JP3462683B2 - Backhoe - Google Patents

Backhoe

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JP3462683B2
JP3462683B2 JP34476296A JP34476296A JP3462683B2 JP 3462683 B2 JP3462683 B2 JP 3462683B2 JP 34476296 A JP34476296 A JP 34476296A JP 34476296 A JP34476296 A JP 34476296A JP 3462683 B2 JP3462683 B2 JP 3462683B2
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JP
Japan
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boom
arm
pilot
cylinder
sensor
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栄治 西
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Kubota Corp
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、機台に対してブー
ム、アーム、バケットを一連に連結し、ブームを駆動す
るブームシリンダ、アームを駆動するアームシリンダ、
バケットを駆動するバケットシリンダ夫々を備え、機台
に対するブームの揺動角を計測するブームセンサ、ブー
ムに対するアームの揺動角を計測するアームセンサ夫々
を備えたバックホウに関し、詳しくは、バックホウ装置
で重量物を吊り上げる作業を行う場合等においてアーム
の先端を垂直方向に作動させる技術に関する。 【0002】 【従来の技術】上記のようにバックホウ装置の先端を垂
直方向に沿って作動させる場合には作業者がブームとア
ームとを別個に操作して作業者が視覚的にアーム先端位
置が垂直方向に作動するようブームとアームとの作動量
を調節していた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかし、作業者がブー
ムとアームとの作動量を人為的に調節してアームの先端
を垂直方向に沿って作動させる場合には、作業者が視覚
的にアームの先端位置を確認しながらブームとアームと
の制御を同時に行う操作形態となるので、熟練した作業
者でもアーム先端を垂直方向に向けて精度高く作動させ
難い面があり改善の余地がある。特に、吊り上げ作業時
にアーム先端を正確に垂直に作動できない場合には吊り
上げ物が隣接する壁面や、地上突出物等に接触して互い
に破損を発生させることがあり、逆に、バックホウ装置
を用いて矢板や杭を地面に打ち込む際にアームの先端の
作動方向が垂直方向から外れると作業能率を低下させる
不都合を発生するものとなる。 【0004】本発明の目的は、アーム先端を任意の位置
で垂直方向に作動させ得るバックホウを合理的に構成す
る点にある。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、機台に
対してブーム、アーム、バケットを一連に連結し、ブー
ムを駆動するブームシリンダ、アームを駆動するアーム
シリンダ、バケットを駆動するバケットシリンダ夫々を
備え、機台に対するブームの揺動角を計測するブームセ
ンサ、ブームに対するアームの揺動角を計測するアーム
センサ夫々を備えたバックホウにおいて、ブームシリン
ダを制御するブーム制御弁、及びアームシリンダを制御
するアーム制御弁の夫々を、一対の圧力作用部の一方へ
のパイロット圧の印加でシリンダを伸長させ、他方への
パイロット圧の印加でシリンダを収縮させるようパイロ
ット圧操作型に構成し、ブーム制御弁を操作するパイロ
ット油路に設けたパイロット弁とアーム制御弁を操作す
るパイロット油路に設けたパイロット弁を各別に操作し
て、ブーム及びアームを各別に操作自在な人為操作具を
備えるとともに、ブーム制御弁のパイロット油路に、前
記人為操作具がブーム上げ方向に操作されたことを検出
する上げ操作検出用の圧力センサと、ブーム下げ方向に
操作されたことを検出する下げ操作検出用の圧力センサ
とを設け、ブーム、アームを任意の初期姿勢に設定した
状態から人為操作具の特定の操作に従ってアームの先端
位置を機台と直交する直線状の上下軌跡に沿って上昇作
動、若しくは、下降作動させるよう前記ブームセンサ、
アームセンサからの計測値に基づいてブームシリンダ、
アームシリンダを制御する垂直制御手段を備え、前記垂
直制御手段には、人為操作具によりブーム側のパイロッ
ト弁を操作して、ブーム上げ検出用の圧力センサがブー
ム上げ操作を検出すると、前記アーム制御弁をアーム上
昇側に切換操作するように、人為操作具によるアーム側
のパイロット弁が操作されていないアーム制御弁側の油
路にもパイロット圧を供給し、ブーム下げ検出用の圧力
センサが人為操作具によるブーム下げ操作が行われたこ
とを検出すると、前記アーム制御弁をアーム掻き込み側
切換操作するようにアーム制御弁側の油路にもパイロ
ット圧を供給して、アームの先端が前記上下軌跡に沿っ
て上下作動するように、前記ブーム制御弁及びアーム制
御弁の動作を制御する制御手段を設けてある点にあり、
その作用は次の通りである。 【0006】 【0007】 【0008】 【0009】〔作用〕 上記第1の特徴によると、作業
者がブーム、アーム夫々を任意の初期姿勢に設定した状
態で人為操作具を特定の方向に操作するだけで垂直制御
手段が、ブームセンサ、アームセンサからの計測値に基
づいてアーム先端位置を上下軌跡に沿って上昇作動、若
しくは、下降作動させるものとなる。 【0010】 【0011】 【0012】また、アーム先端位置を上昇させる場合に
はブーム用の人為操作具を上昇方向に操作するだけでア
ームが自動的に作動して上下軌跡に沿うものとなり、逆
に、下降させる場合には人為操作具を下降方向に操作す
るだけでアームが自動的に作動して上下軌跡に沿うもの
となり、特別に操作具を設ける必要がなく操作形態にも
無理がなく誤操作を生じ難いものとなる。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1に示すように、ドーザ装置1
を有したゴムクローラ式の走行装置2に対して縦向き姿
勢の軸芯Y周りに旋回自在に機台3を備え、この機台3
を旋回操作する油圧式の旋回モータMを備えると共に、
機台3の前部位置にブーム4、アーム5、バケット6夫
々を一連に連結して成るバックホウ装置Bを備え、又、
機台3にエンジン7を有した原動部E、及び、運転座席
8を有した運転部Fを備えてバックホウを構成する。 【0014】前記ドーザ装置1はドーザシリンダC1で
駆動昇降自在に構成され、前記バックホウ装置Bはブー
ム4を基端部材4E、中間部材4F、先端部材4Gとの
3つの部材を縦向き姿勢の軸芯周りで揺動自在に連結す
ることで基端部材4Eに対して先端部材4Gを横方向に
平行移動自在となるよう構成され、機台3に対してブー
ム4を揺動駆動する油圧式のブームシリンダC4、ブー
ム4に対してアーム5を揺動駆動する油圧式のアームシ
リンダC5、アーム5に対してバケット6を揺動駆動す
る油圧式のバケットシリンダC6を備え、又、ブーム4
の基端部材4Eに対して先端部材4Gの横方向への移動
駆動する油圧式のオフセットシリンダCSを備えてい
る。 【0015】又、ブーム4の機台3に対する揺動量を計
