JPH04140505A

JPH04140505A - 油圧回路電子制御装置の診断装置

Info

Publication number: JPH04140505A
Application number: JP2259713A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watanabe; 洋渡邊; Masakazu Haga; 正和羽賀; Takao Kurosawa; 隆雄黒沢
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-14
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2828497B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は油圧ショベル、油圧クレーン等の油圧機械に用
いる油圧回路電子制御装置の診断装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、油圧ショベル、油圧クレーン等、油圧駆動装置に
より駆動される建設機械において、油圧駆動装置の制御
制度を向上させる目的で電子制御化が進んでいる。第８
図に従来の油圧回路の電子制御装置の一例を示す。図中
、１は油圧ポンプであり、図示しない原動機により駆動
され油圧を吐出する。１ａは油圧ポンプの吐出量可変機
構（以降、斜板と呼ぶ。）で、その位置により油圧ポン
プの吐出量が変化する。２は油圧ポンプ１の吐出する圧
油により駆動される油圧アクチュエータ、３は油圧ポン
プ１と油圧アクチュエータ２の間に介在し操作レバー４
の操作量に応じて油圧アクチュエータへの圧油の量、及
び流れる方向を調整する流量制御弁である。５は斜板を
駆動するサーボピストンで、油圧源６からピストンの左
右に流れ込む、あるいはタンク７へ戻る油圧を電磁弁８
ａ。

８ｂにより切り換えることでピストンが移動する。

９は斜板の位置を検出する傾転角センサーであり、ポテ
ンショメータ等の変位センサーにより構成される。１０
は圧力センサーであり、油圧ポンプの吐出した圧油の圧
力を検出する。ＩＩＡは電子制御ユニットであり、圧力
センサー１０、傾転角センサーの情報によって電磁弁８
ａ、８ｂを駆動し、油圧ポンプ１の斜板１ａの位置を制
御する。

電子制御ユニッ）ＩＩＡの詳細を第９図に示す。

電子制御ユニットＩＩＡはマイクロコンピュータにより
構成され、傾転角センサー９から出力される傾転角信号
θ、圧力センサー１０から出力される圧力信号Ｐをディ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１１ａと、中央処理
装置（ＣＰＵ）ｌｌｂと、制御手順のプログラムを格納
するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１１　ｃと、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（Ｒ
ＡＭ）ｌｉｄと、電磁弁８ａ、８ｂへの出力用（７）Ｉ
１０インターフェイスｌｌｅとを備える。

第１０図に従来例の電子制御ユニット１１ＡのＲＯＭＩ
　１　ｃに記憶されている制御手段のフローチャートを
示す。以下、第１０図の制御手段に従って、従来例を説
明する。

まず、第１０図の手段１００において、圧力センサー１
０の圧力信号Ｐと傾転角センサーの傾転角信号θをＡ／
Ｄ変換器を介して入力し、ＲＡＭ１ｉｄに記憶する。次
に、手順２００において油圧ポンプ１の斜板１ａの目標
位置θｒを演算する。

演算は油圧ポンプを駆動する原動機が過負荷にならない
よう第１１図に示す圧力信号Ｐと斜板目標位置θｒの関
係から油圧ポンプの吸収トルクが一定以上の値にならな
いようにθＴを求める。次に、手順３００において、手
順２００で演算した斜板目標位置θＴに実際の斜板位置
θが一致するように制御する。その詳細な手順を第１２
図に示す。

まず、手順３０１において斜板目標位置θｒと実際の斜
板位置θの偏差２を演算する。次に手順３０２において
偏差２の絶対値が不感帯Δ以上か判定する。偏差Ｚが不
感帯Δより小さいときは、斜板位置θが目標値θｒと一
致していると見なし、手順３０３において電磁弁８ａ、
８ｂをＯＦＦとしてサーボピストン５の両側への圧油の
流入を絶ち、斜板をその位置に停止する。手順３０２で
偏差Ｚが不感帯Δより大きい場合、手順３０４へ行く。

