作業機械
【課題】 掻出カッターフレームが、車両進行方向から投影した所定の範囲から作業者の意に反して逸脱しないように、掻出カッターフレームの姿勢を把握してその姿勢を所望に制御することで、掻出カッターフレームの不測の動きを防止し安全性を高めることができる作業機械を提供する。
【解決手段】 本発明は、枕木５を支持するバラストを掻出爪２４を介して掻き出す掻出カッター２３を支持する掻出カッターフレーム２０を移動可能に支持している作業機械１００であって、掻出カッターフレーム２０を相対移動させる駆動アクチュエータ３０、５０、６０、７０の実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム２０の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム２０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように、各駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする。
【解決手段】 本発明は、枕木５を支持するバラストを掻出爪２４を介して掻き出す掻出カッター２３を支持する掻出カッターフレーム２０を移動可能に支持している作業機械１００であって、掻出カッターフレーム２０を相対移動させる駆動アクチュエータ３０、５０、６０、７０の実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム２０の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム２０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように、各駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道道床において利用されるバラスト（砕石や砂利など）の回収や交換作業などに使用する作業機械（バラスト交換機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道道床においてはバラストが破砕されるなどして劣化するため、使用中のバラストを回収して新しいバラストに入れ替える作業などを行う必要がある。このようなバラストの回収作業を行うための機械（道床交換機やバラスト交換機などと称される）としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００３】
このものは、作業車両に搭載されている掻出チェーン装置１２の水平掻出部１５をレールに平行な状態から、図１１に示すように、枕木５の下側へ枕木５と平行な状態（レールとは略直交する方向）まで持ち来たし、かかる状態において掻出爪２６を複数備えたチェーン体１９を回転駆動することで、枕木５を下方から支持しているバラストを枕木５の下側から掻き出しつつ回収し、受けホッパ１０を介してベルトコンベア６へ移載して外部へ搬出することができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような作業車両の掻出装置は、アーチ状の掻出（掘削）カッターフレーム構造を有するため、掻出・回収作業やその準備を行っていないとき、例えば車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、当該掘削カッターフレームが、他の鉄道車両やトンネルその他の設備などと衝突などしないように、車両走行方向から投影したときに、所定の規制範囲内に収まるように掘削カッターフレームを格納することができるように設計される（図３参照）。
【０００６】
しかし、バラストの掻出・回収作業やその準備を行っているときや、車両基地内での保守点検作業中などにおいては、掘削カッターフレームの一部は、前記規制範囲から逸脱した状態とされ得る。
【０００７】
オペレータや工事管理者などは、常に掘削カッターフレームの状態を把握し、前記規制範囲から逸脱しないように常時管理することができれば、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいて、隣接線を走行する列車や作業車両などとの衝突などの危険を回避することは可能である。
【０００８】
しかしながら、例えば不測の事態が発生して、オペレータや工事管理者などがその不測の事態に対応せざるを得ないような状況も想定されるため、何らかの方法により、掘削カッターフレームの一部が、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、前記規制範囲から逸脱しないようにすることが求められる。
【０００９】
なお、掘削カッターフレームの動きをストッパなどを用いて機械的に規制することが想定されるが、掘削カッターフレームは複数の関節を有するアーム状の構造であるため、機械的に掘削カッターフレームの動きを規制する場合には、各関節の動きを規制する必要があるため、各関節に対してそれぞれストッパを人間が手作業でセットする必要があり、作業が煩雑となって錯誤などが生じるおそれが高く、信頼性を高めるためには人間が関わる作業はできるだけ少なくすべきである。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、アームや関節等を介して移動自在に作業機械に取り付けられている掻出カッターフレーム及びこれと連動される部材の少なくとも一部が、車両進行方向から投影した所定の範囲から作業者の意に反して逸脱しないように、掻出カッターフレーム及び連動部材の姿勢を把握してその姿勢を所望に制御することで、掻出カッターフレーム及び連動部材の不測の動きを防止し安全性を高めることができる作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明に係る作業機械は、
鉄道道床においてレールが取り付けられる枕木を支持するバラストを回転駆動される掻出部を介して掻き出す掻出カッターを支持する掻出カッターフレームを、相対移動可能に支持している作業機械であって、
掻出カッターフレームを作業機械に対して相対移動させる駆動アクチュエータの実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が、レール長手方向から投影した所定の規制範囲から逸脱しないように、駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記所定の規制範囲は、隣接線を走行する車両と接触しない範囲であることを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明において、前記所定の規制範囲は、トンネル壁及び架線と接触しない範囲であることを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明において、バラスト掻出作業中においては、前記制御装置の高さ方向以外に対する制限を解除することを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記制御装置は、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータの駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを選択して、オペレータに報知することを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記掻出カッターフレームの先端側の水平掻出部が、側方から枕木の下側に潜り込まされてバラストを掻き出すことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、アームや関節等を介して移動自在に作業機械に取り付けられている掻出カッターフレーム及びこれと連動される部材の少なくとも一部が、車両進行方向から投影した所定の範囲から作業者の意に反して逸脱しないように、掻出カッターフレーム及び連動部材の姿勢を把握してその姿勢を所望に制御することで、掻出カッターフレーム及び連動部材の不測の動きを防止して安全性を高めることができる作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る作業機械（バラスト交換機）の全体的な構成を示す全体構成図（側面図）である。
【図２】同上実施の形態に係る作業機械（バラスト交換機）を前方から見た正面図である。
【図３】同上実施の形態に係る所定の規制範囲を説明するための図（レール長手方向から見た図）である。
