JP2020122337A - 作業機械 - Google Patents

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Abstract

【課題】切り換えの応答性が高い操向装置を備える作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、操向信号に応じた圧力の第１パイロット圧油を出力するための電磁比例弁と、操向装置から操向信号が出力されているときに、予め定められた圧力の第２パイロット圧油を出力するための電磁弁と、電磁比例弁及び電磁弁から並行して出力されている第１パイロット圧油及び第２パイロット圧油のうち、第１パイロット圧油を方向制御弁へ出力する第１状態、及び第２パイロット圧油を方向制御弁へ出力する第２状態に切換可能な切換弁と、操向装置から電磁比例弁及び第１状態の切換弁を経由して方向制御弁に至るメイン回路の異常を検知した場合、切換弁を第１状態から第２状態に切り換えるコントローラとを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、操向装置から出力される電気信号によって油圧アクチュエータを駆動させる作業機械に関する。
従来より、操作量に応じた電気信号を出力する電気レバーと、電気レバーから出力される電気信号に従ってパイロット圧を生成する電磁比例減圧弁と、電磁比例減圧弁で生成されたパイロット圧によって開度が制御される方向制御弁とを備えた電気式操作装置が知られている。
例えば、特許文献１に記載の電気式操作装置は、メイン操作装置とサブ操作装置とが並列に設けられており、メイン操作装置に異常が生じた際にサブ操作装置に切り換えることで、作業機械を安全に操作することが可能となっている。
特開２０１６−１１４１２９号公報
特許文献１の電気式操作装置は、例えば、作業機械の操向回路に適用することができる。しかしながら、高速で移動するホイール式作業機械に上記の電気式操作装置が適用された場合、オペレータが異常を認知してメイン操作装置からサブ操作装置に移行するまでに、操作不能状態が発生してしまうという課題がある。
本発明の目的は、異常発生時に操向回路を切り換えることによって、継続して動作可能な作業機械において、切り換えの応答性を高める技術を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る作業機械の一態様は、油圧ポンプと、操向用アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出され、前記操向用アクチュエータに供給される圧油を制御する方向制御弁とを備え、作業者の操作量に応じて操向装置から出力される操向信号に従って、前記方向制御弁を制御して前記操向用アクチュエータを駆動させる作業機械において、前記操向信号に応じた圧力の第１パイロット圧油を出力するための電磁比例弁と、前記操向装置から前記操向信号が出力されているときに、予め定められた圧力の第２パイロット圧油を出力するための電磁弁と、前記電磁比例弁及び前記電磁弁から並行して出力されている前記第１パイロット圧油及び前記第２パイロット圧油のうち、前記第１パイロット圧油を前記方向制御弁へ出力する第１状態、及び前記第２パイロット圧油を前記方向制御弁へ出力する第２状態に切換可能な切換弁と、前記操向装置から前記電磁比例弁及び前記第１状態の前記切換弁を経由して前記方向制御弁に至るメイン回路の異常を検知した場合、前記切換弁を前記第１状態から前記第２状態に切り換えるコントローラとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、異常発生時に操向回路を切り換えることによって、継続して動作可能な作業機械において、切り換えの応答性を高めることができる。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。
本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図である。 ホイールローダが備える操向回路のブロック図である。 ステアリングレバーの操作量と、出力電圧Ｖとの関係を示す図である。 ダイオードに対する入力電圧と出力電圧との関係を示す図である。 リレーに対する入力電圧値と出力電圧値との関係を示す図である。 メインコントローラの処理を示す図である。 異常検知処理のフローチャートである。 変形例に係る操向回路のブロック図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る作業車両の一例であるホイールローダの各実施形態について説明する。なお、各実施形態において同一の構成については同一符号を付して重複する説明を省略する。
