JP2020193444A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】より安定した作業を実現することができる作業車両を提供する。【解決手段】作業操作制御部５３０、左走行動作制御部５４０Ｌ、右走行動作制御部５４０Ｒ及び制御部は、走行装置の直進方向に対して車体が所定角度（例えば、１０度）以上旋回している状態を検出する旋回位置検出センサ５８２によって、走行装置の直進方向に対して車体が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、走行装置による走行を不能に制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、作業車両に関する。

従来、アームの先端に取り付けられたブレードやバケット等の作業アタッチメントを接地させながら前進させることで、土砂を整地したり、土砂を掬い取って他所へ運搬したりすることができる作業車両が知られている。

このような作業車両において、例えば、油圧により回転可能な油圧モータの駆動により旋回ベアリングで周回させることで、走行装置に対して車体を正逆方向に旋回自在とし、車体を旋回させると、作業アタッチメントが設けられた作業装置もこれに合わせて旋回する構成をなし、作業効率の向上が図られたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２７５３９２号公報

特許文献１に記載の作業車両は、作業アタッチメントを作業車両の直進方向に対して略直行する方向に延在させながら接地させ、該作業車両を走行させることにより、整地ないしは掘削作業を行わせることを前提としている。そのため、例えば、作業アタッチメントが作業車両の直進方向とは異なる方向を向いたまま該作業車両が走行され、その状態で作業を遂行させようとすると、作業装置の正面とはずれた方向から受ける外圧や作業装置自体の慣性により旋回モータが力の加わる方向に回転しようとする。従来、旋回モータを回転させる油圧回路では、旋回モータを停止させる際の急停止によるショックを緩和させるため、リリーフ弁等を用いたブレーキ回路が設けられており、このブレーキ回路の作用により作業装置の向きのずれがさらに大きくなってしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より安定した作業を実現することができる作業車両を提供することを目的とするものである。

上記目的を解決するため、請求項１に記載の発明は、
運転台を有する車体と、前記車体に装着された作業装置と、前記車体を支持する走行装置と、前記走行装置を制御する走行制御手段と、前記走行装置に対して前記車体を旋回させる旋回装置とを備えた作業車両であって、
前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態を検出する車体位置検出手段を備え、
前記走行制御手段は、前記車体位置検出手段によって、前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、該走行装置による走行を不能に制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、
オペレータによる走行操作が可能な走行操作手段を備え、
前記走行装置は、油圧により走行を実現させるための左右一対の走行モータを含み、
前記走行制御手段は、前記一対の走行モータのそれぞれに対応して設けられて前記走行操作手段による操作により油圧ルートを切り換えることによって前記走行装置の走行方向及び走行停止を切り換え可能な一対の走行方向切換弁と、前記走行操作手段による操作に拘わらず、前記一対の走行モータへの油圧の供給を遮断するための第一の油圧供給遮断切換弁とを有し、前記車体位置検出手段によって、前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、前記第一の油圧供給遮断切換弁が機能して該走行装置による走行を不能にすることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の作業車両において、
前記作業装置は、前記車体に対して上下方向に揺動可能に支持されたアームと、前記アームの先端に軸支され、掬う方向とダンプする方向とに揺動可能なバケットとを有し、
前記バケットが接地した状態であること検出する接地検出手段と、
前記旋回装置を制御する旋回制御手段とを備え、
前記旋回制御手段は、前記接地検出手段によって、前記バケットが接地した状態であることを検出した場合に、前記旋回装置による前記車体の旋回を不能に制御することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の作業車両において、
オペレータによる旋回操作が可能な旋回操作手段を備え、
前記旋回装置は、油圧により前記車体の旋回を実現させるための旋回モータを含み、
前記旋回制御手段は、前記旋回モータに対応して設けられて前記旋回操作手段による操作により油圧ルートを切り換えることによって前記車体の正逆方向の旋回及び旋回停止を切り換え可能な旋回方向切換弁と、前記旋回操作手段による操作に拘わらず、前記旋回モータへの油圧の供給を遮断するための第二の油圧供給遮断切換弁とを有し、前記接地検出手段によって、前記バケットが接地した状態であることを検出した場合に、前記第二の油圧供給遮断切換弁が機能して前記車体の旋回を不能にすることを特徴とする。

本発明によれば、より安定した作業を実現することができる作業車両を提供することができる。

本実施形態に係るローダ作業機の側面図である。 本実施形態に係るローダ作業機の油圧回路図である。 本実施形態に係るローダ作業機の機能ブロック図である。 アームが上昇する態様について説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る作業車両としてのローダ作業機について、図面を参照しながら説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態に係るローダ作業機について、図１〜図４を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るローダ作業機１の側面図である。図２は、本実施形態に係るローダ作業機の主として油圧制御に係る油圧回路図である。図３は、本実施形態に係るローダ作業機の主として電気的制御に係る機能ブロック図である。図４は、アームが上昇する態様について説明する図である。以下の説明において、上下、左右及び前後とは、ローダ作業機１に乗って運転する運転者から見た状態を基準とした上下、左右及び前後を意味する。

図１に示すように、本実施形態に係るローダ作業機１は、例えば、一対の走行装置１００Ｌ，１００Ｒと、車体２００と、作業装置３００と、旋回装置４００とを備えて構成されている。