【図４】同上実施の形態に係る伸縮シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図５】同上実施の形態に係る起伏シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図６】同上実施の形態に係る水平シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図７】同上実施の形態に係る切込シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための上面図（作業車両上方から見た図）である。
【図８】同上実施の形態に係る作業現場への移動時や点検・整備時における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図９】同上実施の形態に係るバラスト掘削（掻出）作業実施の際における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】同上実施の形態に係る作業車両本体陸上移動の際における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】枕木の下のバラストを掻出・回収している様子を示した従来の作業機械（バラスト交換機）の正面図（レール長手方向から見た図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２０】
本発明の一実施の形態に係る作業機械１００は、図１、図２に示すように、地上走行用クローラ（無限軌道）２と軌条走行用車輪３とを備えた作業車両であって、前部にバラスト掻出・回収装置１０を備えている。
【００２１】
バラスト掻出・回収装置１０は、掻出（掘削）カッターフレーム２０を備えて構成され、この掘削カッターフレーム２０は、関節（枢軸）Ａにより作業機械１００に対して基端側が揺動自在に支持される伸縮シリンダ（例えば、油圧式往復動アクチュエータ。以下、同様）３０の先端側に、関節（枢軸）Ｂを介して取り付けられるアーム４０に、関節（枢軸）Ｃを介して揺動自在に支持されている。
【００２２】
なお、関節（枢軸）Ａ廻りの揺動は、起伏シリンダ５０の伸縮によりなされるように構成され、関節（枢軸）Ｂ廻りの揺動は、水平シリンダ６０の伸縮によりなされる構成となっている。また、関節（枢軸）Ｃ廻りの揺動は、切込シリンダ７０の伸縮によりなされる構成となっている。
【００２３】
このような構成の作業機械１００は、掻出・回収作業においては、従来同様に、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の伸縮量を操作することで、図１１に示したように、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを枕木５の下側に挿入して枕木５とほぼ平行に持ち来たして作業を行う。
【００２４】
そして、掻出・回収作業は、このように掘削（掻出）カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを枕木５とほぼ平行に持ち来たした状態で、掻出爪（掻出部）２４が取り付けられたエンドレスチェーン体２３（掻出カッター）を回転駆動して、枕木５の下のバラストを掻出爪２４により掻き出しつつカバーダクト２１内に導き、受けホッパ２２まで搬送し、受けホッパ２２から、バラストを落下させ、長さ調整及び傾斜角度調節可能なベルトコンベア８０にて搬送して回収するようになっている。
【００２５】
一方、掻出・回収作業やその準備を行っていないとき、例えば車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、掘削カッターフレーム２０が、他の車両やトンネルその他の設備などと接触などしないように、図１に示したように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の伸縮量を操作して、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａがレール４と平行となるように持ち来たされる。
【００２６】
ここで、伸縮シリンダ３０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図４に示すように移動されるように構成されている。
【００２７】
起伏シリンダ５０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図５に示すように、関節（枢軸）Ａ廻りを揺動されるように構成されている。
【００２８】
水平シリンダ６０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図６に示すように、関節（枢軸）Ｂ廻りを揺動されるように構成されている。
【００２９】
そして、切込シリンダ７０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図７に示すように、関節（枢軸）Ｃ廻りを揺動されるように構成されている。
【００３０】
掘削カッターフレーム２０は、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいて、隣接線を走行する列車や作業車両などとの接触を回避するために、図３に示すように、車両進行方向（レール長手方向）から投影したときに、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０（掘削カッターフレーム２０及び掘削カッターフレーム２０と連動する部材）の少なくとも一部が、所定の規制範囲から逸脱しないようにすることが望まれる。
【００３１】
ところで、オペレータが掘削カッターフレーム２０の姿勢を変える場合、例えばリモコン操作（有線や無線など）により伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０を伸縮させることで掘削カッターフレーム２０を移動させるが、そのようなマニュアル操作においては、オペレータは前記所定の規制範囲から逸脱していないかどうかを確認することができない。
【００３２】
このため、本実施の形態では、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０には、それぞれのストロークを検出（取得）するためのストロークセンサがそれぞれ配設され、それぞれの検出信号が制御装置（図示せず）に入力されている。
【００３３】
そして、本実施の形態に係る制御装置では、各ストロークセンサにより検出（取得）される伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０のそれぞれのストローク量（駆動量）に基づいて、掘削カッターフレーム２０の姿勢（最外部の軌跡）を演算により求め、予め設定記憶されている所定の規制範囲から、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が逸脱していないか否かを判断するように構成されている。
【００３４】
通常、所定の規制範囲から、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が逸脱しようとすると、安全確保のために、制御装置は、自動的に、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の動きを停止し、所定の規制範囲内へ戻る方向への動作のみ許容するような制御を行うようになっている。
【００３５】
なお、掻出・回収作業やその準備を行っているときや、保守点検作業時などには、その作業に支障を来さないように、制御装置では、一時的に、上述したような安全確保のための自動制御を停止するようになっている。
【００３６】
そして、上記作業が終了して掘削カッターフレーム２０を所定の規制範囲内に収容させると、自動で制御装置による安全確保のための自動制御が復帰されるようになっている。
【００３７】
なお、誤操作、錯誤、誤作動などによって、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲外へ逸脱してしまう危険をより確実に回避するために、以下のような制御を行わせることもできる。
【００３８】
例えば、本実施の形態では、作業現場への移動時及び到着後の作業時や点検・整備時には、図８のフローチャートに示すような処理操作を行うようにすることができる。
すなわち、
ステップ（図では、Ｓと記す。以下、同様）１で、オペレータは、例えば基地内等に停留中の作業機械１００を始動させると共に、バラスト交換機（バラスト掻出・回収装置）１０の本体及び作業機械１００に搭載されている車載発電機の電源スイッチをＯＮにする。
