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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5791363
(24)【登録日】2015年8月14日
(45)【発行日】2015年10月7日
(54)【発明の名称】自走式ケーブル中継台車
(51)【国際特許分類】
E02F 9/00 20060101AFI20150917BHJP
H02G 11/02 20060101ALI20150917BHJP
【ＦＩ】
E02F9/00 C
H02G11/02
【請求項の数】6
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2011-105747(P2011-105747)
(22)【出願日】2011年5月10日
(65)【公開番号】特開2012-237116(P2012-237116A)
(43)【公開日】2012年12月6日
【審査請求日】2014年4月1日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】遠嶋 雅徳
(72)【発明者】
【氏名】竹田 幸司
(72)【発明者】
【氏名】山下 公一
【審査官】
竹村 真一郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭５４−１２５８０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０１８７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−２７８１５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−０１７６１９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｅ０２Ｆ ９／００−９／２８
Ｈ０２Ｇ １１／００−１１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源との間で送電を行う電源側ケーブルと、電動式作業機械との間で送電を行う作業機械側ケーブルと、が接続され、双方の間で送電の中継を行う送電中継部と、
前記送電中継部を移動させることができるように走行動作を行う走行装置と、
周囲の状態を検出する外部状態検出手段と、
前記外部状態検出手段の検出内容に基づき自身と前記電動式作業機械との相対距離を維持しつつ前記作業機械側ケーブルを踏まないように、前記走行装置に対して移動制御を行う移動制御手段と、
を備えることを特徴とする自走式ケーブル中継台車。
前記送電中継部を移動させることができるように走行動作を行う走行装置と、
周囲の状態を検出する外部状態検出手段と、
前記外部状態検出手段の検出内容に基づき自身と前記電動式作業機械との相対距離を維持しつつ前記作業機械側ケーブルを踏まないように、前記走行装置に対して移動制御を行う移動制御手段と、
を備えることを特徴とする自走式ケーブル中継台車。
【請求項2】
前記電動式作業機械の位置に基づいて移動位置を導出する移動位置導出手段を備えており、
前記移動位置導出手段は、前記外部状態検出手段で検出した前記電動式作業機械の位置に基づいて前記移動位置を導出し、
前記移動制御手段は、前記移動位置導出手段で導出した前記移動位置に移動するように前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
前記移動位置導出手段は、前記外部状態検出手段で検出した前記電動式作業機械の位置に基づいて前記移動位置を導出し、
前記移動制御手段は、前記移動位置導出手段で導出した前記移動位置に移動するように前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
【請求項3】
外部からの制御信号を受信する制御受信装置を備えており、
前記移動制御手段は、前記制御受信装置で受信した前記制御信号に基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
前記移動制御手段は、前記制御受信装置で受信した前記制御信号に基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
【請求項4】
現在の位置を検出する位置検出装置と、
前記電動式作業機械に設けられる送信装置から送信した前記電動式作業機械の位置情報を受信する位置情報受信装置と、
を備えており、
前記移動制御手段は、前記位置情報受信装置で受信した前記電動式作業機械の位置情報と、前記位置検出装置で検出した現在の位置と、に基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
前記電動式作業機械に設けられる送信装置から送信した前記電動式作業機械の位置情報を受信する位置情報受信装置と、
を備えており、
前記移動制御手段は、前記位置情報受信装置で受信した前記電動式作業機械の位置情報と、前記位置検出装置で検出した現在の位置と、に基づいて前記移動制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の自走式ケーブル中継台車。
【請求項5】
前記走行装置は、前記電源側ケーブルによって前記電源から供給された電気によって前記走行動作を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式ケーブル中継台車。
【請求項6】
