JP2544175B2 - 小旋回形バックホ―の自動オフセット機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はバックホー装置において、バケットを格納し
た状態で、旋回台の旋回半径を出来るだけ小さくする為
に、バケットとアームとブームを折り曲げた状態で平面
視で旋回台内に位置する状態に格納可能とした構成にお
いて、更にこの小旋回形のバックホーのアームの部分を
側溝掘削を容易にする為に、進行方向左右に対して平行
位置にオフセット移動を可能とした機構に関するもので
ある。

（ロ）従来技術 従来からバックホーにおいて、アームが一定以上近付
いて危険の状態となった場合に、アームを停止する技術
は公知とされているのである。

例えば実公昭58−12926号公報の如くである。

またバックホーのアームとバケットの部分を進行方向
に対して、平行位置へオフセットさせる技術も公知とさ
れているのである。例えば特公昭40−20879号公報の如
くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は、特に狭い場所でも旋回台を旋回可能にすべ
く、バケットをキャビンの側方に格納可能とし、更に該
バケットとアームの部分を進行方向左右に平行状態でオ
フセット可能とした場合において、左右のどちからにオ
フセットした状態で、これを気づかずにオペレーターが
バケットを格納位置まで引き戻した場合に、バケットが
キャビンと干渉して破壊し、オペレーターを傷付けたり
するので、バケットを格納状態に戻す操作をした時に
は、オペレーターが意図しなくても自動的にバケットを
格納位置に復帰するように構成したものである。

また該バケットの格納位置への復帰動作と、オペレー
ターが操作レバーを操作してバケットを引き付ける動作
を別々に作動可能としていたのではバケットの操作に時
間が掛かるので、操作レバーによるバケットの引き付け
動作と、自動制御によるバケットの格納位置への復帰動
作を並行して動作可能としたものである。

またオペレーターがバケットの格納の為に操作レバー
をフル操作位置から離した場合には、何かの危険な状態
が発生した場合も考えられるので、その瞬間にバケット
の格納位置への復帰動作もその位置で停止すべく構成し
たものである。これにより操作レバーにより手動操作を
優先させたものである。

また該オフセット位置からの自動復帰動作を、バケッ
トの引きつけ動作と連動してすぐに開始させると、バケ
ットが地表面に近い位置で、側方に鋼矢板等が立ってい
る位置から自動オフセットが開始され、バケットが破壊
されたり鋼矢板が倒れたりするので、高さ設定器を設け
自動オフセット復帰の制御の開始高さを設定可能とした
ものである。

また、アームの先端に付設するバケットは、幅の異な
るバケット１を幾種類か用意するのが普通であり、狭い
幅のバケットで格納位置を設定しておいた場合に、広い
幅のバケットが装着されると、該バケットとキャビンが
干渉してしまうので、バケットの交換に伴いバケットの
格納位置を自動的に変更可能としたものである。

（ニ）問題を解決する為の手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成
する為の構成を説明すると。

旋回台12上に上下回動可能に枢支したブーム６の先端
に、左右の並行位置へオフセット可能にアーム４を支持
し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り回動可能
に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム４を折畳
んでキャビン２の側部にバケット１を収納可能とした構
成において、操作レバーの格納側への操作により、バケ
ット１を自動的に格納位置へ戻すべく自動制御したもの
である。

また、操作レバーのバケット１の格納側への操作によ
り、オフセットシリンダー３を格納位置へ復帰させる動
作と、バケット１をブーム６の側部へ引き付ける動作を
同時に行うべく構成したものである。

また、バケット１の格納側への操作を行う操作レバー
９のフル操作位置から、オペレーターが手を離すと、そ
の瞬間のバケット１位置まで任意に停止すべく構成した
ものである。

また、バケット１が高さ設定器により設定した一定の
高さ以上に上昇して初めて、自動的にオフセット移動を
開始すべく構成したものである。

また、アーム４の先端に幅の異なるバケット１を選択
装着可能とし、該バケット１の交換により、バケット収
納位置を自動的に変更可能としたものである。

（ホ）実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の
図面に示した実施例の構成を説明すると。

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２
図は同じく作業状態の側面図である。

バックホーは、排土板10を付設したクローラー式走行
装置11の上に旋回台軸受13を配置し、該旋回台軸受13の
上に旋回台12を配置している。該旋回台12は360度水平
回動を可能としているのである。

