JP2010084331A - 作業機のフロート制御システム - Google Patents

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Takanori Miura
敬典 三浦
Kazuyoshi Arii
一善 有井
Kunihiro Suzuki
国広 鈴木
Shigeki Hayashi
繁樹 林
Yoshihiro Ueda
上田  吉弘
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Abstract

【課題】アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができるようにする。
【解決手段】コントローラ75は、アーム22をフロート動作させるためのフロートモード76を備え、コントローラ75には、フロートモード76を有効又は無効にするフロートモードスイッチ78が接続され、コントローラ75のフロートモード76は、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときにアーム22がフロート動作するように切換装置を開動作させる。
【選択図】図5

Description

本発明は、作業機のフロート制御システムに関する。
従来より、様々な作業を行う作業機においては、作業用のアタッチメントを油圧アクチュエータによって作動させることが一般的である。油圧アクチュエータは、ポンプから吐出された作動油の圧力等によって伸縮自在に駆動するようになっているが、油圧アクチュエータに作用する圧力を解除することによって、油圧アクチュエータを自在に伸縮させるフロート制御を備えた作業機が開発されてきている(例えば、特許文献1)。
特許文献1の作業機では、機体フレームに上下揺動自在に支持されたアームの先端に設けられた作業用アタッチメントの作業用油圧アクチュエータの油圧供給路において、ボトム側流路とトップ側流路とを連通させる作動油連通路を設け、その上で、作動油連通路上に当該作動油連通路を開閉するフロート弁を設けて、このフロート弁を作動させることによって、フロート制御を行っている。
米国特許第6389952号明細書
特許文献1の作業機では、作業用アタッチメントを操作する操作部材を中立位置(作業用アタッチメントを停止状態)したときに、作業用油圧アクチュエータの動作を通常の制御状態からフロート制御に切り換えることを行っている。
しかしながら、特許文献1のフロート制御の切換の技術を、作業機のアームに適用することはできないのが実情である。即ち、作業用アタッチメント(作業用油圧アクチュエータ)はアームの先端側で作動し、一方、アームは機体フレームに対して上下揺動動作をするものであって、両者の動作機構も異なると共に動作状況も異なることから、通常の制御状態からフロート制御に切り換える条件を、アームのフロート制御を行うにあたっては、特許文献1の作業用油圧アクチュエータとは別に新たに構築しなければならない。
本発明は上記問題点に鑑み、アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができる作業機のフロート制御システムを提供することを目的とする。
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
本発明の他の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下であると共に、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
本発明の他の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態でアームの先端の高さが所定値以下であると共に、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
本発明の他の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームが所定値以上の動作速度で動作すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となり、さらに、アームの下げ動作が所定時間以上であるときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
本発明の他の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態でアームの先端の高さが所定値以下であると共に、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下となり、さらに、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
本発明の他の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームが所定値以上の動作速度で動作すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となり、さらに、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下であり、且つ、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させる点にある。
前記フロートモードは、前記フロートモードを無効にするとは別に、アームを上げ動作を行ったときに、フロート動作を解除することが好ましい。
本発明によれば、アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1及び図2において、本発明に係る作業機1(トラックローダ)は、機体フレーム2と、この機体フレーム2に装着した作業装置3と、機体フレーム2を支持する左右一対の走行装置4とを備え、機体フレーム2の上部前部側にキャビン5(運転者保護装置)が搭載されている。
機体フレーム2は、鉄板等により構成されていて、底壁6と、左右一対の側壁7と、前壁8と、左右各側壁7の後部に設けられた支持枠体9とを備え、側壁7間は上方に開放状とされ、この機体フレーム2の後端部には、左右一対の支持枠体9間の後端開口を塞ぐ蓋部材10が開閉自在に設けられている。
前記キャビン5は、前下端が機体フレーム2の前壁8の上縁部8aに接当載置されていると共に、背面の上下中途部が機体フレーム2の支持ブラケット11に、左右方向の支持軸12廻りに揺動自在に支持されており、支持軸12回りにキャビン5を上方に揺動することにより機体フレーム2内のメンテナンス等ができるよう構成されている。
キャビン5内には運転席13が設けられ、この運転席13の左右一側(例えば、左側)には、走行装置4を操作するための走行用操作部材が配置され、運転席13の左右他側(例えば、右側)には、作業装置3を操作するための作業用操作部材(操作レバー)15が配置されている。運転席13の前側には、作業機1のエンジン29の回転数、水温、油温等を表示したり、様々な警告などを表示するための表示装置(メータ)14が設けられている。
キャビン5は上面が屋根で塞がれ、左右の側面が多数の角孔を形成した側壁で塞がれ、背面上部がリヤガラスで塞がれ、底面の前後方向中央部が底壁により塞がれていて、前方が開口した箱形に形成され、前面側が乗降口とされている。
左右の各走行装置4は、前後一対の従動輪16と、前後の従動輪16間の上方で且つ後部寄りに配置した駆動輪17と、前後の従動輪16間に配置した複数の転輪18と、これら前後従動輪16,駆動輪17及び転輪18にわたって巻き掛けられた無端帯状のクローラベルト19とを備えてなるクローラ式走行装置により構成されている。
前後従動輪16及び転輪18は、機体フレーム2に取付固定されたトラックフレーム20に横軸回りに回転自在に取り付けられ、駆動輪17は前記トラックフレーム20に取り付けられた油圧駆動式の走行モータ21L,21R(ホイルモータ)の回転ドラムに取り付けられ、該走行モータ21L,21Rによって駆動輪17を左右軸回りに回転駆動することによりクローラベルト19が周方向に循環回走され、これにより、作業機1が前後進するように構成されている。
作業装置3は、左右一対のアーム22と、該アーム22の先端に装着したバケット23(作業具)とを備える。
左右一対のアーム22は、機体フレーム2及びキャビン5の左右両側に配置され、左右のアーム22はその前部側の中途部において連結体によって相互に連結されている。
左右の各アーム22は、該アーム22の先端側が機体フレーム2の前方側で昇降するように、その基部側(後部側)が機体フレーム2の後上部に第1リフトリンク24と第2リフトリンク25とを介して上下揺動自在に支持されている。
