JP2000170215A - バックホウのアーム停止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バケットをブレーカに付換えたときに、アー
ム掻込み移動でブレーカ先端がブームシリンダに衝突す
ることを未然に防止する装置を得る。 【解決手段】 アーム１１のブーム９に対する角度位置
を検出するアームセンサ１６を設け、掻込み側に移動す
るアーム１１がブーム９に対する所定角度位置に到達す
るとアーム１１の掻込み移動を停止させるよう、アーム
用制御弁とアームセンサ１６とを連係する停止制御手段
と、所定角度位置を随時設定変更する停止位置設定手段
とを備える。停止位置設定手段を、記憶指令が出された
時点におけるアーム１１のブーム９に対する角度位置を
所定角度位置として記憶するものに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウのアー
ム停止装置に係り、詳しくは、バケットに代えてブレー
カ等の他の作業装置を装備した場合において、アームを
掻込み側に移動させたときの作業装置とブームシリンダ
との接当を未然に防止させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バックホウでは油圧サービスポートを備
えているのが通常であり、バケットに代えてアーム先端
にブレーカ等の油圧装置や非駆動型の作業装置を装着し
て作業することがある。ブレーカはバケットよりも突出
長さが長いので、ブームシリンダがブームの下方側に配
置されている機種の場合には、アームを掻込み側に最大
操作するとブレーカ先端部がブームシリンダに衝突する
おそれがあるので、それを回避するべくブームシリンダ
の下面側にカバー部材を設けていた（例えば実開平４‐
６１１４８号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術では、如何に慎重なアーム操作を行うものである
にせよ、ブレーカを掻込み側に最大操作したときにはカ
バー部材（又はブームシリンダ）に衝突する（図５にお
ける仮想線の状態参照）ものであるから、ブームシリン
ダに代えてカバー部材が破損するようになるとともに、
カバー部材を壊してブームシリンダにまでブレーカ等が
及ぶおそれを皆無にはできないものであり、改善の余地
が残されていた。

【０００４】本発明の目的は、バケットに代えて各種ア
タッチメントを付設した場合において、アーム操作によ
ってアタッチメントがブームシリンダに衝突することを
未然に防止できる装置を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔構成〕第１発明は、ア
ームのブームに対する角度位置を検出するアームセンサ
を設け、掻込み側に移動するアームがブームに対する所
定角度位置に到達するとアームの掻込み移動を停止させ
るように、アームの駆動機構とアームセンサとを連係す
る停止制御手段を備えるとともに、所定角度位置を設定
変更する停止位置設定手段を備えてあることを特徴とす
る。

【０００６】第２発明は、第１発明において、停止位置
設定手段を、記憶指令が出された時点におけるアームの
ブームに対する角度位置を所定角度位置として記憶する
ものに構成してあることを特徴とする。

【０００７】第３発明は、第１発明において、停止位置
設定手段を、記憶指令が出された時点におけるアームの
ブームに対する角度位置よりもアームが伸長側に設定角
度離れた位置を所定角度位置として記憶するものに構成
したことを特徴とする。

【０００８】第４発明は、第１〜第３発明において、掻
込み側に移動されているアームが所定角度位置に近づく
に連れて、アームの掻込み移動速度を漸減させる漸次減
速制御手段を備えてあることを特徴とする。

【０００９】〔作用〕請求項１の構成によれば、停止制
御手段の機能により、掻込み側に移動するアームがブー
ムに対する所定角度位置に到達すると自動的に停止する
ようになるとともに、その停止位置を変更設定可能であ
るから、アームからの突出長さがバケットよりも長いブ
レーカ等の作業装置に付換えた場合には、バケットのと
きよりも停止位置をアーム伸長側にずらして設定するこ
とにより、アームを掻込み側に最大操作してもブームシ
リンダに接当しないようにすることができる。

【００１０】つまり、作業装置がブームに近づく度にブ
ームシリンダに接当しないよう、気を使いながらアーム
掻込み移動操作を慎重に行う必要が無くなり、単にレバ
ー操作するといった楽なアーム掻込み操作で済む。又、
アームからの突出長さがバケットよりも短い作業装置に
付換えた場合には、バケットのときよりも停止位置をア
ーム掻込み側にずらして設定し、アームの掻込み側への
操作領域を拡大させることも可能である。

