JPH0633208U - 自動制御装置の故障診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のコントローラで各種の制御を分担して
実行させる自動制御装置において、その入力系の故障診
断を行う場合に発生する診断の干渉を未然に防止する。 【構成】 制御装置に、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃに共
通に接続したセンサ２７，２８，１６の入力信号が変化
した場合、各コントローラ毎に作動タイミングを相違さ
せて報知器３０を作動させる、入力チエック手段を備え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、センサの入力信号に基づき複数の制御対象を制御する自動制御装置 の故障診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

自動制御装置のセンサ、その入力回路、及びコントローラ（マイクロコンピュ ータ）の故障を、特別なチエッカー等を用いずに診断する装置として、出願人の 発明に係る特開昭６３−２８９４６７号公報がある。 これは人為的にセンサの入力信号を変化させた場合、報知器（警報ブザー）が 所定時間にわたって作動するか否かで、センサ、その入力回路、及びコントロー ラの故障を点検者一人で診断できるものであり、センサ、その入力回路、及びコ ントローラのいずれかに異常があれば、コントローラはセンサ信号の変化を検出 しないため報知器を作動させず、故障の発見ができるものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述した自動制御装置は、全ての制御を１つのコントローラで処理す る場合は何らの問題もないが、コントローラの容量の制限，或いは処理速度の面 から各種の制御を複数のコントローラで分担して処理する場合、或いは他の制御 機能を後からオプションとして追加するために、別のコントローラを用意し後付 けする場合には、前記した入力チエック手段による故障の診断が適性に行えない 問題がある。 すなわち、上記のように複数のコントローラで各種の制御を分担して実行する 場合、制御内容によっては各コントローラで共通するセンサの入力が往々に必要 となり、しかも、各コントローラ毎に同種のセンサを別々に用意することはコス トアップに繋がるので、１つのセンサを各コントローラに共通に接続して、セン サ数を減らすことが行われる。しかしこの場合、入力チエック手段により故障の 診断を行おうとすると、複数のコントローラが共通接続するセンサの入力により 干渉され、適性な故障の診断をすることができない。 それは、共通接続するセンサが複数のコントローラに同時に入力されているた め、仮に１つのコントローラ系に異常が発生していても、他のコントローラ系が 正常であるかぎり、他のコントローラが共通接続するセンサ入力の変化を検出し 報知器を作動させる結果、１つのコントローラ系に異常があることを点検者に報 知できないからであり、その場合、故障診断装置としては信頼性に欠けるものと なる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記の点に鑑みこの問題点を解決することを目的とするものであっ て、各種の制御を複数のコントローラで分担して実行させる自動制御装置におい て、各コントローラは、それに接続するセンサ信号の変化に基づき所定時間にわ たって報知器を作動可能になすと共に、複数のコントローラに共通に接続したセ ンサの入力信号が変化した場合は、各コントローラ毎に作動タイミングを相違さ せて報知器を作動させる、入力チエック手段を備えることを特徴とするものであ る。

【０００５】

【作用】

自動制御装置を点検整備する場合、或いは不調になったことを発見した場合は 入力チエック手段を用いてセンサ、その入力系統、及びコントローラの故障診断 を行う。この場合、コントローラに入力されるスイッチは、そのスイッチを作動 させるセンサバーに触れて人為的にオン・オフさせてチエックを行う。また、ポ テンショメータ等のセンサであればそれに連繋する操作レバー類を回動操作して 、ポテンショメータの抵抗値を変化させてチエックする。 この時、スイッチ，或いはポテンショメータ等のセンサ、その入力回路、及び コントローラに断線、ショート、暴走等のいずれの障害もない場合は、コントロ ーラにセンサの入力信号の変化が正常に入力され、コントローラは報知器を所定 の短い時間だけ作動し、点検者に正常の旨報知する。 また、複数のコントローラに共通に接続したセンサをチエックする場合、その いずれもが正常であれば、報知器は各コントローラ毎に作動タイミングを相違さ せて複数の報知作動を行う。例えば、チエックするセンサが３つのコントローラ に共通に接続したものであれば、報知器は３つの断続する態様で報知器を作動さ せる。従って、点検者は３つのコントローラ共に正常であることを診断すること ができる。 さらに、センサ、その入力回路、又はコントローラのいずれかに異常がある場 合は、報知器は作動されないか、又は連続して作動し続けるため異常であること が即座に診断できる。そして、複数のコントローラに共通に接続したセンサをチ エックする場合においても、本来、そのセンサは３つのコントローラに接続され ており、報知器は３回報知しなければならないのにかかわらず、全く作動しない 、又は１回，或いは２回しか報知しないことによって、点検者はいずれに異常が あるかを診断することができる。