測するポテンショメータ型のブームセンサ4S、ブーム
4に対するアーム5の揺動量を計測するポテンショメー
タ型のアームセンサ5S夫々を備えると共に、ブーム4
の基端部材4Eに対して先端部材4Gの横方向へのオフ
セット量を計測するポテンショメータ型のオフセットセ
ンサ4GS夫々を備えている。 【0016】図2に示すように、前記運転部Fの運転座
席8の前方位置に左右一対の走行操作レバー10,10
と、人為操作具としての左右一対の操作レバー11L,
11Rとを備え、又、運転部Fのステップ12には操作
ペダル13を備え、運転座席8の右側位置にドーザ昇降
レバー14とエンジン7の回転数を設定するアクセルレ
バー15を備えたパネル16を備えている。前記走行操
作レバー10,10は走行装置2の左右のクローラの駆
動速度を独立して調節することで走行速度の設定と操向
制御とを行い、左右の操作レバー11L,11Rのうち
右側のもの11Rの前方への操作でブームシリンダC4
を上げ側に制御し、後方への操作でブームシリンダC4
を下げ側に制御し、左方への操作でバケットシリンダC
6を掻込み側に制御し、右方への操作でバケットシリン
ダC6を排出側に制御し、又、操作レバー11L,11
Rのうち左側のもの11Lの前方への操作でアームシリ
ンダC5を排出側に制御し、後方への操作でアームシリ
ンダC5を掻込み側に制御し、右方への操作で旋回モー
タMを右旋回側に制御し、左方への操作で旋回モータM
を左旋回側に制御し、操作ペダル13の右方への踏込み
操作でオフセットシリンダCSを右オフセット側に制御
し、左方への踏込み操作でオフセットシリンダCSを左
オフセット側に制御するものとなっている。 【0017】図3に示すように、このバックホウではア
ーム先端位置を機台3の旋回面Jと直交する姿勢の直線
状の上下軌跡Kに沿って上昇及び下降させる垂直制御を
行い得るよう構成され、前記パネル16にはこの制御を
行うモード選択スイッチ17と、この制御が選択されて
いる際に点灯するモード表示ランプ18とを備えてい
る。図4に示すように、ブーム4とアーム5との油圧制
御系が形成され(他の油圧制御系は詳述せず)、この制
御系ではエンジン7で駆動される作動油ポンプP1とパ
イロットポンプP2とを備えると共に、前記右側の操作
レバー11の前後方向への操作によってパイロットポン
プP2からの油の圧力を調節するブーム用の一対のパイ
ロット弁PV4,PV4と、前記左側の操作レバー11
の前後方向への操作によってパイロットポンプP2から
の油の圧力を調節するアーム用の一対のパイロット弁P
V5,PV5とを備え、又、作動油ポンプP1からの作
動油をブームシリンダC4に給排するブーム用の制御弁
V4と、作動油ポンプP1からの作動油をアームシリン
ダ5に給排するアーム用の制御弁V5とに対して夫々の
パイロット弁PV4,PV4,PV5,PV5からのパ
イロット圧を作用させるパイロット油路UL4,DL
4,UL5,DL5が形成されている。 【0018】同図に示すようにブーム用、及び、アーム
用のパイロット油路UL4,DL4,UL5,DL5は
上昇制御側のものUL4,UL5と下降制御側のものD
L4,DL5との一対で構成され、夫々のパイロット油
路UL4,DL4,UL5,DL5に対して電磁式に開
度が調節される調圧弁19‥が介装され、ブーム用の上
昇制御側のパイロット油路UL4とアーム用のパイロッ
トの上昇制御用のパイロット油路UL5とを連通状態に
設定する切換弁20と、ブーム用の下降制御側のパイロ
ット油路DL4とアーム用の下降制御側のパイロット油
路DL5とを連通状態に設定する切換弁20とを備え、
更に、ブーム用の上昇制御用と下降制御用とのパイロッ
ト油路に圧力センサ21,21を備えている。 【0019】図5に示すように制御系が形成され、この
制御系ではマイクロプロセッサを備えた制御装置22
(垂直制御手段の一例)に対して前記モード選択スイッ
チ17、前記2つの圧力センサ21,21、前記ブーム
センサ4S、前記アームセンサ5S、オフセットセンサ
4GS夫々からの信号の入力系が形成されると共に、前
記モード表示ランプ18、前記4つの調圧弁19‥、前
記2つの切換弁20,20夫々に対する出力系が形成さ
れ、この制御装置22の制御動作は次の通りである。
尚、前記調圧弁19は供給される電流値に比例した開度
を得る電磁操作型に構成され、制御装置22は間歇信号
のデューティ比の変更でPWM式に該調圧弁19に対す
る供給電流値の変更で弁の開度を設定して必要とするパ
イロット圧を制御弁V4,V5に作用させるよう構成さ
れ、前記切換弁20,20は制御電流の供給で開放操作
されるよう構成されでいる。 【0020】図6のフローチャートに示すように、この
垂直制御の開始時にはフラグを初期値「0」に設定する
初期設定を行った後にモード選択スイッチ17の状態を
判別してON操作されていれば、モード表示ランプ18
を点灯させると共に、その時点でのブームセンサ4S、
アームセンサ5S、オフセットセンサ4GSからの信号
に基づいて上下軌跡Kを設定する(#101〜#103
ステップ)。図3に示す如く、この上下軌跡Kはアーム
先端位置においてバケット6を連結するバケットピン6
Pの位置を通過する位置に設定されるものであり、この
軌跡Kは3のセンサ4S,5S,4GSからの信号に基
づく演算によって設定されるようになっている。 【0021】次に、圧力センサ21がパイロット圧の上
昇を検出した場合には、検出した側の切換弁20を開放
操作してブーム用のパイロット油路からの圧をアーム用
のパイロット油路の供給することで、ブーム4の作動と
連動してアーム5を作動させると共に、昇降ルーチンの
制御を開始し、又、モード選択スイッチ17がOFFさ
れた場合、及び、この制御が中断されたことを圧力セン
サ21からの信号に基づいて検出した場合にはフラグを
初期値「0」に設定処理を行うものとなっており、これ
らの処理をリセットされるまで継続するものとなってい
る(#104〜#106、#200、#107ステッ
プ)。 【0022】前記昇降ルーチン(#200ステップ)の
処理は図7のフローチャートに示すように構成され、こ
の処理ではフラグが初期値「0」の場合には圧力が作用
する側の夫々の調圧弁19,19を初期開度に設定した
後にフラグを「1」に設定し、フラグが「1」の場合に
は後述するように圧力が作用する側の夫々の調圧弁1
9,19を目標開度に設定する処理を行う(#201〜
#204ステップ)。 【0023】次に、ブームセンサ4S、アームセンサ5
Sからの信号に基づいてバケットピン6Pが上下軌跡K
上にあるかを判別し、軌跡K上にある場合にはブームセ
ンサ4S、あるいは、アームセンサ5Sからの信号に基
づいて夫々の調圧弁19,19の目標開度を適正な値に
設定し、逆に、軌跡Kから外れている場合には外れ量に
対応して調圧弁19,19の目標開度を補正された値に
設定する(#205〜#207ステップ)。この目標開
度は前記夫々の調圧弁19,19の開度を別個に設定す
るための値であり、適正な目標開度とはブームセンサ4
S、あるいは、アームセンサ5Sからの信号の変化率に
基づいて、その直後のタイミングでバケットピン6Pが
上下軌跡上に存在するために必要とされる開度の値にな
る。又、補正された目標開度とはブームセンサ4S、あ
るいは、アームセンサ5Sからの信号に基づいてブーム
4、アーム5の作動量が過大な場合、あるいは、不足し
ている場合においてバケットピン6Pを上下軌跡Kに戻
すために必要とするブームシリンダC4、アームシリン
ダC5の作動量を得るための開度の値となる。 【0024】次に、単位時間内のブームセンサ4Sの信
号の変化量(ブームの揺動速度)と、単位時間内のアー
