JPH08255009A

JPH08255009A - 建設機械の電子制御装置

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Publication number: JPH08255009A
Application number: JP8477695A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Aoki; 茂徳青木; Koichi Shibata; 浩一柴田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1995-03-16
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1996-10-01
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP3748587B2

Abstract

(57)【要約】【目的】建設機械の電子制御装置において、組立て現
場や使用の作業現場で、作業員が簡単に制御ボックス内
の制御プログラムや制御パラメータを変更でき、さらに
製品の信頼性を確保し、簡単・安価な構成で、誤動作で
書換えられるのを防ぐようにする。【構成】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書き換える
ための書換え手順を格納する書換え不能な第１のメモリ
32と、制御手順を格納する領域を有する書換え可能な不
揮発性の第２のメモリ33と、読書き自在な第３のメモリ
14と、第１メモリ、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ＣＰＵ31を含む
制御ボックス11と、第１メモリに格納された書換え手順
に従って制御手順を第２メモリに書き込む設定器41とか
ら構成される。

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
において制御プログラム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３は、従来の電子制御装置の内部構成の
例を示す。図３において、１１は電子制御装置を内蔵す
る制御ボックスである。制御ボックス１１内に内蔵され
る電子制御装置は、制御内容と制御手順（制御プログラ
ム）と制御パラメータを格納するメモリ(EPROM) １２、
このメモリ１２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ＣＰＵ１３、演算結果を一
時的に格納するメモリ(RAM) １４、および制御の時間サ
イクルを管理するタイマ(TIM) １５によって構成され
る。メモリ１２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１６および信号ケーブル１７を経由して、油圧
ショベルの各部に配置されたセンサ１８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
１９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２０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２１、スイッチ１９からの操作信号を受
けとる受信回路(DIO) ２２、制御指令信号に基づき駆動
信号に生成するドライバ２３を備える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近の油圧ショベルの
電子制御装置では、作業現場において、建設機械の制御
内容や制御プログラムを変更しなければならない場合が
生じる。すなわち最近では、建設作業の多種多様化が進
み、単にアタッチメントの交換、およびそれに伴う制御
パラメータの交換だけでは、要求される作業内容のすべ
てに十分に対応することができなくなっている。この場
合には、電子制御装置の本体すなわちハードウェア部分
を共通なものとし、制御内容に関する制御手順（制御プ
ログラム）すなわちソフトウェアを適切なものに変更す
れば十分な対応が可能となる。

【０００５】しかしながら、図３に示した従来の電子制
御装置の構成によれば、制御内容と制御プログラムは書
換え不能なメモリ１２に格納され、メモリ１２を制御ボ
ックス１１に取り付けた後においては、メモリ１２の格
納内容を自由に変更することができないようになってい
る。従って従来の電子制御装置は、本来的に作業ごとに
対応して製作されることになり、異なる制御プログラム
を備える電子制御装置は別物として扱われる。制御プロ
グラムが異なる電子制御装置が別物として扱われる以
上、電子制御装置の制御プログラムと作業機械との対応
に関する管理が繁雑となり、価格の上昇、作業中のトラ
ブル発生の要因となる。

【０００６】なお、作業現場での制御プログラムの書換
え・変更を考える場合、併せて、制御プログラムの変更
に伴う制御パラメータの書換え・変更を行えることが望
まれる。

【０００７】本発明の目的は、上記問題を解決すること
にあり、電子制御式の建設機械を組み立てる現場または
使用する作業現場で、作業員が簡単に制御ボックス内の
制御プログラムや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、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書き
換えるための書換え手順を格納する書換え不能な第１の
メモリと、制御手順を格納する領域を有する書換え可能
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、第１メモリ、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
（ＣＰＵ）を含む制御装置本体（制御ボックス）と、第
１メモリに格納された書換え手順に従って制御手順を第
２メモリに書き込む設定器とから構成される。

【０００９】上記の構成において、設定器は、制御装置
本体に対して着脱自在であり、作業機ごとの制御手順の
設定が必要なときにのみ、制御装置本体に接続され、使
用されることが好ましい。

【００１０】上記の構成において、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判定動作
に基づき第１メモリに格納される書換え手順を起動する
手段とを備えることが好ましい。

【００１１】上記の構成において、第２メモリに対し
て、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手段を設けることもでき
る。

【００１２】上記の構成において、第２メモリは制御パ
ラメータを格納する領域を有し、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
タを設定する他の設定器を備えるように構成することが
できる。

