WO2020158542A1 - 作業機械 - Google Patents

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WO2020158542A1
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pressure oil
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PCT/JP2020/002137
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大木　孝利
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日立建機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a working machine that drives a hydraulic actuator by an electric signal output from a steering device.
  • an electric lever that outputs an electric signal according to an operation amount
  • an electromagnetic proportional pressure reducing valve that generates a pilot pressure according to an electric signal output from the electric lever
  • an opening degree that uses a pilot pressure generated by the electromagnetic proportional pressure reducing valve
  • a main operating device and a sub operating device are provided in parallel, and when an abnormality occurs in the main operating device, the working device is switched to the sub operating device. Can be operated safely.
  • the electric operating device of Patent Document 1 can be applied to, for example, a steering circuit of a work machine.
  • a steering circuit of a work machine for example, a steering circuit of a work machine.
  • an inoperable state occurs before the operator recognizes the abnormality and shifts from the main operating device to the sub operating device.
  • An object of the present invention is to provide a technique for improving the responsiveness of switching in a work machine that can continuously operate by switching the steering circuit when an abnormality occurs.
  • one aspect of a working machine controls a hydraulic pump, a steering actuator, and pressure oil discharged from the hydraulic pump and supplied to the steering actuator.
  • a working machine comprising a directional control valve and controlling the directional control valve to drive the steering actuator according to a steering signal output from a steering device according to an operation amount of an operator,
  • An electromagnetic proportional valve for outputting a first pilot pressure oil having a pressure corresponding to the signal, and a second pilot pressure oil having a predetermined pressure when the steering signal is output from the steering device.
  • the solenoid valve for outputting the first pilot pressure oil among the first pilot pressure oil and the second pilot pressure oil output in parallel from the solenoid proportional valve and the solenoid valve, the direction control is performed.
  • a switching valve capable of switching between a first state for outputting to the valve and a second state for outputting the second pilot pressure oil to the directional control valve; and a solenoid proportional valve from the steering device and the first state. And a controller that switches the switching valve from the first state to the second state when an abnormality of the main circuit reaching the directional control valve via the switching valve is detected.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an operation amount of a steering lever and an output voltage V. It is a figure which shows the relationship between the input voltage and output voltage with respect to a diode. It is a figure which shows the relationship between the input voltage value and output voltage value with respect to a relay. It is a figure which shows the process of a main controller. It is a flowchart of an abnormality detection process. It is a block diagram of the steering circuit which concerns on a modification.
  • FIG. 1 is a side view of a wheel loader 100 according to the embodiment of the present invention.
  • a wheel loader 100 which is an example of a work machine, includes a front frame 104 having a lift arm 101, a bucket 102, a pair of left and right front wheels 103, and a rear frame 107 having a driver's cab 105, a pair of left and right rear wheels 106, and the like. Composed of.
  • the front wheels 103 and the rear wheels 106 are driven by the engine mounted on the wheel loader 100. More specifically, the driving force of the engine is geared by the transmission via the torque converter and is further transmitted to the front wheels 103 and the rear wheels 106 via the propeller shaft and the axle.
  • the lift arm 101 is rotated in the up-down direction (depression motion) by driving the lift arm cylinder 108.
  • the bucket 102 is rotated (clouded or dumped) in the vertical direction by driving the bucket cylinder 109.
  • the lift arm 101, the bucket 102, the lift arm cylinder 108, and the bucket cylinder 109 form a front working device.
  • the front frame 104 and the rear frame 107 are rotatably connected to each other by a connecting shaft 110.
  • the front frame 104 and the rear frame 107 are connected by a pair of steering cylinders 111L and 111R provided on the left and right of the connecting shaft 110.
  • the pair of left and right steering cylinders 111L and 111R correspond to the "steering actuator" of the present invention.
  • the front frame 104 bends in the left-right direction with respect to the rear frame 107 about the connecting shaft 110.
  • the relative mounting angle between the front frame 104 and the rear frame 107 changes, and the vehicle body bends and turns. That is, the wheel loader 100 is an articulated type in which the front frame 104 and the rear frame 107 are bent around the connecting shaft 110.