ケーブルを巻き取り可能な巻き取り装置を備えており、
前記電源側ケーブルと前記作業機械側ケーブルとのうち、少なくとも一方は、前記巻き取り装置によって出し入れ可能に巻き取られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式ケーブル中継台車。
前記電源側ケーブルと前記作業機械側ケーブルとのうち、少なくとも一方は、前記巻き取り装置によって出し入れ可能に巻き取られることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式ケーブル中継台車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自走式ケーブル中継台車に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、燃料消費量の削減や環境保護の観点から、油圧ショベル等の作業機械の中には、電気で駆動する電気駆動式のものがある。このような電気駆動式の作業機械では、動力源に供給する電気は、作業機械にバッテリを搭載してバッテリから供給する内部電源方式のものと、ケーブルによって作業機械の外部から電気を供給する外部電源方式のものとがある。例えば、特許文献１に記載された移動機器用ケーブル処理装置では、ケーブルによって電源に接続する牽引車を有しており、移動機器は、さらに牽引車に対してケーブルによって接続されることにより、牽引車を介して電源に接続されている。また、特許文献２に記載された電気駆動式建設機械では、油圧ショベルに搭載される電動機は、移動可能な台車に搭載された電力標準化装置を介して、ケーブルによって電源に接続されている。
【0003】
また、特許文献３に記載された電気駆動式作業機械の給電システムでは、ダンプトラックに発電装置を搭載し、交流電動機により駆動される油圧ポンプを備える油圧ショベルは、当該油圧ショベルの交流電動機とダンプトラックの発電装置とをケーブルによって接続したり、移動可能な台車に搭載された変圧器を介して双方を接続したりしている。これらのように、油圧ショベル等の電動式作業機械は、外部電源によって駆動する場合には、移動可能な台車を介してケーブルによって作業機械と電源とを接続することにより、作業機械自身の移動範囲を広げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭５８−１３３１０２号公報
【特許文献2】特開２００９−１１４６５３号公報
【特許文献3】特開２０１０−１４２０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、電源、または電源から電気が供給されている台車と、電動式作業機械とをケーブルによって接続した状態で、電動式作業機械を移動させた場合、ケーブルに張力が働き、ケーブルの切断を招く場合がある。または、電動式作業機械自身がケーブルの上を走行し、ケーブルが破損することも考えられる。このため、ケーブルが接続された電動式作業機械を移動させる場合には、ケーブルを損傷させないように移動させる必要がある。特に、鉱山機械などで使用される機械などには大型のものも多く、このため、機械を作動させるために必要な電力も大きくなる。この場合、使用されるケーブル径が太くなり、ケーブルの重量も重くなる。このため、ケーブルを損傷させないように電動式作業機械を移動させるのは重要であるが、損傷を回避するためにケーブルの配置位置を変更することは、大変困難なものとなっていた。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ケーブルの損傷を防ぐことのできる自走式ケーブル中継台車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】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る自走式ケーブル中継台車は、電源との間で送電を行う電源側ケーブルと、電動式作業機械との間で送電を行う作業機械側ケーブルと、が接続され、双方の間で送電の中継を行う送電中継部と、前記送電中継部を移動させることができるように走行動作を行う走行装置と、前記走行装置に対して移動制御を行う移動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0008】
また、上記自走式ケーブル中継台車において、周囲の状態を検出する外部状態検出手段と、前記電動式作業機械の位置に基づいて移動位置を導出する移動位置導出手段と、を備えており、前記移動位置導出手段は、前記外部状態検出手段で検出した前記電動式作業機械の位置に基づいて前記移動位置を導出し、前記移動制御手段は、前記移動位置導出手段で導出した前記移動位置に移動するように前記移動制御を行うことが好ましい。
【0009】
また、上記自走式ケーブル中継台車において、外部からの制御信号を受信する制御受信装置を備えており、前記移動制御手段は、前記制御受信装置で受信した前記制御信号に基づいて前記移動制御を行うことが好ましい。
【0010】
また、上記自走式ケーブル中継台車において、現在の位置を検出する位置検出装置と、前記電動式作業機械に設けられる送信装置から送信した前記電動式作業機械の位置情報を受信する位置情報受信装置と、を備えており、前記移動制御手段は、前記位置情報受信装置で受信した前記電動式作業機械の位置情報と、前記位置検出装置で検出した現在の位置と、に基づいて前記移動制御を行うことが好ましい。
【0011】
また、上記自走式ケーブル中継台車において、前記走行装置は、前記電源側ケーブルによって前記電源から供給された電気によって前記走行動作を行うことが好ましい。
