JP2635852B2 - 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装備されて
いるバックホウ装置において、ブーム及びアームの高さ
制限の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】バックホウに装備されているバックホウ
装置は、旋回台に揺動自在に連結されるブーム、ブーム
の先端に揺動自在に連結されるアーム、及びアームの先
端に揺動自在に連結されるバケットを主な部材として構
成されている。この場合、ブーム及びアームは、一般的
に機械的な作動限界にまで揺動操作可能に設定されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特に小型のバックホウ
においては、建物の内部や果樹園等において使用される
場合がある。このような場所では、建物の天井や果実の
棚等により作業できる高さが制限されているので、この
ような場所においてバックホウ装置を不用意に上昇操作
してしまうと、ブーム又はアームを天井や果実の棚等に
ぶつけてしまうおそれがある。本発明は作業できる高さ
が制限されている場所において、バックホウ装置を天井
や果実の棚に、不用意にぶつけてしまうようなことがな
いようにすることを目的としている。

【０００４】

〔１〕

機体に対するブームの角度を検出する第１角度センサー
と、ブームに対するアームの角度を検出する第２角度セ
ンサーと、第１及び第２角度センサーの検出値により地
面からブームの先端までの高さ及び地面からアームの先
端までの高さを算出する演算手段と、バックホウ装置に
おける機械的な限度の最高位置よりも低い限界位置を空
間に設定する設定手段と、ブームの上昇を牽制阻止する
ブーム牽制手段と、アームの上昇を牽制阻止するアーム
牽制手段とを備えると共に、地面からアームの先端まで
の高さよりも、地面からブームの先端までの高さの方が
高い状態において、ブームの先端が限界位置に達する
と、ブーム牽制手段を作動させてブームの上昇を牽制阻
止し、地面からブームの先端までの高さよりも、地面か
らアームの先端までの高さの方が高い状態において、ア
ームの先端が限界位置に達すると、ブーム牽制手段及び
アーム牽制手段を作動させてブーム及びアームの上昇を
牽制阻止する高さ制御手段を備え、高さ制御手段を停止
させてバックホウ装置を最高位置まで上昇操作可能な第
１状態と、高さ制御手段の作動を許す第２状態とに人為
的に選択切換操作可能な切換手段を備えている。

【０００５】〔２〕 前項〔１〕の構成において、人為的な設定指令があった
ときのブームの先端又はアームの先端のうち、高い方の
先端の地面からの高さを限界位置として設定するように
設定手段を構成している。

【０００６】〔３〕 前項〔１〕の構成において、人為的に操作される操作部
の操作位置に対応する高さを、限界位置として設定する
ように設定手段を構成している。

【０００７】

【作用】〔Ｉ〕 バックホウに装備されるバックホウ装置は前述のように
ブーム、アーム及びバケットにより主に構成されてお
り、バックホウ装置を上下に操作した場合には例えば図
３に示すように、ブーム４の先端又はアーム５の先端が
一般的にバックホウ装置の最上位置になる。

【０００８】従って、請求項１の特徴によると建物の内
部や果樹園等において作業を行う場合には、地面から天
井又は果実の棚までの高さをバックホウ装置の限界位置
に設定して、第２状態に切換操作すればよい。これによ
り、例えば図３に示すように地面からアーム５の先端ま
での高さよりも、地面からブーム４の先端までの高さの
方が高い場合、ブーム４の先端が限界位置に達すると、
これ以上にブーム４を上昇させればブーム４の先端が限
界位置を越えるので、ブーム４の上昇が牽制阻止され
る。しかし、この状態においてアーム５の先端は限界位
置よりも低い位置にあり、アーム５の上昇を行ってもブ
ーム４の位置は変化しないので、この状態においてアー
ム５の上昇は可能となる。

【０００９】逆に地面からブーム４の先端までの高さよ
りも、地面からアーム５の先端までの高さの方が高い場
合、アーム５の先端が限界位置に達すると、これ以上に
アーム５を上昇させればアーム５の先端が限界位置を越
えるので、アーム５の上昇が牽制阻止される。この状態
においてブーム４の先端は限界位置よりも低い位置にあ
るが、この状態でブーム４の上昇を行うとアーム５も一
緒に上昇して、アーム５の先端が限界位置を越えるの
で、この状態においてブーム４の上昇も牽制阻止され
る。