また旋回台12の上の左半分にキャビン２を配置し、後
部にはエンジンやバランスウエイトを載置し、旋回台12
の略中央の位置に、ブーム６の基部を上下回動可能に枢
支している。

そしてブーム６と旋回台12との間にブームシリンダー
５を配置し、該ブームシリンダー５の伸縮によりブーム
６を上下に回動可能に構成している。

該ブーム６の先端には、オフセットアーム22と並行リ
ンク23が配置されており、該オフセットアーム22とブー
ム６との間にオフセットシリンダー３が介装されてい
る。該オフセットシリンダー３の伸縮によりオフセット
アーム22と並行リンク23が左右に回動しその先端に支持
されているアーム４は左右に並行状態でオフセット移動
するのである。

該オフセットアーム22の先端にアーム４が枢支されて
おり、オフセットアーム22と一体的に構成されたカバー
内に配置されたアームシリンダー24によりシリンダーが
上下に回動されるのである。

またアーム４の先端にバケット１が枢支されており、
該アーム４はバケットシリンダー７により掬い取り回動
を可能としているのである。

以上のような全体的な構成において、ブーム６の基部
に該ブーム６の回動角を検出するブームセンサー15がポ
テンショメーター等により構成されて配置されており、
またオフセットアーム22の左右オフセット角を検出する
オフセットセンサー16が並行リンク23の基部にポテンシ
ョメーターにより構成されて配置されており、またアー
ム４の回動角を検出するアームセンサー17がオフセット
アーム22の先端とアーム４の枢支部に配置されているの
である。

また操作レバー９の基部にブーム６やアーム４を回動
する為に操作レバー９を操作したことを検出するレバー
センサー14が配置されているのである。また該操作レバ
ー９の下部に、アーム４のオフセットを操作するオフセ
ットペダル29が配置されており、該オフセットペダル29
の基部にオフセットペダルセンサー28が配置されてい
る。

電磁比例弁装置20はブームシリンダー５とアームシリ
ンダー24とオフセットシリンダー３の送油経路に介装さ
れており、ショックレス停止を行うものである。

また座席８の下の位置にコントローラ21が配置されて
いる。

該コントローラ21の内部には、第４図の下部に記載した
アナログ・デジタル変換回路A/Dや、中央演算回路CPU
や、インターフェイスI/Oや、バッファー回路やドライ
バー回路等やディスクリート回路や電源遮断回路や電源
回路が配置されて制御動作を行っているのである。

また第４図においてキャビン２の上部に、超音波セン
サー19とタッチセンサー18が付設されており、自動制御
が暴走して効かなくなり、バケット１がキャビン２に接
触する位置まで近付いた場合において、該バケット１の
格納位置への引き付けを停止し、警報を発するように二
重の安全装置を構成しているのである。

また第３図において示す如く、バケット１が交換され
た場合に、バケット幅を自動的に変更する為にバケット
センサー26がアーム４の先端に配置されており、該アー
ム４をバケット１毎に設けたバケット幅認識体25が変更
されることにより、切り換えるべく構成しているのであ
る。バケット幅認識体25は磁性体で構成しても良いもの
である。

（ヘ）発明の作用 本発明の小旋回形バックホーの自動オフセット機構の
構成は以上の如くであり、次に第５図・第６図の制御フ
ローチャートに沿って、本発明の作用を説明すると。

第５図は自動オフセットとショックレス停止制御の部
分のフローチャートを主に示したものである。

エンジンのキーによる始動と共に、押込みロック式の
スイッチにより構成した自動スイッチ35がONにされる
と、本発明の小旋回形バックホーの自動制御が開始され
るのである。

これと共に、コントローラ21と電磁比例弁装置20の回
路電源がONとされる。

次に各部の角度センサーを構成しているポテンショメ
ータの作動が正常であるかどうかがチェックされ、自動
制御状態でポテンショメータに異常がある場合には、操
作パネル27上の警報ランプ30と警報ブザー31がONとなり
オペレーターに危険を知らせるのである。