【００１３】上記の構成において、設定器および前記他
の設定器は、それぞれ、制御装置本体に対して着脱自在
であり、作業機ごとの制御手順または制御パラメータの
設定が必要なときにのみ、制御装置本体に接続され、使
用されることが好ましい。

【００１４】上記の構成において、設定器および他の設
定器はそれぞれ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
識別判定手段の判定動作に基づき第２メモリにおける制
御手順または制御パラメータの書換えを行う手段とを備
えるように構成できる。

【００１５】

【作用】本発明では、油圧ショベル等の建設機械の電子
制御装置に設けられた制御プログラムの書換え手順を格
納する第１メモリおよび制御プログラムを自由に書き換
えることができる領域を有する第２メモリと、第２メモ
リの制御プログラムを書き換えることを可能にする設定
器によって、作業機の製造現場や作業現場で作業機ごと
の制御プログラムを自由に書換え・変更することができ
る。制御プログラムの書換えを行えるための設定器は、
電子制御装置を含む制御ボックスに対して着脱自在であ
り、これによって特定の作業員が行う。

【００１６】上記設定器による制御プログラムの書換え
・変更と併せて、第２メモリに格納される制御パラメー
タの書換え・変更を可能にする他の設定器により制御パ
ラメータを書き換えることができる。

【００１７】以上によって、電子制御装置が内蔵される
制御ボックスの制御プログラムと制御パラメータの一方
または両方を、作業機に応じて、組立て現場と作業現場
で簡単に変更できる。

【００１８】また誤入力防止手段によって、制御プログ
ラムや制御パラメータの誤った消去や書換えが発生する
のを防いでいる。

【００１９】

【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実施例
を示す構成図、図２は主要動作を示すフローチャートで
ある。

【００２０】図１において、図３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ための油圧駆動シス
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１８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１９と、
油圧駆動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２０が設
けられる。制御ボックス１１は、信号ケーブル１７を介
して、センサ１８からの検出信号、スイッチ１９からの
操作信号をそれぞれ入力し、かつ各バルブ２０に対し制
御信号を出力する。

【００２１】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等を読出
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ＣＰＵ３１と、制御内容と制御手順すなわち制御プ
ログラムを基板上で書き換えるための書換え手順を格納
する書換え不能な第１のメモリ(EPROM) ３２と、制御内
容と制御プログラムと制御パラメータ等を格納し、作業
機個々の制御内容、制御プログラム、制御パラメータの
書換え・変更をできるように電気的に書換え可能な構造
を有し、かつ電源を切っても格納データが消えない特性
（不揮発性）を有する第２のメモリ(EEPROM)３３と、読
書き自由な第３のメモリ(RAM) １４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) ３４と、外部のスイッチ１９からの操作信号を取
り入れる受信回路(DIO) ２２と、センサ１８から送られ
てくる検出信号（アナログ信号）をＣＰＵ３１で処理可
能なデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、制御
の時間サイクルを管理するタイマー(TIM) １５と、電気
信号を油圧制御量に変換するためのバルブ２０を駆動す
る駆動信号を生成するドライバ２３とを含む。また１６
は、信号ケーブル１７や、制御ボックス側のコネクタ３
５が接続される入力／出力ポートである。

【００２２】上記メモリ３３は、制御内容を格納するた
めの領域、制御プログラムを格納するための領域、制御
パラメータを格納するための領域を有する。

【００２３】設定器４１は、作業機の製造工程における
組立てラインで作業員によって使用される設定器であ
る。設定器４１は、制御内容等を選択する等の各種操作
のためのスイッチ４２、表示部４３、ＥＰＲＯＭ差込み
部４４、フロッピー差込み部４５、通信ポート４６が設
けられる。設定器４１は、コネクタ４７を用いて制御ボ
ックス１１のコネクタ３５に着脱自在に接続され得る。
コネクタ４７には、設定器４１がコネクタ３５に接続さ
れていることをＣＰＵ３１に知らせるためのスイッチ４
８が設けられる。スイッチ４８の代わりに接続ピンや接
続ケーブルを使用することもできる。

