特開 2024-49212 作業機械および作業機械の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024049212

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】作業機械および作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240402BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Z

E02F9/20 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022155536

(22)【出願日】2022-09-28

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】高木 大輔

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003BA07

2D003BB11

2D003DA02

(57)【要約】

【課題】故障時に継続した作業を防止し且つ故障対応を促す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。
【解決手段】ホイールローダ１は、走行体２と、作業機３と、パーキングブレーキ２５と、ＨＳＴコントローラ２６と、を備える。作業機３は、走行体２に取り付けられている。ＨＳＴコントローラ２６は、継続して稼働可能な故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の解除状態では作業機３の動作を制限する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、
前記走行体に取り付けられた作業機と、
パーキングブレーキと、
継続して稼働可能な故障を検出した場合、前記パーキングブレーキの解除状態では前記作業機の動作を制限するコントローラと、を備えた、
作業機械。

【請求項2】

前記コントローラは、前記故障を検出した場合、前記パーキングブレーキの作動状態では前記作業機の動作制限の解除を許容する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

オペレータによって操作され、前記作業機の動作を制限または動作の制限を解除する信号を前記コントローラに出力する制限操作部を更に備え、
前記コントローラは、前記故障を検出した場合、前記制限操作部から前記作業機の動作を制限する信号を受信した後、前記パーキングブレーキの解除状態では前記作業機の動作を制限する状態に遷移する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項4】

オペレータによって操作され、前記作業機の動作を制限または動作の制限を解除する信号を前記コントローラに出力する制限操作部を更に備え、
前記コントローラは、前記故障を検出した場合、前記パーキングブレーキの解除状態では前記制限操作部から前記作業機の動作の制限を解除する信号を受信しても、前記作業機の動作制限の解除を行わない、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項5】

オペレータによって操作され、前記作業機の動作を制限または動作の制限を解除する信号を前記コントローラに出力する制限操作部を更に備え、
前記コントローラは、前記故障を検出した場合、前記パーキングブレーキの作動状態では前記作業機の動作制限の解除を許容する状態において、前記制限操作部から前記作業機の動作の制限を解除する信号を受信すると、前記作業機の動作制限を解除した状態とする、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項6】

前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止する制限バルブと、を更に備え、
前記コントローラは、前記故障を検出した場合、前記パーキングブレーキの解除状態では前記作業機の動作を制限するように、前記制限バルブを制御して前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止する制限バルブと、
オペレータによって操作され、前記作業機の動作を制限または制限を解除する制限操作部を更に備え、
前記コントローラは、
前記故障を検出した場合、
前記パーキングブレーキの解除状態では前記作業機の動作を制限するように、前記制限バルブを制御して前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止し、
前記パーキングブレーキの作動状態では、前記制限操作部から前記作業機の動作の制限を解除する信号を受信すると、前記制限バルブによる前記油圧アクチュエータへの作動油の供給の停止を解除する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項8】

パイロット油圧に基づいて、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を調整する作業機バルブと、
前記作業機バルブへの前記パイロット油圧用の作動油の供給を調整するパイロットバルブと、を備え、
前記制限バルブは、前記作業機バルブへの前記パイロット油圧用の作動油の供給を停止することによって、前記油圧アクチュエータへの作動油の供給を停止する
請求項６または７に記載の作業機械。

【請求項9】

走行体と、前記走行体に取り付けられた作業機と、を備える作業機械の制御方法であって、
継続して稼働可能な故障を検出する故障検出ステップと、
前記故障を検出した場合、パーキングブレーキの解除状態では前記作業機の動作を制限する制限ステップと、を備える、
作業機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ホイールローダ等の作業機械において、故障が発生した場合、継続して車両が稼働できないように処置する必要があり、このような処置としては、一般的に車両を停止させることが考えられる。

【0003】

しかしながら、ホイールローダ等の自走可能な作業機械はその場で停止すると、交通の妨げになるという問題または、修理場まで帰れないため修理ができないといった問題が発生する。

【0004】

そのため、例えば、特許文献１には、故障が発生した場合であっても交通の妨げにならない場所または修理場等の目的地まで走行可能とすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１５／１１１５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、目的地まで走行可能とする際に作業機の操作と走行の双方が可能な場合、故障しているにも関わらず継続して作業が可能となる。

【0007】

本開示は、故障時に継続した作業を防止し、且つ故障対応を促す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を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の第１の態様にかかる作業機械は、走行体と、作業機と、パーキングブレーキと、コントローラと、を備える。作業機は、走行体に取り付けられている。コントローラは、継続して稼働可能な故障を検出した場合、パーキングブレーキの解除状態では作業機の動作を制限する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、故障時に継続した作業を防止し且つ故障対応を促す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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示にかかる実施の形態のホイールローダの側面図である。

