JP2608162B2

JP2608162B2 - バックホウの制御装置

Info

Publication number: JP2608162B2
Application number: JP2095458A
Authority: JP
Inventors: 敬典三浦; 栄菅原; 仁雄那須; 勝彦湯川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH03293432A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バックホウ装置を旋回台の運転部横側方箇
所に取付けると共に、前記バックホウ装置のバケットを
ブームの基端側部分に対して旋回台横方向に移動調節す
るオフセットシリンダを設けて、前記バックホウ装置の
前記ブーム、アーム及び前記バケットが前記旋回台側に
引退すると共に前記バケットが前記基端側部分に対して
横偏位する格納状態に前記バックホウ装置が切換わるよ
うに構成したバックホウの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

上記バックホウは、機体周辺に旋回台旋回が可能とな
る程度の比較的狭いスペースがあれば、バックホウ装置
を旋回台側に引退格納して旋回操作できるように配慮さ
れてものである。

この種バックホウにおいて、従来、ブームシリンダ、
アームシリンダ及びオフセットシリンダの夫々をバルブ
の人為切換えによる人為操作によって操作することによ
り、バックホウ装置を旋回台から前方に突出する作業状
態から格納状態に切換えたり、格納状態から元の作業状
態に戻すようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、機体に対して掘削箇所とは反対側に位置する運
搬車に掘削土砂を積込む等、バックホウ装置を作業状態
と格納状態に切換えながら作業するに際し、多くの操作
手間が必要となると共に、操作面から作業能率が悪くな
っていた。

本発明の目的は、バックホウ装置の前記切換えが操作
簡単にでき、しかも、復元が精度よくできるバックホウ
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるバックホウの制御装置にあっては、目的
達成のために、冒頭に記したものにおいて、前記ブームの前記旋回台に対する上下揺動角を検出す
るブーム角センサ、前記アームの前記ブームに対する揺
動角を検出するアーム角センサ、及び、前記バケットの
前記基端側部分に対する横移動量を検出するオフセット
センサを設け、前記ブーム角センサ、前記アーム角センサ及び前記オ
フセットセンサ夫々による検出結果に基いてブームシリ
ンダ、アームシリンダ及び前記オフセットシリンダを自
動操作し、前記バックホウ装置を前記旋回台から前方に
突出する作業状態から前記格納状態に自動的に切換える
格納制御手段を、作用状態と作用解除状態とに切換え操
作自在に設け、前記オフセットセンサによる検出結果の記憶手段を、
前記格納制御手段の作用状態への切換え操作に伴って自
動的にこの切換わり時における前記オフセットセンサの
検出結果を記憶するよう作動する状態で設け、前記オフセットセンサによる検出結果が前記記憶手段
による記憶偏位量に等しくまたはほぼ等しくなる状態に
前記オフセットシリンダを自動操作するオフセット戻し
制御手段を、作用状態と作用解除状態に切換え操作自在
に設けてある。そして、その作用及び効果は次のとおり
である。

〔作用〕

格納制御手段を作用状態に切換え操作すると、格納制
御手段がブームシリンダ、アームシリンダ、オフセット
シリンダの自動操作を実行し、バックホウ装置が作業状
態から格納状態に自動的に切換わる。

格納制御手段の切換え操作によって格納制御手段が作
用状態に切換わると、この切換わりに伴い記憶手段が自
動的に作用側に切換わってその時のオフセットセンサに
よる検出結果を記憶し、オフセット制御手段によるバケ
ットの格納前オフセット位置への戻し制御が可能にな
り、オフセット戻し制御手段を作用状態に切換え操作す
ると、オフセット制御手段がオフセットシリンダの自動
操作を実行し、バケットが格納前のオフセット位置に自
動的に戻る。そして、第13図に示すように、スイッチ式
等の記憶起動操作具を入り側に人為的に切換え操作する
ことにより、記憶手段が作用側に切換わってその時のオ
フセットセンサによる検出結果を記憶し、オフセット戻
しスイッチを入り操作することにより、オフセット制御
手段が作用状態に切換わってオフセットセンサによる検
出結果、及び、記憶手段による記憶偏位量に基いてオフ
セットシリンダを自動操作し、バケットが格納前のオフ
セット位置に戻るように自動オフセット戻し制御を構成
すると、バックホウ装置格納後にバケットを戻すべきオ
フセット位置を記憶させるための専用の操作をすること
によってバケットの自動オフセット戻しが可能になるの
に対し、本発明によれば、自動格納の始動操作をするだ
けでバケットの自動オフセット戻しが可能になる。

