JP2018002044A - 軌陸両用作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを防止することができる軌陸両用作業車を実現する。【解決手段】複数の軌道用車輪および履帯式走行手段を有する下部車体と、作業機が設けられたアーム手段を有し下部車体上に旋回可能に搭載された上部車体とを備えた軌陸両用作業車に、軌道用車輪を履帯式走行手段よりも高い位置と低い位置とに変換可能な軌道用車輪昇降手段を設け、アーム手段と上部車体との間に、作業機の上限位置を機械的に規制可能であって、規制する上限位置の高さを切換え可能な高さ制限手段を設け、軌道用車輪昇降手段が上昇位置にあるか下降位置にあるかを検出する昇降位置検出手段を備え、昇降位置検出手段からの信号に基づいて、軌道用車輪昇降手段が下降位置にある場合には、上昇位置にあるときよりも高さ制限手段を、軌道用車輪昇降手段の昇降量に対応して伸長させるように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道軌道上および陸上における作業が可能な軌陸両用作業車に関し、例えばバックホウのように昇降および旋回可能なブーム（アーム）を備えた作業車におけるブーム（アーム）の最大上昇位置を規制する高さ制限に適用して有効な技術に関する。

従来、鉄道軌道上を移動し、軌道上および陸上において例えば枕木交換、レール交換、杭打抜き、路床整備など種々の作業を行うことができる軌陸両用作業車（以下、軌陸車と称する）がある。軌陸車は、陸上での移動に適した履帯式走行手段の他に、軌道上走行手段として軌道用車輪を備え、軌道用車輪が車体に対して昇降可能に構成されている。また、軌陸車には、その車体に、例えば油圧ショベルやそれを作動させる油圧シリンダなどからなる作業機を備え昇降および旋回可能なブームが設けられており、軌道用車輪を下げた状態で軌道上を走行するとともに、そのまま軌道上で、または軌道用車輪を上げて陸上に移動した状態で、ブームによる作業が行われる。

かかる軌陸車により、軌道上において作業機を用いて作業を行う場合、オペレータは常に頭上にある高圧電線などに作業機が接触しないよう注意を払いながら作業機の昇降操作を行う必要がある。このような常に接触を警戒しながら行う作業は、オペレータにとって大きな負担となる。しかも、軌道上で作業する場合と陸上で作業する場合とで、制限高さが変化する。制限高さの小さい軌道上での作業に合わせて一律に同じ高さで制限することも考えられるが、そのようにすると制限高さの大きい陸上での作業において、架線までの空間を有効に活用することができない。
なお、作業機の高さを制限する高さ制御手段を設けた軌陸車に関する発明としては、例えば特許文献１や２に記載されているものがある。

特開２００３−４２１０６号公報 特開２０１４−８８２９号公報

特許文献１の発明は、作業機を昇降させる油圧シリンダの伸縮位置に基づいて作業機が設定された最大上昇位置にあるか否かを検出する検出手段と、該検出手段の出力信号により作業機が最大上昇位置にあるときに油圧シリンダの作動を停止させる停止手段とを有する高さ制限手段とを備えるようにしたものである。
一方、特許文献２の発明は、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、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と、該台車状態判定部の判定結果に基づき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ようにしたものである。

しかしながら、特許文献１および２に記載されている作業車はいずれも、作業機もしくは作業具を昇降させる油圧シリンダの伸長位置を検出するセンサもしくはリミットスイッチからの信号に基づいて、制御手段（主制御部もしくは停止手段）が、作業機もしくは作業具が上限位置に達したと判断すると、シリンダの伸長を停止させるように構成されている。そのため、制御系が故障もしくは誤動作したり、油圧回路を制御するコントロールバルブに不具合が生じたりすると、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを防止することができない、つまりフェールセーフ機能の確実性を担保することができないという課題がある。