図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１００の側面図である。作業機械の一例であるホイールローダ１００は、リフトアーム１０１、バケット１０２、及び左右一対の前輪１０３等を有する前フレーム１０４と、運転室１０５、及び左右一対の後輪１０６等を有する後フレーム１０７とで構成される。
前輪１０３及び後輪１０６は、ホイールローダ１００に搭載されたエンジンによって駆動される。より詳細には、エンジンの駆動力は、トルクコンバータを介してトランスミッションで変速され、さらにプロペラシャフト及びアクスルを介して前輪１０３及び後輪１０６に伝達される。
リフトアーム１０１は、リフトアームシリンダ１０８の駆動により上下方向に回動（俯仰動）する。バケット１０２は、バケットシリンダ１０９の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。リフトアーム１０１、バケット１０２、リフトアームシリンダ１０８、及びバケットシリンダ１０９は、フロント作業装置を構成している。
前フレーム１０４と後フレーム１０７とは、連結軸１１０により互いに回動自在に連結されている。前フレーム１０４と後フレーム１０７とは、連結軸１１０の左右に設けられた一対のステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒによって接続されている。左右一対のステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒは、本発明の「操向用アクチュエータ」に相当する。
後述する操向回路１０により一対のステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒのうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、連結軸１１０を中心として前フレーム１０４が後フレーム１０７に対して左右方向に屈曲する。これにより、前フレーム１０４と後フレーム１０７との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。すなわち、このホイールローダ１００は、連結軸１１０を中心に前フレーム１０４と後フレーム１０７とが屈曲されるアーティキュレート式である。
運転室１０５には、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒを伸縮させるステアリングレバー１１（図２参照）が設置されている。ステアリングレバー１１は、操向装置に相当する。また図示は省略するが、運転室１０５には、リフトアームシリンダ１０８を伸縮させるアーム操作レバー、バケットシリンダ１０９を伸縮させるバケット操作レバー、エンジンの回転数を調整するアクセルペダル、前輪１０３及び後輪１０６を制動するブレーキペダル等が設置される。
また、運転室１０５には、作業者に各種情報を報知する報知装置２４（図２参照）が設置されている。報知装置２４は、例えば、ディスプレイ、警告ランプ、スピーカ等である。すなわち、運転室１０５に搭乗した作業者は、報知装置２４を確認しながら、ステアリングレバー１１等を操作することができる。
図２は、ホイールローダ１００が備える操向回路１０のブロック図である。操向回路１０は、ステアリングレバー１１に対する作業者の操作に従って、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒを駆動（伸縮）させる装置である。操向回路１０は、ステアリングレバー１１、コントローラ１２、圧力源１３、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂ、ダイオード１５ａ、１５ｂ、リレー１６ａ、１６ｂ、電源１７、電磁弁１８ａ、１８ｂ、切換弁２０ａ、２０ｂ、方向制御弁２１、第１圧力センサ２２ａ、２２ｂ、及び第２圧力センサ２３ａ、２３ｂを主に備える。