【図2】図１のホイールローダの制御システムを示すブロック図である。

【図3】図１のキャブ内のステアリングホイール近傍を示す図である。

【図4】本開示にかかる実施形態のホイールローダにおける故障の分類を説明するためのテーブルを示す図である。

【図5A】本開示にかかる実施形態のホイールローダにおいてアタッチメントを操作するための制御システムを示す図である。

【図5B】通常状態におけるアタッチメント操作用電気レバーからの信号ｓ１と信号ｓ２を示す図である。

【図5C】中故障状態におけるアタッチメント操作用電気レバーからの信号ｓ１と信号ｓ２を示す図である。

【図6】機能制限における制御の状態遷移を示す図である。

【図7】本実施形態のホイールローダの中故障が発生した場合の制御動作を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示にかかる作業機械の一例としてのホイールローダについて図面を参照しながら以下に説明する。

【0012】

（ホイールローダの概要）
図１は、本実施の形態のホイールローダ１（作業機械の一例）の構成を示す模式図である。本実施の形態のホイールローダ１は、走行体２と、作業機３と、制御システム２０（図２参照）と、を有する。作業機３は、走行体２に配置されている。走行体２は、車体フレーム１０と、一対のフロントタイヤ４、キャブ５、エンジンルーム６、一対のリアタイヤ７、およびステアリングシリンダ９と、を有する。

【0013】

ホイールローダ１は、作業機３を用いて土砂積み込み作業などを行う。

【0014】

車体フレーム１０は、いわゆるアーティキュレート式であり、フロントフレーム１１とリアフレーム１２と、連結軸部１３と、を有している。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２の前方に配置されている。連結軸部１３は、車幅方向の中央に設けられており、フロントフレーム１１とリアフレーム１２を互いに回転可能に連結する。一対のフロントタイヤ４は、フロントフレーム１１の左右に取り付けられている。また、一対のリアタイヤ７は、リアフレーム１２の左右に取り付けられている。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「右」、「左」、「上」、及び「下」とは運転席から前方を見た状態を基準とする方向を示す。また、「車幅方向」と「左右方向」は同義である。

【0015】

作業機３は、作業機ポンプ３１（後述する図３参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム１４と、バケット１５と、ブームシリンダ１６（油圧アクチュエータの一例）と、バケットシリンダ１７（油圧アクチュエータの一例）と、ベルクランク１８と、を有する。ブーム１４は、フロントフレーム１１に装着されている。バケット１５は、ブーム１４の先端に取り付けられている。

【0016】

ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６の一端はフロントフレーム１１に取り付けられており、ブームシリンダ１６の他端はブーム１４に取り付けられている。ブームシリンダ１６の伸縮により、ブーム１４が上下に回転する。バケットシリンダ１７の一端はフロントフレーム１１に取り付けられており、バケットシリンダ１７の他端はベルクランク１８を介してバケット１５に取り付けられている。バケットシリンダ１７が伸縮することによって、バケット１５が上下に回転する。

【0017】

キャブ５は、リアフレーム１２上に載置されており、内部には、ステアリング操作のためのステアリングホイール１９（後述する図３参照）や、作業機３を操作するためのレバー、各種の表示装置等が配置されている。エンジンルーム６は、キャブ５の後側であってリアフレーム１２上に配置されており、エンジンが収納されている。

【0018】

（制御システム２０）
図２は、ホイールローダ１の制御システム２０を示す図である。

【0019】

制御システム２０は、作業機駆動回路２１と、作業機ロックスイッチ２２（制限操作部の一例）と、作業機ロックバルブ２３（制限バルブの一例）と、パーキングブレーキスイッチ２４と、パーキングブレーキ２５と、ＨＳＴコントローラ２６（コントローラの一例）と、を更に有する。

【0020】

（作業機駆動回路２１）
作業機駆動回路２１は、作業機ポンプ３１と、ブームバルブ３２（作業機バルブの一例）と、バケットバルブ３３（作業機バルブの一例）と、ブームレバー３４と、バケットレバー３５と、自己減圧弁３６と、一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂ（パイロットバルブの一例）と、一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂ（パイロットバルブの一例）と、第１管路４１～第１１管路５１と、を有する。

【0021】

作業機ポンプ３１は、ブームバルブ３２を介してブームシリンダ１６に作動油を供給する。作業機ポンプ３１は、バケットバルブ３３を介してバケットシリンダ１７に作動油を供給する。

