JP2001064990A

JP2001064990A - 積込作業車両

Info

Publication number: JP2001064990A
Application number: JP24576599A
Authority: JP
Inventors: Isao Nagatsuka; 功永塚; Takeshi Endo; 武士遠藤; Junji Mimuro; 淳司三室; Hirobumi Tanaka; 博文田中
Original assignee: Komatsu Zenoah Co; Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Zenoah Co; Komatsu Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-13
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: EP1081292A1; JP4041861B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アームのがたつきが少なく、しかもバケット
の軌跡を所望の軌跡に変更自在な積込作業車両を提供す
る。【解決手段】基端部を原動機枠１に揺動自在に取着さ
れ、先端部にバケット１１を揺動自在に取着したアーム
２５を有し、車体後部にエンジン７を備えた積込作業車
両において、アーム２５が、基端部を原動機枠１に取着
されたメインアーム８と、メインアーム８に摺動自在に
取着された摺動アーム１０と、摺動アーム１０をメイン
アーム８の先端から突出させるスライドシリンダ１６と
を備え、メインアーム８の傾き角度、摺動アーム１０が
メインアーム８から突出するストローク量、及びバケッ
ト１１の傾き角度を検出してバケット１１が所望の軌跡
(17)をとるようにアーム２５を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スキッドステアロ
ーダ等の積込作業車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、積込作業を円滑に行なうため
にバケットをほぼ鉛直に上昇可能なスキッドステアロー
ダが知られており、例えば特開平６−２６０６８号公報
に示されている。図９は、同公報に開示されたスキッド
ステアローダの側面図を表しており、以下同図に基づい
て従来技術を説明する。同図において、スキッドステア
ローダ（同公報においてはローダ）は、その主枠１０１
に基端を揺動自在に結合された第２リフトアーム部１０
２を有している。第２リフトアーム部１０２の先端に
は、主リフトアーム部１０３の基端が揺動自在に結合さ
れている。主リフトアーム部１０３の下方に屈曲して伸
長した先端にはバケット１０４が揺動自在に取着されて
いる。バケット１０４は、伸縮自在のアクチュエータ１
０５の伸縮によって揺動自在となっている。

【０００３】主リフトアーム部１０３の中ほどには、略
Ｔ字形の制御アーム１０６が固着されている。制御アー
ム１０６の先端には所定長さの制御リンク１０７の先端
が揺動自在に取着され、制御リンク１０７の基端は、主
枠１０１に揺動自在に取着されている。また、伸縮自在
のシリンダ組立体１０８は、先端を制御アーム１０６
に、基端を主枠１０１にそれぞれ揺動自在に取着されて
いる。このような構成により、シリンダ組立体１０８を
伸縮させてバケット１０４を上昇下降させると、主リフ
トアーム１０３先端の軌跡１０９は、同図に示すように
最下位置から所定の高さＨまで円弧軌道を描き、その高
さＨから最高持ち上げ高さまで鉛直軌道を描く。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平６−２６０６８号公報に開示された従来技術には、
次に述べるような問題がある。

【０００５】即ち、従来技術によれば、主リフトアーム
１０３先端の軌跡１０９を鉛直とするために、主枠１０
１と主リフトアーム１０３との間に第２リフトアーム部
１０２を介している。これにより、アームに関節部が増
えるため、長時間使用すると揺動中心のがたつきが大き
くなり、主リフトアーム１０３の動きが滑らかでなくな
ってしまう。そして、このようながたつきを防止するた
めに、常に関節部にグリースを給脂しなければならず、
保守点検に要する時間が増加して装置の稼働率が低下す
るという問題がある。さらに、運転席の側方に制御アー
ム１０６を配置しているので、主リフトアーム１０３を
上昇下降させた際に制御アーム１０６によって作業者の
側方の視界が塞がれ、作業性がよくないという問題があ
る。

【０００６】また、近年、狭隘な空間での積込作業が増
加するのに伴い、ダンプ等の運搬機械の位置や周囲の状
況に合わせて、バケット１０４の軌跡を変更できるよう
なスキッドステアローダが求められている。しかしなが
ら、従来技術によれば、主リフトアーム１０３先端の軌
跡（即ちバケット１０４の軌跡）は常に一定であり、変
更できないという問題がある。