また、左右の各アーム22の基部側と機体フレーム2の後下部との間には、複動式油圧シリンダからなるリフトシリンダ(アーム用油圧アクチュエータ)26が設けられていて、左右のリフトシリンダ26を左右同時に伸縮させることにより左右のアーム22が上下に揺動動作する。
左右の各アーム22の先端側には、それぞれ装着ブラケット27が左右軸回りに回動自在に枢支連結され、左右の装着ブラケット27にバケット23の背面側が取り付けられている。
また、装着ブラケット27とアーム22の先端側中途部との間には、複動式油圧シリンダからなるチルトシリンダ28が介装され、このチルトシリンダ28の伸縮によってバケット23が揺動動作(スクイ・ダンプ動作)するように構成されている。
バケット23は装着ブラケット27に対して着脱自在とされており、バケット23を取り外して装着ブラケット27に各種のアタッチメント(油圧駆動式の作業具)を取り付けることで、掘削以外の各種の作業(又は他の掘削作業)を行えるように構成されている。
機体フレーム2の底壁6上の後側にはエンジン29が設けられ、機体フレーム2の底壁6上の前側には燃料タンク30と作動油タンク31とが設けられている。
エンジン29の前方には左右の走行モータ21L,21Rを駆動する油圧駆動装置32が設けられ、油圧駆動装置32の前方に第1〜3ポンプP1,P2,P3が設けられ、機体フレーム2の右側壁7の前後方向中途部に、作業装置3用のコントロールバルブ33(油圧制御装置)が設けられている。
図3は、作業機の作業系の油圧回路図である。
図3に示すように、第1〜3ポンプP1,P2,P3は、エンジン29の動力によって駆動される定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1ポンプP1(メインポンプ)は、リフトシリンダ26、チルトシリンダ28又はアーム22の先端側に取り付けられるアタッチメントの油圧アクチュエータ34を駆動するために使用される。第2ポンプP2は、主として制御信号圧力の供給用に使用される。第3ポンプP3(サブポンプ)は、アーム22の先端側に取り付けられる油圧駆動式のアタッチメントの油圧アクチュエータ34が大容量を必要とする油圧アクチュエータ34である場合に該油圧アクチュエータ34に供給する作動油の流量を増量するのに使用される。
操作レバー15の下側には、アーム上げ用パイロット弁40と、アーム下げ用パイロット弁41と、バケットダンプ用パイロット弁42と、バケットスクイ用パイロット弁43とが配置されている。これらパイロット弁40,41,42,43は、操作レバー15により操作される。操作レバー15の各パイロット弁40,41,42,43には、電磁方式の2位置切換弁からなる作業ロック弁44を励磁することにより第2ポンプP2からの圧油が供給可能とされ、作業ロック弁44が消磁されることにより第2ポンプP2からの圧油が供給不能とされて操作レバー15が操作不能となるように構成されている。作業ロック弁44には、例えば、降車時に操作されるロックレバーによって消磁信号が送られ、解除スイッチによって励磁信号が送られる。
作業装置3用のコントロールバルブ33は、リフトシリンダ26を制御するアーム用制御弁45と、チルトシリンダ28を制御するバケット用制御弁46と、アーム22の先端側等に取り付けられるアタッチメントの油圧アクチュエータ34を制御する予備用制御弁47(これをSP用制御弁という)とを有している。各制御弁45,46,47は、パイロット方式の直動スプール形3位置切換弁から構成されている。
アーム用制御弁45、バケット用制御弁46及びSP用制御弁47は、第1ポンプP1の吐出路eに接続された作業系供給油路fに、上流側からアーム用制御弁45、バケット用制御弁46、SP用制御弁47の順で設けられており、第1ポンプP1からの作動油が、アーム用制御弁45を介してリフトシリンダ26に、又はバケット用制御弁46を介してチルトシリンダ28に、或いはSP用制御弁47を介してアタッチメントの油圧アクチュエータ34にそれぞれ供給可能とされている。
作業系供給油路fはSP用制御弁47を経た後にドレン油路gに接続されている。作業系供給油路fのアーム用制御弁45より上流側には、バイパス油路hの一端側が接続されている。バイパス油路hの他端側は、作業系供給油路fのSP用制御弁47よりも下流側に接続されている。バイパス油路hには、該作業系供給油路fの回路圧を設定するリリーフ弁48が設けられている。
操作レバー15は、中立位置から、前後左右と前後左右の間の斜め方向に傾動操作可能とされている。この操作レバー15を傾動操作することにより、各パイロット弁40,41,42,43が操作される。
操作レバー15の中立位置からの操作量に比例してパイロット圧が設定されて、各パイロット弁40,41,42,43から設定されたパイロット圧が出力されるようになっている。
具体的には、操作レバー15を後側に(図3では矢示B1方向に)傾動させると、アーム上げ用パイロット弁40が操作されて該パイロット弁40からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がアーム用制御弁45の一方の受圧部に作用して該制御弁45が操作されることでリフトシリンダ26が伸長し、操作レバー15の傾動量に比例した速度でアーム22が上がる。
操作レバー15を前側に(図3では矢示B2方向に)傾動させると、アーム下げ用パイロット弁41が操作されて該パイロット弁41からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がアーム用制御弁45の他方の受圧部に作用して該制御弁45が操作されることでリフトシリンダ26が縮小し、操作レバー15の傾動量に比例した速度でアーム22が下がる。
また、操作レバー15を右側に(図3では矢示B3方向に)傾動させると、バケットダンプ用のパイロット弁42が操作されて該パイロット弁42からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がバケット用制御弁46の一方の受圧部に作用して該制御弁46が操作されることでチルトシリンダ28が伸長し、操作レバー15の傾動量に比例した速度でバケット23がダンプ動作する。
また、操作レバー15を左側に(図3では矢示B4方向に)傾動させると、バケットスクイ用パイロット弁43が操作されて該パイロット弁43からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がバケット用制御弁46の他方の受圧部に作用して該制御弁46が操作されることでチルトシリンダ28が縮小し、操作レバー15の傾動量に比例した速度でバケット23がスクイ動作する。また、操作レバー15を斜め方向に傾動させると、アーム22の上げ又は下げ動作と、バケット23のスクイ又はダンプ動作とを複合した動作が行えるものとなっている。
図4は、本発明の第1実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。
図4に示すように、アーム用制御弁45の第1ポートP1は、分岐する第1分岐部50を経てリフトシリンダ26のトップに至るトップ側流路51に接続されている。トップ側流路51の中途部には逆止弁(チェック弁)52が設けられている。アーム用制御弁45の第2ポートP2は、分岐する第2分岐部53を経てリフトシリンダ26のボトムに至るボトム側流路54に接続されている。トップ側流路51とボトム側流路54とは作動油連通路55を介して連通している。
作動油連通路55は、第1連通路56と第2連通路57とを備えている。
第1連通路56は、トップ側流路51のチェック弁52とリフトシリンダ26のトップ連結部58との間に設けられた第3分岐部59にてトップ側流路51から分岐し、且つ、第4分岐部60を介して第1合流部61に至るように構成されている。
第2連通路57は、ボトム側流路54の一端に設けられた第2分岐部53から第5分岐部62を介して第1合流部61に至るように構成されている。
即ち、第1連通路56の一端側は第3分岐部59を介してトップ側流路51に連結していると共に、第2連通路57の一端側は第2分岐部53を介してボトム側流路54に連結していて、第1連通路56の他端側と第2連通路57の他端側は、第1合流部61を介して連結し、これによって、トップ側流路51とボトム側流路54とは連通している。
なお、第1合流部61には第1ドレイン流路d1が接続され、第2分岐部53にはバイパス油路hが接続されている。第1ドレイン流路d1にはスプリング49aによって付勢された逆止弁49が設けられている。
このような作動油連通路55には、当該作動油連通路55を開閉する切換装置(フロート切換装置ということがある)65が設けられている。即ち、第1連通路56及び第2連通路57上には、これらを開閉するフロート切換装置65が設けられている。
