JP3724982B2

JP3724982B2 - Backhoe

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Publication number: JP3724982B2
Application number: JP13869099A
Authority: JP
Inventors: 栄治西; 敬典三浦; 厚松本
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: JP2000328608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はバックホウにおいて、運転部とバックホウ装置のバケットとの接触を避ける為の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バックホウでは、運転部がキャノピーやキャビンにより覆われており、運転部（キャノピーやキャビン）とバケットとの接触を避ける構造の一例が、特開平６−１７４５２号公報に開示されている。この構造では運転部（前記公報の図３及び図４中の１６，１７）から、所定距離だけ離れた牽制面（前記公報の図３及び図４中のＡ１，Ａ２）を空間に設定して、バケット（前記公報の図３及び図４中の６ａ）の位置を検出する位置センサー、並びに位置センサーの検出に基づいてバケットが牽制面を越えて運転部側に入り込もうとすると、バックホウ装置の油圧シリンダを停止させる牽制手段を備えている。
【０００３】
この場合、牽制面は運転部（旋回台）を基準とした３次元空間にＸＹＺ座標によって設定されている。これに対しバケットの位置は、旋回台に対するブームの上下角度を検出するブーム上下角度センサー（前記公報の図６中の３６）、ブームに対するアームの前後角度を検出するアーム前後角度センサー（前記公報の図６中の３８）を備え、事前に求められているブーム及びアームの長さと、ブーム上下角度センサー及びアーム前後角度センサーの検出値とに基づいて演算され、運転部（旋回台）を基準とした３次元空間にＸＹＺ座標によって表される。このように牽制面をＸＹＺ座標で設定し、バケットの位置をＸＹＺ座標で表すことにより、牽制面とバケットとの位置関係をＸＹＺ座標で認識する。
以上の構成により、運転部の作業者がバックホウ装置を操作している際に、誤ってバケットを運転部側に至近距離まで近づけて運転部に接触させるような操作を行っても、バケットが牽制面に達すればバックホウ装置が自動的に停止して、バケットの運転部への接触が回避される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、バケットの位置をＸＹＺ座標で表す場合、ブーム上下角度センサーの検出値（旋回台に対するブームの上下角度）及びブームの長さ、アーム前後角度センサーの検出値（ブームに対するアームの前後角度）及びアームの長さにより、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算することになるので、演算処理が複雑なものになっている。これにより、演算処理を行う演算装置にとって負荷が大きなものとなり、演算装置への負荷の軽減と言う面で改善の余地がある。
本発明はバックホウにおいて、バケットの運転部への接触を回避するように構成した場合に、演算装置への負荷を軽減することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
［Ｉ］バックホウでは、旋回台に上下揺動自在にブームが支持され、ブームの先端に前後揺動自在にアームが支持されて、アームの先端にバケットが支持されている（旋回台に上下揺動自在に第１ブームが支持され、第１ブームの先端に左右揺動自在に第２ブームが支持されて、第２ブームの先端に前後揺動自在にアームが支持されており、アームの先端にバケットが支持されている）。
【０００６】
これにより請求項１の特徴によると、ブーム及びアームの長さ（第１及び第２ブーム、アームの長さ）が決まっている状態で、旋回台に対するブームの上下角度及びブームに対するアームの前後角度（旋回台に対する第１ブームの上下角度、第１ブームに対する第２ブームの左右角度及び第２ブームに対するアームの前後角度）が決まれば、アームの先端に支持されたバケットの位置は一義的に決まる。
従って請求項１の特徴によると、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算しなくても、ブーム上下角度センサーの検出値及びアーム前後角度センサーの検出値（ブーム上下角度センサーの検出値、ブーム左右角度センサーの検出値及びアーム前後角度センサーの検出値）を、そのままバケットの位置を示す値としたり、バケットの位置を示すパラメータとして使用したりすることができる。
【０００７】
請求項１の特徴によれば、ブーム上下角度センサーのある検出値（ブーム上下角度センサーのある検出値及びブーム左右角度センサーのある検出値）において、アームが掻き込み側に操作されてアーム前後角度センサーの検出値が設定値（第２設定値）に達すると、バケットが運転部から所定距離（第２所定距離）だけ離れた位置に達したと判断されて、アームの掻き込み側への操作が牽制阻止されるのであり、これによってバケットの運転部への接触が回避される。
この場合、ブーム上下角度センサーの検出値（ブーム上下角度センサーの検出値及びブーム左右角度センサーの検出値）が変化すれば、バケットが運転部から所定距離（第２所定距離）だけ離れた位置に達する際の設定値（第２設定値）（アーム前後角度センサーの検出値）も、これに応じて変化する。
【０００８】
［ＩＩ］請求項１の特徴によれば、ブーム上下角度センサーのある検出値（ブーム上下角度センサーのある検出値及びブーム左右角度センサーのある検出値）において、アームが掻き込み側に操作された際、アーム前後角度センサーの検出値が第２設定値に達する前の第１設定値に達すると、バケットが運転部から第２所定距離だけ離れた位置から手前の位置（運転部から第２設定距離よりも遠い第１設定距離だけ離れた位置）に達したと判断されて、アーム前後角度センサーの検出値に基づいてアームの掻き込み側への操作が減速操作される。
従って、この後にアーム前後角度センサーの検出値が第２設定値（バケットが運転部から第２設定距離だけ離れた位置）に達した際、アームの掻き込み側への操作の牽制阻止がショック少なく行われる。
【０００９】
［ＩＩＩ］「従来の技術」に記載のように、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算すると、例えばアームが垂直に近い状態で単位角度だけ揺動した際のバケットの水平移動成分は大きいのに対して、アームが水平に近い状態で単位角度だけ揺動した際のバケットの水平移動成分は小さいものになるので、アーム前後角度センサーの分解能（アームの単位角度の揺動）に対して、バケットの水平移動成分は一定ではなくバラ付いた状態となる。
これにより前項［ＩＩ］に記載のように、アーム前後角度センサーの検出値に基づいてアームの掻き込み側への操作が減速操作される場合、アームの掻き込み側への操作の減速操作に対して、アーム前後角度センサーの分解能（アームの単位角度の揺動）がバラ付いた状態となって、アームの掻き込み側への操作の減速操作が、円滑に行われないような状態になることがある。
【００１０】
請求項１の特徴によれば、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算せずに、アーム前後角度センサーの検出値をそのまま使用したり、バケットの位置を示すパラメータとして使用したりしているので、アームの掻き込み側への操作の減速操作に対して、アーム前後角度センサーの分解能（アームの単位角度の揺動）が、バラ付くことなく略一定の状態となるのであり、アームの掻き込み側への操作の減速操作が円滑に行われる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【発明の実施の形態】
［１］図１は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。バックホウ装置３は、油圧シリンダ１１により上下に揺動操作されるブーム４、油圧シリンダ１２により前後に揺動操作されるアーム５、及び油圧シリンダ１３により揺動操作されるバケット６を備えて構成されている。
【００２４】
バックホウ装置３のブーム４は、上下に揺動操作される第１ブーム４ａ、第１ブーム４ａの前端の軸芯Ｐ１周りに揺動自在に連結された第２ブーム４ｂ、第２ブーム４ｂの前端の軸芯Ｐ２周りに揺動自在に連結された支持ブラケット４ｃで構成されており、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を第１ブーム４ａに対して揺動操作することにより、アーム５及びバケット６を左右に移動させる。
【００２５】
図１及び図５に示すように旋回台２において、右側にバックホウ装置３が配置され、左側に運転席１４や右及び左操作レバー９，１０等で構成された運転部１５が配置されている。旋回台２の左右中央に、バックホウ装置３と運転部１５とを仕切る窓付きの縦仕切り板１６が設けられており、縦仕切り板１６の上端に旋回台２の外側に沿った上仕切り板１７が固定されている。
【００２６】
［２］次に油圧回路構造、バックホウ装置３及び旋回台２等の操作構造について説明する。
図２に示すように、第１ブーム４ａ（ブーム４）の油圧シリンダ１１の制御弁２１、アーム５の油圧シリンダ１２の制御弁２２、バケット６の油圧シリンダ１３の制御弁２３、旋回台２の旋回モータ１８の制御弁２４、第２ブーム４ｂの油圧シリンダ７の制御弁２５、右の走行装置１の制御弁２６、左の走行装置１の制御弁２７、サービスポート（図示せず）の制御弁２８、並びに図１に示すドーザ１９を昇降操作する油圧シリンダ５１の制御弁２９が備えられており、ポンプ２０からの作動油が制御弁２１〜２９に供給されている。
【００２７】
第１ブーム４ａの制御弁２１、アーム５の制御弁２２、バケット６の制御弁２３、旋回台２の制御弁２４及び第２ブーム４ｂの制御弁２５が、パイロット圧によるパイロット操作式で中立復帰型に構成されている。右及び左の走行装置１の制御弁２６，２７、サービスポートの制御弁２８、ドーザ１９の制御弁２９が、操作レバー（図示せず）により操作される機械操作式で中立復帰型に構成されている。
【００２８】
図３に示すように右操作レバー９は前後左右に操作自在に構成されており、右操作レバー９の後操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３１ａ、及び右操作レバー９の前操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３１ｂ、右操作レバー９の右操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３３ａ、及び右操作レバー９の左操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３３ｂが備えられている。
【００２９】
左操作レバー１０も同様に前後左右に操作自在に構成されており、左操作レバー１０の後操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３２ａ、及び左操作レバー１０の前操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３２ｂ、左操作レバー１０の右操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３４ａ、及び左操作レバー１０の左操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３４ｂが備えられている。
【００３０】
図３及び図５に示すように左右に踏み操作自在な操作ペダル３９が備えられており、操作ペダル３９の左踏み操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３５ａ、及び操作ペダル３９の右踏み操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁３５ｂが備えられている。パイロット弁３１ａ〜３５ｂにパイロット圧を供給するパイロットポンプ３０が備えられている。
【００３１】
図２及び図３に示すように、右操作レバー９のパイロット弁３１ａ，３１ｂと第１ブーム４ａの制御弁２１、及び右操作レバー９のパイロット弁３３ａ，３３ｂとバケット６の制御弁２３とが、パイロット油路を介して接続されており、左操作レバー１０のパイロット弁３２ａ，３２ｂとアーム５の制御弁２２、及び左操作レバー１０のパイロット弁３４ａ，３４ｂと旋回台２の制御弁２４とが、パイロット油路を介して接続されている。操作ペダル３９のパイロット弁３５ａ，３５ｂと第２ブーム部分４ｂの制御弁２５とが、パイロット油路を介して接続されている。
【００３２】