走行装置１００Ｌ，１００Ｒは、トラックフレーム１０１の左右両側にそれぞれ１つずつ設けられている。なお、左右一対の走行装置１００Ｌ，１００Ｒはそれぞれ左右対称で同様の構造をなしているので、特に断りのない限り、左右の走行装置１００Ｌ，１００Ｒをまとめて走行装置１００と表すこととし、また、特に断りのない限り、ローダ作業機１の左側に配置された走行装置１００Ｌを図示して説明し、ローダ作業機１の右側に配置された走行装置１００Ｒについては、説明を省略する。

走行装置１００は、例えば、スプロケット１０２と、フロントアイドラ１０３と、４つのトラックローラ１０４と、１つのアッパーローラ１０５と、ラバートラック１０６とを備えて構成されており、前後方向に走行可能とされている。

なお、本実施形態では、ローダ作業機１を走行させる手段としてクローラ型の走行装置を適用したが、四輪で走行するホイール型の走行装置を適用することも可能である。

車体２００は、ベース２０１と、作業者ＷＫが着座可能な運転シート２０３と、作業者ＷＫが操作可能な操作ユニット２０４とを備えている。

ベース２０１は、前端部分がやや後方に向けて立上げ形成された取付部２０１ａを有している。取付部２０１ａには、後述するアーム３０１Ｌ，３０１Ｒ（以下、特に断りのない限り、アーム３０１と称する。）及びアーム３０１を揺動するためのリフトシリンダ３０２Ｌ，３０２Ｒ（以下、特に断りのない限り、リフトシリンダ３０２と称する。）が取り付けられている。

操作ユニット２０４は、走行装置１００Ｌ，１００Ｒをそれぞれ前進・後退操作するための走行レバー２０５，２０６と、アーム３０１を上下に揺動させるためのアーム操作レバー２０７と、後述するバケット３０３を掬う方向とダンプする方向とに揺動させるためのバケット操作レバー２０８とを備えている。また、運転シート２０３の左側には、後述する旋回装置４００により車体２００を正逆方向に旋回させるための旋回操作レバー２０９が配置されている。

作業装置３００は、ベース２０１の取付部２０１ａの左右両端を挟むようにして回動軸２０１ｂを支軸として揺動可能に取り付けられた一対のアーム３０１Ｌ，３０１Ｒと、アーム３０１Ｌ，３０１Ｒを揺動させるための一対のリフトシリンダ３０２Ｌ，３０２Ｒと、一対のアーム３０１Ｌ，３０１Ｒの先端で挟持されるようにしてバケット回動軸３０１ｄを支軸として掬い上げる方向とダンプする方向とに揺動可能なバケット３０３と、バケット３０３を揺動させるためのバケットシリンダ３０４と、バケット３０３が接地していることを検出するバケット接地検出センサ３０５とを備えて構成されている。

アーム３０１は、へ字状に屈曲形成されている。アーム３０１は、アーム３０１Ｌ及びアーム３０１Ｒとに架設されたブリッジ３０１ｅを有しており、アーム３０１Ｌ及びアーム３０１Ｒとを接続している。ブリッジ３０１ｅは、アーム３０１Ｌ及びアーム３０１Ｒにおける屈曲部分のやや前方となる位置に一体的に設けられている。

リフトシリンダ３０２は、ベース２０１の側方の取付部２０１ｃに設けられたリフトシリンダ基端回動部２０１ｄにシリンダの基端部が回動可能に取り付けられる一方、ロッドの先端がアーム３０１の屈曲部分のやや前方に設けられたリフトシリンダロッド取付部３０１ａに対して回動可能に取り付けられている。そのため、作動油がリフトシリンダ３０２のヘッド側室に送り込まれるとロッドが前進して、アーム３０１が回動軸２０１ｂを支軸として上方に揺動し、作動油がリフトシリンダ３０２のロッド側室に送り込まれるとロッドが後退して、アーム３０１が回動軸２０１ｂを支軸として下方に揺動する。すなわち、本実施形態では、アーム３０１がＸ１で示される位置とＸ２に示される位置の間で変位することができる。なお、リフトシリンダ３０２は、アームシリンダと呼称される場合もある。

バケット３０３は、先端に図示しない複数の掘削爪が水平方向に並設されており、バケット３０３を接地させながらローダ作業機１を前進させることで、土砂を掘削しながらバケット３０３内に収容し、掬い取ることができるようになっている。

アーム３０１におけるブリッジ３０１ｅの略中央に取付部３０１ｂが上方に向けて突設されており、取付部３０１ｂに設けられたバケットシリンダ基端回動部３０１ｃにバケットシリンダ３０４の基端部が回動可能に取り付けられている。また、バケットシリンダ３０４のロッドの先端は、バケット３０３の中央上端後部に設けられたバケットシリンダロッド取付部３０３ａに対して回動可能に取り付けられている。そのため、作動油がバケットシリンダ３０４のヘッド側室に送り込まれるとロッドが前進して、バケット３０３がバケット回動軸３０１ｄを支軸としてダンプする方向に揺動し、作動油がバケットシリンダ３０４のロッド側室に送り込まれるとロッドが後退して、バケット３０３がバケット回動軸３０１ｄを支軸として掬う方向に揺動する。すなわち、本実施形態では、バケット３０３がＹ１で示す範囲で揺動可能とされ、バケット３０３によって掬われた土砂等の被運搬物を積み下ろす（ダンプする）ことができる。