フロート切換装置65は、開状態となって作動油連通路55(第1連通路56及び第2連通路57)を連通状態とし、リフトシリンダ26のボトム側の作動油とトップ側の作動油とを双方に流動可能として、リフトシリンダ26をアーム用制御弁45の制御に関係なく伸縮自在とするものである。即ち、フロート切換装置65の開動作によって第1連通路56と第2連通路57との双方に作動油が流れるようにすることで、リフトシリンダ26が自由に伸縮して、その結果、アーム22がフロート動作する。
このフロート切換装置65は、第1連通路56に設けられて2方向に切り替わる第1切換弁66と、第2連通路57に設けられて2方向に切り替わる第2切換弁67とを備えている。
第1切換弁66は、第1連通路56の作動油を第1合流部61に向けて一方向に流す一方向位置66aと、第1連通路56の作動油を双方向に流す双方向位置66bとに切換自在である。第1切換弁66の第1受圧路66cに圧油が作用していない状態(第1受圧路66cと第2受圧路66dとの差圧が略同じ)では、スプリング66eの付勢力により、当該第1切換弁66は一方向位置66aに切り替わり、第1受圧路66cと第2受圧路66dとに差圧が生じて第1受圧路66cに圧油が作用すると双方向位置66bに切り替わる。
第2切換弁67は、第2連通路57の作動油を第1合流部61に向けて一方向に流す一方向位置67aと、第2連通路57の作動油を双方向に流す双方向位置67bとに切換自在である。第2切換弁67の第1受圧路67cに圧油が作用していない状態(第1受圧路67cと第2受圧路67dとの差圧が略同じ)では、スプリング67eの付勢力により、当該第2切換弁67は一方向位置67aに切り替わり、第1受圧路67cと第2受圧路67dとに差圧が生じて第1受圧路67cに圧油が作用すると双方向位置67bに切り替わる。
第1切換弁66及び第2切換弁67との両者が一方向に切り替わっているときは、第1連通路56の作動油が第2切換弁67へと流れることがなく、且つ、第2連通路57の作動油が第1切換弁66へと流れることがない非連通状態である。以降、説明の便宜上、この非連通状態のことを作動油連通路55の閉鎖状態、又は、フロート切換装置65の閉状態という。
一方で、第1切換弁66及び第2切換弁67との両者が双方向に切り替わっているときは、第1連通路56の作動油が第2切換弁67へと流れ、且つ、第2連通路57の作動油が第1切換弁66へと流れる連通状態である。以降、説明の便宜上、この連通状態のことを作動油連通路55の開放状態、又は、フロート切換装置65の開状態という。
フロート切換装置65は、第1切換弁66の第1受圧路66cに連通する第1作動部69と、第2切換弁67の第1受圧路67cに連通する第2作動部70とを備える。第1作動部69は、内部に設けられたチェック弁69aを閉状態にする閉鎖位置と、チェック弁69aを開放状態にする開放位置とに切り替わるものである。詳しくは、この第1作動部69がチェック弁69aを閉鎖位置にしているときは、第1切換弁66の第1受圧路66cと第2受圧部66dとの差圧を略同じにして第1切換弁66を一方向に切り換え、チェック弁69aを開放位置にしているときは第1受圧路66cの油圧を第2ドレイン流路d2に逃がして第1切換弁66を双方向に切り換える。
第2作動部70は、内部に設けられたチェック弁70aを閉状態にする閉鎖位置と、チェック弁70aを開放状態にする開放位置とに切り替わるものである。詳しくは、この第2作動部70がチェック弁70aを閉鎖位置にしているときは、第2切換弁67の第1受圧路67cと第2受圧路67dとの差圧を略同じにして第2切換弁67を一方向に切り換え、チェック弁70aを開放位置にしているときは第1受圧路67cの油圧を第2ドレイン流路d2に逃がして第2切換弁67を双方向に切り換える。
フロート切換装置65は、第1作動部69を閉鎖位置と開放位置とに切り換える第1切換アクチュエータ71と、第2作動部70を閉鎖位置と開放位置とに切り換える第2切換アクチュエータ72とを備えている。
この第1切換アクチュエータ71は、パイロット油路Psからのパイロット油の供給により伸長して第1作動部69を開放状態にすると共に、パイロット油の排油により縮小して第1作動部69を閉鎖状態にする。
第2切換アクチュエータ72は、パイロット油路Psからのパイロット油の供給により伸長して第2作動部70を開放状態にすると共に、パイロット油の排油により縮小して第2作動部70を閉鎖状態にする。
フロート切換装置65は、第1切換アクチュエータ71や第2切換アクチュエータ72にパイロット油を供給する供給位置73aと、第1切換アクチュエータ71や第2切換アクチュエータ72にパイロット油を供給しない非供給位置73bとに切り替わる2方向のフロート切換弁73を備えている。
このフロート切換弁73は、ソレノイド73cの励磁により供給位置73aに切り替わり第1切換アクチュエータ71を伸長させて第1切換弁66を双方向位置66bに切り換えると共に、ソレノイド73cの励磁により供給位置73aに切り替わり第2切換アクチュエータ72を伸長させて第2切換弁67を双方向位置67bに切り換える。
また、フロート切換弁73は、ソレノイド73cの消磁により非供給位置73bに切り替わり第1切換アクチュエータ71を縮小させて第1切換弁66を一方向位置66aに切り換えると共に、ソレノイド73cの消磁により非供給位置73bに切り替わり第2切換アクチュエータ72を縮小させて第2切換弁67を一方向位置67aに切り換える。
以上、フロート切換装置65によれば、フロート切換弁73を供給位置73aにすることによって当該フロート切換装置65が開状態なり、作動油連通路55が連通状態となる。これにより、リフトシリンダ26がアーム用制御弁45によらず伸縮自在になり、アーム22がフロート動作をする。
一方で、フロート切換弁73を非供給位置73bにすることによって当該フロート切換装置65は閉状態となって、作動油連通路55が非連通状態となる。これにより、リフトシリンダ26がアーム用制御弁45により伸縮する。このように、フロート切換装置65を開閉制御することによって、アーム22はフロート動作の可否を決定している。
本発明の作業機のフロート制御システムは、フロート切換装置65を開閉制御するためのコントローラ75を備えている。以下、コントローラ75によるフロート切換装置65の制御、及び、フロート動作について詳しく説明する。
コントローラ75は、プログラム等により構成されたフロートモード76を備えている。このフロートモード76は、アーム22をフロート動作させるためのプログラム等から構成されていて、具体的には、フロート切換装置65のフロート切換弁73を動作させるための様々な条件が組み込まれて構成されたものである。
コントローラ75の入力側には、運転席13の近傍に設けられたフロートモードスイッチ78と、パイロット第1圧力センサ80が接続されている。コントローラ75の出力側には、フロート切換装置65のフロート切換弁73が接続されている。
フロートモードスイッチ78は、コントローラ75に格納されたフロートモード76(プログラム)を有効又は無効に切り換えるものであって、フロートモードスイッチ78をONにするとフロートモード76は有効となり、フロートモード76によるフロート切換弁73の操作が可能となる。また、フロートモードスイッチ78をOFFにするとフロートモード76は無効となり、フロートモード76によるフロート切換弁73の操作が不能となる。
パイロット第1圧力センサ80は、アーム22下げ用パイロット弁41のパイロット圧を検出するものであって、パイロット弁41からパイロット圧が出力されて当該パイロット圧が検出されると、その下げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されるようになっている。
このフロート制御システムは、アーム22の動作時間を検出する動作時間検出手段86を備えている。この実施形態では、動作時間検出手段86は、パイロット第1圧力センサ80と、このパイロット第1圧力センサ80から検出された下げパイロット圧に基づいてアーム22の動作時間を求める動作時間算出部87とから構成されている。この動作時間算出部87は、パイロット第1圧力センサ80から検出された下げパイロット圧がコントローラ75に入力されている間の時間(連続して入力されている時間)を測定して、その時間をアーム22の動作時間としている。
なお、動作時間検出手段86は、アーム22の動作時間を求めるものであれば何でも良く上述したものに限定されない。例えば、リフトシリンダ26に流れている作動油の圧力や流量を検出するセンサを設け、このセンサによって作動油の圧力や流量が検出されている連続した時間を動作時間としてもよい。この場合、上述したセンサと、作動油の圧力や流量が検出されている連続した時間をカウントする動作時間算出部とにより、動作時間検出手段86が構成されることになる。