【０００７】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、アームのがたつきが少なく、しかもバケッ
トの軌跡を所望の軌跡に変更自在な積込作業車両を提供
することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、基端部を原動機枠に
揺動自在に取着され、先端部にバケットを揺動自在に取
着したアームを有し、車体後部にエンジンを備えた積込
作業車両において、アームが、基端部を原動機枠に取着
されたメインアームと、メインアームに摺動自在に取着
された摺動アームと、摺動アームをメインアームの先端
から突出させるスライドシリンダとを備えたことを特徴
とする積込作業車両。

【０００９】第１発明によれば、アームをメインアーム
とメインアームに対して摺動する摺動アームとで構成
し、スライドシリンダによって摺動アームをメインアー
ムから突出させるようにしている。これにより、アーム
の長さを変化させることが可能となる。従って、例え
ば、バケットが下降した状態ではアームを短くし、少し
上昇させた位置でアームを最短にした後、さらに上昇さ
せる途中で次第にアームを伸ばすことにより、バケット
先端の軌跡を鉛直にすることが可能となる。即ち、積込
物をトラック等の運搬機械に積み込む際に、バケットの
軌跡が円弧になる場合に比較して、運搬機械にバケット
をより接近させることが可能であり、円滑な積込作業を
行なうことができる。また、バケットの軌跡が鉛直だけ
でなく、例えば水平に移動する等所望の軌跡を得ること
が可能となるので、障害物、運搬機械の位置関係、或い
は作業内容に応じて軌跡を変更でき、積込作業を効率的
に行なうことができる。しかも、このようなバケットの
軌跡を得るために従来技術のようにアームの関節部を増
加させていないので、アームの関節部に対する給脂等の
メンテナンスが不要となるとともに、アームのがたつき
が少なくなる。また、例えばスライドシリンダをメイン
アームの内部に収納するようにすれば、スライドシリン
ダに土砂がかかってオイルシールが汚損されることがな
く、スライドシリンダを常に好適な状態で使用すること
が可能となる。さらに、アームが運転席の側方で視界を
妨げるような構造となっていないので、視界が広く作業
性が良い。

【００１０】また、第２発明は、第１発明記載の積込作
業車両において、メインアームの傾き角度を検出するア
ーム角センサと、摺動アームがメインアームから突出す
るストローク量を検出するストロークセンサと、バケッ
トの傾き角度を検出するバケット角センサと、これらの
検出値に基づいてバケットの軌跡が所望の軌跡をとるよ
うに出力信号を出力するコントローラと、コントローラ
からの出力信号に基づいて、メインアームの角度を制御
するメインアーム制御弁と、摺動アームのストローク量
を制御する摺動アーム制御弁と、バケットの角度を制御
するバケット角制御弁とを備えたことを特徴とした積込
作業車両。

【００１１】第２発明によれば、アームの長さや角度を
検出し、これらの検出値に基づいてバケットの軌跡が所
望の軌跡となるようにコントローラで制御している。こ
れにより、上記第１発明の効果に加え、予めコントロー
ラにプログラミングされた手順に基づいてバケットの軌
跡を自動的に制御するので、作業者の負担が少なく、し
かも正確な軌跡を得ることができる。また、これによ
り、バケットの傾き角度をも所望の角度に制御可能であ
る。従って、例えば、バケットが所定の高さよりも高く
なった場合にはバケットの開口部が水平になるように制
御すれば、積込物が落下しないようにすることができ
る。また、作業内容に応じてバケットの傾き角度を変更
することができるので、例えば掘削作業の際にはそれに
適した傾き角度を選択でき、さまざまな作業に対して作
業性が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
による実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態におい
て、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には
同一符号を付し、重複説明は省略する。

【００１３】図１は、実施形態によるスキッドステアロ
ーダの側面図を示している。以下、同図に矢印Ｆ（前）
−Ｒ（後）で示すスキッドステアローダの走行方向を前
後方向、この前後方向に直交する車幅方向を左右方向と
言い、左右方向の左右は、運転席に前方を向いて着座し
た作業者から見た方向により決定する。

