旋回式作業機械
【課題】決められた作業領域内で旋回する旋回式作業機械において、上部旋回体のオーバーランや旋回不足を防止し、目標位置に正確に停止させる。
【解決手段】下部走行体１に被検出体４０を設けるとともに、上部旋回体２に、これを検出して減速・停止信号を発する減速、停止両センサ３６,３７を設け、減速センサ３６からの減速信号に基づいて旋回駆動部に減速指令を出力し、停止センサ３７からの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体２を予め設定された目標位置に停止させる。これを前提として、被検出体４０の長さ方向の中間部に非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間をそれぞれ設定し、第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令する。
【解決手段】下部走行体１に被検出体４０を設けるとともに、上部旋回体２に、これを検出して減速・停止信号を発する減速、停止両センサ３６,３７を設け、減速センサ３６からの減速信号に基づいて旋回駆動部に減速指令を出力し、停止センサ３７からの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体２を予め設定された目標位置に停止させる。これを前提として、被検出体４０の長さ方向の中間部に非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間をそれぞれ設定し、第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はクレーンやショベル、あるいはこれらを軌道作業用に転用した車両のように下部走行体上に上部旋回体を搭載して構成される旋回式作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ショベルタイプの軌道作業車両を例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
軌道作業車両は、図７〜図９に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２を縦軸まわりに旋回自在に搭載するとともに、上部旋回体２に掘削用の作業アタッチメント３を取付けて構成され、下部走行体１の前後両側に設けられた昇降式の左右一対ずつの車輪４,５を軌道Ａの線路６,６上に下ろし、機体を持ち上げた状態で軌道Ａに沿って走行する。図９中、Ｂは隣接する軌道である。
【０００４】
なお、作業アタッチメント３の先端部に吊りフックを取付け、軽量物の吊り作業を行う場合もある。
【０００５】
作業アタッチメント３は、ブーム７と、このブーム７の先端に取付けられたアーム８と、このアーム８の先端に取付けられたバケット９、それにこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ１０,１１,１２等によって構成される。
【０００６】
ここでは、ブーム７についてオフセット式のもの、すなわち、ブーム７が、基端側部分７ａと、この基端側部分７ａにピン連結された先端側部分７ｂとから成り、図８中に破線で示すように先端側部分７ｂが左右両側にオフセットし得るように構成されたものを例示している。
【０００７】
このような車両においては、作業中に、作業アタッチメント３が隣接軌道Ｂを走行する電車等の対向車両と接触しないように、図９に示すように予め隣接軌道側に進入禁止領域を設定し、上部旋回体２の旋回範囲をこの進入禁止領域に進入しない範囲、たとえばブーム中心線Ｘが前向き及び後向きの双方で車両中心線Ｙ(軌道Ａ,Ｂ)と平行となる１８０°に制限している。
【０００８】
あるいは、とくに図示のようにブーム中心線Ｘが車両中心線Ｙに対して作業範囲内側にオフセットする車両の場合、作業範囲のロスをできるだけ小さくするために、図９中に破線で示すように旋回範囲を１８０°以上に設定することも考えられる。
【０００９】
従来、このように上部旋回体２の旋回範囲を制限する方法として、旋回角度検出手段によって上部旋回体２の旋回角度を検出し、その検出信号に基づき、操作手段による手動制御に介入して旋回駆動部を自動的に減速・停止させる方法が公知である。
【００１０】
これを図１０〜図１３によって説明する。
【００１１】
図１０は上部旋回体２の旋回駆動部とその制御系の構成を示す。同図において、１３は上部旋回体２の旋回駆動源である旋回モータ(油圧モータ)、１４は油圧源としての油圧ポンプ、１５は旋回モータ１３に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブで、このコントロールバルブ１５の両側パイロットポート１５ａ,１５ｂと、コントロールバルブ１５を遠隔操作する操作手段としてのリモコン弁１６とを結ぶ両側パイロットライン１７,１８に、コントローラ１９によって制御される電磁式の比例減圧弁(正確には入力電流の増加に応じて二次圧が減少する逆比例式の減圧弁。以下、単に比例弁という)２０,２１が設けられている。
【００１２】
コントローラ１９には、旋回角度を検出する検出部２２からの検出信号、及び作業領域切換スイッチ２３のスイッチ信号が入力され、検出部２２からの検出信号に基づく比例弁２０,２１の作用により、コントロールバルブ１５が左右両側の旋回位置ロ,ハの一方から中立ブロック位置イに向けて復帰作動する。
【００１３】
これにより、旋回モータ１３に対する圧油の供給が減少し停止するため、旋回モータ１３が減速→停止する。
【００１４】
図１１〜図１３に検出部２２の構成を示す。
【００１５】
この検出部２２は、上部旋回体２が減速・停止させるべき角度に到達したことを検出するセンサ(たとえば近接スイッチ)２４〜２７と、旋回中心Ｏを中心とする円弧状に形成された被検出体(金属板)２８とによって構成される。
【００１６】
センサ２４〜２７は、左旋回用と右旋回用の二組に分けて旋回中心Ｏに対して対称配置で設けられ、かつ、それぞれについて減速用と停止用の二種類(計四個)が旋回方向に間隔を置いて設けられている。
【００１７】
具体的にいうと、２４は左旋回時の減速センサ、２５は同停止センサ、２６は右旋回時の減速センサ、２７は同停止センサで、図９とは逆に軌道左側を作業領域とする場合は、図１０中の作業領域切換スイッチ２３により、各センサ２４〜２７が、上記の順で、右旋回時の停止、減速用、左旋回時の停止、減速用として機能が切換えられる。
【００１８】
以下、各センサ２４〜２７について、図９に示すように右側を作業領域とする場合を基準に左減速センサ、左停止センサ、右減速センサ、右停止センサという。
【００１９】
この各センサ２４〜２７は旋回軸受部分において上部旋回体２側に取付けられている。
【００２０】
一方、被検出体２８は左旋回、右旋回共通として下部走行体１側に取付けられ、各センサ２４〜２７がこの被検出体２８に近接対向して作動し、図１０中のコントローラ１９に送る。２９はこの被検出体２８を下部走行体１に取付けるための取付部である。
【００２１】
この構成において、たとえば左旋回時に、左減速センサ２４がまず作動して図１０中の旋回モータ１３が減速され、その後に左停止センサ２５が作動して同モータ１３が停止する。
【００２２】
この作用により、図７,８に示す作業アタッチメント３が、図９に示す進入禁止領域に入り込んで対向車両と接触しないように、上部旋回体２が自動的に停止して旋回範囲が制限される。
【００２３】
なお、このような検出部２２を用いて上部旋回体２を目標位置に自動的に停止させる技術は、実施技術として公知であるが先行特許文献としては見当たらない。
【００２４】
一方、関連する技術として、旋回開始時の旋回速度を検出し、この旋回速度と目標停止位置から減速度を求め、これを旋回駆動部に指令して上部旋回体を自動停止させる技術が公知である(たとえば特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平１０−３１０３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
ところが、図１０〜図１３に示す従来の技術によると、減速センサ２４,２６が作動すると、そのときの旋回速度に関係なく一定の減速度で減速する構成であるため、高速旋回時には減速が間に合わずに目標位置を超えて停止するオーバーランが発生し、逆に低速旋回時には目標位置よりも手前で停止する旋回不足が発生する等、目標位置に停止させる上での制御の精度が悪いものとなっていた。
【００２６】
