JP2024058278A - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、アーティキュレート角を検出する検出部と、ステアリング用油圧シリンダと、ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作指令の入力を受け付ける操作装置と、ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁と、操作装置の操作指令に応じて制御弁を動作させる指令電流を出力するコントローラとを備える。コントローラは、操作装置の操作指令に対する指令電流を補正して制御弁を動作させるための較正モードを実行し、較正モードにおいてアーティキュレート角が所定角度以上となったときには制御弁への指令電流を遮断する。【選択図】図５

Description

本開示は、作業機械の較正モードに関する。

従来より、作業機械においては、個体差を考慮して各種の較正作業が行われている。作業機械である油圧ショベルにおいて、操作装置からの操作電気信号に従って動作する作業機の油圧アクチュエータの動作を較正する方式が種々提案されている（特許文献１～４参照）。

較正作業に関して、作業機械の表示画面に設けられたスタートあるいはクリアのボタンを操作することにより較正処理を開始し、中断する方式も提案されている（特許文献５参照）。

国際公開第２０１８／０８７８３０号 特開２０００－０２７８１２号公報 特開２００７－２７８４９０号公報 特開２０１８－１８９１０４号公報 国際公開第２０１５／１３７５２４号

一方で、ステアリングシステムを有する作業機械の較正処理のときに、作業機械の表示画面を操作することで較正モードをスタートさせると、ステアリングスプールが自動的に動くことになり、ステアリングが自動で動く。

アーティキュレート可能なホイールローダ等の作業機械において、ステアリングが自動で動くと、状況によっては周囲の物に作業機械が干渉する可能性がある。

本開示の目的は、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することである。

本開示のある局面に基づく作業機械は、アーティキュレート角を検出する検出部と、ステアリング用油圧シリンダと、ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作指令の入力を受け付ける操作装置と、ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁と、操作装置の操作指令に応じて制御弁を動作させる指令電流を出力するコントローラとを備える。コントローラは、操作装置の操作指令に対する指令電流を補正して制御弁を動作させるための較正モードを実行し、較正モードにおいてアーティキュレート角が所定角度以上となったときには制御弁への指令電流を遮断する。

本開示のある局面に基づく作業機械の制御方法は、アーティキュレート角を検出するステップと、ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作装置の操作指令の入力を受け付けるステップと、操作指令に応じてステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁を動作させる指令電流を出力するステップと、操作指令に対する指令電流を補正して制御弁を動作させるための較正モードを実行するステップと、較正モードにおいてアーティキュレート角が所定角度以上になったときには制御弁への指令電流を遮断するステップとを備える。

本開示の作業機械および作業機械の制御方法は、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能である。

実施形態１に基づくホイールローダ１の外観図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１の構成を示す模式図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの構成を示す概要ブロック図について説明する。 実施形態１に基づく較正モードにおけるホイールローダ１の状態について説明する図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの処理ついて説明するフロー図である。 実施形態１に基づく指令電流の増加について説明する図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その１）について説明する図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの指令電流の較正処理の具体例について説明する図である。 実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その２）について説明する図である。 実施形態２に基づくステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する指令電流の設定について説明するフロー図である。 実施形態２に基づくステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する目標電流を設定する設定テーブルについて説明する図である。 実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの処理ついて説明するフロー図である。 実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その１）について説明する図である。 実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その２）について説明する図である。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能の同じである。したがって、それらについての詳細な説明については繰り返さない。

（実施形態１）
＜作業機械の全体構成＞
図１は、実施形態１に基づくホイールローダ１の外観図である。

図２は、実施形態１に基づくホイールローダ１の構成を示す模式図である。

図１に示されるように、本開示の思想を適用可能な作業機械として油圧により作動する作業機３を備えるホイールローダ１を例に挙げて説明する。

以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。

図１および図２に示されるように、ホイールローダ１は、車輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であると共に作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。

ホイールローダ１は、車体フレーム２、作業機３、車輪４ａ，４ｂ、運転室５を備えている。

車体フレーム２は、前車体部２ａと後車体部２ｂとを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは互いに左右方向に揺動可能に連結されている。

前車体部２ａと後車体部２ｂとに渡って一対のステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが設けられている。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂは、ステアリングポンプ１２（図２参照）からの作動油によって駆動される油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮することによって、前車体部２ａが後車体部２ｂに対して揺動する。これにより、車両の進行方向が変更される。

図１及び図２では、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂの一方のみを図示しており他方を省略している。

前車体部２ａには、作業機３および一対の前輪４ａが取り付けられている。作業機３は、作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム６と、一対のリフトシリンダ１４ａ，１４ｂと、バケット７と、ベルクランク９と、バケットシリンダ１５とを有する。

ブーム６は、前車体部２ａに回転可能に支持されている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの一端は前車体部２ａに取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの他端は、ブーム６に取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂが作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、ブーム６が上下に揺動する。

図１及び図２では、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのうちの一方のみを図示しており、他方は省略している。

バケット７は、ブーム６の先端に回転可能に支持されている。バケットシリンダ１５の一端は前車体部２ａに取り付けられている。バケットシリンダ１５の他端はベルクランク９を介してバケット７に取り付けられている。バケットシリンダ１５が、作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、バケット７が上下に揺動する。