【0022】

ブームシリンダ１６のシリンダ室は、ピストンによって伸長室１６ａと収縮室１６ｂに分けられている。伸長室１６ａに作動油が供給され、収縮室１６ｂから作動油が排出されることによって、ブームシリンダ１６は伸長する。また、収縮室１６ｂに作動油が供給され、伸長室１６ａから作動油が排出されることによって、ブームシリンダ１６は収縮する。

【0023】

ブームバルブ３２は、方向切換弁である。ブームバルブ３２と作業機ポンプ３１は、第１管路４１によって接続されている。ブームバルブ３２と伸長室１６ａは、第２管路４２によって接続されている。ブームバルブ３２と収縮室１６ｂは、第３管路４３によって接続されている。

【0024】

ブームバルブ３２は、スリーブおよびスリーブに対して移動可能なスプールを有する。スプールはスリーブに対して４位置に移動可能である。スプールが第１位置Ｐ１に移動すると、ブームバルブ３２は、第１管路４１を第２管路４２に接続し、第３管路４３を図示しないドレン管路に接続する。これによって、作業機ポンプ３１から供給される作動油は伸長室１６ａに供給され、収縮室１６ｂから作動油が排出される。スプールが第２位置Ｐ２に移動すると、ブームバルブ３２は、第１管路４１を第３管路４３に接続し、第２管路４２をドレン管路に接続する。これによって、作業機ポンプ３１から供給される作動油は収縮室１６ｂに供給され、伸長室１６ａから作動油が排出される。スプールが第３位置Ｐ３に移動すると、ブームバルブ３２は、第１管路４１と第２管路４２と第３管路４３とドレン管路とを互いに接続せず、作動油の供給および排出が停止される。スプールが第４位置Ｐ４に移動すると、ブームバルブ３２は、第１管路４１および第２管路４２をドレン管路に接続し、第３管路４３は、いずれの管路にも接続しない。

【0025】

バケットシリンダ１７のシリンダ室は、ピストンによって伸長室１７ａと収縮室１７ｂに分けられている。伸長室１７ａに作動油が供給され、収縮室１７ｂから作動油が排出されることによって、バケットシリンダ１７は伸長し、バケット１５はチルト動作を行う。また、収縮室１７ｂに作動油が供給され、伸長室１７ａから作動油が排出されることによって、バケットシリンダ１７は収縮し、ダンプ動作を行う。

【0026】

バケットバルブ３３は、方向切換弁である。バケットバルブ３３には、第１管路４１から分岐された第４管路４４が接続されている。バケットバルブ３３と作業機ポンプ３１は、第１管路４１および第４管路４４によって接続されている。バケットバルブ３３と伸長室１７ａは、第５管路４５によって接続されている。バケットバルブ３３と収縮室１７ｂは、第６管路４６によって接続されている。

【0027】

バケットバルブ３３は、スリーブおよびスリーブに対して移動可能なスプールを有する。スプールはスリーブに対して３位置に移動可能である。スプールが第１位置Ｑ１に移動すると、バケットバルブ３３は、第４管路４４を第５管路４５に接続し、第６管路４６を図示しないドレン管路に接続する。これによって、作業機ポンプ３１から供給される作動油は伸長室１７ａに供給され、収縮室１７ｂから作動油が排出される。スプールが第２位置Ｑ２に移動すると、バケットバルブ３３は、第４管路４４を第６管路４６に接続し、第５管路４５をドレン管路に接続する。これによって、作業機ポンプ３１から供給される作動油は収縮室１７ｂに供給され、伸長室１７ａから作動油が排出される。スプールが第３位置Ｑ３に移動すると、バケットバルブ３３は、第４管路４４と第５管路４５と第６管路４６とドレン管路とを互いに接続せず、作動油の供給および排出が停止される。

【0028】

ブームレバー３４は、キャブ５内に配置されている。ブームレバー３４は、ブームバルブ３２の開口を制御する。ブームレバー３４の操作に応じてスリーブに対してスプールが移動し、ブームシリンダ１６に供給される作動油が調整される。

【0029】

バケットレバー３５は、キャブ５内に配置されている。バケットレバー３５は、バケットバルブ３３の開口を制御する。バケットレバー３５の操作に応じてスリーブに対してスプールが移動し、バケットシリンダ１７に供給される作動油が調整される。

【0030】

自己減圧弁３６は、作業機ポンプ３１から吐出された作動油を減圧する。減圧された作動油はパイロット用の作動油として用いられる。自己減圧弁３６は、第１管路４１と、一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂ並びにバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂとを接続する第７管路４７に配置されている。

