JP3836354B2 - クローラ式電動作業機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクローラ式電動作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クローラ式電動作業機は、機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動する方式の作業車両である。このようなクローラ式電動作業機としては、例えば特開昭６１−９８６７８号公報「自走式運搬台車」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
【０００３】
上記従来の技術は、同公報の第２図及び第３図によれば、台車ボデー１（符号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）の左右に主プーリー９，９並びに副プーリー１０，１０を各々配置し、これらに左右のクローラ１３，１３を巻回し、前記主プーリー９，９を左右の駆動モーター６，６で各々駆動するようにした、自走式運搬台車である。
クローラ式の運搬台車であるからクローラ接地面積が大きい。このため、クローラ１３，１３に作用する分布荷重はタイヤに比べて極めて小さい。牽引力（駆動力、トラクション）が大きいので不整地を走行する場合などに最適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術のような一般的なクローラ式電動作業機においても、作業負荷が大きいときには走行速度を下げて作業をすることが多く、この極く低速走行中であっても旋回させる頻度が高い。
ところが、停止寸前のような極く低速走行中に旋回させるときに、旋回内側のクローラベルトの速度を下げても、旋回外側のクローラベルトの速度との速度差は極めて小さい。接地面積が大きいクローラベルトであるから、左右の速度差が小さい場合に、路面の凹凸や硬さ等の路面の状況によっては、旋回内側のクローラベルトが、比較的牽引力の大きい旋回外側のクローラベルトに引き摺られる傾向がある。従って、クローラ式電動作業機の旋回性能を確保するには改良の余地がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、機体の左右にクローラベルトを備えたクローラ式電動作業機において、極く低速で走行しているときの旋回性を、より高めることができる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動するクローラ式電動作業機において、このクローラ式電動作業機は、旋回走行指令条件と、旋回内側の駆動輪を駆動する電動モータの目標速度並びに現実の速度が停止寸前の下限しきい値を下回るという条件と、旋回内側の電動モータの現実の速度を目標速度に近づけるべく発生した制御信号出力が制御信号出力限界値に達しているという条件と、の三つの条件が満たされたときに、旋回内側の電動モータに逆転指令を発する制御部を備えていることを特徴とする。
ここで「停止寸前の下限しきい値」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言う。
【０００７】
クローラ式電動作業機を極く低速で走行しているときに、旋回させようとした場合、旋回内側のクローラベルトの速度を下げても、旋回外側のクローラベルトの速度との速度差は極めて小さい。路面の状況によっては、旋回性能を確保することが容易でない。
そこで、上記三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータを逆転させることにした。旋回内側の電動モータの現実の速度をできるだけ下げることで、旋回外側の電動モータとの速度差をできるだけ設けた上で、旋回内側の電動モータを逆転させるので、極く低速で走行しているときのクローラ式電動作業機の旋回性を、より高めることができる。
【０００８】
さらに請求項１は、旋回内側の電動モータへ一時停止指令を発し、その後に微小の時間を経過してから、この電動モータへ逆転指令を発する制御部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このため、正転中の電動モータを一時停止した後に、微小の時間を経過してから、逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータに与える負荷を軽減することができる。
【００１０】
請求項２は、制御部が、旋回内側の電動モータを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度に現実の速度を近づけるべく増速制御をするように構成したことを特徴とする。
極く低速で走行しているときの旋回性を、より一層高めることができるので、小回り性能がより高まる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１２】
図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、クローラ式電動作業機（電動車両）としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラベルト１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１３】
エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。
エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１４】
左のクローラベルト１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラベルト１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１５】
従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するようにしたことを特徴とする。
細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。
【００１６】
図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００１７】
左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００１８】
メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００１９】
図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００２０】
また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する部材であり、スプリング４１の引き作用により、図の状態（フリー状態）になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
【００２１】
図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及び情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。
なお、制御部４４内に破線で指令の流れを便宜上示したが、これはあくまでも参考的記載に過ぎない。
【００２２】
先ず、作業部系の作動を説明する。
メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。
エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ４８に繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００２３】
走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。
なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００２４】
次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００２５】
メインスイッチ２８がスタートポジションにあること及び走行準備レバー３８が握られていることの２つの条件が満たされ、方向速度レバー３４を前進又は後進（図５で説明する。）に切換えると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００２６】
