特許 6581444 作業機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6581444

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   F15B 20/00 20060101AFI20190912BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20190912BHJP

   F15B 11/17 20060101ALI20190912BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20190912BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   F15B20/00 G

   F15B11/02 M

   F15B11/17

   E02F9/20 Q

   E02F9/22 E

【請求項の数】3

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-176331(P2015-176331)

(22)【出願日】2015年9月8日

(65)【公開番号】特開2017-53386(P2017-53386A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2018年3月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 哲平

(72)【発明者】

【氏名】清水 自由理

(72)【発明者】

【氏名】平工 賢二

(72)【発明者】

【氏名】秋山 悠基

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１８５４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０５９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１３８３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０８２９２６（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ ２０／００

Ｆ１５Ｂ １１／０２

Ｆ１５Ｂ １１／１７

Ｅ０２Ｆ ９／２０ − ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の油圧ポンプと、
複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する流路で構成された複数の油圧回路と、
前記複数の油圧ポンプのそれぞれを前記複数の油圧アクチュエータのいずれか１つに選択的に接続する複数の切換弁と、
前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた作業機械において、
前記操作装置の操作指令値と前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータと前記複数の切換弁との予め設定された関係に基づき、前記操作装置の操作指令値に応じて、前記複数の切換弁のうち流通状態とする切換弁を選択し、選択された切換弁が流通状態となり、かつ選択されなかった切換弁が遮断状態となるように流路切換回路制御信号を設定する流路選択部と、
前記流路選択部で設定した前記流路切換回路制御信号を通信線を介して送信する信号送信部とを有する上位制御装置と、
前記複数の切換弁のうち同一の油圧ポンプに接続された切換弁毎に設けられ、前記複数の切換弁とは制御信号線で接続され、前記上位制御装置とは前記通信線を介して接続された複数の機器制御装置とを備え、
前記機器制御装置は、前記上位制御装置からの前記流路切換回路制御信号を前記通信線を介して受信する信号受信部と、前記流路切換回路制御信号を基に前記複数の切換弁を駆動させる指令信号を生成し、前記制御信号線を介して出力する流路制御部を備え、
前記上位制御装置は、前記複数の機器制御装置が故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、
前記流路選択部は、前記故障判定部が前記複数の機器制御装置のうち一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記一の機器制御装置に接続された一の切換弁を介して作動油が供給されていた油圧アクチュエータに、前記一の切換弁に代えて、前記一の機器制御装置とは異なる他の機器制御装置に接続された他の切換弁を介して作動油が供給されるように前記流路切換回路制御信号を再設定する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記複数の油圧ポンプは、複数の両傾転油圧ポンプであり、
前記作業機械は、複数の片傾転油圧ポンプを更に備え、
前記複数の油圧回路は、前記複数の両傾転油圧ポンプのそれぞれと前記複数の油圧アクチュエータのそれぞれとを閉回路状に接続する流路で構成された複数の閉回路と、前記複数の両傾転油圧ポンプのそれぞれと前記複数の閉回路を構成する流路とを接続する複数の合流流路とを有する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項１に記載の作業機械において、
通信線を介して前記上位制御装置と接続され、表示部と信号受信部とを有する表示装置を備え、
前記故障判定部は、前記一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記一の機器制御装置の情報を取得し、
前記信号送信部は、前記故障判定部で取得した前記一の機器制御装置の情報を前記通信線を介して前記表示装置へ送信し、
前記表示装置の前記信号受信部は、前記一の機器制御装置の情報を受信し、前記表示部は、受信した前記一の機器制御装置の情報を表示する
ことを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械に係り、更に詳しくは油圧アクチュエータを駆動する油圧駆動装置の制御装置を備えた作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の作業機械の分野では、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータからの戻り油をタンクに戻す油圧回路（以下、開回路という）を用いた作業機械が主流であるが、近年、燃料消費率低減のために、油圧アクチュエータの油圧回路の絞り要素を減らすと共に、片傾転油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御し、油圧アクチュエータからの戻り油をタンクへ排出する油圧回路が特許文献１に開示されている。（このような油圧回路を以下「開回路ポンプ直接制御回路」という）。

【0003】

また、両傾転油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路状に接続し、油圧ポンプからの吐出流量制御で油圧アクチュエータの駆動速度を制御して、油圧アクチュエータからの戻り油を両傾転油圧ポンプに戻す閉回路の開発が進められている。このような閉回路に開回路ポンプを追加併設した油圧回路が特許文献２に開示されている。（このような油圧回路を以下「開回路／閉回路ポンプ直接制御回路」という）。

【0004】

上述した開回路ポンプ直接制御回路及び開回路／閉回路ポンプ直接制御回路では、片傾転ポンプもしくは両傾転ポンプである油圧ポンプと油圧アクチュエータを流路で直接接続して構成している。このような構成の場合、油圧ポンプの吐出流量の大きさには搭載性やコストの面で限界があるため、油圧ポンプの吐出流量が不足すると、油圧アクチュエータを十分な速度で駆動できないという問題が生じる。このため、油圧ポンプと油圧アクチュエータを接続する流路上に、流路切換回路を設け、複数台の油圧ポンプの吐出した作動油を選択的に合流させて油圧アクチュエータを高速で駆動させる構成が特許文献１及び２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１１／０３１８５１号

【特許文献2】特開２０１３−２４５７８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び２に記載されている流路切換回路は、複数台の切換弁で構成され、制御装置からの制御信号線を介した電気的な制御信号で制御されている。流路切換回路は、全ての油圧ポンプと油圧アクチュエータを接続する流路の組み合わせを切換弁で実現させるため、通常の油圧ショベルに比べると電子制御する切換弁の搭載数が多くなる。このため、切換弁の制御に必要である長い制御信号線の本数が増え、制御信号線のコスト増加と信頼性低下が問題となる。

