JP3174279B2 - Construction machine with bucket - Google Patents

Construction machine with bucket

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JP3174279B2
JP3174279B2 JP27843996A JP27843996A JP3174279B2 JP 3174279 B2 JP3174279 B2 JP 3174279B2 JP 27843996 A JP27843996 A JP 27843996A JP 27843996 A JP27843996 A JP 27843996A JP 3174279 B2 JP3174279 B2 JP 3174279B2
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bucket
angle
cylinder
arm
construction machine
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等のバ
ケット付き建設機械に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a construction machine with a bucket such as a backhoe.

【0002】[0002]

【従来の技術】バックホウ等のバケット付き建設機械
は、機体の前部にブームを上下揺動自在に枢支し、該ブ
ームの先端にアームを前後揺動自在に枢支し、該アーム
の先端にバケットを揺動自在に枢支して構成されてい
る。そして、ブームはブームシリンダにより昇降揺動
し、アームはアームシリンダにより屈伸揺動し、バケッ
トはバケットシリンダにより掻き込み動作又はダンプ動
作を行うための揺動をする。
2. Description of the Related Art In a construction machine with a bucket such as a backhoe, a boom is pivotally supported at the front of the body so as to be vertically swingable, and an arm is pivotally supported at the tip of the boom so as to be able to swing back and forth. The pivot is pivotally supported on the bucket. The boom is moved up and down by a boom cylinder, the arm is bent and extended by an arm cylinder, and the bucket is swung by a bucket cylinder to perform a scraping operation or a dumping operation.

【0003】この種、建設機械において、例えば機体を
定位置の停車させたまま機体に対して遠い側から手前側
に向けて水平掘削したり、また逆方向へ地均ししたりす
るような場合、ブーム,アーム及びバケットにおける3
つの揺動を複合的に組み合わせて操縦を行う必要がある
が、このような操縦の容易化、自動化を行うために、機
体に対してブームが成すブーム角、ブームに対してアー
ムが成すアーム角、アームに対してバケットが成すバケ
ット角を、ポテンショメータ等の角度検出器によってそ
れぞれ検出し、これら検出角に基づいて油圧回路を制御
し、ブーム、アーム、バケットを揺動動作するようにし
たものがある。
[0003] In this type of construction machine, for example, when the body is parked at a fixed position and horizontal excavation is performed from a side far from the body toward the front side, or the ground is leveled in a reverse direction. , Boom, arm and bucket 3
It is necessary to perform the control by combining the two swings in a complex manner. To facilitate such control and automation, the boom angle formed by the boom with respect to the aircraft and the arm angle formed by the arm with respect to the boom An angle detector such as a potentiometer detects a bucket angle formed by a bucket with respect to an arm, and controls a hydraulic circuit based on these detected angles to swing the boom, arm, and bucket. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、バケッ
ト角を検出する角度検出器は、通常、アームの先端部に
おけるバケットの揺動枢支部分に取り付けられている
が、この部位は土塊等による直接的な振動や衝撃又は水
没等の悪条件にさらされるため、それだけブーム角やア
ーム角を検出する角度検出器に比べて故障する可能性が
高いという問題がある。
As described above, the angle detector for detecting the bucket angle is usually attached to the pivoting support portion of the bucket at the tip of the arm. Is exposed to adverse conditions such as direct vibration, impact, or submersion of water, and thus there is a problem that the possibility of failure is higher than that of an angle detector that detects a boom angle or an arm angle.

【0005】このように、上記角度検出器が故障すれ
ば、当然にバケット角の検出に信頼性がなくなり、場合
によっては角度検出ができなくなるので、上記したよう
な水平掘削等をするにあたって正確な掘削深さで掘削が
できなかったり、最適なバケット爪位置で掘削できなく
なることがあり、作業に多大な悪影響を及ぼす恐れがあ
った。
As described above, if the angle detector breaks down, the detection of the bucket angle naturally becomes unreliable, and in some cases, the angle cannot be detected. Excavation could not be performed at the excavation depth, or excavation could not be performed at the optimal bucket claw position, and there was a possibility that the work would be adversely affected.

