WO2020066204A1

WO2020066204A1 - 安全スイッチ入力診断装置及びこれを用いた作業機械

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Publication number: WO2020066204A1
Application number: PCT/JP2019/026729
Authority: WO
Inventors: 倉持　祐一; 石本　英史; 亮好桐村
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2020-04-02
Also published as: EP3751297A4; JP6966408B2; EP3751297A1; US20210005402A1; CN111771130B; JP2020054108A; CN111771130A; US11562864B2

Abstract

非常停止スイッチと抵抗器を有する線路とが直列接続されて形成される回路と、一端が回路の一端と接続された回路と、一端が回路の他端と接続されるとともに、他端が電源と接続された線路と、一端が回路の他端と接続された線路と、一端が線路の他端と接続されるとともに、他端が接地と接続された回路と、回路と並列接続された回路と、一端が回路の他端と接続された線路と、一端が線路の他端と接続されるとともに、他端が接地と接続された回路とを備え、回路の一端の電圧値に基づいて非常停止スイッチの接続状態と線路の故障モードとを診断する。これにより、スイッチの操作とスイッチに係る回路の故障モードとを診断することができる。

Description

安全スイッチ入力診断装置及びこれを用いた作業機械

　本発明は、安全スイッチ入力診断装置及びこれを用いた作業機械に関する。

　非常停止動作に係る操作スイッチの機能安全対応に関する技術として、例えば、特許文献１には、１つの操作スイッチへの操作によって複数のロボットコントローラに対して非常停止動作を行わせるためのロボットの配線方法であって、前記操作スイッチを経由した安全入力信号が入力されているか否かに基づいて非常停止動作を行う第１の安全監視部、および前記操作スイッチを経由した安全入力信号が入力されているか否かに基づいて非常停止動作を行うとともに許可信号を出力する第２の安全監視部を有する１つのマスターコントローラと、前記第１の安全監視部および前記許可信号によって作動する非常停止手段を有する１つ以上のスレーブコントローラと、により構成されるロボットシステムに対し、前記マスターコントローラにおいて、前記操作スイッチを経由した安全入力信号の入力経路および前記マスターコントローラの前記第２の安全監視部から出力される前記許可信号の出力経路を外部に出力可能に配線し、前記操作スイッチと前記マスターコントローラとの間を第１の接続ケーブルで接続し、前記マスターコントローラと前記スレーブコントローラとの間を第２の接続ケーブルで接続し、前記スレーブコントローラにおいて、前記第１の安全監視部を安全入力信号の入力経路に接続するとともに、前記非常停止手段を許可信号の出力経路に接続するものが開示されている。

特開２０１６－１２４０７７号公報

　上記従来技術においては、操作スイッチを含む回路にテストパルスを入力することで生じる電位状態が正しいか否かを監視することで回路の故障を診断している。しかしながら、上記従来技術においては、操作スイッチの操作による開放状態と配線の断線故障とを区別することができず、機能安全に係る対応が十分ではなかった。

　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、スイッチの操作とスイッチに係る回路の故障モードとを診断することができる安全スイッチ入力診断装置及びこれを用いた作業機械を提供することを目的とする。

　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、第１の接点と第２の接点との間の接続を遮断可能なスイッチと、前記スイッチの前記第１又は第２の接点と接続された第１の抵抗器を有する線路とが直列接続されて形成される第１の回路と、一端と他端の間に第２の抵抗器を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続された第２の回路と、一端が前記第２の回路の他端と接続されるとともに、他端が電源と接続された第３の回路と、一端が前記第１の回路の他端と接続された第４の回路と、一端と他端の間に第３の抵抗器を有し、一端が前記第４の回路の他端と接続されるとともに、他端が接地と接続された第５の回路と、一端と他端の間に第４の抵抗器を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続されるとともに、他端が前記第１の回路の他端と接続された第６の回路と、一端が前記第１の回路の他端と接続された第７の回路と、一端と他端の間に第５の抵抗器を有し、一端が前記第７の回路の他端と接続されるとともに、他端が前記接地と接続された第８の回路と、前記第８の回路の一端の電圧値に基づいて前記スイッチの接続状態と第３、第４、及び、第７の回路の故障モードとを診断し、診断結果を出力する制御装置とを備えたものとする。