【0031】

一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂは、ブームレバー３４に連結されており、ブームレバー３４の操作によって開度が調整される。自己減圧弁３６によって減圧された作動油が、一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂに供給される。一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂのうち一方のブームパイロットバルブ３７ａは、第８管路４８を介してブームバルブ３２の第１パイロット室３２ａに接続されている。他方のブームパイロットバルブ３７ｂは、第９管路４９を介してブームバルブ３２の第２パイロット室３２ｂに接続されている。

【0032】

ブームレバー３４の操作によって、ブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂから供給される作動油の量が調整されるため、第１パイロット室３２ａおよび第２パイロット室３２ｂに供給される作動油の量が調整される。第１パイロット室３２ａと第２パイロット室３２ｂに供給される作動油の量に応じて、ブームバルブ３２においてスリーブに対してスプールが移動し、ブームシリンダ１６に供給される作動油の量が調整される。例えば、ブームレバー３４を図中左側に傾斜すると、ブームパイロットバルブ３７ｂから供給される作動油の量が増加し、ブームバルブ３２のスプールは第１位置Ｐ１に移動する。これによってブームシリンダ１６が伸長し、ブーム１４が上方に移動する。

【0033】

一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂは、バケットレバー３５に連結されており、バケットレバー３５の操作によって開度が調整される。自己減圧弁３６によって減圧された作動油が、一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂに供給される。一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂのうち一方のバケットパイロットバルブ３８ａは、第１０管路５０を介してバケットバルブ３３の第１パイロット室３３ａに接続されている。他方のバケットパイロットバルブ３８ｂは、第１１管路５１を介してバケットバルブ３３の第２パイロット室３３ｂに接続されている。

【0034】

バケットレバー３５の操作によって、バケットパイロットバルブ３８ａとバケットパイロットバルブ３８ｂから供給される作動油の量が調整されるため、第１パイロット室３３ａおよび第２パイロット室３３ｂに供給される作動油の量が調整される。第１パイロット室３３ａと第２パイロット室３３ｂに供給される作動油の量に応じて、バケットバルブ３３においてスリーブに対してスプールが移動し、バケットシリンダ１７に供給される作動油の量が調整される。例えば、バケットレバー３５を図中右側に傾斜すると、バケットパイロットバルブ３８ｂから供給される作動油の量が増加し、バケットバルブ３３のスプールは第２位置Ｑ２に移動する。これによってバケットシリンダ１７が収縮し、バケット１５がダンプ動作する。

【0035】

（作業機ロックスイッチ２２）
作業機ロックスイッチ２２は、作業機３を動作制限（以下ロックともいう）または動作制限を解除（以下ロックを解除ともいう）するためのスイッチである。作業機ロックスイッチ２２は、オペレータによって操作される。作業機ロックスイッチ２２は、キャブ５内に配置されている。図３は、キャブ５内のステアリングホイール１９近傍を示す図である。図３に示すように、本実施形態では、運転席の右側に作業機ロックスイッチ２２が配置されている。作業機ロックスイッチ２２は、オペレータによってオン状態またはオフ状態に操作される。作業機ロックスイッチ２２が操作されると、その操作に応じた信号がＨＳＴコントローラ２６に入力される。

【0036】

（作業機ロックバルブ２３）
作業機ロックバルブ２３は、第７管路４７に配置されている。作業機ロックバルブ２３は、自己減圧弁３６の下流側に配置されている。作業機ロックバルブ２３は、電磁バルブであり、ＨＳＴコントローラ２６からの信号によって駆動する。作業機ロックバルブ２３は、第７管路４７における作動油のパイロットバルブ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂへの供給を停止するロック状態と、作動油の供給を可能とするロック解除状態をとることができる。作業機ロックスイッチ２２がオン状態に操作され、オン状態であることを示す信号がＨＳＴコントローラ２６に入力されると、ＨＳＴコントローラ２６は作業機ロックバルブ２３への信号の出力を停止し、作業機ロックバルブ２３はロック状態となる。一方、作業機ロックスイッチ２２がオフ状態に操作され、オフ状態であることを示す信号がＨＳＴコントローラ２６に入力されると、ＨＳＴコントローラ２６は作業機ロックバルブ２３への信号を出力し、作業機ロックバルブ２３はロック解除状態となる。

【0037】

作業機ロックバルブ２３がロック状態のときは、パイロット用の作動油が一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂおよび一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂに供給されない。このため、ブームバルブ３２およびバケットバルブ３３を操作することができず、ブームレバー３４およびバケットレバー３５を操作しても作業機３を駆動することが出来ない。このように、作業機ロックバルブ２３がロック状態のときは、作業機３がロックされる。一方、作業機ロックバルブ２３がロック解除状態のときは、パイロット用の作動油を一対のブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂおよび一対のバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂに供給可能である。このため、ブームバルブ３２およびバケットバルブ３３を操作することが可能となり、ブームレバー３４およびバケットレバー３５を操作することによって作業機３を駆動することが出来る。このように、作業機ロックバルブ２３がロック解除状態のときは、作業機３の動作制限（ロック）も解除される。