【００１４】同図において、スキッドステアローダは原
動機枠１を備え、車輪６，６をその下部に、エンジン７
をその後部の内部に、そしてアーム２５をその上部にそ
れぞれ備えている。原動機枠１後部の上部には、左右一
対のピラー２が立設し、このピラー２の前方の左右両側
に、多数の孔を有するネットガード３，３がそれぞれ立
設している。そして、左右のネットガード３，３の上部
にルーフ４を渡し、前方を作業員が乗降する開放部とし
た運転室５を構成している。アーム２５は、中空のメイ
ンアーム８及び中空の摺動アーム１０を備えている。原
動機枠１後部のエンジン７上方には、メインアーム８の
基端が揺動自在に取着されている。このメインアーム８
は、基端を原動機枠１に、先端をメインアーム８の中ほ
どにそれぞれ取着されたメインシリンダ９の伸縮によっ
て、上下に揺動する。メインアーム８の内部には摺動ア
ーム１０が摺動自在に挿入されている。摺動アーム１０
の先端にはバケット１１が揺動自在に取着され、バケッ
トシリンダ１２の伸縮によって揺動する。

【００１５】図２に、アーム２５の斜視図、図３にアー
ム２５の平面断面図を示す。両図に示すように、アーム
２５は、メインアーム８と、摺動アーム１０と、スライ
ドシリンダ１６とを備えている。メインアーム８は、四
角柱状の鋼製のブラケット１３，１３を角パイプ１４，
１４に挿入し、これらを所定の間隔で平行に対向させ
て、互いを丸パイプ１５で例えば溶接等によって固着し
ている。また、摺動アーム１０は、断面が四角形で先端
が下方に屈曲した角パイプ２７，２７を所定の間隔で平
行に対向させ、互いを丸パイプ２６で固着して構成され
ている。メインアーム８の内部には、スライドシリンダ
１６が挿入され、そのチューブ基端がメインアーム８の
内壁に固着されている。また、スライドシリンダ１６の
ピストン先端は、メインアーム８の内部に摺動自在に挿
入された摺動アーム１０の内壁に固着されている。これ
により、スライドシリンダ１６の伸縮に伴って摺動アー
ム１０がメインアーム８の内部を摺動し、アーム２５が
伸縮する。このとき、メインアーム８の４面の内周面
は、摺動アーム１０の角パイプ２７の間隔に合わせて滑
らかに機械加工されている。これにより、メインアーム
８のブラケット１３，１３間の間隔と摺動アーム１０の
角パイプ２７，２７間の間隔との寸法誤差を吸収し、摺
動アーム１０がメインアーム８に滑らかに摺動するよう
にしている。

【００１６】また、運転室５の内部には、メインアーム
８及びバケット１１を操作する操作レバー（図示せず）
が設けられている。この操作レバーを前後に動かすこと
により、メインアーム８の傾き角度を、操作レバーを左
右に動かすことによりバケット１１の傾き角度を、それ
ぞれ操作できるようになっている。

【００１７】スキッドステアローダは、アーム２５の長
さや角度を検出する各種のセンサ、及びこれらの検出値
に基づいてアーム２５を制御するコントローラを備えて
いる。図４に、スキッドステアローダに備えられた各セ
ンサ及びコントローラのブロック図を示す。まず、メイ
ンアーム８の揺動中心には、メインアーム８の傾き角度
を検出するアーム角センサ１８が装着されている。この
アーム角センサ１８は、例えばポテンショメータ等が好
適である。また、スライドシリンダ１６にはストローク
センサ１９が組み込まれており、摺動アーム１０がメイ
ンアーム８から突出したストローク量を検出する。さら
に、バケット１１の揺動中心にはアーム角センサ１８と
同様のバケット角センサ２０が装着され、バケット１１
の傾き角度を検出する。これらのセンサは、原動機枠１
内部又は運転室５内部に配設されたコントローラ２１
に、電気的に接続されている。コントローラ２１は、こ
れらのセンサから検出信号を受信し、メインアーム８の
傾き角度、摺動アーム１０のストローク量、及びバケッ
ト１１の傾き角度をそれぞれ計測する。