図５は本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図であり、方向速度レバー３４は、作業者の手で、矢印▲１▼，▲２▼の如く往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば車両を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Ｌｆが低速前進、Ｈｆが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば車両を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Ｌｒが低速後進、Ｈｒが高速後進となるように、速度制御も行える。この例では、図の左端に付記した通りに、後進の最高速が０Ｖ（ボルト）、前進の最高速が５Ｖ、中立範囲が２．３Ｖ〜２．７Ｖになるようにポテンショメータでポジションに応じた電圧を発生させる。
１つのレバーで前後の方向と高低速の速度制御とを設定できるので、方向速度レバー３４と名付けた。
【００２７】
図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー（モータ駆動部）５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで検出して、その信号に基づいて回転速度を所定値になるようにフィードバック制御を実行する。この結果、左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００２８】
走行中の制動は次の手順で行う。本発明ではモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒを含む。
【００２９】
一般論としてバッテリから電動モータへ電気エネルギーを供給することで、電動モータは回転する。一方、発電機は回転を電気エネルギーに変換する手段である。そこで、本発明では電気的切換えにより、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを発電機に変え、発電させるようにした。発電電圧がバッテリ電圧より高ければ、電気エネルギーはバッテリ４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００３０】
左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。
右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００３１】
そして、次の何れかにより走行を停止することができる。
方向速度レバー３４を中立位置に戻す。
走行準備レバー３８を離す。
メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
【００３２】
停止後にメインスイッチ２８をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒがブレーキ状態となり、パーキングブレーキを掛けたことと同じになる。
【００３３】
次に、上記図４に示す制御部４４をマイクロコンピュータとした場合に、クローラ式電動作業機としての除雪機を旋回させるときの制御フローについて、図６〜図８に基づき説明する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。
【００３４】
図６は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）である。なお、この制御はメインスイッチ２８（図４参照）をオン位置に切換えたという条件下で実行する。
ＳＴ０１；方向速度レバーのポジションに対応する、電動モータの目標速度ＳＯを読み込む。
ＳＴ０２；制御部は目標速度ＳＯになるように制御信号を出力し、左右の電動モータを正転させる。すなわち、左右の電動モータに制御用のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を発する。この結果、除雪機は前進する。
【００３５】
ＳＴ０３；左旋回スイッチがオンであるか否かを調べ、ＹＥＳであれば左旋回操作がなされたとしてＳＴ０４に進み、ＮＯであればＳＴ０８に進む。図３の左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度が中立位置から回転したという電気情報があったときに、左旋回スイッチがオンであると判定する。
【００３６】
ＳＴ０４：旋回内側となる左の電動モータの実速度ＳＬ（現実の速度ＳＬ）を計測する。図４の回転センサ５３Ｌで計測すればよい。
ＳＴ０５；左の電動モータの目標速度ＳＯが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ（目標速度下限値ＳＯｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ０６に進み、ＮＯであればＳＴ０７に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．０５ｋｍ／ｈである。
【００３７】
ＳＴ０６；左の電動モータの実速度ＳＬが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＬｎ（実速度下限値ＳＬｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであれば出結合子Ａ１に進み、ＮＯであればＳＴ０７に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＬｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、目標速度下限値ＳＯｎよりも大きい値であって、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．８ｋｍ／ｈである。
ＳＴ０７；通常の左旋回制御を実行した後にスタートにリターンさせる。図４の左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度に応じて左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させることで、左の電動モータ２５Ｌの速度を下げる。この結果、機体は左旋回する。
【００３８】
以上、左の電動モータについて説明したが、右の電動モータについても同様の制御を次の通りに実施する。
ＳＴ０８；右旋回スイッチがオンであるか否かを調べ、ＹＥＳであれば右旋回操作がなされたとしてＳＴ０９に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。図４の右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで、ポテンショメータ３９Ｒのアームの角度が中立位置から回転したという電気情報があったときに、右旋回スイッチがオンであると判定する。
【００３９】
ＳＴ０９：右の電動モータの実速度ＳＲ（現実の速度ＳＲ）を計測する。図４の回転センサ５３Ｒで計測すればよい。
ＳＴ１０；旋回内側である右の電動モータの目標速度ＳＯが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ（目標速度下限値ＳＯｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１に進み、ＮＯであればＳＴ１２に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ」とは、上記ＳＴ０５で説明した内容と同じである。
【００４０】
ＳＴ１１；旋回内側となる右の電動モータの実速度ＳＲが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＲｎ（実速度下限値ＳＲｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであれば出結合子Ａ２に進み、ＮＯであればＳＴ１２に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＲｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、目標速度下限値ＳＯｎよりも大きい値であって、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．８ｋｍ／ｈである。
ＳＴ１２；通常の右旋回制御を実行した後にスタートにリターンさせる。図４の右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度に応じて右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させることで、右の電動モータ２５Ｒの速度を下げる。この結果、機体は右旋回する。
【００４１】