【0012】
また、上記自走式ケーブル中継台車において、ケーブルを巻き取り可能な巻き取り装置を備えており、前記電源側ケーブルと前記作業機械側ケーブルとのうち、少なくとも一方は、前記巻き取り装置によって出し入れ可能に巻き取られることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る自走式ケーブル中継台車は、ケーブルの損傷を防ぐことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本発明に係る自走式ケーブル中継台車の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【0016】
〔実施形態〕図１は、実施形態に係る中継台車を介して電気が供給される積込機械（例えば、ショベル）の概略図である。同図に示すショベル１は、外部から供給される電力により各部を駆動する電動式作業機械になっている。このショベル１は、上部旋回体２と下部走行体１０とを有しており、この上部旋回体２と下部走行体１０とは、双方を相対的に回動可能に連結するスイングサークル１６により連結されている。このうち、上部旋回体２には、ブーム４、アーム５及びバケット６を含む作業装置である作業機３が取り付けられている。また、下部走行体１０には、左右一対の履帯１１と、電力によって駆動することにより履帯１１を駆動させる左右一対の走行モータ１２とを有している。ショベル１は、このように走行モータ１２によって履帯１１を駆動させることにより、走行可能になっている。
【0017】
また、スイングサークル１６には、電動旋回モータ１７が備えられており、スイングサークル１６は、電力によって電動旋回モータ１７が駆動することにより、下部走行体１０に対して上部旋回体２を相対的に回動させる。
【0018】
また、上部旋回体２には、油圧を生成する油圧ポンプ（図示省略）と、電力によって駆動することにより油圧ポンプを駆動する油圧生成用電動機（図示省略）と、を備えるポンプユニット８が設けられている。上部旋回体２に設けられる作業機３は、電力で油圧生成用電動機を駆動することによりポンプユニット８で発生する油圧が、コントロールバルブを介して各々ブーム４用、アーム５用、バケット６用の油圧シリンダに付与され、油圧シリンダが伸縮することにより、各動作を行う。
【0019】
なお、電動式作業機械の電動の部分は、これらのように上部旋回体２を旋回させる場合や作動機３を駆動させる場合のように、走行に関わる部分以外を電力によって駆動させてもよく、または、上部旋回体２の旋回のみを電動にするなど、電力によって作動させる部分の部位は問わない。
【0020】
また、このショベル１は、運転者は搭乗せずに、外部からの遠隔操作によって運転を行う遠隔操作型のショベル１になっている。即ち、ショベル１には、電波によって遠隔操作を行う際における電波の送受信に用いる送受信装置（図示省略）が搭載されており、ショベル１の外部に設けられ、ショベル１の送受信装置との間で信号の送受信を行う遠隔操作装置（図示省略）を用いることにより、遠隔操作を行う。この遠隔操作装置は、ショベル１を運転する際における操作指示の入力と、この入力した指示信号の送信、さらに、ショベル１側からの信号の受信を行い、遠隔操作装置を用いてショベル１を運転する運転者に対して、ショベル１側からの情報を伝達することが可能になっている。
【0021】
図２は、実施形態に係る中継台車の概略図である。同図に示す中継台車３０は、ショベル１に接続するケーブルの中継用に用いると共に、自走が可能な自走式ケーブル中継台車になっている。この中継台車３０は、送電を行うケーブル６４が接続される送電中継部３２を保持すると共に、ケーブル６４の巻き取りや送り出しが可能な巻き取り装置であるケーブルドラム３４が搭載される台車本体３１に、走行装置４０が連結されることにより、自走可能に設けられている。このうち、台車本体３１に搭載されるケーブルドラム３４は、電源側ケーブル６５の巻き取りや送り出しを行う電源側ドラム３５と、ショベル側ケーブル６６の巻き取りや送り出しを行うショベル側ドラム３６と、を有している。
【0022】
これらの電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とは、内側が中空となる、いわゆる略円筒形の形状で形成された軸部を有しており、この軸部の一部には、当該軸部の内側部分と外側とを連通する開口穴が形成されている（図１０参照）。また、電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とには、これらのケーブルドラム３４でケーブル６４を巻き取る場合における、軸部の軸方向における巻き取り範囲を規制するガイド部が設けられている。このガイド部は、略円板状の形状で形成されており、円板の中心軸が軸部の中心軸と一致する向きで、軸部の両端付近に設けられている。ケーブルドラム３４に巻き取られる電源側ケーブル６５やショベル側ケーブル６６は、共に一端が、軸部の開口穴から、軸部の内部に入り込んでおり、ケーブルドラム３４は、軸部の外周面によってケーブル６４を巻き取ることが可能になっている。
【0023】
これらの電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とは、このようにケーブルドラム３４の軸部の内部に入り込んでいる側の端部が当該軸部の端部から軸部の外に出され、台車本体３１で保持する送電中継部３２に共に接続されている。このように、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とが接続される送電中継部３２は、双方のケーブル６４間での送電の中継を行うことが可能になっている。