　本発明によれば、スイッチの操作とスイッチに係る回路の故障モードとを診断することができる。

第１の実施の形態に係る安全スイッチ入力診断システムを示す図であり、非常停止スイッチ及び安全スイッチ入力診断装置を含む送信系を示す図である。第１の実施の形態に係る安全スイッチ入力診断システムを示す図であり、送信系から送信された非常停止信号を受信して車体制御装置に出力する受信系を示す図である。非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれについて、制御装置に入力される電圧値の値を示す図である。制御装置における診断処理を示すフローチャートを示す図である。制御装置における診断処理のうち故障モード診断処理を示すフローチャートである。第２の実施の形態に係る安全スイッチ入力診断システムの送信系を示す図である。非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれについて、制御装置に入力される電圧値ＡＤＩＮ（１）を示す図である。非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれについて、制御装置に入力される電圧値ＡＤＩＮ（２）を示す図である。第２の実施の形態に係る診断処理のうち故障モード診断処理を示すフローチャートである。本発明の一実施の形態に係るダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械としてダンプトラックを例示して説明するが、他の作業機械にも本発明を適用することが可能である。

　＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図５、及び、図１０を参照しつつ説明する。

　図１０は、本実施の形態に係るダンプトラックの外観を模式的に示す側面図である。図１０においては、従動輪、駆動輪、及び、走行モータ等は、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方については図中に括弧書きで符号のみを示して図示を省略する。また、図１及び図２は、本実施の形態に係る安全スイッチ入力診断システムを示す図であり、図１は非常停止スイッチ及び安全スイッチ入力診断装置を含む送信系を、図２は送信系から送信された非常停止信号を受信して車体制御装置に出力する受信系をそれぞれ示している。

　図１０において、電気駆動型のダンプトラック１００は、前後方向に延在して支持構造体を形成する車体フレーム１と、車体フレーム１の上部に前後方向に延在するように配置され、その後端下部をピン結合部５ａを介して車体フレーム１に傾動可能に設けられた荷台（ベッセル）５と、車体フレーム１の下方前側左右に設けられた一対の従動輪（前輪）２Ｌ，２Ｒと、車体の下方後側左右に設けられた一対の駆動輪（後輪）３Ｌ，３Ｒと、車体フレーム１の上方前側に設けられた運転室４と、車体フレーム１の下方に設けられた燃料タンク７と、車体フレーム１上に配置され、燃料タンク７から供給される燃料により駆動するエンジン（図示せず）と、エンジンに接続されて駆動される発電機（図示せず）と、発電機から出力される電力を用いて車輪（駆動輪３Ｌ，３Ｒ）を駆動する走行モータ９Ｌ，９Ｒとから概略構成されている。走行モータ９Ｌ，９Ｒは、図示しない減速機とともに駆動輪３Ｌ，３Ｒの回転軸部に収められている。車体フレーム１と荷台５とはホイストシリンダ６により接続されており、ホイストシリンダ６の伸縮によって荷台５がピン結合部５ａを中心に回動される。

　車体フレーム１には、オペレータが歩行可能なデッキが取り付けられており、オペレータはデッキを介して運転室４への移動が可能である。運転室４の内部には、図示しないアクセルペダル、ブレーキペダル、ホイストペダル、ハンドルなどが設置されている。オペレータは運転室４内のアクセルペダルやブレーキペダルの踏み込み量によりダンプトラック１００の加速力や制動力を制御し、ハンドルを左右に回転させることによって油圧駆動による操舵操作を行い、ホイストペダルを踏み込むことにより油圧駆動による荷台５のダンプ操作を行う。

　運転室４の後方には、各種電力機器が収納されたコントロールキャビネット８が搭載されている。コントロールキャビネット８には、ダンプトラック１００の全体の動作を制御する車体制御装置４０が設置されている。車体制御装置４０は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ホイストペダル、ハンドルなどで入力される操作指示に基づいてダンプトラック１００の動作を制御するほか、安全スイッチ入力診断システム２００の非常停止スイッチ１４の操作によって出力される非常停止信号に基づいてダンプトラック１００の少なくとも走行動作を停止する非常停止制御を行う。なお、図示しないが、車体フレーム１における左右の前輪２Ｌ，２Ｒの間に位置する部分には、エンジンや発電機の他に、油圧機器用の油圧源であるメインポンプなどが搭載されている。

