JP2583656B2 - バックホー装置の駆動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バックホー装置におけるブームを駆動する
ブームシリンダとバケットを駆動するバケットシリンダ
とを１個の油圧ポンプで駆動するよう構成し、機台に対
する前記バケットの相対姿勢を検出する姿勢検出手段を
備えるとともに、前記姿勢検出手段の検出結果に基づい
て、掘削した土砂を掬った状態の前記バケットが、略水
平姿勢を維持したままバックホー装置を機台側に折込み
作動制御するように構成してあるバックホー装置の駆動
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記駆動制御装置において、従来では、例えば本出願
人が先に特願平１−64703号において提案したように、
バックホー装置におけるブーム、アーム、及びバケット
夫々の相対揺動角を検出するポテンショメータを設ける
とともに、各ポテンショメータの出力から機台に対する
バケットの相対姿勢を演算するよう構成し、掘削作業時
にバケットで土砂を掻込んだ後に、起動スイッチを作動
させると、前記ポテンショメータの検出結果に基づい
て、ブームシリンダ、アームシリンダの駆動に伴って、
バケットが略水平姿勢を維持するようバケットシリンダ
を駆動制御するよう構成したものが考えられた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来構造は、土砂を掻込んだ状態で旋回して運搬
車の荷台上あるいは他の場所に土砂を移す際に、操作レ
バーのみの手動操作が難しく熟練を要するものであるの
で、自動でバケット水平制御を行えるようにしたもので
ある。

ところが、ブームシリンダとバケットシリンダとが１
個の油圧ポンプにより駆動される構成であるにも拘ら
ず、上記従来構造においては、これら両シリンダ同時作
動することがあるので、この時、負荷荷重の軽いバケッ
トシリンダに主に油が供給され、ブームシンリンダの作
動が一時的に低速になるおそれがある。しかも、バケッ
トシリンダは間欠的に制御駆動されるから大重量を与え
るブームの作動が高速作動と低速作動とを交互に繰り返
し、ショックが生じることがあり、操縦操作性が低下す
る欠点があった。

特に、掘削作業直後のブーム張出し傾倒姿勢の場合に
は、上記ショックが激しいものであった。

本発明は、上記不具合点を解消することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特長構成は、冒頭に記載したバックホー装置
の駆動制御装置において、前記ブームを、機台に対して
張出し傾倒させた掘削作業姿勢から略定速で機台側に揺
動格納させるブーム駆動制御手段を備えるとともに、前
記ブームが所定位置に格納されるまでの間、前記姿勢検
出手段の検出結果に基づいて、前記バケットシリンダの
駆動を停止し、アームを揺動駆動して前記バケットを略
水平姿勢に維持しながら折込み格納させるバケット姿勢
維持手段を備えてある点にある。

〔作 用〕

掘削作業姿勢から所定格納位置に至るまでブームを定
速で駆動するとともに、ブームの駆動に伴うバケットの
姿勢変化を姿勢検出手段によって検出して、この検出結
果が略水平姿勢を維持するようアームを制御駆動する。
しかも、このとき、バケットシリンダは駆動を停止して
いるので、ブームシリンダに対する圧油供給は安定化
し、バックホー装置全体の大重量を支えるブームは定速
で滑らかに作動することになる。

尚、ブームが所定格納位置よりも更に揺動作動して、
アームの作動のみではバケットの水平姿勢維持が困難に
なり、バケットシリンダを駆動した場合であっても、こ
のときブームは機台の略上方側近くまで折り込まれてい
るので、駆動途中で一時的に低速状態に変化してもその
ことに起因した機台のショックは小さなものとなる。

〔発明の効果〕

従って、本発明によれば、合理的改良によって掘削土
砂を移動させる際のバックホー装置の折込み格納作動
を、ショックの少ない滑らかな動きで行うことができる
ものとなり、操縦操作性の向上を図ることができた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に本発明に係るバックホー装置（１）を備えた
全旋回型バックホーを示している。このバックホーは、
クローラ走行装置（２）を備えた走行機台（３）に旋回
用油圧モータ（M₁）の駆動により縦軸芯周りで全旋回自
在に旋回台（４）［機台の一例］を搭載するとともに、
この旋回台（４）上に操縦部（５）とバックホー装置
（１）とを並列配備するとともに、これらの後方に原動
部（６）を配設してある。

前記原動部（６）におけるエンジンボンネット（７）
は横軸芯（X₁）周りで開閉揺動自在に取付けられ、第10
図（イ），（ロ）に示すように、エンジンボンネット
（７）の揺動端側は、固定カバー（８）側に形成され樋
状部（９）内に入り込ませて、その隙間部分から侵入す
る雨水等を樋状部（９）で受止め横側部から外方に流出
案内するよう構成してある。又、固定カバー（８）とエ
ンジンボンネット（７）との隙間部分の上方を略全域に
亘って覆うゴムカバー（10）を、固定カバー（８）側に
固定した状態で配設してある。