図７は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）であり、上記図６のＳＴ０６から出結合子Ａ１及び本図の入結合子Ａ１を経てＳＴ１０１に進んだことを示す。
【００４２】
ＳＴ１０１；旋回内側である左の電動モータの実速度ＳＬを目標速度ＳＯに近づけるべく減速制御を開始する。すなわち、左の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
ＳＴ１０２：減速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＬ１を読込む。この制御信号出力ＤｕＬ１はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯと実速度ＳＬとの差が大きいほど制御信号出力ＤｕＬ１が大となる。一般に目標速度ＳＯと実速度ＳＬとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＬ１は上限になる。
【００４３】
ＳＴ１０３：そこで、制御出力信号ＤｕＬ１が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ１ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１０４に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。
ＳＴ１０４：一時停止指令を発して左の回生ブレーキ回路を作動させることで、左の電動モータを停止させる。
【００４４】
ＳＴ１０５；制御部に内蔵したタイマをリセット（Ｔｃ＝０）してスタートさせる。
ＳＴ１０６；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１０７に進み、ＮＯであればＳＴ１０６を繰り返す。
【００４５】
ＳＴ１０７；旋回時の左の電動モータの目標速度ＳＯｒを読み込む。目標速度ＳＯｒは、除雪機を左旋回させるのに必要な逆転時の目標速度のことである。
ＳＴ１０８；左の電動モータに逆転指令を発し、逆転を開始させる。
ＳＴ１０９；逆転時における左の電動モータの実速度ＳＬを目標速度ＳＯｒに近づけるべく増速制御を開始する。すなわち、左の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
【００４６】
ＳＴ１１０：増速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＬ２を読込む。この信号出力ＤｕＬ２はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯｒと実速度ＳＬとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯｒと実速度ＳＬとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＬ２は上限になる。
【００４７】
ＳＴ１１１：そこで、制御出力信号ＤｕＬ２が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ２ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１２に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。なお、ＳＴ１１１における制御信号出力上限Ｄ２ｍａｘについては、上記ＳＴ１０３の制御信号出力上限Ｄ１ｍａｘと同じ値であってもよい。
ＳＴ１１２：一時停止指令を発して左の回生ブレーキ回路を作動させることで、左の電動モータを停止させる。
【００４８】
ＳＴ１１３；制御部に内蔵したタイマを再びリセットしてスタートさせる。
ＳＴ１１４；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１５に進み、ＮＯであればＳＴ１１４を繰り返す。
ＳＴ１１５；左の電動モータに正転指令を発し、正転を開始させた後にスタートにリターンさせる。この結果、除雪機は直進する。
【００４９】
以上、左の電動モータについて説明したが、右の電動モータについても同様の制御を次の図８の通りに実施する。
図８は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）であり、上記図６のＳＴ１１から出結合子Ａ２及び本図の入結合子Ａ２を経てＳＴ２０１に進んだことを示す。
【００５０】
ＳＴ２０１；旋回内側である右の電動モータの実速度ＳＲを目標速度ＳＯに近づけるべく減速制御を開始する。すなわち、右の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
ＳＴ２０２：減速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＲ１を読込む。この制御信号出力ＤｕＲ１はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯと実速度ＳＲとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯと実速度ＳＲとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＲ１は上限になる。
【００５１】
ＳＴ２０３：そこで、制御出力信号ＤｕＲ１が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ１ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２０４に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。
ＳＴ２０４：一時停止指令を発して右の回生ブレーキ回路を作動させることで、右の電動モータを停止させる。
【００５２】
ＳＴ２０５；制御部に内蔵したタイマをリセット（Ｔｃ＝０）してスタートさせる。
ＳＴ２０６；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２０７に進み、ＮＯであればＳＴ２０６を繰り返す。
【００５３】
ＳＴ２０７；旋回時の右の電動モータの目標速度ＳＯｒを読み込む。目標速度ＳＯｒは、除雪機を左旋回させるのに必要な逆転時の目標速度のことである。
ＳＴ２０８；右の電動モータに逆転指令を発し、逆転を開始させる。
ＳＴ２０９；右の電動モータの実速度ＳＲを目標速度ＳＯｒに近づけるべく増速制御を開始する。すなわち、右の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
【００５４】
ＳＴ２１０：増速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＲ２を読込む。この制御信号出力ＤｕＲ２はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯｒと実速度ＳＲとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯｒと実速度ＳＲとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＲ２は上限になる。
【００５５】
ＳＴ２１１：そこで、制御出力信号ＤｕＲ２が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ２ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２１２に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。なお、ＳＴ２１１における制御信号出力上限Ｄ２ｍａｘについては、上記ＳＴ２０３における制御信号出力上限Ｄ１ｍａｘと同じ値であってもよい。
ＳＴ２１２：一時停止指令を発して右の回生ブレーキ回路を作動させることで、右の電動モータを停止させる。
【００５６】
ＳＴ２１３；制御部に内蔵したタイマを再びリセットしてスタートさせる。
ＳＴ２１４；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２１５に進み、ＮＯであればＳＴ２１４を繰り返す。
ＳＴ２１５；右の電動モータに正転指令を発し、正転を開始させた後にスタートにリターンさせる。この結果、除雪機は直進する。
【００５７】
なお、上記図６〜図８の各制御フローにおいて、スタートにリターンした場合には、再びＳＴ０１以降のステップを繰り返して、制御を続けることになる。
【００５８】