本発明は上記のような課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電気的な制御系によらずに、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを確実に防止することができる軌陸両用作業車を提供することにある。
本発明の他の目的は、制御系が故障もしくは誤動作したとしても、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを確実に防止することができる軌陸両用作業車を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇するのを規制する機械的な高さ制限手段を設けた場合にも、通常作業や旋回動作に支障を来たすことのない軌陸両用作業車を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、
鉄道軌道上の一対のレールに対応して設けられた複数の軌道用車輪および履帯式走行手段を有する下部車体と、作業機もしくは作業具が設けられ上下方向搖動可能に構成されたアーム手段を有し前記下部車体上に旋回可能に搭載された上部車体と、前記アーム手段を搖動させる駆動手段を電気的に制御する制御手段と、を備えた軌陸両用作業車において、
前記下部車体には、前記複数の軌道用車輪を前記履帯式走行手段よりも高い位置と低い位置とに変換可能な軌道用車輪昇降手段が設けられ、
前記アーム手段と前記上部車体との間に、作業機もしくは作業具の上限位置を機械的に規制可能であって、規制する上限位置の高さを切換え可能な高さ制限手段が設けられ、
前記軌道用車輪昇降手段が上昇位置にあるか下降位置にあるかを検出する昇降位置検出手段を備え、
前記制御手段は、前記昇降位置検出手段からの信号に基づいて、前記軌道用車輪昇降手段が下降位置にあると判断した場合には、前記軌道用車輪昇降手段が上昇位置にあるときよりも前記高さ制限手段を、前記軌道用車輪昇降手段の昇降量に対応して伸長させるように構成した。

上記のような構成の軌陸両用作業車によれば、作業機もしくは作業具の上限位置を機械的に規制可能であって、規制する上限位置の高さを切換え可能な高さ制限手段が設けられているため、電気的な制御系によらずに高さを制限することができ、これにより作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを確実に防止することができる。また、高さ制限手段がアーム手段と上部車体との間に設けられているため、高さ制限手段によって通常作業や上部車体の旋回動作に支障を来たすことがない。

ここで、望ましくは、前記アーム手段が上限位置に達したことを検出する上限位置検出手段を備え、前記制御手段は、前記上限位置検出手段からの信号に基づいて、前記アーム手段が上限位置に達したことを検出した場合に、前記駆動手段の作動を停止するように構成する。
かかる構成によれば、電気的な制御系で高さを規制することができるため、作業機もしくは作業具の上限位置を機械的に規制する高さ制限手段が頻繁に作動するのを回避することができる一方、高さ制限手段が設けられているため、電気的な制御系が故障したとしても作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを防止することができ、安全性を高めることができる。

また、望ましくは、前記軌道用車輪および履帯式走行手段を駆動するエンジンと、該エンジンにより動作される油圧ポンプとを備え、
前記駆動手段は前記油圧ポンプからの油圧で動作する油圧シリンダであり、
前記高さ制限手段は、油圧シリンダと該油圧シリンダに連結されたワイヤロープとから構成する。
高さ制限手段を油圧シリンダ以外で動作させることも可能であるが、そのようにすると別途電源が必要になりコストアップを招くことになるが、駆動手段として油圧シリンダを使用する構成であれば、高さ制限手段をエンジンの動力のみで動作させることができるため、大幅なコストアップを回避することができる。

さらに、望ましくは、前記高さ制限手段は、前記油圧シリンダのロッドが最も伸長した位置まで伸長したことを検出する検出手段と、前記油圧シリンダのロッドが最も収縮した位置まで収縮したことを検出する検出手段と、を備えるようにする。
かかる構成によれば、制御手段は、油圧シリンダのロッドが伸長した状態にあるのか収縮した状態にあるのか把握することができ、作業機もしくは作業具の高さ制限制御を正確に行なうことができる。また、油圧シリンダのロッドが最も伸長した位置まで伸長した後や最も収縮した位置まで収縮した後も継続して油圧が供給され続けるのを回避することができる。