　図１及び図２において、安全スイッチ入力診断システム２００は、非常停止スイッチ及び安全スイッチ入力診断装置を含む送信系（図１参照）と、送信系から送信された非常停止信号を受信して車体制御装置に出力する受信系（図２参照）とから構成されており、押込操作によって第１の接点１４ａと第２の接点１４ｂとの間の接続が遮断される非常停止スイッチ１４と、非常停止スイッチ１４の第１又は第２の接点１４ａ，１４ｂと接続された抵抗値Ｒ２の抵抗器（第１の抵抗器）を有する線路とが直列接続されて形成される回路１２（第１の回路）と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ１の抵抗器（第２の抵抗器）を有し、一端が回路１２の一端と接続されるとともに回路１１（第２の回路）と、一端が回路１１の他端と接続されるとともに、他端が送信ユニット２０の電源（Ｖｃｃ）と接続された線路Ｌ１（第３の回路）と、一端が回路１２の他端と接続された線路Ｌ３（第４の回路）と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ５の抵抗器（第３の抵抗器）を有し、一端が線路Ｌ３の他端と接続されるとともに、他端が送信ユニット２０の接地（ＧＮＤ）と接続された回路２２（第５の回路）と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ３の抵抗器（第４の抵抗器）を有し、一端が回路１２の一端と接続されるとともに、他端が回路１２の他端と接続されることで回路１２と並列接続された回路１３（第６の回路）と、一端が回路１２の他端と接続された線路Ｌ２（第７の回路）と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ４の抵抗器（第５の抵抗器）を有し、一端が線路Ｌ２の他端と接続されるとともに、他端が接地（ＧＮＤ）と接続された回路２１（第８の回路）と、回路２１の一端の電圧値（ＡＤＩＮ（１））に基づいて非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断し、診断結果を出力する制御装置２３とを備えている。なお、図１においては、非常停止スイッチ１４の電源（Ｖｃｃ）側に抵抗値Ｒ２の抵抗器を有するように示しているが、非常停止スイッチ１４を含む回路１２として抵抗値Ｒ２の抵抗器を有していればよく、したがって、非常停止スイッチ１４の接地（ＧＮＤ）側に抵抗値Ｒ２の抵抗器を有するように表現しても同様である。

　安全スイッチ入力診断システム２００の送信系は、非常停止スイッチ１４を有するスイッチユニット１０、非常停止信号を受信系に送信する送信ユニット２０、及び、スイッチユニット１０と送信ユニット２０とを接続する信号ケーブルを構成する複数の線路Ｌ１～Ｌ３から概略構成されている。

　スイッチユニット１０は、オペレータの操作によって非常停止を指示するための非常停止スイッチ１４と、回路１１～１３とを含んで構成されている。回路１１の他端はスイッチユニット１０の外部と接続するためのコネクタ１０ａに接続されている。また同様に、回路１２の一端（回路１３の一端）はスイッチユニット１０の外部と接続するためのコネクタ１０ｂに、回路１２の他端（回路１３の他端）は、コネクタ１０ｃにそれぞれ接続されている。

　非常停止スイッチ１４は、例えば、オペレータが操作するボタン（力点）と第１及び第２の接点１４a，１４ｂ間を導通する導体（作用点）とが剛体として一体的に構成され、オペレータの操作によって直接的に接点が解放（遮断）されるような構成を有する、所謂、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission：国際電気標準会議）やＩＳＯ（International Organization for Standardization：国際標準化機構）などで策定される国際規格に適合するものである。

　送信ユニット２０は、電源（Ｖｃｃ）や接地（ＧＮＤ）と、回路２１，２２と、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断して診断結果を出力する制御装置２３と、制御装置２３の診断結果の一つである非常停止信号をアンテナ２５を介して送信する送信装置と、制御装置２３の診断結果の一つである故障モードの情報をオペレータに報知する報知装置２６とを含んで構成されている。電源は送信ユニット２０の外部と接続するためのコネクタ２０ａに接続されている。また同様に、回路２１の一端は送信ユニット２０の外部と接続するためのコネクタ２０ｂに、回路２２の一端は、コネクタ２０ｃにそれぞれ接続されている。

　制御装置２３には、電源（Ｖｃｃ）の電圧値ＶＲＥＦ（Ｈ）、接地（ＧＮＤ）の電圧値ＶＲＥＦ（Ｌ）、及び、回路２１の一端の電圧値（ＡＤＩＮ（１））が入力されている。制御装置２３は、電圧値ＶＲＥＦ（Ｈ），ＶＲＥＦ（Ｌ），ＡＤＩＮ（１）に基づいて、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断する。この制御装置２３の診断処理については後に詳述する。