図5は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S1)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモードがONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S2)。具体的には、作業者がフロートモードスイッチ78を押してフロートモード76を有効にした後に、操作レバー15をアーム22が下げ動作するように操作し、パイロット第1圧力センサ80から下げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されると、アーム22が下げ動作になっていると判断して次の処理に進む。なお、フロートモード76が有効になっていても、作業者が操作レバー15の操作により、アーム22を下降させない場合は、次の処理に進まないこととなっている。
次に、アーム22が下げ動作になっている状態において、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S3)。具体的には、コントローラ75は、下げ動作におけるパイロット圧をパイロット第1圧力センサ80にて検出し、検出したパイロット圧の検出時間(検出した時間)を測定して、その検出時間をアーム22の下げ動作時間としている。即ち、動作時間検出手段86によってアーム22の下げ動作時間を検出する。
そして、求められたアーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進む。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
アーム22の下げ動作時間が所定値以上(0.3秒以上)であれば、フロートモード76は、コントローラ75からフロート切換弁73のソレノイド73cに対して励磁信号を出力する(S4)。即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22の下げ動作を所定時間以上すれば、フロート切換装置65が開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除する(ソレノイド73cの励磁を停止する)ためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、アーム22の上げを検出するパイロット第2圧力センサ81を設け、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート動作を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート動作を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、コントローラ75は、アーム22をフロート動作させるためのフロートモード76を備え、コントローラ75には、フロートモード75を有効又は無効にするフロートモードスイッチ78が接続され、コントローラ75のフロートモード76は、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときにアーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を自動的に開動作させている。
これによれば、まず、フロートモード76をフロートモードスイッチ78によって有効にしなければ、アーム22はフロート動作をすることはなく、フロート制御を行うにあたって、作業者に対してアーム22のフロート動作を行うための意識付けを確実にさせることができ、不用意にフロート動作を行うことを防止することもできる。しかも、非常に安定した状態でアーム22が下降したときに、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができる。
[第2実施形態]
図6及び図7は第2実施形態における作業機のフロート制御システムを示したものである。この第2実施形態では、上記実施形態に対してフロートモード76におけるフロート制御の動作を変更したものである。上記実施形態と構成が同じである箇所は同符号を付して説明を省略する。
コントローラ75の入力側には、フロートモードスイッチ78及びパイロット第1圧力センサ80の他に、ボトム圧力センサ82が接続されている。フロート制御システムは動作時間検出手段86を備えている。動作時間検出手段86については上記実施形態と同じであるため同符号を付して説明を省略する。
ボトム圧力センサ82は、リフトシリンダ26のボトム側の圧力を検出するためのものであって、リフトシリンダ26のボトム側流路54に設けられ、ボトム側の作動油の圧力を検出すると、そのボトム側の圧力の検出信号がコントローラ75に入力されるようになっている。
図7は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S10)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモード76がONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S11)。アーム22が下げ動作になると次の処理に進む。
次に、アーム22が下げ動作になっている状態において、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下か否かを判断する(S12)。即ち、アーム22が下げ動作になった後に、コントローラ75に入力されたボトム圧力センサ82からの圧力が所定値以下か否かを判断する。そして、ボトム圧が所定値以下であると次の処理に進む。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を下げていき、アーム22の先端に設けたバケット等のアタッチメントが地面に接地すると、アーム22を上げているときに比べリフトシリンダ26のボトム圧は非常に小さくなる。そこで、ボトム圧が所定値以下か否かを判断するにあたっては、そのリフトシリンダ26のボトム圧の閾値を、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地したときと略同じ値にしている。
次に、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となり、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地した状態において、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S13)。即ち、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後、アーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進む。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
そして、フロートモード76は、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後に、アーム22の下げ動作時間(ボトム圧が所定値以下となった後のアーム22下げの時間)が所定値(0.3秒)以上となっていれば、コントローラ75からフロート切換弁73に対して励磁信号を出力する(S14)。即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22の下げ動作を行い、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下になった後に、アーム22の下げ動作が0.3秒以上継続していれば、フロート切換装置65が自動的に開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除するためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、アーム22の上げを検出するパイロット第2圧力センサ81を設け、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート動作を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート動作を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、アーム用油圧アクチュエータ26のボトム側の圧力が所定値以下であると共に、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときに、アーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を開動作させる。