【００１０】前述の第２状態に対して通常の作業地のよ
うに高さの制限が無い場合には、第１状態に切換操作す
ればよい。これにより、ブーム及びアームをその機械的
な限度の最高位置にまで操作することができる。

【００１１】〔ＩＩ〕 請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項
〔Ｉ〕に記載の「作用」を備えており、これに加えて以
下のような「作用」を備えている。請求項１のように構
成した場合に、第２状態での限界位置をどのように設定
するかが問題となる。請求項２の特徴によると第２状態
で作業を行う前に、ブームの先端又はアームの先端を天
井又は果実の棚の近傍にまで上昇操作してやり、この近
傍位置において、作業者がスイッチの操作等を行って人
為的に設定指令を出してやる。これにより、近傍位置に
おいて地面からブームの先端又はアームの先端までの高
さが算出されて、限界位置として記憶される。

【００１２】〔ＩＩＩ〕 請求項３の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項
〔Ｉ〕に記載の「作用」を備えており、これに加えて以
下のような「作用」を備えている。第２状態での限界位
置を設定する際において、地面から天井や果実の棚まで
の高さが具体的に何メートルと事前に把握されている場
合、請求項３の特徴によると、作業者が操作部を人為的
に操作して限界位置を容易に何メートルと設定すること
ができる。

【００１３】

【発明の効果】請求項１の特徴によると、作業の高さに
制限のある場合に限界位置の設定及び第２状態への切換
操作を行うことにより、作業者が不用意にブーム及びア
ームを上昇操作しても、バックホウ装置を天井等にぶつ
けて壊してしまうような事態が未然に防止されて、バッ
クホウの作業性能を向上させることができた。この場
合、地面からアームの先端までの高さよりも地面からブ
ームの先端までの高さの方が高い場合において、ブーム
の先端が限界位置に達した際、ブーム及びアームの両方
共に上昇が行えないと言うのではなく、アームの上昇は
行える。これによって、ブーム及びアームの上昇を必要
以上に牽制すると言う状態を避けることができるので、
バックホウの作業性能の不必要な低下を未然に防止する
ことができる。さらに、請求項１の特徴によると、通常
の作業地のように高さの制限が無い場合には第１状態に
切換操作することにより、ブーム及びアームをその機械
的な限度の最高位置にまで操作することができるので、
ブーム及びアームの上昇を必要以上に牽制すると言う状
態を避けると言う面において、バックホウの作業性能の
不必要な低下をさらに防止することができる。

【００１４】請求項２の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてい
る。請求項２の特徴によると、第２状態での限界位置を
設定する際において地面から天井等までの高さが把握で
きない場合、バックホウ装置を限界となる位置にまで上
昇させて限界位置を設定できるので、限界位置を直接的
に且つ正確に設定できる。

【００１５】請求項３の特徴によると、請求項１の場合
と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えてい
る。請求項３の特徴によると、地面から天井等までの高
さが事前に具体的に把握できている場合に、操作部を操
作することにより簡単に限界位置が設定できる。この場
合には作業者が作業中において、地面から何メートルの
高さに限界位置があると言うように、限界位置を視覚的
に想像しながらバックホウ装置の操作が行える。

【００１６】

【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にバックホウの全体側面を示しており、ゴム
クローラ型式の走行装置１の上部に旋回台２（機体に相
当）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。バックホウ装置３は、油圧シリンダ１
１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。図１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。

【００１７】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の
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、第２ブーム４ｂの前端の軸芯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、
支持ブラケット４ｃにアーム５が連結されている。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。

【００１８】図１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が備えられている。制御弁２１〜２４は
３位置切換式で電磁比例減圧弁形式であり、流量制御が
可能である。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３位置切換式の制御弁２５が備えられ
ている。

【００１９】図１及び図３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。
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、右操作レバー９の左右方向の操作
位置を検出するポテンショメータ１６が備えられ、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、左操作レバー１０の左右方向の操作位置
を検出するポテンショメータ１８が備えられており、ポ
テンショメータ１５〜１８からの操作信号が制御装置１
９に入力されている。旋回台２の前部下部に操作ペダル
２６が設けられ、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。

