(57)【要約】【課題】電動機の駆動を制御して効率の良い作動を的確に行うことができるとともに、電動機の小型化が図れ、以て装置全体の小型化及び低コストを図ることのできる作業車輌における電動作業機器の作動制御装置を提供する。【解決手段】車輌走行用の電源を利用して電動機を駆動させて架装した電動作業機器を作動させる作業車輌において、電動作業機器は、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有し、制御部３０からの制御信号に基づいて位相制御部３６によって誘起電圧波形と電流波形との位相を制御をして電動機を駆動させることで、電動作業機器による上記第１作動と第２作動とを作動制御するように構成されている。第１作動においては誘起電圧波形と電流波形との位相を同期させて電動機を駆動させ、第２作動においては誘起電圧波形よりも電流波形の位相を進めて電動機を駆動させるようにしている。【選択図】  図３
2004203107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌走行用の電源を利用して電動機を駆動させて架装した電動作業機器を作動させる作業車輌において、
前記電動作業機器は、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有し、前記電動機を誘起電圧波形と電流波形との位相制御によって駆動させることで、電動作業機器による上記第１作動と第２作動とを作動制御するように構成されたことを特徴とする作業車輌における電動作業機器の作動制御装置。
【請求項２】
前記第１作動においては誘起電圧波形と電流波形との位相を同期させて前記電動機を駆動させ、前記第２作動においては誘起電圧波形よりも電流波形の位相を進めて前記電動機を駆動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の作業車輌における電動作業機器の作動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌走行用の電源を利用して電動機を駆動させて架装した電動作業機器を作動させる作業車輌に関し、特に架装した電動作業機器を作動制御する作動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車輌に電動作業機器を架装した作業車輌としては、例えば、塵芥収容箱の後方開口部に連設された塵芥投入箱の内部に塵芥積込装置を設けた塵芥収集機器を車輌に架装した塵芥収集車があり、各油圧シリンダの伸縮作動により塵芥積込装置を駆動させることで、当該塵芥積込装置により塵芥を塵芥収容箱に積込むようにしている。
【０００３】
具体的には、塵芥積込装置は、塵芥投入箱内において上下方向に摺動する摺動板と、この摺動板の下端部に前後方向に揺動する押込板とを備えてなり、これら摺動板及び押込板を反転、下降、圧縮、上昇を１サイクルとして作動させることによって塵芥を積込んでいる（特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、このように作動する塵芥積込装置においてその駆動源はエンジンであり、エンジンから動力取出装置（ＰＴＯ）を介して油圧モータを駆動させ、この油圧モータにより油圧ポンプを作動させて各油圧シリンダを伸縮動作させることによって上述したように塵芥積込装置を作動させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３１５５１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように作動する塵芥積込装置では、圧縮、上昇工程時には塵芥による反力などにより大きな負荷がかかるため、大きなトルクによる動作を行い、また、反転、下降工程時には塵芥による負荷の影響を殆ど受けずに当該負荷が軽減するため、小さいトルクで動作速度を上げるようにすることが、全体の作動効率を高める上で有効である。
【０００７】
しかしながら、上記従来のようにエンジンを駆動源として油圧モータを駆動させているものでは、作業者のアクセル操作によりエンジン回転数を高速回転にして高速動作を得る必要があり、このような操作を作業者が各工程に対し繰り返し効率良く行なうことは事実上不可能であった。
【０００８】