このため、例示した軌道作業車両において、オーバーランにより作業アタッチメント３が対向車両に接触し、旋回不足により作業領域の空白が発生して作業効率が悪くなる等の問題が生じていた。
【００２７】
一方、特許文献１に示された公知技術によると、旋回速度に応じた減速度を加える点で合理的ではあるが、旋回開始時の旋回速度をもとにするため、その後のオペレータの操作による速度変化等が反映されない。これは、旋回開始後、一定時間経過後の速度を検出するようにした場合も同様で、目標位置近くでの旋回速度を基準にしないかぎり、制御の精度が悪くなる。
【００２８】
そこで本発明は、制御精度を高め、上部旋回体を目標位置に正確に停止させることができる旋回式作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体を旋回駆動する旋回駆動部と、オペレータによる操作に基づいてこの旋回駆動部を手動制御する操作手段と、上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、この旋回角度検出手段からの信号に基づき上記操作手段による手動制御に介入して上記旋回駆動部を自動制御する旋回制御手段とを備え、上記旋回角度検出手段として、下部走行体と上部旋回体の一方に旋回方向に所定の長さをもった被検出体を設けるとともに、他方に、この被検出体を検出して減速信号を発する減速センサと、被検出体を検出して停止信号を発する停止センサとを旋回方向に間隔を置いて設け、上記旋回制御手段は、上記減速センサからの減速信号に基づいて上記旋回駆動部に減速指令を出力し、上記停止センサからの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体を予め設定された目標位置に停止させるように構成された旋回式作業機械において、上記被検出体の長さ方向の中間部に上記減速、停止両センサが反応しない非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間がそれぞれ設定され、上記旋回制御手段は、上記第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において上記第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から旋回速度を推定し、この推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令するように構成されたものである。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域が設定されたものである。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、旋回制御手段は、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成されたものである。
【００３２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、操作手段の操作状態を検出する操作検出手段を備え、旋回制御手段は、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成されたものである。
【００３３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、上部旋回体に作業アタッチメントが取付けられ、旋回制御手段は、この作業アタッチメントが予め設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたものである。
【００３４】
請求項６の発明は、請求項５の構成において、軌道上を走行する下部走行体を備え、旋回制御手段は、隣接する軌道側に設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたものである。
【００３５】
請求項７の発明は、請求項５または６の構成において、作業アタッチメントは起伏自在なブームを備え、このブームは、基端側部分とこの基端側部分に対して側方にオフセット可能な先端側部分とによって構成され、旋回制御手段は、自動制御時において上記ブーム先端側部分のオフセット状態に応じて上部旋回体の最大旋回速度を制限するように構成されたものである。
【００３６】
請求項８の発明は、請求項５乃至７のいずれかの構成において、減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対が、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設けられ、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定されたものである。
【００３７】
請求項９の発明は、請求項８の構成において、旋回制御手段は、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成されたものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によると、第１減速区間で一定の減速度(第１減速度)で減速し、被検出体の非検出領域を挟んだ第２減速区間において、第１減速区間から非検出領域に到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた減速度(第２減速度)で減速するため、いいかえれば目標停止位置の直前での旋回速度に基づいて減速制御するため、旋回速度に関係なく常に一定の減速度を加える場合や、旋回速度に基づくにしても目標停止位置よりもはるか手前の速度に基づいて減速度を決める場合等と比べて、目標位置で停止させるのに過不足のない適切な減速作用を働かせることができる。
【００３９】
しかも、たとえば減速開始から一定時間後に速度センサで旋回速度を検出し、これに基づいて第２の減速度を割り出して指令する制御プログラムを組んだ場合と比較して、第２の減速に入るタイミングと第２の減速度を正確に決定することができる。
【００４０】
これらの点により、制御精度を高め、上部旋回体のオーバーランや旋回不足を発生させることなく目標位置に正確に停止させることができる。
【００４１】
ここで、請求項２の発明によると、被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域を設定するため、非検出領域を低コストで容易に設定できる。
【００４２】
請求項３の発明によると、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成したから、旋回の初速を抑え、これにより減速が追いつかずにオーバーランが発生する事態を回避できるとともに、減速のショックを抑えることができる。
【００４３】
請求項４の発明によると、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成したから、たとえばオペレータが誤って旋回力を強める操作をしてしまった場合でも、減速度を強めるように設定することにより、オーバーランを防止することができる。
【００４４】
請求項５〜９の発明によると、進入禁止領域が決まっている作業時、たとえば請求項６のように軌道作業時に、オーバーランによって作業アタッチメントが対向車両等に接触したり、旋回不足によって作業領域中に作業できない空白域が発生して作業効率が悪くなったりする問題を解消することができる。
【００４５】
この場合、請求項７の発明によると、ショベルタイプでしかもオフセットブームを備えた軌道作業車両において、たとえばブームがオフセットした状態では非オフセット状態のときよりも最大旋回速度を低く制限することにより、作業アタッチメントの進入禁止領域への進入を防止することができる。
【００４６】
また、請求項８,９の発明によると、減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対を、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設け、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定したから、減速が働いた後、停止がかかるまで一定の空白ができ、その分、停止が遅れるため、図９中に破線で示すように作業領域が前側、後側の双方で車両中心線Ｙから少しはみ出して設定された場合に、とくに低速旋回時に早めに旋回停止してしまう事態を回避し、作業領域に空白を発生させない。
【００４７】