【００１８】また、コントローラ２１には、操作レバー
３２の動きを検出する操作レバーセンサ３３が電気的に
接続されている。さらに、コントローラ２１には、バケ
ット１１が描く軌跡１７を指定するモードスイッチ３４
が接続されている。

【００１９】また、コントローラ２１は、原動機枠１の
下部に配置された電磁パイロット弁２９，３０，３１と
電気的に接続されている。コントローラ２１は、上記各
センサ１８，１９，２０の検出信号、操作レバー３２の
動作、及びモードスイッチ３４から入力されたモード信
号に基づき、電磁パイロット弁２９，３０，３１に電気
信号を出力して、電磁パイロット弁２９，３０，３１の
吐出圧を制御する。電磁パイロット弁には、一例として
メインシリンダ９を駆動してメインアーム８の傾き角度
を制御するメインアームパイロット弁２９と、スライド
シリンダ１６を駆動して摺動アーム１０の突出量を制御
する摺動アームパイロット弁３０と、バケットシリンダ
１２を駆動してバケット１１の傾き角を制御するバケッ
トパイロット弁３１とがある。各電磁パイロット弁２
９，３０，３１は、油圧配管によってそれぞれ図示しな
いメインバルブに接続されている。メインバルブは電磁
パイロット弁２９，３０，３１の吐出圧をパイロット圧
としてこれに対応する圧力を吐出し、メインシリンダ
９、スライドシリンダ１６、及びバケットシリンダ１２
を駆動する。

【００２０】以上のような構成とすることにより、コン
トローラ２１は操作レバー３２の動きに応じて、バケッ
ト１１を所望の軌跡１７で動かすことが可能となる。ま
たこのとき、コントローラ２１は、バケット１１の傾き
角度が所望の角度となるように、制御を行なうことも可
能である。図５〜図７に、バケット１１の軌跡１７の一
例を示す。図５によれば、従来技術と同様にバケット１
１が最下位置から所定高さＨまで、摺動アーム１０を突
出させずにアーム２５の長さを最下位置のままとした状
態でメインアーム８を上昇させ、略円弧軌道を描かせて
いる。そして、その高さＨから最高持ち上げ高さまで
は、摺動アーム１０を徐々に突出させてアーム２５を伸
ばし、バケット１１の軌跡１７が略鉛直軌道を描くよう
にしている。このような軌跡１７は、バケット１１で前
方にある土砂等の山を掘削してバケット１１に土砂をす
くい、これを運搬機械に積み込むような作業に適してい
る。即ち、土砂の山を掘削する際にバケット１１の軌跡
１７が円弧軌道を描くので、掘削力が強く、より多くの
土砂をバケット１１にすくうことができる。従って、掘
削作業の効率が向上する。またこのとき、高さＨから最
高持ち上げ高さまでは、バケット１１の開口部が略水平
になるように制御すれば、バケットにすくった積込物が
落下することが少ない。

【００２１】また、図６に、バケット１１の軌跡１７
が、最下位置から最高持ち上げ高さまで鉛直軌道を描く
場合を示す。このように、バケット１１が鉛直軌道を描
くように制御することにより、最下位置でバケット１１
上に積荷を搭載した状態から、スキッドステアローダを
ほとんど動かすことなく運搬機械に積み込むことが可能
である。従って、積込作業の効率が向上する。

【００２２】また、図７に示すように、積荷を所定の高
さまで持ち上げた後、摺動アーム１０を突出させながら
メインアーム８の傾き角を下げることにより、バケット
１１を水平方向に伸ばすことも可能である。例えば、ス
キッドステアローダと運搬機械との間に障害物があっ
て、スキッドステアローダが運搬機械に接近するのが困
難な場合、このようにしてバケット１１を水平方向に移
動させることにより、積荷を運搬機械に積み込むことが
できる。