また、望ましくは、前記高さ制限手段は、ほぼ鉛直な方向に沿って設けられているようにする。
かかる構成によれば、高さ制限手段が傾いて設けられている場合に比べて、軌道用車輪昇降手段が作動して軌道用車輪が昇降した際の油圧シリンダの伸長量または収縮量を少なくすることができる。

本発明に係る軌陸両用作業車によれば、電気的な制御系によらずに、あるいは制御系が故障もしくは誤動作したとしても、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇して架線に接触してしまうのを防止することができる。また、作業機もしくは作業具が上限位置を越えて上昇するのを規制する機械的な高さ制限手段を設けた場合にも、通常作業や旋回動作に支障を来たすことのない軌陸両用作業車を実現することができるという効果がある。

本発明に係る軌陸両用作業車の一実施形態（レール移動時の状態）を示す側面図である。 実施形態の軌陸両用作業車の陸上での作業状態を示す側面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は実施形態の軌陸両用作業車における高さ制限手段を構成するバックアップ用油圧シリンダの詳細を示す正面図および斜視図である。 実施形態の軌陸両用作業車における油圧制御回路の要部の構成例を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る軌陸両用作業車をバックホウに適用した場合の実施形態について詳細に説明する。ここで、図１および図２は本実施形態のバックホウを示す側面図である。なお、図１は軌道用車輪を下げた状態（レール移動時の状態）を、図２は軌道用車輪を上げた状態（陸上での作業状態）を示している。

図１に示すように、本実施形態のバックホウは、陸上での移動走行手段としての履帯式走行手段１１および軌道上走行手段としての軌道用車輪１２を有する下部車体１０と、運転室２１およびブーム２２を有し下部車体１０上で水平方向に旋回自在に設けられた上部車体２０とを備えている。ブーム２２の先端にショベルのような作業機３０が取り付けられている。
下部車体１０に設けられている履帯式走行体１１は、スプロケット１１ａ、アイドラ１１ｂおよびこれらに巻掛けられた履帯１１ｃ等を有し、下部車体１０の左右にそれぞれ設けられている。

軌道用車輪１２は、下部車体１０の前後にそれぞれ上下方向搖動可能に設けられたフレーム１２ａと、これらのフレーム１２ａをそれぞれ搖動させるための油圧シリンダ１２ｂと、レールの軌道幅でフレーム１２ａの左右にそれぞれ回転自在に取付けられた一対の鉄輪からなる車輪１２ｃを備えている。油圧シリンダ１２ｂによって車輪１２ｃをレール上に下ろした位置（図１の状態）にすることにより、軌陸車はレール上の走行が可能になる。また、油圧シリンダ１２ｂにより車輪１２ｃを上げた位置（図２の状態）にすることにより、軌陸車は履帯式走行体１１による陸上走行が可能になる。

下部車体１０の中央には旋回テーブル１３が設けられ、該旋回テーブル１３上に上部車体２０が旋回自在に搭載されている。また、上部車体２０には、上記ブーム２２を昇降させるための昇降用油圧シリンダ２３および機械的にブーム２２先端の作業機３０の上限位置の規制を行う高さ制限手段２４が設けられている。
高さ制限手段２４は、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａと、一端が該バックアップ用油圧シリンダ２４Ａの伸縮ロッドの先端に結合され他端が下部車体１０に結合されたワイヤロープ２４Ｂとを備え、ほぼ鉛直な方向に沿って設けられている。

作業機３０は、上記ブーム２２の先端に連結用ブラケット３１により上下方向揺動可能に連結された作業アーム３２と、該作業アーム３２の先端に上下方向回動可能に連結された作業具であるショベル３３と、作業アーム３２を搖動させるアームシリンダ３４と、ショベル３３を回動させるショベル作動シリンダ３５およびリンク機構３６とを備えている。
また、本実施形態のバックホウは、前記履帯式走行手段１１および軌道用車輪１２を駆動するエンジン（図示省略）と、該エンジンにより動作される油圧ポンプ（図４の符号Ｐ）とを備える。