従来のローダ作業機では、バケットシリンダのロッドをリンク機構を介してバケットに接続する構成とされていたので、アームの可動範囲に限界がある（例えば、アームを９０度程度の範囲内でしか揺動させることができない）という問題があり、また、一対のアームの間に複雑なリンク機構を配する構成とされていたので、構造が複雑であるとともに部材の配置スペースに制約があり、設計の自由度が奪われてしまうという問題があった。これに対し、本実施形態では、従来のローダ作業機のように、リンク機構を用いてバケットを揺動させる構成とせず、バケットシリンダ３０４によって直接バケット３０３を揺動させる構成としたので、簡素な構造で実現できるとともにスペースの制約が低減されるので設計の自由度が増し、また、アーム３０１の揚送範囲を従来のローダ作業機よりも拡大させることができるようになる。

バケット接地検出センサ３０５は、例えば、リミットスイッチによって構成されており、バケットが接地したことを検出し、後述する制御部６００（図３参照）に信号出力する。なお、本実施形態では、バケット３０３が接地したことをバケット接地検出センサ３０５による直接的な検出により実現したが、例えば、リフトシリンダ３０２とバケットシリンダ３０４のそれぞれに位置検出センサを設け、各シリンダの位置関係からバケット３０３が接地していることを検出するようにしてもよいし、バケット３０３に対する負荷を検出するセンサを設け、該センサによりバケット３０３が接地していることを検出するようにしてもよい。また、例えば、撮像装置を設け、画像分析によりバケット３０３が接地していることを検出するようにしてもよい。このように、バケット３０３が接地していることを検出することができる手段であれば、あらゆるものが適用可能である。なお、バケット３０３が完全に接地した状態を検出するものに限らず、例えば、バケット３０３と地面とが一定程度近接した状態となったことを検出するものを適用してもよい。

旋回装置４００は、旋回ベアリング４１２を備えており、後述する旋回モータ４１０（図２参照）の駆動力が減速機４１１（図２参照）を介して旋回ベアリング４１２を周回させることにより、車体２００を走行装置１００に対し、軸Ｒを回転軸として正逆方向に旋回させることができる。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るローダ作業機１の油圧回路５００について説明する。

図２に示すように、油圧ポンプユニット５１０は、第１油圧ポンプ５１２と、第２油圧ポンプ５１３とを備え、エンジンＥＧの駆動力により各ポンプが駆動し、油圧タンクＴＫに貯留された作動油を油圧回路５００に送出する。

また、油圧回路５００には、油圧ポンプユニット５１０の他、パイロット制御部５２０、作業操作制御部５３０、左走行動作制御部５４０Ｌ、右走行動作制御部５４０Ｒ、旋回操作制御部５６０、シリンダ動作制御部５７０、旋回動作制御部５８０とを備えて構成されている。

パイロット制御部５２０は、旋回ブレーキ制御弁５２１と、高低速切換制御弁５２３と、パイロット制御部５２０内における設定圧力を維持するためのリリーフ弁ＲＦ１とを備えて構成されている。

旋回ブレーキ制御弁５２１は、ソレノイドによって構成される旋回ブレーキ解除動作部５２２の駆動により切換可能な３ポート２位置切換弁である。旋回ブレーキ制御弁５２１は、ニュートラルではポンプライン（Ｐ）がブロックされるとともに、後述するブレーキシリンダ５８１のロッド側室がタンクライン（Ｔ）に接続される。また、旋回ブレーキ制御弁５２１が作動すると、ポンプライン（Ｐ）がブレーキシリンダ５８１のロッド側室に接続されて作動油が送出されるとともに、タンクライン（Ｔ）がブロックされる。

高低速切換制御弁５２３は、ソレノイドによって構成される高低速切換動作部５２４の駆動により切換可能な３ポート２位置切換弁である。高低速切換制御弁５２３は、ニュートラルではポンプライン（Ｐ）がブロックされるとともに、後述する高低速切換弁５４４，５４９のパイロット弁がタンクライン（Ｔ）に接続されて大気圧となる。また、高低速切換制御弁５２３が作動すると、ポンプライン（Ｐ）が高低速切換弁５４４，５４９のパイロット弁に接続されて作動油がパイロット油として送出されるとともに、タンクライン（Ｔ）がブロックされる。高低速切換制御弁５２３は、例えば、図示しない高低速切換スイッチを作業者ＷＫが操作することにより高低速切換動作部５２４がＯＮ／ＯＦＦ動作し、位置を切り換えることができる。

作業操作制御部５３０は、左クローラ用方向切換弁５３１と、右クローラ用方向切換弁５３２と、バケット用方向切換弁５３３と、アーム用方向切換弁５３４と、左クローラ用カットオフ弁５３５と、右クローラ用カットオフ弁５３６と、逆止弁ＣＫ２〜ＣＫ５と、作業操作制御部５３０内における設定圧力を維持するためのリリーフ弁ＲＦ２，ＲＦ３とを備えて構成されている。

左クローラ用方向切換弁５３１は、走行レバー（左）２０５の操作に応じて位置が切り換わるスプリングセンタ形６ポート３位置切換弁であり、走行レバー（左）２０５の操作方向に応じてポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）とＡ２ポート及びＢ２ポートとの接続を切り換えることで、走行モータ１１０Ｌを正逆方向に回転させることができる。

右クローラ用方向切換弁５３２は、走行レバー（右）２０６の操作に応じて位置が切り換わるスプリングセンタ形６ポート３位置切換弁であり、走行レバー（右）２０６の操作方向に応じてポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）とＡ３ポート及びＢ３ポートとの接続を切り換えることで、走行モータ１１０Ｒを正逆方向に回転させることができる。