ステアリングレバー１１は、オペレータの操作量に対応する電圧値（操向信号）を、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２を通じて、コントローラ１２及びダイオード１５ａ、１５ｂに出力する。図３は、ステアリングレバー１１の操作量と、出力電圧Ｖとの関係を示す図である。ステアリングレバー１１が右に傾倒されると、ＯＵＴ１に正の電圧が出力され、ＯＵＴ２に負の電圧が出力される。一方、ステアリングレバー１１が左に傾倒されると、ＯＵＴ１に負の電圧が出力され、ＯＵＴ２に正の電圧が出力される。また、ステアリングレバー１１の操作量が大きくなるほど、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２に出力される電圧の絶対値が大きくなる。
コントローラ１２は、ステアリングレバー１１から出力される電圧値、第１圧力センサ２２ａ、２２ｂが計測した実測電圧Ｖａ１、及び第２圧力センサ２３ａ、２３ｂが計測した実測電圧Ｖａ２に基づいて、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂ、切換弁２０ａ、２０ｂ、及び報知装置２４の動作を制御する。コントローラ１２は、例えば、メインコントローラ１２ａ、サブコントローラ１２ｂ、及び記憶装置１２ｃを主に備える。
コントローラ１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、ＣＰＵがＲＯＭ、ＲＡＭからプログラムを読み出して実行することによって、後述する各処理が実現される。ただし、コントローラ１２の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。
メインコントローラ１２ａは、ステアリングレバー１１から出力される電圧値に従って、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂの開度を調整する。サブコントローラ１２ｂは、ステアリングレバー１１から出力される電圧値、第１圧力センサ２２ａ、２２ｂが計測した実測電圧Ｖａ１、第２圧力センサ２３ａ、２３ｂが計測した実測電圧Ｖａ２、及びメインコントローラ１２ａから得られる健全性情報に基づいて、切換弁２０ａ、２０ｂの状態を切り換えると共に、報知装置２４を通じて操向回路１０の異常を報知する。記憶装置１２ｃは、図６に示す入力電圧−目標パイロット圧テーブル（変換テーブル）３１ａ、３１ｂ、及び目標パイロット圧−目標ソレノイド電流テーブル３２ａ、３２ｃを記憶している。
図６は、メインコントローラ１２ａの処理を示す図である。入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ａ、３１ｂは、ステアリングレバー１１から出力される電圧値と、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂから出力すべき第１パイロット圧油の目標圧力Ｐｔ１との関係を示す。目標パイロット圧−目標ソレノイド電流テーブル３２ａ、３２ｂは、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ａ、３１ｂで特定した目標圧力Ｐｔ１と、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂの開度を調整するＰＷＭ信号の目標電流値との関係を示す。
メインコントローラ１２ａは、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ａに基づいて、ステアリングレバー１１のＯＵＴ１から出力される電圧値に対応する目標圧力Ｐｔ１を算出する。次に、メインコントローラ１２ａは、目標パイロット圧−目標ソレノイド電流テーブル３２ａに基づいて、算出した目標圧力Ｐｔ１に対応する目標電流値を算出する。そして、メインコントローラ１２ａは、ＰＷＭドライバ３３ａを制御して、目標電流値に相当するＰＷＭ信号を電磁比例減圧弁１４ａに出力する。
すなわち、電磁比例減圧弁１４ａは、ＯＵＴ１の電圧値が所定の値より高いときに開き、ＯＵＴ１の電圧値が所定の値未満（負の電圧値を含む）のときに閉じられる。また、電磁比例減圧弁１４ａの開度は、ＯＵＴ１の電圧値が高いほど大きくなる。ステアリングレバー１１のＯＵＴ２から出力される電圧値、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ｂ、目標パイロット圧−目標ソレノイド電流テーブル３２ｂ、ＰＷＭドライバ３３ｂを用いて、電磁比例減圧弁１４ｂの開度を調整する方法についても同様である。