【００２４】制御ボックス１１に接続された状態にある
設定器４１を組立て作業員が操作することによって、次
のことを設定することができる。第１に、設定器４１の
内部に格納される複数の制御内容のうち、作業機の種類
に応じた制御内容を設定器４１のパネルに設けられたス
イッチ４２を使用して選択し、選択された制御内容が、
制御ボックス１１のメモリ３３にメモリ３２の書換え手
順を用いて設定される。第２に、所望の制御プログラム
が格納されたＥＰＲＯＭ４９をＥＰＲＯＭ差込み部４４
にセットすることにより、または所望の制御プログラム
が格納されたフロッピー５０をフロッピー差込み部４５
にセットすることにより、所要の操作に基づき、当該制
御プログラムをＥＰＲＯＭ４９またはフロッピー５０か
ら読み出し、メモリ３２内の書替え手順を用いてメモリ
３３に書き込むことができる。第３に、通信ポート４６
を介してソフトウェア開発装置５１を接続することによ
って、制御プログラムを作成し、この制御プログラムを
制御ボックス１１のメモリ３３に直接的に書き込むこと
が可能である。

【００２５】また設定器６１は他の設定器であり、この
設定器６１は、ユーザの希望に応じたフロントアタッチ
メントを作業機に取り付けるサービス工場、あるいはユ
ーザの作業現場においてメーカの作業員によって使用さ
れる。この設定器６１は、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３３に設定するための設定器である。設定器
６１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６２を介して制御ボックス１１側のコネクタ３
５に接続される。制御パラメータの新たな設定を行うと
き、作業員は、設定器６１をコネクタ３５に接続し、設
定器６１を操作して制御パラメータの設定を行う。設定
器６１のコネクタ６２にはスイッチ６３が設けられる。
スイッチ６３は、設定器６１が制御ボックス１１に接続
されたときに、設定器６１がコネクタ３５に接続されて
いることをＣＰＵ３１に知らせるためのスイッチであ
る。スイッチ６３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。

【００２６】２つの設定器４１，６１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３４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。またメモリ３３の内容を書
き換えるために、それぞれの書換え領域を誤操作によっ
て変更しないためにも、制御ボックス１１に一度に接続
できる設定器は１つとするのが望ましい。またメモリ３
３に対してはマルチプレクサ(MPX) ７１を備える。この
マルチプレクサ７１は、設定器４１と設定器６１のいず
れかが接続されるとき、メモリ３３におけるそれぞれの
書込み領域を区別し、指定の書換え可能領域のみに書換
えを行えるようにするためのものである。書換え動作に
おいては、ＣＰＵ３１から直接にメモリ３３に接続する
アドレス信号やコントロール信号を一旦マルチプレクサ
７１に入力し、設定器４１と設定器６１の接続状態に応
じてＣＰＵ３１からメモリ３３に接続する信号線をハー
ドウェアで切り換える。またＣＰＵ３１からの読み出し
は、メモリ３３の全領域にわたって行うことができる。
なおマルチプレクサ７１は、メモリ３３が電気的に書換
え可能なものであるため、ノイズによるＣＰＵ３１の誤
動作等に起因してメモリ３３の格納データが書き換えら
れ、破壊されることを防止する役割も有する。

【００２７】図２に従ってＣＰＵ３１によって実行され
る主動作を説明する。この動作は、制御ボックス１１に
おいてＣＰＵ３１がメモリ３２に格納されている書換え
手順に従って設定器４１から作業機の制御プログラムを
メモリ３３に書き込む動作である。

【００２８】最初に、スイッチ４８からの信号が入力さ
れた否かを調べる（ステップＳ１）。当該信号の入力が
ないときには、メモリ３３の中に作業機に関する制御プ
ログラムが格納されているか否かを調べる（ステップＳ
２）。制御プログラムがないときには、ステップＳ１に
戻り、スイッチ４８からの入力信号が入るまで待機状態
になる。作業機の制御プログラムが既に格納されている
場合には、これを実行する（ステップＳ３）。ステップ
Ｓ１でスイッチ４８からの入力信号が検出されたときに
は、設定器４１からの制御プログラムに関するデータを
受信してメモリ３３における指定領域に書き込む（ステ
ップＳ４）。次に、メモリ３３に書き込まれた制御プロ
グラムデータを読み出して、設定器４１に送り返す。Ｃ
ＰＵ３１による動作は以上で完了する。

【００２９】なお設定器４１では、ＣＰＵ３１から送ら
れて来た制御プログラムデータを送信データと比較し、
メモリ３３において書込みエラーが発生しているか否か
について判定する。エラーが発生していると判断した場
合には再度データを送る。

【００３０】設定器６１を使用して制御パラメータを書
換え・設定する場合においても、制御プログラムの書込
みの場合とほぼ同様に、スイッチ６３からの信号の入力
を待ち、入力があったときに、設定器６１から供給され
る制御パラメータデータをメモリ３３における指定され
た領域に書き込む。