　報知装置２６は、故障モードの診断結果をオペレータに報知して対応を促すものであり、例えば、モニタやブザーなどである。

　スイッチユニット１０のコネクタ１０ａ～１０ｃと送信ユニット２０のコネクタ２０ａ～２０ｃとは、信号ケーブルを構成する線路Ｌ１～Ｌ３によりそれぞれ接続されている。

　安全スイッチ入力診断システム２００の受信系は、ダンプトラック１００のコントロールキャビネット８等に配置されており、送信系の送信ユニット２０から送信された診断結果（非常停止信号）をアンテナ３４を介して受信する受信装置３１と、受信装置３１で受信した非常停止信号をインタフェース３３を介してダンプトラック１００の車体制御装置４０に出力する受信制御装置３２とを含む受信ユニット３０で構成されている。

　例えば、鉱山などにおいて作業機械であるダンプトラック１００が自律走行などの制御により運用されている場合には、安全スイッチ入力診断システム２００の送信系は監視室内などに配置され、受信系はダンプトラック１００に配置される。そして、ダンプトラック１００の停止が必要となった場合に、オペレータが非常停止スイッチ１４を操作して非常停止を指示すると、送信ユニット２０から受信ユニット３０に非常停止信号が送信され、ダンプトラック１００の動作が停止される。

　図３は、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれについて、制御装置に入力される電圧値の値を示す図である。

　本実施の形態の安全スイッチ入力診断システム２００の送信系では、図３に示すように、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において制御装置２３に入力される電圧値ＡＤＩＮ（１）が求められる。このとき、本実施の形態の各回路１１～１３，２１，２２の抵抗値Ｒ１～Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、電圧値ＡＤＩＮ（１）が非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において全て異なる値を示すように設定されている。すなわち、制御装置２３は、電圧値ＡＤＩＮ（１）に基づいて、非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを一意に診断可能である。

　例えば、図３において、非常停止スイッチ１４が操作されて開放状態（遮断状態）となった場合には、電圧値ＡＤＩＮ（１）は、（Ｖｃｃ－ＧＮＤ）＊｛Ｒ４（Ｒ３＋Ｒ５）／（Ｒ３＋Ｒ５＋Ｒ４）｝／｛（Ｒ３＋Ｒ５）Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ５＋Ｒ４）＋Ｒ１｝で表される値を示す。また、線路Ｌ３が開放により天絡した場合には、電圧値ＡＤＩＮ（１）は、（（Ｖｃｃ－ＧＮＤ）＊Ｒ４／｛Ｒ４＋Ｒ１Ｒ３Ｒ２／（Ｒ３Ｒ２＋Ｒ１Ｒ２＋Ｒ１Ｒ３）｝で表される値を示す。

　また、本実施の形態の各回路１１～１３，２１，２２の抵抗値Ｒ１～Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、接地（ＧＮＤ）と電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合における電圧値ＡＤＩＮ（１）の変動範囲が非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において別個独立である、すなわち、重なりが無いように設定されている。すなわち、制御装置２３は、接地（ＧＮＤ）と電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合においても、電圧値ＡＤＩＮ（１）に基づいて、非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを一意に診断可能である。

　例えば、抵抗値Ｒ１＝６０００［Ω］、抵抗値Ｒ２＝１０００［Ω］、抵抗値Ｒ３＝１３０００［Ω］、抵抗値Ｒ４＝１０００００［Ω］、抵抗値Ｒ５＝１０００［Ω］として設定した場合（ただし、線路Ｌ１～Ｌ３の抵抗値を１．０５［Ω］とする場合）には、接地（ＧＮＤ）（例えば、０［Ｖ］）と電源（Ｖｃｃ）（例えば、５［Ｖ］）との電位差が４．８［Ｖ］～５．２［Ｖ］の範囲で変動した場合にも、電圧値ＡＤＩＮ（１）の電圧値の変動範囲は、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において別個独立となり、非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを一意に診断可能である。

　ここで、制御装置２３における診断処理について説明する。制御装置２３は、定期的（例えば、内部の処理サイクルの最小値毎）に診断処理を行う。

　図４及び図５は、制御装置における診断処理を示すフローチャートであり、図５は故障モード診断処理を示すフローチャートである。

　図４及び図５において、制御装置２３は、電圧値ＡＤＩＮ（１）が非常停止スイッチ１４が操作されて遮断された状態における電圧値の範囲内（すなわち、変動範囲内）であるかどうかを判定し（ステップＳ１００）、判定結果がＹＥＳの場合には、非常停止信号を送信装置２４を介してダンプトラック１００に出力し（ステップＳ１０１）、処理を終了する。また、ステップＳ１００での判定結果がＮＯの場合には、非常停止スイッチ１４が操作されていない状態における電圧値の範囲内（すなわち、変動範囲内）であるかどうかを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＹＥＳの場合には、処理を終了する。