ここで本発明を整理すれば、図４に示す機体の左右に配置したクローラベルト１５Ｌ，１５Ｒの各駆動輪２３Ｌ，２３Ｒを左右の電動モータ２５Ｌ，２５Ｒで各々駆動するクローラ式電動作業機としての除雪機１０において、この除雪機１０は、次の▲１▼〜▲３▼の三つの条件が満たされたときに、旋回内側の電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒへ一時停止指令を発し、その後にこの電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒへ逆転指令を発し、旋回内側の電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度ＳＯｒに現実の速度ＳＬ，ＳＲを近づけるべく増速制御をする制御部４４を備えていることを特徴とする。
このようにした理由については、図９に基づき説明する。
【００５９】
▲１▼ 旋回走行指令条件。すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌ又は右旋回操作レバー３７Ｒを握ったという条件（図６のＳＴ０３及びＳＴ０８）。
【００６０】
▲２▼ 旋回内側の駆動輪２３Ｌを駆動する電動モータ２５Ｌの目標速度ＳＯが停止寸前の下限しきい値ＳＯｎを下回るとともに電動モータ２５Ｌの現実の速度ＳＬが停止寸前の下限しきい値ＳＬｎを下回るという条件（図６のＳＴ０５及びＳＴ０６）、又は、旋回内側の駆動輪２３Ｒを駆動する電動モータ２５Ｒの目標速度ＳＯが停止寸前の下限しきい値ＳＯｎを下回るとともに電動モータ２５Ｒの現実の速度ＳＲが停止寸前の下限しきい値ＳＲｎを下回るという条件（図６のＳＴ１０及びＳＴ１１）。
【００６１】
▲３▼ 旋回内側の電動モータ２５Ｌの現実の速度ＳＬを目標速度ＳＯに近づけるべく発生した制御信号出力ＤｕＬ１が制御信号出力限界値Ｄ１ｍａｘに達しているという条件（図７のＳＴ１０１〜ＳＴ１０３）、又は旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度ＳＲを目標速度ＳＯに近づけるべく発生した制御信号出力ＤｕＲ１が制御信号出力限界値Ｄ１ｍａｘに達しているという条件（図８のＳＴ２０１〜ＳＴ２０３）。
【００６２】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るクローラ式電動作業機の旋回の概念を説明する説明図である。
（ａ）は、高速で前進中のクローラ式電動作業機（除雪機）１０を右旋回させようとしていることを示す。旋回内側である右のクローラベルト１５Ｒの実速度ＳＲを下げることにより、左のクローラベルト１５Ｌの実速度ＳＬとの速度差ΔＳ１は大きくなる。速度差ΔＳ１が大きいので、右旋回することは容易である。
【００６３】
（ｂ）は、停止寸前のような極く低速で前進中のクローラ式電動作業機（除雪機）１０を右旋回させようとしていることを示す。旋回内側である右のクローラベルト１５Ｒの実速度ＳＲを下げても、左のクローラベルト１５Ｌの実速度ＳＬとの速度差ΔＳ２は極めて小さい（ΔＳ１＞ΔＳ２）。速度差ΔＳ２が極めて小さいので、右旋回することは容易でない。
【００６４】
そこで、本発明は（ｂ）において、上記三つの条件が満たされたときに、旋回内側である右の電動モータ２５Ｒへ一時停止指令を発し、その後に、（ｃ）この右の電動モータ２５Ｒへ逆転指令を発することで、右の電動モータ２５Ｒを逆転させた。この結果、右のクローラベルト１５Ｒは逆転する。
【００６５】
このように、上記▲１▼〜▲３▼の三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータ２５Ｒを逆転させることにした。すなわち、（１）旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度を、これよりも低速である目標速度に近づけるように、制御部から制御信号出力を発し、（２）旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度をできるだけ下げることにより、（３）旋回外側の電動モータ２５Ｌとの速度差をできるだけ大きくした上で、（４）旋回内側の電動モータ２５Ｒを逆転させた。この結果、極く低速で走行しているときの除雪機１０の旋回性を、より高めることができる。
【００６６】
しかも、正転中の電動モータ２５Ｒを一時停止した後に逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータ２５Ｒに与える負荷を軽減することができる。
【００６７】
なお、本発明を適用するクローラ式電動作業機は除雪機１０に限るものではなく、芝刈機など種類は任意である。芝刈機とした場合の作業部は、エンジンにより駆動する芝刈用カッタである。
さらには、上記本発明の実施の形態において、クローラ式電動作業機の旋回制御については、前進中の他に後進中であっても適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータを逆転させることにした。旋回内側の電動モータの現実の速度をできるだけ下げることで、旋回外側の電動モータとの速度差をできるだけ設けた上で、旋回内側の電動モータを逆転させるので、極く低速で走行しているときのクローラ式電動作業機の旋回性を、より高めることができる。
【００６９】
さらに請求項１は、正転中の電動モータを一時停止した後に、微小の時間を経過してから、逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータに与える負荷を軽減することができる。
【００７０】
請求項２は、制御部が、旋回内側の電動モータを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度に現実の速度を近づけるべく増速制御をするように構成したので、極く低速で走行しているときの旋回性を、より一層高めることができるので、小回り性能がより高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除雪機の平面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図２の３矢視図
【図４】本発明に係る除雪機の制御系統図
【図５】本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図
【図６】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）
【図７】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）
【図８】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）
【図９】本発明に係るクローラ式電動作業機の旋回の概念を説明する説明図
【符号の説明】
１０…クローラ式電動作業機（除雪機）、１１…機体、１２…エンジン、１３…除雪用オーガ、１４…ブロア、１５Ｌ，１５Ｒ…クローラベルト、２３Ｌ，２３Ｒ…駆動輪、２５Ｌ，２５Ｒ…電動モータ（走行モータ）、３７Ｌ，３７Ｒ…旋回操作レバー、３９Ｌ，３９Ｒ…ポテンショメータ、４４…制御部、５２Ｌ，５２Ｒ…モータ駆動部、５３Ｌ，５３Ｒ…回転センサ、５４Ｌ，５４Ｒ…回生ブレーキ回路。
【発明の属する技術分野】
本発明はクローラ式電動作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クローラ式電動作業機は、機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動する方式の作業車両である。このようなクローラ式電動作業機としては、例えば特開昭６１−９８６７８号公報「自走式運搬台車」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
【０００３】
上記従来の技術は、同公報の第２図及び第３図によれば、台車ボデー１（符号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）の左右に主プーリー９，９並びに副プーリー１０，１０を各々配置し、これらに左右のクローラ１３，１３を巻回し、前記主プーリー９，９を左右の駆動モーター６，６で各々駆動するようにした、自走式運搬台車である。
クローラ式の運搬台車であるからクローラ接地面積が大きい。このため、クローラ１３，１３に作用する分布荷重はタイヤに比べて極めて小さい。牽引力（駆動力、トラクション）が大きいので不整地を走行する場合などに最適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の技術のような一般的なクローラ式電動作業機においても、作業負荷が大きいときには走行速度を下げて作業をすることが多く、この極く低速走行中であっても旋回させる頻度が高い。