圧力源１３は、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂ及び電磁弁１８ａ、１８ｂに、パイロット一次圧の圧油を供給する。圧力源１３は、例えば、作動油を貯留するタンク、及びタンクに貯留された作動油を圧送する油圧ポンプ等で構成される。パイロット一次圧は、第１パイロット圧油の目標圧力Ｐｔ１の最大値、及び後述する第２パイロット圧油の目標圧力Ｐｔ２の最大値より高く設定されている。
電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂは、メインコントローラ１２ａから出力されるＰＷＭ信号に従ってパイロット一次圧を目標圧力Ｐｔ１に減圧し、目標圧力Ｐｔ１に減圧した第１パイロット圧油を切換弁２０ａ、２０ｂに出力する。すなわち、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂは、ＰＷＭ信号の電流値が大きいほど、圧力の高い第１パイロット圧油を出力する。換言すれば、第１パイロット圧油は、ステアリングレバー１１から出力される一対の操向信号Ｒ、Ｌのうちの正の操向信号に応じた圧力で、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂの一方から出力される。
ダイオード１５ａ、１５ｂは、ステアリングレバー１１から出力される操向信号を整流して出力する。図４は、ダイオード１５ａ、１５ｂに対する入力電圧（ＯＵＴ１、ＯＵＴ２）と出力電圧との関係を示す図である。図４に示すように、ステアリングレバー１１が右に傾倒されると、ダイオード１５ａはＯＵＴ１の操向信号Ｒを通過させ、ダイオード１５ｂはＯＵＴ２の操向信号Ｌを通過させない。また、ステアリングレバー１１が左に傾倒されると、ダイオード１５ａはＯＵＴ１の操向信号Ｒを通過させず、ダイオード１５ｂはＯＵＴ２の操向信号Ｌを通過させる。
このように、ダイオード１５ａ、１５ｂは、ステアリングレバー１１から出力される操向信号のうち、正の電圧値の操向信号のみを通過させ、負の電圧値の操向信号を通過させない。また、ＯＵＴ１、ＯＵＴ２から出力される電圧値が高いほど、ダイオード１５ａ、１５ｂから出力される電圧値が高くなる。すなわち、ダイオード１５ａ、１５ｂは、ステアリングレバー１１が所定の方向に操作されたことに対応する操向信号のみを通過させる。
リレー１６ａ、１６ｂは、ダイオード１５ａ、１５ｂが操向信号を通過させたことに応じて、電源１７から供給される電圧（指示信号）を電磁弁１８ａ、１８ｂに印加する。図５は、リレー１６ａ、１６ｂに対する入力電圧値と出力電圧値との関係を示す図である。すなわち、リレー１６ａ、１６ｂは、ダイオード１５ａ、１５ｂが所定電圧値Ｖ０以上の操向信号を通過させたことに応じて、予め定められた電圧値の指示信号を出力する。指示信号は、予め定められた圧力の第２パイロット圧油の出力を、電磁弁１８ａ、１８ｂに指示するための信号である。
電磁弁１８ａ、１８ｂは、リレー１６ａ、１６ｂから指示信号が出力されているときに、圧力源１３から供給されるパイロット一次圧を予め定められた目標圧力Ｐｔ２に減圧し、目標圧力Ｐｔ２に減圧した第２パイロット圧油を切換弁２０ａ、２０ｂに出力する。一方、電磁弁１８ａ、１８ｂは、リレー１６ａ、１６ｂから指示信号が出力されていないときに、第２パイロット油圧を出力しない。
切換弁２０ａ、２０ｂは、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂから供給される第１パイロット圧油、及び電磁弁１８ａ、１８ｂから供給される第２パイロット圧油の一方のみを方向制御弁２１のパイロット室２１ａ、２１ｂに出力する。より詳細には、切換弁２０ａ、２０ｂは、第１パイロット圧油を通過させ且つ第２パイロット圧油を通過させない第１状態と、第１パイロット圧油を通過させず且つ第２パイロット圧油を通過させる第２状態とに切換可能に構成されている。
すなわち、ステアリングレバー１１が操作されている間、切換弁２０ａ、２０ｂには常に第１パイロット圧油及び第２パイロット圧油が供給されている。そして、切換弁２０ａ、２０ｂは、サブコントローラ１２ｂの制御に従って、第１パイロット圧油及び第２パイロット油圧の一方のみを出力する。なお、切換弁２０ａ、２０ｂは、バネ等の付勢部材によって第２状態（初期状態）に付勢されており、サブコントローラ１２ｂから指示信号が出力されている間だけ第１状態を維持するように構成してもよい。
