JPH031446B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は道路等の掘削を行うとともに作業中に
おいてその旋回範囲を狭くして、他の作業を妨げ
たり、道路を占有することで車輌の進行を妨げた
りすることを防ぐことができる掘削機に関し、特
に、その動作を円滑に行わせることができる掘削
機の制御機構に関する。

従来の掘削機では車体よりアームを突出させ、
このアーム先端に土砂を掘取るバケツトを取付け
ていたが、この構成では掘取つた土砂を車体の後
方に移送する際にアーム、バケツトが車体側面よ
り大きく飛び出して付近に立つている人に接触す
る危険があるとともに、作業範囲が広くなる欠点
があつた。このため、車体上に旋回台と作業台を
その回転軸芯を偏心させて設けておき、バケツト
を車体の上方で通過させ、アーム、バケツトが車
体の側面より大きく飛び出さないように構成した
掘削機が提案されている。しかし、この新しい掘
削機では旋回台と作業台とをいずれも所定の方向
で回転させなければならず、しかもその回転を同
期させなければバケツトが確実に車体上方を通過
せず、旋回機構は複雑にならざるを得ないもので
あつた。このため、従来ではギヤー等を用いて機
械的な駆動機構によつて旋回台と作業台とを連動
させ、かつ、同期させていたが、応力が一点に集
中するため故障の原因となり易いとともに、摩擦
等による動力損失が大きく効率の悪いものであつ
た。

本発明は上述の欠点に鑑み、旋回台と作業台を
それぞれ個別の原動力で回転させるとともに、両
者の回転角度を検出装置で検出し、この検出結果
を比較判別することによつて両原動力を制御し、
旋回台と作業台の回転を連動、かつ、同期させる
ことができる掘削機の制御機構を提供するもので
ある。

以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は本実施例の斜視図、第２図は側面図、
第３図は正面図、第４図は平面図である。この掘
削機は自走できるものであり、平坦な車体１０の
下面にはその四隅に車輸１１が軸支されてあり、
車体１０の両側の角一対の車輸１１間にはそれぞ
れキヤタピラ（無限軌道）１２が巻回してある。
この車体１０の上面中央には環状形をした支持盤
１３が固着してあり、この支持盤１３上には変形
八角形をした旋回台１４が水平方向に回転自在に
軸支してある。旋回台１４は正三角形の各頂点を
裁断した平面形状をしており、旋回台１４の後方
（第２図、第４図左側）上部には旋回台１４の周
辺に沿つてエンジン１５、燃料タンク１６、作動
油タンク１７が載置、固定してあり、旋回台１４
の上面中央より少し燃料タンク１６に接近した位
置には油圧モータ１８が下方にその駆動軸を向け
て固定してある。この旋回台１４の前方（第２
図、第４図右方）の上部には環形状をした保持盤
１９が載置、固定してあり、前述の支持盤１３の
中心軸とこの保持盤１９の中心軸とは水平方向に
偏位させ、かつ、平行になるよう位置させてあ
る。この保持盤１９上には円形をした作業台２０
が保持盤１９に対して回転自在に軸支してあり、
作業台２０上には垂直に支持体２１が固着してあ
り、支持体２１にはその上下に間隔を置いて連結
具２２が固着してある。前記連結具２２間には基
端体２６が連結してあり、この基端体２６にはく
字形をしたブーム２７が揺動自在に連結してあ
り、ブーム２７の先端にはアーム２８が揺動自在
に連結してあり、さらに、アーム２８の先端には
バケツト２９が揺動自在に連結してある。そし
て、基端体２６とブーム２７の中央の間、ブーム
２７中央とアーム２８の端部との間、アーム２８
とバケツト２９の間にはそれぞれ油圧シリンダ３
０，３１，３２を介在させてある。このブーム２
７，アーム２８，バケツト２９等で掘削機構４７
が構成される。また、前記基端体２６の一側には
鋼板をＬ字形に折曲げた乗員台２３が固着してあ
り、この乗員台２３上にはシート２４と制御箱２
５が固着してある。