次にバケット１の幅が標準であるかどうかかチェック
されるのである。該バケット１が標準であるか広幅であ
るかをノンロック式の押込みスイッチで構成されたバケ
ット幅スイッチ33で入力するものであり、通常の自動開
始状態では広幅のバケット１にセットされており、狭幅
の標準のバケットに変更した場合に、バケット幅スイッ
チ33を押込むと、バケット１の格納位置が狭幅で最もキ
ャビン２に近付いた位置にセットされるように制御が開
始されるのである。

狭幅に変更していても、バケット幅スイッチ33を広幅
のバケット１の位置にしておくと、狭幅のばけっとは、
通常バケット１の収納される位置でキャビン２との間を
開けた状態の安全側の位置で格納されているのである。

次にバケット高さ設定スイッチ34により制御開始高さ
が設定されているかどうかがチェックされるのである。

該バケット高さ設定スイッチ34はロータリー式スイッ
チに構成されており、最低高さの下にオフセット制御を
OFFとする位置も設けられており、該自動スイッチ35がO
Nされない場合には、オフセットはオフセットペダル29
の操作によりオペレーターの意図的な操作の元に行われ
るのである。

また前記自動スイッチ35がONで、バケット高さ設定ス
イッチ34がOFFの場合には、超音波センサー19やタッチ
センサー18による危険表示や、ブーム６やアーム４やオ
フセットアーム22のショックレス停止等は行われるので
あるが、オフセット制御は行われないのである。

掘削作業を開始し、ブーム６やアーム４やオフセット
アーム22を回動操作を開始すると、まずブーム操作レバ
ー9bかまたはアーム操作レバー9aがフル操作されている
かどうかがチェックされるのである。

そしてどちらかの操作レバー９がオペレーターにより
フル操作されている場合には、ブーム電磁比例弁37また
はアーム電磁比例弁38は、手動操作制御弁が操作されて
いると同じ側のポートであるＡポートがONとなり、各ブ
ームシリンダー５とアームシリンダー24に、第７図のブ
ーム手動制御弁40とアーム手動制御弁41で制御された通
りに圧油を送油することが可能となるのである。

これによりブーム６かアーム４が、操作レバー９の操
作した方向に回動を開始するのであるが、オペレーター
がどちらかの操作レバー９を握ってフル操作の状態から
レバーを中立にした場合には、手動操作弁による油路が
切換られて回動が停止しようとするが、ブーム電磁比例
弁37かアーム電磁比例弁38がこれを感知して、同じ側の
電磁比例弁のＡポートをOFFの操作により徐々に油量を
調節して、ショックレス状態として停止するのである。

即ち、それまでアーム電磁比例弁38かブーム電磁比例
弁37がソレノイドのONによりＡポート側に切り替わって
いたのであるが、操作レバー９を中立位置近辺にするこ
とにより、Ａポート側のソレノイドがOFFとなり、手動
弁より遅れて比例弁が効いて徐々に停止するのである。

またどちらかの操作レバー９をたとえ微操作状態であ
ってもブーム６かアーム４が回動状態で、バケット１の
位置が、そのまま回動すればキャビン２と干渉する左右
の危険位置であるかどうかをチェックし、該オフセット
位置が左右の危険区域にある場合には、ブーム電磁比例
弁37またはアーム電磁比例弁38の、手動操作制御弁と逆
の側のポートをONして、手動操作制御弁から送油される
圧油を電磁比例弁によりタンク回路に逃がすことによ
り、ショックレス状態でOFFとして、オフセット位置が
安全位置に復帰するまで、ブーム６とアーム４の回動を
停止するのである。

この設定された危険区域であるオフセット禁止区域ａ
に近付いた際において、一旦ブーム電磁比例弁37とアー
ム電磁比例弁38を、手動操作制御弁の操作側と逆の側の
ポートに切換えて回動を停止させ、オフセット電磁比例
弁39のみON状態として、バケット１を格納可能な基準位
置まで復帰させる操作手順が第８図において開示されて
いる。