後車体部２ｂには、運転室５及び一対の後輪４ｂが取り付けられている。運転室５は、車体フレーム２の上部に載置されており、オペレータが着座するシートや、後述する操作部８などが内装されている。

車体フレーム２は、フレームロックバー１８を取り付け可能な固定機構１９を含む。フレームロックバー１８は、前車体部２ａと後車体部２ｂとを相互に固定して揺動を防止することにより、アーティキュレート構造をロック可能に構成されている。固定機構１９は、このフレームロックバー１８を所定の回動位置で片持ち状態で位置決め可能なように構成されている。

図２に示すように、ホイールローダ１は、駆動源としてのエンジン２１、走行装置２２、作業機ポンプ１３、ステアリングポンプ１２、操作部８、制御部１０などを備えている。

エンジン２１は、ディーゼルエンジンであり、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することによりエンジン２１の出力が制御される。この調整は、エンジン２１の燃料噴射ポンプ２４に付設された電子ガバナ２５が制御部１０によって制御されることで行われる。ガバナ２５としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、エンジン回転数が、後述するアクセル操作量に応じた目標回転数となるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ２５は目標回転数と実際のエンジン回転数との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。エンジン回転数は、エンジン回転数センサ９１によって検出される。エンジン回転数センサ９１の検出信号は、制御部１０に入力される。

走行装置２２は、エンジン２１からの駆動力により車両を走行させる装置である。走行装置２２は、トルクコンバータ装置２３、トランスミッション２６、及び上述した前輪４ａ及び後輪４ｂなどを有する。

トルクコンバータ装置２３は、ロックアップクラッチ２７とトルクコンバータ２８を有している。ロックアップクラッチ２７は、連結状態と非連結状態とに切換可能である。ロックアップクラッチ２７が非連結状態であるときには、トルクコンバータ２８が、オイルを媒体としてエンジン２１からの駆動力を伝達する。ロックアップクラッチ２７が連結状態であるときには、トルクコンバータ２８の入力側と出力側とが直結される。ロックアップクラッチ２７は、油圧作動式のクラッチであり、ロックアップクラッチ２７への作動油の供給がクラッチ制御弁３１を介して制御部１０によって制御されることにより、連結状態と非連結状態とが切り換えられる。

トランスミッション２６は、前進走行段に対応する前進クラッチＣＦと、後進走行段に対応する後進クラッチＣＲとを有している。各クラッチＣＦ，ＣＲの連結状態・非連結状態が切り換えられることによって、車両の前進と後進とが切り換えられる。クラッチＣＦ，ＣＲが共に非連結状態のときは、車両は中立状態となる。また、トランスミッション２６は、複数の速度段に対応した複数の速度段クラッチＣ１－Ｃ４を有しており、減速比を複数段階に切り換えることができる。

トランスミッション２６の出力軸には、トランスミッション２６の出力軸の回転数を検出するＴ／Ｍ出力回転数センサ９２が設けられている。Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２からの検出信号は、制御部１０に入力される。制御部１０は、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２の検出信号に基づいて車速を算出する。従って、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２は車速を検出する車速検出部として機能する。なお、トランスミッション２６の出力軸ではなく他の部分の回転速度を検出するセンサが車速センサとして用いられてもよい。トランスミッション２６から出力された駆動力は、シャフト３２などを介して車輪４ａ，４ｂに伝達される。これにより、車両が走行する。トランスミッション２６の入力軸の回転数は、Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３によって検出される。Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３からの検出信号は、制御部１０に入力される。

エンジン２１の駆動力の一部は、ＰＴＯ軸３３を介して作業機ポンプ１３及びステアリングポンプ１２に伝達される。作業機ポンプ１３及びステアリングポンプ１２は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される油圧ポンプである。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、作業機制御弁３４を介してリフトシリンダ１４ａ，１４ｂ及びバケットシリンダ１５に供給される。また、ステアリングポンプ１２から吐出された作動油は、ステアリングスプール３５を介してステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂに供給される。このように、作業機３は、エンジン２１からの駆動力の一部によって駆動される。

作業機ポンプ１３から吐出された作動油の圧力は、第１油圧センサ９４によって検出される。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂに供給される作動油の圧力は、第２油圧センサ９５によって検出される。具体的には、第２油圧センサ９５は、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させるときに作動油が供給されるシリンダボトム室の油圧を検出する。バケットシリンダ１５に供給される作動油の圧力は、第３油圧センサ９６によって検出される。具体的には、第３油圧センサ９６は、バケットシリンダ１５を伸長させるときに作動油が供給されるシリンダボトム室の油圧を検出する。ステアリングポンプ１２から吐出された作動油の圧力は、第４油圧センサ９７によって検出される。第１～第４油圧センサ９４－９７からの検出信号は、制御部１０に入力される。

操作部８は、オペレータによって操作される。操作部８は、アクセル操作部材８１ａ、アクセル操作検出装置８１ｂ、ステアリング操作部材８２ａ、ステアリング操作検出装置８２ｂ、ブーム操作部材８３ａ、ブーム操作検出装置８３ｂ、バケット操作部材８４ａ、バケット操作検出装置８４ｂ、変速操作部材８５ａ、変速操作検出装置８５ｂ、ＦＲ操作部材８６ａ、及び、ＦＲ操作検出装置８６ｂなどを有する。