【００３９】
ステップ２では、制御装置は、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの作動を開始し、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００４０】
ステップ３では、作業現場へ到着して作業を開始する場合や、点検・整備のために検収庫へ移動した後であるので、オペレータは掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を手作業により解除した後、オペレータの操作により、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０を動作させ、掘削カッターフレーム２０を、図３の所定の規制範囲内において所望に移動させる。
【００４１】
なお、ステップ４に示すように、オペレータは作業機械１００の運転席から掘削カッターフレーム２０の動作を操作することができると共に、ステップ５に示すようにラジオコントロールなどの遠隔操作により掘削カッターフレーム２０の動作を操作することができる。
【００４２】
ステップ６では、制御装置は、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内で移動していることを監視する。
【００４３】
ステップ７では、オペレータによる操作中、制御装置は、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱するおそれがあると判断した場合、逸脱への影響度合いが高い作動中のシリンダを停止するための停止信号を、シリンダへ供給する油圧を制御するバルブコントローラへ発信する。
【００４４】
なお、ステップ１１に示すように、制御装置が掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱するおそれがあると判断しない限り、バルブコントローラへの停止信号は発信されず、オペレータの操作による掘削カッターフレーム２０の動作が継続される。
【００４５】
ステップ８では、バルブコントローラは、受信した停止信号を電気信号に変換して、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各油圧ラインに介装されている作動停止用ストップバルブに送信して、停止すべきシリンダの作動を停止制御する。なお、状況によっては、安全確保のために、すべてのシリンダの動作を停止するようにしてもよい。
【００４６】
ステップ９では、制御装置では、掘削カッターフレーム２０を安全な方向へ移動させるために必要なシリンダを選定して、それをオペレータに認知させ、オペレータは該当するシリンダを操作して、掘削カッターフレーム２０の姿勢を安全な方向へ移動させる。
【００４７】
ステップ１０では、停止信号により停止された掘削カッターフレーム２０を再び動作させるために、現在の掘削カッターフレーム２０の姿勢を各シリンダのストロークセンサからの出力信号に基づき把握し、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しない範囲で作動を許容する。
【００４８】
このように、本実施の形態では、制御装置が、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の動きを常に監視して、掘削カッターフレーム２０の姿勢を常に制御するため、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱して危険な状態となる前に自己判断して防御することにより、作業における安全性が自動的に確保されることになると共に、作業機械１００を移動させる場合にも人間による錯誤などを極力排除して自動的に掘削カッターフレーム２０の姿勢を制御するため、安全性が自動的に確保されることになる。
【００４９】
このため、本実施の形態によれば、熟練者でなくても、或いは錯誤などにより誤操作などがあっても、掘削カッターフレーム２０を常に安全な姿勢に維持することができるため、安全性の高い作業機械を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る制御装置は、掻出カッターフレーム２０及び該掘削カッターフレーム２０と連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータを伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０から選択してその駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを残りの駆動アクチュエータから選択して、オペレータに報知するようにしたので、オペレータは熟練していなくても、容易かつ確実に、掻出カッターフレーム２０及び該掘削カッターフレーム２０と連動する部材を所定の範囲内に収める操作を行うことができるため、安全性の高い作業を提供することができる。
【００５１】
更に、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）を行っている場合には、図９のフローチャートに示すような処理操作を行うようにすることができる。
【００５２】
ステップ２１では、バラスト掘削作業実施のため、作業機械１００を留置基地から作業現場へ軌条走行して移動させる。
【００５３】
この間、ステップ２２にて、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムによる姿勢制御を実行し、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００５４】
Ｓ２３にて作業現場へ到着すると、その後は、ステップ２４にて掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）をオペレータ等が手作業などによって解除する。なお、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）を行うためには、作業の特性上、掘削カッターフレーム２０を所定の規制範囲外へ移動させる必要が生じる。
【００５５】
ステップ２５では、オペレータはラジオコントロールなどの遠隔操作により、掘削カッターフレーム２０を掘削作業可能な姿勢に移動するために、作動制限自動システムの作動解除スイッチをオンする。これにより、作動制限自動システムの作動の一部（高さ方向以外）が解除される。なお、高さ方向への制限は、架線などとの接触を避けるために継続される。
【００５６】
ステップ２６では、掘削カッターフレーム２０が規定高さ以上に上昇しないように、監視しながら、レール４と略平行に支持されている掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを、枕木５の下側に枕木５と略平行になるように持ち来たす。
【００５７】
ステップ２７にて、作業中においても、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視して安全を確保する。
【００５８】
ステップ２８では、作業終了後に、作業機械１００を作業現場から停留先の基地へ回送するために、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを、枕木５の下側から所定の規制範囲内に移動させ、回送姿勢（図１の姿勢）に持ち来たす。
【００５９】
ステップ２９では、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内に収容され回送姿勢に、ある所定時間維持されると、ステップ２５にて一時的に解除されていた作動制限自動システムが自動的に復帰され、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの姿勢制御が完全復帰して、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００６０】
ステップ３０では、オペレータ等は、掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を締結して留置基地へ回送移動する。
【００６１】
一方、ステップ３１では、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内に一旦収容されても、ある所定時間維持されず、掘削カッターフレーム２０が再度所定の規制範囲外へ移動された場合には、ステップ２５にて一時的に解除した状態が継続される。