【００１１】請求項２の構成によれば、停止制御手段の
機能により、掻込み側に移動するアームがブームに対す
る所定角度位置に到達すると自動的に停止するととも
に、第１記憶手段の機能により、現出されているアーム
のブームに対する角度位置を所定角度位置として記憶す
るようになる。例えば、バケットをブレーカに付換えた
場合において、実際にアームを掻込み側に移動させてブ
レーカがブームシリンダに最も近づいた状態を現出さ
せ、その状態でスイッチ操作する等によって記憶指令を
出すと、以後は、その最も近づいた状態でアーム掻込み
移動が停止し、それよりブーム側にはアームが移動しな
いように制御される。

【００１２】つまり、ブームの下方側に配置されたブー
ムシリンダが最もアーム側に離れるのは、ブームとブー
ムシリンダとの夾角が最大となるとき、すなわち、ブー
ムが上昇側の最大操作位置と下降側の最大操作位置との
ほぼ中央となる位置（図５参照）のときであるから、そ
の状態でブレーカ等の作業装置をブームシリンダに最接
近させてその角度位置を記憶させれば、それ以降はブー
ム、アーム、及び作業装置が如何なる姿勢に操作されて
も作業装置とブームシリンダ（或いはブーム）との接当
が生じないように制御される。

【００１３】請求項３の構成によれば、停止制御手段の
機能により、掻込み側に移動するアームがブームに対す
る所定角度位置に到達すると自動的に停止するととも
に、第２記憶手段の機能により、現出されているアーム
のブームに対する角度位置よりもアームが伸長側に設定
角度離れた位置を所定角度位置として記憶するようにな
る。例えば、バケットをブレーカに付換えた場合におい
て、実際にアームを掻込み側に移動させてブレーカがブ
ームシリンダにかなり近づいた状態を現出させ、その状
態で記憶指令を出すと、以後は、そのかなり近づいた状
態よりもアーム伸長側に設定角度離れた状態でアーム掻
込み移動が停止し、それよりブーム側にはアームが移動
しないように制御される。

【００１４】前述したように、ブームシリンダとブーム
との夾角が最大となるのは、図５に示すようにブームが
旋回台の前方に突出した中間高さ位置の状態であるが、
実際の作業場所が路地や狭い道路である等、バックホウ
の前方にそのための十分な余裕スペースを確保するのは
難しいことが多い。これに対して、ブームとブームシリ
ンダとの夾角が極小となるブーム最大上昇状態は、倉庫
の中や屋根下等の上方空間に制限が有る場合以外ならど
こでも現出可能であるから、前記中間高さ位置のときの
夾角とブーム最上昇状態のときの夾角との差を予め設定
角度として把握しておけば、再現の容易なブーム最上昇
状態において、ブレーカ等の作業装置をブームシリンダ
に最接近させてその角度位置を記憶し、その記憶角度位
置からアーム伸長側に設定角度移動した位置でアーム掻
込み移動を停止するように機能する。故に、それ以後は
ブーム、アーム、及び作業装置が如何なる姿勢に操作さ
れても、作業装置とブームシリンダ又はブームとの接当
が生じないように制御することができるようになる。

【００１５】請求項４の構成によれば、漸次減速制御手
段の機能により、掻込み側に移動されているアームが停
止位置である所定角度位置に近づくに連れて、アームの
掻込み移動速度が漸減するので、停止ショックや後揺れ
のない又は少ない円滑な状態でアームの掻込み移動を停
止させることができる。故に、停止位置での揺れが抑制
される分、最接近時におけるブレーカとブームシリンダ
との間隔を数ｃｍに設定するといった具合に、接近距離
を短めに設定することが可能になる。

【００１６】〔効果〕請求項１〜４のいずれに記載のア
ーム停止装置でも、アームの掻込み移動を自動的に停止
させるようにさせ、かつ、その停止位置を調節できるよ
うにしたので、その停止位置調節により、バケットを他
の作業装置に付換えたときのブーム又はブームシリンダ
との衝突が回避でき、従来のカバー部材、及び衝突を気
にしながらのアーム操作が不要になって操縦し易いよう
にできた。

【００１７】請求項２に記載のアーム停止装置では、ア
ームの掻込み移動を自動的に停止させるようにさせ、か
つ、その停止位置は実際に作業装置を最もブーム側に近
づけた状態を現出して確認した上で設定されるので、バ
ケットを他の作業装置に付換えたときのブーム又はブー
ムシリンダとの衝突が確実に回避でき、従来のカバー部
材、及び衝突を気にしながらのアーム操作が不要になっ
て操縦し易いようになった。