【0006】なお、バケットシリンダとして内部にスト
ロークセンサを備えたものを利用することでバケット角
を検出し、上記のような土塊等による悪影響を回避する
ことも可能ではあるが、このようなバケットシリンダは
非常に高価であり、建設機械のコストアップを招来する
ものである。本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、バケット角の検出に高い信頼性が得られるよ
うにして、操縦の容易化や自動化を確実なものとし、且
つ作業性を損なわないようにしたバケット付き建設機械
を提供することを目的とする。
Although it is possible to detect the bucket angle by using a bucket cylinder having a stroke sensor inside to avoid the above-mentioned adverse effects due to the clod, etc., such a bucket cylinder can be used. Is very expensive, which leads to an increase in the cost of construction machinery. The present invention has been made in view of the above circumstances, and makes it possible to obtain high reliability in detection of a bucket angle, to ensure easy and automatic steering, and not to impair workability. It is an object of the present invention to provide a construction machine with a bucket.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明は、機体にブーム及びアームを介してバケットが揺動
自在に枢支され、前記アームにバケットの揺動に用いら
れるバケットシリンダが揺動自在に枢支されたバケット
付き建設機械において、前記バケットシリンダのアーム
への枢支部分に、アームに対するバケットシリンダの角
度を検出する角度検出器が設けられ、該角度検出器によ
って検出したバケットシリンダの角度を、該角度に対応
したバケットのアームに対する角度へ変換する変換手段
が備えられ、バケットシリンダの角度に対応するバケッ
トの角度が2つの値をとる場合に、この2つの値から正
規のバケット角度を判別する判別手段が備えられること
を特徴としている。
According to the present invention, the following technical measures have been taken in order to achieve the above object. That is, the present invention relates to a construction machine with a bucket in which a bucket is pivotally supported on a body via a boom and an arm, and a bucket cylinder used for rocking the bucket is pivotally supported on the arm. An angle detector for detecting an angle of the bucket cylinder with respect to the arm is provided at a pivot portion of the bucket cylinder to the arm, and the angle of the bucket cylinder detected by the angle detector is set to a value corresponding to the angle. Conversion means for converting the angle of the bucket corresponding to the angle of the bucket into two angles, and when the angle of the bucket corresponding to the angle of the bucket cylinder takes two values, a determination means for determining a normal bucket angle from the two values is provided. And

【0008】これによれば、角度検出器をバケットの作
業域から離れたバケットシリンダのアームへの枢支部分
に設けることで、アームに対するバケットシリンダの角
度から変換手段を介してバケットの角度を求めることが
できるので、この角度検出器が振動、衝撃、水没等の影
響を受けることが少なくなる。このようなことから、バ
ケット角を検出する角度検出器が破損し難くなるので、
バケット角の検出値に高い信頼性が得られ操縦の容易化
や自動化が確実なものとなり、自動水平掘削等を行う場
合において正確なバケット深さ、掘削に最適なバケット
爪位置が得られ、掘削作業性の向上を図ることが可能で
ある。
According to this, the angle detector is provided on the pivot portion of the bucket cylinder remote from the work area of the bucket to the arm, so that the angle of the bucket is obtained from the angle of the bucket cylinder with respect to the arm via the conversion means. Therefore, the angle detector is less affected by vibration, impact, submersion, and the like. Because of this, the angle detector that detects the bucket angle is less likely to be damaged.
High reliability is obtained in the detected value of the bucket angle, facilitating easy operation and automation, ensuring accurate bucket depth and optimal bucket claw position for automatic horizontal excavation. It is possible to improve workability.

【0009】なお、バケットシリンダの角度に対応した
バケットの角度が2つの値をとる場合が生じるが、これ
を判別手段で判別することで正確なバケット角度が得ら
れるようになる。上記の判別手段としては、バケットの
揺動方向と、バケットシリンダの角度の増減状態とに基
づいてバケットの角度を判別するものとしたり、バケッ
トシリンダの角度が最大角度である場合のバケットシリ
ンダの伸縮長さを基準として、バケットシリンダが伸長
又は収縮のいずれの状態にあるかに基づいてバケットの
角度を判別するものとすることができる。
In some cases, the angle of the bucket corresponding to the angle of the bucket cylinder takes two values. By discriminating this, the correct bucket angle can be obtained. The determination means may determine the bucket angle based on the swing direction of the bucket and the state of increase or decrease in the angle of the bucket cylinder. Based on the length, the bucket angle may be determined based on whether the bucket cylinder is in an extended state or a contracted state.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。図5に示すように、バックホウ等
の建設機械1は、左右一対のクローラ走行装置2と、該
クローラ走行装置2上に縦軸廻り回動自在に搭載した略
円形の旋回台3とを有する機体4を備え、前記旋回台3
の前部右側に掘削装置5を装着し、前部左上側に操縦ボ
ックス6を配置し、操縦ボックス6の後方に運転席7を
配置し、クローラ走行装置2の前方にはドーザ8を突出
配置して構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 5, a construction machine 1 such as a backhoe includes a pair of left and right crawler traveling devices 2 and a substantially circular swivel 3 mounted on the crawler traveling devices 2 so as to be rotatable around a vertical axis. 4 and the turntable 3
The excavator 5 is mounted on the front right side of the vehicle, the control box 6 is disposed on the upper left side of the front, the driver's seat 7 is disposed behind the control box 6, and the dozer 8 protrudes forward of the crawler traveling device 2. It is configured.

