(57)【要約】【課題】プルアウトの発生を抑止でき、かつ鉱山における作業効率の低下を防止できる鉱山用ダンプトラックを提供する。【解決手段】鉱山用ダンプトラックの制御部は、荷台（３）の姿勢が第３の傾斜閾値（θ１）になった場合に、荷重バランスが第１の荷重閾値（Ｗ１）以上であるか否かを判定し、荷重バランスが第１の荷重閾値以上であると判定した場合に、荷台の姿勢が第２の傾斜閾値（θ２）になるまで荷台を回動させた後に停止するようホイストシリンダ（４）の作動を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームと、前記車体フレームにそれぞれサスペンションを介して取り付けられる前輪及び後輪と、前記前輪または前記後輪を駆動する原動機と、前記車体フレームにヒンジピンを介して取り付けられる荷台と、この荷台を前記ヒンジピンを中心に上下方向に回動させるホイストシリンダと、前記各サスペンションの圧力を検知する圧力センサと、少なくとも前記原動機及び前記ホイストシリンダの作動を制御する制御部と、を備えた鉱山用ダンプトラックにおいて、
前記車体フレームに対する前記荷台の姿勢を検知する姿勢検知センサを設け、
前記制御部は、前記各圧力センサからの圧力データに基づいて前記鉱山用ダンプトラックの荷重バランスを演算すると共に、当該荷重バランスと前記姿勢検知センサにより検知された前記荷台の姿勢とに基づいて前記ホイストシリンダの作動を制御し、
前記荷重バランスに対する閾値として第１の荷重閾値が予め設定されると共に、前記荷台の姿勢に対する閾値として、前記荷台の傾斜角度が最大となる第１の傾斜閾値、前記第１の傾斜閾値より傾斜角度が小さい第２の傾斜閾値、及び前記第２の傾斜閾値より傾斜角度が小さい第３の傾斜閾値が予め設定され、
前記制御部は、前記荷台の姿勢が前記第３の傾斜閾値になった場合に、前記荷重バランスが前記第１の荷重閾値以上であるか否かを判定し、前記荷重バランスが前記第１の荷重閾値以上であると判定した場合に、前記荷台の姿勢が前記第２の傾斜閾値になるまで前記荷台を回動させた後に停止するよう前記ホイストシリンダの作動を制御することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
【請求項２】
請求項１において、
地面に対する前記車体フレームの傾斜角度を検知する傾斜センサをさらに備え、
前記制御部は、前記傾斜センサにより検知された前記車体フレームの傾斜角度に基づいて前記荷重バランスの補正を行い、補正された前記荷重バランスを用いて前記ホイストシリンダの作動を制御することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記制御部は、前記荷台の姿勢が前記第２の傾斜閾値になるまで前記荷台を回動させた後に停止するよう前記ホイストシリンダの作動を制御した後に、前記荷台の姿勢が前記第１の傾斜閾値未満であると判定された場合には、前記荷台の姿勢が前記第１の傾斜閾値になるまで前記荷台を回動させた後に停止するよう前記ホイストシリンダの作動を制御することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
【請求項４】
請求項３において、
前記荷重バランスに対する閾値として、前記第１の荷重閾値より小さい第２の荷重閾値が予め設定され、
前記制御部は、前記荷台の姿勢が前記第１の傾斜閾値になるまで前記荷台を回動させて停止した後に、前記荷重バランスが前記第２の荷重閾値以上であると判定された場合には、前記ホイストシリンダの伸長動作を禁止すると共に前記原動機の駆動を制限するよう制御することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
【請求項５】
請求項４において、