この場合、請求項９の発明によると、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成したから、請求項８の構成に基づく検出の空白区間で減速が行われないこと(減速抜け)によるオーバーランの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００４９】
この実施形態では図７〜図１０に示すショベルタイプでかつオフセットブーム式の軌道作業車両を適用対象として例にとっている。
【００５０】
図１は従来技術における図１０に、図２,３は同図１１,１２にそれぞれ対応し、この図１〜図３において図１０〜図１２と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００５１】
図１に示す旋回駆動部とその制御系において、コントロールバルブ１５の両側パイロットポート１５ａ,１５ｂと、コントロールバルブ１５を遠隔操作する操作手段としてのリモコン弁１６とを結ぶ両側パイロットライン１７,１８に、電磁式の比例減圧弁(入力電流の増加に応じて二次圧が減少する逆比例式の減圧弁。以下、単に比例弁という)２０,２１が設けられ、この比例弁２０,２１がコントローラ３０によって制御される。
【００５２】
コントローラ３０には、旋回角度を検出する検出部３１からの検出信号及び作業領域切換スイッチ２３のスイッチ信号が入力され、検出部３１からの検出信号に基づく比例弁２０,２１の作用により、コントロールバルブ１５が作動して旋回モータ１３が減速→停止する点は従来と同じである。
【００５３】
また、この実施形態では、コントローラ３０に情報を送るセンサ、スイッチとして、リモコン弁１６の操作状態をパイロット圧の変化を通じて検出する圧力センサ３２,３３と、図７〜図９に示すブーム７のオフセット状態(オフセットの有無)を検出するオフセットセンサ３４、それにオペレータの所望に応じて自動制御を解除する解除スイッチ３５が設けられている。
【００５４】
検出部３１の構成を図２〜図４によって説明する。
【００５５】
上部旋回体２側に左旋回用の減速、停止両センサ(たとえば近接スイッチ)３６,３７及び右旋回用の減速、停止両センサ３８,３９が設けられている。
【００５６】
下部走行体１側には、旋回中心Ｏを中心とする円弧状の被検出体(金属板)４０が取付部４１を介して取付けられ、各センサ３６〜３９がこの被検出体４０に近接対向して作動し、コントローラ３０に減速または停止信号を送る。
【００５７】
以下、各センサ３６〜３９について、必要に応じ、図９に示すように右側を作業領域とする場合を基準として左減速センサ、左停止センサ、右減速センサ、右停止センサという。
【００５８】
ここで、左旋回用と右旋回用の二組のセンサ対は、旋回中心Ｏに対して対称配置で設けられ、かつ、この両組のセンサ対の旋回中心Ｏに対してなす角度である中心角αが被検出体４０の中心角βよりも大きく設定されている。
【００５９】
従って、左右旋回時に、減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９がともに被検出体４０から外れる状態、すなわち減速センサ３６,３８が働いた後、停止センサ３７,３９が作動するまで一定の空白区間が発生することとなる。図２,３は左減速、停止両センサ３６,３７が被検出体４０から外れた状態を示す。
【００６０】
また、被検出体４０の長さ方向の中間部に切欠４０ａが設けられ、この切欠４０ａ分の旋回領域Ｃ(図４参照)が減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９が反応しない非検出領域となるとともに、この非検出領域Ｃを挟んで片側に第１減速区間Ｄ、反対側に第２減速区間Ｅがそれぞれ設定されている。
【００６１】
図５は減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９の出力波形を示し、センサ出力が第１減速区間Ｄで立ち上がった後、非検出領域Ｃで途絶え、第２減速区間Ｅで再び立ち上がる。Ｆは第２減速区間Ｅを過ぎて停止センサ出力があるまでの空白区間である。
【００６２】
コントローラ３０は、この検出部３１からの信号に基づいて両比例弁２０,２１の一方(圧力センサ３２,３３によって検出される操作状態に基づいて選択される)に減速及び停止指令を出力し、上部旋回体２を目標位置に自動停止させる。
【００６３】
この点の作用を図６のフローチャートを併用して説明する。ここでは左旋回時を例にとっている。
【００６４】
制御開始とともに解除スイッチ３５がＯＮか否かが判断され(ステップＳ１)、ＮＯの場合に、ステップＳ２で左減速センサ３６からの減速信号の入力回数が０(ｎ←０。入力なし)に設定される。
【００６５】
ステップＳ３で、オフセットセンサ３４からの信号に基づいてブーム７がオフセットしているか否かが判別され、オフセットしていなければ、ステップＳ４でオーバーランの可能性が低いとして最大旋回速度が通常値(相対的に高い制限値)にセットされ、オフセットしていれば、ステップＳ５で最大旋回速度が規制値(同、低い制限値)にセットされる。
【００６６】
これにより、最大旋回速度が制限され、オーバーランを回避する基本態勢として上部旋回体２の初速が抑えられる。
【００６７】
ステップＳ６では左減速センサ３６がＯＮか否か(第１減速区間Ｄに入ったか否か)が判別され、ＹＥＳの場合は、ステップＳ７で減速センサ信号の入力回数を１回加え(ｎ←ｎ＋１)、ステップＳ８で減速センサ信号の入力が２回目か否かが判別される。
【００６８】
ここでＮＯの場合は、左減速センサ３６が第１減速区間Ｄにあるとして、ステップＳ９で、この後の旋回速度の推定のためのタイムカウントに向けて図示しないタイマをリセットした後、ステップＳ１０で第１減速度(一定の減速度)の指令が左旋回側に出力される。これにより、上部旋回体２が一定の減速度で減速される。
【００６９】
なお、ステップＳ１０の後、次の減速信号が入力されないまま一定時間が経過する(ステップＳ１１でタイムアップとなる)と、旋回速度が十分に低くて停止指令が出れば十分に目標位置に停止できるため減速度を変える必要がないとしてステップＳ２に戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ８でＹＥＳ、つまり減速センサ３６が第２減速区間Ｅにあると判別されると、第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間からそのときの旋回速度が推定される(ステップＳ１２)。
【００７１】
そして、ステップＳ１３でタイマリセット後、ステップＳ１４で、推定された旋回速度に応じた第２減速度の指令が左旋回側に出力される。これにより、上部旋回体２が、旋回速度が高いときには大きな減速度で、旋回速度が低いときには小さな減速度でそれぞれ減速される。
【００７２】
この後、ステップＳ１１を経てステップＳ６に戻り、このステップＳ６でＮＯ、すなわち左減速センサ３６がＯＮでない場合は、ステップＳ１５で左停止センサ３７がＯＮか否かが判別され、ここでＹＥＳとなると、ステップＳ１６で旋回停止指令が出力され、上部旋回体２が自動的に停止する。
【００７３】
これに対し、ステップＳ１５でＮＯとなり、かつ、一定時間が経過していない場合(ステップＳ１７でＮＯの場合)には、ステップＳ６を経由して再びステップＳ１５に戻る。すなわち、第２減速度での減速指令が出された後、左停止センサ３７がＯＮとなるまでの間は第２減速度での減速が維持される。
【００７４】
従って、この実施形態のように減速、停止両センサ３６,３７のいずれもが被検出体４０から外れる空白区間(減速センサ３６の検出終了点と停止センサ３７の検出開始点の間。図５のＦ)が生じるセンサ配置(図２,３参照)をとった場合でも、空白区間Ｆで第２減速度での減速指令が維持される。
【００７５】
なお、ステップＳ１５でＮＯ(左停止センサ３７がＯＮでない)となり、かつ、一定時間が経過している場合(ステップＳ１７でタイムアップの場合)は、減速、停止両センサ３６,３７が一定時間内にともに被検出体４０に到達しておらず、旋回速度が十分に低くて旋回速度を規制する必要がないとしてステップＳ２に戻る。
【００７６】
上記のように、第１減速区間Ｄで一定の減速度(第１減速度)で減速し、被検出体４０の非検出領域Ｃを挟んだ第２減速区間Ｅにおいて、第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた減速度(第２減速度)で減速するため、いいかえれば目標停止位置の直前での旋回速度に基づいて減速制御するため、旋回速度に関係なく常に一定の減速度を加える場合や、旋回速度に基づくにしても目標停止位置よりもはるか手前の速度に基づいて減速度を決める場合等と比べて、目標位置で停止させるのに過不足のない適切な減速作用を働かせることができる。
