JP2624405B2 - 作業車の作業装置姿勢制御構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機体に備えられた作業
装置を油圧アクチュエータにより姿勢変更操作可能に構
成した作業車の作業装置姿勢制御構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】前述のような作業車の一例に土木作業用
のバックホウがある。このバックホウでは作業者が操作
する操作レバー（人為操作具に相当）の操作方向を検出
する方向検出センサーを備えて、この方向検出センサー
からの信号に基づき、制御弁を操作し油圧シリンダ（油
圧アクチュエータに相当）を作動させて、バックホウ装
置（作業装置に相当）の姿勢を変更操作するように構成
している。この場合、バックホウ装置に掛かる負荷を検
出する負荷センサーを別に設けてこの負荷が大きくなれ
ば、エンジンを出力の上昇側に操作して油圧シリンダ用
の油圧ポンプの吐出量を大きくしたり、この油圧ポンプ
を可変容量型として油圧ポンプ自身を吐出量の増大側に
操作したりする制御手段を備えているものがある。これ
により、バックホウ装置の作動の遅れ及び掘削力不足を
補っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の構成であると、
バックホウ装置に掛かる負荷を検出する専用の負荷セン
サー（例えば、油圧シリンダ内での急激な圧力上昇を検
出する圧力センサー等）を設ける必要がある。従って、
専用の負荷センサーの省略と言う構造の簡素化の面で改
良の余地がある。本発明は、作業装置用として専用の負
荷センサーを備えなくても、作業装置に掛かる負荷を検
出して前述のような制御が行えるように構成することを
目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以上のよ
うな作業車の作業装置姿勢制御構造において、次のよう
に構成することにある。つまり、 〔１〕機体に備えられた作業装置の姿勢を変更操作する
油圧アクチュエータと、機体に対する作業装置の姿勢を
検出する姿勢検出センサーと、人為操作具の操作方向を
検出する方向検出センサーとを備え、人為操作具の操作
方向に対応する方向に作業装置が姿勢変更操作されるよ
うに、油圧アクチュエータを作動させる第１制御手段を
備えると共に、人為操作具を中立位置から操作した際の
作業装置の姿勢変更開始の遅れを検出する遅れ検出手段
と、検出される遅れが大きくなると、エンジンを出力の
上昇側に操作する第２制御手段とを備えている。

【０００５】〔２〕機体に備えられた作業装置の姿勢を
変更操作する油圧アクチュエータと、機体に対する作業
装置の姿勢を検出する姿勢検出センサーと、人為操作具
の操作方向を検出する方向検出センサーとを備え、人為
操作具の操作方向に対応する方向に作業装置が姿勢変更
操作されるように、油圧アクチュエータを作動させる第
１制御手段を備えると共に、人為操作具を中立位置から
操作した際の作業装置の姿勢変更開始の遅れを検出する
遅れ検出手段と、検出される遅れが大きくなると、油圧
アクチュエータに作動油を供給する可変容量型の油圧ポ
ンプを、吐出量の増大側に操作する第２制御手段を備え
ている。

【０００６】

【作用】

〔Ｉ〕作業車においては作業装置の姿勢を検出する姿勢
検出センサーを設けて、作業中での作業装置の姿勢を連
続的に検出し、各種の姿勢制御を行っている場合が多
い。例えば、作業車の一例であるバックホウにおいて
は、バックホウ装置（作業装置に相当）の姿勢を検出し
て、バックホウ装置を不用意に建物の天井にぶつけてし
まわないようにバックホウ装置の作動の高さを制限した
り、バックホウ装置を不用意に操縦部側に操作して作業
者が危険な状態にならないように、バックホウ装置が設
定距離にまで操縦部に接近すると、それ以上バックホウ
装置を操縦部側に操作できないようにする制御を備えて
いるものがある。

【０００７】この場合、人為操作具を操作して作業装置
の姿勢を変更操作する場合に、作業装置に対して大きな
負荷が掛かっていなければ、人為操作具の操作を示す方
向検出センサーの信号が発信されてから、遅れることな
く油圧アクチュエータが作動して、作業装置の姿勢変更
開始を示す前述の姿勢検出センサーの信号が発信され
る。逆に、作業装置に大きな負荷が掛かっていればこの
負荷が油圧アクチュエータに対する大きな抵抗となるの
で、方向検出センサーの信号が発信されてから、油圧ア
クチュエータの作動が遅れて姿勢検出センサーの信号の
発信も遅れる。