【００２０】以上の構成により、右操作レバー９を前及
び後に操作するとブーム４の制御弁２１が下降側及び上
昇側に操作され、右操作レバー９を右及び左に操作する
とバケット６の制御弁２３が排土側及び掻き込み側に操
作される。左操作レバー１０を前及び後に操作するとア
ーム５の制御弁２２が上昇側及び掻き込み側に操作さ
れ、左操作レバー１０を右及び左に操作すると旋回台２
の制御弁２４が旋回右側及び旋回左側に操作される。操
作ペダル２６を右及び左に踏み操作することにより、第
２ブーム４ｂの制御弁２５が右及び左揺動側に操作され
る。

【００２１】以上の操作において、右及び左操作レバー
９，１０のポテンショメータ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、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、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。

【００２２】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が、アーム５と支持ブラケット４ｃとの連結点に
設けられている。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までの高さを演算し、この高さの演
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Ａまでの高さを、地面からブーム４の
先端までの高さとして算出している。

【００２３】前述の地面から第２角度センサー２７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
さを演算し、この高さ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１３の先端の位置Ｂまでの高
さを、地面からアーム５の先端までの高さとして算出し
ている。

【００２４】次に、このバックホウでの制御の流れにつ
いて説明する。図２及び図３に示すように、旋回台２に
切換スイッチ２８（切換手段に相当）が備えられてお
り、切換スイッチ２８を第１状態に操作しておくと（ス
テップＳ１）、ブーム４及びアーム５を、その機械的な
作動限界にまで揺動操作可能な通常の作業状態が設定さ
れる（バックホウ装置３を機械的な限度の最高位置まで
上昇操作可能な第１状態に相当）（ステップＳ２）。

【００２５】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、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、このときに切換スイッチ２８を
第２状態に切換操作する。この場合、制御装置１９にお
いて前述のように地面から図３の位置Ａまでの高さ、及
び地面から位置Ｂまでの高さが算出され（ステップＳ
３，Ｓ４）、この２つの高さのうち高い方が第２状態の
限界位置として設定される（ステップＳ５）（設定手段
に相当）。

【００２６】次に作業者は右及び左操作レバー９，１０
を操作して作業を行うことになる。この作業中において
現時点での地面から位置Ａまでの高さ、及び地面から位
置Ｂまでの高さが算出されて（ステップＳ６，Ｓ７）
（演算手段に相当）、位置Ａの高さ及び位置Ｂの高さが
比較される（ステップＳ８）。位置Ａが高い場合におい
て、位置Ａが限界位置に達していれば（ステップＳ
９）、右操作レバー９をブーム４の上昇側に操作してい
ても、制御装置１９により図１に示す制御弁２１が中立
位置に操作されて、油圧シリンダ１１の上昇側への作動
が阻止される（ステップＳ１０）（ブーム牽制手段及び
高さ制御手段に相当）。逆に、限界位置からブーム４の
下降側の操作は通常どおりに行える。

【００２７】位置Ｂが高い場合において、位置Ｂが限界
位置に達していれば（ステップＳ１１）、左操作レバー
１０をアーム５の上昇側に操作していても、制御装置１
９により図１に示す制御弁２２が中立位置に操作され
て、油圧シリンダ１２の上昇側への作動が阻止される
（ステップＳ１２）（アーム牽制手段及び高さ制御手段
に相当）。逆に、限界位置からアーム５の下降側の操作
は通常どおりに行える。

【００２８】次に位置Ｂが高い場合において、位置Ｂが
限界位置に達している際（ステップＳ１１）、右操作レ
バー９をブーム４の上昇側に操作していても、制御装置
１９により油圧シリンダ１１の上昇側への作動が阻止さ
れる（ステップＳ１０）（ブーム牽制手段及び高さ制御
手段に相当）。逆に、限界位置からブーム４の下降側の
操作は通常どおりに行える。

【００２９】この作業中において切換スイッチ２８を第
２状態側に操作したままであれば、ステップＳ１３から
ステップＳ６に戻り、前述のようなブーム４及びアーム
５の上昇側への作動の牽制が常時行われる。次に、この
作業中に切換スイッチ２８を第１状態側に操作すれば、
ステップＳ１３からステップＳ２に移行して第１状態に
戻る。第２状態での作業中において限界位置を変更した
い場合には、切換スイッチ２８を第２状態側から第１状
態側に一度切換操作して、ブーム４の先端又はアーム５
の先端を建物の別の天井の近傍にまで操作し、切換スイ
ッチ２８を再び第２状態側に切換操作してやればよい。