図３（Ａ）および（Ｂ）には、高さ制限手段２４を構成するバックアップ用油圧シリンダ２４Ａの詳細が示されている。
図３に示すように、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａは、油圧シリンダ本体２４ａと、該油圧シリンダ本体２４ａを上記ブーム２２の基端部に連結するための連結フレーム２４ｂと、油圧シリンダ本体２４ａを連結フレーム２４ｂとの間に保持するためのホルダ２４ｃおよび連結ロッド２４ｄと、伸縮ロッド２４ｅの先端に固着されワイヤロープ２４Ｂの一端の係止リング２４Ｂａを係止ピン２４Ｂｂにて結合する係止穴２４ｆを有する連結ブロック２４ｇとを備えている。

さらに、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａは、上記連結ブロック２４ｇに一端が固着され上記伸縮ロッド２４ｅと並行して油圧シリンダ本体２４ａの側方まで伸びる補助杆２４ｈと、該補助杆２４ｈの先端位置に対応して配設されシリンダの収縮位置を検出する縮位置検出センサ２４ｉおよびシリンダの伸長位置を検出する伸位置検出センサ２４ｊとを備える。縮位置検出センサ２４ｉおよび伸位置検出センサ２４ｊは、例えばリミットスイッチなどからなり、連結フレーム２４ｂとホルダ２４ｃとの間にシリンダ本体２４ａと平行に横架された支持プレート２４ｋに取り付けられ、補助杆２４ｈの先端に設けられているドグ２５が当接することでシリンダの位置を検出する。

本実施形態のバックホウにおいては、縮位置検出センサ２４ｉと伸位置検出センサ２４ｊとの距離が下部車体１０の昇降量に対応して設定されている。具体的には、下部車体１０の上昇位置高さＨ１に、高さ制限手段２４の収縮状態の長さ（バックアップ用油圧シリンダ２４Ａが収縮した状態でのシリンダ長さ＋ワイヤロープ２４Ｂの長さ）を加算した値と、下部車体１０の下降位置高さＨ２に、高さ制限手段２４の伸長状態の長さ（バックアップ用油圧シリンダ２４Ａが伸長した状態でのシリンダ長さ＋ワイヤロープ２４Ｂの長さ）を加算した値とがほぼ一致するように設定されている。

図４には、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａを動作させる油圧制御回路の構成例が示されている。
図４に示すように、油圧制御回路は、油圧経路を切り換える電磁バルブＶＬ１，ＶＬ２と、複数のセンサからの検出信号に基づいて電磁バルブＶＬ１，ＶＬ２の切換制御信号を生成するマイクロプロセッサなどの制御装置ＣＮＴ等から構成される。

本実施形態のバックホウにおける油圧制御回路においては、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａへの油圧経路を切り換える電磁バルブＶＬ１と、ブーム２２を昇降させるための昇降用油圧シリンダ２３への油圧経路を切り換える電磁バルブＶＬ２とが設けられ、制御装置ＣＮＴには、下部車体１０が上昇位置または下降位置にあるか否か検出する車***置検出センサＳ１と、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａの縮位置検出センサ２４ｉ（Ｓ２）および伸位置検出センサ２４ｊ（Ｓ３）と、ブーム２２の移送時上限位置を検出するセンサＳ４および作業時上限位置を検出するセンサＳ５からの検出信号が入力されている。

なお、上記センサＳ１〜Ｓ５の他にも、例えばブーム２２の角度を検出するセンサや上部車体２０の旋回原点位置を検出するセンサ等が設けられるが、本発明と直接的な関係は薄いので、それらのセンサについては図示および説明を省略する。また、車***置検出センサＳ１は、車輪を昇降させる車体前後２つの油圧シリンダ１２ｂに対応させて、上部車体２０の下面前後２箇所に設けても良い。