　また、ステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合には、故障モード診断処理を行う（ステップＳ１２０）。制御装置２３は、接地（ＧＮＤ）と電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合において、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合での電圧値ＡＤＩＮ（１）の変動範囲を予め設定した故障モードの診断マップを有している。故障モード診断処理では、電圧値ＡＤＩＮ（１）と診断マップとに基づいて故障モードを診断し（ステップＳ１２１）、診断結果を報知装置２６に出力して（ステップＳ１２２）、処理を終了する。

　以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

　操作スイッチを含む回路にテストパルスを入力することで生じる電位状態が正しいか否かを監視することで回路の故障を診断する従来技術においては、操作スイッチの操作による開放状態と配線の断線故障とを区別することができず、機能安全に係る対応が十分ではなかった。

　これに対して、本実施の形態においては、第１の接点１４ａと第２の接点１４ｂとの間の接続を遮断可能な非常停止スイッチ１４と、非常停止スイッチ１４の第１又は第２の接点１４ａ，１４ｂと接続された抵抗値Ｒ２を有する抵抗器とが直列接続されて形成される回路１２と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ１の抵抗器を有し、一端が回路１２の一端と接続された回路１１と、一端が回路１１の他端と接続されるとともに、他端が電源（Ｖｃｃ）と接続された線路Ｌ１と、一端が回路１２の他端と接続された線路Ｌ３と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ５の抵抗器を有し、一端が線路Ｌ３の他端と接続されるとともに、他端が接地（ＧＮＤ）と接続された回路２２と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ３の抵抗器を有し、一端が回路１２の一端と接続されるとともに、他端が回路１２の他端と接続された回路１３と、一端が回路１２の他端と接続された線路Ｌ２と、一端と他端の間に抵抗値Ｒ４の抵抗器を有し、一端が線路Ｌ２の他端と接続されるとともに、他端が接地と接続された回路２１と、回路２１の一端の電圧値（ＡＤＩＮ（１））に基づいてスイッチの接続状態と第３、第４、及び、第７の回路の故障モードとを診断し、診断結果を出力する制御装置２３とを備えて構成した。

　これにより、各回路１１～１３，２１，２２の抵抗値Ｒ１～Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５を、電圧値ＡＤＩＮ（１）が非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において全て異なる値を示すように設定することができ、電圧値ＡＤＩＮ（１）に基づいて、非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを一意に診断することができる。すなわち、スイッチの操作とスイッチに係る回路の故障モードとを診断することができる。

　＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態を図６～図９を参照しつつ説明する。本実施の形態では、第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、図面における第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

　本実施の形態は、第１の実施の形態における電圧値ＡＤＩＮ（１）に加えて電圧値ＡＤＩＮ（２）を参照することにより、より精度良く非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを診断可能にするものである。

　図６は、本実施の形態に係る安全スイッチ入力診断システムの送信系を示す図である。

　図６において、安全スイッチ入力診断システム２００の送信系は、第１の実施の形態に係る構成に加えてさらに、線路Ｌ２（第７の回路）の他端と回路２１（第８の回路）の一端との間に挿入された抵抗値Ｒ６の抵抗器（第６の抵抗器）を有する回路２７（第９の回路）と、線路Ｌ３（第４の回路）の他端と回路２２（第５の回路）の一端との間に挿入された抵抗値Ｒ７の抵抗器（第７の抵抗器）を有する回路２８（第１０の回路）と、線路Ｌ１（第３の回路）の他端と電源（Ｖｃｃ）との間に挿入された抵抗値Ｒ８の抵抗器（第８の抵抗器）を有する回路２９（第１１の回路）とを備えている。

　前記制御装置２３Ａは、回路２１一端の電圧値ＡＤＩＮ（１）と、回路２２の一端の電圧値ＡＤＩＮ（２）とに基づいて、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断し、診断結果を出力する。

　安全スイッチ入力診断システム２００の送信系は、非常停止スイッチ１４を有するスイッチユニット１０、非常停止信号を受信系に送信する送信ユニット２０Ａ、及び、スイッチユニット１０と送信ユニット２０Ａとを接続する信号ケーブルを構成する複数の線路Ｌ１～Ｌ３から概略構成されている。

　送信ユニット２０Ａは、電源（Ｖｃｃ）や接地（ＧＮＤ）と、回路２１，２２と、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断して診断結果を出力する制御装置２３Ａと、制御装置２３Ａの診断結果の一つである非常停止信号をアンテナ２５を介して送信する送信装置２４と、制御装置２３Ａの診断結果の一つである故障モードの情報をオペレータに報知する報知装置２６とを含んで構成されている。電源は送信ユニット２０Ａの外部と接続するためのコネクタ２０ａに接続されている。また同様に、回路２１の一端は送信ユニット２０Ａの外部と接続するためのコネクタ２０ｂに、回路２２の一端は、コネクタ２０ｃにそれぞれ接続されている。