バケット用方向切換弁５３３は、バケット操作レバー２０８の操作に応じて位置が切り換わるスプリングセンタ形６ポート３位置切換弁であり、バケット操作レバー２０８の操作方向に応じてポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）とＡ１ポート及びＢ１ポートとの接続を切り換えることで、バケットシリンダ３０４のロッドを進退させ、バケット３０３を揺動させることができる。

アーム用方向切換弁５３４は、アーム操作レバー２０７の操作に応じて位置が切り換わるスプリングセンタ形６ポート３位置切換弁であり、アーム操作レバー２０７の操作方向に応じてポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）とＡ４ポート及びＢ４ポートとの接続を切り換えることで、リフトシリンダ３０２Ｌ，３０２Ｒのロッドを進退させ、アーム３０１を揺動させることができる。また、本実施形態では、詳しくは後述するが、アーム用方向切換弁５３４が操作されると、リフトシリンダ３０２Ｌ，３０２Ｒとともにバケットシリンダ３０４も連動して動作するように回路設計がなされている。

本実施形態では、第一の油圧供給遮断切換弁としての左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６が設けられている。左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６は、それぞれソレノイドによって構成される走行モータカットオフ動作部５３７，５３８の駆動により切換可能な４ポート２位置切換弁であり、ニュートラルではポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）がＡ２ポート（Ａ３ポート）及びＢ２ポート（Ｂ３ポート）と接続可能な状態となり、左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６が作動すると、左クローラ用方向切換弁５３１及び右クローラ用方向切換弁５３２の位置に拘わらず、ポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）がＡ２ポート（Ａ３ポート）及びＢ２ポート（Ｂ３ポート）との接続を遮断し、走行装置１００による走行が不能な状態となる。なお、左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６が作動した場合に、ポンプライン（Ｐ）とタンクライン（Ｔ）が接続（ＰＴ接続）されるように左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６が構成されてもよい。

左走行動作制御部５４０Ｌは、走行モータ（左）１１０Ｌと、減速機（左）１１１Ｌと、カウンターバランス弁５４１と、ブレーキ装置５４２と、シャトル弁５４３と、高低速切換弁５４４と、高速モード又は低速モードに切り換える高低速切換シリンダ５４５と、逆止弁ＣＫ６，ＣＫ７とを備えて構成されている。

右走行動作制御部５４０Ｒは、走行モータ（右）１１０Ｒと、減速機（右）１１１Ｒと、カウンターバランス弁５４６と、ブレーキ装置５４７と、シャトル弁５４８と、高低速切換弁５４９と、高低速切換シリンダ５５０と、逆止弁ＣＫ８，ＣＫ９とを備えて構成されている。なお、右走行動作制御部５４０Ｒの構成は、左走行動作制御部５４０Ｌと同様であり、走行モータ（右）１１０Ｒ及び減速機（右）１１１Ｒは、それぞれ走行モータ（左）１１０Ｌ及び減速機（左）１１１Ｌに対応し、カウンターバランス弁５４６と、ブレーキ装置５４７と、シャトル弁５４８と、高低速切換弁５４９と、高低速切換シリンダ５５０と及び逆止弁ＣＫ８，ＣＫ９は、それぞれ、カウンターバランス弁５４１と、ブレーキ装置５４２と、シャトル弁５４３と、高低速切換弁５４４と、高低速切換シリンダ５４５と、逆止弁ＣＫ６，ＣＫ７に対応している。

旋回操作制御部５６０は、旋回モータ用方向切換弁５６１と、旋回モータ用カットオフ弁５６２と、逆止弁ＣＫ１０と、旋回操作制御部５６０内における設定圧力を維持するためのリリーフ弁ＲＦ６とを備えて構成されている。

旋回モータ用方向切換弁５６１は、左右それぞれに設けられたパイロット弁への圧油に応じて位置が切り換わるスプリングセンタ形６ポート３位置切換弁であり、旋回操作レバー２０９の操作に応じて、パイロット油を送出するパイロット弁を選択できるようになっている。センタ位置では、第２油圧ポンプ５１３からのポンプライン（Ｐ）がタンクライン（Ｔ）に接続され、パイロット制御部５２０に作動油が送出される。このとき、旋回モータ４１０に接続されるＡポート及びＢポートはブロックされる。また、旋回操作レバー２０９の操作方向に応じてポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）とＡポート及びＢポートとの接続を切り換えることで、旋回モータ４１０を正逆方向に回転させることができる。なお、旋回動作制御部５８０から戻された作動油は、タンクライン（Ｔ）を介してパイロット制御部５２０に送出される。

また、本実施形態では、旋回モータ用カットオフ弁５６２が設けられている。旋回モータ用カットオフ弁５６２は、ソレノイドによって構成される旋回モータカットオフ動作部５６３の駆動により切換可能な４ポート２位置切換弁であり、ニュートラルでは旋回操作レバー２０９からのパイロット油が旋回モータ用方向切換弁５６１の左右のパイロット弁と接続可能な状態となり、旋回モータ用カットオフ弁５６２が作動すると、旋回操作レバー２０９の操作に拘わらず、旋回操作レバー２０９からのパイロット油の旋回モータ用方向切換弁５６１のパイロット弁への送出が遮断され、旋回モータ４１０の回転が不能な状態となる。すなわち、走行装置１００に対する車体２００の旋回が不可能な状態となる。なお、旋回モータ用カットオフ弁を、旋回モータ４１０に接続されるＡポート及びＢポートの前段に設け、旋回モータ４１０への作動油の送出を遮断可能に構成されたものであってもよい。