前記制御部は、前記ホイストシリンダの伸長動作を禁止すると共に前記原動機の駆動を制限するよう制御した後に、前記荷台の姿勢が前記第３の傾斜閾値近傍になった場合には、前記ホイストシリンダの伸長動作の禁止を解除及び前記原動機の駆動の制限を解除するよう制御することを特徴とする鉱山用ダンプトラック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉱山用ダンプトラックに関し、特に、積載物を放土する際に生じるプルアウトを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉱山で用いられる大型のダンプトラックでは、荷台に積載される鉱石等の積載物の重量が大きいため、荷下ろし作業（放土作業）時に車両に与える衝撃は大きく、無視できない。特に、荷下ろし作業において荷台から鉱石等が落下する際に、荷台を上下動させるホイストシリンダが衝撃的な伸び動作をするいわゆるプルアウトが生じるが、このプルアウトの発生を抑止することは、鉱山用ダンプトラックにおいて重要なことである。
【０００３】
積載物の重力が大きくても車両に与える衝撃等を抑えて安全に荷下ろし作業を行うことのできる技術として、例えば特許文献１が公知である。特許文献１には、「シリンダ機構によってベッセルを傾動動作させる油圧回路を持つダンプ車において、ベッセルが荷の排出に最適な角度になったときに一旦停止させ、その後に一定時間を経過してベッセルをその最大傾斜角度に設定可能な油圧回路とする。また、ベッセルの傾斜角度を検出する手段を設け、この手段による検出角度に応じて、ベッセルが停止する前にシリンダ機構による傾動速度を低下させる。」ということが記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１３９２００号公報
【特許文献２】特開２００７−２９８４４９号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９０６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ベッセル（荷台）が積載物の荷下ろしに最適な角度になったときに一旦停止させる構成となっているが、鉱山用のダンプトラックでは、荷下ろし作業（ダンプ作業）に最適な荷台（以下、適宜ボディという）の角度は、荷台の上げ角度が最大となる最大ボディ傾斜角度近辺であるため、特許文献１において最適な荷台の角度を最大ボディ傾斜角度近辺に設定した場合には、依然としてプルアウトが起こり易い状態となっている。
【０００６】
一方、積載物が少ない場合には、荷台を一気に最大ボディ傾斜角度まで上げて荷下ろししても、車両に与える衝撃は少ないため、作業効率の観点からは荷台を荷下ろしの途中に一旦停止させない方が望ましい。しかし、特許文献１では、荷下ろし作業に最適な荷台の角度で荷台を一旦停止させる構成であるため、荷台の積載量が少ない場合には作業効率が低下するという課題がある。
【０００７】
以上より、特許文献１に記載の技術では、鉱山用ダンプトラックにおけるプルアウトの発生を抑止すること、及び作業効率の低下を防止することについて改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、プルアウトの発生を抑止でき、かつ鉱山における作業効率の低下を防止できる鉱山用ダンプトラックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、車体フレームと、前記車体フレームにそれぞれサスペンションを介して取り付けられる前輪及び後輪と、前記前輪または前記後輪を駆動する原動機と、前記車体フレームにヒンジピンを介して取り付けられる荷台と、この荷台を前記ヒンジピンを中心に上下方向に回動させるホイストシリンダと、前記各サスペンションの圧力を検知する圧力センサと、少なくとも前記原動機及び前記ホイストシリンダの作動を制御する制御部と、を備えた鉱山用ダンプトラックにおいて、前記車体フレームに対する前記荷台の姿勢を検知する姿勢検知センサを設け、前記制御部は、前記