以上の構造により右操作レバー９を後操作するとパイロット弁３１ａからのパイロット圧により、第１ブーム４ａの制御弁２１が上昇側（油圧シリンダ１１の伸長側）に操作され、右操作レバー９を前操作するとパイロット弁３１ｂからのパイロット圧により、第１ブーム４ａの制御弁２１が下降側（油圧シリンダ１１の収縮側）に操作される。右操作レバー９を右操作するとパイロット弁３３ａからのパイロット圧により、バケット６の制御弁２３が排土側（油圧シリンダ１３の収縮側）に操作され、右操作レバー９を左操作するとパイロット弁３３ｂからのパイロット圧により、バケット６の制御弁２３が掻き込み側（油圧シリンダ１３の伸長側）に操作される。
【００３３】
左操作レバー１０を後操作するとパイロット弁３２ａからのパイロット圧により、アーム５の制御弁２２が掻き込み側（油圧シリンダ１２の伸長側）に操作され、左操作レバー１０を前操作するとパイロット弁３２ｂからのパイロット圧により、アーム５の制御弁２２が排土側（油圧シリンダ１２の収縮側）に操作される。左操作レバー１０を右操作するとパイロット弁３４ａからのパイロット圧により、旋回台２の制御弁２４が右旋回側に操作され、左操作レバー１０を左操作するとパイロット弁３４ｂからのパイロット圧により、旋回台２の制御弁２４が左旋回側に操作される。
【００３４】
操作ペダル３９を左踏み操作するとパイロット弁３５ａからのパイロット圧により、第２ブーム４ｂの制御弁２５が左揺動側（油圧シリンダ７の伸長側）に操作され、操作ペダル３９を右踏み操作するとパイロット弁３５ｂからのパイロット圧により、第２ブーム４ｂの制御弁２５が右揺動側（油圧シリンダ７の収縮側）に操作される。
【００３５】
右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９を中立位置から大きく操作する程、パイロット弁３１ａ〜３５ｂのパイロット圧が大きくなるように構成されている。これにより、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９を中立位置から大きく操作する程、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９の操作位置に対応してパイロット弁３１ａ〜３５ｂのパイロット圧が大きくなり、制御弁２１〜２５が流量大側に操作されるのであり、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９を大きく操作する程、油圧シリンダ７，１１，１２，１３及び旋回モータ１８が高速で作動する。
【００３６】
［３］図４及び図５に示すように、旋回台２及び第１ブーム４ａの連結部に、旋回台２に対する第１ブーム４ａの上下角度ａ１を検出するブーム上下角度センサー３６が備えられ、第１及び第２ブーム４ａ，４ｂの連結部に、第１ブーム４ａに対する第２ブーム４ｂの左右角度ａ２を検出するブーム左右角度センサー３７が備えられている（第２ブーム４ｂを左揺動側の限度に揺動させた位置（図５の二点鎖線参照）を基準とした左右角度ａ２）。支持ブラケット４ｃ及びアーム５の連結部に、第２ブーム４ｂに対するアーム５の前後角度ａ３を検出するアーム前後角度センサー３８が備えられており、図３に示すようにブーム上下角度センサー３６、ブーム左右角度センサー３７及びアーム前後角度センサー３８の検出値が制御装置４０に入力されている。
【００３７】
図３に示すように、右操作レバー９のパイロット弁３１ａと第１ブーム４ａの制御弁２１とを接続するパイロット油路（第１ブーム４ａの制御弁２１を上昇側に操作するパイロット油路）、左操作レバー１０のパイロット弁３２ａとアーム５の制御弁２２とを接続するパイロット油路（アーム５の制御弁２２を掻き込み側に操作するパイロット油路）、並びに操作ペダル３９のパイロット弁３５ａと第２ブーム４ｂの制御弁２５とを接続するパイロット油路（第２ブーム４ｂの制御弁２５を左揺動側に操作するパイロット油路）の各々に、電磁操作式の圧力制御弁４１，４２，４３が備えられている。
【００３８】
従って、圧力制御弁４１，４２，４３によりパイロット圧を減圧操作して（最高圧は右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９で設定されている値）、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９の操作位置に関係なく、第１ブーム４ａの制御弁２１の上昇側の開度、アーム５の制御弁２２の掻き込み側の開度、
第２ブーム４ｂの制御弁２５の左揺動側の開度を任意に変更できる。圧力制御弁４１，４２，４３によりパイロット圧を零に設定することによって、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９の操作位置に関係なく、第１ブーム４ａの油圧シリンダ１１、アーム５の油圧シリンダ１２、第２ブーム４ｂの油圧シリンダ７を停止させることができる。
【００３９】
［４］次に、第１ブーム４ａを上昇側及び下降側に操作した場合の制御について、図６に基づいて説明する。
ブーム上下角度センサー３６の検出値（第１ブーム４ａの上下角度ａ１）、ブーム左右角度センサー３７（第２ブーム４ｂの左右角度ａ２）、及びアーム前後角度センサー３８の検出値（アーム５の前後角度ａ３）が、制御装置４０に常時入力されている（ステップＳ１）。
【００４０】
右操作レバー９を後操作して第１ブーム４ａを上昇側に操作する場合、バケット６は運転部１５に接近する状態となる。これにより、右操作レバー９が後操作されて、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が上昇側に変化する場合（第１ブーム４ａの上下角度ａ１が増大する場合）（ステップＳ２）、このときの第２ブーム４ｂの左右角度ａ２及びアーム５の前後角度ａ３に基づいて、関係式ｆｂ１，ｆｂ２により第１設定角度ＢＯ１及び第２設定角度ＢＯ２が算出される（ステップＳ３）。
【００４１】
この場合、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第１設定角度ＢＯ１に達していなければ（ステップＳ６，Ｓ７）、バケット６は運転部１５からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、右操作レバー９の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右操作レバー９の操作位置に対応した速度で第１ブーム４ａが上昇側に操作される（ステップＳ８）。
【００４２】
次に第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第１設定角度ＢＯ１を越えると（ステップＳ７，Ｓ９）、バケット６が運転部１５から第１所定距離だけ離れた位置を越えて運転部１５に接近したと判断されて、第１ブーム４ａの上下角度ａ１と第１設定角度ＢＯ１との差Δａ１が算出される（ステップＳ１０）。
これにより、差Δａ１に基づいて図３に示す圧力制御弁４１によりパイロット弁３１ａのパイロット圧が減圧操作されて、右操作レバー９の後操作の操作位置に関係なく、第１ブーム４ａの上昇側への操作（油圧シリンダ１１の伸長速度）が減速操作されるのであり、差Δａ１が大きくなる程（バケット６が運転部１５に接近する程）、第１ブーム４ａの上昇側への操作（油圧シリンダ１１の伸長速度）が大きく減速操作される（ステップＳ１１）。
【００４３】
次に第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第２設定角度ＢＯ２に達すると（ステップＳ９）、バケット６が運転部１５から第２所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図３に示す圧力制御弁４１によりパイロット弁３１ａのパイロット圧がアンロードされて、右操作レバー９の後操作の操作位置に関係なく、第１ブーム４ａの上昇側への操作（油圧シリンダ１１の伸長操作）が牽制阻止される（ステップＳ１２）。
【００４４】
逆に右操作レバー９が前操作されて、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が下降側に変化する場合（第１ブーム４ａの上下角度ａ１が減少する場合）（ステップＳ２）、バケット６が運転部１５から離間する状態となるので、右操作レバー９の前操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右操作レバー９の前操作の操作位置に対応した速度で第１ブーム４ａが下降側に操作される（ステップＳ１３）（図３に示すように右操作レバー９のパイロット弁３１ｂのパイロット油路には、圧力制御弁４１が設けられていない点による）。
【００４５】
［５］前項［４］に記載のように、ステップＳ３の関係式ｆｂ１，ｆｂ２で算出される第１及び第２設定角度ＢＯ１，ＢＯ２は、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２及びアーム５の前後角度ａ３が変化すると、これに伴って変化するものであり、例えば第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が小さくなる程、アーム５の前後角度ａ３が小さくなる程、第１及び第２設定角度ＢＯ１，ＢＯ２は小さくなる。
【００４６】
これにより、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２及びアーム５の前後角度ａ３に対応して、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第１設定角度ＢＯ１に達したときのバケットピン６ａ（アーム５の先端にバケット６を揺動自在に支持するもの）の位置をつないでいくと、図４及び図５に示すように、運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）から前方に第１所定距離だけ離れた面状の軌跡Ｂ１となる。
第２ブーム４ｂの左右角度ａ２及びアーム５の前後角度ａ３に対応して、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第２設定角度ＢＯ２に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）から前方に第２所定距離だけ離れた面状の軌跡Ａ１となる。
【００４７】
この場合、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が第２設定角度ＢＯ２に達した状態（バケットピン６ａが軌跡Ａ１に位置した状態）において、バケット６を最も運転部１５に近づくように揺動操作しても、縦仕切り板１６の前縁部及び上仕切り板１７の前縁部から所定距離だけ離れた軌跡Ｃ１にバケット６の先端が位置するように、第２設定角度ＢＯ２（軌跡Ａ１）が設定されている。
【００４８】
図５に示すように、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が所定角度（図５に示す構成では第１及び第２ブーム４ａ，４ｂが直線状になる状態から、第２ブーム４ｂが右揺動側に位置した状態）を越えると、バケット６が運転部１５から右横側に離れるので、この状態で第１ブーム４ａを上昇側及び下降側に操作しても、バケット６が運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）に接触することはない。
これにより、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が前述の所定角度よりも大きくなると、ステップＳ３の関係式ｆｂ１，ｆｂ２で算出される第１及び第２設定角度ＢＯ１，ＢＯ２が、充分に大きな値（第１ブーム４ａの上昇限度を越えるような大きな値）に設定されて、第１ブーム４ａを上昇限度まで操作することが可能になる。
【００４９】
第１ブーム４ａが上昇限度まで操作されようとした場合、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が上昇限度の少し手前の第３設定角度ＢＯ３に達すると（ステップＳ４）、図３に示す圧力制御弁４１によりパイロット弁３１ａのパイロット圧が減圧操作されて、右操作レバー９の後操作の操作位置に関係なく、第１ブーム４ａの上昇側への操作（油圧シリンダ１１の伸長速度）が減速操作されるのであり（ステップＳ５）、第１ブーム４ａが上昇限度に達すると図２に示すリリーフ弁４５が開いて、第１ブーム４ａ（油圧シリンダ１１）が停止する。
【００５０】
第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が前述の所定角度に達した状態で、第１ブーム４ａを上昇側及び下降側に操作した際に、バケットピン６ａの位置をつないでいくと、図５に示すように運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）から右横方に第１所定距離だけ離れた面状の軌跡Ａ２となる。この場合、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が前述の所定角度に達した状態（バケットピン６ａが軌跡Ａ２に位置した状態）において、縦仕切り板１６から所定距離だけ離れた軌跡Ｃ２にバケット６の左横側面が位置するように、前述の所定角度（軌跡Ａ２）が設定されている。
