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公開番号2024165444
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-28
出願番号2023081656
出願日2023-05-17
発明の名称杭打機の制御装置
出願人日本車輌製造株式会社
代理人個人,個人
主分類E02D 7/14 20060101AFI20241121BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】杭打機の運転状態に応じた最適時に転倒警告を発することが可能な制御装置を提供する。
【解決手段】上部旋回体にクローラ式の下部走行体を走行させる操作がなされる運転室が設置され、該運転室に設けられた走行操作装置の操作を受けて下部走行体の走行を制御する杭打機の制御装置41において、杭打機の運動状態及び姿勢変化を計測する慣性計測装置(IMU)43と、杭打機の重心位置を含む設計情報を記憶する記憶部42と、慣性計測装置で取得した計測情報及び前記設計情報に基づいて転倒モーメント、あるいは、クローラの接地反力を算出し、杭打機が転倒するおそれの有無を判定する転倒判定部44と、転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部45とを有している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
左右一対のクローラを備えた下部走行体及び該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体からなるベースマシンと、前記上部旋回体の前部に起伏可能に設けられたリーダと、該リーダを前記上部旋回体の後部から支持する左右一対のバックステーと、前記リーダの前面に沿って昇降可能に設けられたオーガとを備え、
前記上部旋回体に前記下部走行体を走行させる操作がなされる運転室が設置され、該運転室に設けられた走行操作装置の操作を受けて前記下部走行体の走行を制御する杭打機の制御装置において、
前記杭打機の運動状態及び姿勢変化を計測する慣性計測装置と、
前記杭打機の重心位置を含む設計情報を記憶する記憶部と、
前記慣性計測装置で取得した計測情報及び前記設計情報に基づいて転倒モーメントを算出し、前記杭打機が転倒するおそれの有無を判定する転倒判定部と、
前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部と、を有していることを特徴とする杭打機の制御装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
左右一対のクローラを備えた下部走行体及び該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体からなるベースマシンと、前記上部旋回体の前部に起伏可能に設けられたリーダと、該リーダを前記上部旋回体の後部から支持する左右一対のバックステーと、前記リーダの前面に沿って昇降可能に設けられたオーガとを備え、
前記上部旋回体に前記下部走行体を走行させる操作がなされる運転室が設置され、該運転室に設けられた走行操作装置の操作を受けて前記下部走行体の走行を制御する杭打機の制御装置において、
前記杭打機の運動状態及び姿勢変化を計測する慣性計測装置と、
前記杭打機の重心位置を含む設計情報を記憶する記憶部と、
前記慣性計測装置で取得した計測情報及び前記設計情報に基づいて前記クローラの接地反力を算出し、前記杭打機が転倒するおそれの有無を判定する転倒判定部と、
前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部と、を有していることを特徴とする杭打機の制御装置。
【請求項３】
前記慣性計測装置は、前記下部走行体に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の杭打機の制御装置。
【請求項４】
前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に前記左右一対のクローラを異なる向きあるいは異なる速度で駆動して旋回走行させる走行制御部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の杭打機の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭打機の制御装置に関し、詳しくは、大型杭打機の転倒防止対策として、転倒判定に基づいて警告を発する杭打機の制御装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
