JP2022099992A - 作業機 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に開示された作業機は、機体の前部に設けられた作業装置を有している。作業装置は、機体に上下揺動可能に枢支されたブームと、ブームに枢支されたアームとを有している。アームは、ブームから離れるアームダンプ方向及びブームに近づくアームクラウド方向に揺動可能である。
図1は、本実施形態に係る作業機1の全体構成を示す概略側面図である。図2は、作業機1の概略平面図である。本実施形態では、作業機1として、旋回作業機であるバックホーが例示されている。
図1、図2に示すように、作業機1は、機体(旋回台)2と、走行装置3と、作業装置4とを備えている。機体2にはキャビン5が搭載されている。キャビン5の室内には、オペレータ(運転者)が着座する運転席6が設けられている。
図1に示すように、機体2は、走行装置3(走行フレーム3A)上に旋回ベアリング8を介して旋回軸心X1回りに旋回可能に支持されている。旋回軸心X1は、旋回ベアリング8の中心を通る上下方向に延伸する軸心(縦軸)である。
図2に示すように、機体2の幅方向K2の他側部(右側部)には、原動機E1が搭載されている。原動機E1は、機体2に縦置きに搭載されている。縦置きとは、原動機E1のクランク軸の軸心が前後方向K1に延伸する状態に配置されることである。原動機E1は、ディーゼルエンジンである。なお、原動機E1は、ガソリンエンジン、電動モータであってもよいし、エンジン及び電動モータを有するハイブリッド型であってもよい。
却ファンF1が設けられている。冷却ファンF1は、原動機E1の動力によって駆動されて前方から後方に流れる冷却風を発生させる。
図1に示すように、機体2は、旋回軸心X1回りに旋回する基板(以下、旋回基板という)9を有する。旋回基板9は、鋼板等から形成されており、機体2の底部を構成する。旋回基板9の上面には、補強部材である縦リブ9Aが前部から後部にわたって設けられている。また、旋回基板9に、縦リブ9Aの他、機体2に搭載される機器等の搭載物を支持する部材等が設けられることにより、機体2の骨格となる旋回フレームが構成される。旋回フレームの水平方向の周囲は、旋回カバーによって覆われる。
図2に示すように、機体2の後部には、機体幅方向K2に沿って並べて配置された燃料タンクT1及び作動油タンクT2が搭載されている。燃料タンクT1は、原動機E1の燃料を貯留するタンクである。作動油タンクT2は、作動油を貯留するタンクである。
図2に示すように、機体2は、機体幅方向K2の中央のやや右寄りの前部に支持ブラケット13を有している。支持ブラケット13は、縦リブ9Aの前部に固定され、機体2から前方に突出して設けられている。
作業装置4は、機体2に上下揺動可能(上下方向に揺動可能)に支持されたブーム15と、ブーム15に揺動可能に枢支連結されたアーム16と、アーム16に揺動可能に枢支連結された作業具(バケット)17とを有している。
ブーム15に近づく方向であるアームクラウド方向D1及びブーム15から遠ざかる方向であるアームダンプ方向D2に揺動可能に支持されている。
、インレットブロックB2、第1走行装置3Lの走行モータMLを制御する第1走行制御バルブV5、ドーザシリンダC1を制御するドーザ用第2制御バルブV6、アームシリンダC4を制御するアーム制御バルブV7、旋回モータMTを制御する旋回制御バルブV8、スイングシリンダC2を制御するスイング制御バルブV9、第1アタッチメントアクチュエータC6を制御する第1SP制御バルブV10、第2アタッチメントアクチュエータC7を制御する第2SP制御バルブV11、第2アウトレットブロックB3を、順に配置(図3においては右から順に配置)すると共にこれらを相互に連結して構成されている。
図4に示すように、各制御バルブV1~V11は、直動スプール形切換弁によって構成されている。また、各制御バルブV1~V11は、制御装置U1によって電気的に制御される制御弁である。詳しくは、各制御バルブV1~V11は、例えば、パイロット式の比例電磁弁が採用される。パイロット式の比例電磁弁は、比例ソレノイドによって制御されるパイロット制御圧によりスプールを動かして作動油の流れの方向及び流量を制御する弁である。詳しくは、パイロット式の比例電磁弁は、2個の比例ソレノイドを有する比例電磁式減圧弁をパイロット部に採用した二段形の方向・流量制御弁で、流量は比例ソレノイドへの入力電流を変えることにより、また、方向は2個のうちのどちらかの比例ソレノイドに電流を加えるかにより制御する。