【００７７】
しかも、被検出体４０に非検出領域Ｃを設定し、減速センサ３６が第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間から推定した旋回速度に基づいて第２減速度を求めるため、たとえば減速開始から一定時間後に速度センサで旋回速度を検出し、これに基づいて第２の減速度を割り出して指令する制御プログラムを組んだ場合と比較して、第２の減速に入るタイミングと第２の減速度を正確に決定することができる。
【００７８】
これらの点により、制御精度を高め、上部旋回体のオーバーランや旋回不足を発生させることなく目標位置に正確に停止させることができる。
【００７９】
従って、この実施形態のように進入禁止領域が決まっている軌道作業時に、オーバーランによって作業アタッチメント３が対向車両等に接触したり、旋回不足によって作業領域中に作業できない空白域が発生して作業効率が悪くなったりする問題を解消することができる。
【００８０】
また、自動制御時に、ステップＳ４,Ｓ５において最大旋回速度を通常値または規制値に制限する構成としたから、旋回の初速を抑え、これにより減速が追いつかずにオーバーランが発生する事態を回避することができる。
【００８１】
さらに、実施形態のようにブーム７がオフセットしている場合は、最大旋回速度の制限度合いを強めるようにしたから、作業アタッチメント３の進入禁止領域への進入をより確実に防止することができる。
【００８２】
一方、二組のセンサ対を、左旋回用及び右旋回用として旋回中心Ｏに対して対称配置で設け、この両組のセンサ対の中心角αを被検出体４０の中心角βよりも大きく設定したから、減速が働いた後、停止がかかるまで一定の空白区間Ｆができ、その分、停止が遅れるため、図９中に破線で示すように作業領域が前側、後側の双方で車両中心線Ｙからはみ出して設定された場合に、とくに低速旋回時に早めに旋回停止してしまう事態を回避し、作業領域に空白を発生させない。
【００８３】
この場合、前記のように空白区間Ｆで第２減速度の指令を維持するように構成したから、この空白区間Ｆで減速が行われないこと(減速抜け)によるオーバーランの発生を防止することができる。
【００８４】
他の実施形態
(１) 上記実施形態では、推定された旋回速度のみに基づいて第２減速度を決定するようにしたが、推定された旋回速度と、圧力センサ３２,３３によって検出された操作状態とに基づいて第２減速度を決定するように構成してもよい。
【００８５】
こうすれば、たとえばオペレータが停止直前で誤って旋回力を強める操作をしてしまった場合に、この操作を打ち消すように減速度を強めることにより、オーバーランを防止することができる。
【００８６】
(２) 被検出体４０に非検出領域Ｃを設定する方法として、切欠４０ａを設ける方法に代えて、たとえばセンサ３６〜３９として近接スイッチを用いる場合にこれらが反応しないプラスチック等の非金属材を貼り付ける方法をとってもよい。
【００８７】
(３) 上記実施形態では、ブーム７のオフセットの有無に応じて最大旋回速度の制限値を決める構成(図６のステップＳ３〜Ｓ５)構成をとったが、ブームオフセット量を検出し、このオフセット量の大小に応じて最大旋回速度の制限値を決めるようにしてもよい。
【００８８】
(４) 上記実施形態ではショベルタイプの軌道作業車両を例にとったが、作業アタッチメントとして吊りブーム(伸縮式のものを含む)を備えたクレーンタイプの軌道作業車両にも、また、軌道作業車両に限らず、停止目標位置が設定される現場で使用される旋回式作業機械に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態にかかる軌道作業車両における旋回駆動部とその制御系の構成を示す図である。
【図２】同検出部の構成を示す平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】検出部を構成する被検出体の斜視図である。
【図５】検出部のセンサ出力波形図である。
【図６】制御系の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】ショベルタイプの軌道作業車両を示す側面図である。
【図８】同平面図である。
【図９】同車両の作業状況を示す平面図である。
【図１０】従来の旋回駆動部とその制御系の構成を示す図である。
【図１１】同検出部の構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ 作業アタッチメント
７ ブーム
７ａ 基端側部分
７ｂ 先端側部分
８ アーム
９ バケット
Ａ 軌道
Ｂ 隣接軌道
Ｏ 旋回中心
Ｘ ブーム中心線
Ｙ 車両中心線
１３ 旋回駆動部を構成する旋回モータ
１４ 油圧ポンプ
１５ コントロールバルブ
１６ 操作手段としてのリモコン弁
２０,２１ 比例弁
３０ 旋回制御手段としてのコントローラ
３１ 検出部
３２,３３ 操作検出手段としての圧力センサ
３４ オフセットセンサ
３５ 解除スイッチ
３６ 左減速センサ
３７ 左停止センサ
３８ 右減速センサ
３９ 右停止センサ
４０ 被検出体
４０ａ 切欠
α センサの中心角
β 被検出体の中心角
Ｃ 非検出領域
Ｄ 第１減速区間
Ｅ 第２減速区間
Ｆ 空白区間
【技術分野】
【０００１】
本発明はクレーンやショベル、あるいはこれらを軌道作業用に転用した車両のように下部走行体上に上部旋回体を搭載して構成される旋回式作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ショベルタイプの軌道作業車両を例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
軌道作業車両は、図７〜図９に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２を縦軸まわりに旋回自在に搭載するとともに、上部旋回体２に掘削用の作業アタッチメント３を取付けて構成され、下部走行体１の前後両側に設けられた昇降式の左右一対ずつの車輪４,５を軌道Ａの線路６,６上に下ろし、機体を持ち上げた状態で軌道Ａに沿って走行する。図９中、Ｂは隣接する軌道である。
【０００４】
なお、作業アタッチメント３の先端部に吊りフックを取付け、軽量物の吊り作業を行う場合もある。
【０００５】
作業アタッチメント３は、ブーム７と、このブーム７の先端に取付けられたアーム８と、このアーム８の先端に取付けられたバケット９、それにこれらを駆動するブーム、アーム、バケット各シリンダ１０,１１,１２等によって構成される。
【０００６】
ここでは、ブーム７についてオフセット式のもの、すなわち、ブーム７が、基端側部分７ａと、この基端側部分７ａにピン連結された先端側部分７ｂとから成り、図８中に破線で示すように先端側部分７ｂが左右両側にオフセットし得るように構成されたものを例示している。
【０００７】
このような車両においては、作業中に、作業アタッチメント３が隣接軌道Ｂを走行する電車等の対向車両と接触しないように、図９に示すように予め隣接軌道側に進入禁止領域を設定し、上部旋回体２の旋回範囲をこの進入禁止領域に進入しない範囲、たとえばブーム中心線Ｘが前向き及び後向きの双方で車両中心線Ｙ(軌道Ａ,Ｂ)と平行となる１８０°に制限している。
【０００８】
あるいは、とくに図示のようにブーム中心線Ｘが車両中心線Ｙに対して作業範囲内側にオフセットする車両の場合、作業範囲のロスをできるだけ小さくするために、図９中に破線で示すように旋回範囲を１８０°以上に設定することも考えられる。
【０００９】
従来、このように上部旋回体２の旋回範囲を制限する方法として、旋回角度検出手段によって上部旋回体２の旋回角度を検出し、その検出信号に基づき、操作手段による手動制御に介入して旋回駆動部を自動的に減速・停止させる方法が公知である。
【００１０】
これを図１０〜図１３によって説明する。
【００１１】
図１０は上部旋回体２の旋回駆動部とその制御系の構成を示す。同図において、１３は上部旋回体２の旋回駆動源である旋回モータ(油圧モータ)、１４は油圧源としての油圧ポンプ、１５は旋回モータ１３に対する圧油の給排を制御する油圧パイロット式のコントロールバルブで、このコントロールバルブ１５の両側パイロットポート１５ａ,１５ｂと、コントロールバルブ１５を遠隔操作する操作手段としてのリモコン弁１６とを結ぶ両側パイロットライン１７,１８に、コントローラ１９によって制御される電磁式の比例減圧弁(正確には入力電流の増加に応じて二次圧が減少する逆比例式の減圧弁。以下、単に比例弁という)２０,２１が設けられている。
