JP2574050B2 - バックホウの作業用操作構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、土工作業用等で用いられるバックホウの作
業用操作構造に関する。

〔従来の技術〕

上記のバックホウにおいては、特開昭58−120925号公
報や特開昭61−60931号公報に示されるように、油圧シ
リンダの伸縮量の検出結果に基づいて、その油圧シリン
ダを、ストロークエンドに近付くほど動きが遅くなるよ
う制御する構成が従来より知られている。この従来構造
のものでは、例えば上記の特開昭61−60931号公報の第
２図に示されるように、ストロークエンド付近におい
て、前記油圧シリンダがそのストロークエンドに向かう
速さと、同じ位置で前記ストロークエンドから離間移動
する速さとが、同一になるように構成してあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種のバックホウの作業用操作構造によれば、油圧
シリンダが伸長作動や短縮作動に伴ってストロークエン
ド付近に達すると、シリンダ用センサからの情報に基づ
いて、制御手段が電磁比例制御弁を制御することによ
り、電磁比例制御弁が自動的に減速側に切換わって油圧
シリンダが減速を開始するように、しかも、この減速開
始は電磁比例制御弁の開口度合のために減速衝撃が比較
的発生しにくくしながら行われるようにすることがで
き、また、油圧シリンダがさらにストロークエンド側に
作動するよう操作されても、減速を開始してからの制御
手段による電磁比例制御弁の自動減速操作のために減速
開始時よりもさらに減速しながら作動し、ストロークエ
ンドに達しても作動速度が緩速度になっていて停止衝撃
が発生しにくい状態で停止するという効果を奏すること
ができる。

ところが、上記従来の構成によれば、ストロークエン
ド付近において、前記油圧シリンダが前記ストロークエ
ンドに向かう速さと、同じ位置で前記ストロークエンド
から離間移動する速さとが、同一になっていたために、
油圧シリンダがストロークエンドから離間移動して復帰
するのに時間がかり、作業効率の面で改善の余地が残っ
ていた。

本発明の目的は、油圧シリンダがストロークエンドに
達する際の停止衝撃緩和を効果的にできながら、しか
も、作業効率を向上させることができるバックホウの作
業用操作構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１にかかる本発明の特徴構成は、人為操作具の
操作指令に基づいてバックホウ装置駆動用の油圧シリン
ダを操作する電磁比例制御弁と、前記油圧シリンダの伸
縮作動位置及び伸縮作動方向を検出する検出手段とを設
けるとともに、前記油圧シリンダがストロークエンド付
近にあたり、かつ、前記油圧シリンダがそのストローク
エンド方向に作動していることを前記検出手段が検出す
ると、前記人為操作具による指令に優先して前記電磁比
例制御弁を減速制御し、前記油圧シリンダが前記ストロ
ークエンド付近にあり、かつ、前記油圧シリンダがその
ストロークエンド方向には作動していないことを前記検
出手段が検出すると、前記人為操作具の操作位置に対応
させて前記電磁比例制御弁を制御する制御手段を設けて
あることにある。

請求項２にかかる発明の特徴構成は、請求項１にかか
る発明において、運転部の周辺に、バケットの接近限界
と、その接近限界から遠ざかる側の所定範囲に所定領域
を設定し、前記検出手段でバケットの先端位置およびそ
の作動方向を判別するよう構成するとともに、前記バケ
ットが前記所定領域に位置していて前記運転部に向かう
方向に移動していると判断したときには、前記制御手段
で自動的に前記油圧シリンダを減速操作し、前記バケッ
トが前記接近限界に達したと判断したときには、その接
近限界よりも運転部側への前記バケットの接近を牽制阻
止するよう構成してあることにある。

