(57)【要約】【課題】作業具が架線へ接触する感電事故を防止しつつ、作業の自由度および効率を向上することが可能な作業車を提供する。【解決手段】作業具の上下動における移動上限を規制する主制御部２０と、車体が軌道走行用車輪によって支持されるオンレール状態か、車体が軌道外走行用車輪によって支持されるオフレール状態かを判定する台車状態判定部２１と、該台車状態判定部２１の判定結果に基づき主制御部２０によって規制される移動上限を切り換える副制御部２２と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道走行用の車輪と、軌道外走行用の車輪との何れかによって車体を支持して走行する台車を備え、該台車又は前記車体に上下動可能な作業具が搭載された作業車において、
前記作業具の上下動における移動上限を規制する主制御部と、
前記車体が軌道走行用車輪によって支持されるオンレール状態か、前記車体が軌道外走行用車輪によって支持されるオフレール状態かを判定する台車状態判定部と、
該台車状態判定部の判定結果に基づき前記主制御部によって規制される移動上限を切り換える副制御部と、を備えることを特徴とする作業車。
【請求項２】
前記副制御部は、前記オンレール状態と判定された場合に、前記作業具の上下動における移動上限を、オンレール用の移動上限に設定する一方で、前記オフレール状態と判定された場合に、前記作業具の上下動における移動上限をオフレール用の移動上限に設定する請求項１に記載の作業車。
【請求項３】
前記軌道走行用の車輪と前記軌道外走行用の車輪とを切り換える切換操作を検出する操作検出センサーと、
前記台車上に旋回可能に支持された前記車体の、前記台車に対する相対的な旋回位置を検出する旋回原点検出センサーと、を備え、
前記副制御部は、
前記旋回原点検出センサーにより、前記車体の旋回位置が予め設定された所定の旋回位置と一致していないことが検出され、且つ、前記操作検出センサーによる切換操作が検出された場合、前記作業具の上下動における移動上限をオンレール用の移動上限に設定する請求項２に記載の作業車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軌道と軌道外との両方を走行可能な作業車に関し、特にその高さ制限に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軌道と軌道外との両方を走行可能な作業車にあっては、１つの車台で、鉄輪により軌道上を走行可能なオンレール状態と、キャタピラやタイヤ輪により地上に降りているオフレール状態とを選択可能となっている（例えば、特許文献１参照）。
この種の作業車の場合、バックホー等の作業具のアーム部が架線に接触しないように、オンレール状態のときを基準として作業具の移動上限が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した作業車の場合、オンレール状態を基準として作業具の移動上限を設定しているため、例えば、架線高さが比較的低い場所においては、オフレール時に高さ不足により実施不能な作業が生じてしまうなど、作業内容に制限が生じてしまう場合があるという課題や、作業効率が著しく低下してしまうなどの課題がある。
一方で、架線の高さに応じて作業者が作業具の移動上限をオフレール時に都度設定するという方法も考えられるが、ヒューマンエラーなどにより設定誤りが生じた場合、作業具が架線に触れて感電事故や地絡事故が発生してしまう虞がある。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業具が架線へ接触する感電事故などを防止しつつ、作業の自由度および効率を向上することが可能な作業車を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために以下の構成を採用する。
この発明に係る作業車は、軌道走行用の車輪と、軌道外走行用の車輪との何れかによって車体を支持して走行する台車を備え、該台車又は前記車体に上下動可能な作業具が搭載された作業車において、前記作業具の上下動における移動上限を規制する主制御部と、前記車体が軌道走行用車輪によって支持されるオンレール状態か、前記車体が軌道外走行用車輪によって支持されるオフレール状態かを判定する台車状態判定部と、該台車状態判定部の判定結果に基づき前記主制御部によって規制される移動上限を切り換える副制御部と、を備えることを特徴としている。