ムセンサ5Sの信号の変化量(アームの揺動速度)とが
予め設定された適正な関係を維持しているかを判別し、
夫々の関係が維持されていない場合にのみ(相対速度が
適正な関係にない場合にのみ)夫々の調圧弁19,19
の目標開度を補正された値に設定する(#208、#2
09ステップ)。具体的にはブームセンサ4S、及び、
アームセンサ5Sからの信号を積算して単位時間毎に夫
々の積算値が予め設定された相対的な関係を維持してい
るかを判別し、維持していない場合にはブーム4、アー
ム5のうちの一方の作動速度が高速過ぎるとして速度を
抑制し、一方の作動速度が低速過ぎる場合には増速を行
うために適当とされる調圧弁19の開度を得る処理であ
る。 【0025】このように処理形態を設定したので作業時
に例えば、重量物を吊上げる場合にはバケットピン6P
の位置に吊上げ用の金具を装着する、あるいは、吊り上
げ用のワイヤを備えた状態で吊上げ対象の垂直上方位置
にバケットピン6Pの位置を設定した後にモード選択ス
イッチ17をON操作することにより垂直制御が可能と
なり、この状態で重量物を金具、あるいは、ワイヤに係
止して右側の操作レバー11を前方に操作するだけでブ
ーム4の上昇側への作動開始と連動してアーム5も上昇
側へ作動の作動を開始するものとなり、又、この上昇時
には制御装置22がバケットピン6Pの位置が上下軌跡
Kを通過する位置制御と、ブーム4、アーム5の作動速
度を適正な関係に維持する制御とを行うので正確な位置
で円滑な作動状態を維持して重量物を垂直上方へ持ち上
げ得るものとなっており、この制御時には操作レバー1
1でブーム4の上昇側への作動速度を調節して重量物の
上昇速度の調節も行い得るものとなっている。 【0026】これと同様に例えば、杭打ち作業を行う場
合には杭の上方位置にバケットピン6Pを設定し、この
下方位置にバケット6の底部が位置するようにバケット
6の姿勢を設定した状態でモード選択スイッチ17をO
N操作することにより垂直制御が可能となり、この状態
で右側の操作レバー11を後方に操作するだけでブーム
4の掻込み側(下方側)への作動開始と連動してアーム
5も掻込み側(下方側)への作動が開始するものとな
り、この下降時には制御装置22がバケットピン6Pの
位置が上下軌跡Kを通過する位置制御と、ブーム4、ア
ーム5の作動速度を適正な関係に維持する制御とを行う
ので正確な位置で円滑な作動状態を維持して杭打ちを行
い得るものとなっており、この制御時には操作レバー1
1でブーム4の下降側への作動速度を調節して杭打ち速
度の調節も行い得るものとなっている。 【0027】〔別実施の形態〕 本発明は上記実施の形
態以外に、例えば、上下軌跡を設定するに、2つのセン
サからの信号に基づいて予めメモリ等に保持されたデー
タを選択して制御目標(弁の開度)を設定するように制
御動作を設定することが可能であり、これと同様に上下
軌跡上にバケットピンが位置する状態にあることを判別
するにブームセンサ、アームセンサからの信号に基づい
て予めメモリ等に保持されたデータとの比較で行うこと
も可能である。又、ブームとアームとが適正な速度関係
で作動していることを判別するにも予めメモリ等に保持
されたデータとの比較によって行うことが可能である。 【0028】 【発明の効果】従って、アーム先端を任意の位置で人為
操作具の操作に従って容易に垂直方向に作動させ得るバ
ックホウが合理的に構成されたのである。又、アーム先
端位置を昇降作動させる際には、従来からの操作具を自
然な方向に操作して誤操作を発生し難い状態での作業を
可能にするものとなった。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boom cylinder for driving a boom by connecting a boom, an arm, and a bucket to a machine base in a series, and an arm cylinder for driving an arm. ,
A backhoe having a bucket cylinder for driving a bucket, each of which has a boom sensor for measuring a swing angle of a boom with respect to a machine base, and a backhoe with each of an arm sensor for measuring a swing angle of an arm with respect to the boom. The present invention relates to a technique for operating a tip of an arm in a vertical direction, for example, when performing an operation of lifting an object. 2. Description of the Related Art As described above, when the tip of a backhoe apparatus is operated in a vertical direction, an operator operates a boom and an arm separately, and the operator visually positions the tip of the arm. The amount of operation between the boom and the arm was adjusted to operate vertically. [0003] However, when the operator artificially adjusts the amount of operation between the boom and the arm to operate the tip of the arm in the vertical direction, the operator cannot visually recognize the arm. Since the operation mode controls the boom and the arm at the same time while checking the position of the tip of the arm, there is a face that it is difficult for even a skilled worker to operate the arm tip vertically with high accuracy and there is room for improvement. is there. In particular, if the arm tip cannot be operated vertically vertically during the lifting operation, the lifting object may come into contact with an adjacent wall surface or a projecting object on the ground, etc., causing damage to each other, and conversely, using a backhoe device If the working direction of the tip of