【0024】
なお、この送電中継部３２は、単に電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６との間において電気的な中継のみを行う装置であってもよく、または、中継台車３０の各制御を行う制御部が、送電中継部３２を兼ねていてもよい。
【0025】
また、電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とには、電力によって駆動する電気モータ（図示省略）が連結されている。このため、この電気モータを駆動させることにより、電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とは、共に円筒形の回転軸を中心として回転可能に設けられており、これにより電源側ドラム３５やショベル側ドラム３６は、電源側ケーブル６５やショベル側ケーブル６６の巻き取りや送り出しを行うことができる。
【0026】
また、これらのようにケーブル６４の巻き取りや送り出しが可能な電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とは、共に中継台車３０の走行時における進行方向に回転軸が直交する向きで、且つ、回転軸同士が進行方向に平行に並ぶ状態で配設されている。
【0027】
また、電源側ドラム３５で巻き取り等を行う電源側ケーブル６５は、送電中継部３２に接続されている側の端部の反対側の端部が、ショベル１に供給する電力の電源である外部電源６０に接続され、外部電源６０との間で送電を行うケーブル６４になっている。また、ショベル側ドラム３６で巻き取り等を行うショベル側ケーブル６６は、送電中継部３２に接続されている側の端部の反対側の端部が、ショベル１に接続され、ショベル１との間で送電を行うケーブル６４になっている。
【0028】
また、走行装置４０は、左右一対の履帯４１と、電力によって駆動することにより履帯４１を駆動させる左右一対の走行モータ４２とを有しており、走行モータ４２によって履帯４１を駆動させることにより、走行動作を行う。この走行装置４０は、台車本体３１と連結されているため、換言すると、送電中継部３２と一体に設けられており、走行モータ４２を駆動させて走行装置４０に走行動作を行わせることにより、ケーブル６４が接続される送電中継部３２を有する中継台車３０は、走行可能になっている。なお、走行装置４０は、このように履帯４１を用いる履帯式が好ましいが、タイヤを用いるなど、履帯式以外の形態によって構成してもよい。
【0029】
また、中継台車３０は、このように走行可能に設けられているが、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とは、中継台車３０から見た場合に、中継台車３０の走行方向における互いに反対方向に向かって延びている。即ち、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とは、中継台車３０の走行方向における互いに反対方向側から、中継台車３０に対して接続されている。
【0030】
また、中継台車３０には、周囲の状態を検出する外部状態検出手段であるカメラ３８が設けられている。このカメラ３８は、台車本体３１におけるショベル側ケーブル６６が延びる側に設けられており、このショベル側ケーブル６６が延びる方向の状態を撮影することにより、この方向の状態を検出することが可能になっている。
【0031】
このように設けられるカメラ３８は、中継台車３０に搭載され、中継台車３０の各部を制御する電子制御装置５０に接続されている。この電子制御装置５０には、ケーブルドラム３４や、走行装置４０が有する走行モータ４２も接続されている。
【0032】
図３は、図２に示す中継台車の要部構成図である。電子制御装置５０には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等を有する処理部や、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶部、さらに入出力部が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。このように設けられる電子制御装置５０の処理部は、走行装置４０に対して移動制御を行う移動制御手段である移動制御部５１と、ショベル１の位置に基づいて中継台車３０移動位置を導出する移動位置導出手段である移動位置導出部５２と、ケーブルドラム３４によるケーブル６４の巻き取りや送り出しの制御を行うドラム制御部５３と、を備えている。このように設けられる電子制御装置５０は、カメラ３８やケーブルドラム３４、走行モータ４２等との間で、信号の受け渡しを行うことにより、各部の制御が可能になっている。
【0033】
この実施形態に係る中継台車３０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。図４は、中継台車とショベルとをケーブルで接続した状態を示す説明図である。中継台車３０を使用する際には、電源側ケーブル６５を外部電源６０に接続し、ショベル側ケーブル６６をショベル１に接続した状態で使用する。このうち、ショベル側ケーブル６６は、例えば、ショベル１の下部走行体１０に接続して使用する。つまり、ショベル１は、外部から供給される電力により駆動する電動式作業機械として設けられているため、ショベル１の運転時には、中継台車３０を介してショベル１に供給される電力によって運転をする。詳しくは、電源側ケーブル６５は送電中継部３２に接続され、ショベル側ケーブル６６も送電中継部３２に接続されているため、ショベル１の運転時には、外部電源６０から供給されて送電中継部３２により制御された電力を、ショベル側ケーブル６６を介してショベル１に供給することにより、この電力で運転をする。