方向制御弁２１は、パイロット室２１ａ、２１ｂに供給されるパイロット圧油に従って、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒに作動油を供給する。なお、方向制御弁２１は、供給されるパイロット圧油の圧力が大きいほど、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒに供給する作動油の供給量（供給速度）が増加する比例弁である。方向制御弁２１は、状態Ａ、Ｂ、Ｃに切換可能に構成されている。
パイロット室２１ａ、２１ｂの両方にパイロット圧油が供給されていないとき、方向制御弁２１は、状態Ａ（初期状態）に維持される。状態Ａの方向制御弁２１は、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒを静止状態に維持する。すなわち、方向制御弁２１が状態Ａのとき、ホイールローダ１００のステアリング角度が維持される。
ステアリングレバー１１を右に傾倒させると、パイロット室２１ａにパイロット圧油が供給される。これにより、方向制御弁２１は、状態Ａから状態Ｂに切り換えられる。状態Ｂの方向制御弁２１は、ステアリングシリンダ１１１Ｌのボトム室、及びステアリングシリンダ１１１Ｒのロッド室に作動油を供給する。一方、ステアリングシリンダ１１１Ｌのロッド室、及びステアリングシリンダ１１１Ｒのボトム室の作動油は、タンク（図示省略）に排出される。これにより、ステアリングシリンダ１１１Ｌが伸長し、ステアリングシリンダ１１１Ｒが縮退する。その結果、前フレーム１０４が後フレーム１０７に対して右方に屈曲し、ホイールローダ１００のステアリングが右に切れる。
ステアリングレバー１１を左に傾倒させると、パイロット室２１ｂにパイロット圧油が供給される。これにより、方向制御弁２１は、状態Ａから状態Ｃに切り換えられる。状態Ｃの方向制御弁２１は、ステアリングシリンダ１１１Ｌのロッド室、及びステアリングシリンダ１１１Ｒのボトム室に作動油を供給する。一方、ステアリングシリンダ１１１Ｌのボトム室、及びステアリングシリンダ１１１Ｒのロッド室の作動油は、タンク（図示省略）に排出される。これにより、ステアリングシリンダ１１１Ｌが縮退し、ステアリングシリンダ１１１Ｒが伸長する。その結果、前フレーム１０４が後フレーム１０７に対して左方に屈曲し、ホイールローダ１００のステアリングが左に切れる。
第１圧力センサ２２ａ、２２ｂは、切換弁２０ａ、２０ｂから出力されるパイロット圧油、換言すれば、方向制御弁２１のパイロット室２１ａ、２１ｂに供給されるパイロット圧油の圧力値を計測し、計測した圧力値を実測圧力Ｐａ１としてコントローラ１２に出力する。第２圧力センサ２３ａ、２３ｂは、電磁弁１８ａ、１８ｂから出力される第２パイロット圧油、換言すれば、切換弁２０ａ、２０ｂに供給される第２パイロット圧油の圧力値を計測し、計測した圧力値を実測圧力Ｐａ２としてコントローラ１２に出力する。
なお、図２に示す操向回路１０のうち、ステアリングレバー１１からメインコントローラ１２ａ、電磁比例減圧弁１４ａ、１４ｂ、及び第１状態の切換弁２０ａ、２０ｂを経由して、方向制御弁２１に至る回路を「メイン回路」と表記し、ステアリングレバー１１からダイオード１５ａ、１５ｂ、リレー１６ａ、１６ｂ、電磁弁１８ａ、１８ｂ、及び第２状態の切換弁２０ａ、２０ｂを経由して、方向制御弁２１に至る回路を「サブ回路」と表記する。
次に、図７を参照して、サブコントローラ１２ｂが実行する異常検知処理を説明する。図７は、異常検知処理のフローチャートである。なお、異常検知処理の開始時点において、サブコントローラ１２ｂは、切換弁２０ａ、２０ｂに指示信号を出力しているものとする。すなわち、切換弁２０ａ、２０ｂは、第１状態に維持されている。
まず、サブコントローラ１２ｂは、ステアリングレバー１１からの操向信号の出力を監視する（Ｓ１１）。そして、サブコントローラ１２ｂは、ステアリングレバー１１から操向信号が出力されたことに応じて（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、操向信号の電圧値と、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ａ、３１ｂとに基づいて、第１パイロット圧油の目標圧力Ｐｔ１を算出する（Ｓ１２）。また、サブコントローラ１２ｂは、第１圧力センサ２２ａ、２２ｂが計測した実測圧力Ｐａ１を取得する（Ｓ１３）。なお、切換弁２０ａ、２０ｂは第１状態なので、実測圧力Ｐａ１は第１パイロット圧油の圧力値を指す。