【００１２】
コントローラ１９には、旋回角度を検出する検出部２２からの検出信号、及び作業領域切換スイッチ２３のスイッチ信号が入力され、検出部２２からの検出信号に基づく比例弁２０,２１の作用により、コントロールバルブ１５が左右両側の旋回位置ロ,ハの一方から中立ブロック位置イに向けて復帰作動する。
【００１３】
これにより、旋回モータ１３に対する圧油の供給が減少し停止するため、旋回モータ１３が減速→停止する。
【００１４】
図１１〜図１３に検出部２２の構成を示す。
【００１５】
この検出部２２は、上部旋回体２が減速・停止させるべき角度に到達したことを検出するセンサ(たとえば近接スイッチ)２４〜２７と、旋回中心Ｏを中心とする円弧状に形成された被検出体(金属板)２８とによって構成される。
【００１６】
センサ２４〜２７は、左旋回用と右旋回用の二組に分けて旋回中心Ｏに対して対称配置で設けられ、かつ、それぞれについて減速用と停止用の二種類(計四個)が旋回方向に間隔を置いて設けられている。
【００１７】
具体的にいうと、２４は左旋回時の減速センサ、２５は同停止センサ、２６は右旋回時の減速センサ、２７は同停止センサで、図９とは逆に軌道左側を作業領域とする場合は、図１０中の作業領域切換スイッチ２３により、各センサ２４〜２７が、上記の順で、右旋回時の停止、減速用、左旋回時の停止、減速用として機能が切換えられる。
【００１８】
以下、各センサ２４〜２７について、図９に示すように右側を作業領域とする場合を基準に左減速センサ、左停止センサ、右減速センサ、右停止センサという。
【００１９】
この各センサ２４〜２７は旋回軸受部分において上部旋回体２側に取付けられている。
【００２０】
一方、被検出体２８は左旋回、右旋回共通として下部走行体１側に取付けられ、各センサ２４〜２７がこの被検出体２８に近接対向して作動し、図１０中のコントローラ１９に送る。２９はこの被検出体２８を下部走行体１に取付けるための取付部である。
【００２１】
この構成において、たとえば左旋回時に、左減速センサ２４がまず作動して図１０中の旋回モータ１３が減速され、その後に左停止センサ２５が作動して同モータ１３が停止する。
【００２２】
この作用により、図７,８に示す作業アタッチメント３が、図９に示す進入禁止領域に入り込んで対向車両と接触しないように、上部旋回体２が自動的に停止して旋回範囲が制限される。
【００２３】
なお、このような検出部２２を用いて上部旋回体２を目標位置に自動的に停止させる技術は、実施技術として公知であるが先行特許文献としては見当たらない。
【００２４】
一方、関連する技術として、旋回開始時の旋回速度を検出し、この旋回速度と目標停止位置から減速度を求め、これを旋回駆動部に指令して上部旋回体を自動停止させる技術が公知である(たとえば特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平１０−３１０３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
ところが、図１０〜図１３に示す従来の技術によると、減速センサ２４,２６が作動すると、そのときの旋回速度に関係なく一定の減速度で減速する構成であるため、高速旋回時には減速が間に合わずに目標位置を超えて停止するオーバーランが発生し、逆に低速旋回時には目標位置よりも手前で停止する旋回不足が発生する等、目標位置に停止させる上での制御の精度が悪いものとなっていた。
【００２６】
このため、例示した軌道作業車両において、オーバーランにより作業アタッチメント３が対向車両に接触し、旋回不足により作業領域の空白が発生して作業効率が悪くなる等の問題が生じていた。
【００２７】
一方、特許文献１に示された公知技術によると、旋回速度に応じた減速度を加える点で合理的ではあるが、旋回開始時の旋回速度をもとにするため、その後のオペレータの操作による速度変化等が反映されない。これは、旋回開始後、一定時間経過後の速度を検出するようにした場合も同様で、目標位置近くでの旋回速度を基準にしないかぎり、制御の精度が悪くなる。
【００２８】
そこで本発明は、制御精度を高め、上部旋回体を目標位置に正確に停止させることができる旋回式作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体を旋回駆動する旋回駆動部と、オペレータによる操作に基づいてこの旋回駆動部を手動制御する操作手段と、上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、この旋回角度検出手段からの信号に基づき上記操作手段による手動制御に介入して上記旋回駆動部を自動制御する旋回制御手段とを備え、上記旋回角度検出手段として、下部走行体と上部旋回体の一方に旋回方向に所定の長さをもった被検出体を設けるとともに、他方に、この被検出体を検出して減速信号を発する減速センサと、被検出体を検出して停止信号を発する停止センサとを旋回方向に間隔を置いて設け、上記旋回制御手段は、上記減速センサからの減速信号に基づいて上記旋回駆動部に減速指令を出力し、上記停止センサからの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体を予め設定された目標位置に停止させるように構成された旋回式作業機械において、上記被検出体の長さ方向の中間部に上記減速、停止両センサが反応しない非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間がそれぞれ設定され、上記旋回制御手段は、上記第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において上記第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から旋回速度を推定し、この推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令するように構成されたものである。
【００３０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域が設定されたものである。
【００３１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、旋回制御手段は、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成されたものである。
【００３２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、操作手段の操作状態を検出する操作検出手段を備え、旋回制御手段は、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成されたものである。
【００３３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、上部旋回体に作業アタッチメントが取付けられ、旋回制御手段は、この作業アタッチメントが予め設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたものである。
【００３４】
請求項６の発明は、請求項５の構成において、軌道上を走行する下部走行体を備え、旋回制御手段は、隣接する軌道側に設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたものである。
【００３５】
請求項７の発明は、請求項５または６の構成において、作業アタッチメントは起伏自在なブームを備え、このブームは、基端側部分とこの基端側部分に対して側方にオフセット可能な先端側部分とによって構成され、旋回制御手段は、自動制御時において上記ブーム先端側部分のオフセット状態に応じて上部旋回体の最大旋回速度を制限するように構成されたものである。
【００３６】
請求項８の発明は、請求項５乃至７のいずれかの構成において、減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対が、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設けられ、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定されたものである。
【００３７】