このように構成することで、台車がオンレール状態かオフレール状態かによって車体の地上高が変化するが、台車状態判定部により台車がオンレール状態か、オフレール状態かを判定して、副制御部によって台車状態判定部の判定結果に基づき主制御部による作業具の移動上限を切り換えることができるので、車体の地上高が変化したときに、自動的に作業具の移動上限を切り換えることができる。
【０００７】
さらに、この発明に係る作業車は、上記作業車において、前記副制御部は、前記オンレール状態と判定された場合に、前記作業具の上下動における移動上限を、オンレール用の移動上限に設定する一方で、前記オフレール状態と判定された場合に、前記作業具の上下動における移動上限をオフレール用の移動上限に設定するようにしてもよい。
このように構成することで、オンレール用の移動上限とオフレール用の移動上限とを切り換えることで、オンレール時およびオフレール時の両方で最適な移動上限を設定することができる。
【０００８】
さらに、この発明に係る作業車は、上記作業車において、前記軌道走行用の車輪と前記軌道外走行用の車輪とを切り換える切換操作を検出する操作検出センサーと、前記台車上に旋回可能に支持された前記車体の、前記台車に対する相対的な旋回位置を検出する旋回原点検出センサーと、を備え、前記副制御部は、前記旋回原点検出センサーにより、前記車体の旋回位置が予め設定された所定の旋回位置と一致していないことが検出され、且つ、前記操作検出センサーによる切換操作が検出された場合、前記作業具の上下動における移動上限をオンレール用の移動上限に設定するようにしてもよい。
このように構成することで、予め設定された所定の旋回位置に車体が位置しているとき、すなわち車体が同一旋回位置にある場合の台車状態判定部による判定結果に基づいて、オフレール状態と判定された場合にのみ、作業具の移動上限をオフレール用の移動上限に設定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る作業車によれば、作業具が架線へ接触するのを防止しつつ作業具の移動上限を台車状態に応じて変化させて、作業効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の第一実施形態における軌陸バックホーがオンレール状態の場合の側面図である。
【図２】上記軌陸バックホーがオフレール状態のときの図１に相当する側面図である。
【図３】上記軌陸バックホーの概略構成を示すブロック図である。
【図４】上記軌陸バックホーの台車の状態を検出する距離センサーおよび旋回位置センサーを示す図である。
【図５】上記軌陸バックホーの操作検出センサーを示す図である。
【図６】この発明の第一実施形態における切換制御処理を示すフローチャートである。
【図７】上記軌陸バックホーがオフレールで且つ、オンレール状態の軌陸ダンプに砕石を積み込む場合を示す側面図である。
【図８】この発明の第二実施形態における図４に相当する図である。
【図９】この発明の第三実施形態における図４に相当する図である。
【図１０】この発明の第四実施形態における図４に相当する図である。
【図１１】この発明の第五実施形態の変形例における図４に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、この発明の第一実施形態における作業車について図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態における作業車である軌陸バックホー１の概略構成を示している。
この図１、図２に示すように、軌陸バックホー１は、軌道走行用の車輪である鉄輪２と、軌道外走行用の車輪であるキャタピラ３との何れかによって走行する台車４を備えている。台車４の上には、鉛直方向に延びる軸回りに車体５が旋回可能に支持されている。車体５には、オペレータ用の操縦室６と、作業具７とが設けられている。
【００１２】