但し、車速信号などに基づいて、所定車速以上となった場合には、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの姿勢制御を実行するように構成することもできる。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、作業現場までのレール４上を移動中には、作動制限自動システムにより姿勢制御を実行して、掘削カッターフレーム２０等が所定の規制範囲から逸脱しないようにして安全を確保する一方、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）時には、高さ方向の制限以外は解除して掘削カッターフレーム２０によるバラストの掻出・回収作業を行わせるようにしたので、安全性と作業能率向上の両立を図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、作業機械１００を地上走行用クローラ（無限軌道）２などにより陸上を移動させる場合には、レール４上を走行中のような隣接線を走行する鉄道車両等との接触などのおそれは少ないため、図１０に示すフローチャートのような処理操作を行うようにすることができる。
【００６４】
すなわち、ここでは、作業機械１００をレール４から退避させて陸上を移動させる場合における掘削カッターフレーム２０の姿勢制御について説明する。
例えば、基地内を地上走行用クローラ（無限軌道）により自走して移動する場合や、トレーラなどに積載して他の作業現場へ作業機械１００を運搬するような場合が想定される。
【００６５】
ステップ４１では、例えば運転席（キャビン）に設置してある作動制限自動システムの全解除スイッチをオンする。
【００６６】
ステップ４２では、掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を解除する。
【００６７】
なお、制御装置では、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークに基づいて、掘削カッターフレーム２０の姿勢を常時監視しており、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲外で移動していることを認知しているが、全解除スイッチがオンとなっているので、バルブコントローラへの停止信号は発信されず、オペレータの操作による掘削カッターフレーム２０の動作は継続される。
【００６８】
ステップ４３では、運転席（キャビン）での操作により、掘削カッターフレーム２０及び前後の軌条走行用車輪３による走行から、地上走行用クローラ（無限軌道）２による走行姿勢に変更する。
【００６９】
ステップ４４では、運転席（キャビン）でのレバー操作などにより作業機械（作業車両）１本体を地上走行用クローラ（無限軌道）２により移動させる。
【００７０】
以上で説明したように、本実施の形態によれば、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークをストロークセンサにより取得し、取得した各シリンダのストロークに基づいて、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の姿勢を常時監視し、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の作動を制限するようにしたので、掘削カッターフレーム２０等が前記所定の規制範囲から逸脱して、他の列車や設備等と接触等することを確実に回避することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、掘削カッターフレーム２０（を含むバラスト掻出・回収装置１０）の姿勢を常時監視する構成としたので、単に各シリンダのストロークを監視してリミット制御を行わせるような場合に比べると、あるシリンダのストロークは比較的大きくても他のシリンダの動作によっては所定の規制範囲内に収まる状態などにおいては本実施の形態ではその状態は許容されることになるので、掘削カッターフレーム２０の作動範囲を最大限広げながら、確実に所定の規制範囲からの逸脱を抑制することができることになる。
【００７２】
このため、本実施の形態によれば、熟練者でなくても、或いは錯誤などにより誤操作などがあっても、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０を常に安全な姿勢に維持することができるため、安全性の高い作業機械を提供することができる。
【００７３】
なお、機械式安全装置（メカニカルなストッパなど）を手作業により、掘削カッターフレーム２０の動きを規制することと、本実施の形態に係る掘削カッターフレーム２０の姿勢制御とを併用することで、一層の安全性が確保される。ただし、本実施の形態では、このような機械式安全装置（メカニカルなストッパなど）をセットし忘れたような場合でも、掘削カッターフレーム２０の姿勢を自動的に制御できるので安全が確保されている。
【００７４】
また、本実施の形態では、ストロークセンサを設ける構成としたが、例えば、関節部分については回転角度（揺動角度；駆動量）を検出するエンコーダなどを用いて関節の回転角度位置（駆動量）を取得して、これを利用して掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の姿勢を常時監視し、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように制御するような構成とすることもできる。
【００７５】
ところで、本実施の形態では、油圧を利用したシリンダ（駆動アクチュエータ）を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動モータを利用したものや、油圧以外の水圧、空気圧などの流体圧を利用したアクチュエータを採用することも可能である。
【００７６】
以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【符号の説明】
【００７７】
２ 地上走行用クローラ（無限軌道）
３ 軌条走行用車輪
４ レール（軌条）
５ 枕木
１０ バラスト掻出・回収装置
２０ 掻出（掘削）カッターフレーム
２０Ａ 水平掻出部
２１ カバーダクト
２２ 受けホッパ
２３ エンドレスチェーン体
２４ 掻出爪
３０ 伸縮シリンダ（伸縮自在アーム；駆動アクチュエータ）
４０ アーム
５０ 起伏シリンダ（駆動アクチュエータ）
６０ 水平シリンダ（駆動アクチュエータ）
７０ 切込シリンダ（駆動アクチュエータ）
８０ ベルトコンベア
Ａ，Ｂ，Ｃ 関節（枢軸）
１００ 作業機械（作業車両）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道道床において利用されるバラスト（砕石や砂利など）の回収や交換作業などに使用する作業機械（バラスト交換機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道道床においてはバラストが破砕されるなどして劣化するため、使用中のバラストを回収して新しいバラストに入れ替える作業などを行う必要がある。このようなバラストの回収作業を行うための機械（道床交換機やバラスト交換機などと称される）としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００３】
このものは、作業車両に搭載されている掻出チェーン装置１２の水平掻出部１５をレールに平行な状態から、図１１に示すように、枕木５の下側へ枕木５と平行な状態（レールとは略直交する方向）まで持ち来たし、かかる状態において掻出爪２６を複数備えたチェーン体１９を回転駆動することで、枕木５を下方から支持しているバラストを枕木５の下側から掻き出しつつ回収し、受けホッパ１０を介してベルトコンベア６へ移載して外部へ搬出することができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような作業車両の掻出装置は、アーチ状の掻出（掘削）カッターフレーム構造を有するため、掻出・回収作業やその準備を行っていないとき、例えば車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、当該掘削カッターフレームが、他の鉄道車両やトンネルその他の設備などと衝突などしないように、車両走行方向から投影したときに、所定の規制範囲内に収まるように掘削カッターフレームを格納することができるように設計される（図３参照）。