【００３１】建設機械の電子制御装置を含む制御ボック
ス１１を以上のように構成したので、環境が劣悪な作業
現場や組立て現場においても、制御ボックス１１を開閉
することなく制御ボックス内に作業機に応じた適切な制
御プログラムを設定器４１を用いて設定することができ
る。また必要に応じて設定器６１を用いて作業に応じた
制御パラメータも容易に変更・設定できる。制御プログ
ラムの書換え設定と制御パラメータの書換え設定では、
メモリ３３において消去や誤入力が生じないように防止
手段が施されている。

【００３２】なお第２のメモリ３３については次のよう
な構成を設けることができる。前述の制御プログラム格
納領域、制御パラメータ格納領域等に加えて、ＣＰＵ３
１が常に自由に読み書きできる故障診断領域を設けるこ
とができる。この故障診断領域には、作業機が作業中に
発生したセンサ１８やスイッチ１９の異常信号を記録す
る領域であり、作業機に異常が発生したときにエンジン
を切って電子制御装置の電源が切られた後でも異常原因
を知りたい時等に使用される領域である。

【００３３】書換え可能なメモリ３３は、その格納領域
をハードウェア的に複数に分化し、それぞれに領域に必
要な記憶対象物を割り当て、１つのメモリにいろいろな
用途を行わせることができる。これによって電子制御装
置の小形化、低価格化が可能となる。

【００３４】

【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駆動システムを
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、特に
制御プログラムを作業機の種類に応じて組立てライン等
の作業現場で書込みや変更を行うことができる。作業機
に応じた制御プログラムを電子制御装置を作製した後に
書込みや変更を行うことができるので、ハードウェアの
標準化ができ、全体として製作コストを低減することが
できる。

【００３５】また別の設定器を用意することによって制
御プログラムの書換え・変更に併せて制御パラメータの
書換え・変更を行うこともでき、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。

【００３６】また制御プログラムや制御パラメータを設
定するための各設定器のコネクタに接続識別手段を設け
ることにより、制御ボックス内の電気回路を簡素化でき
る。さらに上記接続識別手段、および書換え可能メモリ
のデータ伝送路に誤入力防止手段を設けることにより、
ハードウェア的に制御プログラムや制御パラメータの消
去や誤入力が発生するのを防止できる。

【００３７】さらに、電気的に書換え可能なメモリの書
込み領域を格納対象ごとに分割することによって、１つ
のメモリを、格納されるデータ間で干渉が生じることな
く有効に使用することができる。これによって製作コス
トを低減でき、小型化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建設機械の電子制御装置の実施例
を示す構成図である。

【図２】電子制御装置の主動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図３】従来の建設機械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１６入力／出力ポート３１ＣＰＵ３２第１のメモリ（ＥＰＲＯＭ）３３メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）３４受信回路４１，４６設定器４９ＥＰＲＯＭ５０フロッピー５１ソフトウェア開発装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 9/06 ５４０Ｇ０６Ｆ 12/14 ３１０Ｆ 4 12/14 ３１０Ｇ０５Ｂ 19/05 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【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、制御内容と制御手順を書き換えるための書換え手順を格
納する書換え不能な第１のメモリと、制御手順を格納す
る領域を有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、および前記第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１メモリに格納された前記書換え手順に従って制
御手順を前記第２メモリに書き込む設定器と、を備えることを特徴とする建設機械の電子制御装置。
【請求項２】前記設定器は、前記制御装置本体に対し
て着脱自在であり、作業機ごとの制御手順の設定が必要
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請求項１記載の建設機械の電子制御
装置。
【請求項３】前記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判定動作に基づき
前記第１メモリに格納される前記書換え手順を起動する
手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載
の建設機械の電子制御装置。
【請求項４】前記第２メモリに対して、前記設定器が
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手段を設けたことを特徴とする請
求項１または２記載の建設機械の電子制御装置。
【請求項５】前記第２メモリに制御パラメータを格納
する領域を設けると共に、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
を設定する他の設定器を備えることを特徴とする請求項
１記載の建設機械の電子制御装置。
【請求項６】前記設定器および前記他の設定器は、そ
れぞれ、前記制御装置本体に対して着脱自在であり、作
業機ごとの制御手順または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請求項５記載の建設機械の電子制御
装置。
【請求項７】前記設定器および前記他の設定器はそれ
ぞれ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
別判定手段の判定動作に基づき前記第２メモリにおける
制御手順または制御パラメータの書換えを行う手段とを
備えることを特徴とする請求項５または６記載の建設機
械の電子制御装置。