【0011】前記掘削装置5は、旋回台3に上下揺動自
在に支持されていてブームシリンダ9によって揺動され
るブーム10と、該ブーム10の先端に左右方向のアー
ム支軸11を介して連結されかつアームシリンダ12に
よって揺動されるアーム13と、アーム13の先端に左
右方向のバケット支軸14を介して連結されかつバケッ
トシリンダ15によって掻き込み動作及びダンプ動作さ
れるバケット16とを有する。
The excavator 5 is supported by the swivel 3 so as to be able to swing up and down, and is swung by a boom cylinder 9, and a distal end of the boom 10 via a left-right arm support shaft 11. An arm 13 is connected and oscillated by the arm cylinder 12, and has a bucket 16 connected to a tip of the arm 13 via a bucket support shaft 14 extending in the left-right direction and driven by the bucket cylinder 15 for dumping and dumping. .

【0012】図1に示すように、前記バケットシリンダ
15は、ボトム側15aが、アーム13の基端部寄り
(バケット16の枢支端部と反対側)に左右方向のシリ
ンダ支軸18を介して枢支され、またロッド15bの先
端部が、バケットリンク19を介してバケット16及び
アーム13の先端部にそれぞれ連結されるようになって
いる。
As shown in FIG. 1, the bottom side 15a of the bucket cylinder 15 is positioned near the base end of the arm 13 (on the side opposite to the pivot end of the bucket 16) via a left-right cylinder support shaft 18. The tip of the rod 15 b is connected to the tip of the bucket 16 and the arm 13 via a bucket link 19.

【0013】旋回台3の後部にはエンジン21が搭載さ
れ、このエンジン21の一側にはラジエータを配置し、
他側には油圧ポンプ22が設けられている。そして、旋
回台3の前部側内部には、ブームシリンダ9用、アーム
シリンダ12用、バケットシリンダ15用及び旋回台3
の旋回モータ用の制御弁を重合して構成した制御弁ブロ
ック23が設けられ、前記操縦ボックス6内には、上記
各制御弁に対応してこれらを操作する複数の操作弁を重
合して構成した操作弁ブロック25が設けられている。
そして、前記油圧ポンプ22によって制御弁、操作弁に
それぞれ作動油を供給するようになっている。
An engine 21 is mounted at the rear of the swivel 3 and a radiator is arranged on one side of the engine 21.
On the other side, a hydraulic pump 22 is provided. And, inside the front side of the swivel 3, the boom cylinder 9, the arm cylinder 12, the bucket cylinder 15 and the swivel 3
A control valve block 23 formed by stacking control valves for the swing motor is provided. In the control box 6, a plurality of control valves for operating the control valves corresponding to the respective control valves are stacked. Operating valve block 25 is provided.
The hydraulic pump 22 supplies hydraulic oil to the control valve and the operation valve.

【0014】前記操作弁ブロック25を構成する各操作
弁は、2本の操作レバー27の前後,左右揺動によって
切り換え操作され、パイロット油路を介して制御弁ブロ
ック23を構成するブームシリンダ9用、アームシリン
ダ12用、バケットシリンダ15用、旋回モータ用の各
制御弁をそれぞれ制御操作可能となっている。図3に示
すようにバケットシリンダ15用の操作弁26と制御弁
24とを結ぶパイロット油路28には圧力スイッチ29
が設けられている。これにより、操作レバー27の操作
によってバケットシリンダ15用の操作弁26が開放作
動されると、バケット16の掻き込み動作側、ダンプ動
作側のいずれかのパイロット油路28内の圧が立ち上が
り制御弁24を操作するとともに、圧力スイッチ29に
よって掻き込み動作又はダンプ動作のどちらを操作して
いるか(バケット16が掻き込み方向,ダンプ方向のい
ずれに揺動しているか)が検出されるようになってい
る。
Each of the operation valves constituting the operation valve block 25 is switched by front and rear and left and right swings of two operation levers 27, and is used for the boom cylinder 9 constituting the control valve block 23 via a pilot oil passage. Each control valve for the arm cylinder 12, the bucket cylinder 15, and the swing motor can be controlled and operated. As shown in FIG. 3, a pressure switch 29 is provided in a pilot oil passage 28 connecting the operation valve 26 for the bucket cylinder 15 and the control valve 24.
Is provided. Accordingly, when the operation valve 26 for the bucket cylinder 15 is opened by the operation of the operation lever 27, the pressure in the pilot oil passage 28 on either the squeezing operation side or the dump operation side of the bucket 16 rises and the control valve 24, the pressure switch 29 detects whether the user is operating the scraping operation or the dumping operation (whether the bucket 16 swings in the scraping direction or the dumping direction). I have.

【0015】なお、このようなバケット16の揺動方向
は、操作レバー27の左右又は前後揺動に対して直接的
にレバー27の移動を検知するリミットスイッチ,近接
スイッチ等30を設けてやることで検出可能としてもよ
い。バケットシリンダ15のアーム13側の枢支部分
(シリンダ支軸18部分)には、ポテンショメータ等の
角度検出器31が設けられている。この角度検出器31
は、バケット16を揺動させるためにバケットシリンダ
15を伸縮させた際に、シリンダ支軸18を中心とした
アーム13に対するバケットシリンダ15の角度を検出
するようになっている。
The swing direction of the bucket 16 is provided with a limit switch, a proximity switch 30 and the like for directly detecting the movement of the lever 27 in response to the left-right or front-back swing of the operation lever 27. May be detectable. An angle detector 31 such as a potentiometer is provided on a pivotal support portion (cylinder support shaft 18 portion) of the bucket cylinder 15 on the arm 13 side. This angle detector 31
Is designed to detect the angle of the bucket cylinder 15 with respect to the arm 13 about the cylinder support shaft 18 when the bucket cylinder 15 is extended and retracted to swing the bucket 16.