また、電動機を用いてこの電動機の駆動により油圧ポンプを作動させて塵芥積込装置を上述のように作動させることも可能であるが、この場合には電動機に大トルク−高速度の両極の特性を持たせる必要があり、これには電動機の大型化が避けられず、この結果、装置全体の大型化とコスト高を招くことになる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、車輌に搭載され、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有する作業車輌の電動作業機器において、上記各作動ごとに電動機の駆動を制御して効率の良い作動を行うことができるとともに、電動機の小型化が図れ、以て装置全体の小型化及び低コストを図ることのできる作業車輌における電動作業機器の作動制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の作業車輌における電動作業機器の作動制御装置は、車輌走行用の電源を利用して電動機を駆動させて架装した電動作業機器を作動させる作業車輌において、前記電動作業機器は、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有し、前記電動機を誘起電圧波形と電流波形との位相制御によって駆動させることで、電動作業機器による上記第１作動と第２作動とを作動制御するように構成されたものである。
【００１１】
請求項２に係る発明の作業車輌における電動作業機器の作動制御装置は、前記第１作動においては誘起電圧波形と電流波形との位相を同期させて前記電動機を駆動させ、前記第２作動においては誘起電圧波形よりも電流波形の位相を進めて前記電動機を駆動させるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では作業車輌として塵芥収集機器（電動作業機器）を車輌に架装してなる塵芥収集車を例に採って説明する。
【００１３】
図１は、塵芥収集車の概略の構成を示している。
【００１４】
図１において、１は塵芥収集車で、車体２上に塵芥収容箱３が載置されている。この塵芥収容箱３の後方開口部４には、その上方で枢支５された塵芥投入箱６が連接されており、この塵芥投入箱６は、塵芥収容箱３と塵芥投入箱６との間に装設された図示しない傾動シリンダにより枢支５を以て傾動自在に構成されている。
【００１５】
さらに、塵芥投入箱６の後部には投入口７が開口されるとともに、その内部には塵芥積込装置Ａが装備されている。
【００１６】
この塵芥積込装置Ａは、塵芥投入箱６内の塵芥を圧縮して塵芥収容箱３内に詰め込むためのもので、以下、この塵芥積込み装置Ａの構成について説明する。
【００１７】
塵芥投入箱６の両側壁には溝型鋼で形成された案内溝部材８が補強枠を兼ねて前方上部より後方下部に向かって敷設されている。
【００１８】
また、塵芥投入箱６内にはその横幅一杯に広がる摺動板１０が収容され、この摺動板１０の両側縁の上下には案内ローラ１１が軸着され、これらの案内ローラ１１は前記案内溝部材８の内壁に沿って摺動自在に嵌合されている。
【００１９】
前記摺動板１０の背面上部にはブラケットを介して枢軸１２が軸支されており、この枢軸１２は前記案内溝部材８の背面に沿うとともに、摺動板１０の摺動距離に合致して塵芥投入箱６の側壁に形成された図示しない切欠きを越えて塵芥投入箱６の内側より外側に突出するようになっている。
【００２０】
そして、塵芥投入箱６の側壁から外側に突出した枢軸１２と塵芥投入箱６の下部間には、塵芥投入箱６の外側に設けられる第一伸縮シリンダ１３が案内溝部材８の傾斜方向に沿って、かつ、その上方に偏位して連結され、この第一伸縮シリンダ１３の伸縮作動によって摺動板１０を案内溝部材８に沿って往復移動させるようにしている。
【００２１】
また、前記摺動板１０の下端には、塵芥投入箱６の横幅一杯に広がる押込板１５が前後に揺動自在に軸支されている。
【００２２】
前記押込板１５の先端は前方に向かって若干屈折形成されている。前記押込板１５の背面に突設した突片１５ａと前記摺動板１０の背面上部に設けられた枢軸１２間には、第二伸縮シリンダ１４が連結され、この第二伸縮シリンダ１４の伸縮作動によって前記押込板１５を前後に揺動させるようにしている。
【００２３】
さらに、前記塵芥収容箱３内には排出板２０が前後方向に摺動自在に配設されている。排出板２０は、塵芥収容箱３の横幅及び上下高さと略同じ大きさに形成された板状体であり、図示しない排出シリンダの伸縮動作により塵芥収容箱３内を前後に摺動する。
【００２４】
そして、このように構成された塵芥積込装置Ａは、第一、第二伸縮シリンダ１３、１４が何れも伸長して摺動板１０が上昇終了位置にある状態で、投入口７を通して塵芥を塵芥投入箱６内に投入し、図示しない始動スイッチをＯＮ操作することで、以下に説明する積込動作を開始する。
【００２５】
まず、図２（ａ）に示す状態で第二伸縮シリンダ１４が縮退作動して押込板１５が反転作動し、反転終了位置〔図２（ｂ）参照〕に達する（反転工程）。この後、第一伸縮シリンダ１３が縮退作動して摺動板１０が下降し、これに伴って押込板１５が下降工程に移行する。