一方、制御装置ＣＮＴによって制御される電磁バルブＶＬ１とバックアップ用油圧シリンダ２４Ａとの間には、過剰な圧力を逃がすためのダブルパイロットチェックバルブＶＬ３が設けられている。電磁バルブＶＬ２と昇降用油圧シリンダ２３との間にも、同様なダブルパイロットチェックバルブを設けてもよい。
ここで、上述の移送時上限位置は下部車体１０が上昇位置（レール上）にあるときの作業限界高さに相当し、作業時上限位置は下部車体１０が下降位置にあるときの作業限界高さに相当する。それぞれの上限位置は、ワイヤロープ２４Ｂに伸び切って張力が生じる直前の値に設定しておいても良い。

電磁バルブＶ１は、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａを伸長させる油圧経路を形成する第１ポジションと、該シリンダ２４Ａを収縮させる油圧経路を形成する第２ポジションと、状態を維持する第３ポジションを取り得るように構成されている。また、電磁バルブＶＬ１は、第１ソレノイドＳＯＬ１と第２ソレノイドＳＯＬ２とを備え、第１ソレノイドＳＯＬ1が励磁されるとシリンダを伸長させる第１ポジションを取る一方、第２ソレノイドＳＯＬ２が励磁されるとシリンダを収縮させる第２ポジションを取る。第１ソレノイドＳＯＬ１と第２ソレノイドＳＯＬ２が消磁されると、内蔵バネの復元力で第３ポジションに復帰するように構成されている。

次に、本実施形態のバックホウにおける高さ制限機能について説明する。
制御装置ＣＮＴは、縮位置検出センサ２４ｉおよび伸位置検出センサ２４ｊからの信号に基づいてバックアップ用油圧シリンダ２４Ａが伸長状態にあるか収縮状態にあるか判断する。また、車***置検出センサＳ１からの信号に基づいて下部車体１０が上昇位置にあるか下降位置にあるか判断する。そして、車***置検出センサＳ１および伸位置検出センサ２４ｊからの信号に基づいて下部車体１０が上昇位置にあり、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａが伸長状態にあると判断すると、第２ソレノイドＳＯＬ２を励磁させてシリンダ２４Ａを収縮させる。

一方、制御装置ＣＮＴは、車***置検出センサＳ１および縮位置検出センサ２４ｉからの信号に基づいて下部車体１０が下降位置にあり、バックアップ用油圧シリンダ２４Ａが収縮状態にあると判断すると、第１ソレノイドＳＯＬ１を励磁させてシリンダ２４Ａを伸長させる。
また、制御装置ＣＮＴは、ブーム２２の上限位置を検出するセンサＳ４からの検出信号に基づいて、ブーム２２を昇降させるための昇降用油圧シリンダ２３が作動されてブーム２２が上昇する際に、予め設定されている上限位置に達すると、電磁バルブＶＬ２を切り換えて上限位置を越えないように制限する。

また、制御装置ＣＮＴでは、何らかの原因でセンサＳ４または電磁バルブＶＬ２が故障して、上記のような高さ制限制御が働かくなくなった場合にも、上述したようなバックアップ用油圧シリンダ２４Ａの伸縮制御が行われているため、下部車体１０が上昇位置にある場合にも下降位置にある場合にも、ブーム２２の昇降用油圧シリンダ２３が作動されて、ワイヤロープ２４Ｂの張力によってブーム２２の高さが所定の上限高さ位置を越えないように機械的に制限することができる。これにより、ブーム２２の先端に設けられている作業機３０が、架線に接触してしまうのを確実に防止することができる。