the arm deviates from the vertical direction when driving a sheet pile or a pile into the ground, there is a problem that the working efficiency is reduced. An object of the present invention is to rationally construct a backhoe capable of vertically operating an arm tip at an arbitrary position. [0005] A feature of the present invention is that a boom, an arm, and a bucket are connected to a machine base in series, and a boom cylinder for driving the boom, an arm cylinder, and a bucket for driving the arm are provided. A boom sensor for measuring a swing angle of the boom with respect to the machine base, comprising a bucket cylinder to be driven, and a boom control valve for controlling a boom cylinder in a backhoe having an arm sensor for measuring the swing angle of the arm with respect to the boom; And each of the arm control valves for controlling the arm cylinder is a pilot pressure operation type in which the cylinder is extended by applying the pilot pressure to one of the pair of pressure acting portions, and contracted by applying the pilot pressure to the other. A pilot valve and an arm control valve that operate the boom control valve. The pilot valve provided in the ilot oil passage is operated separately, and a boom and an arm are provided with a man-made operating tool that can be operated individually.In addition, the man-made operating device is operated in the boom raising direction in the pilot oil passage of the boom control valve. A pressure sensor for detecting the raising operation that detects that the operation has been performed, and a pressure sensor for detecting the lowering operation that detects that the operation has been performed in the boom lowering direction are provided. The boom sensor to raise or lower the tip position of the arm along a linear vertical trajectory orthogonal to the machine base in accordance with a specific operation of the artificial operation tool,
Boom cylinder based on the measurement from the arm sensor,
A vertical control unit for controlling an arm cylinder, wherein the vertical control unit operates a pilot valve on a boom side by a manual operation tool, and when a pressure sensor for detecting a boom raising detects the boom raising operation, the arm control is performed. Valve on arm
The pilot pressure is also supplied to the oil passage on the arm control valve side where the pilot valve on the arm side is not operated by the manual operation tool so that the operation is switched to the ascending side. When it is detected that the boom lowering operation has been performed, the arm control valve is moved to the arm scraping side.
The pilot pressure is also supplied to the oil passage on the side of the arm control valve so as to perform the switching operation, and the operations of the boom control valve and the arm control valve are controlled so that the tip of the arm moves up and down along the vertical trajectory. Control means to provide