【００５１】
［６］次に、第１ブーム４ａを上昇側に操作しながらアーム５を掻き込み側に操作した場合の制御について、図６に基づいて説明する。
右操作レバー９を後操作して第１ブーム４ａを上昇側に操作しながら、左操作レバー１０を後操作してアーム５を掻き込み側に操作する場合、バケット６は運転部１５に急速に接近する状態となる。図３に示すように、左操作レバー１０のパイロット弁３２ｂとアーム５の制御弁２２とを接続するパイロット油路に、パイロットポンプ３０からのパイロット圧を分岐させるパイロット油路４５を接続する圧力制御弁４４が設けられており、通常は圧力制御弁４４は閉位置に保持されている。
【００５２】
右操作レバー９が後操作されて第１ブーム４ａの上下角度ａ１が上昇側に変化する場合（第１ブーム４ａの上下角度ａ１が増大する場合）（ステップＳ２）、このときの第１ブーム４ａの上下角度ａ１及び第２ブーム４ｂの左右角度ａ２に基づいて、ステップＳ３の関係式ｆａ３により第３設定角度ＡＲ３が算出される（ステップＳ３）。
【００５３】
右操作レバー９が後操作されて第１ブーム４ａの上下角度ａ１が上昇側に変化する状態で（ステップＳ２）、左操作レバー１０が後操作されてアーム５が掻き込み側に操作された場合（ステップＳ６）、アーム５の前後角度ａ３が第３設定角度ＡＲ３に達していなければ、バケット６は運転部１５からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、右及び左操作レバー９，１０の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右及び左操作レバー９，１０の操作位置に対応した速度で第１ブーム４ａが上昇側に操作され、アーム５が掻き込み側に操作される。
【００５４】
次にアーム５の前後角度ａ３が第３設定角度ＡＲ３を越えると（ステップＳ１４）、バケット６が運転部１５から第３所定距離（前項［４］に記載の第１設定距離よりも運転部１５から遠い位置）だけ離れた位置を越えて運転部１５に接近したと判断されて、図３に示す圧力制御弁４２によりパイロット弁３２ａのパイロット圧がアンロードされ、圧力制御弁４４によりアーム５の制御弁２２（排土側）にパイロット圧が供給されて、第１ブーム４ａが上昇側に操作されるのと同時に、左操作レバー１０の後操作の操作位置に関係なく、アーム５が低速で排土側に操作される（油圧シリンダ１２の収縮操作）（ステップＳ１５）。
【００５５】
前述のように第１ブーム４ａが上昇側に操作されるのと同時に、左操作レバー１０の後操作の操作位置に関係なく、アーム５が低速で排土側に操作される際、右操作レバー９の後操作の操作位置に関係なく、図３に示す圧力制御弁４１によりパイロット弁３１ａのパイロット圧が減圧操作されて、第１ブーム４ａの上昇側への操作が減速操作される（ステップＳ１６）。
【００５６】
第１ブーム４ａが上昇側に操作される場合、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が小さい程（第１ブーム４ａが旋回台２と平行に寝た状態になる程）、第１ブーム４ａの上昇側への操作に対して、第１ブーム４ａの先端（アーム５及びバケット６）の運転部１５への移動の水平成分は小さいものになるので、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が小さい状態では、ステップＳ１６において第１ブーム４ａの上昇側への操作はあまり減速操作されない。
【００５７】
逆に第１ブーム４ａの上下角度ａ１が大きい程（第１ブーム４ａが旋回台２に対して直立した状態になる程）、第１ブーム４ａの上昇側への操作に対して、第１ブーム４ａの先端（アーム５及びバケット６）の運転部１５への移動の水平成分は大きなものになるので、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が大きい状態では、ステップＳ１６において第１ブーム４ａの上昇側への操作が大きく減速操作される。
【００５８】
このように、右及び左操作レバー９，１０を後操作して、第１ブーム４ａを上昇側に操作しながらアーム５を掻き込み側に操作した場合、第１ブーム４ａの上昇側への操作が減速操作されながら（第１ブーム４ａの上下角度ａ１が大きくなる程、第１ブーム４ａの上昇側への操作が大きく減速操作される）、アーム５が低速で排土側に操作されるように構成することによって、ステップＳ１２に示すように第１ブーム４ａの上昇側への操作が牽制阻止されることなく、第１ブーム４ａが上昇側に操作されて、バケット６が運転部１５の前側を上方に移動していく。
【００５９】
［７］次に、アーム５を掻き込み側及び排土側に操作した場合の制御について、図７に基づいて説明する。
前項［４］に記載のように、ブーム上下角度センサー３６の検出値（第１ブーム４ａの上下角度ａ１）、ブーム左右角度センサー３７（第２ブーム４ｂの左右角度ａ２）、及びアーム前後角度センサー３８の検出値（アーム５の前後角度ａ３）が、制御装置４０に常時入力されている（ステップＳ１）。
【００６０】
左操作レバー１０を後操作してアーム５を掻き込み側に操作すると、バケット６は運転部１５に接近する状態となる。これにより、左操作レバー１０が後操作されて、アーム５の前後角度ａ３が掻き込み側に変化する場合（アーム５の前後角度ａ３が減少する場合）（ステップＳ１７）、このときの第１ブーム４ａの上下角度ａ１及び第２ブーム４ｂの左右角度ａ２に基づいて、関係式ｆａ１，ｆａ２により第１設定角度ＡＲ１及び第２設定角度ＡＲ２が算出される（ステップＳ１８）。
【００６１】
この場合、アーム５の前後角度ａ３が第１設定角度ＡＲ１に達していなければ（ステップＳ２１）、バケット６は運転部１５からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、左操作レバー１０の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、左操作レバー１０の操作位置に対応した速度でアーム５が掻き込み側に操作される（ステップＳ２２）。
【００６２】
次にアーム５の前後角度ａ３が第１設定角度ＡＲ１を越えると（ステップＳ２１，Ｓ２３）、バケット６が運転部１５から第１所定距離だけ離れた位置を越えて運転部１５に接近したと判断されて、アーム５の前後角度ａ３と第１設定角度ＡＲ１との差Δａ３が算出される（ステップＳ２４）。
これにより、差Δａ３に基づいて図３に示す圧力制御弁４２によりパイロット弁３２ａのパイロット圧が減圧操作されて、左操作レバー１０の後操作の操作位置に関係なく、アーム５の掻き込み側への操作（油圧シリンダ１２の伸長速度）が減速操作されるのであり、差Δａ３が大きくなる程（バケット６が運転部１５に接近する程）、アーム５の掻き込み側への操作（油圧シリンダ１２の伸長速度）が大きく減速操作される（ステップＳ２５）。
【００６３】
次にアーム５の前後角度ａ３が第２設定角度ＡＲ２に達すると（ステップＳ２３）、バケット６が運転部１５から第２所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図３に示す圧力制御弁４２によりパイロット弁３２ａのパイロット圧がアンロードされて、左操作レバー１０の後操作の操作位置に関係なく、アーム５の掻き込み側への操作（油圧シリンダ１２の伸長操作）が牽制阻止される（ステップＳ２６）。
【００６４】
逆に左操作レバー１０が前操作されて、アーム５の前後角度ａ３が排土側に変化する場合（アーム５の前後角度ａ３が増大する場合）（ステップＳ１７）、バケット６が運転部１５から離間する状態となるので、左操作レバー１０の前操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、左操作レバー１０の前操作の操作位置に対応した速度でアーム５が排土側に操作される（ステップＳ２７）。
【００６５】
［８］前項［７］に記載のように、ステップＳ１８の関係式ｆａ１，ｆａ２で算出される第１及び第２設定角度ＡＲ１，ＡＲ２は、第１ブーム４ａの上下角度ａ１及び第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が変化すると、これに伴って変化するものであり、例えば、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が小さくなる程、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が大きくなる程、第１及び第２設定角度ＡＲ１，ＡＲ２は小さくなる。
【００６６】
これにより、第１ブーム４ａの上下角度ａ１及び第２ブーム４ｂの左右角度ａ２に対応して、アーム５の前後角度ａ３が第１設定角度ＡＲ１に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図４，５及び前項［５］に記載のような軌跡Ｂ１となる。第１ブーム４ａの上下角度ａ１及び第２ブーム４ｂの左右角度ａ２に対応して、アーム５の前後角度ａ３が第２設定角度ＡＲ２に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図４，５及び前項［５］に記載ような軌跡Ａ１となる。
【００６７】
図５及び前項［５］に記載のように、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が所定角度（図５に示す構成では第１及び第２ブーム４ａ，４ｂが直線状になる状態から第２ブーム４ｂが右揺動側に位置した状態）を越えると、バケット６が運転部１５から右横側に離れるので、この状態でアーム５を掻き込み側及び排土側に操作しても、バケット６が運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）に接触することはない。
これにより、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が前述の所定角度よりも大きくなると、ステップＳ１８の関係式ｆａ１，ｆａ２で算出される第１及び第２設定角度ＡＲ１，ＡＲ２が、充分に小さな値（アーム５の掻き込み限度を越えるような小さな値）に設定されて、アーム５を掻き込み限度まで操作することが可能になる。
【００６８】
アーム５が掻き込み限度まで操作されようとした場合、アーム５の前後角度ａ３が掻き込み限度の少し手前の第４設定角度ＡＲ４に達すると（ステップＳ１９）、図３に示す圧力制御弁４２によりパイロット弁３２ａのパイロット圧が減圧操作されて、左操作レバー１０の後操作の操作位置に関係なく、アーム５の掻き込み側への操作（油圧シリンダ１２の伸長速度）が減速操作されるのであり（ステップＳ２０）、アーム５が掻き込み限度に達すると図２に示すリリーフ弁４５が開いて、アーム５（油圧シリンダ１２）が停止する。
第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が前述の所定角度に達した状態で、アーム５を掻き込み側及び排土側に操作した際に、バケットピン６ａの位置をつないでいくと、図５及び前項［５］に記載のような軌跡Ａ２となる。
【００６９】
［９］次に、第２ブーム４ｂを左揺動側及び右揺動側に操作した場合の制御について図８に基づいて説明する。
前項［４］に記載のように、ブーム上下角度センサー３６の検出値（第１ブーム４ａの上下角度ａ１）、ブーム左右角度センサー３７（第２ブーム４ｂの左右角度ａ２）、及びアーム前後角度センサー３８の検出値（アーム５の前後角度ａ３）が、制御装置４０に常時入力されている（ステップＳ１）。
【００７０】
操作ペダル３９を左踏み操作して第２ブーム４ｂを左揺動側に操作すると、バケット６は運転部１５に接近する状態となる。これにより、操作ペダル３９が左踏み操作されて、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が左揺動側に変化する場合（第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が減少する場合）（ステップＳ２８）、このときの第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３に基づいて、関係式ｆｏ１，ｆｏ２により第１設定角度ＯＦ１及び第２設定角度ＯＦ２が算出される（ステップＳ２９）。
【００７１】
この場合、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第１設定角度ＯＦ１に達していなければ（ステップＳ３２）、バケット６は運転部１５からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、操作ペダル３９の操作位置に対応したパイロット圧が発生して、操作ペダル３９の操作位置に対応した速度で第２ブーム４ｂが左揺動側に操作される（ステップＳ３３）。
【００７２】
