JP2629086B2 - バックホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバックホウにおいて、運
転部に着座している作業者の安全構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックホウにおいて運転部に対する安全
構造の一例が、特開平２‐２５６７２２号公報に開示さ
れている。この構造においては、運転部の最外側部から
外方に所定距離だけ離れた危険面を空間上に設定し、バ
ックホウ装置のバケットの位置を検出する位置センサー
を設けて、この位置センサーの検出に基づきバケットが
危険面を越えて運転部側に入り込もうとすると、バック
ホウ装置駆動用の油圧シリンダを停止させてこれを牽制
阻止する牽制手段を備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のように構成する
と、運転部の作業者がバックホウ装置を操作している場
合に、誤ってバケットを運転部側に至近距離まで近づけ
るような操作を行ってしまっても、バケットが危険面に
達すればバックホウ装置が自動的に停止するものとなっ
ている。しかしながら、構造的にはバックホウ装置及び
バケットは前述の危険面を越える範囲にまで操作するこ
とが可能になっており、又、この牽制手段はバックホウ
装置に備えた複数のセンサ類からの信号に基づいてバケ
ットの位置を計測して制御を行うように構成されている
ので、センサ類の故障時にはバケットが危険面に達して
もバックホウ装置が停止しないことも考えられ改善の余
地がある。そこで、作業時の安全を確保する面からセン
サ類の故障時にはバックホウ装置を停止させることも考
えられるが、このようにバックホウ装置を停止させるよ
う構成すると、例えば、センサ類の故障時にバックホウ
装置を格納する操作、あるいは、作業者が故障を認識し
た状態でバックホウ装置を作動させたい場合にも作動を
行えない不都合に繋がるものとなり、この不都合を解消
する手段も必要となる。

【０００４】本発明の目的は、安全性を確保しながら、
センサ類が故障状態でも任意の作動を可能にするバック
ホウ装置を合理的に構成する点にある。

【０００５】

〔１〕

運転部の最外側部から外方に所定距離だけ離れた危険面
を空間上に設定し、バックホウ装置のバケットの位置を
検出する位置センサーを設けて、この位置センサーの検
出に基づき前記バケットが前記危険面を越えて運転部側
に入り込もうとすると、前記バックホウ装置駆動用の油
圧シリンダを停止させてこれを牽制阻止する牽制手段を
設けると共に、この牽制手段の制御動作を前記位置セン
サからの信号が異常な値である場合には前記バックホウ
装置駆動用の油圧シリンダを停止させるよう設定し、
又、前記位置センサからの信号の状態に拘わらず前記牽
制手段の制御動作を停止させた状態で前記バックホウ装
置駆動用の油圧シリンダの手動制御を許容する優先操作
手段を備えている。

【０００６】〔２〕 前項〔１〕の構成に加えて、牽制手段の作動及び停止に
関係なく、バックホウ装置のブームがその作動範囲のス
トロークエンド付近に達すると、ブームの速度を自動的
に減速操作する減速手段を備えている。

【０００７】

【作用】前項〔１〕のように構成した場合、バケットが
危険面を越えて運転部側に入り込むような操作を作業者
が行おうとしても、牽制手段がバックホウ装置及びバケ
ットを危険面にて停止させるものとなり、又、バケット
の位置を検出する位置センサから異常な信号な値が検出
された場合には、油圧シリンダの作動を自動的に停止さ
せるので位置センサが故障の場合にもバケットが危険面
を越えて運転部に接近することがない。更に、位置セン
サが故障の場合においてバックホウ装置を作動させたい
場合には優先操作手段を操作することにより手動制御で
バックホウ装置を任意の位置に操作できるものとなる。

【０００８】前項〔２〕のように構成した場合、例え
ば、優先操作手段で牽制手段の制御動作を停止させた状
態においてもバケットが危険面を越える越えないに関係
なくブームを操作した場合に、ブームがその作動範囲の
ストロークエンドの少し手前に達すると自動的に減速操
作されるので、ブームがストロークエンドに達した際の
ショックが緩和されるのである。