【００１８】請求項３に記載のアーム停止装置では、ア
ームの掻込み移動を自動的に停止させるようにさせ、か
つ、その停止位置は実際に作業装置を最もブーム側に近
づけた状態から設定角度アーム伸長側に移動した角度位
置として設定されるので、ブーム最上昇状態等の通常で
現出し得る姿勢で容易に停止位置指定が行えながら、バ
ケットを他の作業装置に付換えたときのブーム又はブー
ムシリンダとの衝突が回避でき、従来のカバー部材、及
び衝突を気にしながらのアーム操作が不要になって操縦
し易いようにできた。

【００１９】請求項４に記載のアーム停止装置では、上
記各効果に加えて、停止ショック少なく円滑にアーム掻
込み移動を停止できるとともに、停止時の後揺れが抑制
されてアームの可動領域を広めることが可能になる利点
がある。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１にバックホウが示され、１
はクローラ走行装置、２はドーザ装置、３は旋回台、４
は掘削作業装置、５は運転部、６はボンネット、７はエ
ンジンである。掘削作業装置４は、ブームシリンダ８で
揺動昇降自在なブーム９、アームシリンダ１０で揺動自
在なアーム１１、バケットシリンダ１２で揺動自在なバ
ケット１３、及びブーム９を支承するスイングブラケッ
ト１４とこれを左右揺動させるスイングシリンダ１５等
から構成されている。

【００２１】図３に油圧回路の主要部が示されており、
アーム・旋回用の十字操作レバー１９と、ブーム・バケ
ット用の十字操作レバー２０とを備えて、ブーム、アー
ム、バケットの各シリンダ８，１０，１２、及び旋回用
油圧モータ（図示せず）の各制御弁２１，２２，２３，
２４をパイロットポンプｐの圧油によるパイロット圧で
操作するためのパイロット弁２５，２６，２７，２８を
備えている。

【００２２】左走行モータ用制御弁２９、アーム用制御
弁（アーム１１の駆動機構の一例）２２、及びサービス
用制御弁３０に圧油供給する第１ポンプ３１と、右走行
モータ用制御弁３２、ブーム用制御弁２１、及びバケッ
ト用制御弁２３に圧油供給する第２ポンプ３３と、旋回
用制御弁２４、スイング用制御弁３４、及びドーザ昇降
用制御弁３５に圧油供給する第３ポンプ３６と、前述し
たパイロットポンプｐとの計４個のポンプをエンジン７
で駆動させるようにしてある。

【００２３】このバックホウには、バケット１３を他の
作業装置Ｓに付換えたときに、アーム１１の掻込み移動
によって作業装置Ｓとブームシリンダ８とが接当するこ
と（図５参照）を避ける衝突回避用のアーム停止装置Ａ
を備えてある。

【００２４】すなわち、図４に示すように、アーム１１
のブーム９に対する角度位置を検出するアームセンサ１
６を設け、掻込み側に移動するアーム１１がブーム９に
対する所定角度位置に到達するとアームの掻込み移動を
停止させるように、アームの駆動機構であるアームシリ
ンダ１０とアームセンサ１６とを連係する停止制御手段
１７を備えるとともに、所定角度位置を変更設定する停
止位置設定手段１８を制御装置３８に設けてアーム停止
装置Ａを構成してある。

【００２５】アームセンサ１６は、アーム１１の揺動支
点に備えたポテンショメータで構成され、停止位置設定
手段１８は、設定スイッチ３７を押し操作することによ
る記憶指令が出された時点におけるアーム１１のブーム
９に対する角度位置を所定角度位置として記憶するもの
に構成されている。又、図３に示すように、アーム用制
御弁２２をアーム掻込み側に切換えるための油路３９
に、ＯＮ位置ａとＯＦＦ位置ｂとの２位置を備えた電磁
比例弁４０を接続してあり、十字操作レバー１９を操作
してアーム１１を掻込み移動せている状態でも、電磁比
例弁４０をＯＦＦ位置ｂに切換えることでその掻込み移
動を強制停止させることができる。

【００２６】そして、掻込み側に移動するアーム１１が
所定角度位置にて停止するときには、駆動速度を徐々に
落としながら停止させる漸次減速手段４１を備えてい
る。すなわち、前述した電磁比例弁４０の比例制御でパ
イロット圧の流量を絞ることで、アーム１１の掻込み移
動速度の減速が可能であるので、掻込み側に移動してい
るアーム１１が、設定スイッチ３７の操作によって停止
位置設定手段１８で記憶された所定角度位置から手前側
に予め設定された減速角度域（例えば、停止位置から１
０度手前の角度位置）に到達すると減速を開始し、次第
に移動速度を遅くしながら所定角度位置で停止させるよ
うに、漸次減速手段４１がアームセンサ１６と電磁比例
弁４０と停止位置設定手段１８とを連係させる。