〔作 用〕

請求項１の構成により、 〔イ〕油圧シリンダがストロークエンド付近にあり、か
つ、前記油圧シリンダがそのストロークエンド方向に作
動していることを検出手段が検出すると、人為操作具に
よる指令に優先して前記電磁比例制御弁が減速制御され
て、油圧シリンダが減速する。一方、油圧シリンダがス
トロークエンド付近にあり、かつ、前記油圧シリンダが
そのストロークエンド方向には作動していないことを前
記検出手段が検出すると、前記人為操作具の操作位置に
対応して前記電磁比例制御弁が制御される。

〔ロ〕つまり、ストロークエンド付近では、油圧シリン
ダがストロークエンドから離間するときの速さは、人為
操作具の操作位置に対応した速さになるから、その離間
する速さが速くなるように人為操作具を操作すること
で、油圧シリンダを従来よりも短い時間で復帰させるこ
とができる。

また、請求項２の構成によれば、上記〔イ〕，〔ロ〕
と同様の作用に加え、 〔ハ〕バケットが運転部側に侵入することを回避できる
とともに、 〔ニ〕バケットが前記所定領域に位置していて前記運転
部に向かう方向に移動していると判断したときには、前
記所定領域よりも運転部側の接近限界にバケットが達す
る前に、制御手段で自動的に油圧シリンダをいったん減
速操作することができる。

〔発明の効果〕

従って請求項１の構成によれば、上記作用〔イ〕，
〔ロ〕により、停止衝撃少なく快適に作業できながら、
しかも、作業効率を向上させることができるバックホウ
の作業用操作構造を提供することができた。

また請求項２の構成によれば、上記作用〔ハ〕，
〔ニ〕により、請求項１の効果に加え、油圧シリンダが
ストロークエンドに達する場合だけでなく、バケットが
前記接近限界に達する場合においても運転部の保護と快
適な作業を行えるバックホウの作業用操作構造を提供す
ることができた。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

第２図に示すように、ドーザ（１）を有したクローラ
式走行機台に旋回台（２）を付設し、この旋回台（２）
に運転部（３）及び原動部（４）を備えさせると共にバ
ックホウ装置（５）を取付けて、ドーザ付きバックホウ
を構成してある。

バックホウ装置（５）を構成するブーム（６）及びブ
ームシリンダ（C₁）を旋回台（２）の運転部（３）の横
側方に位置する箇所に取付けてある。そして、第１図に
示すように、ブーム（６）の基端側部分（6a）と先端側
部分（6b）とを連結する中間部分（6c）をオフセットシ
リンダ（C₄）によって揺動操作できるように構成すると
共に、この揺動操作をすると、ブーム基端側部分（6a）
及びブーム先端側部分（6b）の夫々に付設のリンク取付
けアーム（7a）または（7b）、これらリンク取付けアー
ム（7a）と（7b）に架設してあるリンク（７）、及び、
ブーム中間部分（6c）が構成する平行四連リンク機構の
作用のためにブーム先端側部分（6b）がブーム基端側部
分（6a）に対して旋回台横方向に平行またはほぼ平行に
移動し、アーム（８）がブーム基端側部分（6a）に対し
て旋回台横方向に平行移動するように構成してある。

つまり、オフセットシリンダ（C₄）によるアーム
（８）のオフセット操作をすることにより、バケット
（９）が走行機体の横一端側に位置して側溝掘りが可能
になるように構成し、かつ、アーム（８）のオフセット
操作とブーム（６）及びアーム（８）の上昇操作とをす
ることにより、第３図及び第４図に示す如くバケット
（９）がブーム（６）の運転部側とは反対の横側に位置
すると共にバックホウ装置（５）の全体が旋回台（２）
の旋回径内に入り込む小旋回格納状態にバックホウ装置
格納ができるように構成してある。

バックホウ装置（５）及び旋回台（２）の操作を可能
にするに、旋回台（２）の前後方向と横方向の十字方向
に揺動自在な左右一対の操作レバー（10a），（10b）、
及び、オフセットスイッチ（S₄）を運転部（３）に設け
ると共に、これら操作レバー（10a），（10b）及びオフ
セットスイッチ（S₄）によって油圧式のブームシリンダ
（C₁）、アームシリンダ（C₂）、バケットシリンダ
（C₃）、オフセットシリンダ（C₄）及び旋回モータ
（Ｍ）を操作するように操作構造を第５図の如く構成し
てある。