作業具７は、主にブーム８とアーム９とバケット１０とを備えている。ブーム８は、側面視で車体５に接近・離間する方向に屈曲されており、車体５に対して上下方向に揺動可能に取り付けられている。アーム９は、上記ブーム８の先端に取り付けられ、ブーム８に対して曲げ伸ばし可能に取り付けられている。また、バケット１０は、アーム９に対して曲げ伸ばし可能に取り付けられ、車体５側に開口する凹状に形成されている。作業具７には、車体５に対するブーム８の上下動、ブーム８に対するアーム９の曲げ伸ばし動作、および、アーム９に対するバケット１０の曲げ伸ばし動作を行う各シリンダー１１〜１３が取り付けられている。
【００１３】
図３に示すように、軌陸バックホー１は、主制御部２０と、台車状態判定部２１と、副制御部２２とを備えている。
主制御部２０は、内燃機関などの動力源２５の駆動制御や、動力源２５からの動力を鉄輪２やキャタピラ３の駆動輪や車体５の旋回機構に伝達する伝達機構２６の駆動制御や、各シリンダー１１〜１３用の油圧回路２７等の駆動制御などを行う。より具体的には、操縦室６に設けられたレバー２８からの操作入力に従って、鉄輪２およびキャタピラ３による前進後退、車体５の旋回動作、作業具７のブーム８の上下動、アーム９の曲げ伸ばし動作、および、バケット１０の曲げ伸ばし動作等の制御を行う。
【００１４】
また、主制御部２０は、上記作業具７の上下動における移動上限（以下、単に移動上限と称す）を規制する。より具体的には、主制御部２０には、複数の移動上限の中からオペレータが架線１５（図１参照）の高さに応じた移動上限を選択して入力可能な選択スイッチ２９が接続されている。主制御部２０は、この選択スイッチ２９により選択された移動上限を超えないように、上記作業具７の揺動動作に制限を加えるように設定されている。なお、オペレータは、集電用の架線１５が軌道１６の上方に配索されている場合に、当該架線１５の高さに応じて予め設定された距離（例えば、保守用車マニュアル等で規定された５００ｍｍ）よりも作業具７が架線１５に接近しないように移動上限を決定する。なお、図１において、架線１５から下方向に一定距離だけ離間して設定される移動上限を二点鎖線で示している。
【００１５】
台車状態判定部２１は、台車４の鉄輪２の位置を検出する検出部３０の検出結果に基づいて台車４がオンレール状態かオフレール状態かを判定する。この台車状態判定部２１の判定結果は、副制御部２２に出力される。
【００１６】
副制御部２２は、台車状態判定部２１の判定結果および検出部３０の検出結果に基づき主制御部２０によって規制される移動上限を切り換える。より具体的には、副制御部２２は、台車４がオンレール状態と判定された場合には、上記作業具7の移動上限をオンレール用の移動上限に設定する一方で、オフレール状態と判定された場合には、作業具7の移動上限をオフレール用の移動上限に設定する。ここで、主制御部２０においては、安全側であるオンレール用の移動上限が設定されるが、オフレール状態であることが適正に判定された場合にだけ、既に設定されているオンレール用の移動上限を、当該オンレール用の移動上限に応じたオフレール用の移動上限に切り換える制御を行う。
【００１７】
図４に示すように、台車４は、車体５の旋回軸５ａが設けられた台車フレーム４０を備えている。この台車フレーム４０は、左右平行な一対のキャタピラ３により支持可能である。これらキャタピラ３の車幅方向内側には、台車４の前後方向の両下部にそれぞれ揺動軸４１が設けられ、これら揺動軸４１に軌陸フレーム４２がそれぞれ取り付けられている。そして、軌陸フレーム４２は、台車フレーム４０に対して、揺動軸４１周りの上下方向に揺動可能とされる。
【００１８】
各軌陸フレーム４２の端部には、軌間に対応した間隔で左右一対の鉄輪２がそれぞれ軸支されている。また、台車４には、軌陸フレーム４２と台車フレーム４０との間に渡ってシリンダー４３が取り付けられており、このシリンダー４３の伸縮動作により軌陸フレーム４２が上下方向に揺動されるようになっている。
【００１９】
検出部３０は、上記軌陸フレーム４２の位置を検出するために、レーザーや赤外線等による非接触式の距離センサーＳ１を備えている。この距離センサーＳ１は、車体５の前部および後部にそれぞれ取り付けられている。一方で、台車４の前後に配置される各軌陸フレーム４２の上面には、上記距離センサーＳ１に対向する位置に、上方にやや突出する被検出部４４が取り付けられている。距離センサーＳ１は、被検出部４４までの距離を検出して、その検出結果を台車状態判定部２１に出力する。台車状態判定部２１においては、検出部３０の検出結果に基づいて、軌陸フレーム４２の停止角度を演算している。