【0007】

制御信号線の長さを短くするために、制御装置を分散配置し、制御対象をとなる切換弁の近くに機器制御用の制御装置（以下、「機器制御装置」という）を設置する方法が考えられる。しかし、このようにした場合でも、機器制御装置が故障すると、流路切換回路は全て動作不能となり、油圧ポンプからの圧油を油圧アクチュエータに供給できなくなる。その結果、油圧ショベルは動作不能となり、製品の稼働率が低下してしまう。

【0008】

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、流路切換回路を有する開回路／閉回路ポンプ直接制御回路又は開回路ポンプ直接制御回路を備える作業機械において、機器制御装置故障時の油圧ショベルの動作不能を防ぎ、作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の油圧ポンプと、複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する流路で構成された複数の油圧回路と、前記複数の油圧ポンプのそれぞれを前記複数の油圧アクチュエータのいずれか１つに選択的に接続する複数の切換弁と、前記複数の油圧アクチュエータを操作するための操作装置とを備えた作業機械において、前記操作装置の操作指令値と前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータと前記複数の切換弁との予め設定された関係に基づき、前記操作装置の操作指令値に応じて、前記複数の切換弁のうち流通状態とする切換弁を選択し、選択された切換弁が流通状態となり、かつ選択されなかった切換弁が遮断状態となるように流路切換回路制御信号を設定する流路選択部と、前記流路選択部で設定した前記流路切換回路制御信号を通信線を介して送信する信号送信部とを有する上位制御装置と、前記複数の切換弁のうち同一の油圧ポンプに接続された切換弁毎に設けられ、前記複数の切換弁とは制御信号線で接続され、前記上位制御装置とは前記通信線を介して接続された複数の機器制御装置とを備え、前記機器制御装置は、前記上位制御装置からの前記流路切換回路制御信号を前記通信線を介して受信する信号受信部と、前記流路切換回路制御信号を基に前記複数の切換弁を駆動させる指令信号を生成し、前記制御信号線を介して出力する流路制御部を備え、前記上位制御装置は、前記複数の機器制御装置が故障しているか否かを判定する故障判定部を更に備え、前記流路選択部は、前記故障判定部が前記複数の機器制御装置のうち一の機器制御装置を故障と判定した場合に、前記複数の油圧アクチュエータのうち前記一の機器制御装置に接続された一の切換弁を介して作動油が供給されていた油圧アクチュエータに、前記一の切換弁に代えて、前記一の機器制御装置とは異なる他の機器制御装置に接続された他の切換弁を介して作動油が供給されるように前記流路切換回路制御信号を再設定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、油圧ポンプと油圧アクチュエータを流路で接続して構成した複数の油圧回路を備えた作業機械において、いずれかの機器制御装置が故障しても、一部の流路切換回路のみを停止するだけで作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の作業機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図である。

【図2】本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。

【図3】本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。

【図4】本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。

【図5】本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下本発明の作業機械の実施の形態を図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0013】

図１は本発明の作業機械の第１の実施の形態である油圧ショベルを示す側面図、図２は本発明の作業機械の第１の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。

【0014】

従来技術の流路切換回路を備えた開回路ポンプ直接制御回路においては、流路切換回路を駆動する制御装置が故障した場合、流路切換回路は動作不能となるため、油圧ポンプからの圧油を油圧アクチュエータに供給できず、油圧ショベルは動作不能になる。そこで、本発明の作業機械の第１の実施の形態においては、開回路ポンプ直接制御回路を複数備えた油圧回路と、オペレータの操作装置の操作量に応じた流路切換回路への制御指令を演算し送信する上位制御装置と、開回路ポンプ直接制御回路毎に設けた複数の機器制御装置とを備え、各機器制御装置と上位制御装置とを通信線で接続した構成とした。このことにより、いずれかの機器制御装置が故障して停止しても、一部の流路切換回路のみが停止するだけであり、他の機器制御装置により、油圧アクチュエータへ圧油を供給できる。この結果、動作を停止することなく作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【0015】

図１において、油圧ショベル１００は、左右方向の両側にクローラ式の走行装置８ａ，８ｂを備えた下部走行体１０３と、下部走行体１０３の上に旋回可能に取付けられた本体としての上部旋回体１０２とを備えている。上部旋回体１０２上にはオペレータが搭乗する操作室としてキャブ１０１が設けられている。下部走行体１０３と上部旋回体１０２とは、旋回油圧モータ７を介して旋回可能とされている。

【0016】

上部旋回体１０２の前側には、例えば掘削作業等を行うための作動装置であるフロント作業機１０４の基端部が回動可能に取り付けられている。ここで、前側とは、キャブ１０１に搭乗するオペレータが向く方向（図１中の左方向）をいう。

【0017】

フロント作業機１０４は、上部旋回体１０２の前側に基端部が俯仰動可能に連結されたブーム２を備えている。ブーム２は、供給される流体としての作動油（圧油）にて駆動する片ロッド式油圧シリンダであるブームシリンダ１を介して動作する。ブームシリンダ１は、ブームロッド１ｂの先端部が上部旋回体１０２に連結され、ブームヘッド１ａの基端部がブーム２に連結されている。

【0018】

ブーム２の先端部には、アーム４の基端部が俯仰動可能に連結されている。アーム４は、片ロッド式油圧シリンダであるアームシリンダ３を介して動作する。アームシリンダ３は、アームロッド３ｂの先端部がアーム４に連結され、アームシリンダ３のアームヘッド３ａがブーム２に連結されている。