【0038】

（パーキングブレーキスイッチ２４）
パーキングブレーキスイッチ２４は、パーキングブレーキを解除状態またはロック状態にするためのスイッチである。パーキングブレーキスイッチ２４は、オペレータによって操作される。図３に示すように、パーキングブレーキスイッチ２４は、キャブ５内において、ステアリングホイール１９の側方に配置されている。パーキングブレーキスイッチ２４は、オペレータによってオン状態またはオフ状態に操作される。

【0039】

（パーキングブレーキ２５）
パーキングブレーキ２５は、走行体２の停車時に用いられ、走行体２を制動する。パーキングブレーキ２５は、例えばトランスファ（図示せず）に設けられている。トランスファは、エンジンからの出力を、フロントタイヤ４が接続されている前側のアクスルと、リアタイヤ７が接続されている後側のアクスルとに分ける。パーキングブレーキ２５としては、例えば、制動状態と非制動状態に切り替え可能な湿式多段式のブレーキや、ディスクブレーキなどを用いることができる。

【0040】

パーキングブレーキスイッチ２４がオン状態の場合、パーキングブレーキ２５のパーキングブレーキソレノイド２５ａに電気が流れておらず、パーキングブレーキ２５は作動状態となる。一方、パーキングブレーキスイッチ２４がオフ状態の場合、パーキングブレーキソレノイド５４ａに電気が流れ、パーキングブレーキ２５が解除状態となる。また、パーキングブレーキ２５の信号がＨＳＴコントローラ２６にも入力される。これにより、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動状態であるか、作動が解除状態であるかを判定することができる。

【0041】

（ＨＳＴコントローラ２６）
ＨＳＴコントローラ２６は、プロセッサと、記憶装置を含む。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。或いは、プロセッサは、ＣＰＵと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサは、プログラムに従ってホイールローダ１の制御のための処理を実行する。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。記憶装置は、ハードディスク、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的な（non-transitory）プロセッサで読取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、ホイールローダ１を制御するためのプログラムおよびデータを記憶している。

【0042】

ＨＳＴコントローラ２６は、故障を検出する。ＨＳＴコントローラ２６は、故障が中故障（後述する）であると検出した場合、機能制限Ｆを実施する。機能制限Ｆは、作業機３の操作と走行を同時に行うことが出来ないように制御することである。ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出していない場合、上述したように作業機ロックスイッチ２２から入力される信号に応じて作業機ロックバルブ２３を操作して、作業機３の動作の制限または制限の解除を行う。

【0043】

（故障の種類）
はじめに、故障の種類について説明する。図４は、故障の分類を説明するためのテーブルＴ１である。故障は、小故障と、中故障と、大故障とに分けることができる。小故障は、例えば、シートヒータの故障等であり、安全機能が壊れておらず、作業継続に影響しない故障である。小故障の場合は、作業を行っても問題がないため、機能制限Ｆを行う必要がない。大故障は、例えば、ＦＮＲ（前進後進切替え）レバーの故障または作業機ポンプの故障等であり、安全機能が壊れ、且つ機械の継続稼働が出来ない故障である。大故障の場合は、作業を継続して行うことができないため、機能制限Ｆを行う必要がない。中故障は、安全機能が壊れているが、作業機械の継続稼働が可能な状態である。中故障は、作業機械の継続稼働が可能であるが、次に故障した場合に安全に影響を及ぼすおそれがある状態ともいえる。

【0044】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合に、機能制限Ｆを実施する。一方、小故障と大故障については、機能制限Ｆの対象外であり、機能制限Ｆは実施しない。

【0045】

中故障の一例について、図５Ａ～図５Ｃを用いて説明する。中故障として、アタッチメント操作用電気レバーの故障診断用信号の故障を例に挙げて説明する。本実施形態のホイールローダ１では、オプションの構成としてバケット１５に代えて追加リンクを介してアタッチメントを取り付けることができる。図５Ａは、アタッチメントを操作するための制御システムを示す図である。図５Ａに示すように、アタッチメントを駆動するためにアタッチメントシリンダ６１が図２で示す制御システム２０に追加で設けられている。また、アタッチメントシリンダ６１に供給する作動油の流量を調整するアタッチメントバルブ６２が設けられている。パイロット用の作動油をアタッチメントバルブ６２の第１パイロット室６２ａと第２パイロット室６２ｂに供給するための２つのＥＰＣバルブ６３ａ、６３ｂが設けられている。アタッチメント操作用電気レバー６４からの信号がＨＳＴコントローラ２６に入力され、ＨＳＴコントローラ２６がレバーの操作量に応じてＥＰＣバルブ６３ａ、６３ｂを制御する。これにより、作業機ポンプ３１からアタッチメントシリンダ６１に供給される作動油の流量をアタッチメントバルブ６２が調整し、アタッチメントシリンダ６１が伸縮し、アタッチメントが作動する。