【００２３】このような、さまざまな軌跡１７の選択
は、作業者がモードスイッチ３４を操作してコントロー
ラ２１に指示することで行なわれるのが好適である。例
えば、モードスイッチ３４で番号１を選択してメインア
ーム８を上昇させれば図５に示したような軌跡１７を、
番号２を選択すれば図６に示したような軌跡１７を描く
ようにすれば、作業者はモードスイッチ３４の番号を選
択することにより、所望の軌跡１７を得ることができ
る。またこのとき、バケット１１の傾き角度をコントロ
ーラ２１によって制御するか、或いは操作レバー３２の
操作によって作業者が制御するかについても、モードス
イッチ３４で選択するようにすればよい。

【００２４】或いは、上述したようにコントローラ２１
によってバケット１１の軌跡１７を制御するのではな
く、手動操作で所望の軌跡１７を得ることも可能であ
る。このような手動操作モードも、モードスイッチ３４
によって選択するのが好適である。図８に、マニュアル
操作が可能な操作レバーの一例を示す。同図において、
操作レバー３２の最上部にはトグルスイッチ３５が設け
られ、このトグルスイッチ３５を前方に倒すとスライド
シリンダ１６が伸びて摺動アーム１０が伸びる。また、
このトグルスイッチを後方に倒すと、スライドシリンダ
１６が縮んで摺動アーム１０が縮む。このような構成に
おいて、作業者は上記のトグルスイッチ３５と操作レバ
ー３２とを同時に操作することにより、周囲の状況に応
じてバケット１１の軌跡１７が所望の軌跡１７となるよ
うに操作することが可能である。

【００２５】以上説明したように本実施形態によれば、
バケット１１を支持するアーム２５を中空のメインアー
ム８とその内側を摺動する摺動アーム１０とで構成し、
スライドシリンダ１６によって摺動アーム１０をメイン
アーム８から突出させるようにしている。これにより、
アーム２５の長さを任意に変化させることが可能となる
ので、例えばバケット１１が下降した状態ではアーム２
５を短くし、少し上昇させた位置でアームを最短にした
後、さらに上昇していく途中で次第にアーム２５を伸ば
すことにより、バケット１１先端の軌跡１７を略鉛直に
することが可能である。即ち、積込物をトラック等の運
搬機械に積み込む際に、バケット１１の軌跡１７が円弧
となる場合に比較して、スキッドステアローダを動かす
ことなくバケット１１を運搬機械により接近させること
が可能であり、効率良く積込作業を行なうことができ
る。

【００２６】しかも、このようなバケット１１の軌跡１
７を得るためにアーム２５の関節部を増加させていない
ので、アーム２５の関節部に対する給脂等のメンテナン
スが少なくなり、アーム２５のがたつきが少なくなる。
また、バケット１１の軌跡１７が鉛直軌道だけでなく、
例えば水平軌道等の所望の軌跡１７をとることが可能と
なるので、障害物や運搬機械の位置関係に応じて軌跡１
７を変更でき、積込作業を効率的に行なうことができ
る。また、スライドシリンダ１６をメインアーム８の内
部に収納しているので、スライドシリンダ１６に土砂が
かかってオイルシールが汚損されることがなく、スライ
ドシリンダ１６を常に好適な状態で使用することが可能
となる。また、バケット１１の傾き角度を所望の角度に
制御することができるので、バケット１１に積載された
積込物の量や種類に応じてこの角度を制御し、積込物が
落下しないようにすることができる。一例として、バケ
ットが所定の高さよりも高くなった場合には、バケット
の開口部が水平になるように制御すればよい。さらに、
例えば掘削時に掘削力が増大するように、バケット１１
の傾き角度を定めることも可能である。さらに、従来技
術のように、運転室５の側方に視界を妨げるような部材
がないので、視界が広く作業性が良い。

【００２７】また、メインアーム８の傾き角度や摺動ア
ーム１０のストローク量を検出し、これらの検出値に基
づいてコントローラ２１が、バケット１１の軌跡１７を
所望の軌跡１７となるように制御している。これによ
り、予めコントローラ２１にプログラミングされた手順
に基づいてバケット１１の軌跡１７を自動的に制御する
ので、作業者の負担が少なく、しかも正確な軌跡１７を
得ることができる。