次に第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第１設定角度ＯＦ１を越えると（ステップＳ３２，Ｓ３４）、バケット６が運転部１５から第１所定距離だけ離れた位置を越えて運転部１５に接近したと判断されて、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２と第１設定角度ＯＦ１との差Δａ２が算出される（ステップＳ３５）。
これにより、差Δａ２に基づいて図３に示す圧力制御弁４３によりパイロット弁３５ａのパイロット圧が減圧操作されて、操作ペダル３９の左踏み操作の操作位置に関係なく、第２ブーム４ｂの左揺動側への操作（油圧シリンダ７の伸長速度）が減速操作されるのであり、差Δａ２が大きくなる程（バケット６が運転部１５に接近する程）、第２ブーム４ｂの左揺動側への操作（油圧シリンダ７の伸長速度）が大きく減速操作される（ステップＳ３６）。
【００７３】
次に第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第２設定角度ＯＦ２に達すると（ステップＳ３４）、バケット６が運転部１５から第２所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図３に示す圧力制御弁４３によりパイロット弁３５ａのパイロット圧がアンロードされて、操作ペダル３９の左踏み操作の操作位置に関係なく、
第２ブーム４ｂの左揺動側への操作（油圧シリンダ７の伸長操作）が牽制阻止される（ステップＳ３７）。
【００７４】
逆に操作ペダル３９が右踏み操作されて、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が右揺動側に変化する場合（第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が増大する場合）（ステップＳ２８）、バケット６が運転部１５から離間する状態となるので、操作ペダル３９の右踏み操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、操作ペダル３９の右踏み操作の操作位置に対応した速度で第２ブーム４ｂが右揺動側に操作される（ステップＳ３８）（図３に示すように操作ペダル３９のパイロット弁３５ｂのパイロット油路には、圧力制御弁４３が設けられていない点による）。
【００７５】
［１０］前項［９］に記載のように、ステップＳ２９の関係式ｆｏ１，ｆｏ２で算出される第１及び第２設定角度ＯＦ１，ＯＦ２は、第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３が変化すると、これに伴って変化するものである。運転部１５の前方にバケット１５が位置する場合には、第１ブーム４ａの上下角度ａ１が大きくなる程、アーム５の前後角度ａ３が大きくなる程、第１及び第２設定角度ＯＦ１，ＯＦ２は小さくなる。運転部１５の右横側にバケット１５が位置するような第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３の場合、
第１及び第２設定角度ＯＦ１，ＯＦ２は一定値となる。
【００７６】
これにより、運転部１５の前方にバケット１５が位置する場合、第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３に対応して、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第１設定角度ＯＦ１に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図４，５及び前項［５］に記載のような軌跡Ｂ１となる。第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３に対応して、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第２設定角度ＯＦ２に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図４，５及び前項［５］に記載ような軌跡Ａ１となる。
【００７７】
運転部１５の右横側にバケット１５が位置する場合、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第１設定角度ＯＦ１に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図５及び前項［５］に記載のような軌跡Ｂ２となる。第１ブーム４ａの上下角度ａ１及びアーム５の前後角度ａ３に対応して、第２ブーム４ｂの左右角度ａ２が第２設定角度ＯＦ２に達したときのバケットピン６ａの位置をつないでいくと、図５及び前項［５］に記載ような軌跡Ａ２となる。
【００７８】
バケット６を運転部１５から前方に充分に離れた位置に位置させていると（第１ブーム４ａを下降側に操作し、アーム５を排土側に操作した状態）、この状態で第２ブーム４ａを左揺動限度まで操作しても、バケット６が運転部１５（縦及び上仕切り板１６，１７）に接触することはない。
これにより、バケット６を運転部１５から前方に充分に離れた位置に位置させていると、ステップＳ２９の関係式ｆｏ１，ｆｏ２で算出される第１及び第２設定角度ＯＦ１，ＯＦ２が充分に小さな値（第２ブーム４ｂの左揺動限度を越えるような小さな値）に設定されて、第２ブーム４ｂを左揺動限度まで操作することが可能になる。
【００７９】
第２ブーム４ｂが左揺動限度まで操作されようとした場合、第２ブーム４ｂの左揺動限度の少し手前の第３設定角度ＯＦ３に達すると（ステップＳ３０）、図３に示す圧力制御弁４３によりパイロット弁３５ａのパイロット圧が減圧操作されて、操作ペダル３９の左踏み操作の操作位置に関係なく、第２ブーム４ｂの左揺動側への操作（油圧シリンダ７の伸長速度）が減速操作されるのであり（ステップＳ３１）、第２ブーム４ｂが左揺動限度に達すると図２に示すリリーフ弁４５が開いて、第２ブーム４ｂ（油圧シリンダ７）が停止する。
【００８０】
［発明の実施の第１別形態］
図６及び前項［６］に記載のステップＳ１５において、アーム５を低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）するのではなく、アーム５の掻き込み側への操作（油圧シリンダ１２の伸長速度）を減速操作したり、アーム５の掻き込み側への操作を牽制阻止するように構成してもよい。このように構成してもアーム５を低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）するのと同様に、バケット６が運転部１５に接近する状態を避けることができる。
【００８１】
図６及び前項［６］に記載のステップＳ６，Ｓ１４において、アーム５の前後角度ａ３が第３設定角度ＡＲ３を越えた場合、直ちにアーム５を低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）するのではなく、アーム５の前後角度ａ３が第３設定角度ＡＲ３を越えてから設定時間の経過後に、アーム５を低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）するように構成してもよい。
【００８２】
図６及び前項［６］に記載のステップＳ６，Ｓ１４において、アーム５の前後角度ａ３が第３設定角度ＡＲ３を越えた場合、直ちにアーム５を低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）する場合、図４及び図５に示す軌跡Ｂ１にバケットピン６ａが達するとアーム５が低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）されるように、第３設定角度ＡＲ３がステップＳ３の関係式ｆａ３によって設定されるように構成してもよい。
図６及び前項［６］に記載のステップＳ１５において、アーム５が低速で排土側に操作（油圧シリンダ１２の収縮操作）される際の速度を少し高速側に変更したり、さらに低速側に変更したりすることができるように構成してもよい。
【００８３】
［発明の実施の第２別形態］
前述の［発明の実施の形態］及び［発明の実施の第１別形態］において、バケットピン６ａの位置にバケット前後角度センサー（図示せず）を設け、バケット６の前後角度も、図６及び図７に示す関係式ｆｂ１，ｆｂ２，ｆａ１，ｆａ２，ｆａ３にパラメメータとして入れて、第１，２，３設定角度ＢＯ１，ＢＯ２，ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３が算出されるように構成してもよい。
【００８４】
右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９の操作位置をポテンショメータ（図示せず）で電気的に検出し、電磁比例減圧弁型式のパイロット弁（図示せず）を操作して、パイロット式の制御弁２１〜２５を操作する型式や、右及び左操作レバー９，１０、操作ペダル３９の操作位置をポテンショメータ（図示せず）で電気的に検出し、この検出値に基づいて電磁比例減圧弁型式の制御弁（図示せず）を操作する型式にも、本発明は適用できる。さらに、本発明は旋回台２の右側に運転部１５を配置し、旋回台２の左側にバックホウ装置３のブーム４（第１ブーム４ａ）を配置したバックホウにも適用できる。
【００８５】
【発明の効果】
請求項１の特徴によると、バックホウにおいてバケットの運転部への接触を回避するように構成した場合、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算しなくても、ブームの上下角度及びアームの前後角度（第１ブームの上下角度、第２ブームの左右角度及びアームの前後角度）に基づいて、アームの掻き込み側への操作によりバケットが運転部から所定距離（第２所定距離）だけ離れた位置に達したことを適切に判断し、アームの掻き込み側への操作を牽制阻止することができるようになった。このように請求項１の特徴によると、三角関数を使用してバケットの位置のＸＹＺ座標を演算しなくても、アームの掻き込み側への操作によるバケットの運転部への接触を回避することができるようになって、演算装置への負荷を軽減することができるようになった。
【００８６】
請求項１の特徴によると、アームが掻き込み側に操作された際、アームの掻き込み側への操作を減速操作することにより、アームの掻き込み側への操作の牽制阻止がショック少なく行われるようになって、バックホウの作業性能を向上させることができた。
請求項１の特徴によると、アームの掻き込み側への操作の減速操作に対して、アーム前後角度センサーの分解能（アームの単位角度の揺動）が、バラ付くことなく略一定の状態となるのであり、アームの掻き込み側への操作の減速操作が、ぎこちない動作を伴うことなく円滑に行われるようになって、バックホウの作業性能をさらに向上させることができた。
【００８７】
【００８８】
請求項１の特徴によると、ブームが上昇側に操作された際、ブームの上昇側への操作を減速操作することにより、ブームの上昇側への操作の牽制阻止がショック少なく行われるようになって、バックホウの作業性能を向上させることができた。
請求項１の特徴によると、ブームの上昇側への操作の減速操作に対して、ブーム上下角度センサーの分解能（ブームの単位角度の揺動）が、バラ付くことなく略一定の状態となるのであり、ブームの上昇側への操作の減速操作が、ぎこちない動作を伴うことなく円滑に行われるようになって、バックホウの作業性能をさらに向上させることができた。
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【図面の簡単な説明】
【図１】バックホウの全体側面図
【図２】バックホウ装置の油圧シリンダ及び制御弁等を示す油圧回路図
【図３】右及び左操作レバー、操作ペダル、パイロット弁及びパイロット油路等を示す油圧回路図
【図４】図６のステップＳ１１，Ｓ１２及び図７のステップＳ２５，Ｓ２６でのバケットピンの位置をつないだ軌跡を示す側面図
【図５】図６のステップＳ１１，Ｓ１２及び図７のステップＳ２５，Ｓ２６、図８のステップＳ３６，Ｓ３７でのバケットピンの位置をつないだ軌跡を示す平面図
【図６】第１ブームを上昇側及び下降側に操作した際の制御の流れを示す図
【図７】アームを掻き込み側及び排土側に操作した際の制御の流れを示す図
【図８】第２ブームを左揺動側及び右揺動側に操作した際の制御の流れを示す図
【符号の説明】
２旋回台
４ブーム
４ａ第１ブーム
４ｂ第２ブーム
５アーム
６バケット
１５運転部
３６ブーム上下角度センサー
３７ブーム左右角度センサー
３８アーム前後角度センサー
ＡＲ１第１設定値
ＡＲ２設定値、第２設定値
ＢＯ１第１設定値
ＢＯ２設定値、第２設定値
ＯＦ１第１設定値
ＯＦ２設定値、第２設定値
ａ１上下角度
ａ２左右角度
ａ３前後角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration for avoiding contact between an operation unit and a bucket of a backhoe device in a backhoe.