【0046】

このようなアタッチメントを電気的に操作するシステムにおいて、アタッチメント操作用電気レバー６４がアタッチメント操作用信号（以下信号ｓ１）と故障診断用の信号（以下信号ｓ２）をＨＳＴコントローラ２６に出力する。図５Ｂは、通常状態における信号ｓ１と信号ｓ２を示す図である。信号ｓ１および信号ｓ２は、アタッチメント操作用電気レバー６４の操作量に対する出力電圧の値を示す。レバー操作量が大きい程、信号ｓ１と信号ｓ２の出力電圧が大きくなるように設定されている。信号ｓ１と信号ｓ２は同じ値を出力する。ＨＳＴコントローラ２６は、信号ｓ１からレバー操作量を判定し、アタッチメント操作用出力をＥＰＣバルブ６３ａ、６３ｂに出力する。ＨＳＴコントローラ２６は、信号ｓ１と信号ｓ２を比較し、信号ｓ１の値と信号ｓ２の値の差が同じ値の場合、故障していないと判定する。

【0047】

一方、図５Ｃに示すように、故障診断用の信号ｓ２が断線によりＨＳＴコントローラ２６に入力されない場合、信号ｓ１が入力されているためレバー操作量を判定することができるが、信号ｓ２が入力されないため故障の判定を行うことができない。

【0048】

すなわち、図５Ｃに示すような信号ｓ２が入力されない状態では、引き続きアタッチメントの操作は可能であるため継続稼働可能であるが、この状態で信号ｓ１が故障するとアタッチメントが予期しない動作を行う可能性がある。すなわち、このような中故障は、安全機能が壊れているが、作業機械の継続稼働が可能な状態といえる。中故障は、このような安全機能のために冗長化した構成の一方が故障した場合を含む。

【0049】

また、中故障としては、例えば、ＨＳＴコントローラ２６の出力側の天絡を含めてもよい。

【0050】

（機能制限Ｆ）
次に、中故障を検出した場合、ＨＳＴコントローラ２６（コントローラの一例）が行う機能制限Ｆについて説明する。機能制限Ｆの実施によって、作業機３の操作と走行を同時に行うことができないように設定できる。

【0051】

図６は、機能制限Ｆにおける制御の状態遷移を示す図である。図６に示すように、機能制限Ｆは、走行を許容するが作業機３の動作を制限する第１機能制限Ｆ１と、作業機３の動作を許容するが走行を制限する第２機能制限Ｆ２を含む。

【0052】

ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動していない場合に、作業機３のロックの解除を不可能にすることで、第１機能制限Ｆ１を実行する。第１機能制限Ｆ１では、作業機ロックスイッチ２２が操作されて作業機ロックスイッチ２２からロックを解除する信号が入力された場合でも、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機ロックバルブ２３を駆動せず、作業機３のロック解除を行わない。また、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動している場合に、作業機３のロックの解除を許容することで、第２機能制限Ｆ２を実行する。第２機能制限Ｆ２では、作業機ロックスイッチ２２が操作されて作業機ロックスイッチ２２からロックを解除する信号が入力された場合、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機ロックバルブ２３を駆動して作業機３のロック解除を行う。

【0053】

図６に示すように、第１機能制限の状態において、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動した状態を検出すると、第２機能制限Ｆ２に遷移する。

【0054】

第２機能制限Ｆ２の状態において、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が解除された状態を検出すると、作業機ロックバルブ２３を駆動して作業機３をロック状態にして第１機能制限Ｆ１に遷移する。

【0055】

このような第１機能制限Ｆ１および第２機能制限Ｆ２によって、オペレータは作業機３の操作と走行を同時に行うことができないため、継続して作業を行うことができず、目的地まで移動する最低限の機能を残したまま継続稼働を抑制することが可能となる。ここで、最低限の機能とは、作業機３を地面から持ち上げて作業機３を走行するための姿勢にし、ホイールローダ１を走行させる機能である。