【0019】

アーム４の先端部には、バケット６の基端部が俯仰動可能に連結されている。バケット６は、供給される作動油にて駆動する油圧アクチュエータとしての片ロッド式油圧シリンダであるバケットシリンダ５を介して動作する。バケットシリンダ５は、バケットロッド５ｂの先端部がバケット６に連結され、バケットシリンダ５のバケットヘッド５ａの基端がアーム４に連結されている。

【0020】

次に、図２に示す概略図における油圧駆動装置のシステム構成を説明する。
図２において、動力源であるエンジン９の駆動軸は、動力を配分する動力伝達装置１０に接続されている。動力伝達装置１０には、開回路ポンプである第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２とが接続されている。

【0021】

第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２は、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ傾転斜板機構と、斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するするレギュレータ１１ａ，１２ａを備えている。レギュレータ１１ａ，１２ａは、上位制御装置３３から通信線を介して受信したポンプ吐出流量指令値に従って、第１片傾転ポンプ１１と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を制御する。

【0022】

第１片傾転ポンプ１１の吐出ポートは、流路２０を介して流路切換回路としての切換弁１４，１５に接続されている。切換弁１４，１５は第１機器制御装置１８からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第１片傾転ポンプ１１の吸入ポートは、流路２２を介して切換弁１４，１５及びタンク３２に接続されている。

【0023】

切換弁１４は、流路２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁１４が流通状態になると、第１片傾転ポンプ１１はブームシリンダ１と流路２０，２１，２３，２２を介して接続されている。

【0024】

切換弁１５は、流路２８，２９，２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁１５が流通状態になると、第１片傾転ポンプ１１はアームシリンダ３と流路２０，２２，２８，２９，２５，２７を介して接続されている。

【0025】

同様に、第２片傾転ポンプ１２の吐出ポートは、流路２４を介して流路切換回路としての切換弁１６，１７に接続されている。切換弁１６，１７は第２機器制御装置１９からの制御信号線を介した信号により、流路の流通及び切換方向が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第２片傾転ポンプ１２の吸入ポートは、流路２６を介して切換弁１６，１７およびタンク３２に接続されている。

【0026】

切換弁１６は、流路３０，３１，２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁１６が流通状態になると、第２片傾転ポンプ１２はブームシリンダ１と流路２４，２６，３０，３１，２１，２３を介して接続されている。

【0027】

切換弁１７は、流路２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁１７が流通状態になると、第２片傾転ポンプ１２はアームシリンダ３と流路２４，２５，２７，２６を介して接続されている。

【0028】

また、本実施の形態における油圧駆動装置は、操作系統として、上位制御装置３３に接続された操作レバー式の操作装置３４ａ，３４ｂを備えている。操作装置３４ａの上下操作がブームシリンダ１の操作に対応し、操作装置３４ａの左右操作が旋回油圧モータ７の操作に対応し、操作装置３４ｂの上下操作がアームシリンダ３の操作に対応し、操作装置３４ｂの左右操作がバケットシリンダ５の操作に対応する。なお、操作装置３４ａ，３４ｂの操作方向と各油圧アクチュエータの操作との対応は他の方式であっても良い。

【0029】

上位制御装置３３は、流路選択部３３ａと、故障判定部３３ｂと、信号送信部３３ｃとを備えている。上位制御装置３３は、操作装置３４ａ，３４ｂから制御信号線を介して入力された操作指令値を演算処理し、演算処理後の制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９、レギュレータ１１ａ，１２ａに通信線を介して出力してこれらを制御する。

【0030】

流路選択部３３ａは、オペレータが操作装置３４ａ，３４ａを操作した際の操作指令値に基づいて、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２、切換弁１４〜１７の制御量であるポンプ吐出流量指令値と流路切換回路制御信号を演算する。演算方法は、例えば、操作指令値と操作対象である第１／第２片傾転ポンプ１１，１２と切換弁１４〜１７との関係を予め設定した表に基づいてポンプ吐出流量指令値と流路切換回路制御信号を決定する。

【0031】

故障判定部３３ｂは、上位制御装置３３と通信線を介して接続された機器制御装置１８，１９の故障による誤作動、および停止を検知する。第１／第２機器制御装置１８，１９の故障検知手段としては、例えば、第１／第２機器制御装置１８，１９から一定時間間隔で上位制御装置３３へ稼働状態信号を送信させるように構成し、故障判定部３３ｂがこの稼働状態信号を受信できたかどうかを判定するようにしても良い。

【0032】

上位制御装置３３が稼働状態信号を受信できた場合、故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９が正常な稼動状態である判定する。上位制御装置３３が稼働状態信号を受信できなかった場合、故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれか又は全てが故障状態であると判定する。具体的には、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれか又は全てが停止した場合や、通信線が断線した場合等が考えられる。

【0033】

信号送信部３３ｃは、流路選択部３３ａが演算した第１／第２片傾転ポンプ１１，１２のポンプ吐出流量指令値と切換弁１４〜１７の流路切換方向である流路切換回路制御信号を、レギュレータ１１ａ，１２ａと第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信する。

【0034】

第１機器制御装置１８は、信号受信部１８ａと流路制御部１８ｂとを備え、第２機器制御装置１９は、信号受信部１９ａと流路制御部１９ｂとをそれぞれ備えている。

【0035】

第１機器制御装置１８において、信号受信部１８ａは通信線を介して上位制御装置３３から流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部１８ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、制御信号線を介して切換弁１４，１５を制御し、流路２０と流路２１，２３，２８，２９との間を、遮断状態もしくは流通状態にする。同様に、第２機器制御装置１９は切換弁１６，１７を制御し、流路２４と流路２５，２７，３０，３１との間を、遮断状態もしくは流通状態にする。

【0036】

以上のように構成した油圧駆動装置における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の停止状態について説明する。