〔発明の効果〕

格納制御手段の作用状態への切換え操作及びオフセッ
ト戻し制御手段の作用状態への切換え操作をするだけで
バックホウ装置を格納状態にしたり、バケットを元のオ
フセット位置に精度よく戻すことができ、小旋回作動を
伴う作業が比較的少ない操作をするだけで楽にかつ能率
よくできるようになった。

〔実施例〕

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図に示す如くブーム
（６）、アーム（８）及びバケット（９）が旋回台側に
引退すると共にバケット（９）がブーム（６）の運転部
側とは反対の横側方に位置してバックホウ装置（５）の
全体が旋回台（２）の旋回径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（11）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）、オフセットセンサ（P₄）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）と第３センサ（S₃）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）
と第５センサ（S₅）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マイクロコンピュータで成る
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）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
フセットシリンダ（C₄）をスイッチレバー（ｌ）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）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）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）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（12）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、バ
ケット（９）のブーム基端側部分（6a）に対するオフセ
ットの方向と横移動量を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）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）の全て
または一部に連係させると共にマイクロコンピュータで
成る危険回避制御手段（13）、格納制御手段（14）、バ
ケット角制御手段（15）及びオフセット戻し制御手段
（16）をバルブ制御手段（11）に連係させて、バックホ
ウ装置（５）の屈曲操作やオフセット操作に伴ってバケ
ット（９）が運転部（３）に侵入したりブーム基端側部
分（6a）に接触する危険を回避しながら作業できるよう
に、かつ、格納スイッチ（S₆）による始動操作をするだ
けでバックホウ装置（５）が旋回台（２）から前方に突
出する作業状態から前記小旋回格納状態に自動的に戻る
ように構成し、バックホウ装置（５）を作業状態に戻す
際には、オフセット戻しスイッチ（S₄）による始動操作
をするだけでバケット（９）が格納前の対ブームオフセ
ット位置に自動的に戻るように構成し、さらには、バッ
クホウ装置（５）の自動格納をする際には、必要に応じ
て水平制御スイッチ（S₈）の入り操作をすることによ
り、ブーム（６）及びアーム（８）の格納用揺動にかか
わらずバケット（９）を水平姿勢に維持できるように構
成してある。

すなわち、危険回避制御手段（13）は、バックホウ装
置（５）が操作レバー（10a）及び（10b）、オフセット
スイッチ（S₄）の人為操作によって操作される時、格納
制御手段（14）によって自動操作される時のいずれにお
いても作動するように、かつ、センサ（P₁）ないし
（P₄）による検出結果、及び、第11図のフローに基いて
自動作動するように構成してある。

つまり、センサ（P₁）ないし（P₄）による検出結果の
演算によってバケット（９）の運転部（３）に対する位
置を検出すると共に、この検出バケット位置が第６図に
示す如く運転部（３）の周辺に予め設定してある第１な
いし第３危険回避域（Z₁），（Z₂），（Z₃）に在るか否
かを判別する。そして、バルブ制御手段（11）からの情
報に基いて操作レバー（10a）及び（10b）、オフセット
スイッチ（S₄）によるシリンダ（C₁）ないし（C₄）の操
作方向を検出すると共に、この検出方向と前記判別結果
とに基いてバルブ制御手段（11）に所定の信号出力をし
てバルブ（V₁）ないし（V₄）の操作に規制を付与した
り、規制付与を解除することにより、ブーム（６）、ア
ーム（８）及びバケット（９）の揺動操作またはオフセ
ット操作を可能にしたり不能にするのである。すなわ
ち、検出バケット位置が運転部（３）の前方側に設定の
第１危険回避域（Z₁）に在ると判別すると、ブーム
（６）の下降、アーム（８）の排土側作動及びバケット
（９）の左右側いずれものオフセット作動を可能にしな
がら、ブーム（６）の上昇側及びアーム（８）のかき込
み側の作動を禁止するのである。そして、検出バケット
位置が運転部（３）の横側に設定の第２危険回避域
（Z₂）に在ると判別すると、ブーム（６）の昇降側いず
れもの作動、アーム（８）の排土側、かき込み側いずれ
もの作動、バケット（９）の反運転部側へのオフセット
作動を可能にしながら、バケット（９）の運転部側への
オフセット作動を禁止するのである。そして、検出バケ
ット位置が運転部（３）の前側と横側にわたって設定の
第３危険回避域（Z₃）に在ると判別すると、ブーム
（６）の下降側作動、アーム（８）の排土側作動、バケ
ット（９）の反運転部側へのオフセット作動を可能にし
ながら、ブーム（６）の上昇側作動、アーム（８）のか
き込み側作動及びバケット（９）の運転部側へのオフセ
ット作動を禁止するのである。