【００２６】
次に、押込板１５の下降終了位置〔図２（ｃ）参照〕に達すると、第二伸縮シリンダ１４を伸長させて押込板１５を前方に揺動させ圧縮工程に移行する。
【００２７】
そして、押込板１５が最前方位置〔図２（ｄ）参照〕まで揺動すると、第一伸縮シリンダ１３を縮退させて押込板１５を上昇させ、上昇工程に移行し、押込板１５が上昇終了位置に達すると〔図２（ａ）参照〕、一連の積込動作を終了する。
【００２８】
これにより反転、下降、圧縮、上昇の各工程を１サイクルとした塵芥積込動作を繰り返して行うことができる。
【００２９】
また、塵芥収容箱３に塵芥を詰め込む際において、塵芥収容箱３内の排出板２０は、最後方位置に配置されており、前記塵芥積込装置Ａにより詰め込まれる塵芥が排出板２０を押圧する力が所定以上に達した際に、排出シリンダが縮退することで徐々に前方に移動する。このような排出板２０の移動動作によって塵芥を圧縮しながら積み込むことができる。
【００３０】
そして、このように塵芥を積み込んで塵芥収容箱３が満杯状態になると、塵芥の排出作業に移る。すなわち、傾動シリンダを伸長させ、塵芥投入箱６を枢支５を中心にして上方に傾動させて塵芥収容箱３の後部を開放状態にした後、排出シリンダを伸長させ、塵芥収容箱３の前部に位置する排出板２０を後方に移動させることで、この塵芥収容箱３内に収容された塵芥を排出する。
【００３１】
ところで、上述した塵芥積込装置Ａ等からなる塵芥収集機器は、図３に示すように車輌走行用の電源であるバッテリＢを利用して電動モータ（電動機）Ｍを作動させることで駆動している。すなわち、バッテリーＢを電源として電動モータＭを作動させて油圧ポンプＰを作動させるとともに、各切換制御弁を切換えて油圧ポンプＰからの圧油の供給経路を切換制御することで、前記各シリンダを前述したように伸縮作動させるようにしている。
【００３２】
そして、上記電動モータＭは制御装置により以下のように駆動制御されている。
【００３３】
図３は、上述した電動モータを駆動制御するための制御装置の構成を示している。
【００３４】
図３において、３０は制御部であり、この制御部３０には操作部３１から操作信号が入力されるとともに、前記塵芥収集機器の各動作を検出する各検出器群３２から検出信号が入力されている。
【００３５】
そして、この制御部３０では、上記操作信号及び検出信号に基づいて、油圧モータＭの駆動制御を行いながらモータ駆動回路３３を介して油圧ポンプＰを作動させるとともに、図示しない切換制御弁を切換えて油圧ポンプＰからの圧油の供給経路を切換制御し、これによって各シリンダを伸縮作動させることで、塵芥収集機器を作動制御している。
【００３６】
ここで、油圧モータＭの駆動は次のようにして制御されている。
【００３７】
まず、前述した各工程において、反転工程と下降工程では塵芥による負荷の影響を殆ど受けない、いわゆる空移動であるため電動モータＭを高速回転で駆動させ、油圧ポンプＰからの圧油の吐出量を増大させて摺動板１０及び押込板１５を高速作動させる。一方、圧縮工程と上昇工程では塵芥の反力などにより受ける負荷が大きいため電動モータＭを大トルクが得られるように駆動させ油圧ポンプＰを通じて摺動板１０及び押込板１５を大きな負荷に抗するように大トルク作動させる。
【００３８】
具体的には、図３に示すように電動モータＭの磁極位置（誘起電圧波形）を検知するための検知器３５を設けている。この検知器３５は、３個のホール素子からなり、これらホール素子の各信号と誘起電圧波形が同期するように当該ホール素子をそれぞれ取り付けている。
【００３９】
そして、上記検知器３５で検知された検出信号が位相調整部である３相電流波形生成部３６に入力される。また、この３相電流波形生成部３６には、前記モータ駆動回路３３からの電流信号が入力されている。
【００４０】
よって、３相電流波形生成部３６では、制御部３０から出力される制御信号に基づいて位相調整信号をモータ駆動回路３３に出力し電動モータＭの駆動制御を行う。詳しくは、圧縮工程と上昇工程においては図４に示すように磁極位置と電流波形との位相を同期させ、また、反転工程と下降工程においては図５に示すように磁極位置よりも電流波形の位相を進める。
【００４１】
これにより圧縮工程と上昇工程においては、電動モータＭには図６に破線で示す低速・大トルクの特性を持たせることができ、摺動板１０及び押込板１５を大トルク作動させる。
【００４２】
また、反転工程と下降工程においては、電動モータＭには図６に一点鎖線で示す高速・小トルクの特性を持たせることができ、摺動板１０及び押込板１５を高速作動させる。つまり、磁極位置よりも電流波形の位相を進めることで、弱め界磁となり、見せかけ上は誘起電圧が低くなることで、同位相時の最大回転速度より大きな回転速度を得ることができる。