【０００６】
しかし、バラストの掻出・回収作業やその準備を行っているときや、車両基地内での保守点検作業中などにおいては、掘削カッターフレームの一部は、前記規制範囲から逸脱した状態とされ得る。
【０００７】
オペレータや工事管理者などは、常に掘削カッターフレームの状態を把握し、前記規制範囲から逸脱しないように常時管理することができれば、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいて、隣接線を走行する列車や作業車両などとの衝突などの危険を回避することは可能である。
【０００８】
しかしながら、例えば不測の事態が発生して、オペレータや工事管理者などがその不測の事態に対応せざるを得ないような状況も想定されるため、何らかの方法により、掘削カッターフレームの一部が、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、前記規制範囲から逸脱しないようにすることが求められる。
【０００９】
なお、掘削カッターフレームの動きをストッパなどを用いて機械的に規制することが想定されるが、掘削カッターフレームは複数の関節を有するアーム状の構造であるため、機械的に掘削カッターフレームの動きを規制する場合には、各関節の動きを規制する必要があるため、各関節に対してそれぞれストッパを人間が手作業でセットする必要があり、作業が煩雑となって錯誤などが生じるおそれが高く、信頼性を高めるためには人間が関わる作業はできるだけ少なくすべきである。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ低コストな構成でありながら、アームや関節等を介して移動自在に作業機械に取り付けられている掻出カッターフレーム及びこれと連動される部材の少なくとも一部が、車両進行方向から投影した所定の範囲から作業者の意に反して逸脱しないように、掻出カッターフレーム及び連動部材の姿勢を把握してその姿勢を所望に制御することで、掻出カッターフレーム及び連動部材の不測の動きを防止し安全性を高めることができる作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本発明に係る作業機械は、
鉄道道床においてレールが取り付けられる枕木を支持するバラストを回転駆動される掻出部を介して掻き出す掻出カッターを支持する掻出カッターフレームを、相対移動可能に支持している作業機械であって、
掻出カッターフレームを作業機械に対して相対移動させる駆動アクチュエータの実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が、レール長手方向から投影した所定の規制範囲から逸脱しないように、駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記所定の規制範囲は、隣接線を走行する車両と接触しない範囲であることを特徴とすることができる。
【００１３】
本発明において、前記所定の規制範囲は、トンネル壁及び架線と接触しない範囲であることを特徴とすることができる。
【００１４】
本発明において、バラスト掻出作業中においては、前記制御装置の高さ方向以外に対する制限を解除することを特徴とすることができる。
【００１５】
本発明において、前記制御装置は、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータの駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを選択して、オペレータに報知することを特徴とすることができる。
【００１６】
本発明においては、前記掻出カッターフレームの先端側の水平掻出部が、側方から枕木の下側に潜り込まされてバラストを掻き出すことを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単かつ低コストな構成でありながら、アームや関節等を介して移動自在に作業機械に取り付けられている掻出カッターフレーム及びこれと連動される部材の少なくとも一部が、車両進行方向から投影した所定の範囲から作業者の意に反して逸脱しないように、掻出カッターフレーム及び連動部材の姿勢を把握してその姿勢を所望に制御することで、掻出カッターフレーム及び連動部材の不測の動きを防止して安全性を高めることができる作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る作業機械（バラスト交換機）の全体的な構成を示す全体構成図（側面図）である。
【図２】同上実施の形態に係る作業機械（バラスト交換機）を前方から見た正面図である。
【図３】同上実施の形態に係る所定の規制範囲を説明するための図（レール長手方向から見た図）である。
【図４】同上実施の形態に係る伸縮シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図５】同上実施の形態に係る起伏シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図６】同上実施の形態に係る水平シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための正面図である。
【図７】同上実施の形態に係る切込シリンダのストローク（駆動）方向を説明するための上面図（作業車両上方から見た図）である。
【図８】同上実施の形態に係る作業現場への移動時や点検・整備時における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図９】同上実施の形態に係るバラスト掘削（掻出）作業実施の際における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】同上実施の形態に係る作業車両本体陸上移動の際における処理操作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】枕木の下のバラストを掻出・回収している様子を示した従来の作業機械（バラスト交換機）の正面図（レール長手方向から見た図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２０】
本発明の一実施の形態に係る作業機械１００は、図１、図２に示すように、地上走行用クローラ（無限軌道）２と軌条走行用車輪３とを備えた作業車両であって、前部にバラスト掻出・回収装置１０を備えている。
【００２１】
バラスト掻出・回収装置１０は、掻出（掘削）カッターフレーム２０を備えて構成され、この掘削カッターフレーム２０は、関節（枢軸）Ａにより作業機械１００に対して基端側が揺動自在に支持される伸縮シリンダ（例えば、油圧式往復動アクチュエータ。以下、同様）３０の先端側に、関節（枢軸）Ｂを介して取り付けられるアーム４０に、関節（枢軸）Ｃを介して揺動自在に支持されている。
【００２２】
なお、関節（枢軸）Ａ廻りの揺動は、起伏シリンダ５０の伸縮によりなされるように構成され、関節（枢軸）Ｂ廻りの揺動は、水平シリンダ６０の伸縮によりなされる構成となっている。また、関節（枢軸）Ｃ廻りの揺動は、切込シリンダ７０の伸縮によりなされる構成となっている。
【００２３】
このような構成の作業機械１００は、掻出・回収作業においては、従来同様に、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の伸縮量を操作することで、図１１に示したように、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを枕木５の下側に挿入して枕木５とほぼ平行に持ち来たして作業を行う。
【００２４】
そして、掻出・回収作業は、このように掘削（掻出）カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを枕木５とほぼ平行に持ち来たした状態で、掻出爪（掻出部）２４が取り付けられたエンドレスチェーン体２３（掻出カッター）を回転駆動して、枕木５の下のバラストを掻出爪２４により掻き出しつつカバーダクト２１内に導き、受けホッパ２２まで搬送し、受けホッパ２２から、バラストを落下させ、長さ調整及び傾斜角度調節可能なベルトコンベア８０にて搬送して回収するようになっている。
【００２５】