【０００８】そこで、前項〔１〕のように構成すると、
姿勢検出センサーの信号の発信の遅れにより、作業装置
に大きな負荷が掛かっていると判断される。そして、こ
れに基づき、エンジンが出力の上昇側に操作されて作業
装置の作動の遅れが補われるのである。以上のように、
請求項１における作業装置用の姿勢検出センサーは本来
の姿勢制御用の機能と、作業装置に掛かる負荷検出用の
機能の２組の機能を備えることになる。

【０００９】〔ＩＩ〕前項〔２〕のように構成すると前
述と同様に、姿勢検出センサーの信号の発信の遅れによ
り、作業装置に大きな負荷が掛かっていると判断され
る。そして、これに基づき、油圧ポンプ自身が吐出量の
増大側に操作されて作業装置の作動の遅れが補われるの
である。以上のように、請求項２おける作業装置用の姿
勢検出センサーは、請求項１の場合と同様に本来の姿勢
制御用の機能と、作業装置に掛かる負荷検出用の機能の
２組の機能を備えることになる。

【００１０】

【発明の効果】以上のように、作業車において既存の構
造である作業装置の姿勢検出センサーを作業装置の負荷
センサーに兼用することが可能になり、専用の負荷セン
サーを省略することができるようになって、作業装置姿
勢制御構造の簡素化を図ることができた。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図３に作業車の一例であるバックホウの全体側面
を示しており、ゴムクローラ形式の走行装置１の上部に
旋回台２が支持され、この旋回台２の前部にバックホウ
装置３（作業装置に相当）が備えられている。このバッ
クホウ装置３は、油圧シリンダ１１（油圧アクチュエー
タに相当）により上下に揺動駆動されるブーム４、油圧
シリンダ１２（油圧アクチュエータに相当）により前後
に揺動駆動されるアーム５、及び油圧シリンダ１３（油
圧アクチュエータに相当）により掻き込み揺動駆動され
るバケット６を備えて構成されている。そして、旋回台
２の旋回駆動用として、油圧モータ１４が備えられてい
る。

【００１２】バックホウ装置３におけるブーム４は図３
に示すように、上下に揺動駆動される第１ブーム４ａ前
端の軸芯Ｐ１周りに第２ブーム４ｂが揺動自在に連結さ
れ、この第２ブーム４ｂ前端の軸芯Ｐ２周りに支持ブラ
ケット４ｃが揺動自在に連結されて構成されており、こ
の支持ブラケット４ｃにアーム５が連結されている。そ
して、第１ブーム４ａと支持ブラケット４ｃとに亘り連
係リンク８が架設されて平行四連リンクが構成されてお
り、油圧シリンダ７（油圧アクチュエータに相当）によ
り第２ブーム４ｂを揺動駆動することによって、アーム
５及びバケット６を平行に左右移動させることができる
ように構成している。

【００１３】図２に示すようにブーム４の油圧シリンダ
１１に対する制御弁２１、アーム５の油圧シリンダ１２
に対する制御弁２２、バケット６の油圧シリンダ１３に
対する制御弁２３、及び旋回台２の油圧モータ１４に対
する制御弁２４が備えられており、この制御弁２１〜２
４は３位置切換式で電磁操作式である。又、ブーム４に
おける第２ブーム４ｂの油圧シリンダ７に対して、３位
置切換式で電磁操作式の制御弁２５が備えられている。

【００１４】図２及び図３に示すように、旋回台２に右
操作レバー９（人為操作具に相当）及び左操作レバー１
０（人為操作具に相当）が備えられている。この右及び
左操作レバー９，１０は前後左右に操作自在であり、右
操作レバー９の前後方向の操作を検出するポテンショメ
ータ１５、左右方向の操作を検出するポテンショメータ
１６が備えられると共に、左操作レバー１０の前後方向
の操作を検出するポテンショメータ１７、左右方向の操
作を検出するポテンショメータ１８が備えられている。
そして、各ポテンショメータ１５〜１８（以上、方向検
出センサーに相当）からの操作信号が制御装置１９に入
力されている。又、旋回台２の下部前側に操作ペダル２
６（人為操作具に相当）が設けられ、この操作ペダル２
６からの操作信号が制御装置１９に入力されている。