Unit)やEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)などを備えたマイクロコンピュータを利用して構成される。各制御バルブV1~V11は、制御装置U1から比例ソレノイドso1~so11に送信される制御信号(比例ソレノイドso1~so11に供給される電流値)に応じたパイロット制御圧により、制御対象となる油圧アクチュエータML,MR,MT,C1~C7に対する作動油の流れの方向及び流量が制御されるようにパイロット操作される。つまり、各制御バルブV1~V11は、制御装置U1から送信される制御信号によって制御されるパイロット制御圧によってパイロット操作される。言い換えると、各制御バルブV1~V11は、制御装置U1が供給する電流値に応じて制御される。
第1操作具41A、第2操作具41Bは、操縦装置1Bに設けられ、例えば、運転席6に着座したオペレータが把持して操作するハンドルによって構成される。第1操作具41Aは、該第1操作具41Aの操作方向及び操作量を検出するセンサ42(第1センサ42A)を有している。第1センサ42Aは、制御装置U1に接続されている。第2操作具4
1Bは、該第2操作具41Bの操作方向及び操作量を検出するセンサ42(第2センサ42B)を有している。第2センサ42Bは、制御装置U1に接続されている。
図5に示すように、第1操作具41A及び第2操作具41Bは、上下方向の中途部にオペレータが把持する(掌を載せる)把持部32を有すると共に、把持部32から上方に突出するレバー部33を有している。第1操作具41Aは、レバー部33に設けられた、第1スイッチ34Aと、第2スイッチ35Aと、第3スイッチ(手動解除スイッチ)36Aとを有している。第2操作具41Bは、レバー部33に設けられた、第1スイッチ34Bと、第2スイッチ35Bと、第3スイッチ36Bと、第4スイッチ37とを有している。
第3スイッチ36A及び第3スイッチ36Bは、レバー部33の背面における第1スイッチ34A、34Bの下方に設けられ、例えば、押しボタンスイッチによって構成され、親指で操作可能である。
図4に示すように、第1スイッチ34A、34B、第2スイッチ35A、35B、第3スイッチ36A、36B、第4スイッチ37は、制御装置U1に接続されている。制御装置U1は、第1スイッチ34A、34B、第2スイッチ35A、35B、第3スイッチ36A、36B、第4スイッチ37から送信される指令信号を取得可能である。
る。
各制御バルブV1~V11のスプールは、該各制御バルブV1~V11を操作する各操作部材41、34A、34Bの操作量に比例して動かされ、各制御バルブV1~V11が動かされた量に比例する量の作動油を制御対象の油圧アクチュエータML,MR,MT,C1~C7に供給するように構成されている。つまり、各操作部材41、34A、34Bの操作量に比例して操作対象(制御対象)の作動速度が変速可能とされている。
(アーム角)を検出するアーム角センサ28が取り付けられている。アーム角センサ28は、例えば、ポテンショメータによって形成されている。アーム角センサ28は、第2連動リンク29によってアームシリンダC4のピストンロッドC4bに連動連結されている。詳しくは、第2連動リンク29は、アーム枢軸16bに連結されるピストンロッドC4bのボス部C4cに連結されている。したがって、アーム角センサ28は、アームシリンダC4のストロークを検出することによりアーム枢軸16b回りのアーム16の回転角度を検出し、これによって、ブーム15に対するアーム16の角度を検出する。なお、アーム角センサ28は、アーム枢軸16b回りのアーム16の回転角度を、直接検出するものであってもよい。
図8に示すように、アーム制御バルブV7は、中立位置31aと、第1位置31bと、第2位置31cとに切り換え可能であり、制御装置U1は、アーム制御バルブV7を中立位置31aから第1位置31b又は第2位置31cに切り換え可能である。アーム制御バルブV7は、供給油路30Aを介して第1ポンプ21に接続されると共にドレン油路30Bを介して作動油タンクT2に接続されている。また、アーム制御バルブV7は、第1シリンダ油路30C及び第2シリンダ油路30Dを介してアームシリンダC4のシリンダチューブC4aに接続されている。詳しくは、第1シリンダ油路30CはシリンダチューブC4aのヘッド側(ピストンロッドC4bが突出する側)に接続され、第2シリンダ油路30DはシリンダチューブC4aのボトム側に接続される。アーム制御バルブV7が第1位置31bに切り換えられると、アームシリンダC4が収縮してアーム16はアームダンプ方向D2に揺動する。また、アーム制御バルブV7が第2位置31cに切り換えられると、アームシリンダC4が伸長してアーム16はアームクラウド方向D1に揺動する。アーム制御バルブV7が中立位置31aに戻ると、アームシリンダC4の伸縮が停止する。つまり、アーム16の動作が停止する。
