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。
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)
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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