【0016】図例では、バケットシリンダ15のシリン
ダ支軸18とバケット16のバケット支軸14とを結ぶ
線分をアーム13の基準線Xとし、この基準線Xに対し
てバケットシリンダがなす角度β(以下、シリンダ角と
いう)を角度検出器31で検出するようにしている。な
お、バケット16のアーム13に対する角度(以下、バ
ケット角αという)は、バケット16のバケット支軸1
4とバケット爪16a先端とを結ぶ線分がアーム13の
基準線Xに対して成す角度αとして表している。
In the illustrated example, a line connecting the cylinder support shaft 18 of the bucket cylinder 15 and the bucket support shaft 14 of the bucket 16 is defined as a reference line X of the arm 13 and an angle β formed by the bucket cylinder with respect to this reference line X. (Hereinafter, referred to as a cylinder angle) is detected by the angle detector 31. The angle of the bucket 16 with respect to the arm 13 (hereinafter referred to as bucket angle α) is determined by the bucket spindle 1 of the bucket 16.
An angle α formed by a line segment connecting the front end 4 and the tip of the bucket claw 16 a with respect to the reference line X of the arm 13 is shown.

【0017】そして、本発明における建設機械1では、
角度検出器31によって検出したシリンダ角βを、該シ
リンダ角βに対応するバケット角αへと変換する変換手
段が備えられている。図1に示すように、バケット16
を図1(a)の状態(ダンプ位置)から図1(b)の状
態を経て図1(c)の状態(掻き込み位置)へと揺動動
作させると、バケット角はα1,α2,α3へと序々に
増加し、これに対し、シリンダ角は、β1からβ2へと
増加したのちβ2からβ3へと減少するようになってい
る。
In the construction machine 1 according to the present invention,
Conversion means is provided for converting the cylinder angle β detected by the angle detector 31 into a bucket angle α corresponding to the cylinder angle β. As shown in FIG.
Is swung from the state shown in FIG. 1A (dump position) to the state shown in FIG. 1C (scraping position) via the state shown in FIG. 1B, the bucket angles are α1, α2, α3. , While the cylinder angle increases from β1 to β2 and then decreases from β2 to β3.

【0018】なお、このようにシリンダ角βとバケット
角αとが変化を生じるのは、バケットシリンダ15の伸
縮で、バケットリンク19がアーム13に対する枢支部
分を中心として上下に回動することによって、バケット
リンク19とバケットシリンダ15との枢支部分が上下
移動し、バケット16の1方向の動きでバケットシリン
ダ15が上下に往復揺動するためである。
The change in the cylinder angle β and the bucket angle α is caused by the expansion and contraction of the bucket cylinder 15, which causes the bucket link 19 to rotate up and down around the pivotal support portion with respect to the arm 13. This is because the pivoting portion between the bucket link 19 and the bucket cylinder 15 moves up and down, and the bucket cylinder 15 reciprocates up and down by the movement of the bucket 16 in one direction.

【0019】従って、図2に示すように前記バケット角
αと前記シリンダ角βとは、縦軸にシリンダ角βを、横
軸にバケット角αを採った場合に上方に凸となるような
曲線で表され、所定の関係をもって常に対応する値をと
るようになっており、このような関係が変換手段として
用いられている。そして、図3に示すように、上記角度
検出器31で検出したシリンダ角βは、演算部33の第
1メモリー34に入力される。また、この演算部33の
第2メモリー35には上記したようなシリンダ角βから
バケット角αへの変換プログラムが記憶されている。し
たがって、演算部33の処理装置36に変換プログラム
が読みだされ、角度検出器31からの検出値が入力され
ると、バケット角αが図2で示す関係に基づいて算出さ
れるようになっている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the bucket angle α and the cylinder angle β are curved such that the cylinder angle β is plotted on the vertical axis and the bucket angle α is plotted on the horizontal axis. , And always take a corresponding value with a predetermined relationship, and such a relationship is used as conversion means. Then, as shown in FIG. 3, the cylinder angle β detected by the angle detector 31 is input to the first memory 34 of the calculation unit 33. The conversion program from the cylinder angle β to the bucket angle α as described above is stored in the second memory 35 of the calculation unit 33. Therefore, when the conversion program is read out to the processing device 36 of the calculation unit 33 and the detection value is input from the angle detector 31, the bucket angle α is calculated based on the relationship shown in FIG. I have.