【0034】
例えば、このショベル１は遠隔操作によって運転可能になっているため、遠隔操作によってブーム４やバケット６等を作動させる場合には、中継台車３０を介して供給された電力によってポンプユニット８を作動させ、遠隔操作装置によってショベル１側に伝達された指示信号に基づいて油圧シリンダ等を作動させる。これにより、ショベル１から離れた位置から、ショベル１に対して任意の動作を行わせ、掘削等の作業を実行する。
【0035】
また、遠隔操作によって上部旋回体２を旋回させる場合には、遠隔操作装置によってショベル１側に伝達された指示信号に基づいて、中継台車３０を介して供給された電力によって電動旋回モータ１７を駆動させる。これにより、下部走行体１０に対して相対的に上部旋回体２を旋回させる。
【0036】
また、このショベル１は、下部走行体１０を駆動させることにより走行可能になっているため、遠隔操作によって任意の位置に移動させる。この場合も、バケット６等を作動させる場合と同様に、遠隔操作装置によってショベル１側に伝達された指示信号に基づいて、中継台車３０を介して供給された電力によって走行モータ１２を作動させる。その際に、走行モータ１２は左右一対が設けられているため、左右の走行モータ１２を独立して作動させることにより、進行方向を含めて任意の走行制御を行うことができる。
【0037】
ショベル１は、このように走行モータ１２を作動させることにより走行させることができるが、ショベル１と中継台車３０とはショベル側ケーブル６６により接続されている。このため、中継台車３０も移動させる必要があるが、中継台車３０は自走可能になっている。このため、ショベル１の走行時には、中継台車３０も走行させる。この場合、中継台車３０は、ショベル１の移動状態に応じて、自動的に走行をする。
【0038】
このように、中継台車３０が走行をする場合は、中継台車３０は、カメラ３８によって中継台車３０の外部を撮影し、周囲の状態を検出しながら走行をする。具体的には、カメラ３８は中継台車３０におけるショベル側ケーブル６６が延びる側に設けられており、この方向を撮影することが可能になっているため、カメラ３８は、ショベル側ケーブル６６が延びる側に位置するショベル１を撮影する。このようにカメラ３８で撮影した画像情報は、電子制御装置５０に伝達され、電子制御装置５０では、この画像情報に基づいて、中継台車３０に対するショベル１の相対的な位置を取得する。ショベル１の移動状態に応じて、中継台車３０を走行させる場合には、ショベル１の相対的な位置より、ショベル１との相対的な距離を所定の距離に維持しつつ、ショベル１と中継台車３０との移動に伴うケーブル６４の位置も考慮して、中継台車３０を移動させる位置を導出する。ショベル１が移動した際に中継台車３０を走行させる場合は、このように導出した位置に中継台車３０が移動するように走行させる。
【0039】
図５−１〜図５−４は、ショベルが移動した場合における中継台車の動作についての説明図である。ショベル１の移動時には、この移動状態に応じて中継台車３０も移動させるが、次に、このショベル１の移動時における中継台車３０状態を、順を追って説明する。電力によって駆動するショベル１を運転する場合には、外部電源６０からの電力を、中継台車３０を介してショベル１に供給するため、中継台車３０は電源側ケーブル６５によって外部電源６０に対して電気的に接続されている。また、中継台車３０とショベル１とも、所定の間隔をあけた状態でショベル側ケーブル６６によって電気的に接続されている（図５−１）。これにより、外部電源６０からの電力が、中継台車３０を介してショベル１に供給可能になるため、ショベル１は、この電力によって駆動し、掘削等の作業を実行する。
【0040】
この状態から、ショベル１が走行をして移動を開始した場合、中継台車３０はカメラ３８で撮影した画像に基づいてショベル１の相対位置を電子制御装置５０の移動位置導出部５２で取得する。つまり、カメラ３８で撮影することにより検出したショベル１の位置に基づいて、移動位置導出部５２によって中継台車３０の移動位置を導出する。また、このように中継台車３０の移動位置を導出する場合には、ショベル１との相対位置のみでなく、ケーブル６４の位置も考慮して、移動位置を導出する。つまり、ショベル１の移動時には、ショベル１の移動に伴って位置が変化するケーブル６４の位置も、移動位置導出部５２で推測する。
【0041】
このように、ケーブル６４の位置を推測したら、このケーブル６４の位置も含めて中継台車３０の移動位置を導出し、移動位置導出部５２で導出した中継台車３０の移動位置に移動するように、電子制御装置５０の移動制御部５１で移動制御を行う。即ち、移動制御部５１で走行装置４０の走行モータ４２を制御することにより、中継台車３０を走行させる。この場合、走行モータ４２を作動させる電力は、ショベル１の走行モータ１２を駆動させる場合と同様に、外部電源６０から供給される電力を用いる。即ち、走行装置４０は、電源側ケーブル６５によって外部電源６０から供給された電気によって走行動作を行う。
【0042】