前記バックホー装置（１）は、旋回台（４）から立設
したブラケット（11）に横軸芯周りで揺動自在に連結し
たブーム（12）、ブーム（12）の先端側に相対揺動自在
に連結したアーム（13）、アーム（13）の先端側に相対
揺動自在に連結したバケット（14）から成り、夫々をブ
ームシリンダ（C₁）、アームシリンダ（C₂）、バケット
シリンダ（C₃）によって駆動するよう構成してある。そ
して、旋回台（４）に対するバケット（14）の平面視相
対位置を左右に位置変更自在に設けてある。つまり、前
記ブーム（12）を、基端部（12a）、中間部（12b）、先
端部（12c）の３分割構成とし、これらを延設方向と直
交する軸芯（X₂），（X₃）周りで相対揺動自在に連結す
るとともに、第４図に示すように、中間部（12b）とロ
ッド（15）とにより平行四連リンク機構を構成し、オフ
セットシリンダ（C₄）の駆動により基端部（12a）に対
して中間部（12b）を相対揺動させて先端部（12c）即ち
バケット（14）を左右に平行移動させることができるよ
う構成してある。

そして、バケット（14）をブーム基端部（12a）に対
して操縦部（５）とは反対側に移動させて、バックホー
装置（１）を折り込み格納させることで、第３図に示す
ように、バケット（14）を旋回台（４）の外周部よりも
平面視で内方側に収めた状態で外端軌跡が小径となる状
態で旋回作動を行えるよう構成してある。

第５図に示すように、ブームシリンダ（C₁）、バケッ
トシリンダ（C₃）、右側走行用油圧モータ（M₂）、ドー
ザシリンダ（C₅）等を第１油圧ポンプ（P₁）で駆動する
よう構成するとともに、アームシリンダ（C₂）、旋回モ
ータ（M₁）、左側走行用油圧モータ（M₃）、オフセット
シリンダ（C₄）等を第２油圧ポンプ（P₂）で駆動するよ
う構成し、各油圧制御弁を電磁制御式に構成してある。
そして、第６図に示すように、操縦部（５）に十字揺動
操作自在な左右一対の操作レバー（16L），（16R）を設
け、一方の操作レバー（16L）の左右方向並びに前後方
向の操作量を検出する第１、第２ポテンショメータ、
（PM₁），（PM₂）の夫々の検出値に基づいて、制御装置
（17）がブームシリンダ（C₁）用制御弁（V₁）、バケッ
トシリンダ（C₃）用制御弁（V₂）を夫々制御駆動するよ
う構成し、他方の操作レバー（16R）の左右並びに前後
方向の操作量を検出する第３、第４ポテンショメータ
（PM₃），（PM₄）の夫々の検出値に基づいて、制御装置
（17）がアームシリンダ（C₂）用制御弁（V₃）、旋回モ
ータ（M₁）用制御弁（V₄）を夫々制御駆動するよう構成
してある。尚、オフセットシリンダ（C₄）用制御弁
（V₅）は別の操作具（18）に基づいて操作される。

又、バックホー装置（１）からのフィードバック信号
は、ブーム（12）の基端側枢支部に配設され、旋回台
（４）に対するブーム（12）の相対角度を検出する第５
ポテンショメータ（PM₅）、ブーム（12）とアーム（1
3）との枢支点に設けられ、これら（12），（13）の相
対角度を検出する第６ポテンショメータ（PM₆）、アー
ム（13）とバケット（14）との枢支点に設けられ、これ
ら（13），（14）の相対角度を検出する第７ポテンショ
メータ（PM₇）、ブーム基端部（12a）とブーム中間部
（12b）との枢支点に設けられ、相対角度を検出する第
８ポテンショメータ（PM₈）の夫々から与えられる。