すなわち、一方の操作レバー（10a）の旋回台前後方
向での操作位置と旋回台横方向での操作位置をポテンシ
ョメータ製の第１センサ（S₁）（人為操作具用センサに
相当）と第３センサ（S₃）（人為操作具用センサに相
当）とによって各別に検出するように構成し、他方の操
作レバー（10b）の旋回台前後方向での操作位置と旋回
台横方向での操作位置をポテンショメータ製の第２セン
サ（S₂）（人為操作具用センサに相当）と第５センサ
（S₅）（人為操作具用センサに相当）とによって各別に
検出するように構成してある。そして、ブームシリンダ
（C₁）に接続したブームバルブ（V₁）、アームシリンダ
（C₂）に接続したアームバルブ（V₂）、バケットシリン
ダ（C₃）に接続したバケットバルブ（V₃）、オフセット
シリンダ（C₄）に接続したオフセットバルブ（V₄）、及
び、旋回モータ（Ｍ）に接続した旋回バルブ（V₅）の夫
々を電磁比例制御弁に構成すると共に、ブームバルブ
（V₁）、アームバルブ（V₂）、バケットバルブ（V₃）、
オフセットバルブ（V₄）及び旋回バルブ（V₅）の夫々に
バルブ駆動回路（D₁）または（D₂）または（D₃）または
（D₄）または（D₅）を介して連係させたバルブ制御手段
（11）を前記センサ（S₁），（S₂），（S₃）及び
（S₅）、並びに、オフセットスイッチ（S₄）に連係して
ある。

そして、操作レバー（10a）を旋回台前後方向に人為
操作すると、自動的にバルブ制御手段（11）が第１セン
サ（S₁）による検出結果に基いてブーム駆動回路（D₁）
に信号出力してブームバルブ（V₁）を切換え操作し、ブ
ームシリンダ（C₁）が操作レバー（10a）の操作位置に
応じた方向にかつ速度で作動したり停止するように構成
し、操作レバー（10a）を旋回台横方向に人為操作する
と、自動的にバルブ制御手段（11）が第３センサ（S₃）
による検出結果に基いてバルブ駆動回路（D₃）に信号出
力してバケットバルブ（V₃）を切換え操作し、バケット
シリンダ（C₃）の操作レバー（10a）の操作位置に応じ
た方向にかつ速度で作動したり停止するように構成して
ある。操作レバー（10b）を旋回台前後方向に人為操作
すると、自動的にバルブ制御手段（11）が第２センサ
（S₂）による検出結果に基いてバルブ駆動回路（D₂）に
信号出力してアームバルブ（V₂）を切換え操作し、アー
ムシリンダ（C₂）が操作レバー（10b）の操作位置に応
じた方向にかつ速度で作動したり停止するように構成
し、操作レバー（10b）を旋回台横方向に人為操作する
と、自動的にバルブ制御手段（11）が第５センサ（S₅）
による検出結果に基いてバルブ駆動回路（D₅）に信号出
力して旋回バルブ（V₅）を切換え操作し、旋回モータ
（Ｍ）が操作レバー（10b）の操作位置に応じた方向に
かつ速度で作動したり停止するように構成してある。オ
フセットスイッチ（S₄）をスイッチレバー（15）によっ
て人為的に切換え操作すると、自動的にバルブ制御手段
（11）がオフセットスイッチ（S₄）からの情報に基いて
バルブ駆動回路（D₄）に信号出力してオフセットバルブ
（V₄）を切換え操作し、オフセットシリンダ（C₄）がオ
フセットスイッチ（S₄）の切換わり位置に応じた方向に
作動したり停止するように構成してある。