一方、掻出・回収作業やその準備を行っていないとき、例えば車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいては、掘削カッターフレーム２０が、他の車両やトンネルその他の設備などと接触などしないように、図１に示したように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の伸縮量を操作して、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａがレール４と平行となるように持ち来たされる。
【００２６】
ここで、伸縮シリンダ３０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図４に示すように移動されるように構成されている。
【００２７】
起伏シリンダ５０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図５に示すように、関節（枢軸）Ａ廻りを揺動されるように構成されている。
【００２８】
水平シリンダ６０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図６に示すように、関節（枢軸）Ｂ廻りを揺動されるように構成されている。
【００２９】
そして、切込シリンダ７０の伸縮動作により、掘削カッターフレーム２０は、図７に示すように、関節（枢軸）Ｃ廻りを揺動されるように構成されている。
【００３０】
掘削カッターフレーム２０は、車両基地内での停留中や営業線内での移動中などにおいて、隣接線を走行する列車や作業車両などとの接触を回避するために、図３に示すように、車両進行方向（レール長手方向）から投影したときに、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０（掘削カッターフレーム２０及び掘削カッターフレーム２０と連動する部材）の少なくとも一部が、所定の規制範囲から逸脱しないようにすることが望まれる。
【００３１】
ところで、オペレータが掘削カッターフレーム２０の姿勢を変える場合、例えばリモコン操作（有線や無線など）により伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０を伸縮させることで掘削カッターフレーム２０を移動させるが、そのようなマニュアル操作においては、オペレータは前記所定の規制範囲から逸脱していないかどうかを確認することができない。
【００３２】
このため、本実施の形態では、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０には、それぞれのストロークを検出（取得）するためのストロークセンサがそれぞれ配設され、それぞれの検出信号が制御装置（図示せず）に入力されている。
【００３３】
そして、本実施の形態に係る制御装置では、各ストロークセンサにより検出（取得）される伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０のそれぞれのストローク量（駆動量）に基づいて、掘削カッターフレーム２０の姿勢（最外部の軌跡）を演算により求め、予め設定記憶されている所定の規制範囲から、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が逸脱していないか否かを判断するように構成されている。
【００３４】
通常、所定の規制範囲から、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が逸脱しようとすると、安全確保のために、制御装置は、自動的に、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の動きを停止し、所定の規制範囲内へ戻る方向への動作のみ許容するような制御を行うようになっている。
【００３５】
なお、掻出・回収作業やその準備を行っているときや、保守点検作業時などには、その作業に支障を来さないように、制御装置では、一時的に、上述したような安全確保のための自動制御を停止するようになっている。
【００３６】
そして、上記作業が終了して掘削カッターフレーム２０を所定の規制範囲内に収容させると、自動で制御装置による安全確保のための自動制御が復帰されるようになっている。
【００３７】
なお、誤操作、錯誤、誤作動などによって、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲外へ逸脱してしまう危険をより確実に回避するために、以下のような制御を行わせることもできる。
【００３８】
例えば、本実施の形態では、作業現場への移動時及び到着後の作業時や点検・整備時には、図８のフローチャートに示すような処理操作を行うようにすることができる。
すなわち、
ステップ（図では、Ｓと記す。以下、同様）１で、オペレータは、例えば基地内等に停留中の作業機械１００を始動させると共に、バラスト交換機（バラスト掻出・回収装置）１０の本体及び作業機械１００に搭載されている車載発電機の電源スイッチをＯＮにする。
【００３９】
ステップ２では、制御装置は、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの作動を開始し、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００４０】
ステップ３では、作業現場へ到着して作業を開始する場合や、点検・整備のために検収庫へ移動した後であるので、オペレータは掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を手作業により解除した後、オペレータの操作により、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０を動作させ、掘削カッターフレーム２０を、図３の所定の規制範囲内において所望に移動させる。
【００４１】
なお、ステップ４に示すように、オペレータは作業機械１００の運転席から掘削カッターフレーム２０の動作を操作することができると共に、ステップ５に示すようにラジオコントロールなどの遠隔操作により掘削カッターフレーム２０の動作を操作することができる。
【００４２】
ステップ６では、制御装置は、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内で移動していることを監視する。
【００４３】
ステップ７では、オペレータによる操作中、制御装置は、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱するおそれがあると判断した場合、逸脱への影響度合いが高い作動中のシリンダを停止するための停止信号を、シリンダへ供給する油圧を制御するバルブコントローラへ発信する。
【００４４】
なお、ステップ１１に示すように、制御装置が掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱するおそれがあると判断しない限り、バルブコントローラへの停止信号は発信されず、オペレータの操作による掘削カッターフレーム２０の動作が継続される。
【００４５】
ステップ８では、バルブコントローラは、受信した停止信号を電気信号に変換して、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各油圧ラインに介装されている作動停止用ストップバルブに送信して、停止すべきシリンダの作動を停止制御する。なお、状況によっては、安全確保のために、すべてのシリンダの動作を停止するようにしてもよい。
【００４６】
ステップ９では、制御装置では、掘削カッターフレーム２０を安全な方向へ移動させるために必要なシリンダを選定して、それをオペレータに認知させ、オペレータは該当するシリンダを操作して、掘削カッターフレーム２０の姿勢を安全な方向へ移動させる。
【００４７】
ステップ１０では、停止信号により停止された掘削カッターフレーム２０を再び動作させるために、現在の掘削カッターフレーム２０の姿勢を各シリンダのストロークセンサからの出力信号に基づき把握し、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しない範囲で作動を許容する。
【００４８】
このように、本実施の形態では、制御装置が、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の動きを常に監視して、掘削カッターフレーム２０の姿勢を常に制御するため、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱して危険な状態となる前に自己判断して防御することにより、作業における安全性が自動的に確保されることになると共に、作業機械１００を移動させる場合にも人間による錯誤などを極力排除して自動的に掘削カッターフレーム２０の姿勢を制御するため、安全性が自動的に確保されることになる。