ところが、停止寸前のような極く低速走行中に旋回させるときに、旋回内側のクローラベルトの速度を下げても、旋回外側のクローラベルトの速度との速度差は極めて小さい。接地面積が大きいクローラベルトであるから、左右の速度差が小さい場合に、路面の凹凸や硬さ等の路面の状況によっては、旋回内側のクローラベルトが、比較的牽引力の大きい旋回外側のクローラベルトに引き摺られる傾向がある。従って、クローラ式電動作業機の旋回性能を確保するには改良の余地がある。
【０００５】
そこで本発明の目的は、機体の左右にクローラベルトを備えたクローラ式電動作業機において、極く低速で走行しているときの旋回性を、より高めることができる技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、機体の左右に配置したクローラベルトの各駆動輪を左右の電動モータで各々駆動するクローラ式電動作業機において、このクローラ式電動作業機は、旋回走行指令条件と、旋回内側の駆動輪を駆動する電動モータの目標速度並びに現実の速度が停止寸前の下限しきい値を下回るという条件と、旋回内側の電動モータの現実の速度を目標速度に近づけるべく発生した制御信号出力が制御信号出力限界値に達しているという条件と、の三つの条件が満たされたときに、旋回内側の電動モータに逆転指令を発する制御部を備えていることを特徴とする。
ここで「停止寸前の下限しきい値」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言う。
【０００７】
クローラ式電動作業機を極く低速で走行しているときに、旋回させようとした場合、旋回内側のクローラベルトの速度を下げても、旋回外側のクローラベルトの速度との速度差は極めて小さい。路面の状況によっては、旋回性能を確保することが容易でない。
そこで、上記三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータを逆転させることにした。旋回内側の電動モータの現実の速度をできるだけ下げることで、旋回外側の電動モータとの速度差をできるだけ設けた上で、旋回内側の電動モータを逆転させるので、極く低速で走行しているときのクローラ式電動作業機の旋回性を、より高めることができる。
【０００８】
さらに請求項１は、旋回内側の電動モータへ一時停止指令を発し、その後に微小の時間を経過してから、この電動モータへ逆転指令を発する制御部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このため、正転中の電動モータを一時停止した後に、微小の時間を経過してから、逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータに与える負荷を軽減することができる。
【００１０】
請求項２は、制御部が、旋回内側の電動モータを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度に現実の速度を近づけるべく増速制御をするように構成したことを特徴とする。
極く低速で走行しているときの旋回性を、より一層高めることができるので、小回り性能がより高まる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１２】
図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、クローラ式電動作業機（電動車両）としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラベルト１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１３】
エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図４の符号４３参照）に供給すると共に、後述する左右の走行モータに供給する。
エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８及びベルト１９を介して作業部としてのブロア１４及びオーガ１３の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。
【００１４】
左のクローラベルト１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラベルト１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１５】
従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するようにしたことを特徴とする。
細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。
【００１６】
図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作ボタン３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００１７】
左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、後述するとおりに完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００１８】
メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
その他の部材の作用は、図４で説明する。
【００１９】
図３は図２の３矢視図であり、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることにより、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度を想像線の位置まで回転することができる。ポテンショメータ３９Ｌはアーム３９ａの回転位置に応じた電気情報を発する機器である。
【００２０】
また、走行準備レバー３８はスイッチ手段４２に作用する部材であり、スプリング４１の引き作用により、図の状態（フリー状態）になればスイッチ手段４２はオンになる。作業者の左手で走行準備レバー３８を図時計回りに下げれば、スイッチ手段４２はオフとなる。このように、走行準備レバー３８が握られているか否かはスイッチ手段４２で検出することができる。
【００２１】
図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、操作盤に内蔵若しくは付設した制御部４４内の機器及び情報伝達経路を示すが、概ね四角は機器、丸はドライバーを示す。そして、想像線枠で囲ったエンジン１２、電磁クラッチ１８、ブロア１４及びオーガ１３が作業部系４５であり、その他は走行系となる。４３はバッテリである。
なお、制御部４４内に破線で指令の流れを便宜上示したが、これはあくまでも参考的記載に過ぎない。
【００２２】
先ず、作業部系の作動を説明する。
メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２を始動させる。
エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ４８に繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブ４８の開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００２３】
走行準備レバー３８を握ると共に、クラッチ操作ボタン３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。
なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作ボタン３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にすることができる。
【００２４】
次に走行系の作動を説明をする。本発明の除雪機は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを備えており、これらの電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは、駐車中は制御部４４の制御により、ブレーキ状態にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒを開放する。
【００２５】
メインスイッチ２８がスタートポジションにあること及び走行準備レバー３８が握られていることの２つの条件が満たされ、方向速度レバー３４を前進又は後進（図５で説明する。）に切換えると、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒは開放（非ブレーキ）状態になる。
【００２６】