[0002]
[Prior art]
In the backhoe, an operation part is covered with a canopy or a cabin, and an example of a structure that avoids contact between the operation part (canopy or cabin) and a bucket is disclosed in JP-A-6-17452. In this structure, the check surfaces (A1 and A2 in FIGS. 3 and 4 of the publication) which are separated from the operating part (16 and 17 in FIGS. 3 and 4 of the publication) by a predetermined distance are set in the space. , A position sensor that detects the position of the bucket (6a in FIGS. 3 and 4 of the above publication), and if the bucket attempts to enter the operating unit side beyond the check surface based on the detection of the position sensor, the hydraulic pressure of the backhoe device Checking means for stopping the cylinder is provided.
[0003]
In this case, the check surface is set in a three-dimensional space based on the driving unit (swivel base) by XYZ coordinates. On the other hand, the position of the bucket includes a boom up / down angle sensor (36 in FIG. 6 in the publication) for detecting the up / down angle of the boom with respect to the swivel, and an arm front / rear angle sensor (in the publication) 38) in FIG. 6, which is calculated based on the boom and arm lengths obtained in advance and the detected values of the boom vertical angle sensor and the arm longitudinal angle sensor, and based on the operating unit (swivel platform). The three-dimensional space is represented by XYZ coordinates. Thus, by setting the check surface with XYZ coordinates and expressing the position of the bucket with XYZ coordinates, the positional relationship between the check surface and the bucket is recognized with the XYZ coordinates.
With the above configuration, even when the operator of the driving unit is operating the backhoe device, the bucket is restrained even if the bucket is accidentally brought close to the driving unit and brought into contact with the driving unit. When the surface is reached, the backhoe device automatically stops and the contact of the bucket with the operating part is avoided.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the position of the bucket is expressed in XYZ coordinates, the detected value of the boom vertical angle sensor (the vertical angle of the boom with respect to the swivel), the length of the boom, and the detected value of the arm longitudinal angle sensor (front and rear of the arm with respect to the boom) Since the XYZ coordinates of the bucket position are calculated by using a trigonometric function depending on the angle) and the arm length, the calculation processing is complicated. This increases the load on the arithmetic device that performs arithmetic processing, and there is room for improvement in terms of reducing the load on the arithmetic device.
An object of the present invention is to reduce the load on the arithmetic unit when the backhoe is configured to avoid contact of the bucket with the operating unit.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
[I] In the backhoe, the boom is supported on the swivel base so as to swing up and down, the arm is supported on the tip of the boom so as to swing back and forth, and the bucket is supported on the tip of the arm (the swing base is rocked up and down). The first boom is supported movably, the second boom is supported at the tip of the first boom so that it can swing left and right, and the arm is supported at the tip of the second boom so as to swing back and forth. To the bucket).
[0006]
This Claim 1 According to the feature, in the state where the lengths of the boom and the arm (the lengths of the first and second booms and the arm) are determined, the vertical angle of the boom with respect to the swivel and the front and back angle of the arm with respect to the boom (first relative to the swivel) If the vertical angle of the boom, the horizontal angle of the second boom with respect to the first boom, and the longitudinal angle of the arm with respect to the second boom) are determined, the position of the bucket supported at the tip of the arm is uniquely determined.
Therefore Claim 1 According to the characteristics of the above, even if the XYZ coordinates of the bucket position are not calculated using a trigonometric function, the detected value of the boom vertical angle sensor and the detected value of the arm longitudinal angle sensor (the detected value of the boom vertical angle sensor, The detection value of the angle sensor and the detection value of the arm front-rear angle sensor) can be used as values indicating the bucket position as they are, or can be used as parameters indicating the bucket position.
[0007]
Claim 1 According to the feature, in the detection value with the boom up / down angle sensor (the detection value with the boom up / down angle sensor and the detection value with the boom left / right angle sensor), the arm is operated to the scraping side to detect the arm front / rear angle sensor. When the value reaches the set value (second set value), it is determined that the bucket has reached a position separated from the operating part by a predetermined distance (second predetermined distance), and the operation to the arm scraping side is inhibited. This avoids contact of the bucket with the operating section.
In this case, if the detection value of the boom up / down angle sensor (the detection value of the boom up / down angle sensor and the detection value of the boom left / right angle sensor) changes, the bucket moves to a position away from the operating unit by a predetermined distance (second predetermined distance). The set value (second set value) at the time of reaching (detected value of the arm longitudinal angle sensor) also changes accordingly.
[0008]
[II] Claim 1 According to the feature, when the arm is operated to the scraping side in the detection value with the boom up / down angle sensor (the detection value with the boom up / down angle sensor and the detection value with the boom left / right angle sensor), When the detected value reaches the first set value before reaching the second set value, the bucket is located at a position near the second predetermined distance from the operating unit (a first position farther than the second set distance from the operating unit). Based on the detection value of the arm front-rear angle sensor, the operation to the scraping side of the arm is decelerated.
Therefore, when the detection value of the arm longitudinal angle sensor reaches the second set value (position where the bucket is separated from the operating portion by the second set distance) after that, the prevention of the restraining of the operation to the scraping side of the arm is less shocked. Done.
[0009]
[III] As described in “Prior Art”, when the XYZ coordinates of the bucket position are calculated using a trigonometric function, for example, the bucket moves horizontally when the arm swings by a unit angle in a state close to vertical. Although the component is large, the horizontal movement component of the bucket when the arm swings by a unit angle when the arm is nearly horizontal is small, so the resolution of the arm longitudinal angle sensor (oscillation of the unit angle of the arm) On the other hand, the horizontal movement component of the bucket is not constant but varies.
As a result, as described in the preceding section [II], when the operation to the arm scraping side is decelerated based on the detection value of the arm longitudinal angle sensor, the operation to the arm scraping side is reduced. As a result, the resolution of the arm longitudinal angle sensor (oscillation of the unit angle of the arm) is inconsistent, and the decelerating operation to the scraping side of the arm is not performed smoothly. There is.
[0010]
Claim 1 According to the feature, the detected value of the arm longitudinal angle sensor is used as it is without calculating the XYZ coordinates of the bucket position using a trigonometric function, or is used as a parameter indicating the bucket position. Therefore, the arm back-and-forth angle sensor resolution (oscillation of the unit angle of the arm) is almost constant with respect to the deceleration operation of the arm scraping side. The decelerating operation to the intruder side is smoothly performed.
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
[0021]
[0022]
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[1] FIG. 1 shows an entire side surface of a backhoe. A swivel base 2 is supported by a rubber crawler type traveling device 1, and a backhoe device 3 is provided at a front portion of the swivel stand 2. The backhoe device 3 includes a boom 4 that is swung up and down by a hydraulic cylinder 11, an arm 5 that is swung back and forth by a hydraulic cylinder 12, and a bucket 6 that is swung by a hydraulic cylinder 13. ing.
[0024]
The boom 4 of the backhoe device 3 includes a first boom 4a that is swung up and down, a second boom 4b that is pivotably connected around an axis P1 at the front end of the first boom 4a, and a front end of the second boom 4b. The support bracket 4c is swingably connected around the shaft core P2, and the arm 5 is connected to the support bracket 4c. The linkage link 8 is constructed over the first boom 4a and the support bracket 4c to form a parallel four-link, and the second boom 4b is swung with respect to the first boom 4a by the hydraulic cylinder 7. Thus, the arm 5 and the bucket 6 are moved left and right.
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 5, in the swivel base 2, the backhoe device 3 is disposed on the right side, and the driving unit 15 including the driver's seat 14 and the right and left operation levers 9 and 10 is disposed on the left side. . A vertical partition plate 16 with a window for partitioning the backhoe device 3 and the operating unit 15 is provided at the left and right center of the swivel base 2, and an upper partition plate 17 along the outside of the swivel base 2 at the upper end of the vertical partition plate 16. Is fixed.
[0026]
[2] Next, the operation structure of the hydraulic circuit structure, the backhoe device 3, the swivel base 2, etc. will be described.
As shown in FIG. 2, the control valve 21 of the hydraulic cylinder 11 of the first boom 4 a (boom 4), the control valve 22 of the hydraulic cylinder 12 of the arm 5, the control valve 23 of the hydraulic cylinder 13 of the bucket 6, and the swivel 2 Control of the control valve 24 of the swing motor 18, the control valve 25 of the hydraulic cylinder 7 of the second boom 4b, the control valve 26 of the right traveling device 1, the control valve 27 of the left traveling device 1, and the control of the service port (not shown). The control valve 29 of the hydraulic cylinder 51 which raises / lowers the valve 28 and the dozer 19 shown in FIG. 1 is provided, and the hydraulic oil from the pump 20 is supplied to the control valves 21-29.