シリンダ動作制御部５７０は、シリンダ動作制御部５７０内における設定圧力を維持するためのリリーフ弁ＲＦ４，ＲＦ５とを備えて構成されている。

本実施形態におけるシリンダ動作制御部５７０では、Ｄ０ポートが作業操作制御部５３０のＡ１ポートと接続されており、Ｃ０ポートが作業操作制御部５３０のＢ１ポートと接続されている。すなわち、Ｃ０ポート及びＤ０ポートは、バケット用方向切換弁５３３からのポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）に接続されている。Ｄ０ポートは、バケットシリンダ３０４のヘッド側室、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）のロッド側室に接続されている。また、Ｃ０ポートは、バケットシリンダ３０４のロッド側室に接続されている。

また、本実施形態におけるシリンダ動作制御部５７０では、Ｂ０ポートが作業操作制御部５３０のＡ４ポートと接続されており、Ａ０ポートが作業操作制御部５３０のＢ４ポートと接続されている。すなわち、Ａ０ポート及びＢ０ポートは、アーム用方向切換弁５３４からのポンプライン（Ｐ）及びタンクライン（Ｔ）に接続されている。Ｂ０ポートは、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのヘッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのヘッド側室に接続されているが、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室が直接タンクライン（Ｔ）に接続されておらず、詳しくは後述するが、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室から排出された作動油がバケットシリンダ３０４のヘッド側室に送り込まれる構成とされている。また、Ａ０ポートは、バケットシリンダ３０４のロッド側室に接続しているが、リフトシリンダ（左）３０２Ｌ及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒには直接接続されておらず、詳しくは後述するが、バケットシリンダ３０４のヘッド側室から排出された作動油がリフトシリンダ（左）３０２Ｌ及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室に送り込まれる構成とされている。すなわち、本実施形態では、リフトシリンダ３０２とバケットシリンダ３０４とが直列に接続されているということができる。

本実施形態では上述したように構成されているので、アーム操作レバー２０７がアーム３０１を揚送する方向に操作されると、ポンプライン（Ｐ）がシリンダ動作制御部５７０のＢ０ポートに接続され、タンクライン（Ｔ）がＡ０ポートに接続される。このとき、バケット用方向切換弁５３３がニュートラルとされていてＣ０ポート及びＤ０ポートはブロックされている。その結果、シリンダ動作制御部５７０のＢ０ポートに送り込まれた作動油は、最初に、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのヘッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのヘッド側室に送り込まれる。その一方で、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室から作動油が排出される。排出される作動油の流量は、リフトシリンダ（左）３０２Ｌ及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのピストンのロッド側の有効断面積に依存するため、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのヘッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのヘッド側室に送り込まれる作動油の流量に対して所定割合に絞られた流量の作動油がリフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室から排出される。このとき、バケット用方向切換弁５３３がニュートラルとされていてＤ０ポートはブロックされているため、リフトシリンダ（左）３０２Ｌのロッド側室及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室から排出された流量の作動油がバケットシリンダ３０４のヘッド側室に送り込まれることとなる。すると、リフトシリンダ（左）３０２Ｌ及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒに送り込まれた作動油の流量に応じてロッドが前進してアーム３０１が上昇するとともに、アーム３０１の上昇に応じた量だけバケット３０３がダンプする方向に揺動する。すなわち、図４のα１〜α５に示すように、バケット３０３を掬う位置にしてアーム３０１を上昇させると、バケット３０３もこれに応じて揺動し、その結果、アーム３０１のある一定の移動範囲においてバケット３０３が略同じ姿勢（すなわち、地面に対して略水平となる姿勢）で維持される。そのため、アーム３０１を上昇させる際にバケット３０３の揺動操作を行うことなく、バケット３０３に掬われた土砂を安定して高所まで揚送することができ、作業効率を向上させることができるようになる。

反対に、アーム操作レバー２０７がアーム３０１を下降する方向に操作されると、ポンプライン（Ｐ）がシリンダ動作制御部５７０のＡ０に接続され、タンクライン（Ｔ）がＢ０ポートに接続される。このとき、バケット用方向切換弁５３３がニュートラルとされていてＣ０ポート及びＤ０ポートはブロックされている。その結果、シリンダ動作制御部５７０のＡ０ポートに送り込まれた作動油は、最初に、バケットシリンダ３０４のロッド側室に送り込まれ、その一方で、バケットシリンダ３０４のヘッド側室から作動油が排出され、バケットシリンダ３０４から排出された流量の作動油がリフトシリンダ（左）３０２Ｌ及びリフトシリンダ（右）３０２Ｒのロッド側室に送り込まれる。すると、バケット３０３が掬う方向に揺動しながらアーム３０１が下降する。

なお、リフトシリンダ３０２及びバケットシリンダ３０４の仕様に応じて、バケットシリンダ３０４のヘッド側室の前段に可変絞り弁やチョーク等の絞り部を設けるようにして、リフトシリンダ３０２から排出されてバケットシリンダ３０４に送り込まれる作動油の流量を調整可能に構成してもよい。この場合において、アーム３０１の上昇操作時にのみ可変絞り弁等が作動するように構成されてもよい。

また、本実施形態では上述したように構成されているので、バケット操作レバー２０８が操作されてバケットシリンダ３０４に作動油が送り込まれる場合には、アーム用方向切換弁５３４がニュートラルになっていることからシリンダ動作制御部５７０のＢ０ポート及びＡ０ポートはブロックされており、その結果、リフトシリンダ３０２には作動油が送り込まれず、バケットシリンダ３０４にのみ作動油が送り込まれ、バケット３０３のみ揺動させることができる。