格納制御手段（14）は格納スイッチ（S₆）の切換え操
作によって作用状態と作用解除状態に切換わるように構
成すると共に、作用状態になると、第９図に示すフロー
に基いて自動作動するように構成してある。すなわち、
作用状態になると、ブーム角センサ（P₁）、アーム角セ
ンサ（P₂）及びオフセットセンサ（P₄）夫々による検出
結果に基いてバルブ制御手段（11）に信号出力してバル
ブ（V₁），（V₂）及び（V₄）を操作させることにより、
ブームシリンダ（C₁）、アームシリンダ（C₂）及びオフ
セットバルブ（V₄）を自動操作し、危険回避制御手段
（13）による作用によってバケット（９）が運転部
（３）に侵入しないようにしながらバックホウ装置
（５）を小旋回格納状態に切換えるのである。

バケット角制御手段（15）はバケット角制御スイッチ
（S₇）の切換え操作によって作用状態と作用解除状態に
切換わるように構成すると共に、作用状態になると、第
12図に示すフローに基いて自動作動するように構成して
ある。

すなわち、水平姿勢設定スイッチ（S₈）を入り操作す
ると、格納スイッチ（S₆）が入りに切換わるに伴って自
動的に設定手段（17）が格納スイッチ切換わり時におけ
るセンサ（P₁）ないし（P₃）による検出結果に基いてバ
ケット（９）の対機体姿勢を算出すると共にこの算出バ
ケット姿勢を制御目標バケット姿勢として設定し、バケ
ット角制御手段（15）がセンサ（P₁）ないし（P₃）及び
設定手段（17）からの情報に基いてバルブ制御手段（1
1）に所定の信号を出力してバケットバルブ（V₃）を操
作させることによってバケットシリンダ（C₃）を自動的
に操作し、バケット（９）をブーム（６）及びアーム
（８）の格納用揺動にかかわらず設定手段（17）による
設定バケット姿勢に維持するのである。つまり、バック
ホウ装置自動格納が行われる際のバケット姿勢を自動格
納の始動操作がされた時におけるバケット（９）の対機
体姿勢に維持するのである。そして、水平姿勢設定スイ
ッチ（S₈）を切りに操作すると、格納スイッチ（S₆）が
入りに切換わった時のセンサ（P₁）ないし（P₃）による
検出結果の如何にかかわらず設定手段（17）が制御目標
バケット姿勢として水平姿勢を設定し、バケット角制御
手段（15）がセンサ（P₁）ないし（P₃）及び設定手段
（17）からの情報に基いてバルブ制御手段（11）に所定
の信号を出力することによってバケットシリンダ（C₃）
を自動的に操作し、バケット（９）をブーム（６）及び
アーム（８）の格納用揺動にかかわらず水平姿勢に維持
するのである。

オフセット戻し制御手段（16）には第５図に示すよう
に記憶手段（18）を備えてあり、この記憶手段（18）は
第７図に示すように、格納スイッチ（S₆）が入り操作さ
れて格納制御手段（14）が作用状態に切換わると、この
切換わりに伴ってオフセット制御手段（16）が出力する
信号のために記憶作動し、格納制御手段（14）の作用状
態への切換わり時におけるオフセットセンサ（P₄）によ
る検出結果（θ）を記憶するように構成してある。そし
て、オフセット戻し制御手段（16）は、オフセット戻し
スイッチ（S₉）の切換え操作によって作用状態と作用解
除状態とに切換わるように構成すると共に、作用状態に
なると第10図に示すフローに基いて自動作動するように
構成してある。すなわち、アーム角センサ（P₂）及びバ
ケット角センサ（P₃）による検出結果に基いてバケット
（９）のブーム基端側部分（6a）に対する位置を検出す
ると共に、この検出結果に基いてバケット（９）はオフ
セット操作してもブーム基端側部分（6a）に干渉しない
位置及び姿勢条件にあるか否かを判断するのである。そ
して、バケット（９）が干渉条件にあると判断した時に
は、バルブ制御手段（11）に所定の信号出力をしてオフ
セットバルブ（V₄）を中立に維持操作させることによ
り、オフセットシリンダ（C₄）を停止操作してバケット
（９）のオフセット作動を禁止し、バケット（９）が非
干渉条件にあると判断した時には、オフセットセンサ
（P₄）及び記憶手段（18）からの情報に基いて自動的に
バルブ制御手段（11）に所定の信号出力をしてオフセッ
トバルブ（V₄）を操作させることにより、オフセットセ
ンサ（P₄）による検出結果が記憶手段（18）による記憶
偏位量（θ）に等しくまたはほぼ等しくなる状態にオフ
セットシリンダ（C₄）を自動操作し、バケット（９）を
格納前のオフセット位置に戻すのである。