【0037】

操作装置３４ａ，３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量（操作量ゼロ）を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第１／第２片傾転ポンプ１１，１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定し、切換弁１４〜１７の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0038】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部３３ｃは、通信線を介してポンプ吐出流量指令値をレギュレータ１１ａ，１２ａに送信し、レギュレータ１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量を制御する。

【0039】

また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部１８ｂは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁１４，１５を遮断状態に制御する。また、流路制御部１９ｂは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁１６，１７を遮断状態に制御する。

【0040】

第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量が０であり、かつ、切換弁１４〜１７も遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ１とアームシリンダ３は停止する。

【0041】

次に、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0042】

操作装置３４ａがブームシリンダ１を進展させる方向に操作され、操作装置３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定する。
また、切換弁１４の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁１５〜１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0043】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部３３ｃは、ポンプ吐出流量指令値を通信線を介してレギュレータ１１ａ，１２ａに送信し、レギュレータ１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路２０側に作動油を吐出するよう制御し、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を０に制御する。

【0044】

また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部１８ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁１４を流路２０と流路２１が流通状態になるよう制御し、切換弁１５を遮断状態に制御する。また、流路制御部１９ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁１６，１７を遮断状態に制御する。

【0045】

第１片傾転ポンプ１１が作動油を吐出し、かつ、切換弁１４が流通状態であるため、第１片傾転ポンプ１１が吐出した作動油は流路２０、切換弁１４、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、切換弁１４、流路２２を介してタンク３２と第１片傾転ポンプ１１へと流出する。この際、アームシリンダ３は停止している。

【0046】

次に、第１機器制御装置１８が故障して停止したときに、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0047】

操作装置３４ａがブームシリンダ１を進展させる方向に操作され、操作装置３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定する。また、切換弁１４の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁１５〜１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0048】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１機器制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１機器制御装置１８は故障状態と判定する。第１機器制御装置１８が故障して停止すると、故障判定部３３ｂは第１機器制御装置１８を故障状態と判定する。

【0049】

第１機器制御装置１８を故障状態と判定した故障判定部３３ｂは、操作装置３４ａの操作量に応じた第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を０に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値をある正の値に再設定する。また、切換弁１６の流路切換回路制御信号を流路２４と流路３１が流通状態になるように再設定し、切換弁１４，１５，１７の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。

【0050】

信号送信部３３ｃは、通信線を介してレギュレータ１１ａ，１２ａにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量をある正の値にし、流路２４側に作動油を吐出するよう制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を０に制御する。また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信する。

【0051】

第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは、通信線を介して流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部１９ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁１６を流路２４と流路３１が流通状態、切換弁１７を遮断状態にそれぞれ制御する。このとき、流路制御部１８ｂは、故障しているため、流路切換回路制御信号を受信できず、切換弁１４，１５は制御されずに、初期状態である遮断状態となる。

【0052】

第２片傾転ポンプ１２が作動油を吐出し、かつ、切換弁１６が流通状態であるため、第２片傾転ポンプ１２が吐出した作動油は流路２４、切換弁１６、流路３１、２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、３０、切換弁１６、流路２６を介してタンク３２と第２片傾転ポンプ１２へと流出する。この際、アームシリンダ３は停止している。

【0053】

ところで、図２に示す概略図において、例えば、第１機器制御装置１８と第２機器制御装置１９の機能が１台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介して切換弁１４〜１８が接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、切換弁１４〜１８を制御することができなくなり、切換弁１４〜１８は全て初期状態である遮断状態となる。そのため、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出した作動油は、ブームシリンダ１，アームシリンダ３のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ１，アームシリンダ３は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。

【0054】

本実施の形態では、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれが故障して停止すると、流路切換回路である切換弁１４〜１７の内の数台が制御不能となる。しかし、制御可能である機器制御装置と切換弁とを用いて、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２のいずれかの吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ１もしくはアームシリンダ３に流入させることができる。したがって、いずれかの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【0055】

上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、油圧ポンプ１１，１２と油圧アクチュエータ１，３を流路で接続して構成した複数の油圧回路を備えた作業機械１００において、いずれかの機器制御装置１８，１９が故障しても、一部の流路切換回路のみを停止するだけで作業を継続できる稼働率の高い作業機械を提供できる。

【0056】

また、上述した本発明の作業機械の第１の実施の形態によれば、例えば、開回路ポンプ直接制御回路を備えた油圧ショベルにおいて、いずれかの機器制御装置１８，１９が故障して停止しても、一部の流路切換回路のみが停止するだけであり、油圧ショベルの停止を必要としないので、稼働率の高い油圧ショベルを提供することができる。

【0057】

なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム，アーム，バケット，油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。

【0058】

また，本実施の形態においては、第１機器制御装置１８が故障した場合に、ブームシリンダ１を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ３を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作する機器制御装置に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された片傾転ポンプの吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

【0059】

また、第２機器制御装置１９が故障して停止し、第１機器制御装置１８が稼働している場合も、正常動作する第１機器制御装置１８に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

【実施例2】

【0060】

以下、本発明の作業機械の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の作業機械の第２の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0061】

本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１、アームシリンダ３と、第１／第２両傾転ポンプ３５，３６とをそれぞれ油圧閉回路で接続した回路に、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２を油圧閉回路のシリンダヘッド側の流路に接続して、両傾転ポンプと片傾転ポンプを連動させて油圧アクチュエータを駆動する複数の開回路／閉回路ポンプ直接制御回路を設けたことと、開回路／閉回路ポンプ直接制御回路ごとに機器制御装置を複数備えたことを特徴とする。