その際に、走行モータ４２は左右一対が設けられており、左右の走行モータ４２は、それぞれ独立して駆動させることが可能になっている。このため、左右の走行モータ４２で発生する駆動力を調節することにより、中継台車３０の走行時における進行方向を、任意方向にすることができる。移動制御部５１は、このように左右の走行モータ４２で発生する駆動力を調節することにより、中継台車３０を任意の方向に移動させる。具体的には、移動制御部５１は、中継台車３０とショベル１との相対距離を維持しつつ、移動位置導出部５２で推測した位置にあるケーブル６４を踏まないように、走行モータ４２を制御して中継台車３０を移動させる（図５−２）。
【0043】
ショベル１が移動する場合には、このように中継台車３０も移動させるが、中継台車３０はショベル１との相対距離を維持するように移動させるため、中継台車３０と外部電源６０との距離が大きくなる場合がある。このように、外部電源６０との距離が大きくなった場合、その距離に対して電源側ケーブル６５の長さが不足する場合がある。このため、中継台車３０と外部電源６０との距離が大きくなる場合には、電子制御装置５０のドラム制御部５３で電源側ドラム３５を制御し、電源側ドラム３５に巻き取られている電源側ケーブル６５を、送出部６５ａとして図示するように送り出す。これにより、ショベル１と中継台車３０との位置関係を維持しながら、ショベル１に中継台車３０を追従させる（図５−３）。
【0044】
ショベル１が、外部電源６０から離れる方向への移動を続ける場合には、このように電源側ドラム３５を制御することにより電源側ケーブル６５を、送出部６５ａとして図示するように送り出しながら、走行モータ４２を駆動させることにより、ショベル１を追いかけるように中継台車３０を移動させる（図５−４）。これにより、外部電源６０との間に介在する中継台車３０を、ショベル１の動きに合わせて自動的に制御する。
【0045】
図６は、中継台車を移動させる場合における処理手順の概略を示すフロー図である。次に、本実施形態に係る中継台車３０の制御方法、即ち、当該中継台車３０を移動させる場合の処理手順の概略について説明する。なお、以下の処理は、中継台車３０の使用中に各部を制御する際に、所定の期間ごとに呼び出されて実行する。本実施形態に係る中継台車３０を移動させる場合における処理手順では、まず、ショベル１は移動したか否かを判定する（ステップＳＴ１０１）。この判定は、中継台車３０が有するカメラ３８での撮影結果に基づいて、移動位置導出部５２によって行う。
【0046】
この判定により、ショベル１は移動したと判定した場合（ステップＳＴ１０１、Ｙｅｓ判定）、即ち、カメラ３８で撮影したショベル１の画像に変化がある場合には、ショベル１は移動したと判定し、次に、ショベル１の位置を取得する（ステップＳＴ１０２）。つまり、カメラ３８での撮影結果に基づいて、移動位置導出部５２によって、中継台車３０に対するショベル１の相対的な位置を導出し、取得する。
【0047】
次に、取得したショベル１の位置の場合に邪魔にならないケーブル６４の位置を推定する（ステップＳＴ１０３）。つまり、ショベル１の掘削等の作業やショベル１の移動に対して、邪魔にならないショベル側ケーブル６６や電源側ケーブル６５の位置を、現在のこれらのケーブル６４の位置と、ショベル１の運転状態とに基づいて、移動位置導出部５２で推定する。
【0048】
次に、推定したケーブル６４の位置になるような中継台車３０の位置を推定する（ステップＳＴ１０４）。即ち、ショベル１の位置に基づいて中継台車３０の移動位置を移動位置導出部５２で導出する際に、中継台車３０の移動によるケーブル６４の動きも考慮し、推定したケーブル６４の位置になるような中継台車３０の移動位置を、移動位置導出部５２で推定する。
【0049】
次に、中継台車３０は目標位置に到着したか否かを判定する（ステップＳＴ１０５）。この判定は、中継台車３０の移動制御を行う移動制御部５１によって行う。つまり、ショベル１が移動した場合には、移動制御部５１で走行装置４０に対して走行動作を行わせることにより、移動位置導出部５２で導出した中継台車３０の移動位置、即ち、中継台車３０の目標位置に中継台車３０を移動させるが、この目標位置に中継台車３０が到着したか否かを、移動制御部５１で判定する。
【0050】
この判定は、推定したケーブル６４の位置になるような中継台車３０の位置を推定した場合（ステップＳＴ１０４）のみでなく、ショベル１は移動したか否かの判定を行い、移動していないと判定された場合（ＳＴ１０１、Ｎｏ）にも実行する。即ち、移動していたショベル１が停止をした場合でも、この停止の直後は中継台車３０は目標位置に到着していない場合があるので、そのような場合を考慮して、ショベル１は移動していないと判定された場合には、中継台車３０は目標位置に到着したか否かの判定を行う（ステップＳＴ１０５）。
【0051】
この判定により、中継台車３０が目標位置に到着したと判定した場合（ステップＳＴ１０５、Ｙｅｓ判定）には、この処理手順から抜け出る。これに対し、中継台車３０は目標位置に到着していないと判定した場合（ステップＳＴ１０５、Ｎｏ判定）には、移動制御部５１によって走行装置４０を制御し、中継台車３０を目標位置に近付けさせる移動制御を行う（ステップＳＴ１０６）。移動制御を行ったら、この処理手順から抜け出て、再びこの処理が呼び出された場合に、ステップＳＴ１０１から実行する。
【0052】