【００４９】
このため、本実施の形態によれば、熟練者でなくても、或いは錯誤などにより誤操作などがあっても、掘削カッターフレーム２０を常に安全な姿勢に維持することができるため、安全性の高い作業機械を提供することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態に係る制御装置は、掻出カッターフレーム２０及び該掘削カッターフレーム２０と連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータを伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０から選択してその駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを残りの駆動アクチュエータから選択して、オペレータに報知するようにしたので、オペレータは熟練していなくても、容易かつ確実に、掻出カッターフレーム２０及び該掘削カッターフレーム２０と連動する部材を所定の範囲内に収める操作を行うことができるため、安全性の高い作業を提供することができる。
【００５１】
更に、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）を行っている場合には、図９のフローチャートに示すような処理操作を行うようにすることができる。
【００５２】
ステップ２１では、バラスト掘削作業実施のため、作業機械１００を留置基地から作業現場へ軌条走行して移動させる。
【００５３】
この間、ステップ２２にて、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムによる姿勢制御を実行し、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００５４】
Ｓ２３にて作業現場へ到着すると、その後は、ステップ２４にて掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）をオペレータ等が手作業などによって解除する。なお、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）を行うためには、作業の特性上、掘削カッターフレーム２０を所定の規制範囲外へ移動させる必要が生じる。
【００５５】
ステップ２５では、オペレータはラジオコントロールなどの遠隔操作により、掘削カッターフレーム２０を掘削作業可能な姿勢に移動するために、作動制限自動システムの作動解除スイッチをオンする。これにより、作動制限自動システムの作動の一部（高さ方向以外）が解除される。なお、高さ方向への制限は、架線などとの接触を避けるために継続される。
【００５６】
ステップ２６では、掘削カッターフレーム２０が規定高さ以上に上昇しないように、監視しながら、レール４と略平行に支持されている掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを、枕木５の下側に枕木５と略平行になるように持ち来たす。
【００５７】
ステップ２７にて、作業中においても、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視して安全を確保する。
【００５８】
ステップ２８では、作業終了後に、作業機械１００を作業現場から停留先の基地へ回送するために、掘削カッターフレーム２０の水平掻出部２０Ａを、枕木５の下側から所定の規制範囲内に移動させ、回送姿勢（図１の姿勢）に持ち来たす。
【００５９】
ステップ２９では、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内に収容され回送姿勢に、ある所定時間維持されると、ステップ２５にて一時的に解除されていた作動制限自動システムが自動的に復帰され、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの姿勢制御が完全復帰して、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークを常時監視して掘削カッターフレーム２０の姿勢を監視する。
【００６０】
ステップ３０では、オペレータ等は、掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を締結して留置基地へ回送移動する。
【００６１】
一方、ステップ３１では、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲内に一旦収容されても、ある所定時間維持されず、掘削カッターフレーム２０が再度所定の規制範囲外へ移動された場合には、ステップ２５にて一時的に解除した状態が継続される。
但し、車速信号などに基づいて、所定車速以上となった場合には、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲から逸脱しないようにする作動制限自動システムの姿勢制御を実行するように構成することもできる。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、作業現場までのレール４上を移動中には、作動制限自動システムにより姿勢制御を実行して、掘削カッターフレーム２０等が所定の規制範囲から逸脱しないようにして安全を確保する一方、バラスト掘削作業（掻出・回収作業）時には、高さ方向の制限以外は解除して掘削カッターフレーム２０によるバラストの掻出・回収作業を行わせるようにしたので、安全性と作業能率向上の両立を図ることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、作業機械１００を地上走行用クローラ（無限軌道）２などにより陸上を移動させる場合には、レール４上を走行中のような隣接線を走行する鉄道車両等との接触などのおそれは少ないため、図１０に示すフローチャートのような処理操作を行うようにすることができる。
【００６４】
すなわち、ここでは、作業機械１００をレール４から退避させて陸上を移動させる場合における掘削カッターフレーム２０の姿勢制御について説明する。
例えば、基地内を地上走行用クローラ（無限軌道）により自走して移動する場合や、トレーラなどに積載して他の作業現場へ作業機械１００を運搬するような場合が想定される。
【００６５】
ステップ４１では、例えば運転席（キャビン）に設置してある作動制限自動システムの全解除スイッチをオンする。
【００６６】
ステップ４２では、掘削カッターフレーム２０の機械式安全装置（ストッパなど）を解除する。
【００６７】
なお、制御装置では、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークに基づいて、掘削カッターフレーム２０の姿勢を常時監視しており、掘削カッターフレーム２０が所定の規制範囲外で移動していることを認知しているが、全解除スイッチがオンとなっているので、バルブコントローラへの停止信号は発信されず、オペレータの操作による掘削カッターフレーム２０の動作は継続される。
【００６８】
ステップ４３では、運転席（キャビン）での操作により、掘削カッターフレーム２０及び前後の軌条走行用車輪３による走行から、地上走行用クローラ（無限軌道）２による走行姿勢に変更する。
【００６９】
ステップ４４では、運転席（キャビン）でのレバー操作などにより作業機械（作業車両）１本体を地上走行用クローラ（無限軌道）２により移動させる。
【００７０】
以上で説明したように、本実施の形態によれば、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の各ストロークをストロークセンサにより取得し、取得した各シリンダのストロークに基づいて、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の姿勢を常時監視し、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように、伸縮シリンダ３０、起伏シリンダ５０、水平シリンダ６０、切込シリンダ７０の作動を制限するようにしたので、掘削カッターフレーム２０等が前記所定の規制範囲から逸脱して、他の列車や設備等と接触等することを確実に回避することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、掘削カッターフレーム２０（を含むバラスト掻出・回収装置１０）の姿勢を常時監視する構成としたので、単に各シリンダのストロークを監視してリミット制御を行わせるような場合に比べると、あるシリンダのストロークは比較的大きくても他のシリンダの動作によっては所定の規制範囲内に収まる状態などにおいては本実施の形態ではその状態は許容されることになるので、掘削カッターフレーム２０の作動範囲を最大限広げながら、確実に所定の規制範囲からの逸脱を抑制することができることになる。