アクセル操作部材８１ａは、例えばアクセルペダルであり、エンジン２１の目標回転数を設定するために操作される。アクセル操作検出装置８１ｂは、アクセル操作部材８１ａの操作量を検出する。アクセル操作検出装置８１ｂは、検出信号を制御部１０へ出力する。

ステアリング操作部材８２ａは、例えばステアリングレバーであり、車両の進行方向を操作するために操作される。ステアリング操作検出装置８２ｂは、ステアリング操作部材８２ａの位置を検出し、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ステアリング操作検出装置８２ｂからの検出信号に基づいてステアリングスプール３５を制御する。これにより、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、車両の進行方向が変更される。

アーティキュレート角検出センサ９９は、車両の進行方向が変更されたときにおける前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から左右へのアーティキュレート角を検出し、検出信号を制御部１０に出力する。

ブーム操作部材８３ａ及びバケット操作部材８４ａは、例えば操作レバーであり、作業機３を動作させるために操作される。具体的には、ブーム操作部材８３ａは、ブーム６を動作させるために操作される。バケット操作部材８４ａは、バケット７を動作させるために操作される。ブーム操作検出装置８３ｂは、ブーム操作部材８３ａの位置を検出する。バケット操作検出装置８４ｂは、バケット操作部材８４ａの位置を検出する。ブーム操作検出装置８３ｂ及びバケット操作検出装置８４ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ブーム操作検出装置８３ｂ及びバケット操作検出装置８４ｂからの検出信号に基づいて作業機制御弁３４を制御する。これにより、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂ及びバケットシリンダ１５が伸縮して、ブーム６及びバケット７が動作する。また、作業機３にはブーム角を検出するブーム角検出装置９８が設けられている。ブーム角は、前車体部２ａとブーム６との回転支持中心と、ブーム６とバケット７との回転支持中心とを結ぶ線と、前後の車輪４ａ，４ｂの軸中心を結ぶ線とに挟まれた角度をいう。ブーム角検出装置９８は、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ブーム角検出装置９８が検出したブーム角に基づいて、バケット７の高さ位置を算出する。このため、ブーム角検出装置９８はバケット７の高さを検出する高さ位置検出部として機能する。

変速操作部材８５ａは、例えばシフトレバーである。変速操作検出装置８５ｂは、変速操作部材８５ａの位置を検出する。変速操作検出装置８５ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、変速操作検出装置８５ｂからの検出信号に基づいて、トランスミッション２６の変速を制御する。

ＦＲ操作部材８６ａは、車両の前進と後進とを切り換えるために操作される。ＦＲ操作部材８６ａは、前進、中立、及び後進の各位置に切り換えられることができる。ＦＲ操作検出装置８６ｂは、ＦＲ操作部材８６ａの位置を検出する。ＦＲ操作検出装置８６ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ＦＲ操作検出装置８６ｂからの検出信号に基づいてクラッチ制御弁３１を制御する。これにより、前進クラッチＣＦ及び後進クラッチＣＲが制御され、車両の前進と後進と中立状態とが切り換えられる。

制御部１０は、一般的にＣＰＵ（Central Processing Unit）により各種のプログラムを読み込むことにより実現される。

制御部１０は、メモリ６０と接続され、当該メモリ６０は、ワークメモリとして機能するとともに、ホイールローダの機能を実現するための各種のプログラムを格納する。

制御部１０は、アクセル操作量に応じた目標回転数が得られるように、エンジン指令信号をガバナ２５に送る。

制御部１０は、表示器５０とも接続される。表示器５０は、後述するがオペレータに操作ガイダンスを表示することが可能である。また、表示器５０には、タッチパネル等の入力装置が設けられ、当該タッチパネルを操作することにより制御部１０に対してコマンドを指示することが可能である。

制御部１０は、ステアリング操作部材８２ａの操作に従ってステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂを駆動する際に出力する指令電流を較正する較正モードを有している。

表示器５０は、ステアリング操作部材８２ａの操作に従ってステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂを駆動する際に出力する指令電流を較正する較正モードを実行する画面を表示する。オペレータが較正モードを実行する画面に対してタッチパネルを操作することにより当該較正モードを実行するコマンドが制御部１０に対して指示される。

ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂ、ステアリング操作部材８２ａとステアリング操作検出装置８２ｂ、ステアリングスプール３５および制御部１０は、本開示の「ステアリング用油圧シリンダ」、「操作装置」、「ステアリングスプール」および「コントローラ」の一例である。

＜ステアリングシステムの構成＞
図３は、実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの構成を示す概要ブロック図について説明する。

図３に示されるように、ホイールローダ１のステアリングシステムは、ステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）と、ステアリング操作部材８２ａと、ステアリング操作検出装置８２ｂと、ステアリングスプール３５と、電磁制御弁１３５ａ，１３５ｂと、スプール位置センサ１３６と、ステアリングポンプ１２と、制御部１０とを含む。