図8に示すように、制御装置U1には、ブーム角センサ26とアーム角センサ28とが接続されている。制御装置U1は、ブーム角センサ26及びアーム角センサ28の検出値を取得可能である。また、制御装置U1は、算出部36を有する。算出部36は、ブーム角センサ26とアーム角センサ28の検出値に基づいてアーム16の先端部16e(アーム先端部という。図9、図10参照)の位置を算出する。
次に、図9、図10を参照して、アームダンプ制限部Ubによるアーム16のアームダンプ方向D2の揺動の制限(アームダンプ制限)及びアームシリンダC4のアームダンプ方向D2のストローク制限(アームダンプ制限)について説明する。
るので、走行移動が抑制され、足場を荒らしにくいという効果も奏する。
図8に示すように、制御装置U1は、警告部Udを有している。
警告部Udは、アームシリンダC4がストロークS1よりもアームダンプ方向D2のストローク(本実施形態では、ストロークS1よりも小さいストローク)である場合に警告を行う。警告部Udは、報知部45に警告信号を出力する。報知部45は、ランプ又は警告音を発するブザー等によって構成され、警告部Udからの警告信号によって作動する。
警告部Udは、図示しない解除操作スイッチの操作(指示)によって、報知部45による警告を解除する。
また、作業具17として、安定性に余裕がでる狭幅バケットを装着した時には、第5スイッチ43(他の解除スイッチ)によってアームダンプ制限を解除することで、安定性を確保しながら、より大きな最大掘削半径で作業ができる。
また、スイング式の作業機1の場合、スイングブラケット14が機体前部に設けられるため、ブーム15及びアーム16を前方に水平に伸ばした場合の機体安定性が特に低下しやすいが、本実施形態では、ブーム15及びアーム16を水平方向に伸ばした場合のアームシリンダ20のアームダンプ方向D1のストロークを制限することにより、スイング式の作業機1でブーム15及びアーム16の長さを長くした場合であっても安定性を確保することができる。
例えば、図11に示すように、各制御バルブV1~V11を、一対のパイロット受圧部Va1,Va2に作用するパイロット制御圧によってパイロット操作されるパイロット操作切換弁によって構成すると共に、制御装置U1によって制御される一対の比例電磁弁V21,V22を設け、一方の比例電磁弁V21から一方のパイロット受圧部Va1にパイロット制御圧が供給されると共に、他方の比例電磁弁V22から他方のパイロット受圧部Va2にパイロット制御圧が供給される構成とすることで、油圧アクチュエータMT,ML,MR,C1~C7に対する作動油の流れの方向及び流量を制御するように構成してもよい。
上記作業機1は、機体2と、機体2に上下揺動可能に枢支されるブーム15と、ブーム
15に、ブーム15から離れるアームダンプ方向D2及びブーム15に近づくアームクラウド方向D1に揺動可能に枢支されるアーム16と、アーム16の先端部16eが、機体2からの距離が所定の制限距離39にある制限位置PDからアームダンプ方向D2に移動しないように、アーム16のアームダンプ方向D2の揺動を制限するアームダンプ制限部Ubと、アームダンプ制限部Ubによる制限をオペレータが解除する手動解除スイッチ(第3スイッチ36A)と、を備えている。
この構成によれば、オペレータの意志でアーム16のダンプ制限を解除することが明確になり、誤操作を抑制することができる。
また、アーム16を揺動操作する操作部材(第1操作具41A)であって、オペレータが把持して操作する操作部材41Aを備え、操作部材41Aは手動解除スイッチ36Aを有している。
また、手動解除スイッチ36Aによって制限を解除した後に、アーム16の先端部16eが制限位置PDに戻ると、アームダンプ制限部Ubが再びアームダンプ方向D2の揺動の制限を行う。
また、手動解除スイッチ36Aとは異なる他の解除スイッチ(第5スイッチ43)を備え、手動解除スイッチ36Aは、制限の解除後、アーム16の先端部16eが制限位置PDに戻るまで、制限を一時的に解除するものであり、他の解除スイッチ43は、アームダンプ制限部Ubによる制限を常時解除するものである。