各圧力センサからの圧力データに基づいて前記鉱山用ダンプトラックの荷重バランスを演算すると共に、当該荷重バランスと前記姿勢検知センサにより検知された前記荷台の姿勢とに基づいて前記ホイストシリンダの作動を制御し、前記荷重バランスに対する閾値として第１の荷重閾値（Ｗ１）が予め設定されると共に、前記荷台の姿勢に対する閾値として、前記荷台の傾斜角度が最大となる第１の傾斜閾値（θ３）、前記第１の傾斜閾値より傾斜角度が小さい第２の傾斜閾値（θ２）、及び前記第２の傾斜閾値より傾斜角度が小さい第３の傾斜閾値（θ１）が予め設定され、前記制御部は、前記荷台の姿勢が前記第３の傾斜閾値になった場合に、前記荷重バランスが前記第１の荷重閾値以上であるか否かを判定し、前記荷重バランスが前記第１の荷重閾値以上であると判定した場合に、前記荷台の姿勢が前記第２の傾斜閾値になるまで前記荷台を回動させた後に停止するよう前記ホイストシリンダの作動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プルアウトの発生を抑止でき、かつ鉱山における作業効率の低下を防止できる鉱山用ダンプトラックを提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る鉱山用ダンプトラックの側面図。
【図２】荷台の回動位置を示す図。
【図３】制御装置への入出力の構成図。
【図４】ホイストシリンダへの圧油の入出力の構成図。
【図５】プルアウト発生を抑止する制御処理の手順を示すフローチャート。
【図６】プルアウト発生を抑止する制御処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係る鉱山用ダンプトラックについて、以下、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る鉱山用ダンプトラックの側面図である。本実施形態に係る鉱山用ダンプトラック（以下、ダンプトラックと略記する）は、図１に示すように、車体フレーム１と、車体フレーム１の前部に設けた運転室２と、車体フレーム１に保持され、鉱石等の積載物が積み込まれる荷台（ボディ）３と、車体フレーム１の後部に取り付けられたヒンジピン２１を介して荷台３を実線と二点鎖線との間で上下方向に回動させるホイストシリンダ４と、左右の前輪２０ａに配置される左右のサスペンションシリンダ５ａと、左右の後輪２０ｂに配置される左右のサスペンションシリンダ５ｂと、駆動輪である後輪２０ｂを駆動するエンジン２５（図１において図示せず）と、を備えている。
【００１３】
また、荷台３の回動角度を検出するための角度センサ２２がヒンジピン２１の近傍位置に設けられており、この角度センサ２２からの検出信号に基づいて、荷台３の車体フレーム１に対する回動角度（姿勢）を検出することができる。なお、ホイストシリンダ４のストローク位置（伸長距離）が分かれば、荷台３の車体フレーム１に対する回動角度を求めることができるため、角度センサ２２の代わりにホイストシリンダ４のストローク位置を検知するストロークセンサ（図示せず）を用いても良い。角度センサ２２及びストロークセンサは、何れも本発明の「姿勢検知センサ」に相当する。
【００１４】
前側のサスペンションシリンダ５ａ及び後側のサスペンションシリンダ５ｂは、車体フレーム１、荷台３、及び荷台３に積載された積載物（重量物）を支持している。各サスペンションシリンダ５ａ、５ｂには、シリンダ圧力を計測するための圧力センサ１０ａ、１０ｂがそれぞれ取り付けられている。これら圧力センサ１０ａ、１０ｂからの検出データにより、積載物の荷重が計測される。
【００１５】
また、運転室２には、車体フレーム１の傾きを検出するための傾斜センサ１１が取り付けられているほか、荷台３の上げ操作（ボディ上げ操作）及び下げ操作（ボディ下げ操作）を行うための操作レバー（図示せず）や、各種表示機器（図示せず）も設けられている。なお、平坦な作業現場であれば、傾斜センサ１１はなくても良い。