[0027]
The control valve 21 of the first boom 4a, the control valve 22 of the arm 5, the control valve 23 of the bucket 6, the control valve 24 of the swivel 2 and the control valve 25 of the second boom 4b are neutrally returned by pilot operation using pilot pressure. It is structured into a mold. The control valves 26 and 27 of the right and left traveling devices 1, the control valve 28 of the service port, and the control valve 29 of the dozer 19 are constructed by a mechanically operated type that is operated by an operation lever (not shown) and is of a neutral return type. ing.
[0028]
As shown in FIG. 3, the right operation lever 9 is configured to be freely movable in the front / rear and left / right directions. The pilot valve 31 a generates pilot pressure by the rear operation of the right operation lever 9 and the pilot pressure by the front operation of the right operation lever 9. The pilot valve 31b that generates the pilot pressure, the pilot valve 33a that generates the pilot pressure by the right operation of the right operation lever 9, and the pilot valve 33b that generates the pilot pressure by the left operation of the right operation lever 9 are provided.
[0029]
Similarly, the left operation lever 10 is configured to be freely movable in the front / rear and left / right directions. The pilot valve 32a generates pilot pressure by the rear operation of the left operation lever 10 and the pilot generates pilot pressure by the front operation of the left operation lever 10. A valve 32b, a pilot valve 34a that generates a pilot pressure by a right operation of the left operation lever 10, and a pilot valve 34b that generates a pilot pressure by a left operation of the left operation lever 10 are provided.
[0030]
As shown in FIGS. 3 and 5, an operation pedal 39 that can be stepped left and right is provided. A pilot valve 35 a that generates a pilot pressure by a left step operation of the operation pedal 39 and a right step operation of the operation pedal 39 are provided. A pilot valve 35b that generates pilot pressure is provided. A pilot pump 30 for supplying pilot pressure to the pilot valves 31a to 35b is provided.
[0031]
2 and 3, the pilot valves 31a and 31b of the right operating lever 9, the control valve 21 of the first boom 4a, the pilot valves 33a and 33b of the right operating lever 9, and the control valve 23 of the bucket 6 are provided. The pilot valves 32a and 32b of the left operating lever 10 and the control valve 22 of the arm 5, the pilot valves 34a and 34b of the left operating lever 10 and the control valve 24 of the swivel base 2 are connected to each other through a pilot oil passage. Are connected via a pilot oil passage. The pilot valves 35a and 35b of the operation pedal 39 and the control valve 25 of the second boom part 4b are connected via a pilot oil passage.
[0032]
When the right operating lever 9 is operated afterward by the above structure, the control valve 21 of the first boom 4a is operated to the ascending side (the extending side of the hydraulic cylinder 11) by the pilot pressure from the pilot valve 31a, and the right operating lever 9 is moved forward. When operated, the control valve 21 of the first boom 4a is operated to the lower side (the contraction side of the hydraulic cylinder 11) by the pilot pressure from the pilot valve 31b. When the right operating lever 9 is operated to the right, the control valve 23 of the bucket 6 is operated to the soil discharging side (the contraction side of the hydraulic cylinder 13) by the pilot pressure from the pilot valve 33a, and when the right operating lever 9 is operated to the left, the pilot valve 33b is operated. The control valve 23 of the bucket 6 is operated to the scraping side (extension side of the hydraulic cylinder 13) by the pilot pressure from
[0033]
When the left operating lever 10 is operated backward, the control valve 22 of the arm 5 is operated to the scraping side (the extending side of the hydraulic cylinder 12) by the pilot pressure from the pilot valve 32a, and when the left operating lever 10 is operated in advance, the pilot valve 32b is operated. The control valve 22 of the arm 5 is operated to the soil discharge side (the contraction side of the hydraulic cylinder 12) by the pilot pressure from. When the left operating lever 10 is operated to the right, the control valve 24 of the swivel base 2 is operated to the right turning side by the pilot pressure from the pilot valve 34a, and when the left operating lever 10 is operated to the left by the pilot pressure from the pilot valve 34b, The control valve 24 of the turntable 2 is operated to the left turn side.
[0034]
When the operation pedal 39 is operated to the left, the control valve 25 of the second boom 4b is operated to the left swing side (the extension side of the hydraulic cylinder 7) by the pilot pressure from the pilot valve 35a, and when the operation pedal 39 is operated to the right. The control valve 25 of the second boom 4b is operated to the right swing side (the contraction side of the hydraulic cylinder 7) by the pilot pressure from the pilot valve 35b.
[0035]
The pilot pressures of the pilot valves 31a to 35b are increased as the right and left operation levers 9 and 10 and the operation pedal 39 are largely operated from the neutral position. Accordingly, the pilot valves 31a to 35b correspond to the operation positions of the right and left operation levers 9 and 10 and the operation pedal 39 as the right and left operation levers 9 and 10 and the operation pedal 39 are largely operated from the neutral position. The pressure is increased and the control valves 21 to 25 are operated to the larger flow rate side. The larger the right and left operation levers 9 and 10 and the operation pedal 39 are operated, the more the hydraulic cylinders 7, 11, 12, and 13 are turned. The motor 18 operates at high speed.
[0036]
[3] As shown in FIG. 4 and FIG. 5, a boom up / down angle sensor 36 that detects the up / down angle a1 of the first boom 4a with respect to the swivel base 2 is provided at the connecting part of the swivel base 2 and the first boom 4a. A boom left / right angle sensor 37 that detects a left / right angle a2 of the second boom 4b with respect to the first boom 4a is provided at the connecting portion of the first and second booms 4a, 4b (the second boom 4b is moved to the left swing side). The left-right angle a2) based on the position swung to the limit (see the two-dot chain line in FIG. 5). An arm front / rear angle sensor 38 for detecting a front / rear angle a3 of the arm 5 with respect to the second boom 4b is provided at the connecting portion of the support bracket 4c and the arm 5, as shown in FIG. Detection values of the angle sensor 37 and the arm front-rear angle sensor 38 are input to the control device 40.
[0037]
As shown in FIG. 3, a pilot oil passage that connects the pilot valve 31 a of the right operation lever 9 and the control valve 21 of the first boom 4 a (a pilot oil passage that operates the control valve 21 of the first boom 4 a upward). , A pilot oil passage connecting the pilot valve 32a of the left operating lever 10 and the control valve 22 of the arm 5 (a pilot oil passage for operating the control valve 22 of the arm 5 to the scraping side), and a pilot valve 35a of the operation pedal 39 And a pilot oil passage connecting the control valve 25 of the second boom 4b (a pilot oil passage for operating the control valve 25 of the second boom 4b to the left swinging side) with an electromagnetically operated pressure control valve 41, 42 and 43 are provided.
[0038]
Therefore, the pilot pressure is reduced by the pressure control valves 41, 42, 43 (the maximum pressure is a value set by the right and left operation levers 9, 10, and the operation pedal 39), and the right and left operation levers 9, 10 are operated. Regardless of the operation position of the operation pedal 39, the opening degree of the control valve 21 of the first boom 4a on the rising side, the opening degree of the control valve 22 of the arm 5 on the scraping side,
The opening degree on the left swing side of the control valve 25 of the second boom 4b can be arbitrarily changed. By setting the pilot pressure to zero with the pressure control valves 41, 42, 43, the hydraulic cylinder 11, the arm 5 of the first boom 4 a, regardless of the operation positions of the right and left operation levers 9, 10 and the operation pedal 39. The hydraulic cylinder 12 and the hydraulic cylinder 7 of the second boom 4b can be stopped.
[0039]
[4] Next, control when the first boom 4a is operated to the ascending side and the descending side will be described with reference to FIG.
The detection value of the boom up / down angle sensor 36 (up / down angle a1 of the first boom 4a), the boom left / right angle sensor 37 (left / right angle a2 of the second boom 4b), and the detection value of the arm front / back angle sensor 38 (front / back angle of the arm 5). a3) is always input to the control device 40 (step S1).
[0040]
When the right operation lever 9 is operated afterward to operate the first boom 4 a to the ascending side, the bucket 6 is in a state of approaching the operating unit 15. As a result, when the right operating lever 9 is operated rearward and the vertical angle a1 of the first boom 4a changes to the upward side (when the vertical angle a1 of the first boom 4a increases) (step S2), Based on the left-right angle a2 of the second boom 4b and the front-rear angle a3 of the arm 5, the first set angle BO1 and the second set angle BO2 are calculated by the relational expressions fb1, fb2 (step S3).
[0041]
In this case, if the vertical angle a1 of the first boom 4a has not reached the first set angle BO1 (steps S6 and S7), it is determined that the bucket 6 is still far from the operating unit 15, and the right operation is performed. A pilot pressure corresponding to the operating position of the lever 9 is generated, and the first boom 4a is operated to the ascending side at a speed corresponding to the operating position of the right operating lever 9 (step S8).
[0042]
Next, when the vertical angle a1 of the first boom 4a exceeds the first set angle BO1 (steps S7, S9), the bucket 6 approaches the operating unit 15 beyond the position separated from the operating unit 15 by the first predetermined distance. Thus, the difference Δa1 between the vertical angle a1 of the first boom 4a and the first set angle BO1 is calculated (step S10).
Accordingly, the pilot pressure of the pilot valve 31a is reduced by the pressure control valve 41 shown in FIG. 3 based on the difference Δa1, and the first boom 4a is lifted regardless of the operation position of the rear operation of the right operation lever 9. (The extension speed of the hydraulic cylinder 11) is decelerated, and the greater the difference Δa1 is (the closer the bucket 6 is to the operating unit 15), the more the operation (hydraulic pressure is increased) of the first boom 4a. The cylinder 11 is decelerated to a large extent (step S11).
[0043]
Next, when the vertical angle a1 of the first boom 4a reaches the second set angle BO2 (step S9), it is determined that the bucket 6 has reached a position away from the operating unit 15 by a second predetermined distance, and FIG. The pilot pressure of the pilot valve 31a is unloaded by the pressure control valve 41 shown, and the first boom 4a is moved upward (the operation of extending the hydraulic cylinder 11) regardless of the operation position of the rear operation of the right operation lever 9. Is inhibited (step S12).
[0044]
Conversely, when the right operation lever 9 is pre-operated and the vertical angle a1 of the first boom 4a changes to the lower side (when the vertical angle a1 of the first boom 4a decreases) (step S2), the bucket 6 operates. As a result, the pilot pressure corresponding to the previous operation position of the right operation lever 9 is generated, and the first boom 4a is lowered at a speed corresponding to the previous operation position of the right operation lever 9. (Step S13) (as shown in FIG. 3 because the pressure control valve 41 is not provided in the pilot oil passage of the pilot valve 31b of the right operation lever 9).