【０００６】

【実施例】

本考案をコンバインの自動制御装置に適用した一実施例について説明すると、 図１において、コンバイン１は左右のクローラ走行装置２，２を備え、機体の一 側に設けた操縦部３の前部には、引起装置４、刈刃５等を備える前処理部Ｆを上 下昇降自在に架設している。そして、機体の他側には脱穀装置６が設けられ、脱 穀装置６は前処理部Ｆで刈取られて搬送されてきた穀稈を脱穀し、後方に設けた カッター７に受渡す。さらに、カッター７は排稈を裁断して圃場に放出する。ま た、脱粒された穀粒は、グレンタンク８に一時貯溜されて、その後排出オーガー ９により軽トラック等の荷台に排出される。 また、コンバイン１は、前処理部Ｆの昇降位置を制御する刈高さ位置制御、穀 稈の並びに追従してサイドクラッチを適宜切り操作する方向制御、脱穀装置６へ の穀稈挿入深さを制御する扱深さ制御、グレンタンク８を回動して穀粒の放出を 行うグレンタンク制御、左右のクローラ走行装置２，２を上下昇降して機体を水 平に維持する機体水平制御、オーガー９収納制御・・・等の自動制御装置を備え る。 そして、この自動制御装置はコントロールユニット１０により集中制御してお り、コントロールユニット１０は、図２に示すように操縦席１１の下方のカバー １２内に配置している。なお、コントロールユニット１０と同一平面上にはＬＥ Ｄチエッカー１３（図３参照）を、また、コントロールユニット１０後方の操縦 部３の下方には、コントロールユニット１０により制御される油圧切換弁のバル ブユニット１４（図４参照）を配置している。

【０００７】 ここで、コントロールユニット１０の詳細を図５に基づき説明すると、コント ロールユニット１０は、複数（実施例においては３つ）のコントローラ（マイク ロコンピュータ）Ａ，Ｂ，Ｃにより構成し、機体に搭載した図示しないバッテリ ーより電源を供給される。 この内、コントローラＡは、前述した制御のうち、例えば刈高さ位置制御、方 向自動制御、その他の一般電装部品の制御を行い、操縦部３の前部操作パネル３ ａに配置した刈高さ自動スイッチ１５ａ，・・１５ｆ，及び機体と前処理部Ｆと の相対的角度変化を捉えるポテンショメータ１６等のセンサを入力側インターフ エイスＡＩ，ＡＡの各ポートにそれぞれ接続している。また、コントローラＡの 出力側ドライバーＡＯの各ポートには、制御対象となる前処理昇降用の油圧シリ ンダを作動させる電磁切換弁のソレノイド１７ａ，・・１７ｅ，自動制御状態で あることを表示するパイロットランプ１８等を接続している。 また、コントローラＢは、扱深さ制御、グレンタンク制御、機体水平制御等を 行いその入力側インターフエイスＢＩには、扱深さ自動スイッチ１９ａ、搬送中 の稈長を検出する長稈検出センサのスイッチ１９ｂ，・・１９ｆ等を、また出力 側ドライバーＢＯには、機体水平制御ソレノイド２０ａ，・・２０ｄ，扱深さ駆 動モータ２１，パイロットランプ２２等を接続する。 さらに、コントローラＣは、オーガー収納制御等を行い、オーガー収納を指示 するスイッチ２３ａ，・・２３ｆ，旋回位置を検出するポテンショメータ２４等 を入力側インターフエイスＣＩ，ＣＡに、また昇降用油圧シリンダを作動させる 電磁切換弁のソレノイド２５ａ，・・２５ｄ，モータ２６等を出力側ドライバー ＣＯに接続する。