【０００９】

【発明の効果】請求項１によると、バケットを運転部に
引き寄せる操作を行っても牽制手段が危険面を越えて運
転部に接近する作動を阻止し、又、位置センサの故障時
にはバックホウ装置の作動を牽制手段が強制的に停止さ
せるので安全が確保され、しかも、位置センサが故障の
状態でも優先操作手段を操作するだけでバックホウ装置
を手動制御で作動させ得るバックホウが構成されたので
ある。

【００１０】請求項２によると、特に牽制手段を停止状
態に操作している場合において、ブームがストロークエ
ンドに達した際のショックが緩和されるので、ブーム及
びブーム用の油圧シリンダの保護が図れると共に、作業
者に不安感を与えることがない。

【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５は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にドーザ２０及びこの上部に
旋回台２が支持され、旋回台２の前部にバックホウ装置
３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により上下に揺動駆動されるブーム４、油圧
シリンダ１２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、図３に示すよう
に旋回台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５
及び図２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されている。

【００１３】図３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、ブーム４における第２ブーム
４ｂの油圧シリンダ７に対する制御弁２５、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が備えられている。この
制御弁２１〜２５は３位置切換式でパイロット操作形式
であり、パイロット圧に基づく開度調節により流量制御
が可能である。そして、各制御弁２１〜２５に対して開
度操作用のパイロット圧を発生する電磁比例減圧弁型式
のパイロット弁３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３
ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂが設けら
れている。

【００１４】図３及び図５に示すように、旋回台２に右
操作レバー９及び左操作レバー１０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の前後方向の操作位置を検出す
るポテンショメータ１５、左右方向の操作位置を検出す
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の前後方向の操作位置を検出するポテンショメ
ータ１７、左右方向の操作位置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の前部下部に操作ペダル２６が設
けられ、この操作ペダル２６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
は後に操作するとこれに基づきパイロット弁３１ａ，３
１ｂがパイロット圧を発生し、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
これに基づきパイロット弁３３ａ，３３ｂがパイロット
圧を発生し、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のである。又、左操作レバー１０を
前又は後に操作するとこれに基づきパイロット弁３２
ａ，３２ｂがパイロット圧を発生し、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
作するとこれに基づきパイロット弁３４ａ，３４ｂがパ
イロット圧を発生し、制御弁２４が旋回右側又は旋回左
側に操作される。操作ペダル２６を右又は左に踏み分け
るとこれに基づきパイロット弁３５ａ，３５ｂがパイロ
ット圧を発生し、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。

【００１６】以上の操作において、右及び左操作レバー
９，１０用の各ポテンショメータ１５〜１８は右及び左
操作レバー９，１０の操作方向だけではなく、その中立
位置からの操作量も検出している。これにより、右及び
左操作レバー９，１０の操作量が大きい程、パイロット
弁３１ａ〜３４ｂのパイロット圧が大となり制御弁２１
〜２４が流量大側に操作されるように、つまり右及び左
操作レバー９，１０を大きく操作する程、油圧シリンダ
１１〜１３及び油圧モータ１４が高速で作動するように
構成されている。

【００１７】図５に示すように、ブーム４（第１ブーム
４ａ）の上下角度を検出するポテンショメータ３６（位
置センサーに相当）、第２ブーム４ｂの左右角度を検出
するポテンショメータ３７（位置センサーに相当）及び
アーム５の前後角度を検出するポテンショメータ３８
（位置センサーに相当）が設けられており、この各ポテ
ンショメータ３６，３７，３８からの検出信号が、制御
装置１９に入力されている。

【００１８】そして、ブーム４、第２ブーム４ｂ及びア
ーム５を右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル２６
により操作している状態において、ブーム４、第２ブー
ム４ｂ及びアーム５の油圧シリンダ１１，７，１２がそ
のストロークエンドの少し手前に達したことがポテンシ
ョメータ３６，３７，３８により検出されると、右及び
左操作レバー９，１０、操作ペダル２６の操作位置に関
係なくパイロット弁３１ａ，３１ｂ，３５ａ，３５ｂ，
３２ａ，３２ｂのパイロット圧が自動的に落とされて、
油圧シリンダ１１，７，１２の伸縮速度が自動的に減速
操作されるように構成している。