【0056】

なお、作業機３のロックを解除した状態、且つパーキングブレーキ２５を解除した状態で、作業機３を動かしている最中にＨＳＴコントローラ２６が中故障を検出すると、パーキングブレーキ２５が解除されているため、オペレータの意図によらず作業機３が急にロックされることになる。このような場合、作業機３の慣性によりバランスを崩すおそれがある。そのため、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、オペレータが作業機ロックスイッチ２２を操作して作業機３をロック状態にした後に第１機能制限Ｆ１を開始する（後述するステップＳ１３，Ｓ１４参照）。

【0057】

（動作）
次に、本実施形態のホイールローダ１の制御動作について説明する。

【0058】

図７は、本実施形態のホイールローダ１の故障が発生した場合の制御動作を示すフロー図である。

【0059】

故障が発生すると、ステップＳ１１（故障検出ステップの一例）において、ＨＳＴコントローラ２６は、故障が中故障であるか否かを判定する。故障が中故障ではなく小故障または大故障と判定した場合は、制御は終了する。

【0060】

ステップＳ１１において、故障が中故障であると判定した場合、ＨＳＴコントローラ２６は、ステップＳ１２において、パーキングブレーキ２５が作動しているか否かを判定する。具体的には、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキスイッチ２４から入力される信号に基づいて、パーキングブレーキ２５が作動しているか否かを判定する。

【0061】

ステップＳ１２において、パーキングブレーキ２５が作動していないと判定した場合、ステップＳ１３において、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機３がロックされているか否かを判定する。具体的には、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機ロックスイッチ２２から入力される信号に基づいて、作業機ロックバルブ２３が駆動して作業機３がロックされているか否かを判定する。

【0062】

ステップＳ１３において、作業機３がロックされていないと判定した場合、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機３がロックされるまで待機する。ステップＳ１３において、作業機３がロックされると、ステップＳ１４（制限ステップの一例）において、ＨＳＴコントローラ２６は、作業機３のロックを解除できない第１機能制限Ｆ１に遷移する。このような第１機能制限Ｆ１では、作業機ロックスイッチ２２を操作しても作業機３のロックが解除できないため作業機３が動作できないが、ステップＳ１２に示すようにパーキングブレーキ２５が作動していないため走行は可能である。

【0063】

一方、ステップＳ１２において、パーキングブレーキ２５が作動していると判定した場合、ＨＳＴコントローラ２６は、ステップＳ１５において、作業機３のロックの解除を許容する第２機能制限Ｆ２に遷移する。このような第２機能制限Ｆ２では、作業機３のロックの解除が許容されているため、作業機３を動作することができるが、ステップＳ１２に示すようにパーキングブレーキ２５が作動しているため走行は制限されている。

【0064】

第１機能制限Ｆ１では、ステップＳ１６において、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動しているか否かを判定する。ステップＳ１６においてパーキングブレーキ２５が作動していないと判定された場合、ＨＳＴコントローラ２６は、第１機能制限Ｆ１を維持する。

【0065】

一方、ステップＳ１６において、パーキングブレーキ２５が作動していると判定された場合、制御はステップＳ１５に移動し、ＨＳＴコントローラ２６は、第１機能制限Ｆ１から第２機能制限Ｆ２に遷移する。

【0066】

第２機能制限では、ステップＳ１７において、ＨＳＴコントローラ２６は、パーキングブレーキ２５が作動しているか否かを判定する。ステップＳ１７において、パーキングブレーキ２５が作動していないと判定された場合、ＨＳＴコントローラ２６は、ステップＳ１８において、自動で作業機３のロックを行う。具体的には、ＨＳＴコントローラ２６は、自動で作業機ロックバルブ２３に信号を出力し、作業機３をロックする。そして、ＨＳＴコントローラ２６は、第１機能制限Ｆ１に遷移する。一方、ステップＳ１７において、パーキングブレーキ２５が作動していると判定した場合、ＨＳＴコントローラ２６は、第２機能制限Ｆ２を維持する。

【0067】

このように、パーキングブレーキ２５の作動が解除された場合、ＨＳＴコントローラ２６は、第２機能制限Ｆ２から第１機能制限Ｆ１へと移行する。

【0068】

（特徴等）
本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、継続して稼働可能な中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の解除状態では作業機３の動作を制限する。これにより、走行する場合には作業機３の操作を行うことができない。このため、故障時に継続した作業を防止し、且つ故障対応を促すことができる。

【0069】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の作動状態では、作業機３の動作制限の解除を許容する。これにより、停止中は作業機３のロックを解除して作業機３を動作させることができる。このように走行と作業機３の操作を同時に行うことができないため、継続した作業を防止することができる。