次に、第５図は本実施例における旋回機構を詳
しく示すもので、第４図中Ａ−Ａ矢視断面図に対
応するものである。前述の支持盤１３上には外径
がほぼ支持盤１３と同じで内周に歯形を切削形成
してある円形の原動歯車３３が固着してあり、こ
の原動歯車３３の外周にはベアリング３４を介し
て環形状をしたスライダ３５が回転自在に嵌合さ
せてあり、このスライダ３５上面に前記旋回台１
４が固着してあり、旋回台１４はこの原動歯車３
３を中心に回転することができる。そして、前記
油圧モータ１８の出力軸３６にはピニオン３７が
軸着してあり、ピニオン３７は原動歯車３３の内
歯面に噛合せてある。また、前記保持盤１９上に
はこの保持盤１９とほぼ同一外径の環形状をした
軸支体３８が固着してあり、軸支体３８の内周に
は環形状をして外径をほぼ軸支体３８の内径と
し、その内周に歯形を切削形成した従動歯車３９
を位置させ、軸支体３８と従動歯車３９の間には
ベアリング４０を介在させてある。そして、前述
の作業台２０はこの従動歯車３９の上面に載置固
定させてあり、作業台２０は軸支体３８の中心軸
をその回転中心として回転することができること
になる。前記旋回台１４の前方上面で保持盤１９
の内部に位置して油圧モータ４１が固定してあ
り、この油圧モータ４１の出力軸４２にはピニオ
ン４３が軸着してあり、ピニオン４３は従動歯車
３９の内歯面に噛合せてある。そして、支持盤１
３上で原動歯車３３の軸芯位置には支柱４４が垂
直に固定してあり、この支柱４４に垂直に対応す
る旋回台１４の下面には角度検出器４５が固定し
てあり、支柱４４と角度検出器４５とは接近させ
てある。そして、旋回台１４上で従動歯車３９の
軸芯の位置にも支柱４６が垂直に固定してあり、
対応する作業台２０の下面にも角度検出器４７が
固定してあり、支柱４６と角度検出器４７とは接
近させてある。なお、第６図はこの旋回機構の回
転部材を分解した斜視図であり、第７図は同上の
回転部材の位置関係を示す平面図である。

第８図は本実施例における回転角度の検出と制
御系を示す電気回路のブロツク図である。前述の
角度検出器４５，４７内にはそれぞれ外周に等間
隔に磁極を付けた円盤形の磁気デイスク５１，５
２と磁気ピツクアツプ５４，５５が収納してあ
り、磁気デイスク５１は支柱４４の頂部に固定し
てあり、磁気デイスク５２は支柱４６の頂部に固
定してあり、これにより磁気デイスク５１，５２
は旋回台１４、作業台２０が回転することで相対
的に回転することになる。磁気ピツクアツプ５３
の出力は入力信号に応じた数量のパルスを発生さ
せるパルス発生回路５５、バツフア回路５６、周
波数を半分に逓減させる分周回路５７を経てゲー
ト回路５８に入力しており、磁気ピツクアツプ５
４の出力はパルス発生回路５９、バツフア回路６
０を経てゲート回路６１に入力している。次に、
６２，６３は前記制御箱２５付近に設けられて油
圧モータ１８，４１を作動させる旋回スイツチで
あり、両者は同時に運動するものである。この旋
回スイツチ６２にはチヤタリング防止回路６４が
接続してあり、チヤタリング防止回路６４にはバ
ツフア回路６５を介してゲート回路６１と駆動回
路６６に接続してあり、駆動回路６６にはリレー
６７が接続してある。このリレー６７の一端には
電源が接続してあり、他端にはソレノイド６８が
接続してある。また、旋回スイツチ６３にはチヤ
タリング防止回路６９、バツフア回路７０を介し
てゲート回路５８が接続してある。前記ゲート回
路６１の出力はカウンタＢ７１のカウント入力Ｔ
に入力しており、ゲート回路５８の出力はカウン
タＡ７２のカウント入力Ｔに入力しており、両カ
ウンタＡ７２，Ｂ７１の出力は比較一致回路７３
に入力している。比較一致回路７３はカウンタＡ
７２，Ｂ７１のカウント出力を判別するもので、
両出力が不一致の場合に出力する比較出力Ｋと両
出力が一致の場合に出力する一致出力Ｊがあり、
比較出力ＫはRSフリツプフロツプ７４のＳ端に
入力し、一致出力ＪはRSフリツプフロツプ７４
のＲ端に入力している。RSフリツプフロツプ７
４のＱ出力には駆動回路７５に接続してあり、駆
動回路７５にはリレー７６が接続してあり、リレ
ー７６の一端には電源が、他端にはソレノイド７
７が接続してある。また、RSフリツプフロツプ
７４の出力にはワンシヨツトマルチ回路７８が
接続してあり、ワンシヨツトマルチ回路７８の出
力はカウンタＡ７２，Ｂ７１のそれぞれのクリア
端CLに入力している。