The operation is as follows. [0008] According to the first feature, the operator operates the artificial operation tool in a specific direction with the boom and the arm each set to an arbitrary initial posture. The vertical control means alone raises or lowers the arm tip position along the vertical trajectory based on the measurement values from the boom sensor and the arm sensor. [0010] [0011] [0012] The arm is intended to along the vertical trajectory operates automatically only by operating the manual control device of the boom in the rising direction when raising the arm tip position, reverse In the case of lowering, the arm is automatically operated just by operating the artificial operation tool in the descending direction and follows the vertical trajectory, so there is no need to provide special operation equipment and the operation form is reasonable and erroneous operation Is unlikely to occur. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG.
A machine base 3 is provided so as to be rotatable around an axis Y in a vertical posture with respect to a rubber crawler type traveling device 2 having
Equipped with a hydraulic turning motor M for turning the
A backhoe device B is provided at a front position of the machine base 3 by connecting the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 in series.
A backhoe is provided with a driving unit E having an engine 7 and a driving unit F having a driving seat 8 on the machine base 3. The dozer device 1 is constructed so as to be driven up and down by a dozer cylinder C1. The backhoe device B is composed of a boom 4 having a base member 4E, an intermediate member 4F and a distal member 4G. A hydraulic type that swingably drives the boom 4 with respect to the machine base 3 is configured so that the distal end member 4G can be freely moved in a horizontal direction with respect to the base end member 4E by being swingably connected around the core. A boom cylinder C4, a hydraulic arm cylinder C5 for oscillating the arm 5 with respect to the boom 4, and a hydraulic bucket cylinder C6 for oscillating the bucket 6 with respect to the arm 5;
Is provided with a hydraulic offset cylinder CS that drives the distal end member 4G to move laterally with respect to the base end member 4E. A potentiometer-type boom sensor 4S for measuring the amount of swing of the boom 4 with respect to the machine base 3 and a potentiometer-type arm sensor 5S for measuring the amount of swing of the arm 5 with respect to the boom 4 are provided.
And a potentiometer-type offset sensor 4GS for measuring a lateral offset amount of the distal end member 4G with respect to the base end member 4E. As shown in FIG. 2, a pair of left and right travel control levers 10 and 10 are located at a position in front of the driver's seat 8 of the driver F.
And a pair of left and right operation levers 11L as artificial operation tools,
A panel 16 having an operation pedal 13 at a step 12 of the driving section F, and a dozer elevating lever 14 at the right side of the driver's seat 8 and an accelerator lever 15 for setting the number of revolutions of the engine 7. Have. The traveling operation levers 10 and 10 independently control the driving speeds of the left and right crawlers of the traveling device 2 to set the traveling speed and perform steering control, and the right one of the left and right operation levers 11L and 11R. Boom cylinder C4 with 11R forward operation
To the raising side, and the boom cylinder C4
Is controlled to the lower side, and the bucket cylinder C
6 is controlled to the scraping side, the bucket cylinder C6 is controlled to the discharging side by operating to the right, and the operating levers 11L, 11L are controlled.