次にバケット１の高さをチェックし、バケット高さ設
定スイッチ34により設定した高さ以上である場合にの
み、オフセットの基準格納位置１″への自動復帰が開始
されるのである。

更にアーム操作レバー9aかブーム操作レバー9aがフル
操作された状態で、オフセット自動復帰の為にオフセッ
ト電磁比例弁39がONとなることにより格納位置への自動
復帰が開始し、基準位置に復帰した時点でオフセット電
磁比例弁39は中立へ切り替わるのである。

そして該バケット１のオフセット基準位置への復帰が
終了後に、アーム操作レバー9aかブーム操作レバー9b
が、バケット１のオフセット基準位置への復帰するのを
待機する為に、手動操作制御弁の操作側と逆の側のポー
トをONにしている場合には、この逆の側のポートをOFF
として、再度ブーム６かアーム４の回動を開始するもの
である。

即ち、第１図に示したオフセット禁止区域ａの線上ま
でバケット１が引き寄せられた際において、未だバケッ
ト１が１′の位置に復帰していない場合には、ブーム６
かアーム４の回動を中止して、バケット１が１′の位置
に復帰するのを待つのである。

逆に、該オフセット禁止区域ａの位置に至るまでの間
には、バケット１の基準位置への復帰動作と、ブーム６
またはアーム４の引き寄せ動作は並行して行われるので
ある。

第６図はショックレス停止と危険域での停止制御のフ
ローチャートを主として示したものである。

該フローチャートに示す如く、ブーム６とアーム４と
オフセットアーム22毎に、危険角が決定されており、手
動操作にてそれぞれ危険角度に達すると、ブーム電磁比
例弁37かアーム電磁比例弁38かオフセット電磁比例弁39
の、手動操作制御弁と逆の側がONとなり、或いはオフセ
ット電磁比例弁39及びアンロード比例弁50のアンロード
ポートはONになり、手動制御弁の操作位置に関わらず、
各ブームシリンダー５とオフセットシリンダー３とアー
ムシリンダー24の伸縮が停止し安全状態を得るべく構成
しているのである。

即ち、バケット１が右オフセット状態であるかどうか
をチェックし、右オフセット状態でオフセット各が危険
角でない場合には、ブーム６やアーム４の回動位置をチ
ェックしなくとも、バケット１がキャビン２に干渉する
ことはないので、そのまま作業が続けられるのである。

バケット１が左側にオフセットされている場合には、
ブーム６の角度が危険角以下であるか、アーム４の角度
が危険角以下であるかどうかをチェックし、両方とも危
険角以下の場合においては、操作レバー９のうち、アー
ム操作レバー9aが操作されているか、ブーム操作レバー
9bが操作されているかどうかチェックするのである。

そしてブーム操作レバー9bが操作されている場合に
は、ブーム電磁比例弁37のアンロードポートＢをONに
し、ブーム６の回動を停止するのである。

またアーム操作レバー9aが操作されているのであれ
ば、アーム電磁比例弁38の逆の側のポートをONして、ア
ーム４の回動を停止するのである。

また両方が操作されている場合には、ブーム電磁比例
弁37とアーム電磁比例弁38の両方のアンロードポートＢ
をONにして回動を停止するのである。

該逆の側のポートのON状態はレバー操作が続けられて
いる限り続行し、レバー操作が停止するとＢポートはOF
Fとなるのである。

これにより、危険域にバケット１が近付くとブーム６
やアーム４の回動が停止し、バケット１が基準位置に復
帰した場合にのみ、危険角度以下への回動が可能となる
のである。

（ト）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を
奏するものである。

第１に、旋回台12上に上下回動可能に枢支したブーム
６の先端に、左右の平行位置へオフセット可能にアーム
４を支持し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り
回動可能に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム
４を折畳んでキャビン２の側部にバケット１を収納可能
とした構成において、操作レバーの格納側への操作によ
り、バケット１を自動的に格納位置へ戻すべく、オフセ
ットシリンダー３を自動制御したので、バケット１の部
分をキャビン２側にオフセットしたことを忘れて、バケ
ット１を格納位置に引き寄せることにより、キャビン２
を破壊したり、座席８のオペレーターを傷つけたりする
ことがなくなったものである。