第２図に示すように、ブーム（６）の旋回台（２）に
対する揺動角を検出する回転ポテンショメータ製のブー
ム角センサ（P₁）（シリンダ用センサに相当）を、ブー
ムシリンダ（C₁）の旋回台（２）に対する揺動角に基い
て検出するようにブームシリンダ（C₁）の基端部に付設
し、アーム（８）のブーム（６）に対する揺動角を検出
する回転ポテンショメータ製のアーム角センサ（P₂）
（シリンダ用センサに相当）をブーム（６）の先端部に
付設し、バケット（９）のアーム（８）に対する揺動角
を検出する回転ポテンショメータ製のバケット角センサ
（P₃）（シリンダ用センサに相当）を、バケットシリン
ダ（C₃）とバケット（９）を連動させてあるリンク（1
2）のアーム（８）に対する揺動角に基いて検出するよ
うにリンク（12）に付設し、アーム（８）のブーム基端
側分（6a）に対するオフセットの方向とストローク検出
する回転ポテンショメータ製のオフセットセンサ（P₄）
（シリンダ用センサに相当）を、ブーム中間部分（6c）
のブーム基端側部分（6a）に対する揺動角に基いて検出
するようにブーム（６）に付設してある。そして、第５
図に示すように、前記センサ（P₁）ないし（P₄）に連係
させた危険回避手段（13）を前記バルブ制御手段（11）
に連係させて、バックホウ装置（５）を使用したり小旋
回格納状態に格納する際にバケット（９）が運転部
（３）に入り込んだり運転部部材に接触する危険を誤っ
て招かれることの防止を図ってある。

すなわち、危険回避手段（13）はセンサ（P₁）ないし
（P₄）による検出結果に基き、バケット（９）が第６図
に示す如き運転部周辺の要減速範囲（Ｚ）（所定領域に
相当）に位置しているか否かを判別すると共に、要減速
範囲（Ｚ）に位置している場合にはバケット（９）の移
動方向が運転部（３）に向かう方向であるか否かを、か
つ、バケット（９）が第６図に示す如き運転部周辺の接
近限界（Ｌ）に達したか否かを夫々判別するように構成
してある。そして、バケット（９）が要減速範囲（Ｚ）
に位置していて運転部（３）に向かう方向に移動してい
ると判断した時には、自動的に、バルブ制御手段（11）
にシリンダ速度を設定低速度まで減少させるべき信号出
力をしてその減速作動を実行させることにより、操作レ
バー（10a）および（10b）、並びに、オフセットスイッ
チ（S₄）による操作に優先してシリンダ（C₁）ないし
（C₄）の作動を減速するように構成してある。そして、
バケット（９）がさらに運転部側に移動して接近限界
（Ｌ）に達したと判断した時には、自動的に、バルブ制
御手段（11）にシリンダ作動を停止させるべき信号出力
をしてその作動を実行させることにより、操作レバー
（10a）及び（10b）、並びに、オフセットスイッチ
（S₄）による操作に優先してシリンダ（C₁）ないし
（C₄）の作動を停止させるように構成してある。

第５図に示すように、バルブ制御手段（11）に減速手
段（14）を連係させると共に、この減速手段（14）に前
記センサ（P₁）ないし（P₄）を連係させて、シリンダ
（C₁）ないし（C₄）がストロークエンドまで操作された
際には停止衝撃が発生しにくいように自動的に減速して
ストロークエンドに達するようにしてある。

すなわち、シリンダ用センサとして各センサ（P₁）な
いし（P₄）により、シリンダ（C₁）または（C₂）または
（C₃）または（C₄）が減速させる必要のあるものとして
設定した設定伸長状態及び設定短縮状態になったことを
検出するように構成してある。つまり、センサ（P₁）な
いし（P₄）による検出角が設定角になったことを知っ
て、シリンダ（C₁）または（C₂）または（C₃）または
（C₄）が前記設定伸長状態や前記設定短縮状態になった
と判断するのである。