次に、第９図は本実施例の油圧系を示す系統図
であり、油圧ポンプ８１の吐出路８２は２つに分
岐してあり、この吐出路８２の分岐したそれぞれ
には絞り弁８３，８４を介して電磁弁８５，８６
に接続してあり、絞り弁８４の流量は絞り弁８３
のそれの２倍に設定してある。電磁弁８５は前記
ソレノイド７７によつて作動され、電磁弁８６は
前記ソレノイド６８によつて作動されるものであ
る。電磁弁８５には油圧モータ１８が接続してあ
り、電磁弁８６には油圧モータ４１が接続してあ
り、両油圧モータ１８，４１の出力端には回収路
８７が接続してあり、回収路８７の終端は圧力油
タンク８８に連通してある。この圧力油タンク８
８内には圧力油が満してあり、前記油圧ポンプ８
１の吸入路８９は圧力油タンク８８内に導入して
ある。

次に、本実施例の作用を説明する。

バケツト２９を上下動させて道路、地面を掘削
する動作は従来から公動の動作であり、シート２
４に搭乗した操作者が制御箱２５を操作すること
により各油圧シリンダ３０，３１，３２をそれぞ
れ協動させて運動させて行わせる。掘取つた土砂
はバケツト２９を第３図に示す様に水平に持上
げ、バケツト２９の下面を旋回台１４上の機器の
上面より少し高くし、この状態でバケツト２９を
車体１０の後方に旋回させることでトラツク等に
移すことができる。

旋回台１４及び作業台２０を回転させるには旋
回スイツチ６２，６３を閉成することで旋回の指
示を行いチヤタリング防止回路６４，６９、バツ
フア回路６５，７０を介して駆動回路６６とゲー
ト回路５８，６１にはそれぞれ旋回スイツチ６
２，６３を閉成している間だけ発生するパルス
Pc、Pdが伝えられる。このため駆動回路６６は
リレー６７を閉じさせてソレノイド６８に電流を
供給させ、電磁弁８６を作動させて油圧ポンプ８
１からの油圧を絞り弁８４を通じて油圧モータ４
１に供給させる。このため、油圧モータ４１の出
力軸４２及びピニオン４３は回転して噛合つた従
動歯車３９を軸支体３８に沿つて回転させる。こ
のため、従動歯車３９上に載置した作業台２０，
支持体２１，掘削機構４７を旋回台１４に対して
回転させる。

次に、比較一致回路７３は比較信号Ｋを出力す
ることから（旋回スイツチ６２，６３を押す前は
一致信号Ｊを出力していることが条件）RSフリ
ツプフロツプ７４は反転してＱ信号を出力して駆
動回路７５に伝え、駆動回路７５はリレー７６を
閉成してソレノイド７７に電源を供給させる。こ
のソレノイド７７が作動して電磁弁７７が導通
し、油圧モータ１８には絞り弁８３を介して油圧
ポンプ８１からの油圧が供給されて油圧モータ１
８は作動する。この油圧モータ１８が作動すると
出力軸３６，ピニオン３７は回転し、噛合つた原
動歯車３３の歯車を転回することからスライダ３
５は原動歯車３３に沿つて回転することになり、
旋回台１４は車体１０に対して旋回することにな
る。ここにおいて、油圧モータ１８，４１のそれ
ぞれの回転方向を逆向きに設定しておくことで旋
回台１４と作業台２０の回転方向はそれぞれ逆向
きとなり、作業台２０上に固定した掘削機構４７
は旋回台１４の上方を通過することになる。ま
た、絞り弁８３，８４の流量は絞り弁８３が
「１」に対して絞り弁８４は「２」になる様に設
定してあり、これにより、作業台２０の回転速度
は旋回台１４の回転速度の２倍で回転することに
なる。