図５は本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図であり、方向速度レバー３４は、作業者の手で、矢印▲１▼，▲２▼の如く往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば車両を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Ｌｆが低速前進、Ｈｆが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば車両を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Ｌｒが低速後進、Ｈｒが高速後進となるように、速度制御も行える。この例では、図の左端に付記した通りに、後進の最高速が０Ｖ（ボルト）、前進の最高速が５Ｖ、中立範囲が２．３Ｖ〜２．７Ｖになるようにポテンショメータでポジションに応じた電圧を発生させる。
１つのレバーで前後の方向と高低速の速度制御とを設定できるので、方向速度レバー３４と名付けた。
【００２７】
図４に戻って、方向速度レバー３４の位置情報をポテンショメータ４９から得た制御部４４は、左右のモータドライバー（モータ駆動部）５２Ｌ，５２Ｒを介して左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを回し、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転速度を回転センサ５３Ｌ，５３Ｒで検出して、その信号に基づいて回転速度を所定値になるようにフィードバック制御を実行する。この結果、左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。
【００２８】
走行中の制動は次の手順で行う。本発明ではモータドライバー５２Ｌ，５２Ｒに回生ブレーキ回路５４Ｌ，５４Ｒを含む。
【００２９】
一般論としてバッテリから電動モータへ電気エネルギーを供給することで、電動モータは回転する。一方、発電機は回転を電気エネルギーに変換する手段である。そこで、本発明では電気的切換えにより、走行モータ２５Ｌ，２５Ｒを発電機に変え、発電させるようにした。発電電圧がバッテリ電圧より高ければ、電気エネルギーはバッテリ４３へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。
【００３０】
左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度をポテンショメータ３９Ｌで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させて、左の走行モータ２５Ｌの速度を下げる。
右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度をポテンショメータ３９Ｒで検出し、この検出信号に応じて制御部４４は右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させて、右の走行モータ２５Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで左旋回させることができ、右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで右旋回させることができる。
【００３１】
そして、次の何れかにより走行を停止することができる。
方向速度レバー３４を中立位置に戻す。
走行準備レバー３８を離す。
メインスイッチ２８をオフ位置に戻す。
【００３２】
停止後にメインスイッチ２８をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ５１Ｌ，５１Ｒがブレーキ状態となり、パーキングブレーキを掛けたことと同じになる。
【００３３】
次に、上記図４に示す制御部４４をマイクロコンピュータとした場合に、クローラ式電動作業機としての除雪機を旋回させるときの制御フローについて、図６〜図８に基づき説明する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。
【００３４】
図６は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）である。なお、この制御はメインスイッチ２８（図４参照）をオン位置に切換えたという条件下で実行する。
ＳＴ０１；方向速度レバーのポジションに対応する、電動モータの目標速度ＳＯを読み込む。
ＳＴ０２；制御部は目標速度ＳＯになるように制御信号を出力し、左右の電動モータを正転させる。すなわち、左右の電動モータに制御用のパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を発する。この結果、除雪機は前進する。
【００３５】
ＳＴ０３；左旋回スイッチがオンであるか否かを調べ、ＹＥＳであれば左旋回操作がなされたとしてＳＴ０４に進み、ＮＯであればＳＴ０８に進む。図３の左旋回操作レバー３７Ｌを握ることで、ポテンショメータ３９Ｌのアーム３９ａの角度が中立位置から回転したという電気情報があったときに、左旋回スイッチがオンであると判定する。
【００３６】
ＳＴ０４：旋回内側となる左の電動モータの実速度ＳＬ（現実の速度ＳＬ）を計測する。図４の回転センサ５３Ｌで計測すればよい。
ＳＴ０５；左の電動モータの目標速度ＳＯが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ（目標速度下限値ＳＯｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ０６に進み、ＮＯであればＳＴ０７に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．０５ｋｍ／ｈである。
【００３７】
ＳＴ０６；左の電動モータの実速度ＳＬが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＬｎ（実速度下限値ＳＬｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであれば出結合子Ａ１に進み、ＮＯであればＳＴ０７に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＬｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、目標速度下限値ＳＯｎよりも大きい値であって、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．８ｋｍ／ｈである。
ＳＴ０７；通常の左旋回制御を実行した後にスタートにリターンさせる。図４の左旋回操作レバー３７Ｌの握りの程度に応じて左の回生ブレーキ回路５４Ｌを作動させることで、左の電動モータ２５Ｌの速度を下げる。この結果、機体は左旋回する。
【００３８】
以上、左の電動モータについて説明したが、右の電動モータについても同様の制御を次の通りに実施する。
ＳＴ０８；右旋回スイッチがオンであるか否かを調べ、ＹＥＳであれば右旋回操作がなされたとしてＳＴ０９に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。図４の右旋回操作レバー３７Ｒを握ることで、ポテンショメータ３９Ｒのアームの角度が中立位置から回転したという電気情報があったときに、右旋回スイッチがオンであると判定する。
【００３９】
ＳＴ０９：右の電動モータの実速度ＳＲ（現実の速度ＳＲ）を計測する。図４の回転センサ５３Ｒで計測すればよい。
ＳＴ１０；旋回内側である右の電動モータの目標速度ＳＯが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ（目標速度下限値ＳＯｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１に進み、ＮＯであればＳＴ１２に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＯｎ」とは、上記ＳＴ０５で説明した内容と同じである。
【００４０】
ＳＴ１１；旋回内側となる右の電動モータの実速度ＳＲが、予め設定された停止寸前の下限しきい値ＳＲｎ（実速度下限値ＳＲｎ）を下回ったか否かを調べ、ＹＥＳであれば出結合子Ａ２に進み、ＮＯであればＳＴ１２に進む。ここで「停止寸前の下限しきい値ＳＲｎ」とは、路面の状況によっては旋回可能な速度のことを言い、目標速度下限値ＳＯｎよりも大きい値であって、例えば、クローラベルトの走行速度に換算して０．８ｋｍ／ｈである。
ＳＴ１２；通常の右旋回制御を実行した後にスタートにリターンさせる。図４の右旋回操作レバー３７Ｒの握りの程度に応じて右の回生ブレーキ回路５４Ｒを作動させることで、右の電動モータ２５Ｒの速度を下げる。この結果、機体は右旋回する。
【００４１】