【００２０】
そして、台車状態判定部２１は、台車４に対する軌陸フレーム４２の停止角度が、鉄輪２とキャタピラ３との各最下端が一致する軌陸フレーム４２の閾角度（例えば、７７度１４分など）以上の場合に、オフレール状態と判定する。一方で、台車状態判定部２１は、オフレール状態以外の場合、すなわち台車４に対する軌陸フレーム４２の停止角度が上記閾角度よりも小さい場合に、台車４がオンレール状態であると判定する。なお、鉄輪２とキャタピラ３との最下端が一致する際の軌陸フレーム４２の角度は機種によって異なるため、予め上記台車状態判定部２１には機種毎の閾角度が設定されている（以下、第一変形例および第三変形例も同様）。
【００２１】
検出部３０は、さらに、台車４に対する車体５の旋回位置を検出するために、レーザーや赤外線等による非接触式の旋回位置センサーＳ２を備えている。旋回位置センサーＳ２は、車体５の外周部（この実施形態においては前部）に取り付けられている。一方で、台車フレーム４０の前後上部には、台車４の前後方向と車体５の前後方向とが一致する旋回原点で上記旋回位置センサーＳ２に対向する位置に、旋回位置検出用ドグ４５がそれぞれ取り付けられている。そして、旋回位置センサーＳ２に旋回位置検出用ドグ４５が対向する旋回位置と、それ以外の旋回位置とを、旋回位置センサーＳ２により検出することで、車体５の前後方向と台車４の前後方向とが一致する旋回原点の位置を検出可能となっている。
【００２２】
図５に示すように、検出部３０は、更に、鉄輪２によるオンレール状態と、キャタピラ３によるオフレール状態とを切り換えるオペレータによる切換操作を検出する操作検出センサーＳ３を備えている。この実施形態における操作検出センサーＳ３は、オンレール状態とオフレール状態との切換操作を行う操作レバー５０に取り付けられている。一方で、操作レバー５０がオンレールとオフレールとの中間位置のときに上記操作検出センサーＳ３に対向する位置には、中立位置検出用ドグ５１が立設されている。つまり、操作検出センサーＳ３により、オンレール状態からオフレール状態への切換操作、および、オフレール状態からオンレール状態への切換操作が検出可能となっている。そして、この操作検出センサーＳ３の検出結果は、上述した副制御部２２に出力される。なお、操作検出センサーＳ３は上記構成に限られず、例えば、マイクロスイッチなど接触式のスイッチを用いても良い。
【００２３】
ここで、副制御部２２は、旋回原点検出センサーＳ２により、車体５の旋回位置が、旋回原点ではないことが検出され、且つ、操作検出センサーＳ３によって操作レバー５０の切換操作が検出された場合に、オフレール状態への切換操作が検出されたとしても、作業具７の移動上限をオンレール用の移動上限、すなわちオフレール状態のときよりも低い移動上限を維持する。
【００２４】
一方で、副制御部２２は、旋回原点検出センサーＳ２によって旋回原点であると判定された場合には、台車４のオンレール状態とオフレール状態との判定結果に応じた作業具７の移動上限を設定する。つまり、台車４と車体５との前後方向が一致する旋回原点となり、オンレール状態とオフレール状態とをより正確に判定できる場合にのみ、より作業具７の作業範囲を架線１５に近い位置まで拡大することが可能となる。
【００２５】
ここで、図示は省略しているが、軌陸バックホー１のシリンダー１１，１２には、シリンダー１１，１２の伸び方向の上限を検知する伸び上限センサーが設けられており、シリンダー１１，１２の伸び量が制御量から所定以上離れた場合に、フェールセーフ制御として、シリンダー１１，１２を停止させるように設定されている。
【００２６】
この実施形態の軌陸バックホー１は上述した構成を備えており、次に、この軌陸バックホー１におけるオンレール用の移動上限とオフレール用の移動上限との切換制御について、図６を参照しながら説明する。なお、軌陸バックホー１においては、軌道１６上をオンレール状態で移動した（回送された）後に、オフレール状態となって作業を開始する場合が多いため、通常、移動上限の初期値はオンレール用の移動上限に設定されている。
【００２７】