上述の旋回台１４，作業台２０が回転すると角
度検出器４５，４７は支柱４６，４８に対してそ
の角度位置を相対的に変化させ、角度検出器４
５，４７内にある磁気デイスク５１，５２は支柱
４６，４８に固定してあるため、角度検出器４
５，４７内で回転し、磁気ピツクアツプ５３，５
４はいずれも磁気デイスク５１，５２の外周に設
定した磁極の変動を検出して電気信号に変換させ
パルス発生回路５５，５９に伝える。パルス発生
回路５５，５９では磁気ピツクアツプ５３，５４
からの検出信号によつて所定パルス幅で波形整形
されたパルス波を磁気デイスク５１，５２の一定
回転角度ごとに発生させることになる。パルス発
生回路５５，５９からのパルス波はバツフア回路
５６，６０を通じて角度信号Pa、Pbとしてゲー
ト回路６１、分周回路５７に出力される。ゲート
回路６１では旋回スイツチ６２からの旋回信号
Pcとパルス波Pb′がいずれも入力している間にパ
ルス波Pbと同一のパルス波Peを出力し、パルス
波PeはカウンタＢ７１のカウンタ入力Ｔに入力
させてこのカウンタＢ７１によつてパルス数をカ
ウントさせる。カウンタＢ７１のカウント出力は
比較一致回路７３に伝えられる。次に、分周回路
５７に入力した角度信号Paはその周波数を1/2に
逓減されてPa／２のパルス数としてゲート回路
５８に伝えられ、このゲート回路５８では旋回信
号Pdが入力している間にPa／２と同一パルス数
のパルス波Pfを出力し、パルス波Pfはカウンタ
A72のカウンタ入力Ｔに入力させてこのカウンタ
Ａ７２によつてそのパルス数をカウントさせる。
カウンタＡ７２のカウント出力は比較一致回路７
３に伝えられ、比較一致回路７３ではカウンタＢ
７１からのカウント出力とこのカウント出力を比
較し、両出力が不一致の場合には比較出力Ｋによ
り信号を出力し、両者が一致した場合には一致出
力Ｊより信号を出力する。この比較一致回路７３
の比較出力Ｋが「１」である場合にはRSフリツ
プフロツプ７４はＱ端が「１」の出力を続けて油
圧モータ１８を作動させ続ける。油圧モータ１８
が作動を続けて旋回台１４を回転させることによ
り、旋回台１４の回転角度が作業台２０の回転角
度1/2になつたとき、カウンタＡ７２とＢ７１の
カウント出力値は一致し、比較一致回路７３は一
致出力Ｊは「１」となり、RSフリツプフロツプ
７４を反転させて端を「０」とさせ、駆動回路
７５を停止させてリレー７６を開成して油圧モー
タ１８の作動を一時停止させる。これによつて旋
回台１４の回転は一時に停止する。同時にＱ端は
「１」の出力となり、ワンシヨツトマルチ回路７
８によつて所定パルス幅の一個のパルス波を発生
させ、このワンシヨツトマルチ回路７８のパルス
波はカウンタＡ７２，Ｂ７１のそれぞれのクリア
端CLに伝達されて両カウンタＡ７２，Ｂ７１の
カウント記憶を零にリセツトさせる。このため、
カウンタＡ７２，Ｂ７１は再びパルス波Pe、Pf
のパルス数をカウントし始め、比較一致回路７３
は比較出力Ｋと一致出力Ｊを交互に出力し、ソレ
ノイド７７、油圧モータ１８をステツプ的に制御
し、累積誤差を小さくさせるとともに、油圧モー
タ１４の作動に対して常に一定の追従動作を行わ
せることになる。このため、磁気デイスク５１，
５２は常に１対２の比率によつて回転することに
なり、従つて旋回台１４と作業台２０は１対２の
回転角度で常に比例した関係で回転することにな
る。そして、作業台２０が旋回台１４の回転角よ
りも大きく回転すると比較一致回路７３は比較出
力ＫをRSフリツプフロツプ７４に伝えて駆動回
路７５、リレー７６、ソレノイド７７を作動させ
て油圧モータ１８を追従して回転させるので回転
角度の誤差は極めて小さくなる。