【００１６】
図２は、荷台３の回動位置（傾斜角度）を示す図である。図２には、荷台３の回動位置として３つの段階が示されている。これら３つの回動位置となるそれぞれの荷台３の傾斜角度θ１、θ２、θ３は、プルアウト発生を判断する際の傾斜閾値として予め設定されるものである。具体的には、荷台３がボディ傾斜角度θ３（符号６で示される角度）まで上方向に回動した位置が荷台３の上げ方向における最大回動位置、すなわち最大ボディ上げ位置である。この最大ボディ上げ位置まで荷台３が傾斜するボディ傾斜角度θ３が、本発明の第１の傾斜閾値である。
【００１７】
なお、この最大ボディ上げ位置までホイストシリンダ４が伸長した位置が、ホイストシリンダ４の最大伸長位置であることは言うまでもない。ここで、ホイストシリンダ４は荷台３が最大ボディ位置まで回動しても、そこから多少の伸長を許容できる構成となっている。そのため、荷台３は、ボディ傾斜角度θ３より少し大きい角度まで回動した姿勢になる場合がある（荷台３の傾斜角度θがθ３を超える場合、すなわち、図５のＳ９でＹｅｓとなる場合がある）。
【００１８】
また、荷台３が位置８まで回動する傾斜角度、すなわち、ボディ傾斜角度θ３より少し小さいボディ傾斜角度θ２が本発明の第２の傾斜閾値であり、荷台３が位置７まで回動する傾斜角度、すなわちボディ傾斜角度θ２より少し小さいボディ傾斜角度θ１が、本発明の第３の傾斜閾値である。なお、荷台３の傾斜角度をホイストシリンダ４のストローク位置から求める場合には、第１〜第３の傾斜閾値として、ホイストシリンダ４のストローク位置を設定すれば良い。
【００１９】
次に、プルアウトの発生を抑止するための制御の詳細について説明する。図３は制御装置９への入出力の構成を示す図、図４はホイストシリンダ４への圧油の入出力の構成を示す図である。制御装置（制御部）９は、軸重計算を行う演算部を含み、図３に示すように、前側の左右のサスペンションシリンダ５ａのシリンダ圧力を検出するための各圧力センサ１０ａからの検出信号、後側の左右のサスペンションシリンダ５ｂのシリンダ圧力を検出するための各圧力センサ１０ｂからの検出信号、傾斜センサ１１からの検出信号、角度センサ２２からの検出信号が入力される。なお、本実施形態では、荷重バランスとして、後輪２０ｂを軸支する後軸に掛かる荷重である後軸重Ｗの値を用いているが、単に各サスペンションシリンダ５ａ，５ｂの圧力差を用いて以下に説明するプルアウトの防止制御を行うようにしても良い。
【００２０】
制御装置９は、圧力センサ１０ａから得られた圧力データをサスペンションシリンダ５ａの受圧面積と積算することで、サスペンションシリンダ５ａにかかる荷重に変換することができる。同様にして、圧力センサ１０ｂから得られた圧力データをサスペンションシリンダ５ｂの受圧面積と積算することで、サスペンションシリンダ５ｂにかかる荷重に変換することができる。そして、制御装置９は、各サスペンションシリンダ５ａ、５ｂにかかる荷重を和算して、サスペンションシリンダ５ａ、５ｂにかかる全荷重を求める。
【００２１】
制御装置９は、求めたサスペンションシリンダ５ａ、５ｂの全荷重に対して傾斜センサ１１からの傾斜角データを用いて傾斜交点補正を行い、車体フレーム１が傾斜していない場合のサスペンションシリンダ５ａ，５ｂにかかる補正サスペンション全荷重を演算する。そして、制御装置９は、補正サスペンション全荷重から偏心積込補正値を除算し、積載物の偏心積込補正を行って、積載荷重を演算する。
【００２２】
この計算により算出された積載荷重と車体フレーム１が傾斜していない場合に補正したサスペンションシリンダ５ａ、５ｂの圧力比を用いて、制御装置９は車体全体の前軸重と後軸重Ｗを算出する。本実施形態では、これにより得られる後軸重Ｗをホイストシリンダ4のプルアウト検知のパラメータとして利用する。
【００２３】
なお、車体全体の前軸重と後軸重とを算出する手法については特許文献２ないし３にて公知となっており、本実施形態においても、これらの公知技術を用いて算出しているため、本明細書において算出方法に関する説明は省略する。