杭打機は、安定度を５度以上確保することが法令で定められているが、転倒角度を実測して確認するのが困難であるから、計算で求めた安定度の使用が認められている。転倒角度は、杭打機全体の重心と走行体の接地端で作られる転倒支点との位置関係から求められ、通常は、杭打機の前方への転倒角度が最も小さな角度となる。したがって、設計上、前方への転倒角度が５度未満である場合には、安定度が不足しているものと判断できる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－１８５２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような安定度計算は、走行や振動を何ら考慮しない静的状態でなされる計算方法である。しかし、実際は、杭打機に作用する加速度（並進加速度、遠心加速度、上下振動加速度など）によって慣性力の影響が現れ、特に、重心位置が高く、重量がある大型杭打機では、たとえ安定度を満足する傾斜姿勢でも、運転動作の停止状態や発進状態から傾斜が進行して転倒に至るおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、杭打機の運転状態に応じた最適時に転倒警告を発することが可能な制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の杭打機の制御装置は、左右一対のクローラを備えた下部走行体及び該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体からなるベースマシンと、前記上部旋回体の前部に起伏可能に設けられたリーダと、該リーダを前記上部旋回体の後部から支持する左右一対のバックステーと、前記リーダの前面に沿って昇降可能に設けられたオーガとを備え、前記上部旋回体に前記下部走行体を走行させる操作がなされる運転室が設置され、該運転室に設けられた走行操作装置の操作を受けて前記下部走行体の走行を制御する杭打機の制御装置において、前記杭打機の運動状態及び姿勢変化を計測する慣性計測装置と、前記杭打機の重心位置を含む設計情報を記憶する記憶部と、前記慣性計測装置で取得した計測情報及び前記設計情報に基づいて転倒モーメントを算出し、前記杭打機が転倒するおそれの有無を判定する転倒判定部と、前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部と、を有していることを特徴としている。
【０００７】
また、左右一対のクローラを備えた下部走行体及び該下部走行体の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体からなるベースマシンと、前記上部旋回体の前部に起伏可能に設けられたリーダと、該リーダを前記上部旋回体の後部から支持する左右一対のバックステーと、前記リーダの前面に沿って昇降可能に設けられたオーガとを備え、前記上部旋回体に前記下部走行体を走行させる操作がなされる運転室が設置され、該運転室に設けられた走行操作装置の操作を受けて前記下部走行体の走行を制御する杭打機の制御装置において、前記杭打機の運動状態及び姿勢変化を計測する慣性計測装置と、前記杭打機の重心位置を含む設計情報を記憶する記憶部と、前記慣性計測装置で取得した計測情報及び前記設計情報に基づいて前記クローラの接地反力を算出し、前記杭打機が転倒するおそれの有無を判定する転倒判定部と、前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部と、を有していることを特徴としている。
【０００８】
さらに、前記慣性計測装置は、前記下部走行体に設けられていることを特徴としている。加えて、前記転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に前記左右一対のクローラを異なる向きあるいは異なる速度で駆動して旋回走行させる走行制御部を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の杭打機の制御装置によれば、慣性計測装置で取得した計測情報を転倒判定のための条件として用いる転倒判定部と、該転倒判定部により転倒のおそれ有りと判定された場合に転倒警告を発生させる警告発生部とを有しているので、下部走行体の急加速あるいは急減速などに起因した慣性力の影響を考慮して転倒判定を精度よく行うことができる。すなわち、杭打機の運転状態に応じた最適時に転倒警告を発することが可能となり、特に、重心位置が高く、重量がある大型杭打機の安全な運用に資するものとなる。また、転倒するおそれがある場面とそうでない場面との切り分けを明確にして転倒判定を行えることから、従来では抑えていた走行系の能力を最大限発揮した状態で、目的地へと杭打機を迅速かつ安全に移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の杭打機の制御装置を適用した一形態例を示す杭打機の側面図である。
同じく杭打機の要部側面図である。
同じく杭打機の制御装置の構成図である。
同じく慣性計測装置の設置構造を示す図である。
同じく慣性計測装置の設置構造の変形例を示す図である。
同じく転倒モーメント及びクローラの接地反力を算出するための計算モデルを示す図である。
同じく慣性計測装置を転倒支点に設置した場合における転倒モーメント及びクローラの接地反力を算出するための計算モデルを示す図である。
同じく計算モデルの要部拡大図である。
同じく慣性計測装置の設置位置の変更に応じて転倒モーメント及びクローラの接地反力を算出するための計算モデルを示す図である。
同じく転倒判定方法（モーメント判定処理）のフローチャートである。
同じく転倒判定方法（反力判定処理）のフローチャートである。
同じく警告表示の表示画面を示す図である。
同じくトラクションコントロール機能（走行駆動制御）における制御値と時間との関係を示すグラフである。
同じく転倒回避機能（旋回走行駆動制御）の説明図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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