ステアリング操作検出装置８２ｂは、ステアリング操作部材８２ａの位置を検出し、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ステアリング操作検出装置８２ｂからの検出信号に基づいて電磁制御弁１３５ａ（１３５ｂ）に指令電流を出力する。電磁制御弁１３５ａ（１３５ｂ）は、制御部１０からの指令電流に従ってステアリングスプール３５を介してステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）に対してステアリングポンプ１２から供給される作動油の供給量を調整する。具体的には、ステアリングスプール３５内に設けられているスプール位置を調節することによりステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）に供給する作動油の供給量を調節する。これにより、ステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）が伸縮して、車両の進行方向が変更される。

スプール位置センサ１３６は、ステアリングスプール３５内に設けられているスプール位置を検出するセンサであり、スプール位置を制御部１０に出力する。

ステアリングシステムには、車両の進行方向の微調整をするために、微操作性が求められる。ステアリングスプール３５の開口面積が極めて小さい領域を使用する必要があるが、電磁制御弁１３５ａ（１３５ｂ）の特性にはばらつきがあるため、ステアリングスプール３５が開口し始める指令電流（開口開始電流）にもばらつきがある。

オペレータがステアリング操作部材８２ａを微操作入力（少ないステアリング速度を期待した入力）したときでも、ステアリングスプール３５が大きく開口してしまうとステアリング速度が意図した速度よりも速くなり、車両の進行方向の微調整ができない可能性がある。

したがって、ステアリング操作部材８２ａの操作に従ってステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）を駆動する際に出力する指令電流を較正する較正モードを実行する必要がある。ステアリングは、左右方向あるため較正モードも左右それぞれに対して行う必要がある。本例においては、片方のみ（例えば右方向）について較正モードを実行するときについて説明する。

なお、電磁制御弁１３５ａ（１３５ｂ）は、本開示の「制御弁」の一例である。

図４は、実施形態１に基づく較正モードにおけるホイールローダ１の状態について説明する図である。

図４を参照して、ホイールローダ１はステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から進行方向が変化する。一例として、右側に進行方向が変化するときを正とした場合が示されている。

本実施形態に基づく較正モードにおいては、スイープ電流に従って増加するステアリングスプール３５の開口開始電流から最大開口電流が電磁制御弁１３５ａ（１３５ｂ）に入力されて、作動油がステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）に供給される。ステアリングシリンダ１１ａ（１１ｂ）は、当該供給量に応じて車両の進行方向を変化させる。

一方で、較正モードにおいて、固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けるときについて考える。フレームロックバー１８は、前車体部２ａと後車体部２ｂとを相互に固定して揺動を防止することにより、アーティキュレート構造をロック可能に構成されている。これにより、較正モードにおいては、アーティキュレート角は、所定の範囲内に収まる。

実施形態１においては、較正モードの許容最大角を設定し、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であれば較正モードを継続し、アーティキュレート角が許容最大角を超えるときには、較正モードを終了する場合について説明する。

＜較正モードの処理＞
図５は、実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの処理ついて説明するフロー図である。

図５を参照して、制御部１０は、較正モードの実行指示が有るか否かを判断する（ステップＳ０）。実施形態に基づく表示器５０には、較正モードを実行する画面が表示され、オペレータがタッチパネルを操作することにより当該較正モードを実行するコマンドが制御部１０に対して指示される。

ステップＳ０において、制御部１０は、較正モードの実行指示が有ると判断したとき（ステップＳ０においてＹＥＳ）には、アーティキュレート角を検出する（ステップＳ１）。制御部１０は、アーティキュレート角検出センサ９９からの検出信号を受けてアーティキュレート角を検出する。

次に、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内でないと判断したとき（ステップＳ２においてＮＯ）には、指令電流を０に設定する（ステップＳ１８）。そして、較正モードの処理を終了する（エンド）。

一方、ステップＳ２において、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であると判断したとき（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、指令電流を増加させる（ステップＳ４）。

図６は、実施形態１に基づく指令電流の増加について説明する図である。

図６を参照して、実施形態１に基づく指令電流は、スイープ電流として設定され、時間の経過に従って一定の増加率で上昇する。

再び、図５を参照して、制御部１０は、指令電流が終了電流よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、制御部１０は、指令電流が終了電流よりも小さいと判断したとき（ステップＳ８においてＹＥＳ）には、スプール位置は開口開始位置であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。スプール位置センサ１３６は、スプール位置を制御部１０に出力している。ステアリングスプール３５の開口開始位置であるスプール位置は予め設定されている。制御部１０は、スプール位置センサ１３６からのスプール位置の検出結果に基づいてスプール位置が開口開始位置であるか否かを判断する。

ステップＳ１０において、制御部１０は、スプール位置は開口開始位置であると判断したとき（ステップＳ１０においてＹＥＳ）には、当該位置における指令電流を記憶する（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１０において、制御部１０は、スプール位置は開口開始位置でないと判断したとき（ステップＳ１０においてＮＯ）には、スプール位置は最大開口位置であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。スプール位置センサ１３６は、スプール位置を制御部１０に出力している。ステアリングスプール３５の最大開口位置であるスプール位置は予め設定されている。制御部１０は、スプール位置センサ１３６からのスプール位置の検出結果に基づいてスプール位置が最大開口位置であるか否かを判断する。

ステップＳ１２において、制御部１０は、スプール位置は最大開口位置であると判断したとき（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、当該位置における指令電流を記憶する（ステップＳ１４）。

