 데이터가 미리 정한 시간 내에 갱신되어 있는지의 여부를 판정한다. 갱신이 되어 있지 않은 경우에는, 제2 컨트롤러(22) 또는 통신선(L2) 중 어느 하나에서 이상이 발생하였다고 판단할 수 있고, 어느 하나의 이상이라도 지령대로 선회를 계속할 수 없으므로, 처리 S16에서 선회 비상 브레이크를 작동한다. 이 경우에도, 이상 검출시에는 오퍼레이터에게 그 취지를 통보하여, 기기의 점검, 수리를 촉구하는 것은 전술한 바와 같다.

도 13은 컨트롤러(11, 22)간의 상호 감시 처리의 제2 예를 나타내는 흐름도이다. 본 예에 있어서는, 판정 처리 S21에서 컨트롤러 1로부터의 수신 데이터가 미리 정한 시간 내에 갱신되어 있지 않다고 판정한 경우, 모터 제어 자체는 정상적으로 할 수 있으므로, 처리 S15에서 제로 속도 지령에 의해 제어적으로 선회를 정지시킨 후, 처리 S16에서 선회 비상 브레이크를 작동한다.

도 14는 컨트롤러(11, 22)간의 상호 감시 처리의 제3 예를 나타내는 흐름도이다. 본 예에 있어서는, 판정 처리 S21에 있어서 제1 컨트롤러(11)로부터의 수신 데이터가 미리 정한 시간 내에 갱신되어 있지 않다고 판정한 경우, 오퍼레이터에게 이상 통보는 하지만, 모터 제어 자체는 정상적으로 할 수 있으므로, 처리 S17에서 최종적인 선회 속도 목표값 V*에, 전술한 바와 같이 하여 제2 컨트롤러(22)가 유압 센서 2의 신호를 사용하여 산출한 Vmax를 대입함으로써 선회 동작을 계속시킨다. 이에 의해, 이상 발생시에서도 선회를 정지시키는 일 없이, 건설 기계의 가용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기한 상호 감시 처리에 있어서 갱신의 유무를 확인하는 수신 데이터로서는, 선회 지령이나 그 피드백값 외에, 정상적으로 동작하고 있는 것을 서로 정기적으로 알리기 위한 얼라이브 신호와 같은 것을 사용해도 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 건설 기계 제어 시스템에 따르면, 용장화한 유압 센서(20, 21)의 출력 신호를, 선회 지령을 연산하는 제1 컨트롤러(11) 및 선회용 전동 모터(16)를 제어하는 인버터 장치(13)에 구비된 제2 컨트롤러(22)에 입력하고, 이 제2 컨트롤러(22)가 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리를 실행하므로, 유압 센서(20, 21) 및 제1 컨트롤러(11)에 발생한 이상도 검출할 수 있어, 오퍼레이터가 의도하지 않는 이상 선회 동작을 회피할 수 있다. 또한, 선회 지령 신호의 타당성 판정 처리에 더하여, 선회 지령에 대한 출력의 타당성 판정 처리나 감시 마이크로컴퓨터를 사용한 자기 진단, 각 컨트롤러(11, 22)간의 상호 감시를 행함으로써, 개개의 컨트롤러를 용장화하는 일 없이 저비용으로, 유압 센서(20, 21), 컨트롤러(11, 22), 인버터 장치(13) 및 선회용 전동 모터(16) 중 어느 하나의 고장시에 있어서도, 전동 선회부의 안전성을 확보하는 것이 가능해진다. 또한, 용장화한 한쪽의 유압 센서를 인버터 장치(13)에 입력하고 있으므로, 선회 지령을 연산하는 제1 컨트롤러(11)나 당해 컨트롤러(11)와 인버터 장치(13)를 연결하는 통신선에 발생하는 이상에 대해서도 검출할 수 있는 동시에, 이러한 종류의 이상이 검출된 경우에는, 선회체의 선회를 계속시키므로, 건설 기계의 가용성을 향상시킬 수 있다.

1A : 프론트 장치
1B : 차체
1a : 붐
1b : 아암
1c : 버킷
1d : 상부 선회체
1e : 하부 주행체
3a : 붐 실린더
3b : 아암 실린더
3c : 버킷 실린더
3e : 좌측 주행 모터
3f : 우측 주행 모터
4a, 4b : 조작 장치
5a 내지 5f : 스풀형 방향 전환 밸브
6 : 유압 펌프
7 : 엔진
8 : 릴리프 밸브
9 : 압유 탱크
10 : 동력 변환기
11 : 제1 컨트롤러
12, 13 : 인버터 장치
14 : 초퍼
15 : 축전 디바이스
16 : 선회용 전동 모터
20 : 제1 유압 센서
20a : 제1 유압 센서(좌측)
20b : 제1 유압 센서(우측)
21 : 제2 유압 센서
21a : 제2 유압 센서(좌측)
21b : 제2 유압 센서(우측)
22 : 제2 컨트롤러
23 : IGBT
24 : 모터 회전 위치 검출 센서
25 : 선회 비상 브레이크
30 : 3상 모터 전류 센서
31 : 메인 마이크로컴퓨터
32 : 감시 마이크로컴퓨터
33a, 33b : 통신 드라이버
L1 : 직류 전력 라인
L2 : 통신선