旋回動作制御部５８０は、旋回モータ４１０と、減速機４１１と、ブレーキシリンダ５８１と、旋回モータ４１０の位置を検出する旋回位置検出センサ５８２と、逆止弁ＣＫ１１，ＣＫ１２と、リリーフ弁ＲＦ７，ＲＦ８とを備えて構成されている。

旋回モータ４１０は、旋回操作制御部５６０からの圧油により正逆方向に回転することができる。より具体的には、旋回モータ用方向切換弁５６１が切り換えられると、旋回操作制御部５６０から作動油が送出され、旋回モータ４１０が回転する。旋回モータ用方向切換弁５６１がセンター位置となって旋回モータ４１０への圧油の供給が停止されると、旋回モータ４１０の慣性により供給側の油圧ラインが背圧となる一方、旋回モータ４１０の排出側の油圧ラインの油圧が高圧力（サージ圧力）となる。そのため、逆止弁ＣＫ１１，ＣＫ１２及びリリーフ弁ＲＦ７，ＲＦ８がブレーキ装置として機能し、排出側の作動油がリリーフ弁ＲＦ７，ＲＦ８により供給側に供給されるとともに、油圧タンクＴＫからの作動油が逆止弁ＣＫ１１，ＣＫ１２を通って供給側に供給されることにより、旋回動作制御部５８０内の油圧が安定し、旋回モータ４１０への負荷を軽減しつつ旋回モータ４１０を安定して停止させることができるようになっている。

旋回位置検出センサ５８２は、旋回モータ４１０の位置を検出することにより、走行装置１００の直進方向に対して車体２００が所定角度（例えば、１０度）以上旋回している状態であるか否かを検出することができる。旋回位置検出センサ５８２は、例えば、旋回モータ４１０の回転量を検出するエンコーダを適用してもよいし、車体２００が走行装置に対して所定角度以上旋回した場合に信号を出力することができるリミットスイッチやフォトセンサや磁気センサ等のあらゆる検出器を適用してもよい。なお、旋回位置検出センサ５８２による検出角度は、本発明の目的を達成できる範囲で適宜設定することができる。

次に、図３を参照して、本実施形態に係るローダ作業機１の電気制御系機能ブロック図について説明する。

ローダ作業機１は、制御部６００を備えている。制御部６００は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えており、ＲＯＭに記録されたプログラムやデータに基づいて、電気的制御を行う。本実施形態では、特に、旋回位置検出センサ５８２やバケット接地検出センサ３０５からの検出信号を入力し、走行モータカットオフ動作部５３７，５３８、旋回モータカットオフ動作部５６３、旋回ブレーキ解除動作部５２２、高低速切換動作部５２４に作動信号を出力する。

より具体的には、制御部６００は、旋回位置検出センサ５８２からの検出信号に基づいて、走行装置１００に対する車体２００の旋回角度が所定範囲（例えば、正面に対して左右１０度以内）であるか否かを判定する。制御部６００は、走行装置１００に対する車体２００の旋回角度が所定範囲を超えていると判定した場合には、走行モータカットオフ動作部５３７，５３８に作動信号を出力し、左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６を作動させ、走行装置１００による走行を不能な状態にする。

また、制御部６００は、バケット接地検出センサ３０５からの検出信号に基づいて、バケット３０３が接地している状態であるか否かを判定する。制御部６００は、バケット３０３が接地している状態であると判定した場合には、旋回モータ用カットオフ動作部５６３に作動信号を出力し、旋回モータ用カットオフ弁５６２を作動させ、旋回装置４００による車体２００の旋回動作を不能な状態にする。

以上説明したように、本実施形態のローダ作業機１は、運転シート２０３を有する車体２００と、車体２００に装着された作業装置３００と、車体２００を支持する走行装置１００と、走行装置１００を制御する作業操作制御部５３０、左走行動作制御部５４０Ｌ、右走行動作制御部５４０Ｒ及び制御部６００と、走行装置１００に対して車体２００を旋回させる旋回装置４００とを備えている。また、旋回位置検出センサ５８２は、走行装置１００の直進方向に対して車体２００が所定角度（例えば、１０度）以上旋回している状態を検出する。また、作業操作制御部５３０、左走行動作制御部５４０Ｌ、右走行動作制御部５４０Ｒ及び制御部６００は、旋回位置検出センサ５８２によって、走行装置１００の直進方向に対して車体２００が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、走行装置１００による走行を不能に制御する。その結果、例えば、地面の掘削や整地作業時に車体が旋回している状態で前進させたり、あるいは、走行装置に対して車体が旋回した状態で走行させようとした場合に、走行不能に制御されるので、車体が不安定な状態となることが抑制され、より安定した作業を実現することができる。

また、本実施形態によれば、走行レバー２０５，２０６は、作業者ＷＫによる走行操作が可能である。走行装置１００は、油圧により走行を実現させるための左右一対の走行モータ１１０Ｌ，１１０Ｒを含んでいる。左クローラ用方向切換弁５３１及び右クローラ用方向切換弁５３２は、一対の走行モータ１１０Ｌ，１１０Ｒのそれぞれに対応して設けられて走行レバー２０５，２０６による操作により油圧ルートを切り換えることによって走行装置１００の走行方向及び走行停止を切り換え可能である。左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ用カットオフ弁５３６は、走行レバー２０５，２０６による操作に拘わらず、一対の走行モータ１１０Ｌ，１１０Ｒへの油圧の供給を遮断する。作業操作制御部５３０、左走行動作制御部５４０Ｌ、右走行動作制御部５４０Ｒ及び制御部６００は、旋回位置検出センサ５８２によって走行装置１００の直進方向に対して車体２００が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、左クローラ用カットオフ弁５３５及び右クローラ―用カットオフ弁５３６が機能して走行装置１００による走行を不能にする。その結果、誤操作による走行を防止することができ、安全性がより高まる。