【０００８】 また、これらコントローラＡ，Ｂ，Ｃの入力側のインターフエイスＡＩ，ＢＩ ，ＣＩには、前処理部Ｆに動力伝達する刈取クラッチレバー、及び脱穀装置６に 動力伝達する脱穀クラッチレバーの各作動位置を検出する刈取クラッチスイッチ ２７、及び作業機クラッチスイッチ２８が、また、インターフエイスＡＡ，ＢＡ ，ＣＡには、前記した機体と前処理部Ｆとの相対的角度変化を捉えるポテンショ メータ１６が、それぞれ共通に接続されて各入力ポートに入力されている。 そして、これら共通接続したセンサ２７，２８，１６は、コンバイン１が実際 に刈取作業状態にあるか否かを検出するために設けるもので、前記した各種の制 御は、自動スイッチ１５ａ，１９ａ・・等がオン状態であっても無用な制御を行 わせないように共通接続したセンサ２７，２８，１６がいずれも刈取作業状態で あることを検出するまで、実際の制御は行われないように制御される。 なお、２９はコントロールユニット１０近傍の通常は操縦者の手に触れない位 置に設けた入力チエックスイッチであって、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃのインタ ーフエイスＡＩ，ＢＩ，ＣＩに同様に共通接続している。また、単一の警報ブザ ー３０は、そのアース側をコントローラＡ，Ｂ，Ｃの出力側ドライバーＡＯ，Ｂ Ｏ，ＣＯに共通接続しており、警報ブザー３０は、通常の走行ホーンの役割と、 故障診断装置の報知器の役割をはたす。 さらに、出力側ドライバーＡＯ，ＢＯ，ＣＯに接続する各電磁切換弁のソレノ イド１７ａ・・，２０ａ・・，２５ａ・・には、各ソレノイドに並列してＬＥＤ （発光ダイオード）R1,R2,・・R13 を接続しており、各ＬＥＤは図３に示すＬＥ Ｄチエッカー１３に集約して取りつけている。

【０００９】 なお、上記したコンバイン１は、各種制御を漏れなくフル装備したものを示し たが、型式によってはいずれかの制御を省き安価型として装置することも可能で あって、その場合は、例えば制御に不要なオプション用のコントローラＣ、及び それに関連する入力センサ群２３ａ・・２３ｆ，２４、出力ソレノイド群２５ａ ・・２５ｄ，２６を取り外すことにより構成できる。逆に、オプション用のコン トローラＣ、それに関連する入力センサ群、出力ソレノイド群等を後付けすれば 、機能アップしたフル装備のコンバイン１になし得る。 また、例示したコントローラＡ，Ｂ，Ｃは、入力側インターフエイス、及び出 力側ドライバーの入出力ポート数に制約を受け、また複数の制御を単一のコント ローラにより処理させるよりも、複数のコントローラで分散処理させた方が処理 速度の面で有利であることから、実施例のように複数のコントローラで各種制御 を分担させて構成する。

【００１０】 次に、自動制御の詳細を図６に示すメインフローに基づいて説明すると、各コ ントローラＡ，Ｂ，Ｃは図示しないキースイッチのオンに基づき初期設定を開始 し、各センサからの入力を読み込む。そしてそれを終えると、入力チエックスイ ッチ２９がオフであれば以後、通常の制御を行う。即ち、刈高さ位置制御，方向 制御等はコントローラＡが、扱深さ制御、グレンタンク制御等はコントローラＢ が、また機体水平制御、オーガー収納制御等はコントローラＣが分担して各制御 を実行する。（図６はコントローラＡのメインフローを示すがコントローラＢ， Ｃのメインフローについても上記した通常の制御内容を除いて同じである） また、入力チエックスイッチ２９がオンであれば、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ はそれぞれ入力チエックプログラムを実行する。入力チエックプログラムは図７ に示すように、今回、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃに読み込まれるセンサの値（ス イッチのオン／オフ，ポテンショメータのＡ／Ｄ変換デジタル値）と前回入力さ れた値とを比較し、そのいずれかに変化が認められると警報ブザー３０を所定時 間（０・３秒）にわたって作動させ、その後今回入力されたセンサ値を前回入力 値に更新する。なお、変化がない場合は警報ブザー３０の作動を停止させる。