手順３０４において偏差Ｚの符号を判定する。

偏差Ｚが正の場合、手順３０５へ行き、電磁弁８ａをＯ
Ｎ、８ｂをＯＦＦとする。すると、圧油はサーボピスト
ンの両側へ流れ込む。ここでサーボピストンの断面積が
図示右側の方が大きいので、サーボピストンは左方向へ
動き、斜板位置が大きくなっていく。手順３０４で偏差
２が負であると判定されると手順３０６へ行く。手順３
０６では電磁弁８ａをＯＦＦ、電磁弁８ｂをＯＮとする
。

すると、油圧はサーボピストンの図示左側に流入し、右
側はタンクへつながり油は流出する。その結果、サーボ
ピストン５は右方へ移動し、傾斜位置は小さくなる。手
順３００を終了すると処理は手順１００へ戻り、以上の
手順が繰り返される。

以上のように、この電子制御ユニットＩＩＡにより、油
圧ポンプは圧力信号に応じて吸収トルクが一定以上にな
らないように制御される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この従来の油圧回路電子制御装置におい
ては以下のような問題点がある。

この構造の電子制御装置において、例えば、圧力センサ
ー１０の配線が断線した場合、電子制御ユニット１１Ａ
には圧力信号Ｏｖとして入力され、電子制御ユニットは
先の手順２００において最低圧力と判断して最大の目標
位置を演算してしまう。

その結果、油圧ポンプは一定トルク以下の制御が行われ
ず、原動機が過負荷となり、車体の動作に支障をきたす
。この状態を修理しようとすると、まず、この油圧回路
の電子制御装置においてどの構成要素が悪いかを発見し
なくてはならない。そのため、油圧回路中に他の圧力計
や流量計を挿入して油圧回路の状態を把握し、その次に
各センサー類、電磁弁への出力等をテスターを使用して
調べる。そして、圧力センサーの断線を発見するという
大変手間の掛かる方法を取らざるを得ない。

センサーが断線したときなどはその出力がＯＶとなるこ
とで発見し易いが、傾斜角センサー９が斜板から外れて
しまい、センサーの出力がＯＶではなく、中途半端なと
ころで止まってしまう故障などは、わざと機械を操作し
て圧力を変化させ、流量が変化するか流量計で確認した
後でなくてはセンサーの不良が分からない。このような
状態では修理に時間が掛かり、建設機械のような生産材
では顧客に非常に迷惑をかける。また修理には油圧、電
子制御両方の知識が必要となり、かなりの熟練度が要求
されることとなる。また、故障を発見するために油圧回
路に他の計測装置を挿入することは、配管を外すときに
ゴミ、はこり等が油圧回路に入り込み、それが別の故障
を引き起こすことにもなる。

本発明の目的は油圧回路の電子制御装置において、故障
の際に迅速な修理を行うために、油圧回路に他の計測機
を挿入するこきなく素早く故障箇所を発見でき、かつ、
電子制御装置に接続されたセンサーの状態を確認するこ
とができる診断装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、油圧回路を制御す
る電子制御装置におけるセンサー入力等の異常状態を検
出する第１の手段と、その異常状態信号および入力され
たセンサー信号を通信出力する第２の手段とを備えたデ
ータ収集手段と、前記データ収集手段からセンサ入力等
の異常状態信号および入力されたセンサー信号を通信入
力する第３の手段と、センサー入力等の異常状態信号お
よび入力されたセンサー信号を表示する第３の手段とを
備えた表示手段とを有している。

前記表示手段は、好ましくは、キーボード等の入力を行
う第５の手段と、第５の手段からの入力に従い前記デー
タ収集手段に対してセンサー入力等の異常状態信号ある
いは入力されたセンサ信号のいずれかを選択して通信出
力するよう前記第３の手段に指令する第６の手段とをさ
らに備える。

また、前記表示手段は、好ましくは、前記データ収集手
段に対しセンサー入力等の異常状態信号を通信出力する
ように指令し、その信号を前記第３の手段により入力し
たときに、その異常状態信号を判定して、その信号に対
応したあらかじめ設定されている表示文章を前記第４の
手段に表示させる第７の手段をさらに備える。