The arm cylinder C5 is controlled to the discharge side by operating the left side 11L of R in the forward direction, the arm cylinder C5 is controlled to the scraping side by operating backward, and the turning motor M is controlled to the right by operating the right side. Control to the turning side and turn the motor M
Is controlled to the left turning side, the offset cylinder CS is controlled to the right offset side by depressing the operation pedal 13 to the right, and the offset cylinder CS is controlled to the left offset side by the depressing operation to the left. ing. As shown in FIG. 3, this backhoe is configured to perform vertical control for raising and lowering the arm tip position along a linear vertical trajectory K in a posture orthogonal to the turning surface J of the machine base 3. The panel 16 is provided with a mode selection switch 17 for performing this control, and a mode indicator lamp 18 which is turned on when this control is selected. As shown in FIG. 4, a hydraulic control system for the boom 4 and the arm 5 is formed (other hydraulic control systems are not described in detail). In this control system, a hydraulic oil pump P1 driven by the engine 7 and a pilot pump P2, a pair of boom pilot valves PV4 and PV4 for adjusting the oil pressure from the pilot pump P2 by operating the right operation lever 11 in the front-rear direction, and the left operation lever 11
A pair of arm pilot valves P for adjusting the oil pressure from the pilot pump P2 by operating in the front-rear direction
V5 and PV5, and a boom control valve V4 for supplying and discharging hydraulic oil from a hydraulic oil pump P1 to a boom cylinder C4, and an arm for supplying and discharging hydraulic oil from a hydraulic oil pump P1 to an arm cylinder 5 Oil passages UL4, DL for applying pilot pressure from pilot valves PV4, PV4, PV5, PV5 to control valve V5 for
4, UL5, and DL5 are formed. As shown in the figure, the pilot oil passages UL4, DL4, UL5, and DL5 for the boom and the arm are UL4, UL5 for the up control side and D for the down control side.
L4, DL5, and a pair of pilot oil passages UL4, DL4, UL5, and DL5, each of which is provided with a pressure regulating valve 19 # whose opening is electromagnetically adjusted. A switching valve 20 for setting the pilot oil passage UL4 and the pilot oil passage UL5 for raising the pilot for the arm to be in communication with each other; a pilot oil passage DL4 for the boom lowering control side and a pilot for the arm lowering control side; A switching valve 20 for setting the oil passage DL5 in communication with the oil passage DL5;
Further, pressure sensors 21 and 21 are provided in pilot oil passages for boom raising and lowering control. A control system is formed as shown in FIG. 5, and the control system includes a control device 22 having a microprocessor.
An input system for signals from the mode selection switch 17, the two pressure sensors 21 and 21, the boom sensor 4S, the arm sensor 5S, and the offset sensor 4GS is formed for (an example of the vertical control means). An output system is formed for each of the mode display lamp 18, the four pressure regulating valves 19 #, and the two switching valves 20, 20, and the control operation of the control device 22 is as follows.
Note that the pressure regulating valve 19 is configured as an electromagnetic operation type that obtains an opening proportional to the supplied current value, and the control device 22 changes the duty ratio of the intermittent signal to change the supply current value to the pressure regulating valve 19 in a PWM manner. The required pilot pressure is applied to the control valves V4 and V5 by setting the opening degree of the valve by the change, and the switching valves 20 and 20 are configured to be opened by supplying a control current. As shown in the flow chart of FIG. 6, when the vertical control is started, if the flag is set to the initial value "0", the state of the mode selection switch 17 is determined and the operation is ON. , Mode display lamp 18
, And the boom sensor 4S at that time,
The vertical trajectory K is set based on signals from the arm sensor 5S and the offset sensor 4GS (# 101 to # 103).
Steps). As shown in FIG. 3, this vertical trajectory K is a bucket pin 6 for connecting the bucket 6 at the arm tip position.
The trajectory K is set at a position passing the position of P, and is set by calculation based on signals from the three sensors 4S, 5S, and 4GS. Next, when the pressure sensor 21 detects an increase in pilot pressure, the switching valve 20 on the detected side is opened and the pressure from the pilot oil passage for the boom is applied to the pilot oil passage for the arm. By supplying the power, the arm 5 is operated in conjunction with the operation of the boom 4 and the control of the lifting / lowering routine is started. Further, when the mode selection switch 17 is turned off, and when this control is interrupted. When the detection is performed based on the signal from the pressure sensor 21, the flag is set to the initial value “0”, and the processing is continued until the processing is reset (# 104). To # 106, # 200, # 107 steps). The processing of the raising / lowering routine (# 200 step) is configured as shown in the flow chart of FIG. 7. In this processing, when the flag is the initial value "0", each pressure regulating valve 19 on the side to which the pressure acts is used. , 19 are set to the initial opening, the flag is set to “1”, and when the flag is “1”, each pressure regulating valve 1 on the side where pressure acts as described later.