【００２４】
後軸重Ｗが求まると、制御装置９は、当該後軸重Ｗを用いてプルアウト発生条件として予め定めた閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合には、比例電磁弁１２にボディ上げ停止の電気信号を出力する。このボディ上げ停止信号を受けると、比例電磁弁１２を介してコントロールバルブ１３が操作され、ポンプ１４からホイストシリンダ４へ供給されていた油圧が遮断されることでボディ上げ作業が停止する。
【００２５】
次に、図５及び図６を用いて、プルアウトの発生を抑止する制御の処理フローについて説明する。図５、６は本実施形態におけるプルアウト発生抑止制御の処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、制御装置９は、オペレータが荷台３の操作を開始したのち、操作レバーによる操作の読込みを行う（手順Ｓ１）。次に、操作レバーによる荷台３の操作がボディ上げ動作の場合、制御装置９は、上昇した荷台３のボディ傾斜角度θ及び後軸重Ｗを読み込む（手順Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）。荷台３のボディ傾斜角度θがボディ傾斜角度θ１に到達した場合に、制御装置９は、後軸重Ｗがプルアウト発生条件として定められた第１の荷重閾値Ｗ１以上か否かの判定を行う（手順Ｓ５、Ｓ６）。
【００２６】
後軸重Ｗが第１の荷重閾値Ｗ１以上である場合、荷台３のボディ傾斜角度θがボディ傾斜角度θ２に達したときに、制御装置９から比例電磁弁１２にボディ上げの停止指令を印加し、比例電磁弁１２を介してコントロールバルブ１３のスプールを動かし、ボディ上げ動作を停止させる（手順Ｓ７、Ｓ８）。このボディ上げ動作を停止させる制御がプルアウト防止制御である（Ｓ８）。
【００２７】
ここで、荷台３のボディ傾斜角度θが、最大ボディ上げ位置であるボディ傾斜角度θ３未満である場合、制御装置９において荷台３の傾斜角度θが最大ボディ傾斜角度θ３に到達するまでのボディ上げ動作を容認する（手順Ｓ９、１０）。一方、ボディ傾斜角度θが最大ボディ傾斜角度θ３以上である場合、制御装置９からの出力信号により直ちにボディ上げ動作を停止する（手順Ｓ９、１１）。
【００２８】
後軸重Ｗが第１の荷重閾値Ｗ１未満の場合（手順Ｓ６／Ｎｏ）、前記プルアウト防止制御は実行されず、オペレータはボディ傾斜角度θ３までのボディ上げ動作を行うことができる。すなわち、後軸重Ｗが第１の荷重閾値Ｗ１未満の場合、プルアウトが発生しないとみなせるため、手順Ｓ８によるプルアウト防止制御を行うことなく、ボディ上げ動作を行うようにしている。これにより、後軸重ＷがＷ１により未満の場合における作業効率の低下が防止される。そして、ボディ傾斜角度θがボディ傾斜角度θ３以上となった場合、プルアウト防止制御を行わない通常通りのプロセスでボディ上げ動作を停止させる（手順Ｓ６、Ｓ９，Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００２９】
手順Ｓ１１でのボディ上げ停止後、制御装置９において後軸重Ｗをプルアウト発生条件として定めた第２の荷重閾値Ｗ２と照会し、プルアウト発生条件を満たしていなければプルアウト防止制御の全ての制御を終了する（手順Ｓ１２／Ｎｏ）。手順Ｓ１２において、後軸重Ｗが第２の荷重閾値Ｗ２以上となっている場合（Ｓ１２／Ｙｅｓ）、図６に示す手順Ｓ１３を実行する。ここで、手順Ｓ１２では、荷台３はボディ傾斜角度θ３以上に回動した姿勢となっているため、プルアウトが発生し易い状態である。そのため、より安全にダンプトラックの動作を制御する目的で、第２の荷重閾値Ｗ２を第１の荷重閾値Ｗ１より小さい値（Ｗ２＜Ｗ１）に設定している。
【００３０】