【００４３】
なお、上述のように位相を変化させる条件としては、まずＰＷＭデューティでの速度調整を行った上で、端子間電圧（デューティ）が飽和した時点から位相差（電流位相進み）を持たせてさらに回転速度を上げるようにする。
【００４４】
このように制御部３０からの指令に基づいて３相電流波形生成部３６により位相制御を行って電動モータＭを駆動制御することで、塵芥積込装置Ｘを各工程の状況に応じて効率の良い作動を行うように、しかも的確に制御することができる。
【００４５】
また、電動モータＭを上述のように位相制御することで、高トルクと高速回転との両極の特性を得ることができるため、この電動モータＭの小型化を図ることができ、この結果、装置全体の小型化及び低コストを図ることができる。つまり、これまで大トルク、高速回転の両極の特性を得るためにはそれに応じたサイズの大きい電動モータが必要であったが、上述のように電動モータＭを位相制御することにより、トルクを重点特性として設計し最高速を低めに設定できることから、当該電動モータを小型にすることができる。
【００４６】
これにより、ハイブリッドカーや電気自動車のような車輌走行用のバッテリ電源を利用する作業車輌に対して非常に有用な電動作業機器の作動制御装置を提供することができる。
【００４７】
以上説明した作動制御では、塵芥積込装置Ｘにおける摺動板１０と押込板１５とによる積込作動を制御ものであったが、このような作動制御は排出板２０の排出作動にも適用することができる。
【００４８】
具体的には、排出板２０を塵芥収容箱３の前部から後方に移動させる排出動作初期においては、収容した塵芥の押し出しに大きな負荷がかかるので大トルクを必要とする。このため、排出動作初期では、前述したように位相を同期させて電動モータＭを駆動させることで、大トルクを得て排出シリンダを伸長作動させて排出板２０を後方に移動させる。
【００４９】
一方、排出板２０が後方に移動するに従って後部の塵芥が徐々に排出されることで負荷が徐々に軽減されることから、排出板２０が所定位置まで後方に移動した時点からは、前述した位相差を徐々に持たせるようにして電動モータを駆動させることで、排出シリンダの伸長動作速度を徐々に高速にして排出板２０の後方への移動を速くする。
【００５０】
このように電動モータを駆動制御して排出板２０の排出作動を制御することによっても効率の良い塵芥の排出を行うことができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、作業車輌として塵芥収集車を例に採って説明したが、本発明は、塵芥収集車に限らず、車輌に搭載され、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有する電動作業機器を作動制御する作業車輌全般に適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の作業車輌における電動作業機器の作動制御装置によれば、低速・大トルクでの作動が必要な第１作動と、高速・小トルクでの作動が必要な第２作動とを有する電動作業機器において、電動機を誘起電圧波形と電流波形との位相制御によって駆動させることで、電動作業機器による上記第１作動と第２作動とを作動制御するように構成したことで、上記各作動ごとに電動機の駆動を制御して効率の良い作動を的確に行うことができるとともに、電動機の小型化が図れ、以て装置全体の小型化及び低コストを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】塵芥収集車を示す側面から見た断面図である。
【図２】塵芥積込装置の作動状態を説明する概略図である。
【図３】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】電動モータの位相制御を説明する図である。
【図５】電動モータの位相制御を説明する図である。
【図６】電動モータの位相制御により当該電動モータが得る回転数とトルクとの特性を示す図である。
【符号の説明】
１  塵芥収集車（作業車輌）
３  塵芥収容箱
６  塵芥投入箱
Ｘ  塵芥積込装置
Ｍ  電動モータ
【図１】
2004203107.tif 000003
【図２】
2004203107.tif 000004
【図３】
2004203107.tif 000005
【図４】
2004203107.tif 000006
【図５】
2004203107.tif 000007
【図６】
2004203107.tif 000008