前記制御装置（17）は、前記ブーム（12）を、機台
（４）に対して張出し傾倒させた掘削作業姿勢から略低
速で機台（４）側に揺動格納させるブーム駆動制御手段
（Ａ）を備えるとともに、前記ブーム（12）が所定位置
に格納されるまでの間、前記姿勢検出手段（PM₅），（P
M₆），（PM₇）の検出結果に基づいて、前記バケットシ
リンダ（C₃）の駆動を停止し、アーム（13）を揺動駆動
して前記バケット（14）を略水平姿勢に維持しながら折
込み格納させるバケット姿勢維持手段（Ｂ）を備えてあ
る。詳述すると、制御装置（17）はマイクロコンピュー
タを備えて成り、前記ブーム駆動制御手段（Ａ）及びバ
ケット姿勢維持手段（Ｂ）は制御プログラム型式で収め
られ、以下の如く制御が実行される。つまり、ブーム
（12）を、旋回台（４）から張出し傾倒させてバケット
（14）による掘削作業を行った後（第９図参照）、自動
格納スイッチ（SW）を作動させると、第８図に示すよう
に、第５〜第７ポテンショメータ（PM₅），（PM₆），
（PM₇）の検出値を読込み（ステップS₁）、これらの検
出値から旋回台（４）に対するバケット（14）の相対傾
斜角（α）を演算し（ステップS₂）、ブーム（12）を現
在位置から最大折り込み格納位置まで一定速度で格納揺
動させる（ステップS₃）。次に、ブーム（12）の駆動に
伴って前記バケット傾斜角（α）が基準水平姿勢から正
逆方向に第１設定角（β_１）以上傾斜すると（第７図参
照）、バケット傾斜角（α）が小さくなり、第１設定角
（β_１）内に収まるまでアームシリンダ（C₂）を駆動す
る（ステップS₄〜S₈）。そして、ブーム（12）が旋回台
（４）の上方側近くまで格納され、アームシリンダ
（C₂）がストロークエンドに至り、バケット傾斜角
（α）が積載土砂の落下のおそれが大きくなる第２設定
角（β_２）以上傾斜したときは（ステップS₆,S₉）、バ
ケット傾斜角（α）が第２設定角（β_２）内に収まるよ
うバケットシリンダ（C₃）を駆動する（ステップS₁₀〜S
₁₂）。そして、ブームシリンダ（C₁）及びアームシリン
ダ（C₂）が折り込み格納目標位置まで達すると自動格納
制御が終了する（ステップS₁₃,S₁₄）。

尚、前記アームシリンダ（C₂）の駆動の際には、起動
時並びに駆動停止時の夫々において、駆動速度が緩やか
に変化するよう駆動制御を行い、ショックが生じるのを
防止してある。

上記ステップS₃によりブーム駆動制御手段（Ａ）を構
成し、ステップS₁,S₂,S₄〜S₁₄によりバケット姿勢維持
手段（Ｂ）を構成する。又、第５〜第７ポテンショメー
タ（PM₅），（PM₆），（PM₇）により姿勢検出手段を構
成する。

本発明は、ブーム（12）を３分割するものに代えて、
ブームを一体的に形成するとともに、スイングラケット
を介して旋回台（３）に連結する構成のものにも適用で
きる。

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
成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ー装置の駆動制御装置の実
施例を示し、第１図、第２図はバックホーの全体側面
図、第３図は平面図、第４図はバックホー装置の平面
図、第５図は油圧回路図、第６図は制御ブロック図、第
７図はバケット角度特性図、第８図は制御フローチャー
ト、第９図は作業状態を示す側面図、第10図はゴムカバ
ー配設部の断面図である。 （１）……バックホー装置、（４）……機台、（12）…
…ブーム、（13）……アーム、（14）……バケット、
（C₁），（C₃）……シリンダ、（Ａ）……ブーム駆動制
御手段、（Ｂ）……バケット姿勢維持手段、（PM₅），
（PM₆），（PM₇）……姿勢検出手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バックホー装置（１）におけるブーム（1
   2）を駆動するブームシリンダ（C₁）とバケット（14）
   を駆動するバケットシリンダ（C₃）とを１個の油圧ポン
   プ（P₁）で駆動するよう構成し、機台（４）に対する前
   記バケット（14）の相対姿勢を検出する姿勢検出手段
   （PM₅），（PM₆），（PM₇）を備えるとともに、前記姿
   勢検出手段（PM₅），（PM₆），（PM₇）の検出結果に基
   づいて、掘削した土砂を掬った状態の前記バケット（1
   4）が、略水平姿勢を維持したままバックホー装置
   （１）を機台（４）側に折込み作動制御するよう構成し
   てあるバックホー装置の駆動制御装置であって、前記ブ
   ーム（12）を、機台（４）に対して張出し傾倒させた掘
   削作業姿勢から略定速で機台（４）側に揺動格納させる
   ブーム駆動制御手段（Ａ）を備えるとともに、前記ブー
   ム（12）が所定位置に格納されるまでの間、前記姿勢検
   出手段（PM₅），（PM₆），（PM₇）の検出結果に基づい
   て、前記バケットシリンダ（C₃）の駆動を停止し、アー
   ム（13）を揺動駆動して前記バケット（14）を略水平姿
   勢に維持しながら折込み格納させるバケット姿勢維持手
   段（Ｂ）を備えてあるバックホー装置の駆動制御装置。