また、本実施形態によれば、アーム３０１は、車体２００に対して上下方向に揺動可能に支持される。バケット３０３は、アーム３０１の先端に対して掬う方向とダンプする方向とに揺動可能に支持される。バケット接地検出センサ３０５は、バケットが接地した状態であることを検出する。旋回操作制御部５６０は、旋回装置４００を制御する。旋回操作制御部５６０は、バケット接地検出センサ３０５によって、バケット３０３が接地した状態であることを検出した場合に、旋回装置４００による車体２００の旋回を不能に制御する。その結果、作業中に車体が旋回されることが抑制されるので、作業安定性をより高めることができるようになる。

また、本実施形態によれば、旋回レバー２０９は、作業者ＷＫによる旋回操作が可能である。旋回モータ４１０は、油圧により車体２００の旋回を実現させる。旋回モータ用方向切換弁５６１は、旋回モータ４１０に対応して設けられて旋回レバー２０９による操作により油圧ルートを切り換えることによって車体２００の正逆方向の旋回及び旋回停止を切り換え可能である。旋回モータ用カットオフ弁５６２は、旋回レバー２０９による操作に拘わらず、旋回モータ４１０への油圧の供給を遮断することが可能である。旋回操作制御部５６０は、バケット接地検出センサ３０５によって、バケット３０３が接地した状態であることを検出した場合に、旋回モータ用カットオフ弁５６２が機能して車体２００の旋回を不能にする。その結果、バケットによる掘削時に旋回させようとしても、旋回が不能とされるので、作業中の誤操作による車体の旋回を防止でき、安全性がより高まる。

また、本実施形態のローダ作業機１は、車体２００と、アーム３０１と、アームシリンダ３０２と、バケット３０３と、バケットシリンダ３０４と、アーム操作レバー２０７と、アーム用方向切換弁５３４とを備えている。アーム３０１は、基端部が車体２００に対して上下方向に揺動可能に支軸されている。アームシリンダ３０２は、基端部が車体２００に対して回動可能に支軸されるとともに、先端部がアーム３０１に対して回動可能に取り付けられて、アーム３０１を揺動させることができる。バケット３０３は、アーム３０１の先端部に対して掬う方向とダンプする方向とに揺動可能に支軸されている。バケットシリンダ３０４は、基端部がアーム３０１に対して回動可能に支軸されるとともに、先端部がバケット３０３に対して回動可能に取り付けられて、バケット３０３を揺動させることができる。アーム操作レバー２０７は、作業者ＷＫによるアーム３０１の揺動操作が可能である。アーム用方向切換弁５３４は、アーム操作レバー２０７の操作により第１油圧ポンプ５１２からの作動油を供給するルートを切り換え可能である。アーム用方向切換弁５３４がアーム３０１を上昇させる方向に切り換えられた場合には、作動油がアームシリンダ３０２とともにバケットシリンダ３０４にも供給されることで、アーム３０１の上昇に連動してバケット３０３が揺動するように構成されている。その結果、複雑なリンク機構を必要とせずに簡素な構造で実現できてスペースの制約も低減され、また、リンク機構が不要となったことからアームの揚送範囲を拡大させることができる。

また、本実施形態では、アームシリンダ３０２に供給される作動油の流量に対する所定割合の作動油がバケットシリンダ３０４に供給されるようにしたので、バケットの動作を容易に制御できる。

また、本実施形態では、アームシリンダ３０２のヘッド側室に作動油が供給されることによりアームシリンダ３０２のロッド側室から排出される作動油がバケットシリンダ３０４のヘッド側室に供給されることで、アームシリンダ３０２に供給される作動油の流量に対する所定割合の作動油がバケットシリンダ３０４に供給される。その結果、アームシリンダに供給する作動油の一定割合に絞られた流量の作動油をバケットシリンダに供給することができるので、簡素な構造で実現することができる。

また、本実施形態では、バケット操作レバー２０８は、作業者ＷＫによるバケット３０３の揺動操作が可能である。バケット用方向切換弁５３３は、バケット操作レバー２０８の操作により第１油圧ポンプ５１２からの作動油を供給するルートを切り換え可能である。バケット用方向切換弁５３３がバケット３０３を揺動する位置に切り換えられた場合には、作動油がバケットシリンダ３０４にのみ供給され、アームシリンダ３０２には供給されないようにした。その結果、バケットの揺動動作のみをアームとは独立して行うことができるので、操作性に優れたローダ作業機を提供できるようになる。

また、本実施形態では、バケット用方向切換弁５３３がバケットを揺動する位置に切り換えられた場合には、第１油圧ポンプからの作動油がバケットシリンダ３０４に供給されるとともに、バケットシリンダ３０４の作動油の排出側が大気圧とされる一方、アームシリンダ３０２へ作動油を供給するルートがブロックされることで、作動油がバケットシリンダ３０４にのみ供給され、アームシリンダ３０２には供給されないようにしたので、バケットの揺動動作中におけるアームの誤動作を防止することができる。