図７は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）であり、上記図６のＳＴ０６から出結合子Ａ１及び本図の入結合子Ａ１を経てＳＴ１０１に進んだことを示す。
【００４２】
ＳＴ１０１；旋回内側である左の電動モータの実速度ＳＬを目標速度ＳＯに近づけるべく減速制御を開始する。すなわち、左の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
ＳＴ１０２：減速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＬ１を読込む。この制御信号出力ＤｕＬ１はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯと実速度ＳＬとの差が大きいほど制御信号出力ＤｕＬ１が大となる。一般に目標速度ＳＯと実速度ＳＬとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＬ１は上限になる。
【００４３】
ＳＴ１０３：そこで、制御出力信号ＤｕＬ１が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ１ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１０４に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。
ＳＴ１０４：一時停止指令を発して左の回生ブレーキ回路を作動させることで、左の電動モータを停止させる。
【００４４】
ＳＴ１０５；制御部に内蔵したタイマをリセット（Ｔｃ＝０）してスタートさせる。
ＳＴ１０６；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１０７に進み、ＮＯであればＳＴ１０６を繰り返す。
【００４５】
ＳＴ１０７；旋回時の左の電動モータの目標速度ＳＯｒを読み込む。目標速度ＳＯｒは、除雪機を左旋回させるのに必要な逆転時の目標速度のことである。
ＳＴ１０８；左の電動モータに逆転指令を発し、逆転を開始させる。
ＳＴ１０９；逆転時における左の電動モータの実速度ＳＬを目標速度ＳＯｒに近づけるべく増速制御を開始する。すなわち、左の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
【００４６】
ＳＴ１１０：増速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＬ２を読込む。この信号出力ＤｕＬ２はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯｒと実速度ＳＬとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯｒと実速度ＳＬとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＬ２は上限になる。
【００４７】
ＳＴ１１１：そこで、制御出力信号ＤｕＬ２が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ２ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１２に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。なお、ＳＴ１１１における制御信号出力上限Ｄ２ｍａｘについては、上記ＳＴ１０３の制御信号出力上限Ｄ１ｍａｘと同じ値であってもよい。
ＳＴ１１２：一時停止指令を発して左の回生ブレーキ回路を作動させることで、左の電動モータを停止させる。
【００４８】
ＳＴ１１３；制御部に内蔵したタイマを再びリセットしてスタートさせる。
ＳＴ１１４；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ１１５に進み、ＮＯであればＳＴ１１４を繰り返す。
ＳＴ１１５；左の電動モータに正転指令を発し、正転を開始させた後にスタートにリターンさせる。この結果、除雪機は直進する。
【００４９】
以上、左の電動モータについて説明したが、右の電動モータについても同様の制御を次の図８の通りに実施する。
図８は本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）であり、上記図６のＳＴ１１から出結合子Ａ２及び本図の入結合子Ａ２を経てＳＴ２０１に進んだことを示す。
【００５０】
ＳＴ２０１；旋回内側である右の電動モータの実速度ＳＲを目標速度ＳＯに近づけるべく減速制御を開始する。すなわち、右の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
ＳＴ２０２：減速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＲ１を読込む。この制御信号出力ＤｕＲ１はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯと実速度ＳＲとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯと実速度ＳＲとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＲ１は上限になる。
【００５１】
ＳＴ２０３：そこで、制御出力信号ＤｕＲ１が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ１ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２０４に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。
ＳＴ２０４：一時停止指令を発して右の回生ブレーキ回路を作動させることで、右の電動モータを停止させる。
【００５２】
ＳＴ２０５；制御部に内蔵したタイマをリセット（Ｔｃ＝０）してスタートさせる。
ＳＴ２０６；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２０７に進み、ＮＯであればＳＴ２０６を繰り返す。
【００５３】
ＳＴ２０７；旋回時の右の電動モータの目標速度ＳＯｒを読み込む。目標速度ＳＯｒは、除雪機を左旋回させるのに必要な逆転時の目標速度のことである。
ＳＴ２０８；右の電動モータに逆転指令を発し、逆転を開始させる。
ＳＴ２０９；右の電動モータの実速度ＳＲを目標速度ＳＯｒに近づけるべく増速制御を開始する。すなわち、右の電動モータに制御用のＰＷＭ信号を発する。
【００５４】
ＳＴ２１０：増速制御を実行する際の制御信号出力ＤｕＲ２を読込む。この制御信号出力ＤｕＲ２はＰＩ制御ならＰＩ出力、ＰＩＤ制御ならＰＩＤ出力に相当し、目標速度ＳＯｒと実速度ＳＲとの差が大きいほど制御信号出力が大となる。一般に目標速度ＳＯｒと実速度ＳＲとの差がある大きさを超えると、制御信号出力ＤｕＲ２は上限になる。
【００５５】
ＳＴ２１１：そこで、制御出力信号ＤｕＲ２が制御信号出力上限（制御信号出力限界値）Ｄ２ｍａｘに達しているか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２１２に進み、ＮＯであればスタートにリターンさせる。なお、ＳＴ２１１における制御信号出力上限Ｄ２ｍａｘについては、上記ＳＴ２０３における制御信号出力上限Ｄ１ｍａｘと同じ値であってもよい。
ＳＴ２１２：一時停止指令を発して右の回生ブレーキ回路を作動させることで、右の電動モータを停止させる。
【００５６】
ＳＴ２１３；制御部に内蔵したタイマを再びリセットしてスタートさせる。
ＳＴ２１４；タイマをスタートしてからのカウント時間Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓ（１〜３ミリ秒程度）に達したか否かを調べ、ＹＥＳであればＳＴ２１５に進み、ＮＯであればＳＴ２１４を繰り返す。
ＳＴ２１５；右の電動モータに正転指令を発し、正転を開始させた後にスタートにリターンさせる。この結果、除雪機は直進する。
【００５７】
なお、上記図６〜図８の各制御フローにおいて、スタートにリターンした場合には、再びＳＴ０１以降のステップを繰り返して、制御を続けることになる。
【００５８】
ここで本発明を整理すれば、図４に示す機体の左右に配置したクローラベルト１５Ｌ，１５Ｒの各駆動輪２３Ｌ，２３Ｒを左右の電動モータ２５Ｌ，２５Ｒで各々駆動するクローラ式電動作業機としての除雪機１０において、この除雪機１０は、次の▲１▼〜▲３▼の三つの条件が満たされたときに、旋回内側の電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒへ一時停止指令を発し、その後にこの電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒへ逆転指令を発し、旋回内側の電動モータ２５Ｌ又は２５Ｒを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度ＳＯｒに現実の速度ＳＬ，ＳＲを近づけるべく増速制御をする制御部４４を備えていることを特徴とする。