まず、ステップＳ０１において、軌陸バックホー１がオンレール状態で軌道１６上を回送された後、停止したか否かを判定する。この判定の結果「Ｙｅｓ」（停止）の場合にはステップＳ０２に進み、「Ｎｏ」（停止ではない）の場合には、ステップＳ０１の処理を繰り返す。なお、通常は、回送時には作業具７が最も低い位置とされているので、停止後にオペレータによりオンレール時の移動上限が設定されることとなる。
【００２８】
ステップＳ０２においては、操作レバー５０がオンレールとオフレールとの間で操作されたか否かを判定する。この判定の結果が「ＹＥＳ」（操作された）の場合にはステップＳ０２に進み、「ＮＯ」（操作されていない）の場合には、ステップＳ０７に進む。
【００２９】
ステップＳ０３においては、台車４に対する車体５の旋回位置が旋回原点か否かを判定する。この判定の結果が「Ｙｅｓ」（旋回原点である）の場合にはステップＳ０４に進み、「Ｎｏ」（旋回原点ではない）の場合には、ステップＳ０７に進む。
ステップＳ０４においては、距離センサーＳ１の検出結果に基づき台車４がオフレール状態か否かを判定する。この判定の結果が「Ｙｅｓ」（オフレール状態である）の場合にはステップＳ０５に進み、「Ｎｏ」（オフレール状態ではない）の場合には、ステップＳ０７に進む。
【００３０】
ステップＳ０５においては、作業具７の移動上限をオフレール用の移動上限に設定する。
【００３１】
ステップＳ０６においては、操作レバー５０がオフレールとオンレールとの間で操作されたか否かを判定する。この判定の結果が「Ｙｅｓ」（操作された）の場合にはステップＳ０７に進み、「Ｎｏ」（操作されていない）の場合には、ステップＳ０６の処理を繰り返す。
【００３２】
そして、ステップＳ０７においては、作業具７の移動上限をオンレール用の移動上限に設定または維持して、上述した一連の処理を繰り返す。
【００３３】
したがって、上述した第一実施形態の作業車である軌陸バックホー１によれば、台車４がオンレール状態かオフレール状態かによって車体５の地上高が変化するが、台車状態判定部２１により台車４がオンレール状態か、オフレール状態かを判定して、副制御部２２によって台車状態判定部２１の判定結果に基づき主制御部２０による作業具７の移動上限を切り換えることができるので、オンレール状態とオフレール状態とを切り換えて車体５の地上高が変化したときに、自動的に作業具７の移動上限を切り換えることができる。その結果、作業具７が架線１５へ接触するのを防止しつつ作業具７の移動上限を台車４の状態に応じて変化させて、作業効率を向上することができる。
【００３４】
そして、オンレール用の移動上限とオフレール用の移動上限とを切り換えることで、車体５の地上高が低いオフレール状態の場合に、より高い移動上限を設定することができるため、オンレール時およびオフレール時の作業具７の移動上限を適正化、より具体的にはオフレール時の作業範囲を上方に拡大して、更なる作業効率の向上を図ることができる。
【００３５】
そして、とりわけ図７に示すオンレール状態の軌陸ダンプ６０に砕石を積み込む場合などには、作業具７の移動上限が低すぎて、軌陸バックホー１による積み込み作業が困難となっていたが、オフレール時の移動上限（図７中、二点鎖線で示す）を、オンレール時の移動上限（図２中、二点鎖線で示す）よりも高く設定することができるので、オンレール状態の軌陸ダンプ６０への積み込み作業などを容易に行うことが可能となる。
【００３６】
さらに、予め設定された旋回原点に車体５が位置しているときの台車状態判定部２１により、オフレール状態と判定された場合にのみ、作業具７の移動上限をオフレール用の移動上限に設定することができるため、台車４の状態が誤判定されるのを防止して、作業具７が架線１５に接触するのを確実に防止することができる。
【００３７】
なお、この発明の作業車は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態の軌陸バックホー１においては、オフレール時にキャタピラ３により走行可能な場合について説明したが、軌道１６外を走行可能であればキャタピラ３に限られるものではなくタイヤホイールを介して走行可能としても良い。
さらに、上述した実施形態の軌陸バックホー１は、バックホーを一例に説明したが、上下方向に変位可能な作業具を備えるものであれば、バックホーに限られるものではなく、例えば、クレーンなどであってもよい。