【００１９】図１及び図２に示すように旋回台２におい
ては、右側にバックホウ装置３が配置され、左側に運転
席２８や右及び左操作レバー９，１０等で構成された運
転部２７が配置されている。そして、旋回台２の左右中
央においてバックホウ装置３と運転部２７とを仕切る窓
付きの縦仕切り板２９（運転部２７の最外側部に相当）
が設けられており、この縦仕切り板２９の上端にも旋回
台２の外側に沿った半円形状の上仕切り板３０（運転部
２７の最外側部に相当）が固定されている。そして、地
面Ｇから所定高さにある運転部２７下部付近の所定位置
Ｄより上方の範囲において、縦仕切り板２９の前端面よ
り前方（外方）に所定距離だけ離れた前危険面Ａ１、及
び縦仕切り板２９のバックホウ装置３側の側面から右方
（外方）に所定距離だけ離れた横危険面Ａ２が制御装置
１９内に設定されている。

【００２０】この場合、バケット６をアーム５の先端に
連結しているバケットピン６ａ（図１参照）が、この前
危険面Ａ１上に在る状態おいてバケット６を最も運転部
２７側に近づくように操作しても、運転部２７から所定
距離だけ離れた軌跡Ｃ１上にバケット６の先端があるよ
うに前危険面Ａ１が設定されている。又、図２に示すよ
うにバケットピン６ａが横危険面Ａ２上に在る状態おい
て、バケット６の横側面が縦仕切り板２９から所定距離
だけ離れた軌跡Ｃ２上にあるように、横危険面Ａ２が設
定されている。

【００２１】前及び横危険面Ａ１，Ａ２から所定距離だ
け前方又は右方の距離だけ離れた面が設定され、この空
間の面と横危険面Ａ１，Ａ２との間に前減速領域Ｂ１及
び横減速領域Ｂ２が制御装置１９内に設定されている。

【００２２】バックホウ装置３より地面Ｇの掘削を行う
場合に、バックホウ装置３がどれだけ走行装置１側に寄
って掘削が行えるかと言うバックホウ装置３自身の機械
的な作動限界が事前に求められている。そして、作動限
界に操作した場合にバケットピン６ａがどの軌跡を通る
かが算出されており、この作動限界に対応するバケット
ピン６ａの軌跡よりも少し余裕（外側）のある軌跡を境
界面Ｅとして、図１に示すように所定位置Ｄより下方の
範囲において制御装置１９内に設定している。そして、
境界面Ｅは前危険面Ａ１に滑らかにつながるように設定
されており、バケットピン６ａが境界面Ｅ上にある場合
においてバケット６を最も走行装置１に近づくように操
作した場合に、バケット６の先端は軌跡Ｃ３上を通る。

【００２３】以上のような前及び横危険面Ａ１，Ａ２、
前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２、境界面Ｅは旋回台２に対
して設定されているものであり、旋回台２が回転するの
に伴い、旋回台２と一緒に移動して行くものである。

【００２４】制御装置１９においては、ポテンショメー
タ３６，３７，３８からの信号によるブーム４（第１ブ
ーム４ａ）の上下角度、第２ブーム４ｂの左右角度、及
びアーム５の前後角度と、第１ブーム４ａ、第２ブーム
４ｂ及びアーム５の各長さとにより、バケットピン６ａ
の位置を常時算出している。そして、バケットピン６ａ
が図１及び図２に示す前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２に入
り込むと、パイロット弁３１ａ〜３２ｂ，３５ａ，３５
ｂを操作して右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル
２６の操作に関係なく、バックホウ装置３の油圧シリン
ダ１１，１２，７の速度が減速操作される。この場合、
バケットピン６ａが前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２に入り
込むほど、つまり、バケットピン６ａが前及び横危険面
Ａ１，Ａ２に近づくほど大きく減速操作されるように構
成されている。

【００２５】そして、バケットピン６ａが前及び横危険
面Ａ１，Ａ２上に位置するような状態になった場合、バ
ケットピン６ａが前及び横危険面Ａ１，Ａ２から離れる
方向にバックホウ装置３が操作された場合には、前述の
減速とは逆に前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２内で各油圧シ
リンダ１１，１２，７の速度が増速操作されて行き、前
及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２から出たときに通常の速度に
戻し操作される。逆にバケットピン６ａが前及び横危険
面Ａ１，Ａ２上から少しでも前及び横危険面Ａ１，Ａ２
を越えて運転部２７側に操作されようとした場合には、
パイロット弁３１ａ〜３２ｂ，３５ａ，３５ｂのパイロ
ット圧が消えて制御弁２１，２２，２５によりバックホ
ウ装置３の油圧シリンダ１１，１２，７が停止操作され
る（牽制手段に相当）。