Claims (9)

1. 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서,
   상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재에 대응시켜, 각각 복수의 상기 전기 조작 신호 발생 수단 및 상기 전기 제어 수단을 설치하고, 상기 복수의 전기 조작 신호 발생 수단으로부터 출력되는 각 전기 조작 신호를 상기 복수의 전기 제어 수단의 각각에 개별로 입력하는 동시에, 상기 복수의 전기 제어 수단 중 적어도 하나에서, 상기 각 전기 조작 신호에 기초하여 산출한 값 및 상기 각 제어 신호를 비교하고, 그 비교 결과에 기초하여, 상기 복수의 전기 조작 신호 발생 수단 및 전기 제어 수단에 관한 이상 발생의 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 전기 제어 수단의 하나로서, 상기 인버터 장치에 부설되는 인버터 장치 제어 컨트롤러를 사용하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호로부터 상기 제어 신호의 상한값을 산출하는 동시에, 상기 상한값과 상기 제어 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호와 상기 상한값의 비교를 행하고,
   비교하는 양쪽 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상한값보다도 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호 쪽이 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호로부터 상기 제어 신호의 상한값을 산출하는 동시에, 상기 각 전기 조작 신호 또는 상기 각 제어 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 상기 제어 신호와 상기 상한값의 비교를 행하고,
   비교하는 양쪽 신호의 부호가 일치하고 있다고 판정하고, 또한, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단으로부터 출력되는 제어 신호 쪽이 상기 상한값보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 상한값을 사용하여 상기 전동 액추에이터의 구동을 계속하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 이상이 발생하고 있는지 여부의 판정을 행하는 전기 제어 수단은, 이것에 입력되는 상기 전기 조작 신호와, 당해 전기 제어 수단 이외의 전기 제어 수단에 입력되는 상기 전기 조작 신호의 차값의 산출과, 당해 차값과 미리 설정된 기준값의 비교를 행하고,
   상기 차값이 상기 기준값보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
6. 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서,
   상기 인버터 장치는, 상기 전동 액추에이터의 위치 신호에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 실제의 구동 상태를 나타내는 상태 신호를 산출하고, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 상기 제어 신호가 상기 상태 신호보다도 큰지 여부의 판정을 더 행하여, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상태 신호 쪽이 상기 제어 신호보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
7. 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서,
   상기 인버터 장치에, 당해 인버터 장치 자체의 상태를 감시하는 감시 수단을 구비하고, 당해 감시 수단은, 상기 전동 액추에이터의 위치 신호에 기초하여 상기 전동 액추에이터의 실제의 구동 상태를 나타내는 상태 신호를 산출하고, 상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 일치하고 있는지 여부의 판정과, 상기 제어 신호가 상기 상태 신호보다도 큰지 여부의 판정을 더 행하고,
   상기 제어 신호의 부호와 상기 상태 신호의 부호가 불일치하다고 판정하였을 때, 혹은, 상기 상태 신호 쪽이 상기 제어 신호보다도 크다고 판정하였을 때에는, 상기 전동 액추에이터의 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
8. 오퍼레이터가 조작하는 유압 액추에이터 조작용 및 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 유압 조작 신호를 출력하는 유압 조작 신호 발생 수단과, 상기 전동 액추에이터 조작용의 조작 부재의 조작 방향 및 조작량에 따른 전기 조작 신호를 출력하는 전기 조작 신호 발생 수단과, 상기 전기 조작 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 제어 신호를 출력하는 전기 제어 수단과, 상기 제어 신호를 입력하고, 이것에 따른 상기 전동 액추에이터의 구동 신호를 출력하는 인버터 장치를 구비한 건설 기계 제어 시스템에 있어서,
   상기 전기 제어 수단과 상기 인버터 장치는, 상호간에서 정기적으로 감시 신호의 교환을 행하는 동시에, 다른 쪽으로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하였는지 여부의 판정을 행하고,
   상기 인버터 장치는, 상기 전기 제어 수단으로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하지 않았다고 판정하였을 때에, 당해 전동 동작을 정지시키거나, 혹은, 당해 인버터 장치에 입력되는 상기 조작 신호로부터 산출한 상기 제어 신호의 상한값을 사용하여 상기 전동 액추에이터의 구동을 계속하고,
   상기 전기 제어 수단은, 상기 인버터 장치로부터 소정 시간 내에 감시 신호를 수신하지 않았다고 판정하였을 때에, 당해 전동 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전동 액추에이터, 상기 전기 조작 신호 발생 수단, 상기 전기 제어 수단 및 상기 인버터 장치 중 어느 하나에 이상이 발생하고 있다고 판정하였을 때, 발생한 이상의 내용에 따른 통보를 오퍼레이터에게 알리는 것을 특징으로 하는, 건설 기계 제어 시스템.

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