  • a steering lever 11 (see FIG. 2) that expands and contracts the steering cylinders 111L and 111R is installed in the cab 105.
  • the steering lever 11 corresponds to a steering device. Although illustration is omitted, in the cab 105, an arm operation lever for expanding and contracting the lift arm cylinder 108, a bucket operation lever for expanding and contracting the bucket cylinder 109, an accelerator pedal for adjusting the engine speed, a front wheel 103 and a rear wheel 106.
  • a brake pedal for braking the vehicle is installed.
  • an informing device 24 for informing the operator of various information is installed.
  • the notification device 24 is, for example, a display, a warning lamp, a speaker, or the like. That is, the operator who has boarded the cab 105 can operate the steering lever 11 and the like while checking the notification device 24.
  • FIG. 2 is a block diagram of the steering circuit 10 included in the wheel loader 100.
  • the steering circuit 10 is a device that drives (extends and contracts) the steering cylinders 111L and 111R in accordance with the operation of the steering lever 11 by the operator.
  • the steering circuit 10 includes a steering lever 11, a controller 12, a pressure source 13, electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b, diodes 15a and 15b, relays 16a and 16b, a power source 17, electromagnetic valves 18a and 18b, and switching valves 20a and 20b.
  • the directional control valve 21, the first pressure sensors 22a and 22b, and the second pressure sensors 23a and 23b are mainly provided.
  • the steering lever 11 outputs a voltage value (steering signal) corresponding to the operation amount of the operator to the controller 12 and the diodes 15a and 15b through OUT1 and OUT2.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the operation amount of the steering lever 11 and the output voltage V.
  • a positive voltage is output to OUT1 and a negative voltage is output to OUT2.
  • a negative voltage is output to OUT1 and a positive voltage is output to OUT2.
  • the absolute value of the voltage output to OUT1 and OUT2 increases.
  • the controller 12 determines the electromagnetic proportional pressure reducing valve based on the voltage value output from the steering lever 11, the measured voltage Va1 measured by the first pressure sensors 22a and 22b, and the measured voltage Va2 measured by the second pressure sensors 23a and 23b.
  • the operation of 14a, 14b, the switching valves 20a, 20b, and the notification device 24 is controlled.
  • the controller 12 mainly includes, for example, a main controller 12a, a sub controller 12b, and a storage device 12c.
  • the controller 12 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. Then, the CPU reads out the program from the ROM or RAM and executes the program to implement each processing described later.
  • the specific configuration of the controller 12 is not limited to this, and may be realized by hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field-Programmable Gate Array). ..
  • the main controller 12a adjusts the opening of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b according to the voltage value output from the steering lever 11.
  • the sub-controller 12b is obtained from the voltage value output from the steering lever 11, the measured voltage Va1 measured by the first pressure sensors 22a and 22b, the measured voltage Va2 measured by the second pressure sensors 23a and 23b, and the main controller 12a. Based on the soundness information, the states of the switching valves 20a and 20b are switched and the abnormality of the steering circuit 10 is notified through the notification device 24.
  • the storage device 12c stores the input voltage-target pilot pressure tables (conversion tables) 31a and 31b and the target pilot pressure-target solenoid current tables 32a and 32c shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing the processing of the main controller 12a.
  • the input voltage-target pilot pressure tables 31a and 31b show the relationship between the voltage value output from the steering lever 11 and the target pressure Pt1 of the first pilot pressure oil to be output from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b.
  • the target pilot pressure-target solenoid current tables 32a, 32b are the target pressure Pt1 specified in the input voltage-target pilot pressure tables 31a, 31b and the target current value of the PWM signal for adjusting the opening of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a, 14b. Shows the relationship with.
  • the main controller 12a calculates the target pressure Pt1 corresponding to the voltage value output from OUT1 of the steering lever 11 based on the input voltage-target pilot pressure table 31a. Next, the main controller 12a calculates a target current value corresponding to the calculated target pressure Pt1 based on the target pilot pressure-target solenoid current table 32a. Then, the main controller 12a controls the PWM driver 33a to output a PWM signal corresponding to the target current value to the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14a.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14a opens when the voltage value of OUT1 is higher than a predetermined value, and closes when the voltage value of OUT1 is less than a predetermined value (including a negative voltage value). Further, the opening degree of the electromagnetic proportional pressure reducing valve 14a increases as the voltage value of OUT1 increases.