また、前記表示手段は、好ましくは、前記データ収集手
段に対し入力されたセンサ信号を通信するように指令し
、その信号を前記第３の手段により入力したとき、その
センサー信号に対しあらかじめ設定されている換算方法
によりセンサー信号を換算し、それを前記第４の手段に
表示させる第８の手段をさらに備える。

〔作用〕

このように構成した本発明においては、電子制御装置の
データ収集手段において検出できるセンサーの異常状態
をあらかじめ検出しておき、その状態を表示手段に通信
出力して人間に分かりやすい形で表示するので、異常状
態を油圧回路に他の計測装置を挿入しなくても、また、
熟練した作業者でなくても直ちに知ることができ、迅速
な修理を行える。

また、データ収集手段で検出できない異常状態でも、セ
ンサー人力信号を表示手段で表示し、確認することがで
きるので、センサーの異常状態を判定することが油圧回
路に他の計測装置を挿入しなくても簡単に行える。

以上の作業において、油圧回路に他の計測装置を挿入す
る必要がなくなるので油圧回路の配管を外す時に油圧回
路にゴミ、はこり等が入ってしまうことを防ぐことがで
きる。

また、データ収集手段から表示手段へ通信出力するデー
タは異常状態信号とセンサー人力信号だけであり、それ
らのデータから作業者に分かりやすい表示文章を表示し
たり、データを変換して表示する処理は表示装置が行う
ことで、電子制御装置の診断のための処理を少なくして
、かつ、通信データも少なくできるので本来の制御処理
に負担をかけることがない。

また、センサーが正常に作動しているときにはセンサー
信号を使って油圧回路の診断を容易に行うことができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図に本発明の実施例を示す。図中第８図と同じ構成
要素は同じ番号で示している。図中１１は本発明による
電子制御ユニットであり、１２は電子制御ユニット１１
に接続され電子制御ユニットから異常状態信号、センサ
ー人力信号を通信で入力し、それを表示する表示装置で
ある。

第２図に電子制御ユニット１１と表示装置１２の詳細を
示す。図中、電子制御ユニット１１において第９図に示
した電子制御ユニット１１Ａと同じ構成要素は同じ番号
で示している。ｌｌｆは通信インターフェイス（１／Ｆ
）であり、ＣＰＵ１１ａから入力したデータを通信出力
したり、外部から通信入力したデータをＣＰＵ１１ａへ
出力したりする。通信には一般的に配線の本数が少なく
てすむシリアル通信を使用する。表示装置１２もマイク
ロコンピュータにより構成されており、キーボード１２
ｂからの信号を入力し、ＣＰＵ１２Ｃへ出力するキーボ
ードインターフェイス（１／Ｆ）１２ａ、中央処理袋（
ｉｆ　（ＣＰＵ）　１２　ｃｌＣＰＵＩ　２ｃから入力
した表示データを表示器１２ｅに表示する表示器インタ
ーフェイス（Ｉ　／Ｆ）１２ｄ１プログラムを記憶した
ＲＯＭ１２ｆ、演算途中の数値を一時的に記憶するＲＡ
Ｍ１２ｇ１０ＰＵＩ２　Ｃからのデータを電子制御ユニ
ット１１へ通信出力したり、電子制御ユニット１１から
の通信データをＣＰＵ１２ｃへ出力したりする通信イン
ターフェイス１２ｈを備えている。

第３図に電子制御ユニット１１のＲＯＭ１　ｌ　ｃに格
納された制御手順のフローチャートを、第６図に表示装
置１１２のＲＯＭ１２ｆに格納された制御手順を示す。

以下、第３図〜第６図に従って本実施例の動作を詳細に
説明する。

まず、第３図において手順１００．２００．３００は先
に説明した従来例の電子制御ユニットの制御手順と同様
であり、ここまでで油圧ポンプ１の斜板位置の制御が行
われる。