また、ブーム15の揺動支点であるブーム枢軸15bを備え、制限距離39にある場合におけるアーム16の先端部16eの制限位置PDは、アームシリンダC4がアームダンプ方向D2のストロークエンドSE1にある状態でアーム16の先端部16eがブーム枢軸15bを中心として描く第1軌跡Lo1と、ブーム15の先端部15fがブーム枢軸15bを中心として描く第2軌跡Lo2との間の位置である。
また、機体2に対するブーム15の角度を検出するブーム角センサ26と、ブーム15に対するアーム16の角度を検出するアーム角センサ28と、ブーム角センサ26とアー
ム角センサ28の検出値に基づいてアーム16の先端部16eの位置を算出する算出部Uaと、を備えている。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
15 ブーム
15b ブーム枢軸
16 アーム
16e 先端部
26 ブーム角センサ
28 アーム角センサ
36A 手動解除スイッチ(第3スイッチ)
39 制限距離
41A 操作部材(第1操作具)
43 他の解除スイッチ(第5スイッチ)
AR 揺動範囲
C4 アームシリンダ
D1 アームクラウド方向
D2 アームダンプ方向
Lo1 第1軌跡
Lo2 第2軌跡
PD 制限位置
S1 ストローク
SE1 ストロークエンド
Ua 算出部
Ub アームダンプ制限部
Claims (8)
- 機体と、
前記機体に上下揺動可能に枢支されるブームと、
前記ブームに、前記ブームから離れるアームダンプ方向及び前記ブームに近づくアームクラウド方向に揺動可能に枢支されるアームと、
前記アームの先端部が、前記機体からの距離が所定の制限距離にある制限位置から前記アームダンプ方向に移動しないように、前記アームのアームダンプ方向の揺動を制限するアームダンプ制限部と、
前記アームダンプ制限部による前記制限をオペレータが解除する手動解除スイッチと、
を備えている作業機。 - 前記アームダンプ制限部が前記制限をしている状態で、前記アームをアームダンプ方向に操作しながら前記手動解除スイッチを操作した場合に、前記制限が解除される請求項1に記載の作業機。
- 前記アームを揺動操作する操作部材であって、オペレータが把持して操作する操作部材を備え、
前記操作部材は前記手動解除スイッチを有している請求項1または2に記載の作業機。 - 前記手動解除スイッチによって前記制限を解除した後に、前記アームの先端部が前記制限位置に戻ると、前記アームダンプ制限部が再びアームダンプ方向の揺動の制限を行う請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機。
- 前記手動解除スイッチとは異なる他の解除スイッチを備え、
前記手動解除スイッチは、前記制限の解除後、前記アームの先端部が前記制限位置に戻るまで、前記制限を一時的に解除するものであり、
前記他の解除スイッチは、前記アームダンプ制限部による前記制限を常時解除するものである請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機。 - 前記アームを揺動させるアームシリンダを備え、
前記アームの先端部の前記機体からの距離が前記制限距離にある場合における前記アームシリンダのストロークをS1とすると、
前記アームダンプ制限部は、前記アームを前記アームシリンダが前記ストロークS1であるときよりもアームダンプ方向に揺動させないように、前記アームシリンダのアームダンプ方向のストロークを制限する請求項1~5のいずれか1項に記載の作業機。 - 前記ブームの揺動支点であるブーム枢軸を備え、
前記制限距離にある場合における前記アームの先端部の制限位置は、前記アームシリンダがアームダンプ方向のストロークエンドにある状態で前記アームの先端部が前記ブーム枢軸を中心として描く第1軌跡と、前記ブームの先端部が前記ブーム枢軸を中心として描く第2軌跡との間の位置である請求項6に記載の作業機。 - 前記機体に対する前記ブームの角度を検出するブーム角センサと、
前記ブームに対する前記アームの角度を検出するアーム角センサと、
前記ブーム角センサと前記アーム角センサの検出値に基づいて前記アームの先端部の位置を算出する算出部と、
を備えている請求項1~7のいずれか1項に記載の作業機。
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