この２つの油圧モータ１８，４１の回転により
旋回台１４と作業台２０の相対的な関連を第１０
図によつて説明すると、油圧モータ４１によつて
作業台２０は図中Ｘ方向に回転を始め、油圧モー
タ１８によつて旋回台１４は図中Ｙ方向に回転を
始める（第１０図中イ。前述の様に作業台２０と
旋回台１４はそれぞれの回転角度が制御されてい
るためにその回転速度は２対１に規制されてい
る。従つて、作業台２０は旋回台１４の倍の速度
で回転することになり、旋回台１４が90度回転す
ると作業台２０は180度回転し、両者は逆回転し
ているため作業台２０は相対的に90度回転し、堀
削機構は車体１０に対して直角に位置して第１０
図ロの状態となる。このため、作業台２０は車体
１０の一方に最大限に偏位し、掘削機構４７は旋
回台１４の上方に位置して車体１０の他方の側面
より突出しなくそのまま通過する。さらに、旋回
台１４が90度回転すると作業台２０は180度回転
し、作業台２０は車体１０の右側にまで移動し、
掘削機構４７は車体１０の反対側に突出し、第１
０図イの状態と丁度反転した位置にまで移動す
る。この第１０図ハの状態で旋回スイツチ６２，
６３を開放すれば油圧モータ１８，４１はその作
動を停止し、旋回台１４，作業台２０はその回転
を停止する。つまり、掘削機構４７は旋回台１４
の車体１０上での旋回運動と、作業台２０の旋回
台１４上での逆方向に向けた旋回運動を受け、二
重に旋回することになり、掘削機構４７は車体１
０の前方から後方に向つて回転するときには必ら
ず旋回台１４の上方を通過して回転し、掘削機構
４７を車体１０の側方に突出しないように最大限
の範囲で旋回することになる。掘削機構４７を第
１０図中ハの位置からイの位置に反転させるには
旋回スイツチ６２，６３を再度押し、旋回台１４
を180度回転させれば前述と同様の動作を行い、
旋回台１４，作業台２０を一定の比率で回転させ
る。

本発明は上述の様に構成したので、掘削機のバ
ケツトを極力偏心させて先方から後方に旋回させ
ることができ、バケツトを車体の側面から突出さ
せることがないため、他の車線の運行に支障を生
じなく、道路の使用を掘削作業に占有させること
もなく、道路を効率良く使用させることができ
る。また、道路が車体の幅とほぼ同じ程度であつ
てもバケツト等が車体から突出しないので、狭い
使用条件下でも作業を進めることができる。そし
て、旋回台と作業台はそれぞれ別個の油圧モータ
で回転させ、両者の回転角度位置は回転角検出手
段で検出し、両者の回転角度を一定の比率になる
ように制御するため、円滑でしかも掘削機構が必
らず旋回台上を通過し、複雑な機械的連動機構を
必要としないので無用の応力が発生したり、エネ
ルギー損失が極めて小さくすることができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２
図は同上の側面図、第３図は同上の正面図、第４
図は同上の平面図、第５図は旋回機構を詳しく示
す第４図中Ａ−Ａ矢視の断面図、第６図は同上の
旋回機構の構成を示す分解斜視図、第７図は旋回
機構の配置を示す説明図、第８図は電気制御系を
示すブロツク図、第９図は油圧系を示す配管図、
第１０図は回転の順序を示す説明図である。 １０……車体、１４……旋回台、２０……作業
台、１８，４１……油圧モータ、４７……掘削機
構、４５，４７……角度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 移動可能な車体上方に水平に回転できる旋回
   台を設けるとともに、旋回台上面には旋回台の回
   転中心より偏位させて作業台を回転自在に設け、
   作業台には掘削機構を固着した掘削機において、
   旋回台を回転させる油圧モータと作業台を回転さ
   せる油圧モータをそれぞれ別個に設け、旋回台の
   回転角度を検出する第１の回転角検出手段と、作
   業台の回転角度を検出する第２の回転角検出手段
   の両信号を信号処理手段に伝え、この信号処理手
   段によつて演算処理した結果により前記両油圧モ
   ータの作動を制御して両油圧モータによつて回転
   される旋回台と作業台の回転角速度を所定の比率
   に保持して作動させることを特徴とする掘削機の
   制御機構。