A process is performed to set 9, 19 as the target opening (# 201 to # 201).
# 204 step). Next, the boom sensor 4S and the arm sensor 5
The bucket pin 6P moves up and down trajectory K based on the signal from S.
The target opening of each pressure regulating valve 19, 19 is set to an appropriate value based on a signal from the boom sensor 4S or the arm sensor 5S when it is on the locus K, On the other hand, if it deviates from the trajectory K, the target opening of the pressure regulating valves 19, 19 is set to a corrected value corresponding to the deviation (steps # 205 to # 207). This target opening is a value for separately setting the opening of each of the pressure regulating valves 19, 19, and the proper target opening is the boom sensor 4
Based on S or the rate of change of the signal from the arm sensor 5S, the opening becomes necessary immediately after the bucket pin 6P exists on the vertical trajectory. In addition, the corrected target opening is based on a signal from the boom sensor 4S or the arm sensor 5S when the operation amount of the boom 4 or the arm 5 is excessive or insufficient, and This is a value of the opening for obtaining the operation amounts of the boom cylinder C4 and the arm cylinder C5 required to return to the vertical trajectory K. Next, the amount of change in the signal of the boom sensor 4S per unit time (boom swing speed) and the amount of change in the signal of the arm sensor 5S per unit time (arm swing speed) are preset. To determine whether the proper relationship maintained
Only when the respective relationships are not maintained (only when the relative speeds are not in the proper relationship), the respective pressure regulating valves 19, 19
Is set to the corrected value (# 208, # 2)
09 steps). Specifically, the boom sensor 4S, and
The signal from the arm sensor 5S is integrated to determine whether each integrated value maintains a preset relative relationship for each unit time, and if not, the boom 4 and the arm 5 This is a process of suppressing the speed as one of the operating speeds is too high, and obtaining an opening of the pressure regulating valve 19 suitable for increasing the speed if the one operating speed is too low. Since the processing mode is set in this manner, for example, when lifting a heavy object during work, the bucket pin 6P
The vertical control is performed by mounting the lifting bracket at the position of, or by setting the position of the bucket pin 6P to the vertical upper position of the lifting target with the lifting wire provided and then turning on the mode selection switch 17. In this state, the arm 5 is also moved upward by interlocking with the start of operation of the boom 4 upward by simply operating the right operation lever 11 forward by locking the heavy object to the bracket or the wire. At the time of the upward movement, the control device 22 maintains the position control of the position of the bucket pin 6P through the vertical trajectory K and the operating speed of the boom 4 and the arm 5 in an appropriate relationship. Control, a heavy object can be lifted vertically upward while maintaining a smooth operation state at an accurate position.
In 1, the operation speed of the boom 4 on the ascending side can be adjusted to adjust the ascending speed of the heavy object. Similarly, for example, when performing a pile driving operation, the bucket pin 6P is set at an upper position of the pile, and the posture of the bucket 6 is set so that the bottom of the bucket 6 is located at the lower position. Mode switch 17
N operation enables vertical control. In this state, simply operating the right operation lever 11 backward causes the arm 5 to move in the same direction as the operation of the boom 4 on the lower side. In this downward movement, the control device 22 maintains the position control of the position of the bucket pin 6P through the vertical trajectory K and the operation speed of the boom 4 and the arm 5 in an appropriate relationship. Stakeout while maintaining a smooth operation state at an accurate position.
In FIG. 1, the operating speed of the boom 4 on the descending side can be adjusted to adjust the pile driving speed. [Other Embodiments] In addition to the above-described embodiment, the present invention selects and controls data stored in a memory or the like in advance based on signals from two sensors to set up and down trajectories. The control operation can be set so as to set a target (valve opening degree). Similarly, a boom sensor and an arm sensor can be used to determine that the bucket pin is located on the vertical trajectory. Can be compared with data stored in a memory or the like in advance based on the above signal. In addition, it is possible to determine whether the boom and the arm are operating at an appropriate speed relationship by comparing the data with data stored in a memory or the like in advance. Thus, a backhoe capable of easily operating the tip of the arm in an arbitrary position in the vertical direction according to the operation of the artificial operation tool is rationally constructed . In addition, when raising and lowering the arm tip position, a conventional operating tool can be operated in a natural direction to enable operation in a state in which erroneous operation hardly occurs .