これによれば、非常に安定した状態でアーム22が下降し、且つ、アーム22が下降してアーム22の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地し、さらに、作業者が意志を持って継続的に所定時間以上下げ動作をすれば、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができると共に、フロート動作させるための操作性も非常に良い。
[第3実施形態]
図8及び図9は第3実施形態における作業機のフロート制御システムを示したものである。この第3実施形態では、上記実施形態に対してフロートモード76におけるフロート制御の動作を変更したものである。上記実施形態と構成が同じである箇所は同符号を付して説明を省略する。
コントローラ75の入力側には、フロートモードスイッチ78及びパイロット第1圧力センサ80の他に、アーム高さセンサ83が接続されている。フロート制御システムは動作時間検出手段86を備えている。動作時間検出手段86については上記実施形態と同じであるため同符号を付して説明を省略する。
このアーム高さセンサ83は、アーム22の高さを検出するためのものであって、例えば、アーム22の角度がコントローラ75に入力されるようになっている。コントローラ75は、アーム22の角度からアーム22の先端側の高さを求めるものとなっている。
図9は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S20)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモードがONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S21)。アーム22が下げ動作になると次の処理に進む。
次に、アーム22が下げ動作になっている状態において、アーム22の先端の高さが所定値以下か否かを判断する(S22)。即ち、アーム22が下げ動作になった後に、コントローラ75に入力されたアーム高さセンサ83からの高さが所定値以下か否かを判断する。具体的には、フロートモード76は、アーム22が下げ動作になった後に、アーム高さセンサ83からアーム22の角度がコントローラ75に入力されると、アーム22の角度からアーム22の先端の高さを算出し、算出されたアーム22の先端の高さが所定値以下であるか否かを判断する。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を次第に下げると、当然にアーム22の高さが徐々に低くなる。この実施形態では、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値(閾値)は、アーム22の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地するよりも少し高いものとしている。具体的には、アーム22の先端側のバケット23やアタッチメントを取り付ける支点ピン22aをアーム22の先端として、その基準となる支点ピン22aと地面との距離(高さ)が1.5mとなる値を、アーム22の高さの所定値(閾値)としている。フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.5m以下にすることが好ましく、さらに好ましくは、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.0m以下にすることが好ましい。
そして、アーム22の先端の高さが所定値以下(1.5m以下)であれば、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S23)。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
アーム22の先端の高さが1.5m以下となった後、アーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(例えば、0.3秒)以上であれば、次の処理に進む。即ち、アーム22の下げ動作時間(アーム22の先端の高さが1.5m以下なった後のアーム22下げの時間)が0.3秒以上となっていれば、コントローラ75からフロート切換弁73に対して励磁信号を出力する(S24)。
即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22の下げ動作を行い、アーム22の高さが1.5m以下となった後に、アーム22の下げ動作が0.3秒以上継続していれば、フロート切換装置65が自動的に開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除するためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、アーム22の上げを検出するパイロット第2圧力センサ81を設け、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート制御を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート制御を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、アーム22の先端の高さが所定値以下であると共に、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときにアーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を開動作させている。
これによれば、非常に安定した状態でアーム22が下降し、且つ、アーム22が下降させてアーム22の先端部側が十分に低くなり、さらに、作業者が意志を持って継続的に所定時間以上下げ動作をすれば、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができると共に、フロート動作させるための操作性も非常に良い。
[第4実施形態]
図10及び図11は第4実施形態における作業機のフロート制御システムを示したものである。この第4実施形態では、上記実施形態に対してフロートモード76におけるフロート制御の動作を変更したものである。上記実施形態と構成が同じである箇所は同符号を付して説明を省略する。
コントローラ75の入力側には、フロートモードスイッチ78と、パイロット第1圧力センサ80と、パイロット第2圧力センサ81、アーム高さセンサ83とが接続されている。フロート制御システムは動作時間検出手段86を備えている。動作時間検出手段86については上記実施形態と同じであるため同符号を付して説明を省略する。
このフロート制御システムは、動作時間検出手段86の他に、アーム22の動作速度を検出する動作速度検出手段84を備えている。この実施形態では、動作速度検出手段84は、アーム高さセンサ83と、このアーム高さセンサ83からの信号に基づいてアーム22の動作速度を算出する動作速度算出部85とから構成されている。この動作速度算出部85は、アーム高さセンサ83から入力されたアーム22の角度における変化(角速度変化)に基づいて、アーム22の動作速度を求めるものとなっている。当然の如く、アーム高さセンサ83による高さ変化又は角度変化が大きいときには動作速度は速く、アーム高さセンサ83による高さ変化又は角度変化が小さいときには動作速度は遅くなる。
なお、動作速度検出手段84は、アーム22の動作速度を求めるものであれば何でも良く上述したものに限定されない。例えば、動作速度検出手段84を、リフトシリンダ26に流れる作動油の流量を検出する流量センサで構成し、この流量センサで検出した流量を動作速度として置換してもよい。
さらには、動作速度検出手段84を、パイロット第1圧力センサ80と、このパイロット第1圧力センサ80から検出された下げパイロット圧に基づいてアーム22の動作速度を求める動作速度算出部とから構成し、下げパイロット圧の圧力変化によってアーム22の動作速度を検出してもよい。