【００１１】 また、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃの警報ブザー３０に対する作動タイミングは 各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ専用に設けたセンサであれば、そのセンサ信号が変化 した時点から直ちに警報ブザー３０を作動させるが、複数のコントローラＡ，Ｂ ，Ｃに共通接続するセンサである場合は、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ毎に設定し た所定の遅延時間ｔｘのもとに警報ブザー３０を作動させる。この遅延時間ｔｘ は、例えばコントローラＡについてはｔｘ＝０・０ｓｅｃ，コントローラＢにつ いてはｔｘ＝０・５ｓｅｃ，コントローラＣについてはｔｘ＝１・０ｓｅｃとい うように設定し、警報ブザー３０の作動時間（０．３ｓｅｃ）より各遅延時間ｔ ｘの間隔（０．５ｓｅｃ）を広げて設定する。 それ故、共通接続するセンサがスイッチ２７，２８であって、そのスイッチを 入力信号とする各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ、及びその入力インターフエイスＡＩ ，ＢＩ，ＣＩ等が共に正常に機能していたとすると、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ は、図８の（ａ）に示すようにスイッチのオン、又はオフの度に、警報ブザー３ ０を作動タイミングを相違させて間欠的に３回作動させる。そして、例えばコン トローラＢに接続するセンサ２７の入力回路に異常が発生し、ｘ部が断線してい るとすると、コントローラＢのセンサ２７入力信号は変化せず、警報ブザー３０ もコントローラＡ，Ｃによる２回の作動となる。 従って、点検者は各コントローラＡ、Ｂ、Ｃに専用のセンサであれば、それに 触れてみて警報ブザーが１回作動すれば、そのセンサ系統が正常であることが分 かり、仮に警報ブザーが作動しなければ故障であることを診断できる。また、各 コントローラＡ、Ｂ、Ｃに共通接続するセンサであれば、共通接続するコントロ ーラの数と警報ブザーの作動回数を比較し、一致すれば正常、不足すれば異常と 判断することができ、更に、警報ブザー３０の作動タイミングからして１番目の 警報と２番目の警報との間が空き過ぎる場合はコントローラＢ系に故障があるこ と等を容易に診断することができる。

【００１２】 しかも、センサがポテンショメータ等のアナログ検出器であれば、図８の（ｂ ）に示すように、ポテンショメータからの入力信号が所定のセット値に一致した 場合に警報ブザー３０が作動するように一部ソフトを変更して構成する。その場 合、警報ブザー３０がセット値に一致して作動すれば故障のないことが診断でき ると共に、警報ブザー３０が作動した時点でポテンショメータに連繋する操作レ バーの位置を確認し、それが仮に操作レバーのニュートラル範囲外にズレていれ ば、操作レバーとポテンショメータの操作軸の連繋を調整しなおし、常にポテン ショメータと操作レバーを適性な関係に維持させる。 また、ポテンショメータ等のアナログ検出器が複数のコントローラに共通接続 するセンサ１６であれば、図８の（ｃ）に示すように、各コントローラＡ，Ｂ， Ｃへの入力値がセット値に一致した時に、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ毎に作動タ イミングｔｘを相違して、警報ブザー３０を３パルスずつ作動させる。従ってこ の場合も、各コントローラ系の故障の診断と、ポテンショメータの調整が同時に 行い得る。 なお、共通接続するセンサをチエックする場合、警報ブザー３０に対する作動 タイミングを確実に維持するように、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ間の同期が必要 と考えられるが、センサ入力の変化は各コントローラＡ，Ｂ，Ｃの入力側インタ ーフエイスに同時に伝達され、しかも、コントローラＡ，Ｂ，Ｃの処理速度に対 して警報ブザー３０の作動時間、及び遅延時間が大幅に長く設定されていること から、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ間に特別な同期装置を設ける必要は実質的にな いものである。

【００１３】 さらに、コントローラＡ，Ｂ，Ｃの出力系を点検整備する場合、又は、前記し た入力チエック手段により入力系のチエックを行っても異常が発見されず、且つ 出力系のソレノイド１７ａ，・・２５ｄが実質的に駆動されず制御が行えない場 合は、前述したＬＥＤチエッカー１３等を用いて出力系のチエックを行う。この 場合、入力チエックスイッチ２９は通常制御モードのオフに切換え、各手動操作 レバー等を操作して、ＬＥＤチエッカー１３の対応するＬＥＤ R1,R2, ・・が点 灯するか否かで診断を行う。 若し、手動操作レバーを操作してコントローラから対応するソレノイドに出力 しても、ソレノイド１７ａ，・・２５ｄが実際に作動せず、並列接続したＬＥＤ R1,R2, ・・のみが正常に点灯する場合は、ソレノイド自体の故障であることが 分かり、ＬＥＤ R1,R2, ・・，及びソレノイド１７ａ，・・２５ｄ共に、点灯， 及び作動しなければ、コントローラＡ，Ｂ，ＣのドライバーＡＯ，ＢＯ，ＣＯか らソレノイド１７ａ，・・２５ｄに至るいずれかの箇所に異常があることが診断 できる。 なお、ＬＥＤチエッカー１３はコントロールユニット１０と同一平面上に設け ているから、コントローラＡ，Ｂ，Ｃの出力コネクター等にテスター等を挿入し 、ＬＥＤ R1,R2, ・・の点灯状況とソレノイド端子の導通試験を点検者一人で同 時に行うこともできる。また、図３、及び図４に示すようにＬＥＤチエッカー１ ３の各ＬＥＤ R1,R2, ・・の配置と、油圧ソレノイドバルブユニット１４の各ソ レノイド１７ａ，・・２５ｄの配置は対応させて設けてある。それ故、ＬＥＤチ エッカー１３上の各ＬＥＤ R1,R2, ・・の配置から、油圧ソレノイドバルブユニ ット１４の各ソレノイド１７ａ，・・２５ｄの位置を特定し、不具合箇所のソレ ノイド１７ａ，・・２５ｄを容易に判別できるものであり、故障原因の大半を占 める切換弁のごみ噛みによる作動不良であれば、対応する切換弁のソレノイド作 動ピンを手動で直接押して、ごみ噛みを解除させれば至って簡単に修復させるこ とができる。