【００２７】つまり、漸次減速手段４１は、電磁比例弁
４０のＯＮ−ＯＦＦ位置を迅速に往復切換作動させるに
あたり、ＯＮ位置ａの時間割合を変更制御するものであ
り、通電量がゼロのときではＯＦＦ位置ｂに維持され、
定電流通電のときにはＯＮ位置ａに維持されるととも
に、その間の通電量ではＯＮ位置ａとＯＦＦ位置ｂとの
デューティー比が通電量に見合った割合となるように制
御されるのである。この漸次減速手段４１による電流制
御は、図８に示すグラフのように、掻込み移動してくる
アーム１１が減速角度域内に入ると、電流を３段階に減
少させて停止角度位置で零とするように制御される。

【００２８】漸次減速手段４１による漸減開始地点、及
び減速度は適宜の値として予め制御装置３８に記憶させ
てあるが、図４に仮想線で示すように、減速開始点調節
具４２や減速度調節具４３を設けて、それら両ゲインを
変更設定できるようにしても良い。

【００２９】次に、アーム停止装置Ａの実際の使い方に
ついて説明する。図２，図５に示すように、バケット３
をブレーカ４４に付換えたときには、バケットシリンダ
１２を伸長駆動させてブレーカ（他の作業装置の一例）
４４をバケット救い側に移動させた状態でアーム１１を
掻込み移動させると、ブレーカ４４先端がブームシリン
ダ８に接当することになるので、これを回避するために
アーム停止装置Ａを用いる。その使い方には２通りが考
えられる。

【００３０】一つは、図５に示すように、ブレーカ４４
を最もブーム側に突出する位置に移動させた状態におい
て、ブーム９とブームシリンダ８との夾角が最大となる
位置（中間高さ位置）にブーム９を昇降操作し、それか
らアーム１１を掻込み移動させてブレーカ４４先端をブ
ームシリンダ８にゆっくりと近づけ操作する。そして、
目視にて限界まで近づいた状態を現出させてその状態で
アーム１１を停止させ、それから設定スイッチ３７を押
し操作するのである。

【００３１】すると、そのときのアーム１１のブーム９
に対する角度位置が、アームの掻込み移動を強制停止さ
せる所定角度位置として停止位置設定手段１８が記憶
し、以後、解除スイッチ４５が操作されるまでは、アー
ム１１の掻込み移動が減速されてからその記憶された相
対角度位置で自動的に停止するように制御され、ブレー
カ４４とブームシリンダ１１との衝突を、停止ショック
を少なくしながら未然に防止するのである。

【００３２】もう一つは、図２に示すように、ブレーカ
４４を最もブーム側に突出する位置に移動させておい
て、ブーム９を最上昇させた状態（旋回移動状態）を現
出させる。この状態で、アーム１１を掻込み移動させて
ブレーカ４４先端をブームシリンダ８にゆっくりと近づ
け操作し、目視にてブームシリンダ８からある程度前側
に離れた位置に到達したら設定スイッチ３７を押して停
止させるようにする。

【００３３】つまり、ブーム９とブームシリンダ８との
夾角が最大となるときのブームシリンダ８とブーム９と
の離れ方向の間隔量（長さ）を取扱説明書等において明
記しておき、その間隔を考慮した位置を所定角度位置と
して操縦者が判断して設定するのである。バックホウ前
方に相当な余裕スペースを必要とする前者の使い方は実
施困難なことが多いので、上方空間に制限が無い限り狭
い場所でも現出可能なブーム最上昇姿勢で所定角度位置
を設定できる後者の使い方が現実的である。

【００３４】図６，図７に示すように、ブーム９先端の
内側部分には、バケットシリンダ１２の給排ホース４
６，４６の横傍を、ポテンショメータ１６用のワイヤー
ハーネス４９が通るように配策されている。そこで、線
材で成るＬ字状の案内枠４８をブーム９先端内側に設け
て、その内側にワイヤーハーネス４９を通すことによ
り、給排ホース４６，４６等が振動で動いてワイヤーハ
ーネス４９を挟み込む等で該ハーネス４９の破損おそれ
を回避してある。