【0062】

図３に示す本発明の作業機械の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、油圧アクチュエータとしてブームシリンダ１、アームシリンダ３を第１／第２両傾転ポンプ３５，３６とそれぞれ油圧閉回路で接続した回路を備える。第１／第２両傾転ポンプ３５，３６は、動力伝達装置１０に接続されていて、それぞれ流量調整手段として一対の入出力ポートを持つ両傾転斜板機構、および斜板の傾斜角を調整してポンプ押しのけ容積を調整するレギュレータ３５ａ，３６ａを備えている。レギュレータ３５ａ，３６ａは、上位制御装置３３から通信線を介して受信したポンプ吐出流量指令値に従って、第１／第２両傾転ポンプ３５，３６の吐出流量を制御する。

【0063】

流路切換回路としては、切換弁３７，３８，３９，４０，４１，４３を備えている。切換弁３７は流路２０〜２３に接続され、切換弁３８は流路２０，２２，２８，２９に接続されている。切換弁３７，３８は第１機器制御装置１８からの制御信号線を介した信号により、流路の流通／遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。また、切換弁３９は流路２４，２６，３０，３１に接続され、切換弁４０は流路２４〜２７に接続されている。切換弁３９，４０は第２機器制御装置１９からの制御信号線を介した信号により、流路の流通／遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。

【0064】

切換弁３７は、流路２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁３７が流通状態になると、第１両傾転ポンプ３５はブームシリンダ１と流路２０，２１，２３，２２を介して接続されている。

【0065】

切換弁３８は、流路２８，２９，２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁３８が流通状態になると、第１両傾転ポンプ３５はアームシリンダ３と流路２０，２２，２８，２９，２５，２７を介して接続されている。

【0066】

切換弁３９は、流路３０，３１，２１，２３を介してブームシリンダ１に接続されていて、切換弁３９が流通状態になると、第２両傾転ポンプ３６はブームシリンダ１と流路２４，２６，３０，３１，２１，２３を介して接続されている。

【0067】

切換弁４０は、流路２５，２７を介してアームシリンダ３に接続されていて、切換弁４０が流通状態になると、第２両傾転ポンプ３６はアームシリンダ３と流路２４，２５，２７，２６を介して接続されている。

【0068】

また、第１片傾転ポンプ１１の吐出ポートは、切換弁４１と流路４２を介して流路２０へと接続されている。切換弁４１は第１機器制御装置１８からの制御信号線を介した信号により、流路の流通／遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第１片傾転ポンプ１１の吸入ポートは、流路を介してタンク３２に接続されている。同様に、第２片傾転ポンプ１２の吐出ポートは、切換弁４３と流路４４を介して流路２４へと接続されている。切換弁４３は第２機器制御装置１９からの制御信号線を介した信号により、流路の流通／遮断が制御され、信号が無い場合は遮断状態に制御される。第２片傾転ポンプ１２の吸入ポートは、流路を介してタンク３２に接続されている。

【0069】

なお、本実施の形態においては、第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出ポートは、流路２０，２４へと接続されているが、これに限るものではなく、流路２２，２６へそれぞれ接続されていても良い。

【0070】

流路２１と流路２３には、チェック弁４５ａとフラッシング弁４６ａとが接続されていて、流路２５と流路２７には、チェック弁４５ｂとフラッシング弁４６ｂとが接続されている。チェック弁４５ａは、流路２１，２３の圧力がタンク３２の圧力以下まで下がると、タンク３２の作動油を回路に吸い込み、回路のキャビテーションを防止する。同様にチェック弁４５ｂは、流路２５，２７の圧力に応じて動作する。フラッシング弁４６ａ，４６ｂは、流路２１と２３、もしくは流路２５と２７の圧力の低い流路をタンク３２に接続し、閉回路内の余剰作動油を排出する。

【0071】

また、第１機器制御装置１８は、制御信号線を介して切換弁３７，３８，４１に接続されていて、通信線を介して上位制御装置３３に接続されている。第２機器制御装置１９も同様に、制御信号線を介して切換弁３９，４０，４３に接続されていて、通信線を介して上位制御装置３３に接続されている。

【0072】

次に、本実施の形態における、油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。
まず、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の停止状態について説明する。

【0073】

操作装置３４ａ，３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量（操作量ゼロ）を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、操作量に応じた第１／第２両傾転ポンプ３５，３６、及び第１／第２片傾転ポンプ１１，１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定し、切換弁３７〜４１，４３の流路切換方向である流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0074】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部３３ｃは、通信線を介してポンプ吐出流量指令値をレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａに送信し、レギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第１／第２両傾転ポンプ３５，３６、及び第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量を制御する。

【0075】

また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは流路切換回路制御信号を受信する。流路制御部１８ｂは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁３７，３８，４１を遮断状態に制御する。また、流路制御部１９ｂは受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁３９，４０，４３を遮断状態に制御する。

【0076】

第１／第２両傾転ポンプ３５，３６、及び第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出流量が０であり、かつ、切換弁３７〜４１，４３も遮断状態に制御されているため、ブームシリンダ１とアームシリンダ３は停止する。

【0077】

次に、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0078】

操作装置３４ａがブームシリンダ１を進展させる方向に操作され、操作装置３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５のポンプ吐出流量指令値を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定する。また、流路選択部３３ａは、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0079】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。信号送信部３３ｃは、ポンプ吐出流量指令値を通信線を介してレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａに送信し、レギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量を流路２０側に吐出する様に制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路４２側に作動油を吐出するよう制御する。また、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を０に制御する。

【0080】

また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部１８ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁３７を流路２０と流路２１が流通状態になるよう制御し、切換弁４１を流路４２と流通状態になるように制御し、切換弁３８を遮断状態に制御する。また、流路制御部１９ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁３９，４０，４３を遮断状態に制御する。

【0081】

第１両傾転ポンプ３５が作動油を流路２０側に吐出し、かつ、切換弁３７が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ３５が吐出した作動油は流路２０、切換弁３７、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。また、第１片傾転ポンプ１１が流路４２側へ作動油を吐出し、かつ、切換弁４１が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ１１が吐出した作動油は流路４２を介して流路２０へ合流し、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。このことにより、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、切換弁３７、流路２２を介して第１両傾転ポンプ３５へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