一方、ステップＳ１２において、制御部１０は、スプール位置は最大開始位置でないと判断したとき（ステップＳ１２においてＮＯ）には、ステップＳ１４をスキップして、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、制御部１０は、スプール位置は最大開口位置を越えているか否かを判断する。

ステップＳ１６において、制御部１０は、スプール位置は最大開口位置を越えていないと判断したとき（ステップＳ１６においてＮＯ）には、ステップＳ１に戻り、アーティキュレート角を検出する。以降の処理は同様である。

一方、ステップＳ１６において、制御部１０は、スプール位置は最大開口位置を越えていると判断したとき（ステップＳ１６においてＹＥＳ）には、指令電流を０に設定する（ステップＳ１８）。そして、制御部１０は、較正モードの処理を終了する（エンド）。

一方、ステップＳ８において、制御部１０は、指令電流が終了電流よりも大きいと判断したとき（ステップＳ８においてＮＯ）には、指令電流を０に設定する（ステップＳ１８）。そして、較正モードの処理を終了する（エンド）。終了電流の値は、電流系統に異常が生じたときに流れる値である。指令電流が終了電流よりも大きいときには、異常が生じているため較正モードの処理を終了することにより作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードの処理を終了することが可能である。

当該処理により、制御部１０は、較正モードの実行指示が有ると判断したときには、アーティキュレート角を検出し、当該検出されたアーティキュレート角が許容最大角の範囲内であれば較正モードを継続し、当該検出されたアーティキュレート角が許容最大角の範囲内でなければ較正モードの処理を終了する。

ステアリングシステムを有する作業機械の較正処理のときに、指令電流の増加に従ってステアリングスプールが自動的に動くことなり、ステアリングは自動で動く。アーティキュレート可能なホイールローダ等の作業機械の場合、ステアリングが自動で動くと、状況によっては周囲の物に作業機械が干渉する可能性がある。

本実施形態１に基づく方式のときには、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であるか否かを常に監視して較正モードを実行することが可能であり、作業機械が干渉することを回避することが可能であり、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能である。

図７は、実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その１）について説明する図である。

図７（Ａ）には、時間の経過に従って変化するアーティキュレート角が示されている。

図７（Ｂ）には、時間の経過に従って変化する指令電流が示されている。

図７（Ｃ）には、時間の経過に従って変化するスプール位置が示されている。

時刻Ｔ０において、図６で説明したスイープ電流である指令電流が増加し始める。

時刻Ｔ１において、スプール位置が開口開始位置に到達したときが示されている。これに伴いホイールローダ１はステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から進行方向が変化するように動作する。一方で、固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けているときには、前車体部２ａと後車体部２ｂとが相互に固定されて揺動が防止されるためアーティキュレート角は所定の範囲内に収まる。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂ内のシリンダ圧は図示しないリリーフ弁を介して開放される。

制御部１０は、当該開口開始位置における指令電流（開口開始電流）を記憶する。

時刻Ｔ２において、スプール位置が最大開口位置に到達したときが示されている。制御部１０は、当該最大開口位置における指令電流（最大開口電流）を記憶する。

制御部１０は、スプール位置が最大開口位置を超えたと判断したため指令電流を０に設定して、較正モードを終了する。

図８は、実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの指令電流の較正処理の具体例について説明する図である。

図８を参照して、較正モードにおいて記憶された開口開始電流および最大開口電流に基づいてステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する指令電流を補正する場合が示されている。本例においては、意図するステアリング速度となるように、ステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する指令電流を減少させる較正処理を実行する場合が示されている。

較正モードとして、開口開始電流および最大開口電流の２点を計測することによりステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する指令電流の増加率も調節することが可能である。

図９は、実施形態１に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その２）について説明する図である。

図９（Ａ）には、時間の経過に従って変化するアーティキュレート角が示されている。

図９（Ｂ）には、時間の経過に従って変化する指令電流が示されている。

図９（Ｃ）には、時間の経過に従って変化するスプール位置が示されている。

時刻Ｔ０において、図６で説明したスイープ電流である指令電流が増加し始める。

時刻Ｔ１において、スプール位置が開口開始位置に到達したときが示されている。これに伴いホイールローダ１はステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から進行方向が変化するように動作する。仮に、固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けていないときには、アーティキュレート角が増加し続けることになる。

制御部１０は、当該開口開始位置における指令電流（開口開始電流）を記憶する。

時刻Ｔ１＃において、アーティキュレート角が許容最大角を超えたときが示されている。制御部１０は、指令電流を０に設定して、較正モードを終了する。

当該処理により、例えば固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けていないときに較正モードを実行したときには、アーティキュレート角が上昇し続けて許容最大角を超えるため指令電流は０となり、較正モードが直ちに中止される。

本実施形態１に基づく方式の場合には、常にアーティキュレート角を監視して較正モードを実行するため作業機械の干渉を回避することが可能であり、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能である。

（実施形態２）
実施形態１においては、較正モードにおいて、指令電流の増加としてスイープ電流を用いる場合について説明した。

実施形態２においては、較正モードにおいて、スイープ電流を用いない方式について説明する。

図１０は、実施形態２に基づくステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する指令電流の設定について説明するフロー図である。