【００３５】前記案内枠４８を板材で形成しても良く、
又、給排ホース４６のホースクランプ（図示せず）に案
内枠４８を設けた二重クランプ構造でも良い。尚、５０
は、アームセンサ１６を回動操作するリンク機構、５
１、はバケット１３に代えて装備されるブレーカ４４等
の油圧作業装置用のサービスポートである。

【００３６】〔別実施形態〕停止位置設定手段１８を、
設定スイッチ３７による記憶指令が出された時点におけ
るアーム１１のブーム９に対する角度位置よりも、アー
ム１１が伸長側に設定角度離れた位置を所定角度位置と
して記憶するものに構成しても良い。

【００３７】つまり、ブーム最上昇状態（図２の状態）
と、ブームの前述した中間高さ状態（図５の状態）とに
おけるブームシリンダ８とブーム９との間隔の「差」を
予め求めて制御装置３８に記憶させてあり、図２に示す
ブーム最上昇状態において、実際にアーム１１を掻込み
移動させてブレーカ４４先端とブームシリンダ８とを目
視で限界迄近づけてから設定スイッチ３７を押すのであ
る。尚、「差」は、ブレーカ４４先端が最も近づくブー
ムシリンダ８部位におけるブーム９との角度差、もしく
は実際の間隔長さ等のことである。

【００３８】すると、実際のアーム１１の停止位置は、
スイッチ操作した時点よりもアーム１１が伸長側に前記
「差」の分離れた位置に設定されるようになり、図５に
示すブーム９が中間高さ位置での最悪条件のときでもブ
レーカ４４とブームシリンダ８との衝突を回避するべ
く、アーム１１の掻込み移動を自動的に減速してから停
止するように制御されるのである。

【００３９】−その他の実施形態−アーム１１の掻込み
移動の停止位置検出は、ポテンショメータ１６の他、ア
ームシリンダ１２とブーム９又はアーム１１との相対角
度、アームシリンダ１２の伸縮ストローク量等を基準と
して検出するアナログ式のもの、或いはリミットスイッ
チや近接センサ等のＯＮ−ＯＦＦ式でも良い。スイッチ
式の場合には、その取付け位置を移動調節できるように
しておくと好都合である。

【００４０】アーム・旋回用の十字操作レバー１９を、
これで一対のポテンショメータ等を操作するジョイステ
ィック式（電気制御式）に構成し、アーム１１を掻込み
移動させる操作信号値に制限を設ける、という制御手段
を用いてアーム停止装置Ａを構成しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの側面図

【図２】ブレーカ仕様のバックホウの側面図

【図３】油圧回路図

【図４】アーム停止装置の制御ブロック図

【図５】ブームが中間高さ位置にある状態のバックホウ
の側面図

【図６】アームセンサ用ワイヤーハーネスの通し方を示
すブーム先端部の断面図

【図７】図６に示すブーム先端部分の底面図

【図８】電磁切換弁の電流制御グラフを示す図

【符号の説明】

９ ブーム １１ アーム １６ アームセンサ １７ 停止制御手段 １８ 停止位置設定手段 ２２ 駆動機構 ４１ 漸次減速手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向田 敏雄 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AB04 BA01 BA03 BB10 DA03 DA04 DB04 DB05 2D015 GA03 GB04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アームのブームに対する角度位置を検出
   するアームセンサを設け、掻込み側に移動する前記アー
   ムが前記ブームに対する所定角度位置に到達すると該ア
   ームの掻込み移動を停止させるように、前記アームの駆
   動機構と前記アームセンサとを連係する停止制御手段を
   備えるとともに、前記所定角度位置を設定変更する停止
   位置設定手段を備えてあるバックホウのアーム停止装
   置。
2. 【請求項２】 前記停止位置設定手段を、記憶指令が出
   された時点における前記アームの前記ブームに対する角
   度位置を前記所定角度位置として記憶するものに構成し
   てある請求項１に記載のバックホウのアーム停止装置。
3. 【請求項３】 前記停止位置設定手段を、記憶指令が出
   された時点における前記アームの前記ブームに対する角
   度位置よりも前記アームが伸長側に設定角度離れた位置
   を前記所定角度位置として記憶するものに構成してある
   請求項１に記載のバックホウのアーム停止装置。
4. 【請求項４】 掻込み側に移動されている前記アームが
   前記所定角度位置に近づくに連れて、該アームの掻込み
   移動速度を漸減させる漸次減速制御手段を備えてある請
   求項１〜３のいずれか１項に記載のバックホウのアーム
   停止装置。