図11は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S30)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモードがONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S31)。アーム22が下げ動作になると次の処理に進む。
そして、アーム22が下げ動作になっている状態において、アーム22の下げ動作速度が所定値以上であるか否かを判断する(S32)。具体的には、アーム22が下げ動作になった後に、動作速度検出手段84によって検出されたアーム22の下げの動作速度が所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進み、そうでなければ、次の処理に進まない。
アーム22の下げの動作速度の所定値(閾値)は、アーム22がフロート動作したときの動作速度よりも少し遅い速度であることが好ましい。具体的には、アーム22の下げ動作時の動作速度の所定値は、0.05m/sec以上に設定されおり、この実施形態では、0.25m/secに設定されている。アーム22の下げ動作時の動作速度の所定値は、0.25m/sec以上にすることが好ましい。
このようにすることによって、通常の操作状態からフロート動作への切り換えた際に、アーム22の動作速度変化が少なくて済み、スムーズにアーム22を動作させることができる。
次に、アーム22の先端の高さが所定値以下か否かを判断する(S33)。即ち、アーム22が下げ動作になった後に、コントローラ75に入力されたアーム高さセンサ83からの高さが所定値以下(例えば、1.5m以下)か否かを判断する。具体的には、フロートモード76は、アーム22が下げ動作になった後に、アーム高さセンサ83からアーム22の角度がコントローラ75に入力されると、アーム22の角度からアーム22の先端の高さを算出し、算出されたアーム22の先端の高さが所定値以下であるか否かを判断する。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を次第に下げると、当然にアーム22の高さが徐々に低くなる。この実施形態では、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値(閾値)は、アーム22の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地するよりも少し高いものとしている。具体的には、アーム22の先端側のバケット23やアタッチメントを取り付ける支点ピン22aをアーム22の先端として、その基準となる支点ピン22aと地面との距離(高さ)が1.5mとなる値を、アーム22の高さの所定値(閾値)としている。フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.5m以下にすることが好ましく、さらに好ましくは、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.0m以下にすることが好ましい。
そして、アーム22の先端の高さが所定値以下(1.5m以下)であれば、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S34)。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
アーム22の先端の高さが1.5m以下となった後、アーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(例えば、0.3秒)以上であれば、次の処理に進む。即ち、アーム22の下げ動作時間(アーム22の先端の高さが1.5m以下なった後のアーム22下げの時間)が0.3秒以上となっていれば、コントローラ75からフロート切換弁73に対して励磁信号を出力する(S35)。即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22の下げ動作を行い、下げ動作時の動作速度が0.25m/sec以上となってからアーム22の先端の高さが1.5m以下となった後に、アーム22の下げ動作が0.3秒以上継続していれば、フロート切換装置65が自動的に開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除するためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート制御を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート制御を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、アーム22が所定値以上の動作速度で動作すると共に、アーム22の先端の高さが所定値以下となり、さらに、アーム22の下げ動作が所定時間以上であるときにアーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を開動作させている。
これによれば、非常に安定した状態でアーム22が下降し、且つ、アーム22が下降させてアーム22の先端部側が十分に低くなってから、さらに、作業者が意志を持って継続的に所定時間以上下げ動作をすれば、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができると共に、フロート動作させるための操作性も非常に良い。
[第5実施形態]
図12及び図13は第5実施形態における作業機のフロート制御システムを示したものである。この第5実施形態では、上記実施形態に対してフロートモード76におけるフロート制御の動作を変更したものである。上記実施形態と構成が同じである箇所は同符号を付して説明を省略する。
コントローラ75の入力側には、フロートモードスイッチ78と、パイロット第1圧力センサ80と、パイロット第2圧力センサ81と、ボトム圧力センサ82と、アーム高さセンサ83とが接続されている。フロート制御システムは動作時間検出手段86を備えている。動作時間検出手段86については上記実施形態と同じであるため同符号を付して説明を省略する。
図13は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S40)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモードがONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S41)。アーム22が下げ動作になると次の処理に進む。
アーム22が下げ動作になっている状態において、アーム22の先端の高さが所定値以下か否かを判断する(S42)。即ち、アーム22が下げ動作になった後に、コントローラ75に入力されたアーム高さセンサ83からの高さが所定値以下か否かを判断する。具体的には、フロートモード76は、アーム22が下げ動作になった後に、アーム高さセンサ83からアーム22の角度がコントローラ75に入力されると、アーム22の角度からアーム22の先端の高さを算出し、算出されたアーム22の先端の高さが所定値以下であるか否かを判断する。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を次第に下げると、当然にアーム22の高さが徐々に低くなる。この実施形態では、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値(閾値)は、アーム22の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地するよりも少し高いものとしている。具体的には、アーム22の先端側のバケット23やアタッチメントを取り付ける支点ピン22aをアーム22の先端として、その基準となる支点ピン22aと地面との距離(高さ)が1.5mとなる値を、アーム22の高さの所定値(閾値)としている。フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.5m以下にすることが好ましく、さらに好ましくは、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.0m以下にすることが好ましい。