【００１４】 なお、前述した故障診断装置の入力チエック手段は、各コントローラＡ，Ｂ， Ｃ毎に入力チエックプログラムを内蔵すると共に、センサの入力信号の変化によ り各コントローラＡ，Ｂ，Ｃ毎に作動タンミングを相違させて警報ブザー３０を 作動させるようにしたが、例えば、コントローラＡの入力インターフエイスＡＩ に余分の入力ポートが存在すれば、コントローラＡの入力ポートに他のコントロ ーラＢ，Ｃの出力ポートを割り当てる。そして、該専用の出力ポートには、他の コントローラＢ，Ｃがそれに接続するセンサの入力信号が変化した場合に、それ ぞれオン・オフ反転して出力するようになす。また、コントローラＡにはコント ローラＡに接続するセンサ、他のコントローラＢ、又はＣからの入力信号が変化 した場合に、警報ブザー３０を直ちに作動させるようになすと共に、コントロー ラＡ自体のセンサ信号と、他のコントローラＢ、又はＣからの入力信号が同時に 変化した場合、これを共通接続されたセンサ入力の変化とみなし警報ブザー３０ に作動タイミングｔｘを相違させて複数の警報を発するようになす。本考案は前 記した変更をおこなっても、同様の故障診断装置が得られる。 また、警報ブザー３０に接続する各コントローラＡ，Ｂ，Ｃの出力を別のコン トローラＹに入力し、各コントローラＡ，Ｂ，Ｃからの単独入力、或いは同時入 力により別のコントローラＹから警報ブザー３０を単発、或いは各コントローラ Ａ，Ｂ，Ｃ毎に複数警報に区分けして作動させるように変更してもよい。 更に、前述した実施例においては、報知器を警報ブザー３０となし、故障の診 断を音で認識させるようにしたが、例えば、左右ウインカランプの一方、又は両 方を警報ブザー３０に置き換えて報知器として用いることも適宜なし得、警報ブ ザー３０と左右ウインカランプの同時出力等、その応用もそれぞれ可能である。

【００１５】

【考案の効果】

以上要するに、本考案は入力チエック手段を用いて、自動制御装置のセンサ、 その入力回路、及びコントローラの故障を診断するものであるから、テスター等 の器具を別に用意しなくても即座に故障の診断ができるうえ、複数のコントロー ラにより各種制御を分担させて実行させる自動制御装置であっても、共通接続す るセンサによって診断が干渉されることがなく、常に適性な診断のもとに故障診 断装置の信頼性を飛躍的に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンバインの斜視図である。

【図２】コントロールユニット周辺の斜視図である。

【図３】ＬＥＤチエッカーの正面図である。

【図４】油圧手動チエック要領を示す作動図である。

【図５】制御回路図である。

【図６】メインフローチャート図である。

【図７】入力チエック制御のフローチャート図である。

【図８】警報ブザーの作動タイミンングを示すものであ
って、（ａ）は共通接続するセンサがスイッチである場
合のタイミング図、（ｂ）はポテンショメータの入力値
とレバー操作角度の対応を表すグラフ、（ｃ）は共通接
続するセンサがポテンショメータである場合のタイミン
グ図である。

【符号の説明】

Ａ，Ｂ，Ｃ コントローラ（マイクロコンピュータ） １６ 共通接続センサ（ポテンショメータ） ２７，２８ 共通接続センサ（スイッチ） ２９ 入力チエックスイッチ ３０ 警報ブザー（報知器）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種の制御を複数のコントローラで分担
   して実行させる自動制御装置において、各コントローラ
   は、それに接続するセンサ信号の変化に基づき所定時間
   にわたって報知器を作動可能になすと共に、複数のコン
   トローラに共通に接続したセンサの入力信号が変化した
   場合は、各コントローラ毎に作動タイミングを相違させ
   て報知器を作動させる、入力チエック手段を備えること
   を特徴とする自動制御装置の故障診断装置。