すなわち、ステアリングレバー１１が右に傾倒されたとき、サブコントローラ１２ｂは、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ａに基づいて、ＯＵＴ１の操向信号Ｒの電圧値に対応する目標圧力Ｐｔ１を算出し（Ｓ１２）、パイロット室２１ａに供給される第１パイロット圧油の実測圧力Ｐａ１を第１圧力センサ２２ａから取得する（Ｓ１３）。一方、ステアリングレバー１１が左に傾倒されたとき、サブコントローラ１２ｂは、入力電圧−目標パイロット圧テーブル３１ｂに基づいて、ＯＵＴ２の操向信号Ｌの電圧値に対応する目標圧力Ｐｔ１を算出し（Ｓ１２）、パイロット室２１ｂに供給される第１パイロット圧油の実測圧力Ｐａ１を第１圧力センサ２２ｂから取得する（Ｓ１３）。
次に、サブコントローラ１２ｂは、目標圧力Ｐｔ１と実測圧力Ｐａ１とを比較する（Ｓ１４）。そして、サブコントローラ１２ｂは、目標圧力Ｐｔ１と実測圧力Ｐａ１との差が閾値以上だと判断したことに応じて（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、メイン回路の異常を検知し、電磁弁１８ａ、１８ｂを第１状態から第２状態に切り換える（Ｓ１５）。すなわち、サブコントローラ１２ｂは、切換弁２０ａ、２０ｂに出力し続けている指示信号を停止する。これにより、切換弁２０ａ、２０ｂは、付勢部材によって第１状態から第２状態に切り換えられる。
また、サブコントローラ１２ｂは、メイン回路の異常を検知したことに応じて（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、報知装置２４を通じてメイン回路の異常を作業者に報知する（Ｓ１６）。具体的な報知の方法は特に限定されないが、例えば、ディスプレイにメッセージを表示させてもよいし、警告ランプを点灯或いは点滅させてもよいし、スピーカから警告音を出力してもよい。後述するステップＳ１８、Ｓ２１における報知の方法も同様である。
一方、サブコントローラ１２ｂは、目標圧力Ｐｔ１と実測圧力Ｐａ１との差が閾値未満だと判断したことに応じて（Ｓ１４：Ｎｏ）、メイン回路が正常に動作していると判断して、ステップＳ１５、Ｓ１６の処理を実行せずに、ステップＳ１７以降の処理に進む。すなわち、切換弁２０ａ、２０ｂは、第１状態に維持される。次に、サブコントローラ１２ｂは、ＯＵＴ１から出力される操向信号Ｒと、ＯＵＴ２から出力される操向信号Ｌとを比較する（Ｓ１７）。
ここで、図３を参照すれば明らかなように、操向信号Ｒ、Ｌの理想値は、電圧値の絶対値が一致し、且つ符号が反転している。すなわち、理論的には操向信号Ｒ、Ｌの電圧値を加算すると０になる。そこで、サブコントローラ１２ｂは、例えば、操向信号Ｒ、Ｌの絶対値の差が所定値未満で、且つ符号が反転している場合に、操向信号Ｒ、Ｌが正常だと判断すればよい。一方、サブコントローラ１２ｂは、操向信号Ｒ、Ｌの絶対値の差が所定値以上か、或いは符号が同一である場合に、操向信号Ｒ、Ｌが異常だと判断すればよい。
そして、サブコントローラ１２ｂは、操向信号Ｒ、Ｌが異常だと判断したことに応じて（Ｓ１７：Ｎｏ）、報知装置２４を通じてステアリングレバー１１の異常を報知する（Ｓ１８）。一方、サブコントローラ１２ｂは、操向信号Ｒ、Ｌが正常だと判断したことに応じて（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１８を実行せずに、ステップＳ１９以降の処理に進む。
次に、サブコントローラ１２ｂは、第２パイロット圧油の実測圧力Ｐａ２を第２圧力センサ２３ａ、２３ｂから取得する（Ｓ１９）。次に、サブコントローラ１２ｂは、実測圧力Ｐａ２が予め定められた所定値未満か否かを判断する（Ｓ２０）。より詳細には、サブコントローラ１２ｂは、操向信号Ｒが正の電圧値のときに、第２圧力センサ２３ａから取得した実測圧力Ｐａ２が所定値未満か否かを判断する。一方、サブコントローラ１２ｂは、操向信号Ｌが正の電圧値のときに、第２圧力センサ２３ｂから取得した実測圧力Ｐａ２が所定値未満か否かを判断する。
そして、サブコントローラ１２ｂは、実測圧力Ｐａ２が所定未満だと判断したことに応じて（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、報知装置２４を通じてサブ回路の異常を報知する（Ｓ２１）。一方、サブコントローラ１２ｂは、実測圧力Ｐａ２が所定値以上だと判断したことに応じて（Ｓ２０：Ｎｏ）、Ｓ２１の処理を実行せずに、Ｓ１１に戻って処理を継続する。すなわち、図７の異常検知処理は、操向回路１０の何らかの異常を検知するまで継続する。