請求項９の発明は、請求項８の構成において、旋回制御手段は、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成されたものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によると、第１減速区間で一定の減速度(第１減速度)で減速し、被検出体の非検出領域を挟んだ第２減速区間において、第１減速区間から非検出領域に到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた減速度(第２減速度)で減速するため、いいかえれば目標停止位置の直前での旋回速度に基づいて減速制御するため、旋回速度に関係なく常に一定の減速度を加える場合や、旋回速度に基づくにしても目標停止位置よりもはるか手前の速度に基づいて減速度を決める場合等と比べて、目標位置で停止させるのに過不足のない適切な減速作用を働かせることができる。
【００３９】
しかも、たとえば減速開始から一定時間後に速度センサで旋回速度を検出し、これに基づいて第２の減速度を割り出して指令する制御プログラムを組んだ場合と比較して、第２の減速に入るタイミングと第２の減速度を正確に決定することができる。
【００４０】
これらの点により、制御精度を高め、上部旋回体のオーバーランや旋回不足を発生させることなく目標位置に正確に停止させることができる。
【００４１】
ここで、請求項２の発明によると、被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域を設定するため、非検出領域を低コストで容易に設定できる。
【００４２】
請求項３の発明によると、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成したから、旋回の初速を抑え、これにより減速が追いつかずにオーバーランが発生する事態を回避できるとともに、減速のショックを抑えることができる。
【００４３】
請求項４の発明によると、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成したから、たとえばオペレータが誤って旋回力を強める操作をしてしまった場合でも、減速度を強めるように設定することにより、オーバーランを防止することができる。
【００４４】
請求項５〜９の発明によると、進入禁止領域が決まっている作業時、たとえば請求項６のように軌道作業時に、オーバーランによって作業アタッチメントが対向車両等に接触したり、旋回不足によって作業領域中に作業できない空白域が発生して作業効率が悪くなったりする問題を解消することができる。
【００４５】
この場合、請求項７の発明によると、ショベルタイプでしかもオフセットブームを備えた軌道作業車両において、たとえばブームがオフセットした状態では非オフセット状態のときよりも最大旋回速度を低く制限することにより、作業アタッチメントの進入禁止領域への進入を防止することができる。
【００４６】
また、請求項８,９の発明によると、減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対を、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設け、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定したから、減速が働いた後、停止がかかるまで一定の空白ができ、その分、停止が遅れるため、図９中に破線で示すように作業領域が前側、後側の双方で車両中心線Ｙから少しはみ出して設定された場合に、とくに低速旋回時に早めに旋回停止してしまう事態を回避し、作業領域に空白を発生させない。
【００４７】
この場合、請求項９の発明によると、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成したから、請求項８の構成に基づく検出の空白区間で減速が行われないこと(減速抜け)によるオーバーランの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００４９】
この実施形態では図７〜図１０に示すショベルタイプでかつオフセットブーム式の軌道作業車両を適用対象として例にとっている。
【００５０】
図１は従来技術における図１０に、図２,３は同図１１,１２にそれぞれ対応し、この図１〜図３において図１０〜図１２と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
【００５１】
図１に示す旋回駆動部とその制御系において、コントロールバルブ１５の両側パイロットポート１５ａ,１５ｂと、コントロールバルブ１５を遠隔操作する操作手段としてのリモコン弁１６とを結ぶ両側パイロットライン１７,１８に、電磁式の比例減圧弁(入力電流の増加に応じて二次圧が減少する逆比例式の減圧弁。以下、単に比例弁という)２０,２１が設けられ、この比例弁２０,２１がコントローラ３０によって制御される。
【００５２】
コントローラ３０には、旋回角度を検出する検出部３１からの検出信号及び作業領域切換スイッチ２３のスイッチ信号が入力され、検出部３１からの検出信号に基づく比例弁２０,２１の作用により、コントロールバルブ１５が作動して旋回モータ１３が減速→停止する点は従来と同じである。
【００５３】
また、この実施形態では、コントローラ３０に情報を送るセンサ、スイッチとして、リモコン弁１６の操作状態をパイロット圧の変化を通じて検出する圧力センサ３２,３３と、図７〜図９に示すブーム７のオフセット状態(オフセットの有無)を検出するオフセットセンサ３４、それにオペレータの所望に応じて自動制御を解除する解除スイッチ３５が設けられている。
【００５４】
検出部３１の構成を図２〜図４によって説明する。
【００５５】
上部旋回体２側に左旋回用の減速、停止両センサ(たとえば近接スイッチ)３６,３７及び右旋回用の減速、停止両センサ３８,３９が設けられている。
【００５６】
下部走行体１側には、旋回中心Ｏを中心とする円弧状の被検出体(金属板)４０が取付部４１を介して取付けられ、各センサ３６〜３９がこの被検出体４０に近接対向して作動し、コントローラ３０に減速または停止信号を送る。
【００５７】
以下、各センサ３６〜３９について、必要に応じ、図９に示すように右側を作業領域とする場合を基準として左減速センサ、左停止センサ、右減速センサ、右停止センサという。
【００５８】
ここで、左旋回用と右旋回用の二組のセンサ対は、旋回中心Ｏに対して対称配置で設けられ、かつ、この両組のセンサ対の旋回中心Ｏに対してなす角度である中心角αが被検出体４０の中心角βよりも大きく設定されている。
【００５９】
従って、左右旋回時に、減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９がともに被検出体４０から外れる状態、すなわち減速センサ３６,３８が働いた後、停止センサ３７,３９が作動するまで一定の空白区間が発生することとなる。図２,３は左減速、停止両センサ３６,３７が被検出体４０から外れた状態を示す。
【００６０】
また、被検出体４０の長さ方向の中間部に切欠４０ａが設けられ、この切欠４０ａ分の旋回領域Ｃ(図４参照)が減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９が反応しない非検出領域となるとともに、この非検出領域Ｃを挟んで片側に第１減速区間Ｄ、反対側に第２減速区間Ｅがそれぞれ設定されている。
【００６１】
図５は減速及び停止両センサ３６,３７及び３８,３９の出力波形を示し、センサ出力が第１減速区間Ｄで立ち上がった後、非検出領域Ｃで途絶え、第２減速区間Ｅで再び立ち上がる。Ｆは第２減速区間Ｅを過ぎて停止センサ出力があるまでの空白区間である。
【００６２】
コントローラ３０は、この検出部３１からの信号に基づいて両比例弁２０,２１の一方(圧力センサ３２,３３によって検出される操作状態に基づいて選択される)に減速及び停止指令を出力し、上部旋回体２を目標位置に自動停止させる。
【００６３】
この点の作用を図６のフローチャートを併用して説明する。ここでは左旋回時を例にとっている。
【００６４】
制御開始とともに解除スイッチ３５がＯＮか否かが判断され(ステップＳ１)、ＮＯの場合に、ステップＳ２で左減速センサ３６からの減速信号の入力回数が０(ｎ←０。入力なし)に設定される。
【００６５】
ステップＳ３で、オフセットセンサ３４からの信号に基づいてブーム７がオフセットしているか否かが判別され、オフセットしていなければ、ステップＳ４でオーバーランの可能性が低いとして最大旋回速度が通常値(相対的に高い制限値)にセットされ、オフセットしていれば、ステップＳ５で最大旋回速度が規制値(同、低い制限値)にセットされる。
【００６６】