　制御装置２３Ａには、電源（Ｖｃｃ）の電圧値ＶＲＥＦ（Ｈ）、接地（ＧＮＤ）の電圧値ＶＲＥＦ（Ｌ）、回路２１の一端の電圧値（ＡＤＩＮ（１））、及び、回路２２の一端の電圧値ＡＤＩＮ（２）が入力されている。制御装置２３は、電圧値ＶＲＥＦ（Ｈ），ＶＲＥＦ（Ｌ），ＡＤＩＮ（１），ＡＤＩＮ（２）に基づいて、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断する。

　図７及び図８は、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれについて、制御装置に入力される電圧値の値を示す図であり、図７は電圧値ＡＤＩＮ（１）を、図８は電圧値ＡＤＩＮ（２）をそれぞれ示している。

　本実施の形態の安全スイッチ入力診断システム２００の送信系では、図７及び図８に示すように、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において制御装置２３Ａに入力される電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）が求められる。このとき、本実施の形態の各回路１１～１３，２１，２２の抵抗器の抵抗値Ｒ１～Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は、電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）が非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合において全て異なる値を示すように設定されている。すなわち、制御装置２３Ａは、電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）に基づいて、非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを一意に診断可能である。

　また、接地（ＧＮＤ）と電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合において、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合での電圧値ＡＤＩＮ（１）の変動範囲が近い場合であっても、電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）の２つの条件に基づいて診断を行うので、より精度良く非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを診断することができる。

　ここで、制御装置２３Ａにおける診断処理について説明する。なお、ここでは、診断処理のうち故障モード診断処理（ステップＳ２２０）（第１の実施の形態のステップＳ１２０の処理に相当）についてのみ説明する。

　図９は、制御装置における診断処理のうち故障モード診断処理を示すフローチャートである。

　図４（第１の実施の形態）のステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合には、故障モード診断処理を行う（ステップＳ２２０）。制御装置２３Ａは、接地（ＧＮＤ）と電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合において、非常停止スイッチの接続状態と故障モードのそれぞれの場合での電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）の変動範囲を予め設定した故障モードの診断マップを有している。故障モード診断処理では、電圧値ＡＤＩＮ（１）及び電圧値ＡＤＩＮ（２）と診断マップとに基づいて故障モードを診断し（ステップＳ２２１）、診断結果を報知装置２６に出力して（ステップＳ２２２）、処理を終了する。

　その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

　以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

　また、第１の実施の形態における電圧値ＡＤＩＮ（１）に加えて電圧値ＡＤＩＮ（２）を参照するように構成したので、より精度良く非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを診断することができる。

　次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。

　（１）上記の実施の形態では、第１の接点１４ａと第２の接点１４ｂとの間の接続を遮断可能なスイッチ（例えば、非常停止スイッチ１４）と、前記スイッチの前記第１又は第２の接点と接続された第１の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ２の抵抗器）を有する線路とが直列接続されて形成される第１の回路（例えば、回路１２）と、一端と他端の間に第２の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ１の抵抗器）を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続された第２の回路（例えば、回路１１）と、一端が前記第２の回路の他端と接続されるとともに、他端が電源と接続された第３の回路（例えば、線路Ｌ１）と、一端が前記第１の回路の他端と接続された第４の回路（例えば、線路Ｌ３）と、一端と他端の間に第３の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ５の抵抗器）を有し、一端が前記第４の回路の他端と接続されるとともに、他端が接地（ＧＮＤ）と接続された第５の回路（例えば、回路２２）と、一端と他端の間に第４の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ３の抵抗器）を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続されるとともに、他端が前記第１の回路の他端と接続された第６の回路（例えば、回路１３）と、一端が前記第１の回路の他端と接続された第７の回路（例えば、線路Ｌ２）と、一端と他端の間に第５の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ４の抵抗器）を有し、一端が前記第７の回路の他端と接続されるとともに、他端が前記接地と接続された第８の回路（例えば、回路２１）と、前記第８の回路の一端の電圧値（例えば、ＡＤＩＮ（１））に基づいて前記スイッチの接続状態と第３、第４、及び、第７の回路の故障モードとを診断し、診断結果を出力する制御装置２３とを備えたものとした。