次に、手順４００においてセンサー人力の異常判定が行
われる。この詳細を第４図に示す。まず、手順４０１に
おいて圧力信号ＰがＯｖであるか判定する。０■であれ
ば、センサー人力が断線していると判定して手順４０２
において圧力信号Ｐのエラーコードを　“１°　とじ、
手順４０６へ行く。

手順４０１でＯｖでないと判断された場合、手順４０３
へ行く。手順４０３において圧力信号Ｐが電源電圧にな
っていないか判定する。電源電圧になっている場合はセ
ンサー人力が短絡していると判断し、手順４０４におい
て圧力信号Ｐのエラーコードを′２゛　　とし手順４０
６へ行く。手順４０３において圧力信号が電源電圧でな
いときは、センサー人力は断線も短絡もしていないと判
断し、圧力信号Ｐのエラーコードを“０°　とし手順４
０６へいく。

手順４０６からは傾転角信号θに対する異常判定を行う
。まず、手順４０６においてθが０■でないか判定する
。０■の場合、センサー人力が断線していると判断し、
手順４０７において傾転角信号θのエラーコードを４′
　とし、手順５００へ行く。手順４０６においてＯＶで
ないと判定された場合、手順４０８へ行き、傾転角信号
θが電源電圧でないか判定する。電源電圧である場合、
センサー人力が短絡していると判断して手順４０９へ行
き、傾転角信号θのエラーコードを５゛とし、手順５０
０へ行く。手順４０８で電源電圧でないと判定された場
合は、センサー人力は断線も短絡もしていないとして手
順４１０において傾転角信号のエラーコードを“３′　
とし、手順５００へ行く。

次に、第３図に戻って、手順５００へ行く。手順５００
において表示装置のデータ通信を行う。

第５図に手順５００の詳細を示す。まず、手順５０１に
おいて通信Ｉ／Ｆから表示装置１２からの通信入力がな
いか判定する。通信入力がなければそのまま手順５００
を終了し、スタートへ戻る。

表示装置１２から通信入力がある場合手順５０２へ行き
、入力された通信データの意味する命令を判定する。こ
こで、通信データがｌ　Ｅ　ｌ　であると手順５０３へ
行き、圧力信号Ｐと傾転信号θそれぞれのエラーフード
を読みだしてくる。そして、手順５０６へ行く。手順５
０２においてデータが“Ｐ゛であると判定された場合、
手順５０４へ行き圧力信号Ｐを読み出し、手順５０６へ
行く。手順５０２においてデータが“Ｔｏであると判定
された場合、手順５０５へ行き、傾転角信号θを読み出
し、手順５０６へ行く。手順５０６ではそれぞれの手順
で読み出したデータを通信Ｉ／Ｆを介して表示装置１２
へ通信出力する。手順５００を終了すると処理はスター
トへ戻り、繰り返し制御が行われる。

次に、第６図に示した表示装置１２の制御手順を説明す
る。まず、手順６００においてキーボードの入力データ
をキーボードＩ／Ｆから読む。次に、手順６０１におい
て先に手順６００で入力したデータを判定する。ここで
、キーボードから入力したデータがＥ′であった場合、
手順６０２以降を行う。手順６０２以降は異常状態の表
示である。まず、手順６０２において表示装置１２から
電子制御ユニット１１への送信データをＥ′とする。次
にこのデータを通信１／Ｆより電子制御ユニット１１へ
出力する。次に、手順６０４において電子制御ユニット
１１からデータを通信入力する。先に示した電子制御ユ
ニット１１の制御手順において、命令としてデータ　Ｅ
′を表示装置から受けると圧力信号と傾転角信号のエラ
ーコードを表示装置へ通信するようになっている。そこ
で手順６０４ではエラーコードを通信データとして受信
する。

次に、手順６０５へ行き、エラーコードに基づきエラー
の内容の表示を行う。

第７図に手順６０５の詳細を示す。まず、手順６０５ａ
において通信で入力した圧力信号Ｐのエラーコードを確
認する。ここで、エラーコードが“１°であると判定さ
れると手順６０５ｂへ行く。