  • the pressure source 13 supplies pilot primary pressure oil to the solenoid proportional pressure reducing valves 14a and 14b and the solenoid valves 18a and 18b.
  • the pressure source 13 includes, for example, a tank that stores hydraulic oil, a hydraulic pump that pressure-feeds the hydraulic oil stored in the tank, and the like.
  • the pilot primary pressure is set to be higher than the maximum value of the target pressure Pt1 of the first pilot pressure oil and the maximum value of the target pressure Pt2 of the second pilot pressure oil described later.
  • the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a, 14b reduce the pilot primary pressure to the target pressure Pt1 according to the PWM signal output from the main controller 12a, and output the first pilot pressure oil reduced to the target pressure Pt1 to the switching valves 20a, 20b. .. That is, the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b output the first pilot pressure oil having a higher pressure as the current value of the PWM signal is higher.
  • the first pilot pressure oil has a pressure corresponding to the positive steering signal of the pair of steering signals R and L output from the steering lever 11, and is supplied from one of the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b. Is output.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input voltage (OUT1, OUT2) and the output voltage for the diodes 15a and 15b.
  • the diode 15a passes the steering signal R of OUT1 and the diode 15b does not pass the steering signal L of OUT2.
  • the diode 15a does not pass the steering signal R of OUT1 and the diode 15b passes the steering signal L of OUT2.
  • the diodes 15a and 15b pass only the steering signal having a positive voltage value and do not pass the steering signal having a negative voltage value. Further, the higher the voltage value output from OUT1 and OUT2, the higher the voltage value output from the diodes 15a and 15b. That is, the diodes 15a and 15b allow only a steering signal corresponding to the steering lever 11 being operated in a predetermined direction to pass.
  • the relays 16a and 16b apply the voltage (instruction signal) supplied from the power supply 17 to the solenoid valves 18a and 18b in response to the diodes 15a and 15b passing the steering signal.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the input voltage value and the output voltage value for the relays 16a and 16b. That is, the relays 16a and 16b output the instruction signal of a predetermined voltage value in response to the diodes 15a and 15b passing the steering signal of the predetermined voltage value V0 or more.
  • the instruction signal is a signal for instructing the solenoid valves 18a and 18b to output the second pilot pressure oil having a predetermined pressure.
  • the solenoid valves 18a and 18b reduce the pilot primary pressure supplied from the pressure source 13 to a predetermined target pressure Pt2 and reduce it to the target pressure Pt2 when the instruction signals are output from the relays 16a and 16b.
  • the second pilot pressure oil is output to the switching valves 20a and 20b.
  • the solenoid valves 18a and 18b do not output the second pilot hydraulic pressure when the instruction signals are not output from the relays 16a and 16b.
  • the switching valves 20a and 20b use only one of the first pilot pressure oil supplied from the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b and the second pilot pressure oil supplied from the electromagnetic valves 18a and 18b as the pilot chamber of the directional control valve 21. It outputs to 21a and 21b. More specifically, the switching valves 20a and 20b have a first state in which the first pilot pressure oil is passed and a second pilot pressure oil is not passed, and a second pilot pressure oil is not passed in the first state. It is configured so that it can be switched to the second state of passing.
  • the switching valves 20a and 20b are always supplied with the first pilot pressure oil and the second pilot pressure oil. Then, the switching valves 20a and 20b output only one of the first pilot pressure oil and the second pilot oil pressure under the control of the sub-controller 12b.
  • the switching valves 20a and 20b are biased to the second state (initial state) by a biasing member such as a spring, and are maintained in the first state only while the instruction signal is output from the sub controller 12b. You may comprise.
  • the directional control valve 21 supplies hydraulic oil to the steering cylinders 111L and 111R according to the pilot pressure oil supplied to the pilot chambers 21a and 21b.
  • the directional control valve 21 is a proportional valve in which the supply amount (supply speed) of the hydraulic oil supplied to the steering cylinders 111L and 111R increases as the pressure of the supplied pilot pressure oil increases.