上記の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
上記の実施形態において、切換弁２０ａ、２０ｂには、常に第１パイロット圧油及び第２パイロット圧油の両方が並行して供給されている。そのため、メイン回路の異常を検知して切換弁２０ａ、２０ｂが第１状態から第２状態に切り換えられると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、パイロット室２１ａ、２１ｂには瞬時に第２パイロット圧油が供給される。すなわち、ホイールローダ１００は、メイン回路に異常が発生しても、ステアリングレバー１１の操作方向に旋回し続けることができる。すなわち、メイン回路からサブ回路への切換時における高い応答性を実現することができる。
ただし、第１パイロット圧油の圧力はステアリングレバー１１の傾転量に応じて変動するのに対して、第２パイロット圧油の圧力はステアリングレバー１１の傾転量に関係なく固定されている。そのため、切換弁２０ａ、２０ｂが第２状態に切り換えられると、ステアリングレバー１１によるステアリング角度の調整はできなくなる。
そこで、上記の実施形態では、リレー１６ａ、１６ｂに入力される電圧値が所定電圧値Ｖ０以上のときにのみ、第２パイロット圧油が切換弁２０ａ、２０ｂに供給される構成とした。これにより、ステアリングレバー１１の傾転量が小さい（すなわち、ホイールローダ１００のステアリングが固定されている）ときは、切換弁２０ａ、２０ｂが第２状態に切り換えられても第２パイロット圧油が方向制御弁２１に供給されない。その結果、メイン回路に異常が発生したタイミングでホイールローダ１００のステアリング角が急に大きくなることを防止できる。
また、上記の実施形態において、ダイオード１５ａ、１５ｂ、リレー１６ａ、１６ｂ、及び比例制御ができない電磁弁１８ａ、１８ｂでサブ回路を構成することによって、メイン回路と比較してサブ回路の異常発生率を低下させることができる。これにより、メイン回路に異常が発生した際に、サブ回路を確実に機能させることができる。
さらに、上記の実施形態によれば、切換弁２０ａ、２０ｂを切り換えてホイールローダ１００の旋回を継続すると共に、メイン回路の異常を報知することによって、作業者は、ホイールローダ１００を安全に停車させることができる。また、上記の実施形態によれば、ステアリングレバー１１及びサブ回路の異常を検知すると（Ｓ１７：Ｎｏ／Ｓ２０：Ｙｅｓ）、これらも作業者に報知（Ｓ１８／Ｓ２１）するので、ホイールローダ１００の安全性がさらに向上する。
なお、メイン回路の異常を検知する具体的な方法は、図７のステップＳ１４に限定されない。他の例として、ホイールローダ１００は、ステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒの伸縮量を検出する伸縮センサを備えていてもよい。そして、サブコントローラ１２ｂは、ステアリングレバー１１から出力される操向信号と、伸縮センサが検出したステアリングシリンダ１１１Ｌ、１１１Ｒの伸縮量との整合性によって、メイン回路の異常を検知してもよい。
また、ダイオード１５ａ、１５ｂ及びリレー１６ａ、１６ｂは、操向信号を増幅して指示信号として出力する増幅回路の一例である。ただし、増幅回路の具体的な構成は、図２の例に限定されない。他の例として、操向回路１０は、ダイオード１５ａ、１５ｂ及びリレー１６ａ、１６ｂで構成される増幅回路に代えて、図８に示す増幅回路４０ａ、４０ｂを備えてもよい。図８は、増幅回路４０ａ、４０ｂを備える操向回路１０のブロック図である。
図８に示すように、増幅回路４０ａは、オペアンプ４１ａと、抵抗４２ａ、４３ａとで構成される非反転増幅回路である。同様に、増幅回路４０ｂは、オペアンプ４１ｂと、抵抗４２ｂ、４３ｂとで構成される非反転増幅回路である。ステアリングレバー１１が出力する操向信号が入力端子ＶＩＮに入力され、増幅された指示信号として出力端子ＶＯＵＴから電磁弁１８ａ、１８ｂに出力される。抵抗４２ａ、４２ｂの抵抗値をＲ１、抵抗４３ａ、４３ｂの抵抗値をＲ２とすると、増幅回路４０ａ、４０ｂの増幅率は、ＶＯＵＴ＝｛（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ１｝×ＶＩＮで表される。
また、上記の実施形態では、図２に示す操向回路１０をホイールローダ１００に搭載する例を説明した。しかしながら、作業機械の具体例はホイールローダ１００に限定されず、ショベルカー、ダンプトラック等であってもよい。また、上記の実施形態において、ステアリングレバー１１に代えて、電圧を出力可能なステアリングホイールを用いてもよい。