図１０を参照して、制御部１０は、ステアリング操作部材８２ａのレバー操作が有るか否かを判断する（ステップＳ２０）。

制御部１０は、ステアリング操作部材８２ａのレバー操作の位置に応じた目標電流を設定する（ステップＳ２２）。

次に、制御部１０は、設定した目標電流に対する指令電流の増加率を制限する（ステップＳ２４）。

そして、制御部１０は、ステップＳ２０に戻り、上記処理を継続する。

図１１は、実施形態２に基づくステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する目標電流を設定する設定テーブルについて説明する図である。

図１１（Ａ）を参照して、通常動作における設定テーブルが示されている。

ステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対して目標電流が線形に増加する場合が示されている。

本例においては、制御部１０は、設定した目標電流となるように指令電流を出力するに当たり、指令電流の増加率を制限する。すなわち、指令電流は、時間の経過とともに設定した目標電流となるように一定の増加率に従って増加する。これにより急激な電流の増減を回避して滑らかなステアリング制御が可能となる。

図１１（Ｂ）を参照して、実施形態２に基づく較正モードにおける設定テーブルが示されている。

ステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対して目標電流が即座に所定の値に設定される。これにより較正モードの際にレバー位置を所定の位置以上動かせば目標電流を所定の値に容易に設定することが可能であるためオペレータはレバー位置を常に気にする必要がなく操作が容易となる。実施形態１においては、レバー位置に係わらず指令電流が時間の経過とともに一定の増加率で自動的に増加するが、実施形態２においては、レバー位置に応じて目標電流が設定され、当該設定された目標電流となるように指令電流が出力される。

制御部１０は、設定した目標電流となるように指令電流を出力するに当たり、指令電流の増加率を制限する。すなわち、指令電流は、時間の経過とともに設定した目標電流となるように一定の増加率に従って増加する。

通常動作と較正モードとで指令電流の増加率を調整するようにしてもよい。例えば、較正モードの指令電流の増加率を図６で説明したスイープ電流の増加率となるように調整するようにしてもよい。

図１２は、実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードの処理ついて説明するフロー図である。

図１２を参照して、図５のフロー図と比較してステップＳ３０～Ｓ３２を追加した点が異なる。その他のフローについては同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

制御部１０は、較正モードの実行指示が有るか否かを判断する（ステップＳ０）。実施形態に基づく表示器５０には、較正モードを実行する画面が表示され、オペレータがタッチパネルを操作することにより当該較正モードを実行するコマンドが制御部１０に対して指示される。

一方、ステップＳ０において、制御部１０は、較正モードの実行指示が無いと判断したとき（ステップＳ０においてＮＯ）には、ステップＳ０の状態を維持する。

ステップＳ０において、制御部１０は、較正モードの実行指示が有ると判断したとき（ステップＳ０においてＹＥＳ）には、次にレバー操作が有るか否かを判断する（ステップＳ３０）。

ステップＳ３０において、制御部１０は、ステアリング操作部材８２ａのレバー操作が無いと判断したとき（ステップＳ３０においてＮＯ）には、ステップＳ３０の状態を維持する。

ステップＳ３０において、制御部１０は、ステアリング操作部材８２ａのレバー位置が有ると判断したとき（ステップＳ３０においてＹＥＳ）には、レバー位置に応じた目標電流を設定する（ステップＳ３１）。具体的には、図１１（Ｂ）で説明した設定テーブルを用いて目標電流を設定する。レバー位置の変更に対して目標電流が即座に所定の値に設定される。

次に、制御部１０は、設定した目標電流となるように指令電流を出力するに当たり、指令電流の増加率を制限する（ステップＳ３２）。すなわち、指令電流は、時間の経過とともに設定した目標電流となるように一定の増加率に従って増加する。

次に、制御部１０は、アーティキュレート角を検出する（ステップＳ１）。制御部１０は、アーティキュレート角検出センサ９９からの検出信号を受けてアーティキュレート角を検出する。

次に、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内でないと判断したとき（ステップＳ２においてＮＯ）には、指令電流を０に設定する（ステップＳ１８）。そして、較正モードの処理を終了する（エンド）。

一方、ステップＳ２において、制御部１０は、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であると判断したとき（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、指令電流が終了電流よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８）。

以降の処理は、図６で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

ステップＳ１６において、制御部１０は、スプール位置は最大開口位置を越えていないと判断したとき（ステップＳ１６においてＮＯ）には、ステップＳ３０に戻り、上記の処理を繰り返す。

当該処理により、制御部１０は、較正モードの実行指示が有ると判断したときに、オペレータのステアリング操作部材８２ａのレバー位置に対する操作が有るときに、設定された目標電流に対して指令電流を増加させる。また、制御部１０は、指令電流の増加率を制限することにより一例として図６で説明したスイープ電流を出力することが可能である。

そして、制御部１０は、当該較正モードにおいて、アーティキュレート角を検出し、当該検出されたアーティキュレート角が許容最大角の範囲内であれば較正モードを継続し、当該検出されたアーティキュレート角が許容最大角の範囲内でなければ較正モードの処理を終了する。

本実施形態２に基づく方式の場合には、アーティキュレート角が許容最大角の範囲内であるか否かを常に監視して較正モードを実行することが可能であり、作業機械が干渉することを回避することが可能であり、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能である。