【0020】ところで、図2で示すように、シリンダ角
βが図1(b)で示す最大角度β2となる場合、これに
対応するバケット角は一つの値α2をとるようになって
いるので、上記の変換手段によってシリンダ角βに対応
する正確なバケット角αを算出することができるように
なっている。しかし、シリンダ角βが図1(a)又は図
1(c)で示す最大角度β2より小さい角度β1(=β
3)をとる場合は、これに対応するバケット角は2つの
値α1,α3をとり得るため、この2つの値のうちいず
れが正規であるかを判別する必要が生じる。
As shown in FIG. 2, when the cylinder angle β becomes the maximum angle β2 shown in FIG. 1B, the bucket angle corresponding to this becomes one value α2. The conversion means can calculate an accurate bucket angle α corresponding to the cylinder angle β. However, an angle β1 (= β1) in which the cylinder angle β is smaller than the maximum angle β2 shown in FIG.
In the case of (3), since the bucket angle corresponding to the value can take two values α1 and α3, it is necessary to determine which of these two values is normal.

【0021】したがって、本発明における建設機械で
は、これら2つの値から正規のバケット角αを判別する
判別手段が備えられ、これは、バケット16の揺動方向
(圧力スイッチ29による検出)及びシリンダ角βの増
減状態(角度検出器31による検出)に基づいてバケッ
ト角αの判別をするように構成されている。すなわち、
図1及び図2において、シリンダ角がβ1(=β3)で
ある場合で、バケット16がダンプ位置から掻き込み方
向に動作(バケット角αが増加)し、しかもシリンダ角
βが増加状態である場合(矢示A)は、バケット角度は
α1、α3のうちα1であると判別される(図1(a)
の状態)。また、バケット16が掻き込み位置からダン
プ方向に動作(バケット角αが減少)し、しかもシリン
ダ角βが減少状態にある場合(矢示B)にも、バケット
角度はα1であると判別される。
Therefore, the construction machine according to the present invention is provided with a discriminating means for discriminating the normal bucket angle α from these two values, which includes the swinging direction of the bucket 16 (detected by the pressure switch 29) and the cylinder angle. The bucket angle α is determined based on the increase / decrease state of β (detection by the angle detector 31). That is,
1 and 2, when the cylinder angle is β1 (= β3), the bucket 16 operates in the squeezing direction from the dump position (the bucket angle α increases), and the cylinder angle β is in an increasing state. (Arrow A), the bucket angle is determined to be α1 out of α1 and α3 (FIG. 1A).
State). Also, when the bucket 16 moves in the dumping direction from the scraping position (the bucket angle α decreases) and the cylinder angle β is in a decreasing state (arrow B), the bucket angle is also determined to be α1. .

【0022】逆に、バケット16が掻き込み位置からダ
ンプ方向に動作(バケット角αが減少)し、しかもシリ
ンダ角βが増加状態にある場合(矢示C)ならば、バケ
ット角はα3であると判別され(図1(c)の状態)、
バケットがダンプ位置から掻き込み方向に動作(バケッ
ト角αが増加)し、シリンダ角βが減少状態にある場合
(矢示D)にも、バケット角度がα3であると判別され
るようになっている。
Conversely, if the bucket 16 moves in the dumping direction from the scraping position (bucket angle α decreases) and the cylinder angle β is in an increasing state (arrow C), the bucket angle is α3. (The state of FIG. 1C),
When the bucket moves from the dump position in the scraping direction (the bucket angle α increases) and the cylinder angle β is in the decreasing state (arrow D), the bucket angle is determined to be α3. I have.

【0023】なお、圧力スイッチ29によるバケット1
6の揺動方向の情報及び角度検出器31によるシリンダ
角βの増減状態の情報は、演算部33において第1メモ
リー34にシリンダ角βとともに入力され、処理装置3
6にて演算処理されるようになっている。上記のような
変換、判別が行われることで、シリンダ角βからバケッ
ト角αが正確に得られることとなり、このバケット角α
は、例えば、機体4に対してブーム10が成すブーム角
や、ブーム10に対してアーム13が成すアーム角の検
出値と共に、バケット16の位置を制御する場合等の制
御因子の一つとして用いることができる。したがって、
自動水平掘削等を行う場合において、正確なバケット深
さ、最適なバケット爪位置を得ることができ、掘削作業
性の向上を図ることができるようになる。
The bucket 1 by the pressure switch 29
6 and the information on the increase or decrease of the cylinder angle β by the angle detector 31 are input to the first memory 34 together with the cylinder angle β by the arithmetic unit 33, and the processing unit 3
The arithmetic processing is performed in step S6. By performing the above-described conversion and determination, the bucket angle α can be accurately obtained from the cylinder angle β, and this bucket angle α
Is used as one of the control factors for controlling the position of the bucket 16 together with the detected value of the boom angle formed by the boom 10 with respect to the body 4 and the arm angle formed by the arm 13 with respect to the boom 10. be able to. Therefore,
When performing automatic horizontal excavation or the like, an accurate bucket depth and an optimal bucket claw position can be obtained, and the excavation workability can be improved.