このようにした理由については、図９に基づき説明する。
【００５９】
▲１▼ 旋回走行指令条件。すなわち、左旋回操作レバー３７Ｌ又は右旋回操作レバー３７Ｒを握ったという条件（図６のＳＴ０３及びＳＴ０８）。
【００６０】
▲２▼ 旋回内側の駆動輪２３Ｌを駆動する電動モータ２５Ｌの目標速度ＳＯが停止寸前の下限しきい値ＳＯｎを下回るとともに電動モータ２５Ｌの現実の速度ＳＬが停止寸前の下限しきい値ＳＬｎを下回るという条件（図６のＳＴ０５及びＳＴ０６）、又は、旋回内側の駆動輪２３Ｒを駆動する電動モータ２５Ｒの目標速度ＳＯが停止寸前の下限しきい値ＳＯｎを下回るとともに電動モータ２５Ｒの現実の速度ＳＲが停止寸前の下限しきい値ＳＲｎを下回るという条件（図６のＳＴ１０及びＳＴ１１）。
【００６１】
▲３▼ 旋回内側の電動モータ２５Ｌの現実の速度ＳＬを目標速度ＳＯに近づけるべく発生した制御信号出力ＤｕＬ１が制御信号出力限界値Ｄ１ｍａｘに達しているという条件（図７のＳＴ１０１〜ＳＴ１０３）、又は旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度ＳＲを目標速度ＳＯに近づけるべく発生した制御信号出力ＤｕＲ１が制御信号出力限界値Ｄ１ｍａｘに達しているという条件（図８のＳＴ２０１〜ＳＴ２０３）。
【００６２】
図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るクローラ式電動作業機の旋回の概念を説明する説明図である。
（ａ）は、高速で前進中のクローラ式電動作業機（除雪機）１０を右旋回させようとしていることを示す。旋回内側である右のクローラベルト１５Ｒの実速度ＳＲを下げることにより、左のクローラベルト１５Ｌの実速度ＳＬとの速度差ΔＳ１は大きくなる。速度差ΔＳ１が大きいので、右旋回することは容易である。
【００６３】
（ｂ）は、停止寸前のような極く低速で前進中のクローラ式電動作業機（除雪機）１０を右旋回させようとしていることを示す。旋回内側である右のクローラベルト１５Ｒの実速度ＳＲを下げても、左のクローラベルト１５Ｌの実速度ＳＬとの速度差ΔＳ２は極めて小さい（ΔＳ１＞ΔＳ２）。速度差ΔＳ２が極めて小さいので、右旋回することは容易でない。
【００６４】
そこで、本発明は（ｂ）において、上記三つの条件が満たされたときに、旋回内側である右の電動モータ２５Ｒへ一時停止指令を発し、その後に、（ｃ）この右の電動モータ２５Ｒへ逆転指令を発することで、右の電動モータ２５Ｒを逆転させた。この結果、右のクローラベルト１５Ｒは逆転する。
【００６５】
このように、上記▲１▼〜▲３▼の三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータ２５Ｒを逆転させることにした。すなわち、（１）旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度を、これよりも低速である目標速度に近づけるように、制御部から制御信号出力を発し、（２）旋回内側の電動モータ２５Ｒの現実の速度をできるだけ下げることにより、（３）旋回外側の電動モータ２５Ｌとの速度差をできるだけ大きくした上で、（４）旋回内側の電動モータ２５Ｒを逆転させた。この結果、極く低速で走行しているときの除雪機１０の旋回性を、より高めることができる。
【００６６】
しかも、正転中の電動モータ２５Ｒを一時停止した後に逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータ２５Ｒに与える負荷を軽減することができる。
【００６７】
なお、本発明を適用するクローラ式電動作業機は除雪機１０に限るものではなく、芝刈機など種類は任意である。芝刈機とした場合の作業部は、エンジンにより駆動する芝刈用カッタである。
さらには、上記本発明の実施の形態において、クローラ式電動作業機の旋回制御については、前進中の他に後進中であっても適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、三つの条件が満たされた場合に、旋回内側の電動モータを逆転させることにした。旋回内側の電動モータの現実の速度をできるだけ下げることで、旋回外側の電動モータとの速度差をできるだけ設けた上で、旋回内側の電動モータを逆転させるので、極く低速で走行しているときのクローラ式電動作業機の旋回性を、より高めることができる。
【００６９】
さらに請求項１は、正転中の電動モータを一時停止した後に、微小の時間を経過してから、逆転させるので、正転から直に逆転に切換える場合に比べて慣性による影響を抑えることができる。このため、正転から逆転への移行をより円滑に行うことができるとともに、逆転切換え時に電動モータに与える負荷を軽減することができる。
【００７０】
請求項２は、制御部が、旋回内側の電動モータを逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度に現実の速度を近づけるべく増速制御をするように構成したので、極く低速で走行しているときの旋回性を、より一層高めることができるので、小回り性能がより高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除雪機の平面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】図２の３矢視図
【図４】本発明に係る除雪機の制御系統図
【図５】本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図
【図６】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その１）
【図７】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その２）
【図８】本発明に係る制御部の制御フローチャート（その３）
【図９】本発明に係るクローラ式電動作業機の旋回の概念を説明する説明図
【符号の説明】
１０…クローラ式電動作業機（除雪機）、１１…機体、１２…エンジン、１３…除雪用オーガ、１４…ブロア、１５Ｌ，１５Ｒ…クローラベルト、２３Ｌ，２３Ｒ…駆動輪、２５Ｌ，２５Ｒ…電動モータ（走行モータ）、３７Ｌ，３７Ｒ…旋回操作レバー、３９Ｌ，３９Ｒ…ポテンショメータ、４４…制御部、５２Ｌ，５２Ｒ…モータ駆動部、５３Ｌ，５３Ｒ…回転センサ、５４Ｌ，５４Ｒ…回生ブレーキ回路。
Claims (2)
- 機体（１１）の左右に配置したクローラベルト（１５Ｌ，１５Ｒ）の各駆動輪（２３Ｌ，２３Ｒ）を左右の電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）で各々駆動するクローラ式電動作業機（１０）において、
このクローラ式電動作業機（１０）は、旋回走行指令条件（ＳＴ０３，ＳＴ０８）と、旋回内側の前記駆動輪（２３Ｌ，２３Ｒ）を駆動する前記電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）の目標速度（ＳＯ）並びに現実の速度（ＳＬ，ＳＲ）が停止寸前の下限しきい値（ＳＯｎ、ＳＬｎ、ＳＲｎ）を下回るという条件（ＳＴ０５〜ＳＴ０６，ＳＴ１０〜ＳＴ１１）と、旋回内側の電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）の現実の速度（ＳＬ，ＳＲ）を目標速度（ＳＯ）に近づけるべく発生した制御信号出力（ＤｕＬ１，ＤｕＲ１）が制御信号出力限界値（Ｄ１ｍａｘ）に達しているという条件（ＳＴ１０３，ＳＴ２０３）と、の三つの条件が満たされたときに、旋回内側の前記電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）へ一時停止指令を発し（ＳＴ１０４，ＳＴ２０４）、その後に微小の時間（Ｔｓ）を経過（ＳＴ１０６，ＳＴ２０６）してから、この電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）へ逆転指令を発する（ＳＴ１０８，ＳＴ２０８）制御部（４４）を備えていることを特徴としたクローラ式電動作業機。 - 前記制御部（４４）は、旋回内側の前記電動モータ（２５Ｌ，２５Ｒ）を逆転させたときに、旋回させるのに必要な目標速度（ＳＯｒ）に現実の速度（ＳＬ，ＳＲ）を近づけるべく増速制御をする（ＳＴ１０９，ＳＴ２０９）ように構成したことを特徴とする請求項１記載のクローラ式電動作業機。
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