なお、本発明の実施の形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ ローダ作業機
１００ 走行装置
１１０Ｌ，１１０Ｒ 走行モータ
２００ 車体
２０５，２０６ 走行レバー（走行操作手段）
２０３ 運転シート（運転台）
２０７ アーム操作レバー（アーム操作手段）
２０８ バケット操作レバー（バケット操作手段）
２０９ 旋回操作レバー（旋回操作手段）
３００ 作業装置
３０１ アーム
３０２ リフトシリンダ（アームシリンダ）
３０３ バケット
３０４ バケットシリンダ
３０５ バケット接地検出センサ（接地検出手段）
４００ 旋回装置
４１０ 旋回モータ
５００ 油圧回路
５３０ 作業操作制御部（走行制御手段）
５３１ 左クローラ用方向切換弁（走行方向切換弁）
５３２ 右クローラ用方向切換弁（走行方向切換弁）
５３３ バケット用方向切換弁（バケット方向切換弁）
５３４ アーム用方向切換弁（アーム方向切換弁）
５３７ 左クローラ用カットオフ弁（第一の油圧供給遮断切換弁）
５３８ 右クローラ用カットオフ弁（第一の油圧供給遮断切換弁）
５４０Ｌ 左走行動作制御部（走行制御手段）
５４０Ｒ 右走行動作制御部（走行制御手段）
５６０ 旋回操作制御部（旋回制御手段）
５６１ 旋回モータ用方向切換弁（旋回方向切換弁）
５６３ 旋回モータ用カットオフ弁（第二の油圧供給遮断切換弁）
５８２ 旋回位置検出センサ（車体位置検出手段）
６００ 制御部（走行制御手段）

上記目的を解決するため、請求項１に記載の発明は、
運転台を有する車体と、前記車体に装着された作業装置と、前記車体を支持する走行装置と、前記走行装置を制御する走行制御手段と、前記走行装置に対して前記車体を旋回させる旋回装置とを備えた作業車両であって、
前記走行装置の直進方向に対する前記車体の旋回位置を検出する車体位置検出手段を備え、
前記走行制御手段は、前記車体位置検出手段の検出結果に基づいて前記走行装置の直進方向に対して前記車体が直進方向に向いていないと判断した場合に該走行装置による走行を不能に制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、
オペレータによる走行操作が可能な走行操作手段を備え、
前記走行装置は、油圧により走行を実現させるための左右一対の走行モータを含み、
前記走行制御手段は、前記一対の走行モータのそれぞれに対応して設けられて前記走行操作手段による操作により油圧ルートを切り換えることによって前記走行装置の走行方向及び走行停止を切り換え可能な一対の走行方向切換弁と、前記走行操作手段による操作に拘わらず、前記一対の走行モータへの油圧の供給を遮断するための第一の油圧供給遮断切換弁とを有し、前記車体位置検出手段の検出結果に基づいて前記走行装置の直進方向に対して前記車体が直進方向に向いていないと判断した場合に、前記第一の油圧供給遮断切換弁が機能して該走行装置による走行を不能にすることを特徴とする。

Claims (4)

1. 運転台を有する車体と、前記車体に装着された作業装置と、前記車体を支持する走行装置と、前記走行装置を制御する走行制御手段と、前記走行装置に対して前記車体を旋回させる旋回装置とを備えた作業車両であって、
   前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態を検出する車体位置検出手段を備え、
   前記走行制御手段は、前記車体位置検出手段によって、前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、該走行装置による走行を不能に制御することを特徴とする作業車両。
2. オペレータによる走行操作が可能な走行操作手段を備え、
   前記走行装置は、油圧により走行を実現させるための左右一対の走行モータを含み、
   前記走行制御手段は、前記一対の走行モータのそれぞれに対応して設けられて前記走行操作手段による操作により油圧ルートを切り換えることによって前記走行装置の走行方向及び走行停止を切り換え可能な一対の走行方向切換弁と、前記走行操作手段による操作に拘わらず、前記一対の走行モータへの油圧の供給を遮断するための第一の油圧供給遮断切換弁とを有し、前記車体位置検出手段によって、前記走行装置の直進方向に対して前記車体が所定角度以上旋回している状態であることを検出した場合に、前記第一の油圧供給遮断切換弁が機能して該走行装置による走行を不能にすることを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記作業装置は、前記車体に対して上下方向に揺動可能に支持されたアームと、前記アームの先端に軸支され、掬う方向とダンプする方向とに揺動可能なバケットとを有し、
   前記バケットが接地した状態であること検出する接地検出手段と、
   前記旋回装置を制御する旋回制御手段とを備え、
   前記旋回制御手段は、前記接地検出手段によって、前記バケットが接地した状態であることを検出した場合に、前記旋回装置による前記車体の旋回を不能に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。
4. オペレータによる旋回操作が可能な旋回操作手段を備え、
   前記旋回装置は、油圧により前記車体の旋回を実現させるための旋回モータを含み、
   前記旋回制御手段は、前記旋回モータに対応して設けられて前記旋回操作手段による操作により油圧ルートを切り換えることによって前記車体の正逆方向の旋回及び旋回停止を切り換え可能な旋回方向切換弁と、前記旋回操作手段による操作に拘わらず、前記旋回モータへの油圧の供給を遮断するための第二の油圧供給遮断切換弁とを有し、前記接地検出手段によって、前記バケットが接地した状態であることを検出した場合に、前記第二の油圧供給遮断切換弁が機能して前記車体の旋回を不能にすることを特徴とする請求項３に記載の作業車両。

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