[0045]
[5] As described in [4] above, the first and second set angles BO1 and BO2 calculated by the relational expressions fb1 and fb2 in step S3 are the left and right angles a2 of the second boom 4b and the front and rear of the arm 5, respectively. When the angle a3 changes, it changes accordingly. For example, the first and second set angles BO1,1 and BO2 are changed as the left and right angle a2 of the second boom 4b is reduced and as the front and rear angle a3 of the arm 5 is reduced. BO2 becomes smaller.
[0046]
Accordingly, the bucket pin 6a (the tip of the arm 5) when the vertical angle a1 of the first boom 4a reaches the first set angle BO1 corresponding to the left-right angle a2 of the second boom 4b and the front-rear angle a3 of the arm 5 is obtained. When the position of the bucket 6 is swingably supported, the first predetermined distance forward from the operating portion 15 (vertical and upper partition plates 16 and 17) as shown in FIGS. It becomes a planar trajectory B1 separated by a distance.
Corresponding to the right and left angle a2 of the second boom 4b and the front and rear angle a3 of the arm 5, when the position of the bucket pin 6a when the vertical angle a1 of the first boom 4a reaches the second set angle BO2, It becomes a planar locus A1 that is separated from the operation unit 15 (vertical and upper partition plates 16 and 17) by a second predetermined distance forward.
[0047]
In this case, in a state where the vertical angle a1 of the first boom 4a has reached the second set angle BO2 (the state where the bucket pin 6a is located on the locus A1), the bucket 6 is swung so as to be closest to the operating unit 15. Even so, the second set angle BO2 (trajectory A1) is set so that the tip of the bucket 6 is located at a trajectory C1 that is a predetermined distance away from the front edge of the vertical partition plate 16 and the front edge of the upper partition plate 17. Has been.
[0048]
As shown in FIG. 5, the left and right angle a2 of the second boom 4b is a predetermined angle (in the configuration shown in FIG. 5, the first and second booms 4a and 4b are linear, and the second boom 4b swings to the right. When the first boom 4a is operated to the up side and the down side in this state, the bucket 6 remains in the driving unit 15 ( There is no contact with the vertical and upper dividers 16, 17).
Thereby, when the left-right angle a2 of the second boom 4b becomes larger than the predetermined angle, the first and second set angles BO1, BO2 calculated by the relational expressions fb1, fb2 in step S3 are sufficiently large values ( It is possible to operate the first boom 4a to the upper limit by setting it to a large value that exceeds the upper limit of the first boom 4a.
[0049]
When the first boom 4a is to be operated to the upper limit, when the vertical angle a1 of the first boom 4a reaches the third set angle BO3 slightly before the upper limit (step S4), the pressure control valve shown in FIG. 41, the pilot pressure of the pilot valve 31a is reduced, and the operation toward the rising side of the first boom 4a (the extension speed of the hydraulic cylinder 11) is decelerated regardless of the operation position of the rear operation of the right operation lever 9. Therefore (step S5), when the first boom 4a reaches the upper limit, the relief valve 45 shown in FIG. 2 is opened and the first boom 4a (hydraulic cylinder 11) is stopped.
[0050]
When the position of the bucket pin 6a is connected when the first boom 4a is operated to the ascending side and the descending side with the left-right angle a2 of the second boom 4b reaching the above-mentioned predetermined angle, it is shown in FIG. As described above, a planar trajectory A2 that is separated from the operation unit 15 (vertical and upper partition plates 16 and 17) by a first predetermined distance to the right side is obtained. In this case, in a state where the left and right angle a2 of the second boom 4b has reached the above-described predetermined angle (a state where the bucket pin 6a is positioned on the locus A2), the bucket 6 is moved to the locus C2 that is separated from the vertical partition plate 16 by a predetermined distance. The aforementioned predetermined angle (trajectory A2) is set so that the left lateral surface is positioned.
[0051]
[6] Next, control when the arm 5 is operated to the scraping side while operating the first boom 4a to the ascending side will be described with reference to FIG.
When the right operating lever 9 is operated backward to operate the first boom 4a to the upward side, the left operating lever 10 is operated backward to operate the arm 5 to the scraping side, the bucket 6 is rapidly moved to the operating unit 15. It becomes a state to approach. As shown in FIG. 3, pressure control for connecting a pilot oil passage 45 for branching the pilot pressure from the pilot pump 30 to a pilot oil passage for connecting the pilot valve 32 b of the left operation lever 10 and the control valve 22 of the arm 5. A valve 44 is provided, and normally the pressure control valve 44 is held in the closed position.
[0052]
When the right operation lever 9 is operated rearward and the vertical angle a1 of the first boom 4a changes to the upward side (when the vertical angle a1 of the first boom 4a increases) (step S2), the first boom 4a at this time The third set angle AR3 is calculated by the relational expression fa3 in step S3 based on the vertical angle a1 and the left and right angle a2 of the second boom 4b (step S3).
[0053]
When the right operating lever 9 is operated rearward and the vertical angle a1 of the first boom 4a changes to the ascending side (step S2), the left operating lever 10 is operated rearward and the arm 5 is operated to the scraping side. (Step S6) If the front-rear angle a3 of the arm 5 has not reached the third set angle AR3, it is determined that the bucket 6 is still sufficiently far from the operating unit 15, and the right and left operation levers 9, 10 The pilot pressure corresponding to the operating position is generated, the first boom 4a is operated upward at the speed corresponding to the operating position of the right and left operating levers 9 and 10, and the arm 5 is operated to the scraping side.
[0054]
Next, when the front-rear angle a3 of the arm 5 exceeds the third set angle AR3 (step S14), the bucket 6 moves from the operating unit 15 to a third predetermined distance (the operating unit 15 is more than the first set distance described in [4] above). 3, the pilot pressure of the pilot valve 32 a is unloaded by the pressure control valve 42 shown in FIG. 3, and the arm 5 of the arm 5 is unloaded by the pressure control valve 44. At the same time that the pilot pressure is supplied to the control valve 22 (discharging side) and the first boom 4a is operated to the ascending side, the arm 5 is at a low speed regardless of the operation position of the rear operation of the left operation lever 10. It is operated to the soil removal side (contraction operation of the hydraulic cylinder 12) (step S15).
[0055]
As described above, when the first boom 4a is operated to the ascending side and the arm 5 is operated to the soil discharging side at a low speed regardless of the operation position of the rear operation of the left operation lever 10, the right operation lever The pilot pressure of the pilot valve 31a is reduced by the pressure control valve 41 shown in FIG. 3 regardless of the operation position of the rear operation of 9, and the operation to the ascending side of the first boom 4a is reduced (step S16). ).
[0056]
When the first boom 4a is operated to the ascending side, the lower the vertical angle a1 of the first boom 4a is (the more the first boom 4a is lying in parallel with the swivel 2), the higher the first boom 4a is. Since the horizontal component of the movement of the tip (arm 5 and bucket 6) of the first boom 4a to the operating unit 15 is small with respect to the operation to the side, the vertical angle a1 of the first boom 4a is small. In step S16, the operation to raise the first boom 4a is not decelerated much.
[0057]
Conversely, the greater the up-and-down angle a1 of the first boom 4a is (the more the first boom 4a is standing upright with respect to the swivel 2), the more the first boom 4a is operated with respect to the ascending side. Since the horizontal component of the movement of the tip (arm 5 and bucket 6) of 4a to the operating unit 15 is large, in the state where the vertical angle a1 of the first boom 4a is large, the rising side of the first boom 4a in step S16 The operation to is greatly decelerated.
[0058]
As described above, when the right and left operation levers 9 and 10 are operated rearward to operate the first boom 4a to the ascending side and the arm 5 is operated to the scraping side, the operation to the ascending side of the first boom 4a is performed. The arm 5 is operated to the earth discharging side at a low speed while being decelerated (the greater the up-and-down angle a1 of the first boom 4a is, the greater the decelerating operation of the first boom 4a is). As shown in step S12, the first boom 4a is operated to the ascending side without preventing the operation to the ascending side of the first boom 4a as shown in step S12, and the bucket 6 is moved to the front side of the operating unit 15. Move upward.
[0059]
[7] Next, control when the arm 5 is operated to the scraping side and the soil discharging side will be described with reference to FIG.
As described in [4] above, the detected value of the boom vertical angle sensor 36 (vertical angle a1 of the first boom 4a), the boom horizontal angle sensor 37 (horizontal angle a2 of the second boom 4b), and the arm longitudinal angle sensor The detected value 38 (front-rear angle a3 of the arm 5) is always input to the control device 40 (step S1).
[0060]
When the left operation lever 10 is operated backward to operate the arm 5 to the scraping side, the bucket 6 approaches the operating unit 15. Thereby, when the left operating lever 10 is operated rearward and the front-rear angle a3 of the arm 5 changes to the scraping side (when the front-rear angle a3 of the arm 5 decreases) (step S17), the first boom at this time Based on the vertical angle a1 of 4a and the horizontal angle a2 of the second boom 4b, the first set angle AR1 and the second set angle AR2 are calculated by the relational expressions fa1 and fa2 (step S18).
[0061]
In this case, if the front-rear angle a3 of the arm 5 has not reached the first set angle AR1 (step S21), it is determined that the bucket 6 is still sufficiently far from the operating unit 15, and the operation of the left operation lever 10 is performed. A pilot pressure corresponding to the position is generated, and the arm 5 is operated to the scraping side at a speed corresponding to the operation position of the left operation lever 10 (step S22).
[0062]
Next, when the front-rear angle a3 of the arm 5 exceeds the first set angle AR1 (steps S21 and S23), it is determined that the bucket 6 has approached the operating unit 15 beyond a position separated from the operating unit 15 by a first predetermined distance. Then, a difference Δa3 between the front-rear angle a3 of the arm 5 and the first set angle AR1 is calculated (step S24).
Accordingly, the pilot pressure of the pilot valve 32a is reduced by the pressure control valve 42 shown in FIG. 3 based on the difference Δa3, and the arm 5 is moved to the scraping side regardless of the operation position of the rear operation of the left operation lever 10. (The extension speed of the hydraulic cylinder 12) is decelerated, and the greater the difference Δa3 (the closer the bucket 6 approaches the operating unit 15), the more the operation toward the scraping side of the arm 5 (the hydraulic cylinder 12). (Elongation speed) is greatly reduced (step S25).