【図面の簡単な説明】 【図1】バックホウの全体側面図 【図2】運転部の平面図 【図3】上下軌跡を示す側面図 【図4】油圧回路図 【図5】制御系のブロック回路図 【図6】主の制御動作のフローチャート 【図7】昇降ルーチンのフローチャート 【符号の説明】 3 機台 4 ブーム 4S ブームセンサ 5 アーム 5S アームセンサ 6 バケット 11 人為操作具 22 垂直制御手段 C4 ブームシリンダ C5 アームシリンダ C6 バケットシリンダ K 上下軌跡[Brief description of the drawings] FIG. 1 is an overall side view of a backhoe. FIG. 2 is a plan view of an operation unit. FIG. 3 is a side view showing a vertical trajectory. FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram FIG. 5 is a block circuit diagram of a control system. FIG. 6 is a flowchart of a main control operation. FIG. 7 is a flowchart of a lifting / lowering routine. [Explanation of symbols] 3 machines 4 Boom 4S boom sensor 5 arm 5S arm sensor 6 buckets 11 Artificial operation tools 22 Vertical control means C4 boom cylinder C5 arm cylinder C6 bucket cylinder K vertical trajectory

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 3/43 E02F 9/22 - 9/24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E02F 3/43 E02F 9/22-9/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 機台に対してブーム、アーム、バケット
を一連に連結し、ブームを駆動するブームシリンダ、ア
ームを駆動するアームシリンダ、バケットを駆動するバ
ケットシリンダ夫々を備え、機台に対するブームの揺動
角を計測するブームセンサ、ブームに対するアームの揺
動角を計測するアームセンサ夫々を備えたバックホウで
あって、 ブームシリンダを制御するブーム制御弁、及びアームシ
リンダを制御するアーム制御弁の夫々を、一対の圧力作
用部の一方へのパイロット圧の印加でシリンダを伸長さ
せ、他方へのパイロット圧の印加でシリンダを収縮させ
るようパイロット圧操作型に構成し、 ブーム制御弁を操作するパイロット油路に設けたパイロ
ット弁とアーム制御弁を操作するパイロット油路に設け
たパイロット弁を各別に操作して、ブーム及びアームを
各別に操作自在な人為操作具を備えるとともに、ブーム
制御弁のパイロット油路に、前記人為操作具がブーム上
げ方向に操作されたことを検出する上げ操作検出用の圧
力センサと、ブーム下げ方向に操作されたことを検出す
る下げ操作検出用の圧力センサとを設け、 ブーム、アームを任意の初期姿勢に設定した状態から人
為操作具の特定の操作に従ってアームの先端位置を機台
と直交する直線状の上下軌跡に沿って上昇作動、若しく
は、下降作動させるよう前記ブームセンサ、アームセン
サからの計測値に基づいてブームシリンダ、アームシリ
ンダを制御する垂直制御手段を備え、 前記垂直制御手段には、人為操作具によりブーム側のパ
イロット弁を操作して、ブーム上げ検出用の圧力センサ
がブーム上げ操作を検出すると、前記アーム制御弁を
ーム上昇側に切換操作するように、人為操作具によるア
ーム側のパイロット弁が操作されていないアーム制御弁
側の油路にもパイロット圧を供給し、ブーム下げ検出用
の圧力センサが人為操作具によるブーム下げ操作が行わ
れたことを検出すると、前記アーム制御弁をアーム掻き
込み側に切換操作するようにアーム制御弁側の油路にも
パイロット圧を供給して、アームの先端が前記上下軌跡
に沿って上下作動するように、前記ブーム制御弁及びア
ーム制御弁の動作を制御する制御手段を設けてあるバッ
クホウ。
(57) [Claims 1] A boom cylinder for driving a boom, an arm cylinder for driving an arm, and a bucket cylinder for driving a bucket by connecting a boom, an arm, and a bucket in series to a machine base. A boom sensor including: a boom sensor for measuring a swing angle of a boom with respect to a machine base; and a backhoe including an arm sensor for measuring a swing angle of an arm with respect to the boom, a boom control valve for controlling a boom cylinder, and an arm. Each of the arm control valves for controlling the cylinder is configured as a pilot pressure operation type such that the cylinder is extended by applying pilot pressure to one of the pair of pressure acting portions and contracted by application of pilot pressure to the other. The pilot valve provided in the pilot oil passage for operating the boom control valve and the pilot valve provided in the pilot oil passage for operating the arm control valve Each of the pilot valves is individually operated to provide a boom and an arm that can be individually operated, and a boom control valve is provided in a pilot oil passage to detect that the boom and the boom are operated in the boom raising direction. A pressure sensor for detecting the raising operation and a pressure sensor for detecting the lowering operation that detects operation in the boom lowering direction are provided. The boom cylinder and the arm cylinder are controlled based on the measured values from the boom sensor and the arm sensor so that the tip end position of the arm is moved up or down along a linear vertical trajectory perpendicular to the machine base in accordance with the operation. Vertical control means is provided. The vertical control means operates a pilot valve on the boom side by an artificial operating tool to control a pressure sensor for detecting boom raising. When Sa detects the boom-up operation, A the arm control valve
The pilot pressure is also supplied to the oil passage on the arm control valve side where the arm-side pilot valve is not operated by the manual operation tool so that the operation is switched to the boom raising side , and the pressure sensor for detecting the boom lowering is manually operated. When it is detected that the boom lowering operation by ingredients is performed, scraping arm the arm control valve
The pilot pressure is also supplied to the oil passage on the side of the arm control valve so as to perform the switching operation to the retracted side, and the operation of the boom control valve and the arm control valve is performed so that the tip of the arm moves up and down along the vertical trajectory. Backhoe provided with control means for controlling the
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