第２に、操作レバーのバケット１格納側への操作によ
り、オフセットシリンダー３を格納位置へ復帰させる動
作と、バケット１をブーム６の側部へ引き付ける動作を
同時に行うべく構成したことにより、該バケット１を格
納位置にオフセット状態から復帰するのを待ってから、
ブーム６やアーム４う回動するのに比較して、事実上バ
ケット１の部分を斜めに格納位置に引き寄せることが出
来るので、格納動作を早く行うことが出来たものであ
る。

第３に、バケット１の格納側への操作を行う操作レバ
ー９から、オペレーターが手を離すと、その瞬間のバケ
ット１位置で任意に停止すべく電磁比例弁が、それまで
のＡまたはＢポートONの状態から、ＡまたはＢポートOF
Fの状態に戻るように構成したので、操作レバー９がフ
ルストローク位置から僅かに戻った位置で、ブーム６と
アーム４をショックレス状態で停止することが出来るの
である。

第４に、バケット１が、高さ設定器により設定した一
定の高さ以上に上昇して初めて、自動的にオフセット移
動を開始すべく構成したので、例えば地表面より上方に
鋼矢板等が突出された位置で作業している場合に、鋼矢
板の高さをバケット高さ設定スイッチ34によりセットし
ておくことにより、該位置を越えてからオフセット基準
位置への復帰が開始するので、鋼矢板を倒したり、バケ
ット１を傷めたりすることがないのである。

第５に、アーム４の先端に幅の異なるバケット１を選
択装着可能とし、該バケット１の交換により、バケット
収納位置を自動的に変更可能としたので、狭幅のバケッ
ト１とした場合において、広幅の標準バケット１の場合
よりも、よりキャビン２に近付けて状態で格納すること
が出来るので、バックホーの旋回半径をより小とするこ
とが出来たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はバケット１を交換
したことを信号として伝達するバケット幅認識体25とバ
ケットセンサー26の部分の斜視図、第４図はバックホー
の各部に配置したセンサーとコントローラ21と電磁比例
弁20と操作パネル27を示す図面、第５図は自動オフセッ
トとショックレス停止動作のフローチャート図、第６図
はショックレス停止と危険域での停止のフローチャート
図、第７図は小旋回形バックホーの油圧回路図、第８図
は各電磁弁の作動状態を示す図面である。 １……バケット １″……基準格納位置 ２……キャビン ３……オフセットシリンダー ４……アーム ５……ブームシリンダー ６……ブーム ７……バケットシリンダー ８……座席 ９……操作レバー 11……クローラー式走行装置 ａ……オフセット禁止区域

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】旋回台12上に上下回動可能に枢支したブー
   ム６の先端に、左右の平行位置へオフセット可能にアー
   ム４を支持し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取
   り回動可能に付設し、旋回時において、ブーム６とアー
   ム４を折畳んでキャビン２の側部にバケット１を収納可
   能とした構成において、操作レバーの格納側への操作に
   より、バケット１を自動的に格納位置へ戻すべく構成し
   たことを特徴とする小旋回形バックホーの自動オフセッ
   ト機構。
2. 【請求項２】操作レバーのバケット１格納側への操作に
   より、オフセットシリンダー３を格納位置へ復帰させる
   動作と、バケット１をブーム６の側部へ引き付ける動作
   を同時に行うべく構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の小旋回形バックホーの自動オフセット
   機構。
3. 【請求項３】バケット１の格納側への操作を行う操作レ
   バー９のフル回動の位置から、オペレーターが手を離す
   と、その瞬間のバケット１位置で任意に停止すべく構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の小旋
   回形バックホーの自動オフセット機構。
4. 【請求項４】バケット１が、高さ設定器により設定した
   一定の高さ以上に上昇して初めて、自動的にオフセット
   移動を開始すべく構成したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の小旋回形バックホーの自動オフセット
   機構。
5. 【請求項５】アーム４の先端に幅の異なるバケット１を
   選択装着可能とし、該バケット１の交換により、バケッ
   ト収納位置を自動的に変更可能としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の小旋回形バックホーの自動
   オフセット機構。