【００２６】又、バケットピン６ａが前及び横危険面Ａ
１，Ａ２上に位置する場合、バケット６の油圧シリンダ
１３の操作は行えるのであり、バケットピン６ａが前及
び横危険面Ａ１，Ａ２上を移動して行くような操作も極
低速にて行える。

【００２７】以上のように、図１に示す所定位置Ｄから
上方の部分においては前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２が設
定されているが、所定位置Ｄから下方の部分においては
このような前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２は設定されてい
ない。従って、バケットピン６ａが境界面Ｅに達するま
では右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル２６の操
作に基づいた速度にて、バックホウ装置３の油圧シリン
ダ１１，１２，１３，７が操作される。そして、バケッ
トピン６ａが少しでも境界面Ｅを越えて走行装置１側に
操作されようとした場合には、パイロット弁３１ａ〜３
２ｂ，３５ａ，３５ｂのパイロット圧が消えて制御弁２
１，２２，２５によりバックホウ装置３の油圧シリンダ
１１，１２，７が停止操作される。

【００２８】バケットピン６ａが境界面Ｅ上に位置する
場合、バケット６の油圧シリンダ１３の操作は行えるの
であり、バケットピン６ａが境界面Ｅ上を移動して行く
ような操作も行える。従って、バケット６にて走行装置
１付近の地面Ｇの土を掻き取った場合に、バケットピン
６ａが境界面Ｅ上を上方に移動して行くようにバケット
６を持ち上げて行けばよいのである。このようにすれ
ば、バケットピン６ａが境界面Ｅ上から滑らかに前危険
面Ａ１上に移行して前減速領域Ｂ１に入り、バックホウ
装置３が前述のように減速操作されるのである。

【００２９】次にキースイッチ（図示せず）のＯＮ操作
時において、前及び横危険面Ａ１，Ａ２等の設定に関す
る流れについて説明する。図３に示すように、運転部２
７において運転席２８の横に押しボタン型式の第１スイ
ッチ３９が配置されており、運転席２８の下側の開閉扉
（図示せず）の内側にＯＮ・ＯＦＦ切換保持型式の第２
スイッチ４０（優先操作手段の一例）が配置されてい
る。そして、第１及び第２スイッチ３９，４０が並列に
接続されて制御装置１９に信号が入力されるように構成
している。

【００３０】図４に示すようにエンジン（図示せず）を
始動させるべくキースイッチをＯＮ操作した場合に、第
２スイッチ４０がＯＦＦ操作されており（ステップＳ
１）、第１スイッチ３９が押し操作されなければ（ステ
ップＳ２）、前述のように前及び横危険面Ａ１，Ａ２、
前及び横減速領域Ｂ１，Ｂ２、境界面Ｅが設定されて
（ステップＳ３）、通常どおりにバックホウ装置３の減
速操作及び牽制操作が行われる状態となる。そして、ブ
ーム４（第１ブーム４ａ）、第２ブーム４ｂ及びアーム
５の各油圧シリンダ１１，７，１２がそのストロークエ
ンドに達した際の減速操作が行われる状態となる（ステ
ップＳ４）。

【００３１】以上のような通常の状態での作業中におい
て、各ポテンショメータやセンサー等から正常な信号が
制御装置１９に入力されないと、異常が発生したとして
バックホウ装置３が停止操作される（ステップＳ５，Ｓ
６）。

【００３２】そして、前述の通常の作業中において運転
部２７の作業者が第１スイッチ３９を押し操作してこの
信号が制御装置に入力されると（ステップＳ２）、運転
部２７内及び運転部２７外の２箇所の危険回避解除ラン
プ（図示せず）が点灯する（ステップＳ７）。この状態
においては、前及び横危険面Ａ１，Ａ２、前及び横減速
領域Ｂ１，Ｂ２、境界面Ｅが消去されてしまうので（ス
テップＳ８）、前述のようなバックホウ装置３の減速操
作及び牽制操作は行われず、作業者は十分に安全を確認
しながらバケット６を運転部２７や走行装置１等に至近
距離まで接近させて作業が行えるようになるのである。