  • the directional control valve 21 is configured to be switchable among states A, B, and C.
  • the directional control valve 21 When the pilot pressure oil is not supplied to both the pilot chambers 21a and 21b, the directional control valve 21 is maintained in the state A (initial state).
  • the directional control valve 21 in the state A maintains the steering cylinders 111L and 111R in a stationary state. That is, when the directional control valve 21 is in the state A, the steering angle of the wheel loader 100 is maintained.
  • the first pressure sensors 22a and 22b measure the pressure value of the pilot pressure oil output from the switching valves 20a and 20b, in other words, the pressure value of the pilot pressure oil supplied to the pilot chambers 21a and 21b of the directional control valve 21, The measured pressure value is output to the controller 12 as the measured pressure Pa1.
  • the second pressure sensors 23a, 23b measure and measure the pressure value of the second pilot pressure oil output from the solenoid valves 18a, 18b, in other words, the second pilot pressure oil supplied to the switching valves 20a, 20b.
  • the measured pressure value is output to the controller 12 as the measured pressure Pa2.
  • the steering lever 11 reaches the direction control valve 21 via the main controller 12a, the electromagnetic proportional pressure reducing valves 14a and 14b, and the switching valves 20a and 20b in the first state.
  • the circuit is referred to as a "main circuit”
  • the circuit from the steering lever 11 to the solenoid valves 18a and 18b via the diodes 15a and 15b and the relays 16a and 16b is referred to as a "sub circuit”.
  • the sub circuit may further include a circuit from the solenoid valves 18a and 18b to the directional control valve 21 via the switching valves 20a and 20b in the second state.
  • FIG. 7 is a flowchart of the abnormality detection process. It is assumed that the sub-controller 12b is outputting an instruction signal to the switching valves 20a and 20b at the start of the abnormality detection process. That is, the switching valves 20a and 20b are maintained in the first state.
  • the sub-controller 12b monitors the output of the steering signal from the steering lever 11 (S11). Then, the sub-controller 12b responds to the output of the steering signal from the steering lever 11 (S11: Yes) based on the voltage value of the steering signal and the input voltage-target pilot pressure tables 31a and 31b. , The target pressure Pt1 of the first pilot pressure oil is calculated (S12). Further, the sub controller 12b acquires the actually measured pressure Pa1 measured by the first pressure sensors 22a and 22b (S13). Since the switching valves 20a and 20b are in the first state, the measured pressure Pa1 indicates the pressure value of the first pilot pressure oil.
  • the sub-controller 12b calculates the target pressure Pt1 corresponding to the voltage value of the steering signal R of OUT1 based on the input voltage-target pilot pressure table 31a (S12). ), the measured pressure Pa1 of the first pilot pressure oil supplied to the pilot chamber 21a is acquired from the first pressure sensor 22a (S13).
  • the sub-controller 12b calculates the target pressure Pt1 corresponding to the voltage value of the steering signal L of OUT2 based on the input voltage-target pilot pressure table 31b (S12). ), the actually measured pressure Pa1 of the first pilot pressure oil supplied to the pilot chamber 21b is acquired from the first pressure sensor 22b (S13).
  • the sub-controller 12b compares the target pressure Pt1 with the measured pressure Pa1 (S14). Then, the sub controller 12b detects the abnormality of the main circuit in response to determining that the difference between the target pressure Pt1 and the measured pressure Pa1 is equal to or more than the threshold value (S14: Yes), and sets the solenoid valves 18a and 18b to the first position. The state is switched to the second state (S15). That is, the sub-controller 12b stops the instruction signal that continues to be output to the switching valves 20a and 20b. As a result, the switching valves 20a and 20b are switched from the first state to the second state by the biasing member.
  • the sub-controller 12b notifies the worker of the abnormality of the main circuit through the notification device 24 in response to the detection of the abnormality of the main circuit (S14: Yes) (S16).
  • a specific notification method is not particularly limited. For example, a message may be displayed on the display, a warning lamp may be turned on or blinked, or a warning sound may be output from a speaker.
  • the notification method in steps S18 and S21 described later is also the same.