【0024】そして、バケットシリンダ15のアーム1
3への枢支部分に角度検出器31を設けることで、アー
ム13に対するバケット16の揺動枢支部分に角度検出
器を設ける場合に比べて、バケット16の作業領域から
遠い位置に配されたものとなり、バケットの作動中に、
この角度検出器31を故障させるほどの直接的な振動や
衝撃、又は水没等が及ぶということは少なくなる。従っ
て、この角度検出器31の耐久性が向上され、バケット
角検出の信頼性が向上される。
The arm 1 of the bucket cylinder 15
By providing the angle detector 31 at the pivot portion to the arm 3, the bucket 16 is arranged at a position farther from the working area of the bucket 16 than when the angle detector is provided at the swing pivot portion of the bucket 16 with respect to the arm 13. And during the operation of the bucket,
It is less likely that direct vibration or impact or submergence or the like will cause the angle detector 31 to malfunction. Therefore, the durability of the angle detector 31 is improved, and the reliability of the bucket angle detection is improved.

【0025】なお、算出されたバケット角αは、演算部
33において不揮発性のRAMやEEPROM等で構成
される書き込み、消去可能な第3メモリー37に保存さ
れるようになっている。したがって電源オフ時に前のデ
ータは消去されず、再び電源オンした場合に、保存され
た前のデータを新たなバケット角算出に用いるようにし
ている。
The calculated bucket angle α is stored in the rewritable and erasable third memory 37 composed of a nonvolatile RAM, an EEPROM, or the like in the arithmetic section 33. Therefore, the previous data is not erased when the power is turned off, and when the power is turned on again, the stored previous data is used for calculating a new bucket angle.

【0026】ところで、作業の中断等でバケット16を
操作しないときには、油圧回路のリーク等に起因してバ
ケット16が自重で揺動する場合がある。しかし、この
揺動は、操作レバー27によるものではないのでバケッ
ト16の揺動方向を圧力スイッチ29で検出することが
できず、従って、自重による揺動でバケットシリンダ1
5の角度が変化しても上記に説明したバケット角αの判
別ができなくなるという問題が生じる。
When the bucket 16 is not operated due to interruption of the work or the like, the bucket 16 may swing by its own weight due to a leak of a hydraulic circuit or the like. However, since the swing is not caused by the operation lever 27, the swing direction of the bucket 16 cannot be detected by the pressure switch 29. Therefore, the swing by the own weight causes the bucket cylinder 1 to swing.
Even if the angle of No. 5 changes, the problem that the above-described bucket angle α cannot be determined occurs.

【0027】この場合、図2に示すように、自重揺動前
のシリンダ角βが最大角β2よりもよりも小さい角度
(例えばβ1)であるときは、揺動前のバケット角(例
えばα1)から、バケット16の自重揺動でシリンダ角
βが増加したか減少したかによって揺動後のシリンダ角
βから新たなバケット角αを算出ことは容易であるが、
揺動前のシリンダ角βが最大角β2である場合は、自重
揺動によりシリンダ角βは減少するのみであるので、バ
ケット16が掻き込み方向又はダンプ方向のどちらへ揺
動したかが判断できなくなる。
In this case, as shown in FIG. 2, when the cylinder angle β before swinging by its own weight is smaller than the maximum angle β2 (eg, β1), the bucket angle before swinging (eg, α1). Therefore, it is easy to calculate a new bucket angle α from the cylinder angle β after swinging depending on whether the cylinder angle β has increased or decreased due to the self-weight swing of the bucket 16,
When the cylinder angle β before swinging is the maximum angle β2, the cylinder angle β only decreases due to its own weight swing, so it can be determined whether the bucket 16 has swung in the scraping direction or the dumping direction. Disappears.

【0028】そこで、本実施形態では、自重でバケット
16が揺動する前のバケット角αと、アーム角,ブーム
角を利用してバケット16の自重揺動の方向を判断し、
この情報と揺動後のシリンダ角βから正確なバケット角
αを得るようにしている。具体的には、図4に示すよう
に、バケット16のバケット支軸14とバケット16の
重心Gを結ぶ線分が鉛直方向Yに対して成す角度γが正
である場合、即ち、図4においてバケット16の重心G
が、バケット支軸14を通る鉛直線Yよりも左側にある
場合は、自重によってバケット16が掻き込み方向(矢
示E)に揺動したと判断できる。またγが負である場
合、即ち、バケット16の重心Gが鉛直線Yよりも右側
にある場合(2点鎖線)は、自重によってバケット16
がダンプ方向(矢示F)に揺動したと判断できる。従っ
て、このように判断されたバケット16の揺動方向と、
揺動後のシリンダ角βから新たなバケット角αを算出す
ることができるようになっている。
Therefore, in this embodiment, the direction of the swing of the bucket 16 by its own weight is determined using the bucket angle α before the bucket 16 swings by its own weight, the arm angle, and the boom angle.
An accurate bucket angle α is obtained from this information and the cylinder angle β after swinging. Specifically, as shown in FIG. 4, when the angle γ formed by the line connecting the bucket support shaft 14 of the bucket 16 and the center of gravity G of the bucket 16 to the vertical direction Y is positive, that is, in FIG. Center of gravity G of bucket 16
However, when it is on the left side of the vertical line Y passing through the bucket support shaft 14, it can be determined that the bucket 16 has swung in the scraping direction (arrow E) due to its own weight. When γ is negative, that is, when the center of gravity G of the bucket 16 is on the right side of the vertical line Y (two-dot chain line), the bucket 16
Has been swung in the dump direction (arrow F). Therefore, the swing direction of the bucket 16 determined in this way and
A new bucket angle α can be calculated from the cylinder angle β after the swing.