【００３８】
また、上述した実施形態では、車体５に配置した距離センサーＳ１の検出結果に基づいてオンレール状態およびオフレール状態を検出する場合について説明したが、オンレール状態およびオフレール状態を検出するセンサーは上記距離センサーＳ１に限られるものではない。以下、オンレール状態およびオフレール状態を検出するセンサーの第一変形例〜第四変形例について図８から図１１を参照しながら説明する。なお、上述した実施形態と同一部分に同一符号を付して説明する。
【００３９】
図８は、上述した実施形態の第一変形例における台車４を示している。この第一変形例における台車４は、軌陸フレーム４２の揺動軸４１にポテンショメータ方式の角度検出器７０が取り付けられている。この角度検出器７０は、台車フレーム４０に対する軌陸フレーム４２の揺動角度を検出して、この揺動角度の信号を、旋回軸５ａに設けられた電気用のスイベルジョイント７１を介して、上述した台車状態判定部２１に出力する。台車状態判定部２１は、角度検出器７０の検出結果、すなわち台車４に対する軌陸フレーム４２の停止角度に基づき、オフレール状態とオンレール状態とを判定する。この第一変形例によれば、車体５の旋回位置に関わらず軌陸フレーム４２の正確な揺動角度を検出できる点で有利となる。
【００４０】
図９は、上述した実施形態の第二変形例における台車４を示している。この第二変形例における台車４は、台車フレーム４０に対して、レーザーや赤外線などを用いた非接触式の距離センサー７２が前後２箇所に下向きに取り付けられている。距離センサー７２は、上面視で軌道１６のレール踏面上にそれぞれ配置されており、距離センサー７２とレール踏面との距離（換言すれば、台車フレーム４０とレール踏面との距離）を測定している。そして、距離センサー７２は、検出結果を上述した台車状態判定部２１に出力する。台車状態判定部２１は、距離センサー７２の検出結果に基づいて、距離センサー７２からレール踏面までの距離が相対的に長い場合はオンレール状態判定し、相対的に短い場合はオフレール状態と判定する。この第二変形例によれば、第一変形例と同様に、車体５の旋回位置に関わらず軌陸フレーム４２の正確な揺動角度を検出できる。
【００４１】
図１０は、上述した実施形態の第三変形例における台車４を示している。この第三変形例における台車４は、軌陸フレーム４２の揺動軸４１にロータリーエンコーダー方式の角度検出器７３が取り付けられている。さらに、この第三変形例においては、上述した第一変形例の電気用のスイベルジョイント７１に代えて、非接触方式の電力・信号送受信装置７４が旋回軸５ａの周囲に設けられている点で相違している。
【００４２】
図１１は、上述した実施形態の第四変形例における台車４を示している。この第四変形例における台車４は、上述した第三変形例と同様に非接触方式の電力・信号送受信装置７４を用いている。また、この第四変形例における台車４は、軌陸フレーム４２のオンレール状態、オフレール状態、及び、これらの中間位置の各揺動角度を検出するための複数、より具体的には３つの近接スイッチ７５が上下に並べて設けられている。この近接スイッチ７５は、例えば、軌陸フレーム４２が近接した際にオフ状態からオン作動するか、又はオン状態からオフ作動するようになっており、これら近接スイッチ７５の検出結果が、電力・信号送受信装置７４を介して台車状態判定部２１に出力される。台車状態判定部２１においては、近接スイッチ７５の作動状況に基づいて軌陸フレーム４２がオンレール時の揺動角度かオフレール時の揺動角度か分かるので、これら近接スイッチ７５の検出結果に基づいて台車４のオフレール状態とオンレール状態とを判定することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１６  軌道
２  鉄輪（軌道走行用車輪）
３  キャタピラ（軌道外走行用車輪）
４  台車
５  車体
７  作業具
２０  主制御部
２１  台車状態判定部
２２  副制御部
Ｓ２  旋回原点検出センサー
Ｓ３  操作検出センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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