以上の本実施形態に係る中継台車３０は、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とが接続される送電中継部３２と、この送電中継部３２を移動させることができるように走行動作を行う走行装置４０と、が設けられている。また、この走行装置４０は、電子制御装置５０が有する移動制御部５１によって移動制御を行うことが可能になっているため、移動制御部５１で走行装置４０に対して走行動作を行わせた場合には、ケーブル６４が接続される送電中継部３２も一体で移動する。これにより、移動制御部５１で走行装置４０に適宜走行動作を行わせることにより、ショベル１の移動時にケーブル６４の張力が大きくなり過ぎることを防いだり、ケーブル６４の位置を、ショベル１に踏まれ難い位置にしたりすることができる。この結果、ケーブル６４の損傷を防ぐことができる。
【0053】
また、電子制御装置５０は、ショベル１の位置に基づいて移動位置を導出する移動位置導出部５２を有しており、移動制御部５１は、移動位置導出部５２で導出した移動位置に移動するように、走行装置４０に対して移動制御を行っている。このため、ショベル１が移動した場合に、ショベル１の移動に応じた走行動作を走行装置４０に対して行わせることができ、ショベル１の移動時にケーブル６４の張力が大きくなったり、ショベル１に踏まれたりすることを、より確実に防ぐことができる。この結果、ケーブル６４の損傷を、より確実に防ぐことができる。
【0054】
また、台車本体３１には、周囲の状態を撮影することにより検出するカメラ３８が備えられており、移動位置導出部５２は、カメラ３８で検出したショベル１の位置に基づいて移動位置を導出するため、走行装置４０に対して移動制御を行う場合に、より適切な位置に移動させることができる。このため、ショベル１が移動した場合に、走行装置４０をより確実に、ケーブル６４の張力が大きくなったり、ショベル１に踏まれたりすることを、防ぐことができる位置に移動させることができる。この結果、ケーブル６４の損傷を、より確実に防ぐことができる。
【0055】
また、走行装置４０は、電源側ケーブル６５によって外部電源６０から供給された電気によって走行動作を行うため、ケーブル６４が接続された送電中継部３２を経由して、例えば走行用の電動モータに電力を供給することが容易に行える。これによって、内燃機関等の別の動力源を別途用意する必要がなく、中継台車３０の大型化や重量増加を抑制できる。
【0056】
また、特に鉱山機械で使用するケーブル６４は、太く重たいため、ケーブル６４を中継する台車を設ける場合、台車は大きくなる傾向にあり、この場合、重く大きな台車を動かすことは困難な作業となる。また、このような鉱山では、走行路も未舗装となっているため、走行がより困難になる。これに対し、本実施形態に係る中継台車３０は、自走式になっているため、太く重たいケーブル６４を中継する中継台車３０を、容易に動かすことができる。走行装置４０を履帯式にした場合には、未舗装の走行路でも、容易に動かすことができる。この結果、太く重たいケーブル６４を台車で中継する場合における台車の使い勝手を向上させることができる。
【0057】
また、中継台車３０を自走させることができるため、掘削等の作業の進捗に合わせてショベル１を移動させる際に、作業を一時的に中断し、中継台車３０の位置を移動させる作業を不要とすることができる。この結果、ショベル１等を用いた現場の生産性を向上させることができる。
【0058】
なお、上述した中継台車３０では、カメラ３８で撮影した画像情報に基づいて取得するショベル１の相対的な位置に基づいて、中継台車３０の移動位置を導出し、走行装置４０に対して移動制御を行っているが、移動制御は、これ以外の手法によって行ってもよい。
【0059】
図７は、実施形態に係る中継台車の変形例を示す説明図である。中継台車３０の移動制御を行う場合には、外部からの遠隔操作によって行ってもよく、例えば、図７に示すように、中継台車３０に、外部からの制御信号を受信する制御受信装置７０を設けてもよい。ショベル１は、外部からの遠隔操作によって運転を行うことができるように設けられているため、中継台車３０に制御受信装置７０を設け、中継台車３０もショベル１と同様に遠隔操作を可能にしてもよい。この場合、移動制御部５１は、制御受信装置７０で受信した制御信号に基づいて、走行装置４０に対して移動制御を行う。これにより、中継台車３０を、より確実に所望の通りに移動させることができ、ショベル１の移動時に、ケーブル６４の張力が大きくなり過ぎたり、ケーブル６４をショベル１で踏んだりすることを抑制できる。この結果、ケーブル６４の損傷を、より確実に防ぐことができる。
【0060】
なお、このように遠隔操作によって中継台車３０を移動させる場合には、ショベル１の遠隔操作を行う運転者が、中継台車３０の遠隔操作も行うことが好ましい。ショベル１の運転者は、ショベル１の移動予定を把握しているため、同じ運転者が中継台車３０の遠隔操作も行うことにより、より確実に中継台車３０の移動制御を、適切なものにすることができる。また、このように中継台車３０の遠隔操作を行う場合には、遠隔操作装置から中継台車３０の制御受信装置７０に対して直接制御信号を送信してもよく、また、複数の作業機械の状態を管理する基地局を介して送信してもよい。また、ショベル１は、遠隔操作によって運転を行う形態ではなく、当該ショベル１の運転者であるオペレータがショベル１に搭乗して自ら運転操作を行い、中継台車３０をショベル１のオペレータあるいは、ショベル１の外部からの遠隔操作によって行うことができるようにしてもよい。
【0061】