これにより、最大旋回速度が制限され、オーバーランを回避する基本態勢として上部旋回体２の初速が抑えられる。
【００６７】
ステップＳ６では左減速センサ３６がＯＮか否か(第１減速区間Ｄに入ったか否か)が判別され、ＹＥＳの場合は、ステップＳ７で減速センサ信号の入力回数を１回加え(ｎ←ｎ＋１)、ステップＳ８で減速センサ信号の入力が２回目か否かが判別される。
【００６８】
ここでＮＯの場合は、左減速センサ３６が第１減速区間Ｄにあるとして、ステップＳ９で、この後の旋回速度の推定のためのタイムカウントに向けて図示しないタイマをリセットした後、ステップＳ１０で第１減速度(一定の減速度)の指令が左旋回側に出力される。これにより、上部旋回体２が一定の減速度で減速される。
【００６９】
なお、ステップＳ１０の後、次の減速信号が入力されないまま一定時間が経過する(ステップＳ１１でタイムアップとなる)と、旋回速度が十分に低くて停止指令が出れば十分に目標位置に停止できるため減速度を変える必要がないとしてステップＳ２に戻る。
【００７０】
一方、ステップＳ８でＹＥＳ、つまり減速センサ３６が第２減速区間Ｅにあると判別されると、第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間からそのときの旋回速度が推定される(ステップＳ１２)。
【００７１】
そして、ステップＳ１３でタイマリセット後、ステップＳ１４で、推定された旋回速度に応じた第２減速度の指令が左旋回側に出力される。これにより、上部旋回体２が、旋回速度が高いときには大きな減速度で、旋回速度が低いときには小さな減速度でそれぞれ減速される。
【００７２】
この後、ステップＳ１１を経てステップＳ６に戻り、このステップＳ６でＮＯ、すなわち左減速センサ３６がＯＮでない場合は、ステップＳ１５で左停止センサ３７がＯＮか否かが判別され、ここでＹＥＳとなると、ステップＳ１６で旋回停止指令が出力され、上部旋回体２が自動的に停止する。
【００７３】
これに対し、ステップＳ１５でＮＯとなり、かつ、一定時間が経過していない場合(ステップＳ１７でＮＯの場合)には、ステップＳ６を経由して再びステップＳ１５に戻る。すなわち、第２減速度での減速指令が出された後、左停止センサ３７がＯＮとなるまでの間は第２減速度での減速が維持される。
【００７４】
従って、この実施形態のように減速、停止両センサ３６,３７のいずれもが被検出体４０から外れる空白区間(減速センサ３６の検出終了点と停止センサ３７の検出開始点の間。図５のＦ)が生じるセンサ配置(図２,３参照)をとった場合でも、空白区間Ｆで第２減速度での減速指令が維持される。
【００７５】
なお、ステップＳ１５でＮＯ(左停止センサ３７がＯＮでない)となり、かつ、一定時間が経過している場合(ステップＳ１７でタイムアップの場合)は、減速、停止両センサ３６,３７が一定時間内にともに被検出体４０に到達しておらず、旋回速度が十分に低くて旋回速度を規制する必要がないとしてステップＳ２に戻る。
【００７６】
上記のように、第１減速区間Ｄで一定の減速度(第１減速度)で減速し、被検出体４０の非検出領域Ｃを挟んだ第２減速区間Ｅにおいて、第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間から推定された旋回速度に応じた減速度(第２減速度)で減速するため、いいかえれば目標停止位置の直前での旋回速度に基づいて減速制御するため、旋回速度に関係なく常に一定の減速度を加える場合や、旋回速度に基づくにしても目標停止位置よりもはるか手前の速度に基づいて減速度を決める場合等と比べて、目標位置で停止させるのに過不足のない適切な減速作用を働かせることができる。
【００７７】
しかも、被検出体４０に非検出領域Ｃを設定し、減速センサ３６が第１減速区間Ｄから非検出領域Ｃに到達するまでの所要時間から推定した旋回速度に基づいて第２減速度を求めるため、たとえば減速開始から一定時間後に速度センサで旋回速度を検出し、これに基づいて第２の減速度を割り出して指令する制御プログラムを組んだ場合と比較して、第２の減速に入るタイミングと第２の減速度を正確に決定することができる。
【００７８】
これらの点により、制御精度を高め、上部旋回体のオーバーランや旋回不足を発生させることなく目標位置に正確に停止させることができる。
【００７９】
従って、この実施形態のように進入禁止領域が決まっている軌道作業時に、オーバーランによって作業アタッチメント３が対向車両等に接触したり、旋回不足によって作業領域中に作業できない空白域が発生して作業効率が悪くなったりする問題を解消することができる。
【００８０】
また、自動制御時に、ステップＳ４,Ｓ５において最大旋回速度を通常値または規制値に制限する構成としたから、旋回の初速を抑え、これにより減速が追いつかずにオーバーランが発生する事態を回避することができる。
【００８１】
さらに、実施形態のようにブーム７がオフセットしている場合は、最大旋回速度の制限度合いを強めるようにしたから、作業アタッチメント３の進入禁止領域への進入をより確実に防止することができる。
【００８２】
一方、二組のセンサ対を、左旋回用及び右旋回用として旋回中心Ｏに対して対称配置で設け、この両組のセンサ対の中心角αを被検出体４０の中心角βよりも大きく設定したから、減速が働いた後、停止がかかるまで一定の空白区間Ｆができ、その分、停止が遅れるため、図９中に破線で示すように作業領域が前側、後側の双方で車両中心線Ｙからはみ出して設定された場合に、とくに低速旋回時に早めに旋回停止してしまう事態を回避し、作業領域に空白を発生させない。
【００８３】
この場合、前記のように空白区間Ｆで第２減速度の指令を維持するように構成したから、この空白区間Ｆで減速が行われないこと(減速抜け)によるオーバーランの発生を防止することができる。
【００８４】
他の実施形態
(１) 上記実施形態では、推定された旋回速度のみに基づいて第２減速度を決定するようにしたが、推定された旋回速度と、圧力センサ３２,３３によって検出された操作状態とに基づいて第２減速度を決定するように構成してもよい。
【００８５】
こうすれば、たとえばオペレータが停止直前で誤って旋回力を強める操作をしてしまった場合に、この操作を打ち消すように減速度を強めることにより、オーバーランを防止することができる。
【００８６】
(２) 被検出体４０に非検出領域Ｃを設定する方法として、切欠４０ａを設ける方法に代えて、たとえばセンサ３６〜３９として近接スイッチを用いる場合にこれらが反応しないプラスチック等の非金属材を貼り付ける方法をとってもよい。
【００８７】
(３) 上記実施形態では、ブーム７のオフセットの有無に応じて最大旋回速度の制限値を決める構成(図６のステップＳ３〜Ｓ５)構成をとったが、ブームオフセット量を検出し、このオフセット量の大小に応じて最大旋回速度の制限値を決めるようにしてもよい。
【００８８】
(４) 上記実施形態ではショベルタイプの軌道作業車両を例にとったが、作業アタッチメントとして吊りブーム(伸縮式のものを含む)を備えたクレーンタイプの軌道作業車両にも、また、軌道作業車両に限らず、停止目標位置が設定される現場で使用される旋回式作業機械に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施形態にかかる軌道作業車両における旋回駆動部とその制御系の構成を示す図である。
【図２】同検出部の構成を示す平面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】検出部を構成する被検出体の斜視図である。
【図５】検出部のセンサ出力波形図である。
【図６】制御系の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】ショベルタイプの軌道作業車両を示す側面図である。
【図８】同平面図である。
【図９】同車両の作業状況を示す平面図である。
【図１０】従来の旋回駆動部とその制御系の構成を示す図である。
【図１１】同検出部の構成を示す平面図である。
【図１２】図１１の一部拡大図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ 作業アタッチメント
７ ブーム
７ａ 基端側部分
７ｂ 先端側部分
８ アーム
９ バケット
Ａ 軌道
Ｂ 隣接軌道
Ｏ 旋回中心
Ｘ ブーム中心線
Ｙ 車両中心線
１３ 旋回駆動部を構成する旋回モータ
１４ 油圧ポンプ
１５ コントロールバルブ
１６ 操作手段としてのリモコン弁
２０,２１ 比例弁
３０ 旋回制御手段としてのコントローラ
３１ 検出部
３２,３３ 操作検出手段としての圧力センサ
３４ オフセットセンサ
３５ 解除スイッチ