先の、電子制御ユニットの制御手順４００に示したよう
にエラーコード゛１゛　は圧力センサーの断線を示して
いる。そこで手順６０５ｂでは表示器に対し“圧力セン
サー断線”という文章を表示する。そして、手順６０５
ｆへ行く。手順６０５ａにおいて、エラーコードが２′
であると判定されると手順６０５ｃへ行く。エラーコー
ド゛２゛は圧力センサーも短絡を示すことから手順６０
５Ｃにおいて、表示器に“圧力センサー短絡”の文章を
表示する。そして、手順６０５ｆへ行く。手順６０５ａ
においてエラーコードが“θ′であると判定された場合
、圧力センサーに異常が検出されなかったということで
手順６０５ｄへ行く。手順６０５ｄでは通信で入力した
傾転角信号θのエラーコードを判定する。ここで、エラ
ーコードが“３′である場合、傾転角センサーにも異常
が検出されなかったと判断し、手順６０５ｅにおいて“
異常無し”の表示文章を表示器に表示し、スタートへ戻
る。手順６０５ｄでエラーコードが“４′または５°で
あった場合は手順６０５ｆへ行く。

手順６０５ｆでは傾転角信号θのエラーコードを判定す
る。ここで、エラーコードが３゛の場合、傾転角センサ
ーの異常を検出できなかったと判断し、何も表示しない
でスタートへ戻る。エラーコードが４゛の場合、傾転角
センサーの断線であるので、手順６０５ｇにおいて１傾
転角センサー断線”と表示器に表示し、スタートへ戻る
。手順６０５ｆにおいてエラーコードが“５゛であると
判定された場合、傾転角センサーの短絡であるので、手
順６０５ｈにおいて“傾転角センサー短絡”と表示器に
表示し、スタートへ戻る。

第６図に戻り、手順６０１において、キー人力がＰ゛で
あると判定された場合、圧力信号の表示であると判断し
、手順６０７へ行く。手順６０７では表示装置１２から
電子制御ユニット１１への通信データをＰ′　とする。

そして、手順６０８において通信１／Ｆより電子制御ユ
ニットへ通信する。先に第５図で示した手順５００にお
いて電子制御ユニットは表示装置からの通信データがＬ
　Ｐ　ｌ　である場合、圧力信号Ｐを表示装置に通信す
る。そこで、手順６０９において圧力信号Ｐを通信デー
タとして受信する。次に、手順６１０において、圧力信
号Ｐを表示装置のプログラム上に予め設定しておいた換
算方法で換算し、表示器に表示する。つまり、圧力信号
は電圧の信号として入力しているが、それを圧力の単位
、例えばＭＰａに換算して作業者が分かり易いように表
示する。

そして、スタートへ戻る。

手順６０１において、キー人力がＴ°であると判定され
た場合、傾転角信号の表示であると判断し、手順６１１
へ行く。手順６１１では表示装置１２から電子制御ユニ
ット１１への通信データをＴ′　とする。そして、手順
６１２において通信１／Ｆより電子制御ユニットへ通信
する。先に第５図で示した手順５００において電子制御
ユニットは表示装置からの通信データがＴ゛である場合
、傾転角信号θを表示装置に通信する。そこで、手順６
１３において傾転角信号θを通信データとして受信する
。次に、手順６１４において傾転角信号θを表示装置の
プログラム上に予め設定しておいた換算方法で換算し、
表示器に表示する。

つまり、傾転角信号は電圧の信号として入力しているが
、それを角度の単位、例えばｒａｄに換算して作業者が
分かり易いように表示する。そして、スタートへ戻る。

スタートへ戻った後、処理は繰り返し行われる。

〔発明の効果〕

このように構成した本発明においては、電子制御装置の
データ収集手段において検出できるセンサーの異常状態
をあらかじめ検出しておき、その状態を表示手段により
人間に分かりやすい形で表示するので、異常状態を油圧
回路に他の計測装置を挿入しなくても、また、熟練した
作業者でなくても直ちに知ることができ、迅速な修理を
行える。