さらに、センサＳ４とＳ５が検出する移送時と作業時のそれぞれの上限位置を、ワイヤロープ２４Ｂに伸び切って張力が生じる直前の値に設定しておくことにより、作業機もしくは作業具の上限位置を機械的に規制する高さ制限手段が頻繁に作動するのを回避して耐久性を向上させることができる。
なお、上記実施形態では、高さ制限手段２４の一例として油圧シリンダを使用したものについて説明したが、油圧シリンダの代わりにエアシリンダを使用したり、モータによってワイヤロープの一方の係止位置を上下方向に移動させる方式としたりすることも可能である。

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い。例えば、車***置検出センサＳ１あるいは縮位置検出センサ２４ｉや伸位置検出センサ２４ｊが故障した場合には、ソレノイドＳＯＬ２を励磁させてバックアップ用油圧シリンダ２４Ａを伸縮させて、強制的に低い方の上限高さに制限するように構成しても良い。
また、上記実施形態においては、ブーム２２の先端に設けられている作業機３０としてショベル３４を設けたものを説明したが、クランパなど他の作業具や作業台を備えた軌陸作業車はもちろん、軌陸作業車以外のアウトリガー等を備えた地上用の作業車にも利用することができる。

１０ 下部車体
１１ 履帯式走行手段
１２ 軌道用車輪
１３ 旋回テーブル
２０ 上部車体
２２ ブーム
２３ 昇降用油圧シリンダ
２４ 高さ制限手段
２４Ａ バックアップ用油圧シリンダ
２４Ｂ ワイヤロープ
２４ｉ 縮位置検出センサ
２４ｊ 伸位置検出センサ
３０ 作業機
３２ 搖動可能な作業アーム
Ｓ１ 車***置検出センサ
Ｓ４ 移送時ブーム上限位置検出センサ
Ｓ５ 作業時ブーム上限位置検出センサ
ＶＬ１，ＶＬ２ 電磁バルブ

Claims (5)

1. 鉄道軌道上の一対のレールに対応して設けられた複数の軌道用車輪および履帯式走行手段を有する下部車体と、作業機もしくは作業具が設けられ上下方向搖動可能に構成されたアーム手段を有し前記下部車体上に旋回可能に搭載された上部車体と、前記アーム手段を搖動させる駆動手段を電気的に制御する制御手段と、を備えた軌陸両用作業車であって、
   前記下部車体には、前記複数の軌道用車輪を前記履帯式走行手段よりも高い位置と低い位置とに変換可能な軌道用車輪昇降手段が設けられ、
   前記アーム手段と前記上部車体との間に、作業機もしくは作業具の上限位置を機械的に規制可能であって、規制する上限位置の高さを切換え可能な高さ制限手段が設けられ、
   前記軌道用車輪昇降手段が上昇位置にあるか下降位置にあるかを検出する昇降位置検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記昇降位置検出手段からの信号に基づいて、前記軌道用車輪昇降手段が下降位置にあると判断した場合には、前記軌道用車輪昇降手段が上昇位置にあるときよりも前記高さ制限手段を、前記軌道用車輪昇降手段の昇降量に対応して伸長させるように構成されていることを特徴とする軌陸両用作業車。
2. 前記アーム手段が上限位置に達したことを検出する上限位置検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記上限位置検出手段からの信号に基づいて、前記アーム手段が上限位置に達したことを検出した場合に、前記駆動手段の作動を停止するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軌陸両用作業車。
3. 前記軌道用車輪および履帯式走行手段を駆動するエンジンと、該エンジンにより動作される油圧ポンプとを備え、
   前記駆動手段は前記油圧ポンプからの油圧で動作する油圧シリンダであり、
   前記高さ制限手段は、油圧シリンダと該油圧シリンダに連結されたワイヤロープとから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軌陸両用作業車。
4. 前記高さ制限手段は、
   前記油圧シリンダのロッドが最も伸長した位置まで伸長したことを検出する検出手段と、
   前記油圧シリンダのロッドが最も収縮した位置まで収縮したことを検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の軌陸両用作業車。
5. 前記高さ制限手段は、ほぼ鉛直な方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軌陸両用作業車。

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