【0029】なお、上記の鉛直線Yはブーム角,アーム
角から設定可能である。バケット重心Gと鉛直線Yとの
角度γは、揺動前のバケット角αと上記鉛直線Yとから
設定される。また、バケット重心Gは、バケット16自
体の重心とするか、バケットで土砂を掬った状態の重心
として設定するか、または両方の重心位置を考慮してそ
の平均位置を重心Gとしてもよい。
The vertical line Y can be set from the boom angle and the arm angle. The angle γ between the bucket center of gravity G and the vertical line Y is set based on the bucket angle α before swing and the vertical line Y. Further, the bucket center of gravity G may be set as the center of gravity of the bucket 16 itself, set as the center of gravity in a state where earth and sand are scooped by the bucket, or the average position thereof may be set as the center of gravity G in consideration of both positions of the center of gravity.

【0030】図6及び図7は、本発明の第2の実施形態
を示している。本実施形態は、シリンダ角βに対応した
バケット角αが2つの値をとる場合に、この判別をバケ
ットシリンダ15のロッド15bの伸縮状態によって行
うようにしたものである。バケットシリンダ15のボト
ム15a側には、近接スイッチ,リミットスイッチ等の
センサ40が設けられており、これに対する感応板41
がロッド15b側に設けられている。
FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, when the bucket angle α corresponding to the cylinder angle β takes two values, this determination is made based on the extension / contraction state of the rod 15b of the bucket cylinder 15. On the bottom 15a side of the bucket cylinder 15, a sensor 40 such as a proximity switch or a limit switch is provided.
Is provided on the rod 15b side.

【0031】上記センサ40及び感応板41は、シリン
ダ角βが最大β2をとる場合(図6(b)参照)のバケ
ットシリンダ15のロッド15bの伸縮位置を基準とし
て、バケットシリンダ15が収縮状態にある場合(バケ
ット16がダンプ位置にある場合)にはセンサ40をオ
ンし、伸長状態にある場合(バケット16が掻き込み位
置にある場合)にはセンサ41をオフするように設定さ
れている。また、このセンサ40のオン,オフの情報
は、上記第1の実施形態におけるバケット16の揺動方
向及びシリンダ角βの増減状態に代えて、演算部33に
おける第1メモリー34に入力されるようになってい
る。
The sensor 40 and the sensitive plate 41 move the bucket cylinder 15 in the contracted state based on the extension / contraction position of the rod 15b of the bucket cylinder 15 when the cylinder angle β takes the maximum β2 (see FIG. 6B). In some cases (when the bucket 16 is at the dump position), the sensor 40 is turned on, and when it is in the extended state (when the bucket 16 is at the scraping position), the sensor 41 is turned off. In addition, the information of ON / OFF of the sensor 40 is input to the first memory 34 of the calculation unit 33 instead of the swing direction of the bucket 16 and the increase / decrease state of the cylinder angle β in the first embodiment. It has become.

【0032】したがって、図7に示すシリンダ角βとバ
ケット角αとの対応線図において、シリンダ角が最大β
2にある場合は、上記第1の実施形態と同様に変換手段
のみによりバケット角α2を得るようになっており、シ
リンダ角(β1=β3)に対応するバケット角が2値α
1,α3をとる場合は、上記センサ40がオンしている
際には、バケット角がα1であると判別され、センサ4
0がオフの場合にはバケット角がα3であると判別され
る。
Therefore, in the correspondence diagram between the cylinder angle β and the bucket angle α shown in FIG.
2, the bucket angle α2 is obtained only by the conversion means as in the first embodiment, and the bucket angle corresponding to the cylinder angle (β1 = β3) is a binary α.
In the case of taking 1, α3, when the sensor 40 is on, it is determined that the bucket angle is α1, and the sensor 4
When 0 is off, it is determined that the bucket angle is α3.

【0033】このように、本実施形態においてもシリン
ダ角βから正確なバケット角αを得ることができ、上記
第1の実施形態と同様の効果を奏するとともに、バケッ
トシリンダ15の伸縮状態の検出だけでバケット角αの
判別が行うことができるため、演算処理を容易なものと
できる。ところで、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。
As described above, also in this embodiment, an accurate bucket angle α can be obtained from the cylinder angle β, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Can be used to determine the bucket angle α, so that the arithmetic processing can be simplified. Incidentally, the present invention is not limited to the above embodiment.