図１３は、実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その１）について説明する図である。

図１３（Ａ）には、時間の経過に従って変化するアーティキュレート角が示されている。

図１３（Ｂ）には、時間の経過に従って変化する指令電流が示されている。

図１３（Ｃ）には、時間の経過に従って変化するスプール位置が示されている。

時刻Ｔ１０において、ステアリング操作部材８２ａのレバー位置の操作の開始とともに指令電流が増加する場合が示されている。

時刻Ｔ１１において、目標電流が所定の値に設定された場合が示されている。指令電流は、増加率の制限に従って目標電流となるように一定の増加率に従って増加する。

時刻Ｔ１２において、スプール位置が開口開始位置に到達したときが示されている。これに伴いホイールローダ１はステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から進行方向が変化するように動作する。一方で、固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けているときには、前車体部２ａと後車体部２ｂとが相互に固定されて揺動が防止されるためアーティキュレート角は所定の範囲内に収まる。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂ内のシリンダ圧は図示しないリリーフ弁を介して開放される。

制御部１０は、当該開口開始位置における指令電流（開口開始電流）を記憶する。

時刻Ｔ１３において、スプール位置が最大開口位置に到達したときが示されている。制御部１０は、当該最大開口位置における指令電流（最大開口電流）を記憶する。

制御部１０は、スプール位置が最大開口位置を超えたと判断したため指令電流を０に設定して、較正モードを終了する。

図１４は、実施形態２に基づくホイールローダ１のステアリングシステムの較正モードのタイミングチャート（その２）について説明する図である。

図１４（Ａ）には、時間の経過に従って変化するアーティキュレート角が示されている。

図１４（Ｂ）には、時間の経過に従って変化する指令電流が示されている。

図１４（Ｃ）には、時間の経過に従って変化するスプール位置が示されている。

時刻Ｔ１０において、ステアリング操作部材８２ａのレバー位置の操作の開始とともに指令電流が増加する場合が示されている。

時刻Ｔ１１において、目標電流が所定の値に設定された場合が示されている。指令電流は、増加率の制限に従って目標電流となるように一定の増加率に従って増加する。

時刻Ｔ１２において、スプール位置が開口開始位置に到達したときが示されている。これに伴いホイールローダ１はステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、前車体部２ａと後車体部２ｂとが直線上に並ぶ中立位置から進行方向が変化するように動作する。仮に、固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けていないときには、アーティキュレート角が増加し続けることになる。

制御部１０は、当該開口開始位置における指令電流（開口開始電流）を記憶する。

時刻Ｔ１２＃において、アーティキュレート角が許容最大角を超えたときが示されている。制御部１０は、指令電流を０に設定して、較正モードを終了する。

当該処理により、例えば固定機構１９にフレームロックバー１８を取り付けていないときに較正モードを実行したときには、アーティキュレート角が上昇し続けて許容最大角を超えるため指令電流は０となり、較正モードが直ちに中止される。

本実施形態２に基づく方式の場合には、常にアーティキュレート角を監視して較正モードを実行するため作業機械の干渉を回避することが可能であり、作業機械の周囲に影響を与えることなく較正モードを実行することが可能である。

上記の実施形態では、アーティキュレート角検出センサ９９を用いて、アーティキュレート角が所定角度以上となった場合に較正モードを終了する方式について説明したが、アーティキュレート角に限られず、他の角度を検出して同様の方式に従って制御するようにしてもよい。

上記の実施形態では、作業機械の一例としてホイールローダを挙げているがホイールローダに限らず、モータグレーダ、ダンプトラック等の他の種類の作業機械にも適用可能である。

＜付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

＜付記１＞
アーティキュレート角を検出する検出部（９９）と、
ステアリング用油圧シリンダ（１１ａ，１１ｂ）と、
前記ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作指令の入力を受け付ける操作装置（８２ａ，８２ｂ）と、
前記ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁（１３５ａ，１３５ｂ）と、
前記操作装置の操作指令に応じて前記制御弁を動作させる指令電流を出力するコントローラ（１０）とを備え、
前記コントローラは、前記指令電流を出力して当該指令電流の較正を行う較正モードを有し、前記較正モードにおいて前記アーティキュレート角が所定角度以上となったときには前記制御弁への指令電流を遮断する、作業機械。

＜付記２＞
前記ステアリング用油圧シリンダに供給する作動油の供給量を調整するステアリングスプール（３５）をさらに備え、
前記制御弁は、前記ステアリングスプールのスプールの位置を調整する、付記１記載の作業機械。

＜付記３＞
前記コントローラは、
前記操作装置の操作指令が第１の閾値以上であるか否かを判断し、前記第１の閾値以上であるときに、前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが所定位置に到達したときの指令電流を記憶し、
記憶された指令電流の値に基づいて前記操作装置の操作指令に対する指令電流の補正値を算出し、
前記操作装置の操作指令が第２の閾値以上であるか否かを判断し、前記第２の閾値以上でないときには、前記指令電流の値を初期値に設定する、付記２記載の作業機械。

＜付記４＞
前記コントローラは、
前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが第１の所定位置に到達したときの第１の指令電流を記憶し、
前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが第２の所定位置に到達したときの第２の指令電流を記憶し、
前記スプールが前記第２の所定位置に到達したときに、前記指令電流の値を初期値に設定する、付記３記載の作業機械。