そして、減速手段（14）を構成するに、第７図に示す
ように、シリンダ（C₁）ないし（C₄）がバルブ（V₁）な
いし（V₄）による現出が可能な最高速のシリンダ速度
（v_a）や、このシリンダ速度（v_a）よりも低速で最終減
速目標速度（v_b）よりも高速のシリンダ速度で伸長側ま
たは短縮側に作動し、シリンダ（C₁）ないし（C₄）の長
さが第１設定伸長長さ（X₁）または第１設定短縮長さ
（Y₁）になってこのことをセンサ（P₁）ないし（P₄）が
検出すると、自動的にバルブ制御手段（11）に減速信号
を出力してセンサ（S₁）ないし（S₄）からの情報に優先
して減速作動させると共に、シリンダ（C₁）ないし
（C₄）の長さが第２設定伸長長さ（X₂）または第２設定
短縮長さ（Y₂）になるまで減速を無段階に継続するよう
に、かつ、シリンダ長さが第２設定伸長長さ（X₂）また
は第２設定短縮長さ（Y₂）になった後は最終減速目標速
度（v_b）に固定するようにバルブ制御手段（11）をセン
サ（S₁）ないし（S₄）からの情報に優先して作動させる
ようにしてある。すなわち、センサ（P₁）ないし（P₄）
が検出状態になると、自動的に、操作レバー（10a）及
び（10b）、並びに、スイッチレバー（15）による操作
に優先して、かつ、減速開始側においてはシリンダ
（C₁）ないし（C₄）がストロークエンド（Ｅ）に近付く
ほどバルブ（V₁）ないし（V₄）の出力が小になる状態で
バルブ（V₁）ないし（V₄）を減速側に操作し、シリンダ
（C₁）ないし（C₄）が減速衝撃が発生しにくいように最
終減速目標速度（v_b）まで緩速減速し、停止衝撃が発生
しにくいように前記最終減速速度（v_b）でストロークエ
ンド（Ｅ）に達するようにシリンダ（C₁）ないし（C₄）
の停止衝撃緩和を図るようにしてある。

バルブ制御手段（11）及び減速手段（14）はマイクロ
コンピュータで構成してあり、第８図に示すフローチャ
ートに基いてシリンダ減速作動をするように構成してあ
る。なお、前記シリンダ用センサとしての各センサ
（P₁），（P₂），（P₃），（P₄）と前記人為操作具用セ
ンサとしての各センサ（S₁），（S₂），（S₃），（S₅）
とで油圧シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）の伸
縮作動位置及び伸縮作動方向を検出する検出手段
（S₁），（S₂），（S₃），（S₅），（P₁），（P₂），
（P₃），（P₄）を構成するとともに、バルブ制御手段
（11），減速手段（14），及び危険回避手段（13）で制
御手段（Ａ）を構成しており、第８図に示すように、シ
リンダ用センサとしての各センサ（P₁），（P₂），
（P₃），（P₄）が検出状態になり、かつ、シリンダ
（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）が、ストロークエンド
付近でそのストロークエンド方向に移動していること
を、前記人為操作具用センサとしての各センサ（S₁），
（S₂），（S₃），（S₅）が検出すると、両検出結果に基
づいて、前記シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）
の動きが遅くなるように、前記電磁比例制御弁（V₁），
（V₂），（V₃），（V₄）の出力を小に設定する制御を、
前記操作レバー、スイッチレバー（10a），（10b），
（15）による操作に優先して制御手段（Ａ）で実行可能
に構成し、また、シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），
（C₄）がストロークエンド付近にあり、かつ、シリンダ
（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）がそのストロークエン
ド方向には作動していないことを各センサ（S₁），
（S₂），（S₃），（S₅），（P₁），（P₂），（P₃），
（P₄）が検出すると、操作レバー、スイッチレバー（10
a），（10b），（15）の操作位置に対応させて電磁比例
制御弁（V₁），（V₂），（V₃），（V₄）を制御するよう
に制御手段（Ａ）を構成してある。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るバックホウの作業用操作構造の実施
例を示し、第１図はバックホウ装置の平面図、第２図は
ドーザ付きバックホウ全体の側面図、第３図はバックホ
ウ装置小旋回格納状態の側面図、第４図はバックホウ装
置小旋回格納状態の平面図、第５図はバックホウ装置制
御系のブロック図、第６図は接近限界の説明図、第７図
はシリンダ減速制御の説明図、第８図はフローチャート
である。 （３）……運転部、（９）……バケット、（10a），（1
0b），（15）……人為操作具、（Ａ）……制御手段、
（C₁）ないし（C₄）……油圧シリンダ、（Ｌ）……接近
限界、（S₁），（S₂），（S₃），（S₅）……人為操作具
用センサ、（P₁）ないし（P₄）……シリダ用センサ、
（V₁）ないし（V₄）……電磁比例制御弁、（Ｚ）……所
定領域。