【0034】例えば、シリンダ角βを検出する角度検出
器31は、光学的なセンサ又は機械接触型のスイッチ等
に置換することが可能である。建設機械1としては、上
記実施形態で図例したような所謂超小旋回型バックホウ
に限らず、所謂後方小旋回型バックホウ、パワーショベ
ル、フロントローダーなどバケットを具備するものであ
れば、特に限定されるものではない。
For example, the angle detector 31 for detecting the cylinder angle β can be replaced with an optical sensor or a mechanical contact type switch. The construction machine 1 is not limited to a so-called ultra-small turning backhoe as illustrated in the above-described embodiment, but is particularly limited as long as it has a bucket such as a so-called small turning backhoe, a power shovel, a front loader, and the like. Not something.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、バケット角の検出に高い信頼性が得られるよう
になるので、操縦の容易化や自動化が確実に行え、正確
なバケット深さや、掘削に最適なバケット爪位置を得る
ことができるので作業性の向上を図ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, high reliability can be obtained in the detection of the bucket angle, so that the steering can be easily performed and the automation can be reliably performed, and the accurate bucket operation can be performed. Since the depth and the optimal position of the bucket claw for excavation can be obtained, the workability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るバケット、アー
ム部分を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a bucket and an arm portion according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同シリンダ角とアーム角との対応線図である。FIG. 2 is a correspondence diagram between the cylinder angle and the arm angle.

【図3】同油圧回路及び演算部を模式的に示した図であ
る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing the hydraulic circuit and a calculation unit.

【図4】同バケット,アーム部分を示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing the bucket and arm.

【図5】建設機械の一例を示す側面図である。FIG. 5 is a side view illustrating an example of a construction machine.

【図6】本発明の第2の実施形態に係るバケット,アー
ム部分を示す側面図である。
FIG. 6 is a side view showing a bucket and an arm portion according to a second embodiment of the present invention.

【図7】同シリンダ角とバケット角との対応線図であ
る。
FIG. 7 is a correspondence diagram between the cylinder angle and the bucket angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 建設機械 4 機体 10 ブーム 13 アーム 15 バケットシリンダ 16 バケット 18 シリンダ支軸 31 角度検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Construction machine 4 Airframe 10 Boom 13 Arm 15 Bucket cylinder 16 Bucket 18 Cylinder support shaft 31 Angle detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 9/26 G01B 21/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E02F 9/26 G01B 21/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 機体にブーム及びアームを介してバケッ
トが揺動自在に枢支され、該バケットの揺動に用いられ
るバケットシリンダが前記アームに揺動自在に枢支され
たバケット付き建設機械において、 前記バケットシリンダのアームへの枢支部分に、アーム
に対するバケットシリンダの角度を検出する角度検出器
が設けられ、該角度検出器によって検出したバケットシ
リンダの角度を、該角度に対応したバケットのアームに
対する角度へ変換する変換手段が備えられ、バケットシ
リンダの角度に対応するバケットの角度が2つの値をと
る場合に、この2つの値から正規のバケット角度を判別
する判別手段が備えられることを特徴とするバケット付
き建設機械。
1. A bucket-equipped construction machine in which a bucket is swingably supported by a body via a boom and an arm, and a bucket cylinder used for swinging the bucket is swingably supported by the arm. An angle detector for detecting an angle of the bucket cylinder with respect to the arm is provided at a pivot portion of the bucket cylinder with respect to the arm, and the angle of the bucket cylinder detected by the angle detector is set to a value corresponding to the angle. Conversion means for converting the angle of the bucket corresponding to the angle of the bucket into two angles, and when the angle of the bucket corresponding to the angle of the bucket cylinder takes two values, a determination means for determining a normal bucket angle from the two values is provided. Construction machine with bucket.
【請求項2】 前記判別手段は、バケットの揺動方向
と、バケットシリンダの角度の増減状態とに基づいて正
規のバケットの角度を判別するように構成されているこ
とを特徴とする請求項1に記載のバケット付き建設機
械。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said determining means is configured to determine a legitimate bucket angle based on a swing direction of the bucket and an increase / decrease state of a bucket cylinder angle. A construction machine with a bucket according to item 1.
【請求項3】 前記判別手段は、バケットシリンダの角
度が最大角度である場合のバケットシリンダの伸縮長さ
を基準として、バケットシリンダが伸長又は収縮のいず
れの状態にあるかに基づいて正規のバケットの角度を判
別するように構成されていることを特徴とする請求項1
に記載のバケット付き建設機械。
3. The normal bucket based on whether the bucket cylinder is in an extended state or a contracted state based on a length of expansion and contraction of the bucket cylinder when the angle of the bucket cylinder is the maximum angle. 2. The apparatus according to claim 1, wherein the angle is determined.
A construction machine with a bucket according to item 1.
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