３６ 左減速センサ
３７ 左停止センサ
３８ 右減速センサ
３９ 右停止センサ
４０ 被検出体
４０ａ 切欠
α センサの中心角
β 被検出体の中心角
Ｃ 非検出領域
Ｄ 第１減速区間
Ｅ 第２減速区間
Ｆ 空白区間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体を旋回駆動する旋回駆動部と、オペレータによる操作に基づいてこの旋回駆動部を手動制御する操作手段と、上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、この旋回角度検出手段からの信号に基づき上記操作手段による手動制御に介入して上記旋回駆動部を自動制御する旋回制御手段とを備え、上記旋回角度検出手段として、下部走行体と上部旋回体の一方に旋回方向に所定の長さをもった被検出体を設けるとともに、他方に、この被検出体を検出して減速信号を発する減速センサと、被検出体を検出して停止信号を発する停止センサとを旋回方向に間隔を置いて設け、上記旋回制御手段は、上記減速センサからの減速信号に基づいて上記旋回駆動部に減速指令を出力し、上記停止センサからの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体を予め設定された目標位置に停止させるように構成された旋回式作業機械において、上記被検出体の長さ方向の中間部に上記減速、停止両センサが反応しない非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間がそれぞれ設定され、上記旋回制御手段は、上記第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において上記第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から旋回速度を推定し、この推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令するように構成されたことを特徴とする旋回式作業機械。
【請求項２】
被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域が設定されたことを特徴とする請求項１記載の旋回式作業機械。
【請求項３】
旋回制御手段は、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の旋回式作業機械。
【請求項４】
操作手段の操作状態を検出する操作検出手段を備え、旋回制御手段は、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項５】
上部旋回体に作業アタッチメントが取付けられ、旋回制御手段は、この作業アタッチメントが予め設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項６】
軌道上を走行する下部走行体を備え、旋回制御手段は、隣接する軌道側に設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたことを特徴とする請求項５記載の旋回式作業機械。
【請求項７】
作業アタッチメントは起伏自在なブームを備え、このブームは、基端側部分とこの基端側部分に対して側方にオフセット可能な先端側部分とによって構成され、旋回制御手段は、自動制御時において上記ブーム先端側部分のオフセット状態に応じて上部旋回体の最大旋回速度を制限するように構成されたことを特徴とする請求項５または６記載の旋回式作業機械。
【請求項８】
減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対が、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設けられ、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項９】
旋回制御手段は、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成されたことを特徴とする請求項８記載の旋回式作業機械。
【請求項１】
下部走行体上に上部旋回体が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体を旋回駆動する旋回駆動部と、オペレータによる操作に基づいてこの旋回駆動部を手動制御する操作手段と、上部旋回体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段と、この旋回角度検出手段からの信号に基づき上記操作手段による手動制御に介入して上記旋回駆動部を自動制御する旋回制御手段とを備え、上記旋回角度検出手段として、下部走行体と上部旋回体の一方に旋回方向に所定の長さをもった被検出体を設けるとともに、他方に、この被検出体を検出して減速信号を発する減速センサと、被検出体を検出して停止信号を発する停止センサとを旋回方向に間隔を置いて設け、上記旋回制御手段は、上記減速センサからの減速信号に基づいて上記旋回駆動部に減速指令を出力し、上記停止センサからの停止信号に基づいて旋回駆動部に停止指令を出力することによって上部旋回体を予め設定された目標位置に停止させるように構成された旋回式作業機械において、上記被検出体の長さ方向の中間部に上記減速、停止両センサが反応しない非検出領域、この非検出領域を挟んだ片側に第１減速区間、反対側に第２減速区間がそれぞれ設定され、上記旋回制御手段は、上記第１減速区間で一定の第１減速度を指令するとともに、第２減速区間において上記第１減速区間から被検出領域に到達するまでの所要時間から旋回速度を推定し、この推定された旋回速度に応じた第２減速度を指令するように構成されたことを特徴とする旋回式作業機械。
【請求項２】
被検出体の長さ方向の中間部に切欠を設けることによって非検出領域が設定されたことを特徴とする請求項１記載の旋回式作業機械。
【請求項３】
旋回制御手段は、自動制御時に上部旋回体の最大旋回速度を制限する指令を旋回駆動部に出力するように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の旋回式作業機械。
【請求項４】
操作手段の操作状態を検出する操作検出手段を備え、旋回制御手段は、検出された操作状態と推定された旋回速度から第２減速度を決定するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項５】
上部旋回体に作業アタッチメントが取付けられ、旋回制御手段は、この作業アタッチメントが予め設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項６】
軌道上を走行する下部走行体を備え、旋回制御手段は、隣接する軌道側に設定された進入禁止領域に進入しないことを条件として上部旋回体の目標停止位置が設定されたことを特徴とする請求項５記載の旋回式作業機械。
【請求項７】
作業アタッチメントは起伏自在なブームを備え、このブームは、基端側部分とこの基端側部分に対して側方にオフセット可能な先端側部分とによって構成され、旋回制御手段は、自動制御時において上記ブーム先端側部分のオフセット状態に応じて上部旋回体の最大旋回速度を制限するように構成されたことを特徴とする請求項５または６記載の旋回式作業機械。
【請求項８】
減速及び停止両センサから成る二組のセンサ対が、左旋回用及び右旋回用として旋回中心に対して対称配置で設けられ、この両組のセンサ対の旋回中心に対してなす角度である中心角が被検出体の中心角よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の旋回式作業機械。
【請求項９】
旋回制御手段は、減速センサの検出終了点と停止センサの検出開始点の間は第２減速度の指令を維持するように構成されたことを特徴とする請求項８記載の旋回式作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１９１２８３（Ｐ２００７−１９１２８３Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２２５１（Ｐ２００６−１２２５１）
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２０日（２００６．１．２０）
【出願人】（０００２４６２７３）コベルコ建機株式会社 (644)
【Ｆターム（参考）】
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