  • the sub-controller 12b determines that the main circuit is operating normally, and then the step S15. , S16 is not executed, and the process proceeds to step S17 and subsequent steps. That is, the switching valves 20a and 20b are maintained in the first state.
  • the sub-controller 12b compares the steering signal R output from OUT1 with the steering signal L output from OUT2 (S17).
  • the sub-controller 12b may determine that the steering signals R and L are normal when the difference between the absolute values of the steering signals R and L is less than a predetermined value and the signs are inverted. ..
  • the sub-controller 12b may determine that the steering signals R and L are abnormal when the difference between the absolute values of the steering signals R and L is equal to or greater than a predetermined value or the signs are the same.
  • the sub-controller 12b in response to the determination that the steering signals R and L are abnormal (S17: No), the sub-controller 12b notifies the steering lever 11 of an abnormality through the notification device 24 (S18). On the other hand, when the sub-controller 12b determines that the steering signals R and L are normal (S17: Yes), the sub-controller 12b does not execute step S18, and proceeds to the processing of step S19 and subsequent steps.
  • the sub-controller 12b acquires the measured pressure Pa2 of the second pilot pressure oil from the second pressure sensors 23a and 23b (S19). Next, the sub controller 12b determines whether or not the measured pressure Pa2 is less than a predetermined value (S20). More specifically, when the steering signal R has a positive voltage value, the sub-controller 12b determines whether or not the measured pressure Pa2 acquired from the second pressure sensor 23a is less than a predetermined value. On the other hand, when the steering signal L has a positive voltage value, the sub controller 12b determines whether the measured pressure Pa2 acquired from the second pressure sensor 23b is less than a predetermined value.
  • the sub-controller 12b notifies the abnormality of the sub-circuit through the notifying device 24 in response to determining that the actually measured pressure Pa2 is less than the predetermined pressure (S20: Yes) (S21).
  • the sub-controller 12b determines that the measured pressure Pa2 is equal to or higher than the predetermined value (S20: No)
  • the sub-controller 12b returns to S11 and continues the process without executing the process of S21. That is, the abnormality detection process of FIG. 7 continues until any abnormality of the steering circuit 10 is detected.
  • the switching valves 20a and 20b are always supplied with both the first pilot pressure oil and the second pilot pressure oil in parallel. Therefore, when the switching valves 20a and 20b are switched from the first state to the second state by detecting an abnormality in the main circuit (S14: Yes), the second pilot pressure oil is instantaneously supplied to the pilot chambers 21a and 21b. It That is, the wheel loader 100 can continue to turn in the operation direction of the steering lever 11 even if an abnormality occurs in the main circuit. That is, it is possible to realize high responsiveness when switching from the main circuit to the sub circuit.
  • the second pilot pressure oil is supplied to the switching valves 20a and 20b only when the voltage value input to the relays 16a and 16b is equal to or higher than the predetermined voltage value V0.
  • the second pilot pressure oil is directional even if the switching valves 20a and 20b are switched to the second state. Not supplied to control valve 21.
  • the abnormality occurrence rate of the sub-circuit can be improved compared with the main circuit. Can be lowered. This allows the sub-circuit to function reliably when an abnormality occurs in the main circuit.
  • the operator can stop the wheel loader 100 safely by switching the switching valves 20a and 20b to continue the turning of the wheel loader 100 and notifying the abnormality of the main circuit. be able to. Further, according to the above-described embodiment, when the abnormality of the steering lever 11 and the sub circuit is detected (S17: No/S20: Yes), these are also notified to the operator (S18/S21), so that the safety of the wheel loader 100 is improved. The property is further improved.
  • the wheel loader 100 may include a stretch sensor that detects the stretch amount of the steering cylinders 111L and 111R. Then, the sub-controller 12b may detect the abnormality of the main circuit based on the consistency between the steering signal output from the steering lever 11 and the expansion/contraction amount of the steering cylinders 111L and 111R detected by the expansion/contraction sensor.
  • abnormal refers to a state in which the correspondence between the input and the output with respect to the parts (for example, the main circuit, the sub circuit, the steering lever 11) deviates from the predetermined allowable range. More specifically, the abnormality of the main circuit means that the actually measured pressure (output) of the first pilot pressure oil corresponding to the steering signal (input) deviates from the allowable range, as in step S14.