【００３３】この場合にはブーム４（第１ブーム４ａ）
の油圧シリンダ１１のみにおいて、ストロークエンドに
達した際の減速操作が行われる状態になるのであり、こ
れ以外の油圧シリンダ７，１２に対してはこのような減
速操作は行われない（ステップＳ９）。又、各ポテンシ
ョメータやセンサー等から正常な信号が制御装置１９に
入力されなくても、バックホウ装置３の操作が行える。

【００３４】そして、以上のような減速操作及び牽制操
作が行われない状態での作業中において、第１スイッチ
３９を押し操作すると（ステップＳ１０）、危険回避解
除ランプが消灯して（ステップＳ１１）、ステップＳ３
に戻り再び通常の状態に戻るのである。

【００３５】エンジンの始動前において、断線等により
各ポテンショメータやセンサー等から正常な信号が制御
装置１９に入力されないことが判明している場合等にお
いては、キースイッチの操作前に第２スイッチ４０をＯ
Ｎ操作しておく。このようにしておくと、キースイッチ
のＯＮ操作後に非常運転ランプ（図示せず）が点灯して
（ステップＳ１２）、ステップＳ８に移行して前述のよ
うな減速操作、牽制操作及び各ポテンショメエータ等の
状態に関係なくバックホウ装置３の操作が行えるのであ
る。

【００３６】〔別実施例〕 前述の実施例においては図１に示すように、バケットピ
ン６ａの位置を基準として前及び横危険面Ａ１，Ａ２を
設定しているが、バケットピン６ａの位置にポテンショ
メータを設置してバケット６の先端の位置を制御装置１
９内にて常時算出するように構成してもよい。この場合
には図１及び図２に示す軌跡Ｃ１，Ｃ２が本発明の危険
面となるのである。

【００３７】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】前危険面、前減速領域及び境界面を示すバック
ホウの概略側面図

【図２】前及び横危険面、前及び横減速領域を示すバッ
クホウの概略平面図

【図３】バックホウ装置の各油圧シリンダ、制御弁、パ
イロット弁、右及び左操作レバー、第１及び第２スイッ
チ等の概略回路図

【図４】制御の流れを示すフローチャート

【図５】バックホウの全体側面図

【符号の説明】

３ バックホウ装置 ４ バックホウ装置のブーム ６ バックホウ装置のバケット ７，１１，１２ バックホウ装置駆動用の油圧シリン
ダ ２７ 運転部 ２９，３０ 運転部の最外側部 ３６，３７，３８ 位置センサー ４０ 優先操作手段 Ａ１，Ａ２ 危険面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転部（２７）の最外側部（２９），
   （３０）から外方に所定距離だけ離れた危険面（Ａ
   １），（Ａ２）を空間上に設定し、バックホウ装置
   （３）のバケット（６）の位置を検出する位置センサー
   （３６），（３７），（３８）を設けて、この位置セン
   サー（３６），（３７），（３８）の検出に基づき前記
   バケット（６）が前記危険面（Ａ１），（Ａ２）を越え
   て運転部（２７）側に入り込もうとすると、前記バック
   ホウ装置（３）駆動用の油圧シリンダ（７），（１
   １），（１２）を停止させてこれを牽制阻止する牽制手
   段を設けると共に、この牽制手段の制御動作を前記位置
   センサ（３６），（３７），（３８）からの信号が異常
   な値である場合には前記バックホウ装置（３）駆動用の
   油圧シリンダ（７），（１１），（１２）を停止させる
   よう設定し、又、前記位置センサ（３６），（３７），
   （３８）からの信号の状態に拘わらず前記牽制手段の制
   御動作を停止させた状態で前記バックホウ装置（３）駆
   動用の油圧シリンダ（７），（１１），（１２）の手動
   制御を許容する優先操作手段（４０）を備えているバッ
   クホウ。
2. 【請求項２】 前記牽制手段の作動及び停止に関係な
   く、前記バックホウ装置（３）のブーム（４）がその作
   動範囲のストロークエンド付近に達すると、前記ブーム
   （４）の速度を自動的に減速操作する減速手段を備えて
   いる請求項１記載のバックホウ。