そして、アーム22の先端の高さが所定値以下(1.5m以下)後に、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下か否かを判断する(S43)。即ち、アーム22が下げ動作して1.5m以下となった状態において、コントローラ75に入力されたボトム圧力センサ82からの圧力が所定値以下か否かを判断する。そして、ボトム圧が所定値以下であると次の処理に進む。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を下げていき、アーム22の先端に設けたバケット等のアタッチメントが地面に接地すると、アーム22を上げているときに比べリフトシリンダ26のボトム圧は非常に小さくなる。そこで、ボトム圧が所定値以下か否かを判断するにあたっては、そのリフトシリンダ26のボトム圧の閾値を、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地したときと略同じ値にしている。
次に、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となり、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地した状態において、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S44)。即ち、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後、アーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進む。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
そして、フロートモード76は、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後に、アーム22の下げ動作時間(ボトム圧が所定値以下となった後のアーム22下げの時間)が所定値(0.3秒)以上となっていれば、コントローラ75からフロート切換弁73に対して励磁信号を出力する(S45)。即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22の下げ動作を行い、アーム22の高さが1.5m以下となり、さらに、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下になった後に、アーム22の下げ動作が0.3秒以上継続していれば、フロート切換装置65が自動的に開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除するためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート制御を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート制御を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、アーム22の先端の高さが所定値以下であると共に、アーム用油圧アクチュエータ26のボトム側の圧力が所定値以下となり、さらに、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときにアーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を開動作させている。
これによれば、非常に安定した状態でアーム22が下降し、且つ、アーム22が下降させてアーム22の先端部側が十分に低くなっていて、アーム22の先端側に設けたアタッチメントが地面に接地していて、さらに、作業者が意志を持って継続的に所定時間以上下げ動作をすれば、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができると共に、フロート動作させるための操作性も非常に良い。
[第6実施形態]
図14及び図15は第6実施形態における作業機のフロート制御システムを示したものである。この第6実施形態では、上記実施形態に対してフロートモード76におけるフロート制御の動作を変更したものである。上記実施形態と構成が同じである箇所は同符号を付して説明を省略する。
コントローラ75の入力側には、フロートモードスイッチ78と、パイロット第1圧力センサ80と、パイロット第2圧力センサ81と、ボトム圧力センサ82と、アーム高さセンサ83とが接続されている。フロート制御システムは、動作速度検出手段84と、動作時間検出手段86とを備えている。動作速度検出手段84及び動作時間検出手段86については上記実施形態と同じであるため同符号を付して説明を省略する。
図15は、コントローラ75、即ち、フロートモード76(プログラム)によるフロート動作のフローチャートである。
アーム22をフロート動作させるにあたっては、コントローラ75は、まず、フロートモード76が有効になっているか否かを判断する(S50)。フロートモードスイッチ78が押されていてフロートモードがONとなっている場合は次の処理に進む。
フロートモード76は、フロートモード76が有効になっている状態で、アーム22が下げ動作になっているか否かを判断する(S51)。アーム22が下げ動作になると次の処理に進む。
アーム22が下げ動作になっている状態において、アーム22の下げ動作速度が所定値以上であるか否かを判断する(S52)。具体的には、アーム22が下げ動作になった後に、動作速度検出手段84によって検出されたアーム22の下げの動作速度が所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進み、そうでなければ、次の処理に進まない。
アーム22の下げの動作速度の所定値(閾値)は、アーム22がフロート動作したときの動作速度よりも少し遅い速度であることが好ましい。具体的には、アーム22の下げ動作時の動作速度の所定値は、0.05m/sec以上に設定されおり、この実施形態では、0.25m/secに設定されている。アーム22の下げ動作時の動作速度の所定値は、0.25m/sec以上にすることが好ましい。
このようにすることによって、通常の操作状態からフロート動作への切り換えた際に、アーム22の動作速度変化が少なくて済み、スムーズにアーム22を動作させることができる。
次に、フロートモード76は、アーム22の下げの動作速度が0.25m/sec以上となってから、アーム22の先端の高さが所定値以下か否かを判断する(S53)。即ち、アーム高さセンサ83からアーム22の角度がコントローラ75に入力されると、フロートモード76は、アーム22の角度からアーム22の先端の高さを算出し、算出されたアーム22の先端の高さが所定値以下であるか否かを判断する。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を次第に下げると、当然にアーム22の高さが徐々に低くなる。この実施形態では、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値(閾値)は、アーム22の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地するよりも少し高いものとしている。具体的には、アーム22の先端側のバケット23やアタッチメントを取り付ける支点ピン22aをアーム22の先端として、その基準となる支点ピン22aと地面との距離(高さ)が1.5mとなる値を、アーム22の高さの所定値(閾値)としている。フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.5m以下にすることが好ましく、さらに好ましくは、フロート動作の判断に使用するアーム22の高さの所定値は1.0m以下にすることが好ましい。
そして、アーム22の先端の高さが所定値以下(1.5m以下)後に、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下か否かを判断する(S54)。即ち、アーム22が下げ動作して1.5m以下となった状態において、コントローラ75に入力されたボトム圧力センサ82からの圧力が所定値以下か否かを判断する。そして、ボトム圧が所定値以下であると次の処理に進む。
さて、作業者が操作レバー15を操作してアーム22を下げていき、アーム22の先端に設けたバケット等のアタッチメントが地面に接地すると、アーム22を上げているときに比べリフトシリンダ26のボトム圧は非常に小さくなる。そこで、ボトム圧が所定値以下か否かを判断するにあたっては、そのリフトシリンダ26のボトム圧の閾値を、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地したときと略同じ値にしている。
次に、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となり、アーム22の先端側のアタッチメントが地面に接地した状態において、アーム22の下げ動作時間が所定時間以上であるか否かを判断する(S55)。即ち、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後、アーム22の下げ動作時間が予め決められた所定値(閾値)以上であれば、次の処理に進む。
アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、作業者が意識を持って操作レバー15により、アーム22を下げたと認識できる時間であって、0.1秒以上に設定する。アーム22の下げ動作時間における所定値(閾値)は、0.3秒以上であることが好ましく、この実施の形態では、所定値を0.3秒としている。
そして、フロートモード76は、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下となった後に、アーム22の下げ動作時間(ボトム圧が所定値以下となった後のアーム22下げの時間)が所定値(0.3秒)以上となっていれば、コントローラ75からフロート切換弁73に対して励磁信号を出力する(S45)。即ち、フロートモード76は、フロートモードが有効となった後に、作業者が操作レバー15を操作して、アーム22を0.25m/sec以上の速さで下げ動作を行い、アーム22の高さが1.5m以下となり、さらに、リフトシリンダ26のボトム圧が所定値以下になった後に、アーム22の下げ動作が0.3秒以上継続していれば、フロート切換装置65が自動的に開動作し、アーム22がフロート動作となる。
ここで、アーム22のフロート動作を解除するためには、フロートモードスイッチ78によりフロートモード76を無効にすればよい。なお、操作レバー15をアーム22の下げ方向に操作してフロート制御を開始した後、操作レバー15を逆にアーム22の上げ方向に操作し、第2圧力センサ81による圧上げパイロット圧の検出信号がコントローラ75に入力されたときに、フロートモード76によってフロート制御を解除するようにしてもよい。
本発明の作業機のフロート制御システムでは、アーム22が所定値以上の動作速度で動作すると共に、アーム22の先端の高さが所定値以下となり、さらに、アーム用油圧アクチュエータ26のボトム側の圧力が所定値以下であり、且つ、アーム22の下げ動作が所定時間以上継続したときにアーム22がフロート動作するようにフロート切換装置65を開動作させている。
これによれば、非常に安定した状態でアーム22が下降し、且つ、アーム22が下降させてアーム22の先端部側が十分に低くなっていて、アーム22の先端側に設けたアタッチメントが地面に接地し、さらに、作業者が意志を持って継続的に所定時間以上下げ動作をすれば、フロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができると共に、フロート動作させるための操作性も非常に良い。
本発明は上記の実施形態に限定されない。即ち、本発明においては、フロート動作に入るための判断として、アーム用油圧アクチュエータ26のボトム側の圧力が所定値以下であるか否かという条件と、アーム22の先端の高さが所定値以下であるか否かという条件と、アーム22の下げ動作が所定時間以上であるか否かという条件と、アームの動作速度が所定値以上という条件とがあるが、それぞれの実施形態において、各条件の順番(処理手順)は、上記の実施形態に限定されず、入れ替えても良いし、適宜組み合わせても良い。
作業機の全体側面図である。 キャビンを持ち上げた状態の作業機の側面断面図である。 作業系の油圧システムの回路図である。 本発明の第1実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第1実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。 第2実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第2実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。 第3実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第3実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。 第4実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第4実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。 第5実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第5実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。 第6実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。 第6実施形態におけるフロート動作のフローチャートである。
符号の説明
1 作業機
22 アーム
26 リフトシリンダ
75 コントローラ
76 フロートモード
78 フロートモードスイッチ
80 第1圧力センサ
81 第2圧力センサ
82 ボトム圧力センサ
83 アーム高さセンサ
84 動作速度検出手段
85 動作速度算出部
86 動作時間検出手段
87 動作時間算出部

Claims (7)

  1. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、
    前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  2. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下であると共に、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  3. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態でアームの先端の高さが所定値以下であると共に、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  4. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームが所定値以上の動作速度で動作すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となり、さらに、アームの下げ動作が所定時間以上であるときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  5. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態でアームの先端の高さが所定値以下であると共に、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下となり、さらに、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  6. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側流路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側流路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
    前記コントローラは、前記アームをフロート動作させるためのフロートモードを備え、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、有効になった状態で前記アームが所定値以上の動作速度で動作すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となり、さらに、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側の圧力が所定値以下であり、且つ、前記アームの下げ動作が所定時間以上継続したときにアームがフロート動作するように前記切換装置を開動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
  7. 前記フロートモードは、前記フロートモードを無効にするとは別に、アームを上げ動作を行ったときに、フロート動作を解除することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の作業機のフロート制御システム。
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