  • the abnormality of the sub-circuit means that the actually measured pressure (output) of the second pilot pressure oil corresponding to the steering signal (input) deviates from the allowable range, as in step S19.
  • the abnormality of the steering lever 11 means that the steering signals R and L (output) corresponding to the tilting (input) of the steering lever 11 have the original characteristics (the absolute values match and the signs are inverted), as in step S17. It does not match with.
  • the diodes 15a and 15b and the relays 16a and 16b are an example of an amplifier circuit that amplifies the steering signal and outputs it as an instruction signal.
  • the specific configuration of the amplifier circuit is not limited to the example of FIG.
  • the steering circuit 10 may include amplification circuits 40a and 40b shown in FIG. 8 instead of the amplification circuit configured by the diodes 15a and 15b and the relays 16a and 16b.
  • FIG. 8 is a block diagram of the steering circuit 10 including the amplifier circuits 40a and 40b.
  • the amplifier circuit 40a is a non-inverting amplifier circuit including an operational amplifier 41a and resistors 42a and 43a.
  • the amplifier circuit 40b is a non-inverting amplifier circuit including an operational amplifier 41b and resistors 42b and 43b.
  • the steering signal output from the steering lever 11 is input to the input terminal VIN, and is output as an amplified instruction signal from the output terminal VOUT to the solenoid valves 18a and 18b.
  • the resistance values of the resistors 42a and 42b are R1 and the resistance values of the resistors 43a and 43b are R2
  • the steering circuit 10 shown in FIG. 2 is mounted on the wheel loader 100
  • the specific example of the work machine is not limited to the wheel loader 100, and may be a shovel car, a dump truck, or the like.
  • a steering wheel capable of outputting a voltage may be used instead of the steering lever 11.
  • Steering circuit 11 Steering lever (steering device) 12 controller 12a main controller 12b sub controller 12c storage device 13 pressure source 14a, 14b electromagnetic proportional pressure reducing valve 15a, 15b diode 16a, 16b relay 17 power supply 18a, 18b solenoid valve 20a, 20b switching valve 21 directional control valve 21a, 21b pilot chamber 22a, 22b First pressure sensor 23a, 23b Second pressure sensor 24 Notification device 31a, 31b Input voltage-target pilot pressure table 32a, 32b Target pilot pressure-target solenoid current table 33a, 33b PWM driver 40a, 40b Amplification circuit 41a, 41b Operational amplifier 42a, 42b, 43a, 43b Resistance 100 Wheel loader (work machine) 101 Lift Arm 102 Bucket 103 Front Wheel 104 Front Frame 105 Driver's Cab 106 Rear Wheel 107 Rear Frame 108 Lift Arm Cylinder 109 Bucket Cylinder 110 Connecting Shaft 111L, 111R Steering Cylinder (Steering Actuator

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Abstract

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。　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。

Description

作業機械
　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及びリレー１６ａ、１６ｂを経由して、電磁弁１８ａ、１８ｂに至る回路を「サブ回路」と表記する。なお、サブ回路は、電磁弁１８ａ、１８ｂから第２状態の切換弁２０ａ、２０ｂを経由して、方向制御弁２１に至る回路をさらに含んでもよい。
　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。
　本明細書において、「異常」とは、部品（例えば、メイン回路、サブ回路、ステアリングレバー１１）に対する入力と出力との対応関係が、予め定められた許容範囲を逸脱している状態を指す。より詳細には、メイン回路の異常とは、ステップＳ１４のように、操向信号（入力）に対応する第１パイロット圧油の実測圧力（出力）が許容範囲を逸脱していることを指す。サブ回路の異常とは、ステップＳ１９のように、操向信号（入力）に対応する第２パイロット圧油の実測圧力（出力）が許容範囲を逸脱していることを指す。ステアリングレバー１１の異常とは、ステップＳ１７のように、ステアリングレバー１１の傾倒（入力）に対応する操向信号Ｒ、Ｌ（出力）が、本来の特性（絶対値が一致し、符号が反転）と合致しないことを指す。
　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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