＜付記５＞
前記コントローラは、前記操作装置の操作指令に応じて前記制御弁を動作させる前記指令電流を時間の経過に従って一定の増加率に従って増加させる、付記３または４記載の作業機械。

＜付記６＞
前記コントローラは、前記操作装置の操作指令に応じた目標電流を設定し、設定された目標電流に対して所定の増加率に従って前記指令電流が増加するように調整する、付記３～５のいずれか一項に記載の作業機械。

＜付記７＞
アーティキュレート角を検出するステップ（Ｓ１）と、
ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作装置の操作指令の入力を受け付けるステップと、
前記操作指令に応じて前記ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁を動作させる指令電流を出力するステップ（Ｓ４）と、
当該指令電流の較正を行う較正モードを実行するステップと、
前記較正モードにおいて前記アーティキュレート角が所定角度以上になったときには前記制御弁への指令電流を遮断するステップ（Ｓ１８）とを備える、作業機械の制御方法。

以上、本開示の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ ホイールローダ、２ 車体フレーム、２ａ 前車体部、２ｂ 後車体部、３ 作業機、４ａ 前輪、４ｂ 後輪、５ 運転室、６ ブーム、７ バケット、８ 操作部、９ ベルクランク、１０ 制御部、１１ａ，１１ｂ ステアリングシリンダ、１２ ステアリングポンプ、１３ 作業機ポンプ、１４ａ，１４ｂ リフトシリンダ、１５ バケットシリンダ、１８ フレームロックバー、１９ 固定機構、２１ エンジン、２２ 走行装置、２３ トルクコンバータ装置、２４ 燃料噴射ポンプ、２６ トランスミッション、２７ ロックアップクラッチ、２８ トルクコンバータ、３１ クラッチ制御弁、３２ シャフト、３３ ＰＴＯ軸、３４ 作業機制御弁、３５ ステアリングスプール、５０ 表示器、６０ メモリ、８１ａ アクセル操作部材、８１ｂ アクセル操作検出装置、８２ａ ステアリング操作部材、８２ｂ ステアリング操作検出装置、８３ａ ブーム操作部材、８３ｂ ブーム操作検出装置、８４ａ バケット操作部材、８４ｂ バケット操作検出装置、８５ａ 変速操作部材、８５ｂ 変速操作検出装置、８６ａ ＦＲ操作部材、８６ｂ ＦＲ操作検出装置、９１ エンジン回転数センサ、９２ 出力回転数センサ、９３ 入力回転数センサ、９８ ブーム角検出装置、９９ アーティキュレート角検出センサ、１３５ａ，１３５ｂ 電磁制御弁、１３６ スプール位置センサ。

Claims (7)

1. アーティキュレート角を検出する検出部と、
   ステアリング用油圧シリンダと、
   前記ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作指令の入力を受け付ける操作装置と、
   前記ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁と、
   前記操作装置の操作指令に応じて前記制御弁を動作させる指令電流を出力するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記指令電流を出力して当該指令電流の較正を行う較正モードを有し、前記較正モードにおいて前記アーティキュレート角が所定角度以上となったときには前記制御弁への指令電流を遮断する、作業機械。
2. 前記ステアリング用油圧シリンダに供給する作動油の供給量を調整するステアリングスプールをさらに備え、
   前記制御弁は、前記ステアリングスプールのスプールの位置を調整する、請求項１記載の作業機械。
3. 前記コントローラは、
   前記操作装置の操作指令が第１の閾値以上であるか否かを判断し、前記第１の閾値以上であるときに、前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが所定位置に到達したときの指令電流を記憶し、
   記憶された指令電流の値に基づいて前記操作装置の操作指令に対する指令電流の補正値を算出し、
   前記操作装置の操作指令が第２の閾値以上であるか否かを判断し、前記第２の閾値以上でないときには、前記指令電流の値を初期値に設定する、請求項２記載の作業機械。
4. 前記コントローラは、
   前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが第１の所定位置に到達したときの第１の指令電流を記憶し、
   前記指令電流の値を増加させて、前記スプールが第２の所定位置に到達したときの第２の指令電流を記憶し、
   前記スプールが前記第２の所定位置に到達したときに、前記指令電流の値を初期値に設定する、請求項３記載の作業機械。
5. 前記コントローラは、前記操作装置の操作指令に応じて前記制御弁を動作させる前記指令電流を時間の経過に従って一定の増加率に従って増加させる、請求項３記載の作業機械。
6. 前記コントローラは、前記操作装置の操作指令に応じた目標電流を設定し、設定された目標電流に対して所定の増加率に従って前記指令電流が増加するように調整する、請求項３記載の作業機械。
7. アーティキュレート角を検出するステップと、
   ステアリング用油圧シリンダを駆動するためのオペレータの操作装置の操作指令の入力を受け付けるステップと、
   前記操作指令に応じて前記ステアリング用油圧シリンダの駆動量を制御する制御弁を動作させる指令電流を出力するステップと、
   当該指令電流の較正を行う較正モードを実行するステップと、
   前記較正モードにおいて前記アーティキュレート角が所定角度以上になったときには前記制御弁への指令電流を遮断するステップとを備える、作業機械の制御方法。
   

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