【0082】

次に、第１機器制御装置１８が故障して停止したときに、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0083】

操作装置３４ａがブームシリンダ１を進展させる方向に操作され、操作装置３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５のポンプ吐出流量指令値を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定する。また、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0084】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１機器制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１機器制御装置１８は故障状態と判定する。第１機器制御装置１８が故障して停止すると、故障判定部３３ｂは第１機器制御装置１８を故障状態と判定する。

【0085】

第１機器制御装置１８を故障状態と判定した故障判定部３３ｂは、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を０に再設定し、第２両傾転ポンプ３６のポンプ吐出流量指令値を流路２４側に吐出する操作量に応じた値に、第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に再設定する。また、切換弁３９の流路切換回路制御信号を流路２４と流路３１が流通状態になるように再設定し、切換弁４３の流路切換回路制御信号を流路４４と流通状態になるように再設定し、切換弁３７，３８，４０，４１の流路切換回路制御信号を全て遮断と再設定する。

【0086】

信号送信部３３ｃは、通信線を介してレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第２両傾転ポンプ３６の吐出流量を流路２４側に吐出する様に制御し、第２片傾転ポンプ１２の吐出流量をある正の値にして、流路４４側に作動油を吐出するよう制御する。また、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を０に制御する。

【0087】

また、信号送信部３３ｃは、流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９に通信線を介して送信し、第１／第２機器制御装置１８，１９の信号受信部１８ａ，１９ａは、流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。流路制御部１９ｂは、受信した流路切換回路制御信号に基づき、切換弁３９を流路２４と流路３１が流通状態になるよう制御し、切換弁４３を流路４４と流通状態になるように制御し、切換弁４０を遮断状態に制御する。一方、流路制御部１８ｂは、故障しているため信号を受信できず、切換弁３７，３８，４１は制御されずに、初期状態である遮断状態となる。

【0088】

第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２が作動油を吐出し、かつ、切換弁３９，４３が流通状態であるため、第２両傾転ポンプ３６が吐出した作動油は流路２４、切換弁３９、流路３１、２１を介して、第２片傾転ポンプ１２が吐出した作動油は切換弁４３、流路４４を介してブームヘッド１ａ側の油室に流入し、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、３０、切換弁３９、流路２６を介して第２両傾転ポンプ３６へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

【0089】

ところで、図３に示す概略図において、例えば、第１機器制御装置１８と第２機器制御装置１９の機能が１台の制御装置で構成され、この制御装置から制御信号線を介して切換弁３７〜４１，４３が接続されていた場合には、この制御装置が故障すると、切換弁３７〜４１，４３を制御することができなくなり、切換弁３７〜４１，４３は全て初期状態である遮断状態となる。そのため、第１／第２両傾転ポンプ３５，３６及び第１／第２片傾転ポンプ１１，１２の吐出した作動油は、ブームシリンダ１，アームシリンダ３のいずれにも流入させることができず、ブームシリンダ１，アームシリンダ３は停止状態となり、油圧ショベルは稼働不能となってしまう。

【0090】

本実施の形態では、開回路／閉回路ポンプ直接制御回路毎に機器制御装置を設けたので、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれが故障して停止すると、流路切換回路である切換弁３７〜４１，４３の内の数台が制御不能となる。しかし、制御可能である機器制御装置と切換弁とを用いて、第１／第２両傾転ポンプ３５，３６及び第１／第２片傾転ポンプ１１，１２のいずれかの吐出作動油を、対象となる油圧シリンダであるブームシリンダ１もしくはアームシリンダ３に流入させることができる。したがって、いずれかの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【0091】

さらに、本実施の形態においては、第１両傾転ポンプ３５と連動する第１片傾転ポンプ１１に接続された切換弁３７，３８，４１で構成された流路切換回路を同一の第１機器制御装置１８で制御し、第２両傾転ポンプ３６と連動する第２片傾転ポンプ１２に接続された切換弁３９，４０，４３で構成された流路切換回路を同一の第２機器制御装置１９で制御することで、機器制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。

【0092】

例えば、図３に示す概略図において、閉回路／開回路ポンプ直接制御回路では、第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１の吐出流量の比を、接続する油圧シリンダの受圧面積比を合わせることで、油圧シリンダのシリンダヘッドとシリンダロッドとの入出力流量差を吸収して油圧シリンダの操作性を向上させている。このような状況で、切換弁３７，３８と切換弁４１が別々の機器制御装置で制御されていたと仮定すると、切換弁４１側の機器制御装置が故障しても、切換弁３７，３８は制御可能であるため、第１両傾転ポンプ３５が作動油を吐出して、ブームシリンダ１を駆動することはできるが、切換弁４１を制御することはできなくなる。このことにより、第１片傾転ポンプ１１の作動油を第１両傾転ポンプ３５側に合流させることができなくなる。この結果、第１両傾転ポンプ３５は油圧シリンダの受圧面積比に合わせた入出力流量差を吸収できなくなり、油圧シリンダの挙動が不安定になり、操作性が低下してしまう。

【0093】

本実施の形態においては、第１機器制御装置１８が故障して停止した場合、切換弁３７，３８，４１は遮断状態となり、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２によってブームシリンダ１を駆動できるため、ブームシリンダ１の受圧面積比に合わせた入出力流量差を第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２で吸収できる。この結果、第１機器制御装置１８が故障しても油圧ショベルの操作性は低下しない。

【0094】

上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0095】

また、上述した本発明の作業機械の第２の実施の形態によれば、開回路／閉回路ポンプ直接制御回路毎に機器制御装置を設けたので、機器制御装置の故障時における油圧アクチュエータの誤作動を抑制することができる。