　これにより、スイッチの操作とスイッチに係る回路の故障モードとを診断することができる。

　（２）また、上記の実施の形態では、（１）の安全スイッチ入力診断装置において、前記第１～第５の抵抗器の抵抗値（例えば、抵抗値Ｒ１～Ｒ５）は、前記スイッチ（例えば、非常停止スイッチ１４）の接続の遮断、前記第３、第４、及び、第７の回路（例えば、線路Ｌ１～Ｌ３）のそれぞれの天絡、地絡、遮断、及び、線路間の短絡の各状態に応じて前記制御装置２３に入力される前記第８の回路（例えば、回路２１）の一端の電圧値（例えば、ＡＤＩＮ（１））がそれぞれ異なる値を示すように設定されたものとした。

　（３）また、上記の実施の形態では、（１）の安全スイッチ入力診断装置において、前記第１～第５の抵抗器の抵抗値（例えば、抵抗値Ｒ１～Ｒ５）は、前記接地（ＧＮＤ）と前記電源（Ｖｃｃ）との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合に前記スイッチ（例えば、非常停止スイッチ１４）の接続の遮断、前記第３、第４、及び、第７の回路（例えば、線路Ｌ１～Ｌ３）のそれぞれの天絡、地絡、遮断、及び、線路間の短絡の各状態に応じて前記制御装置２３に入力される前記第８の回路（例えば、回路２１）の一端の電圧値（例えば、ＡＤＩＮ（１））に生じる変動範囲が、各状態でそれぞれ独立であるものとした。

　（４）また、上記の実施の形態では、（１）の安全スイッチ入力診断装置において、前記第７の回路（例えば、線路Ｌ２）の他端と前記第８の回路（例えば、回路２１）の一端との間に挿入された第６の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ６の抵抗器）を有する第９の回路（例えば、回路２７）と、前記第４の回路（例えば、線路Ｌ３）の他端と前記第５の回路（例えば、回路２２）の一端との間に挿入された第７の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ７の抵抗器）を有する第１０の回路（例えば、回路２８）と、前記第３の回路（例えば、線路Ｌ１）の他端と前記電源（Ｖｃｃ）との間に挿入された第８の抵抗器（例えば、抵抗値Ｒ８の抵抗器）を有する第１１の回路（例えば、回路２９）とをさらに備え、前記制御装置２３は、前記第８の回路の一端の電圧値（例えば、ＡＤＩＮ（１））と、前記第５の回路の一端の電圧値（例えば、ＡＤＩＮ（２））とに基づいて、前記スイッチ（例えば、非常停止スイッチ１４）の接続状態と第３、第４、及び、第７の回路（例えば、線路Ｌ１～Ｌ３）の故障モードとを診断し、診断結果を出力するものとした。

　これにより、より精度良く非常停止スイッチの接続状態と故障モードとを診断することができる。

　（５）上記の実施の形態では、エンジンにより駆動される発電機で生成された電力により駆動される走行モータ９Ｌ，９Ｒと、走行モータにより駆動される駆動輪３Ｌ，３Ｒと、前記エンジン、前記発電機、前記走行モータ、及び、前記駆動輪を制動するブレーキシステムの動作を制御する車体制御装置４０を備えた作業機械（例えば、ダンプトラック１００）であって、請求項１に記載の前記安全スイッチ入力診断装置、前記安全スイッチ入力診断装置の診断結果を送信する送信装置２４、前記送信装置から送信された診断結果を受信する受信装置３１、及び、前記受信装置で受信した診断結果を前記車体制御装置に出力する受信制御装置３２を有する安全スイッチ入力診断システム２００を備え、前記車体制御装置は、前記受信制御装置から出力された診断結果に基づいて前記エンジン、前記発電機、前記走行モータ、及び、前記ブレーキシステムの動作を制御するものとした。

　＜付記＞
　なお、本発明は上記の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や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

　また、本実施の形態においては、スイッチユニット１０と送信ユニット２０，２０Ａとを別体として構成し、線路Ｌ１～Ｌ３で接続する場合を例示して説明したが、これに限られず、スイッチユニット１０と送信ユニット２０，２０Ａとを一体的に構成しても良い。この場合には、例えば、線路Ｌ１～Ｌ３は回路基板上に形成され、制御装置２３，２３Ａは、非常停止スイッチ１４の接続状態と線路Ｌ１～Ｌ３の故障モードとを診断する。