また、中継台車３０の移動制御は、中継台車３０とショベル１との絶対的な位置関係に基づいて行ってもよい。図８は、実施形態に係る中継台車の変形例を示す説明図である。図９は、図８に示す中継台車とショベルとをケーブルで接続した状態を示す説明図である。中継台車３０とショベル１との絶対的な位置関係に基づいて中継台車３０の移動制御を行う場合には、例えば、図８に示すように、中継台車３０には、中継台車３０の現在の位置を検出する位置検出装置であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置８５を設ける。また、ショベル１にも同様に、図９に示すように、ショベル１の現在の位置を検出する位置検出装置であるＧＰＳ装置８０を設ける。また、ショベル１には、ＧＰＳ装置８０で検出したショベル１の位置情報を送信する送信装置８１を設け、中継台車３０には、送信装置８１から送信したショベル１の位置情報を受信する位置情報受信装置８６を設ける。
【0062】
これにより、中継台車３０では、ＧＰＳ装置８５で検出する中継台車３０の位置情報の他に、位置情報受信装置８６によってショベル１の位置情報を取得することができるため、中継台車３０とショベル１との絶対的な位置関係を取得することができる。このため、中継台車３０の移動制御を行う場合には、位置情報受信装置８６で受信したショベル１の位置情報と、ＧＰＳ装置８５で検出した中継台車３０の現在の位置と、に基づいて、移動制御部５１で移動制御を行うことにより、より正確に、中継台車３０とショベル１との相対的な位置関係を調節することができる。従って、中継台車３０を移動させる際に、精度よく移動させることができ、ショベル１の移動時に、ケーブル６４の張力が大きくなり過ぎたり、ケーブル６４をショベル１で踏んだりすることを抑制できる。この結果、ケーブル６４の損傷を、より確実に防ぐことができる。
【0063】
また、上述した中継台車３０では、電源側ドラム３５とショベル側ドラム３６とを備え、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６との双方をケーブルドラム３４で巻き取ったり送り出したりすることが可能になっているが、ケーブル６４は、双方がケーブルドラム３４に巻き取り可能になっていなくてもよい。
【0064】
図１０は、実施形態に係る中継台車の変形例を示す説明図である。ケーブルドラム３４は、図１０に示すように、中継台車３０に１つだけが設けられ、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とのいずれか一方のみが、ケーブルドラム３４によって巻き取りや送り出しが可能に設けられていてもよい。例えば、ショベル側ケーブル６６をケーブルドラム３４によって巻き取り可能にする場合には、ケーブルドラム３４に巻き取られたショベル側ケーブル６６の端部は、送電中継部３２に接続し、電源側ケーブル６５は、ケーブルドラム３４で巻き取らずに直接送電中継部３２に接続してもよい。中継台車３０は、外部電源６０とショベル１との間に介在しており、ショベル１の移動に伴ってケーブル６４の長さを調節する場合には、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とのうち、一方の長さを調節するのみでも、ケーブル６４の張力が大きくなり過ぎることを抑制することができる。従って、ケーブル６４は、電源側ケーブル６５とショベル側ケーブル６６とのうち、少なくとも一方が、ケーブルドラム３４によって出し入れ可能に巻き取られることができるように設けられていればよい。これにより、ケーブル６４の張力が大きくなり過ぎることを抑制することができるため、ケーブル６４の損傷を防ぐことができる。
【0065】
また、上述した中継台車３０では、周囲の状態を検出する外部状態検出手段としてカメラ３８を用いているが、外部状態検出手段としては、例えば、外部にレーザー光線を照射し、反射波によって周囲の状態を検出するレーザーセンサを用いるなど、カメラ３８以外のものを用いてもよい。
【0066】
また、上述した中継台車３０では、カメラ３８は中継台車３０に設けているが、カメラ３８等の検出手段は、ショベル１に設けてもよい。ショベル１と中継台車３０との相対関係を検出する場合には、検出手段をショベル１に設けても検出することができるので、カメラ３８やレーザーセンサ等の検出手段は、ショベル１側に設けてもよい。この場合、中継台車３０を移動させる場合には、ショベル１側の検出手段での検出結果を、電波等を用いた通信手段で中継台車３０に送信することにより、中継台車３０の移動制御を行う。
【0067】
これらのように、中継台車３０の移動制御は、中継台車３０とショベル１との相対的な位置関係を取得することにより行うことができるため、この相対的な位置関係の取得は、上述した手法を適宜組み合わせたり、または上述した以外の手法等を用いて行ったりしてもよい。
【0068】
また、上述した中継台車３０を介して電気を供給する電動式作業機械としては、一例として遠隔操作型のショベル１を用いて説明しているが、電動式作業機械は、これ以外のものでもよい。電動式作業機械としては、例えば、運転者が搭乗して運転操作を行うショベルでもよく、または、ショベル以外の作業機械であってもよい。電動式作業機械は、外部電源６０から供給される電気によって作動すると共に、ケーブル６４が接続された状態で移動するものであれば、その形態は問わない。
【符号の説明】
【0069】
１ ショベル２ 上部旋回体
８ ポンプユニット
１０ 下部走行体
１１、４１ 履帯
１２、４２ 走行モータ
１６ スイングサークル
３０ 中継台車
３１ 台車本体
３２ 送電中継部
３４ ケーブルドラム
３５ 電源側ドラム
３６ ショベル側ドラム
３８ カメラ
４０ 走行装置
５０ 電子制御装置
５１ 移動制御部
５２ 移動位置導出部
５３ ドラム制御部
６０ 外部電源
６４ ケーブル
６５ 電源側ケーブル
６６ ショベル側ケーブル
７０ 制御受信装置
８０、８５ ＧＰＳ装置
８１ 送信装置
８６ 位置情報受信装置