【0096】

なお、本実施の形態においては、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の油圧駆動装置を例に説明したが、これに限るものではない。ブーム，アーム，バケット，油圧モータのいずれの開回路に適用しても良く、油圧アクチュエータの種類は問わない。

【0097】

また，本実施の形態においては、第１機器制御装置１８が故障した場合に、ブームシリンダ１を駆動させるパターンについて述べたが、これに限るものではない。アームシリンダ３を伸長、縮退させる場合も同様に、正常動作する機器制御装置に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された両傾転ポンプと片傾転ポンプの吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

【0098】

また、第２機器制御装置１９が故障して停止し、第１機器制御装置１８が稼働している場合も、正常動作する第１機器制御装置１８に接続されている流路切換回路と、制御可能な流路切換回路に流路で接続された第１両傾転ポンプ３５及び第１片傾転ポンプ１１の吐出流量を制御することで、アームシリンダ３を駆動することができる。

【実施例3】

【0099】

以下、本発明の作業機械の第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の作業機械の第３の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0100】

図４に示す本発明の作業機械の第３の実施の形態は、大略第２の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、予備機器制御装置４７を備えた点が異なる。予備機器制御装置４７は通信線を介して上位制御装置３３に接続されると共に、制御信号線を介して切換弁３７〜４１，４３に接続されている。また予備機器制御装置４７は、信号受信部４７ａと、制御切換部４７ｂと、流路制御部４７ｃを備えている。

【0101】

次に、本実施の形態における、機器制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる一連の動作について説明する。なお、機器制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ１の駆動方法については、第２の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第１機器制御装置１８が故障して停止したときに、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0102】

操作装置３４ａがブームシリンダ１を進展させる方向に操作され、操作装置３４ｂが非操作の場合、上位制御装置３３の流路選択部３３ａは、制御信号線を介して操作装置３４ａ，３４ｂの各操作量を受けとり、例えば予め設定しておいた表に基づいて、第１両傾転ポンプ３５のポンプ吐出流量指令値を流路２０側に吐出する操作量に応じた値に、第１片傾転ポンプ１１のポンプ吐出流量指令値を操作量に応じたある正の値に、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２のポンプ吐出流量指令値を０に決定する。また、切換弁３７の流路切換回路制御信号を流路２０と流路２１が流通状態になるように決定し、切換弁４１の流路切換回路制御信号を流路４２と流通状態になるように決定する。さらに、切換弁３８〜４０，４３の流路切換回路制御信号を全て遮断と決定する。

【0103】

故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１機器制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１機器制御装置１８は故障状態と判定し、故障した第１機器制御装置１８のＩＤを故障機器制御装置ＩＤとして設定する。ここでＩＤは例えば機器制御装置の固有の製造番号等である。

【0104】

信号送信部３３ｃは、通信線を介してレギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａにポンプ吐出流量指令値を送信し、レギュレータ３５ａ，３６ａ，１１ａ，１２ａは受信したポンプ吐出流量指令値に基づいて、第１両傾転ポンプ３５の吐出流量を流路２０側に吐出する様に制御し、第１片傾転ポンプ１１の吐出流量をある正の値にして、流路４２側に作動油を吐出するよう制御する。また、第２両傾転ポンプ３６と第２片傾転ポンプ１２の吐出流量を０に制御する。

【0105】

また、信号送信部３３ｃは、故障機器制御装置ＩＤと流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９と予備機器制御装置４７に通信線を介して送信する。第１／第２機器制御装置１８，１９と予備機器制御装置４７の信号受信部１８ａ，１９ａ，４７ａは、故障機器制御装置ＩＤと流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。

【0106】

予備機器制御装置４７の流路選択部４７ｂは、受信した故障機器制御装置ＩＤと流路切換回路制御信号に基づき、駆動制御対象を切換弁３７，３８，４１と選択する。このとき、駆動制御対象への制御信号線の接続は、ソフトウエアによる切換えや、リレー回路を用いた電気回路による切換えでも、いずれの方法でも良い。流路制御部４７ｃは、流路選択部４７ｂが選択した駆動制御対象に基づいて、切換弁３７と４２を流通状態に、切換弁３８を遮断状態に制御する。一方、流路制御部１８ｂは、故障しているため信号を受信できず、切換弁３７，３８，４１に対して制御信号を出力しない。

【0107】

第１両傾転ポンプ３５と第１片傾転ポンプ１１が作動油を吐出し、かつ、切換弁３７，４１が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ３５が吐出した作動油は流路２０、切換弁３７、流路２１を介して、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。また、第１片傾転ポンプ１１が流路４２側へ作動油を吐出し、かつ、切換弁４１が流通状態であるため、第１両傾転ポンプ１１が吐出した作動油は流路４２を介して流路２０へ合流し、ブームヘッド１ａ側の油室に流入する。このことにより、ブームシリンダ１は伸展する。ブームシリンダ１が伸展すると、ブームロッド１ｂ側の油室から作動油が流路２３、切換弁３７、流路２２を介して第１両傾転ポンプ３５へと流入する。この際、アームシリンダ３は停止している。

【0108】

ところで、第２の実施の形態においては、いずれかの機器制御装置が故障した場合に、正常動作している機器制御装置を用いて、油圧アクチュエータを駆動させるが、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の同時駆動操作は、考慮されていなかった。このため、正常動作している油圧ショベルに比べると操作性が低下するという課題があった。

【0109】

本実施の形態では、予備機器制御装置４７を設けたので、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれが故障して停止しても、故障した機器制御装置の代わりに予備機器制御装置４７を用いて、該当の流路切換回路を制御することができる。このため、機器制御装置が故障した場合でも、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の同時操作が可能になる。したがって、いずれの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、機器制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【0110】