フロントページの続き (72)発明者 湯川 勝彦 大阪府堺市石津北町64番地 久保田鉄工 株式会社堺製造所内 (56)参考文献 特開 昭58−120925（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−57703（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−91548（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人為操作具（10a），（10b），（15）の操
   作指令に基づいてバックホウ装置駆動用の油圧シリンダ
   （C₁），（C₂），（C₃），（C₄）を操作する電磁比例制
   御弁（V₁），（V₂），（V₃），（V₄）と、前記油圧シリ
   ンダ（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）の伸縮作動位置及
   び伸縮作動方向を検出する検出手段（S₁），（S₂），
   （S₃），（S₅），（P₁），（P₂），（P₃），（P₄）とを
   設けるとともに、前記油圧シリンダ（C₁），（C₂），
   （C₃），（C₄）がストロークエンド付近にあたり、か
   つ、前記油圧シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）
   がそのストロークエンド方向に作動していることを前記
   検出手段（S₁），（S₂），（S₃），（S₅），（P₁），
   （P₂），（P₃），（P₄）が検出すると、前記人為操作具
   （10a），（10b），（15）による指令に優先して前記電
   磁比例制御弁（V₁），（V₂），（V₃），（V₄）を減速制
   御し、前記油圧シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），
   （C₄）が前記ストロークエンド付近にあり、かつ、前記
   油圧シリンダ（C₁），（C₂），（C₃），（C₄）がそのス
   トロークエンド方向には作動していないことを前記検出
   手段（S₁），（S₂），（S₃），（S₅），（P₁），
   （P₂），（P₃），（P₄）が検出すると、前記人為操作具
   （10a），（10b），（15）の操作位置に対応させて前記
   電磁比例制御弁（V₁），（V₂），（V₃），（V₄）を制御
   する制御手段（Ａ）を設けてあるバックホウの作業用操
   作構造。
2. 【請求項２】運転部（３）の周辺に、バケット（９）の
   接近限界（Ｌ）と、その接近限界（Ｌ）から遠ざかる側
   の所定範囲に所定領域（Ｚ）を設定し、前記検出手段
   （S₁），（S₂），（S₃），（S₅），（P₁），（P₂），
   （P₃），（P₄）でバケット（９）の先端位置およびその
   作動方向を判別するよう構成するとともに、前記バケッ
   ト（９）が前記所定領域（Ｚ）に位置していて前記運転
   部（３）に向かう方向に移動していると判断したときに
   は、前記制御手段（Ａ）で自動的に前記油圧シリンダ
   （C₁），（C₂），（C₃），（C₄）を減速操作し、前記バ
   ケット（９）が前記接近限界（Ｌ）に達したと判断した
   ときには、その接近限界（Ｌ）よりも運転部（３）側へ
   の前記バケット（９）の接近を牽制阻止するよう構成し
   てある請求項１記載のバックホウの作業用操作構造。