【００１５】以上の構成により、右操作レバー９を前又
は後に操作するとブーム４用の制御弁２１が下降側又は
上昇側に操作され、右又は左に操作すると制御弁２３が
バケット６の排土側又は掻き込み側に操作される。又、
左操作レバー１０を前又は後に操作すると制御弁２２が
アーム５の上げ側又は掻き込み側に操作され、右又は左
に操作すると制御弁２４が旋回右側又は旋回左側に操作
される。又、操作ペダル２６を右又は左に踏み分けるこ
とにより、制御弁２５が第２ブーム４ｂの右又は左移動
側に操作される（以上、第１制御手段に相当）。

【００１６】図３に示すように、旋回台２に対するブー
ム４の上下角度を検出する第１角度センサー２０（姿勢
検出センサーに相当）が第１ブーム４ａの基部に設けら
れ、ブーム４の支持ブラケット４ｃに対するアーム５の
角度を検出す第２角度センサー２７（姿勢検出センサー
に相当）が、アーム５と支持ブラケット４ｃの連結点に
設けられている。そして、第１ブーム４ａに対する第２
ブーム４ｂの左右角度を検出する第３角度センサー２８
（姿勢検出センサーに相当）が、第１ブーム４ａの先端
に設けられている。

【００１７】以上のような第１，２，３角度センサー２
０，２７，２８の検出値に基づき、バックホウ装置３の
高さ制限の制御を行っている。つまり、制御装置１９に
おいて第１角度センサー２０の検出値及びブーム４の長
さから、地面から第２角度センサー２７までの高さを演
算すると共に、この演算値に定数を加えることにより地
面から油圧シリンダ１２の先端の位置までの高さを算出
している。そして、前述の地面から第２角度センサー２
７までの高さの演算値、第２角度センサー２７の検出値
及びアーム５の長さにより、地面からアーム５の先端ま
での高さを演算すると共に、この演算値に定数を加えて
地面から油圧シリンダ１３の先端の位置までの高さを算
出している。

【００１８】例えば建物の内部等のように作業の高さに
制限のある場合には、建物の天井等を制限高さとして設
定しておく。右及び左操作レバー９，１０を操作してブ
ーム４の先端又はアーム５の先端を建物の天井の近傍に
まで操作した場合、前述のようにして２種類の高さが連
続的に算出されており、算出した高さの内で高い方をそ
の時点でのバックホウ装置３の高さとする。そして、こ
のバックホウ装置３の高さが前述の制限高さに達する
と、右及び左操作レバー９，１０をそれ以上上昇側に操
作しても、バックホウ装置３が上昇側に操作されない。
これにより、バックホウ装置３を不用意に建物の天井に
ぶつけてしまうような事態が未然に防止されるのであ
る。

【００１９】又、このバックホウにおいては、第１，
２，３角度センサー２０，２７，２８の検出値に基づ
き、危険回避の制御も行っている。つまり、図３に示す
ように、旋回台２の操縦部を覆うキャビン２９に対し
て、このキャビン２９から所定距離だけ外方に離れた危
険面（図示せず）がキャビン２９の前側及び横側方の空
間上に設定されている。

【００２０】そして、作業中において第１，２，３角度
センサー２０，２７，２８の検出値に基づきアーム５の
先端の位置が連続的に算出されており、このアーム５の
先端が危険面に達した場合、右及び左操作レバー９，１
０、操作ペダル２６により危険面を越えてバックホウ装
置３をキャビン２９側に操作しようとしても、この操作
が阻止されるのである。これにより、バックホウ装置３
を不用意にキャビン２９にぶつけてしまうような事態が
未然に防止されるのである。

【００２１】次に、バックホウ装置３に掛かる負荷を検
出する構成、及び負荷の増大に対する処置について説明
する。図１に示すように、作業者が右又は左操作レバー
９，１０、又は操作ペダル２６を操作して（ステップＳ
１）、各ポテンショメータ１５〜１８から信号が制御装
置１９に入力されたとする（ステップＳ２）。この場
合、前述の信号に対応する制御弁２１〜２５に操作信号
が発信されると同時に（ステップＳ３）、タイマーによ
る微小時間のカウントが開始される（ステップＳ４）。

【００２２】そして、バックホウ装置３に掛かる負荷が
設定以下に軽ければ、バックホウ装置の各油圧シリンダ
７，１１，１２，１３が遅れることなく作動を開始し
て、この作動を開始したことの信号が、第１，２，３角
度センサー２０，２７，２８から制御装置１９に入力さ
れるので（ステップＳ５）、この場合には特になにも制
御は行われない。