【0070】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、作業機ロックスイッチ２２から作業機３をロックする信号を受信した後に、パーキングブレーキ２５の解除状態では作業機３の動作を制限する第１機能制限Ｆ１に遷移する。

【0071】

このように、オペレータが作業機ロックスイッチ２２を操作して作業機３の動作をロック状態にしてから、第１機能制限Ｆ１を実施している。これにより、作業機３のロックを解除した状態、且つパーキングブレーキ２５を解除した状態で作業機３を動かしている最中にＨＳＴコントローラ２６が中故障を検出した場合に、オペレータの意図によらない急な作業機３のロックが起こることを防止できる。

【0072】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の解除状態では作業機ロックスイッチ２２から作業機３のロックを解除する信号を受信しても、作業機３の動作の解除を行わない。
これにより、パーキングブレーキ２５が解除された状態では、作業機３を動作できないように制御することができる。

【0073】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の作動状態では作業機３の動作制限の解除を許容する第２機能制限Ｆ２の状態において、作業機ロックスイッチ２２から作業機３のロックを解除する信号を受信すると、作業機３の動作制限を解除した状態とする。

【0074】

このように、第２機能制限Ｆ２の状態では、作業機ロックスイッチ２２を操作することにより、作業機３のロックを解除することができ、作業機３を動作させることが可能となる。

【0075】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の解除状態では作業機３の動作を制限するように、作業機ロックバルブ２３を制御してブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７への作動油の供給を停止する。

【0076】

このように、作業機ロックバルブ２３を設け、作業機３を駆動するブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７への作動油の供給を停止することにより、作業機３の動作を制限することができる。

【0077】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、中故障を検出した場合、パーキングブレーキ２５の作動状態では、作業機ロックスイッチ２２から作業機３のロックを解除する信号を受信すると、作業機ロックバルブ２３によるブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７への作動油の供給の停止を解除する。

【0078】

このように、作業機ロックバルブ２３を制御することによって、中故障を検出し、パーキングブレーキ２５が作動している状態では、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７に作動油を供給して、作業機３を駆動することができる。

【0079】

本実施形態では、ＨＳＴコントローラ２６は、ブームパイロットバルブ３７ａ、３７ｂおよびバケットパイロットバルブ３８ａ、３８ｂへのパイロット用の作動油の供給を停止することによってブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７への作動油の供給を停止する。

【0080】

このように、ブームバルブ３２およびバケットバルブ３３を駆動するパイロット用の作動油の供給を停止することによって、作業機３の動作を制限することができる。

【0081】

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0082】

（Ａ）
上記実施形態では、中故障の場合に機能制限Ｆを実施しているが、小故障の場合にも機能制限Ｆを実施してもよい。

【0083】

（Ｂ）
上記実施形態のホイールローダ１の制御動作では、ステップＳ１２においてパーキングブレーキ２５が作動しているか否かを判定しているが、ステップＳ１２が設けられていなくてもよい。この場合、ステップＳ１１において、故障が中故障であると判定すると、パーキングブレーキ２５の作動に係わらず、ステップＳ１３における作業機３のロックを待って、ＨＳＴコントローラ２６は、第１機能制限Ｆ１に遷移する。第１機能制限Ｆ１に遷移した際にパーキングブレーキ２５が作動している場合は、ステップＳ１６の判定を経て、ステップＳ１５において、ＨＳＴコントローラ２６は、第２機能制限Ｆ２に遷移する。
（Ｃ）
上記実施形態では、ブームバルブ３２およびバケットバルブ３３を制御するパイロット用の作動油の供給を停止することによって、作業機３の動作を制限しているが、これに限らなくてもよい。例えば、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１７に供給される作動油の供給をバルブで停止することによって、作業機３の動作を制限してもよい。

【0084】

（Ｄ）
上記実施形態では、ステップＳ１７において作業機ロックスイッチ２２がロック操作されているか判定した次に、ステップＳ１８においてパーキングブレーキ２５が作動しているか否かが判定されているが、これに限らず、ステップＳ１８の次にステップＳ１７が行われてもよい。また、ステップＳ１７が設けられていなくてもよい。

【0085】

（Ｅ）
上記実施の形態では、作業機械の一例としてホイールローダを用いて説明したが、ホイールローダに限らなくてもよく、モータグレーダ、フォークリフト等であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0086】

本発明の作業機械および作業機械の制御方法によれば、故障時に継続した作業を防止し且つ故障対応を促すことが可能な効果を発揮し、ホイールローダ等として有用である。

【符号の説明】

【0087】

１ ホイールローダ
２ 走行体
３ 作業機
２５ パーキングブレーキ
２６ ＨＳＴコントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】