上記実施構造では、バケット（９）がその全体にわた
ってブーム基端側部分（6a）に対してその横側方に偏位
する状態をバックホウ装置（５）の小旋回格納状態とし
て設定しているが、バケット（９）の左右中心がブーム
基端側部分（6a）の左右中心に対して横偏位すると共に
バケット（９）の運転部側の横一端側部分がブーム基端
側部分（6a）と旋回台前後方向に並らぶ状態を小旋回格
納状態として設定して実施してもよい。

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制御装置の実施例を示
し、第１図はバックホウ装置の平面図、第２図はバック
ホウ全体の側面図、第３図はバックホウ装置格納状態の
側面図、第４図はバックホウ装置格納状態の平面図、第
５図はブロック図、第６図は危険回避域の説明図、第７
図及び第８図はメインフロー図、第９図は自動格納フロ
ー図、第10図は自動オフセット戻しフロー図、第11図は
危険回避フロー図、第12図はバケット角制御フロー図で
ある。第13図は自動オフセット戻しの比較例を示すフロー図で
ある。（２）……旋回台、（５）……バックホウ装置、（６）
……ブーム、（８）……アーム、（９）……バケット、
（14）……格納制御手段、（16）……オフセット戻し制
御手段、（18）……記憶手段、（C₁）……ブームシリン
ダ、（C₂）……アームシリンダ、（C₄）……オフセット
シリンダ、（P₁）……ブーム角センサ、（P₂）……アー
ム角センサ、（P₄）……オフセットセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── 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番地株式会社クボタ堺製造所内 (56)参考文献特開平１−271530（ＪＰ，Ａ) 特開平２−88824（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バックホウ装置（５）を旋回台（２）の運
転部横側方箇所に取付けると共に、前記バックホウ装置
（５）のバケット（９）をブーム（６）の基端側部分
（6a）に対して旋回台横方向に移動調節するオフセット
シリンダ（C₄）を設けて、前記バックホウ装置（５）の
前記ブーム（６）、アーム（８）及び前記バケット
（９）が前記旋回台側に引退すると共に前記バケット
（９）が前記基端側部分（6a）に対して横偏位する格納
状態に前記バックホウ装置（５）が切換わるように構成
したバックホウの制御装置であって、前記ブーム（６）
の前記旋回台（２）に対する上下揺動角を検出するブー
ム角センサ（P₁）、前記アーム（８）の前記ブーム
（６）に対する揺動角を検出するアーム角センサ
（P₂）、及び、前記バケット（９）の前記基端側部分
（6a）に対する横移動量を検出するオフセットセンサ
（P₄）を設け、前記ブーム角センサ（P₁）、前記アーム角センサ（P₂）
及び前記オフセットセンサ（P₄）夫々による検出結果に
基いてブームシリンダ（C₁）、アームシリンダ（C₂）及
び前記オフセットシリンダ（C₄）を自動操作し、前記バ
ックホウ装置（５）を前記旋回台（２）から前方に突出
する作業状態から前記格納状態に自動的に切換える格納
制御手段（14）を、作用状態と作用解除状態とに切換え
操作自在に設け、前記オフセットセンサ（P₄）による検出結果の記憶手段
（18）を、前記格納制御手段（14）の作用状態への切換
え操作に伴って自動的にこの切換わり時における前記オ
フセットセンサ（P₄）の検出結果を記憶するよう作動す
る状態で設け、前記オフセットセンサ（P₄）による検出結果が前記記憶
手段（18）による記憶偏位量に等しくまたはほぼ等しく
なる状態に前記オフセットシリンダ（C₄）を自動操作す
るオフセット戻し制御手段（16）を、作用状態と作用解
除状態に切換え操作自在に設けてあるバックホウの制御
装置。