次に、手順Ｓ１３に移行する場合は、ボディ傾斜角度θが最大ボディ傾斜角度θ３と同じもしくはそれ以上の傾斜となり、プルアウトが発生しやすい状態となる。そのため、制御装置９により、エンジン２５の駆動を制御して、ダンプトラックの発進を禁止もしくはダンプトラックの発進速度を制限及びそれ以上のボディ上げ動作を禁止とし、ボディ下げ動作のみを許容する（手順Ｓ１３、Ｓ１４）。
【００３１】
ボディ下げ動作によりボディ傾斜角度θが、例えばボディ傾斜角度θ１近傍まで下げた場合に、制御装置９は、プルアウト発生の危険性がなくなったとみなし、ダンプトラックの発進禁止もしくはダンプトラックの発進速度を制限及びボディ上げ動作の禁止を解除する（手順Ｓ１５、Ｓ１６）。その後、制御装置９は、後軸重Ｗを第１の荷重閾値Ｗ１と照会し、プルアウト発生条件を満たす場合（Ｗ≧Ｗ１の場合）、手順Ｓ７（図５参照）へ移行する。一方、プルアウト発生条件を満たさない場合（Ｗ＜Ｗ１の場合）は、制御装置９は、図５の手順Ｓ９へ処理を移行する。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、荷重バランスとしての後軸重Ｗをプルアウト発生検知のパラメータとして使用しており、荷台３のボディ傾斜角度θがθ１まで回動したときに、後軸重ＷがＷ１未満（Ｓ６／Ｎｏ）であれば、プルアウト防止制御（Ｓ８）をスキップするよう制御されるので、プルアウトが発生しそうにない状況での作業効率の低下を未然に防ぐことができる。また、後軸重Ｗをパラメータとして使用することで、ボディ傾斜角度θが第３の傾斜閾値となるθ１に到達したときに粘性の高い積載物が荷台３ボディに付着していた場合、後軸重へかかる荷重が大きくなるためプルアウトが発生しそうな状態を検知できる。そして、ボディ傾斜角度θが第２の傾斜閾値となるθ２でのボディ上げ到達時のボディ上げ動作停止により、第１の傾斜閾値である最大ボディ傾斜角度θ３までの余裕を持たせ、最大ボディ傾斜角度付近到達時に積載物が塊で落下してプルアウトが発生するのを低減することができる。
【００３３】
さらに、プルアウトが発生しやすい状態で最大ボディ傾斜角度に近い状況でのダンプトラックの発進に対して、ボディ傾斜角度θ２の回動位置でのボディ上げ到達時のボディ上げ動作停止と最大ボディ傾斜角度θ３近辺になった時にプルアウト発生判定を再度行い、条件を満たした場合にはダンプトラックの走行を禁止するため、慣性力によるプルアウト発生の可能性を低減することができる。
【００３４】
同様に荷台３を他社製のものに交換した場合も、ボディ最大上げ角度での慣性力によるプルアウト発生を防止することができる。プルアウトが発生しやすい状態にホイストシリンダ４の伸長に余裕を持たせたボディ上げ動作を行うため、プルアウト発生を低減し、それによりプルアウト発生による衝撃によりホイストシリンダ４、荷台３、車体フレーム１への過大荷重がかかる頻度を低減することができる。また、プルアウトが防止されることで、プルアウト発生によるオペレータの乗り心地低下を防止することができる。
【００３５】
なお、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  車体フレーム
２  運転室
３  荷台（ボディ）
４  ホイストシリンダ
５ａ  前側サスペンションシリンダ
５ｂ  後側サスペンションシリンダ
９  制御装置（制御部）
１０ａ  圧力センサ
１０ｂ  圧力センサ
１１  傾斜センサ
２０ａ  前輪
２０ｂ  後輪
２１  ヒンジピン
２２  角度センサ（姿勢検知センサ）
２５  エンジン（原動機）
θ１  ボディ傾斜角度（第３の傾斜閾値）
θ２  ボディ傾斜角度（第２の傾斜閾値）
θ３  ボディ傾斜角度（第１の傾斜閾値）
Ｗ１  第１の荷重閾値
Ｗ２  第２の荷重閾値
【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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