【００３０】〔別実施例〕 前述の実施例では、ブーム４の先端又はアーム５の先端
を建物の天井等の近傍にまで操作し、切換スイッチ２８
を第２状態側に切換操作して限界位置を設定したが、こ
れを図４に示すように構成してもよい。図４に示すよう
に、地面からの高さに対応する電圧を発生させるボリュ
ーム型式の設定スイッチ２９（設定手段に相当）を設け
て、設定スイッチ２９からの電圧を制御装置１９に入力
し、この電圧に対応する高さを第２状態の限界位置とす
る。この場合、作業者が設定スイッチ２９のダイヤル２
９ａ（操作部に相当）を回動操作することにより限界位
置を任意に設定できるのであり、前述の実施例のように
切換スイッチ２８を第１状態側に切換操作しなくても、
第２状態側において限界位置を随時変更できる。

【００３１】前述の実施例では、第１及び第２角度セン
サー２０，２７によりブーム４及びアーム５のみの角度
を検出しているが、図３に示すアーム５とバケット６と
の連結点にも、アーム５に対するバケット６の角度を検
出する第３角度センサー（図示せず）を設けて制御を行
ってもよい。この場合、第１角度センサー２０、第２角
度センサー２７及び第３角度センサーの検出値によっ
て、ブーム４の先端の高さ、アーム５の先端の高さ及び
バケット６の底面の高さを検出して、３組の高さのうち
いずれもが限界位置を越えないように、図１の油圧シリ
ンダ１１，１２，１３の作動を牽制する。

【００３２】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】バックホウ装置の油圧シリンダ、制御弁、右及
び左操作レバー、切換スイッチ等の連係状態を示す概略
図

【図２】制御の流れを示す図

【図３】バックホウの全体側面図

【図４】別実施例における設定スイッチの正面図

【符号の説明】

２ 機体 ３ バックホウ装置 ４ バックホウ装置のブーム ５ バックホウ装置のアーム ２０ 第１角度センサー ２７ 第２角度センサー ２８ 切換手段 ２９ 設定手段 ２９ａ 設定手段の操作部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体（２）に対するブーム（４）の角度
   を検出する第１角度センサー（２０）と、前記ブーム
   （４）に対するアーム（５）の角度を検出する第２角度
   センサー（２７）と、前記第１及び第２角度センサー
   （２０），（２７）の検出値により地面からブーム
   （４）の先端までの高さ及び地面からアーム（５）の先
   端までの高さを算出する演算手段と、 バックホウ装置（３）における機械的な限度の最高位置
   よりも低い限界位置を空間に設定する設定手段と、前記
   ブーム（４）の上昇を牽制阻止するブーム牽制手段と、
   前記アーム（５）の上昇を牽制阻止するアーム牽制手段
   とを備えると共に、 地面から前記アーム（５）の先端までの高さよりも、地
   面から前記ブーム（４）の先端までの高さの方が高い状
   態において、前記ブーム（４）の先端が前記限界位置に
   達すると、前記ブーム牽制手段を作動させて前記ブーム
   （４）の上昇を牽制阻止し、地面から前記ブーム（４）
   の先端までの高さよりも、地面から前記アーム（５）の
   先端までの高さの方が高い状態において、前記アーム
   （５）の先端が前記限界位置に達すると、前記ブーム牽
   制手段及びアーム牽制手段を作動させて前記ブーム
   （４）及びアーム（５）の上昇を牽制阻止する高さ制御
   手段を備え、 前記高さ制御手段を停止させて前記バックホウ装置
   （３）を前記最高位置まで上昇操作可能な第１状態と、
   前記高さ制御手段の作動を許す第２状態とに 人為的に選
   択切換操作可能な切換手段（２８）を備えているバック
   ホウ。
2. 【請求項２】 人為的な設定指令があったときのブーム
   （４）の先端又はアーム（５）の先端のうち、高い方の
   先端の地面からの高さを前記限界位置として設定するよ
   うに前記設定手段を構成している請求項１記載のバック
   ホウ。
3. 【請求項３】 人為的に操作される操作部（２９ａ）の
   操作位置に対応する高さを、前記限界位置として設定す
   るように前記設定手段（２９）を構成している請求項１
   記載のバックホウ。