【００２３】逆に、バックホウ装置３に掛かる負荷が設
定以上の大きいものであれば、図２の制御弁２１〜２５
が切換操作されているのに、バックホウ装置３の作動の
開始が遅れる状態となる。従って、作動の開始を示す第
１，２，３角度センサー２０，２７，２８からの信号が
制御装置１９に入力されるまでに、微小時間のカウント
が終了してしまう（ステップＳ６）（遅れ検出手段に相
当）。

【００２４】この場合、図２に示すように制御弁２１〜
２５用の油圧ポンプ３１を駆動するエンジン３０におい
て、制御装置１９からの信号によりアクチュエータ３３
が、エンジン３０のアクセル部３２を出力の上昇側に操
作する（ステップＳ７）。これにより、エンジン３０の
出力が増大して油圧ポンプ３１からの吐出量が大きくな
り、バックホウ装置３の作動の遅れ及び掘削力の不足が
補われるのである（第２制御手段に相当）。

【００２５】〔別実施例〕前述の実施例においては、エ
ンジン３０の出力（回転数）が油圧ポンプ３１の吐出量
となるので、エンジン３０の出力を上昇操作している。
これを、図４に示すように構成してもよい。つまり、油
圧ポンプ３１を可変容量型にして、バックホウ装置３に
掛かる負荷が大きい場合には、アクチュエータ３４によ
り油圧ポンプ３１を吐出量の増大側に操作するのであ
る。

【００２６】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１】バックホウ装置に掛かる負荷の検出の流れを示
すフローチャート

【図２】右及び左操作レバー、操作ペダル、制御弁、油
圧ポンプ等の連係状態を示す回路図

【図３】バックホウの全体側面図

【図４】別実施例における油圧ポンプ付近の回路図

【符号の説明】

３ 作業装置 ７，１１，１２，１３ 油圧アクチュエータ ９，１０，２６ 人為操作具 １５，１６，１７，１８ 方向検出センサー ２０，２７，２８ 姿勢検出センサー ３０ エンジン ３１ 油圧ポンプ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体に備えられた作業装置（３）の姿勢
   を変更操作する油圧アクチュエータ（７），（１１），
   （１２），（１３）と、機体に対する前記作業装置
   （３）の姿勢を検出する姿勢検出センサー（２０），
   （２７），（２８）と、人為操作具（９），（１０），
   （２６）の操作方向を検出する方向検出センサー（１
   ５），（１６），（１７），（１８）とを備え、前記人
   為操作具（９），（１０），（２６）の操作方向に対応
   する方向に前記作業装置（３）が姿勢変更操作されるよ
   うに、前記油圧アクチュエータ（７），（１１），（１
   ２），（１３）を作動させる第１制御手段を備えると共
   に、前記人為操作具（９），（１０），（２６）を中立
   位置から操作した際の作業装置（３）の姿勢変更開始の
   遅れを検出する遅れ検出手段と、検出される前記遅れが
   大きくなると、エンジン（３０）を出力の上昇側に操作
   する第２制御手段とを備えている作業車の作業装置姿勢
   制御構造。
2. 【請求項２】 機体に備えられた作業装置（３）の姿勢
   を変更操作する油圧アクチュエータ（７），（１１），
   （１２），（１３）と、機体に対する前記作業装置
   （３）の姿勢を検出する姿勢検出センサー（２０），
   （２７），（２８）と、人為操作具（９），（１０），
   （２６）の操作方向を検出する方向検出センサー（１
   ５），（１６），（１７），（１８）とを備え、前記人
   為操作具（９），（１０），（２６）の操作方向に対応
   する方向に前記作業装置（３）が姿勢変更操作されるよ
   うに、前記油圧アクチュエータ（７），（１１），（１
   ２），（１３）を作動させる第１制御手段を備えると共
   に、前記人為操作具（９），（１０），（２６）を中立
   位置から操作した際の作業装置（３）の姿勢変更開始の
   遅れを検出する遅れ検出手段と、検出される前記遅れが
   大きくなると、前記油圧アクチュエータ（７），（１
   １），（１２），（１３）に作動油を供給する可変容量
   型の油圧ポンプ（３１）を、吐出量の増大側に操作する
   第２制御手段を備えている作業車の作業装置姿勢制御構
   造。