【００７２】
このため、本実施の形態によれば、熟練者でなくても、或いは錯誤などにより誤操作などがあっても、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０を常に安全な姿勢に維持することができるため、安全性の高い作業機械を提供することができる。
【００７３】
なお、機械式安全装置（メカニカルなストッパなど）を手作業により、掘削カッターフレーム２０の動きを規制することと、本実施の形態に係る掘削カッターフレーム２０の姿勢制御とを併用することで、一層の安全性が確保される。ただし、本実施の形態では、このような機械式安全装置（メカニカルなストッパなど）をセットし忘れたような場合でも、掘削カッターフレーム２０の姿勢を自動的に制御できるので安全が確保されている。
【００７４】
また、本実施の形態では、ストロークセンサを設ける構成としたが、例えば、関節部分については回転角度（揺動角度；駆動量）を検出するエンコーダなどを用いて関節の回転角度位置（駆動量）を取得して、これを利用して掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の姿勢を常時監視し、掘削カッターフレーム２０を含むバラスト掻出・回収装置１０の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しないように制御するような構成とすることもできる。
【００７５】
ところで、本実施の形態では、油圧を利用したシリンダ（駆動アクチュエータ）を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動モータを利用したものや、油圧以外の水圧、空気圧などの流体圧を利用したアクチュエータを採用することも可能である。
【００７６】
以上で説明した一実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。
【符号の説明】
【００７７】
２ 地上走行用クローラ（無限軌道）
３ 軌条走行用車輪
４ レール（軌条）
５ 枕木
１０ バラスト掻出・回収装置
２０ 掻出（掘削）カッターフレーム
２０Ａ 水平掻出部
２１ カバーダクト
２２ 受けホッパ
２３ エンドレスチェーン体
２４ 掻出爪
３０ 伸縮シリンダ（伸縮自在アーム；駆動アクチュエータ）
４０ アーム
５０ 起伏シリンダ（駆動アクチュエータ）
６０ 水平シリンダ（駆動アクチュエータ）
７０ 切込シリンダ（駆動アクチュエータ）
８０ ベルトコンベア
Ａ，Ｂ，Ｃ 関節（枢軸）
１００ 作業機械（作業車両）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道道床においてレールが取り付けられる枕木を支持するバラストを回転駆動される掻出部を介して掻き出す掻出カッターを支持する掻出カッターフレームを、相対移動可能に支持している作業機械であって、
掻出カッターフレームを作業機械に対して相対移動させる駆動アクチュエータの実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が、レール長手方向から投影した所定の規制範囲から逸脱しないように、駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
前記所定の規制範囲は、隣接線を走行する車両と接触しない範囲であることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記所定の規制範囲は、トンネル壁及び架線と接触しない範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
バラスト掻出作業中においては、前記制御装置の高さ方向以外の制限を解除することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の作業機械。
【請求項５】
前記制御装置は、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータの駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを選択して、オペレータに報知することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の作業機械。
【請求項６】
前記掻出カッターフレームの先端側の水平掻出部が、側方から枕木の下側に潜り込まされてバラストを掻き出すことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の作業機械。
【請求項１】
鉄道道床においてレールが取り付けられる枕木を支持するバラストを回転駆動される掻出部を介して掻き出す掻出カッターを支持する掻出カッターフレームを、相対移動可能に支持している作業機械であって、
掻出カッターフレームを作業機械に対して相対移動させる駆動アクチュエータの実際の駆動量を取得し、取得した実際の駆動量に基づいて、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の姿勢を取得し、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が、レール長手方向から投影した所定の規制範囲から逸脱しないように、駆動アクチュエータの動きを制限する制御装置を含んで構成されたことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
前記所定の規制範囲は、隣接線を走行する車両と接触しない範囲であることを特徴とする請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記所定の規制範囲は、トンネル壁及び架線と接触しない範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の作業機械。
【請求項４】
バラスト掻出作業中においては、前記制御装置の高さ方向以外の制限を解除することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の作業機械。
【請求項５】
前記制御装置は、掻出カッターフレーム及び該掻出カッターフレームと連動する部材の少なくとも一部が所定の規制範囲から逸脱しそうな場合には、逸脱に対する影響の大きい駆動アクチュエータの駆動を停止すると共に、所定の規制範囲内へ収める方向への移動が可能な駆動アクチュエータを選択して、オペレータに報知することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の作業機械。
【請求項６】
前記掻出カッターフレームの先端側の水平掻出部が、側方から枕木の下側に潜り込まされてバラストを掻き出すことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１つに記載の作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−８２５７７（Ｐ２０１２−８２５７７Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２７１１３（Ｐ２０１０−２２７１１３）
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【特許番号】特許第４６５６６７３号（Ｐ４６５６６７３）
【特許公報発行日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（５９６０１８９３１）マルマテクニカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【特許番号】特許第４６５６６７３号（Ｐ４６５６６７３）
【特許公報発行日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（５９６０１８９３１）マルマテクニカ株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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