上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0111】

また、上述した本発明の作業機械の第３の実施の形態によれば、予備機器制御装置４７を設けたので、いずれの機器制御装置が故障しても、動作を停止することなく、機器制御装置の故障前の操作性を維持したまま作業を継続できる稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【実施例4】

【0112】

以下、本発明の作業機械の第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の作業機械の第４の実施の形態を構成する油圧駆動装置を示す概略図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0113】

図５に示す本発明の作業機械の第４の実施の形態は、大略第２の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。
本実施の形態においては、表示装置４８を備えた点が異なる。表示装置４８は通信線を介して上位制御装置３３に接続されていて、信号受信部４８ａと、表示部４８ｂとを備えている。

【0114】

次に、本実施の形態における、機器制御装置が故障した場合の油圧アクチュエータを駆動させる動作について説明する。なお、機器制御装置が故障していない場合の停止時及びブームシリンダ１の駆動方法、及び機器制御装置が故障した場合のブームシリンダ１の駆動方法については、第２の実施の形態と同様なので省略する。
まず、第１機器制御装置１８が故障して停止したときに、ブームシリンダ１を伸展動作させる場合について説明する。

【0115】

上位制御装置３３の故障判定部３３ｂは、第１／第２機器制御装置１８，１９の稼働もしくは故障状態を判定する。故障状態の判定方法は、例えば、第１機器制御装置１８から通信線を介した稼働状態信号が、故障判定部３３ｂに送られてきている場合は、正常な稼動状態と判定し、一定時間、信号が送られてこない場合、第１機器制御装置１８は故障状態と判定し、故障した第１機器制御装置１８のＩＤを故障機器制御装置ＩＤとして設定する。ここでＩＤは例えば機器制御装置の固有の製造番号等である。

【0116】

上位制御装置３３の信号送信部３３ｃは、故障機器制御装置ＩＤと流路切換回路制御信号を第１／第２機器制御装置１８，１９と表示装置４８に通信線を介して送信する。第１／第２機器制御装置１８，１９と表示装置４８の信号受信部１８ａ，１９ａ，４８ａは、故障機器制御装置ＩＤと流路切換回路制御信号をそれぞれ受信する。

【0117】

表示装置４８の表示部４８ｂは、受信した故障機器制御装置ＩＤを画面に表示する。表示部４８ｂは、ディスプレイやＬＣＤなどの表示器であり、故障機器制御装置ＩＤをオペレータが認識できるものであれば良い。

【0118】

ところで、第２の実施の形態においては、いずれかの機器制御装置が故障した場合に、オペレータもしくはメンテナンス実施作業者では、故障した機器制御装置の特定は困難であった。このため、別途、故障機器制御装置の特定作業と、故障機器制御装置の交換作業など、時間のかかるメンテナンス作業が発生するという課題があった。

【0119】

本実施の形態では、表示装置４８を設けたので、第１／第２機器制御装置１８，１９のいずれが故障して停止しても、故障した機器制御装置を特定することが容易となり、故障機器制御装置の交換等のメンテナンスを早急に実施することができる。このため、機器制御装置が故障した場合でも、ブームシリンダ１とアームシリンダ３の同時操作が可能になる。したがって、いずれの機器制御装置が故障しても、早急にメンテナンスを実施し、正常な機器制御装置に交換することで、油圧ショベルの動作をすぐに正常に復帰することができる。このことにより、油圧ショベルの作業量の低下時間を抑制でき稼働率の高い油圧ショベルを提供できる。

【0120】

上述した本発明の作業機械の第４の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0121】

また、以上の実施の形態では、ブームシリンダ１とアームシリンダ３を駆動させる油圧回路を中心に述べているが、この技術思想は旋回油圧モータ７とバケットシリンダ５の閉回路および開回路にも適用可能である。例えば、ブーム，アーム、バケット、旋回を駆動する４つの閉回路と流路切換回路を備えた開閉ポンプ直接制御回路に本発明を適用して、４台の機器制御装置を備えても有効である。

【0122】

なお、本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施の形態では、本発明を油圧ショベルに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は油圧ショベル以外の建設機械にも適用可能である。例えば、油圧式クレーン等、作業装置で複数の油圧アクチュエータを閉回路によって駆動する油圧装置を備えた作業機械の全般に本発明は適用可能である。

【符号の説明】

【0123】

１：ブームシリンダ、１ａ：ブームヘッド、１ｂ：ブームロッド、２：ブーム、３：アームシリンダ、３ａ：アームヘッド、３ｂ：アームロッド、４：アーム、５：バケットシリンダ、６：バケット、７：旋回油圧モータ、９：エンジン、１０：動力伝達装置、１１：第１片傾転ポンプ、１２：第２片傾転ポンプ、１１ａ，１２ａ：レギュレータ、１４〜１７：切換弁（流路切換回路）、１８：第１機器制御装置、１９：第２機器制御装置、１８ａ，１９ａ：信号受信部、１８ｂ，１９ｂ：流路制御部、２０〜３１：流路、３２：タンク、３３：上位制御装置、３３ａ：流路選択部、３３ｂ：故障判定部、３３ｃ：信号送信部、３４ａ，３４ｂ：操作装置、３５：第１両傾転ポンプ、３６：第２両傾転ポンプ、３５ａ，３６ａ：レギュレータ、３７〜４１，４３：切換弁（流路切換回路）、４２，４４：流路、４５：チェック弁、４６：フラッシング弁、４７：予備機器制御装置、４７ａ：信号受信部、４７ｂ：制御切換部、４７ｃ：流路制御部、４８：表示装置、４８ａ：信号受信部、４８ｂ：表示部、１００：油圧ショベル、１０１：キャブ、１０２：上部旋回体、１０４：フロント作業機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】