また、データ収集手段から表示装置へ通信するデータは
異常状態信号とセンサー人力信号だけであり、それらの
データから作業者に分かりやすい表示文章を表示したり
、データを換算して表示する処理は表示装置が行うこと
で、電子制御装置の診断のための処理を少なくして、か
つ、通信データも少なくできるので、本来の制御処理に
負担をかけることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による診断装置を備えた油圧
回路およびその電子制御装置の概略図であり、第２図は
電子制御ユニットおよび表示装置の概略図であり、第３
図は電子制御ユニットで行われる制御手順を示すフロー
チャートであり、第４図は第３図に示すフローチャート
のセンサー人力の異常判定を行う手順の詳細を示すフロ
ーチャ−トであり、第５図は第３図に示すフローチャー
トの表示装置へのデータ通信を行う手順の詳細を示すフ
ローチャートであり、第６図は表示装置で行われる制御
手順を示すフローチャートであり、第７図は第６図に示
すフローチャートのエラー内容の表示を行う手順の詳細
を示すフローチャートであり、第８図は従来の電子制御
装置を備えた油圧回路の概略図であり、第９図は従来の
電子制御ユニットの概略図であり、第１０図は従来の電
子制御ユニットで行われる制御手順を示すフローチャー
トであり、第１１図は第１０図で示す油圧ポンプの斜板
目標位置の演算の説明図であり、第１２図は第１０図で
示す油圧ポンプの斜板位置の制御手順を示すフローチャ
ートである。符号の説明１・・・油圧ポンプ１ａ・・・斜板２・・・油圧アクチュエータ３・・・流量制御弁４・・・操作レバー５・・・サーボピストン６・・・油圧原７・・・タンク８ａ、８ｂ・・・電磁弁９・・・傾転角センサー１０・・・圧力センサー１１−・・電子制御ユニット（データ収集手段）１２・
・・表示装置（表示手段）１１ａ　〜ｌｉｄ、手順４００　・・・第１の手段１１
ｆ２手順５００・・・第２の手段１２ｈ・・・第３の手段１２ａ〜１２ｇ９手順６００〜６１４・・・第４の手段

Claims

【特許請求の範囲】

（１）油圧回路を制御する電子制御装置におけるセンサ
ー入力等の異常状態を検出する第１の手段と、その異常
状態信号および入力されたセンサー信号を通信出力する
第２の手段とを備えたデータ収集手段と、前記データ収
集手段からセンサ入力等の異常状態信号および入力され
たセンサー信号を通信入力する第３の手段と、センサー
入力等の異常状態信号および入力されたセンサー信号を
表示する第３の手段とを備えた表示手段とを有すること
を特徴とする油圧回路電子制御装置の診断装置。
（２）請求項１記載の油圧回路電子制御装置の診断装置
において、前記表示手段は、更に、キーボード等の入力
を行う第５の手段と、第５の手段からの入力に従い前記
データ収集手段に対してセンサー入力等の異常状態信号
あるいは入力されたセンサ信号のいずれかを選択して通
信出力するよう前記第３の手段に指令する第６の手段と
を備えることを特徴とする油圧回路電子制御装置の診断
装置。
（３）請求項１記載の油圧回路電子制御装置の診断装置
において、前記表示手段は、さらに、前記データ収集手
段に対しセンサー入力等の異常状態信号を通信出力する
ように指令し、その信号を前記第３の手段により入力し
たときに、その異常状態信号を判定して、その信号に対
応したあらかじめ設定されている表示文章を前記第４の
手段に表示させる第７の手段を備えることを特徴とする
油圧回路電子制御装置の診断装置。
（４）請求項１記載の油圧回路電子制御装置の診断装置
において、前記表示手段は、さらに、前記データ収集手
段に対し入力されたセンサ信号を通信するように指令し
、その信号を前記第３の手段により入力したとき、その
センサー信号に対しあらかじめ設定されている換算方法
によりセンサー信号を換算し、それを前記第４の手段に
表示させる第８の手段を備えることを特徴とする油圧回
路電子制御装置の診断装置。