　１…車体フレーム、２Ｌ，２Ｒ…従動輪（前輪）、３Ｌ，３Ｒ…駆動輪（後輪）、４…運転室、５…荷台（ベッセル）、５ａ…ピン結合部、６…ホイストシリンダ、７…燃料タンク、８…コントロールキャビネット、９Ｌ，９Ｒ…走行モータ、１０…スイッチユニット、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…コネクタ、１１，１２，１３…回路、１４…非常停止スイッチ、１４ａ…第１の接点、１４ｂ…第２の接点、２０，２０Ａ…送信ユニット、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…コネクタ、２１，２２…回路、２３，２３Ａ…制御装置、２４…送信装置、２５…アンテナ、２６…報知装置、２７，２８，２９…回路、３０…受信ユニット、３１…受信装置、３２…受信制御装置、３３…インタフェース、３４…アンテナ、４０…車体制御装置、１００…ダンプトラック、２００…安全スイッチ入力診断システム、Ｌ１～Ｌ３…線路

Claims

　第１の接点と第２の接点との間の接続を遮断可能なスイッチと、前記スイッチの前記第１又は第２の接点と接続された第１の抵抗器を有する線路とが直列接続されて形成される第１の回路と、
　一端と他端の間に第２の抵抗器を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続された第２の回路と、
　一端が前記第２の回路の他端と接続されるとともに、他端が電源と接続された第３の回路と、
　一端が前記第１の回路の他端と接続された第４の回路と、
　一端と他端の間に第３の抵抗器を有し、一端が前記第４の回路の他端と接続されるとともに、他端が接地と接続された第５の回路と、
　一端と他端の間に第４の抵抗器を有し、一端が前記第１の回路の一端と接続されるとともに、他端が前記第１の回路の他端と接続された第６の回路と、
　一端が前記第１の回路の他端と接続された第７の回路と、
　一端と他端の間に第５の抵抗器を有し、一端が前記第７の回路の他端と接続されるとともに、他端が前記接地と接続された第８の回路と、
　前記第８の回路の一端の電圧値に基づいて前記スイッチの接続状態と第３、第４、及び、第７の回路の故障モードとを診断し、診断結果を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする安全スイッチ入力診断装置。
　請求項１記載の安全スイッチ入力診断装置において、
　前記第１～第５の抵抗器の抵抗値は、前記スイッチの接続の遮断、前記第３、第４、及び、第７の回路のそれぞれの天絡、地絡、遮断、及び、回路間の短絡の各状態に応じて前記制御装置に入力される前記第８の回路の一端の電圧値がそれぞれ異なる値を示すように設定されたことを特徴とする安全スイッチ入力診断装置。
　請求項１記載の安全スイッチ入力診断装置において、
　前記第１～第５の抵抗器の抵抗値は、前記接地と前記電源との間の電位差が予め設定された変動範囲で変動した場合に前記スイッチの接続の遮断、前記第３、第４、及び、第７の回路のそれぞれの天絡、地絡、遮断、及び、回路間の短絡の各状態に応じて前記制御装置に入力される前記第８の回路の一端の電圧値に生じる変動範囲が、各状態でそれぞれ独立であることを特徴とする安全スイッチ入力診断装置。
　請求項１又は２に記載の安全スイッチ入力診断装置において、
　前記第７の回路の他端と前記第８の回路の一端との間に挿入された第６の抵抗器を有する第９の回路と、
　前記第４の回路の他端と前記第５の回路の一端との間に挿入された第７の抵抗器を有する第１０の回路と、
　前記第３の回路の他端と前記電源との間に挿入された第８の抵抗器を有する第１１の回路とをさらに備え、
　前記制御装置は、前記第８の回路の一端の電圧値と、前記第５の回路の一端の電圧値とに基づいて、前記スイッチの接続状態と第３、第４、及び、第７の回路の故障モードとを診断し、診断結果を出力することを特徴とする安全スイッチ入力診断装置。
　エンジンにより駆動される発電機で生成された電力により駆動される走行モータと、
　走行モータにより駆動される駆動輪と、
　前記エンジン、前記発電機、前記走行モータ、及び、前記駆動輪を制動するブレーキシステムの動作を制御する車体制御装置を備えた作業機械であって、
　請求項１に記載の前記安全スイッチ入力診断装置、前記安全スイッチ入力診断装置の診断結果を送信する送信装置、前記送信装置から送信された診断結果を受信する受信装置、及び、前記受信装置で受信した診断結果を前記車体制御装置に出力する受信制御装置を有する安全スイッチ入力診断システムを備え、
　前記車体制御装置は、前記受信制御装置から出力された診断結果に基づいて前記エンジン、前記発電機、前記走行モータ、及び、前記ブレーキシステムの動作を制御することを特徴とする作業機械。