【００２８】尚、上記実施形態において、各シリンダ
９，１６，１２の操作は、電磁パイロット弁２９，３
０，３１から吐出するパイロット圧によってメインバル
ブを駆動することによって行なわれるように説明した
が、これに限られるものではない。例えば、コントロー
ラ２１から出力される電気信号によってメインバルブ２
７に装備されたソレノイドを駆動し、各シリンダ９，１
６，１２を操作するものでもよい。

【００２９】また、上記実施形態ではメインアーム８の
内部に摺動アーム１０を摺動自在に挿入したが、これに
限られるものではなく、摺動アーム１０の内部にメイン
アーム８を挿入するような形態にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態によるスキッドステアローダの側面
図。

【図２】アームの斜視図。

【図３】アームの断面図。

【図４】センサ及びコントローラのブロック図。

【図５】バケットの軌跡の一例を示す側面図。

【図６】バケットの軌跡の一例を示す側面図。

【図７】バケットの軌跡の一例を示す側面図。

【図８】操作レバーの斜視図。

【図９】従来技術におけるスキッドステアローダの側面
図。

【符号の説明】

１：原動機枠、２：ピラー、３：ネットガード、４：ル
ーフ、５：運転室、６：車輪、７：エンジン、８：メイ
ンアーム、９：メインシリンダ、１０：摺動アーム、１
１：バケット、１２：バケットシリンダ、１３：ブラケ
ット、１４：角パイプ、１５：丸パイプ、１６：スライ
ドシリンダ、１７：軌跡、１８：アーム角センサ、１
９：ストロークセンサ、２０：バケット角センサ、２
１：コントローラ、２２：メインアーム制御弁、２３：
摺動アーム制御弁、２４：バケット角制御弁、２５：ア
ーム、２６：丸パイプ、２７：角パイプ、２９：メイン
アームパイロット弁、３０：摺動アームパイロット弁、
３１：バケットパイロット弁、３２：操作レバー、３
３：操作レバーセンサ、３４：モードスイッチ、３５：
トグルスイッチ、１０１：主枠、１０２：第２リフトア
ーム、１０３：主リフトアーム、１０４：バケット、１
０５：アクチュエータ、１０６：制御アーム、１０７：
制御リンク、１０８：シリンダ組立体、１０９：軌跡、
１１０：車輪。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤武士埼玉県加須市南篠崎１−６小松ゼノア株式会社建機事業部内 (72)発明者三室淳司埼玉県加須市南篠崎１−６小松ゼノア株式会社建機事業部内 (72)発明者田中博文東京都港区赤坂２−３−６株式会社小松製作所ユーティリティ事業部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基端部を原動機枠(1)に揺動自在に取着
され、先端部にバケット(11)を揺動自在に取着したアー
ム(25)を有し、車体後部にエンジン(7)を備えた積込作
業車両において、アーム(25)が、基端部を原動機枠(1)に取着されたメインアーム(8)と、メインアーム(8)に摺動自在に取着された摺動アーム(1
0)と、摺動アーム(10)をメインアーム(8)の先端から突出させ
るスライドシリンダ(16)とを備えたことを特徴とする積
込作業車両。
【請求項２】請求項１記載の積込作業車両において、メインアーム(8)の傾き角度を検出するアーム角センサ
(18)と、摺動アーム(10)がメインアーム(8)から突出するストロ
ーク量を検出するストロークセンサ(19)と、バケット(11)の傾き角度を検出するバケット角センサ(2
0)と、これらの検出値に基づいてバケット(11)の軌跡(17)が所
望の軌跡(17)をとるように出力信号を出力するコントロ
ーラ(21)と、コントローラ(21)からの出力信号に基づいて、メインアーム(8)の角度を制御するメインアーム制御弁
(22)と、摺動アーム(10)のストローク量を制御する摺動アーム制
御弁(23)と、バケット(11)の角度を制御するバケット角制御弁(24)と
を備えたことを特徴とした積込作業車両。