１０ 操向回路
１１ ステアリングレバー（操向装置）
１２ コントローラ
１２ａ メインコントローラ
１２ｂ サブコントローラ
１２ｃ 記憶装置
１３ 圧力源
１４ａ，１４ｂ 電磁比例減圧弁
１５ａ，１５ｂ ダイオード
１６ａ，１６ｂ リレー
１７ 電源
１８ａ，１８ｂ 電磁弁
２０ａ，２０ｂ 切換弁
２１ 方向制御弁
２１ａ，２１ｂ パイロット室
２２ａ，２２ｂ 第１圧力センサ
２３ａ，２３ｂ 第２圧力センサ
２４ 報知装置
３１ａ，３１ｂ 入力電圧−目標パイロット圧テーブル
３２ａ，３２ｂ 目標パイロット圧−目標ソレノイド電流テーブル
３３ａ，３３ｂ ＰＷＭドライバ
４０ａ，４０ｂ 増幅回路
４１ａ，４１ｂ オペアンプ
４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ 抵抗
１００ ホイールローダ（作業機械）
１０１ リフトアーム
１０２ バケット
１０３ 前輪
１０４ 前フレーム
１０５ 運転室
１０６ 後輪
１０７ 後フレーム
１０８ リフトアームシリンダ
１０９ バケットシリンダ
１１０ 連結軸
１１１Ｌ，１１１Ｒ ステアリングシリンダ（操向用アクチュエータ）

Claims (5)

  1. 油圧ポンプと、
    操向用アクチュエータと、
    前記油圧ポンプから吐出され、前記操向用アクチュエータに供給される圧油を制御する方向制御弁とを備え、
    作業者の操作量に応じて操向装置から出力される操向信号に従って、前記方向制御弁を制御して前記操向用アクチュエータを駆動させる作業機械において、
    前記操向信号に応じた圧力の第１パイロット圧油を出力するための電磁比例弁と、
    前記操向装置から前記操向信号が出力されているときに、予め定められた圧力の第２パイロット圧油を出力するための電磁弁と、
    前記電磁比例弁及び前記電磁弁から並行して出力されている前記第１パイロット圧油及び前記第２パイロット圧油のうち、前記第１パイロット圧油を前記方向制御弁へ出力する第１状態、及び前記第２パイロット圧油を前記方向制御弁へ出力する第２状態に切換可能な切換弁と、
    前記操向装置から前記電磁比例弁及び前記第１状態の前記切換弁を経由して前記方向制御弁に至るメイン回路の異常を検知した場合、前記切換弁を前記第１状態から前記第２状態に切り換えるコントローラとを備えることを特徴とする作業機械。
  2. 請求項１に記載の作業機械において、
    前記操向信号に対応する前記第１パイロット圧油の目標圧力を示す変換テーブルを記憶する記憶装置と、
    前記第１状態の前記切換弁から前記方向制御弁に供給される前記第１パイロット圧油の実測圧力を計測する第１圧力センサとをさらに備えており、
    前記コントローラは、前記操向信号及び前記変換テーブルに基づいて特定される目標圧力と、前記第１圧力センサによって計測された実測圧力との差が閾値以上であることに応じて、前記メイン回路の異常を検知することを特徴とする作業機械。
  3. 請求項１に記載の作業機械において、
    前記操向装置が所定の方向に操作されたことに対応する前記操向信号のみを通過させるダイオードと、
    前記ダイオードが前記操向信号を通過させたことに応じて、前記電磁弁に前記第２パイロット圧油を出力させるための指示信号を出力するリレーとをさらに備えることを特徴とする作業機械。
  4. 請求項３に記載の作業機械において、
    前記電磁弁から出力される前記第２パイロット圧油の実測圧力を計測する第２圧力センサと、
    前記操向装置が所定の方向に操作されたことに対応する前記操向信号が出力されているときに、前記第２圧力センサによって計測された実測圧力が所定の値未満であることに応じて、前記操向装置から前記ダイオード及び前記リレーを経由して前記電磁弁に至るサブ回路の異常を報知する報知装置とをさらに備えることを特徴とする作業機械。
  5. 請求項１に記載の作業機械において、
    前記電磁比例弁は、前記操向装置から出力される一対の前記操向信号のうち、正の前記操向信号に応じた圧力の前記第１パイロット圧油を出力し、
    前記一対の操向信号の絶対値の差が所定値以上か或いは符号が同一であることに応じて、前記操向装置の異常を報知する報知装置をさらに備えることを特徴とする作業機械。
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