[0063]
Next, when the front-rear angle a3 of the arm 5 reaches the second set angle AR2 (step S23), it is determined that the bucket 6 has reached a position separated by a second predetermined distance from the operating unit 15, and the pressure shown in FIG. The pilot pressure of the pilot valve 32 a is unloaded by the control valve 42, and the operation to the scraping side of the arm 5 (extension operation of the hydraulic cylinder 12) is restrained regardless of the operation position of the rear operation of the left operation lever 10. (Step S26).
[0064]
Conversely, when the left operating lever 10 is operated forward and the front-rear angle a3 of the arm 5 changes to the soil removal side (when the front-rear angle a3 of the arm 5 increases) (step S17), the bucket 6 is removed from the operating unit 15. Since they are separated from each other, a pilot pressure corresponding to the previous operation position of the left operation lever 10 is generated, and the arm 5 is operated to the earth discharging side at a speed corresponding to the previous operation position of the left operation lever 10. (Step S27).
[0065]
[8] As described in [7] above, the first and second setting angles AR1, AR2 calculated by the relational expressions fa1, fa2 in step S18 are the vertical angle a1 of the first boom 4a and the second boom 4b. When the left and right angle a2 of the first boom 4a changes, the first and second angles a2 and 4b change as the vertical angle a1 of the first boom 4a decreases, and as the left and right angle a2 of the second boom 4b increases. 2 The set angles AR1 and AR2 become smaller.
[0066]
Accordingly, the position of the bucket pin 6a when the front-rear angle a3 of the arm 5 reaches the first set angle AR1 corresponding to the up-down angle a1 of the first boom 4a and the left-right angle a2 of the second boom 4b is connected. As a result, the locus B1 as described in FIGS. Corresponding to the vertical angle a1 of the first boom 4a and the horizontal angle a2 of the second boom 4b, when the position of the bucket pin 6a when the longitudinal angle a3 of the arm 5 reaches the second set angle AR2, The locus A1 is as described in FIGS. 4 and 5 and the previous item [5].
[0067]
As shown in FIG. 5 and the previous item [5], the right and left angle a2 of the second boom 4b is a predetermined angle (in the configuration shown in FIG. 5, the first and second booms 4a and 4b are in a linear shape from the second boom. 4b is positioned on the right swinging side), the bucket 6 is moved to the right side from the operating unit 15, and even if the arm 5 is operated in the scraping side and the soil discharging side in this state, the bucket 6 Does not come into contact with the operation unit 15 (vertical and upper partition plates 16 and 17).
Thereby, when the left-right angle a2 of the second boom 4b is larger than the predetermined angle, the first and second set angles AR1, AR2 calculated by the relational expressions fa1, fa2 in step S18 are sufficiently small values ( It is possible to operate the arm 5 up to the scratching limit by setting it to a small value that exceeds the scratching limit of the arm 5.
[0068]
When the arm 5 is about to be operated up to the scratch limit, when the longitudinal angle a3 of the arm 5 reaches the fourth set angle AR4 slightly before the scrap limit (step S19), the pressure control valve 42 shown in FIG. The pilot pressure of the pilot valve 32a is reduced, and the operation to the scraping side of the arm 5 (extension speed of the hydraulic cylinder 12) is reduced regardless of the operation position of the rear operation of the left operation lever 10. (Step S20), when the arm 5 reaches the scratching limit, the relief valve 45 shown in FIG. 2 is opened and the arm 5 (hydraulic cylinder 12) is stopped.
When the position of the bucket pin 6a is connected when the arm 5 is operated to the scraping side and the soil discharging side in a state where the left and right angle a2 of the second boom 4b has reached the predetermined angle, FIG. The locus A2 is as described in [5].
[0069]
[9] Next, control when the second boom 4b is operated to the left swing side and the right swing side will be described with reference to FIG.
As described in [4] above, the detected value of the boom vertical angle sensor 36 (vertical angle a1 of the first boom 4a), the boom horizontal angle sensor 37 (horizontal angle a2 of the second boom 4b), and the arm longitudinal angle sensor The detected value 38 (front-rear angle a3 of the arm 5) is always input to the control device 40 (step S1).
[0070]
When the second pedal 4b is operated to the left swing side by depressing the operation pedal 39 to the left, the bucket 6 comes into a state of approaching the operating unit 15. Accordingly, when the operation pedal 39 is operated to the left and the left / right angle a2 of the second boom 4b changes to the left swing side (when the left / right angle a2 of the second boom 4b decreases) (step S28), Based on the vertical angle a1 of the first boom 4a and the longitudinal angle a3 of the arm 5, the first set angle OF1 and the second set angle OF2 are calculated by the relational expressions fo1 and fo2 (step S29).
[0071]
In this case, if the left-right angle a2 of the second boom 4b has not reached the first set angle OF1 (step S32), it is determined that the bucket 6 is still sufficiently far from the operating unit 15, and the operation pedal 39 is A pilot pressure corresponding to the operation position is generated, and the second boom 4b is operated to the left swing side at a speed corresponding to the operation position of the operation pedal 39 (step S33).
[0072]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b exceeds the first set angle OF1 (steps S32 and S34), the bucket 6 approaches the operating unit 15 beyond the position separated from the operating unit 15 by the first predetermined distance. And the difference Δa2 between the left and right angle a2 of the second boom 4b and the first set angle OF1 is calculated (step S35).
Thereby, the pilot pressure of the pilot valve 35a is reduced by the pressure control valve 43 shown in FIG. 3 based on the difference Δa2, and the left boom of the second boom 4b is irrelevant regardless of the operation position of the left step operation of the operation pedal 39. The operation toward the moving side (the extension speed of the hydraulic cylinder 7) is decelerated, and the greater the difference Δa2 (the closer the bucket 6 approaches the operating unit 15), the more the second boom 4b moves toward the left swinging side. (The extension speed of the hydraulic cylinder 7) is greatly decelerated (step S36).
[0073]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b reaches the second set angle OF2 (step S34), it is determined that the bucket 6 has reached a position away from the operating unit 15 by a second predetermined distance, and FIG. The pilot pressure of the pilot valve 35a is unloaded by the pressure control valve 43 shown, regardless of the operation position of the left pedal operation of the operation pedal 39,
The operation to the left swing side of the second boom 4b (extension operation of the hydraulic cylinder 7) is inhibited (step S37).
[0074]
Conversely, when the operation pedal 39 is depressed to the right and the left / right angle a2 of the second boom 4b changes to the right swing side (when the left / right angle a2 of the second boom 4b increases) (step S28), the bucket 6 Is in a state of being separated from the driving unit 15, the pilot pressure corresponding to the operation position of the right pedal operation of the operation pedal 39 is generated, and the second boom 4 b at a speed corresponding to the operation position of the right pedal operation of the operation pedal 39. Is operated to the right swing side (step S38) (because the pressure control valve 43 is not provided in the pilot oil passage of the pilot valve 35b of the operation pedal 39 as shown in FIG. 3).
[0075]
[10] As described in [9] above, the first and second set angles OF1 and OF2 calculated by the relational expressions fo1 and fo2 in step S29 are the vertical angle a1 of the first boom 4a and the front and rear of the arm 5, respectively. If angle a3 changes, it will change with this. When the bucket 15 is positioned in front of the operating unit 15, the first and second set angles OF1 and OF2 are increased as the vertical angle a1 of the first boom 4a is increased and the longitudinal angle a3 of the arm 5 is increased. Get smaller. In the case of the up-down angle a1 of the first boom 4a and the front-rear angle a3 of the arm 5 such that the bucket 15 is positioned on the right side of the operation unit 15,
The first and second setting angles OF1, OF2 are constant values.
[0076]
Accordingly, when the bucket 15 is positioned in front of the operating unit 15, the left-right angle a2 of the second boom 4b is set to the first set angle OF1 corresponding to the vertical angle a1 of the first boom 4a and the front-back angle a3 of the arm 5. When the position of the bucket pin 6a is reached, the locus B1 as shown in FIGS. 4 and 5 and the previous item [5] is obtained. Corresponding to the vertical angle a1 of the first boom 4a and the longitudinal angle a3 of the arm 5, the position of the bucket pin 6a when the horizontal angle a2 of the second boom 4b reaches the second set angle OF2, The locus A1 is as described in FIGS. 4 and 5 and the previous item [5].
[0077]
When the bucket 15 is located on the right side of the operation unit 15, when the position of the bucket pin 6a when the left-right angle a2 of the second boom 4b reaches the first set angle OF1 is connected, FIG. 5]. Corresponding to the vertical angle a1 of the first boom 4a and the longitudinal angle a3 of the arm 5, the position of the bucket pin 6a when the horizontal angle a2 of the second boom 4b reaches the second set angle OF2, The locus A2 is as described in FIG. 5 and the previous item [5].
[0078]
When the bucket 6 is positioned at a position sufficiently away from the operation unit 15 (a state in which the first boom 4a is operated to the lowering side and the arm 5 is operated to the earth discharging side), the second boom is maintained in this state. Even if 4a is operated to the left swing limit, the bucket 6 does not come into contact with the operating unit 15 (vertical and upper partition plates 16, 17).
Thereby, when the bucket 6 is positioned at a position sufficiently away from the operation unit 15 in front, the first and second set angles OF1, OF2 calculated by the relational expressions fo1, fo2 in step S29 are sufficiently small. The value (small value exceeding the left swing limit of the second boom 4b) is set, and the second boom 4b can be operated to the left swing limit.
[0079]
When the second boom 4b is about to be operated to the left swing limit, when the third set angle OF3 slightly before the left swing limit of the second boom 4b is reached (step S30), the pressure control valve shown in FIG. 43, the pilot pressure of the pilot valve 35a is reduced, and the operation to the left swing side of the second boom 4b (the extension speed of the hydraulic cylinder 7) is decelerated regardless of the operation position of the left pedal operation of the operation pedal 39. When the second boom 4b reaches the left swing limit, the relief valve 45 shown in FIG. 2 is opened and the second boom 4b (hydraulic cylinder 7) is stopped.
[0080]
[First Alternative Embodiment of the Invention]
In step S15 described in FIG. 6 and the previous item [6], the arm 5 is not operated to the earth discharging side at a low speed (contraction operation of the hydraulic cylinder 12), but is operated to the scraping side of the arm 5 (hydraulic cylinder 12). (Elongation speed) may be decelerated, or the operation of the arm 5 toward the scraping side may be restrained. Even if it comprises in this way, the state in which the bucket 6 approaches the operation part 15 can be avoided similarly to operating the arm 5 to the earth discharging side at low speed (contraction operation of the hydraulic cylinder 12).
[0081]
In steps S6 and S14 described in FIG. 6 and the previous item [6], when the front-rear angle a3 of the arm 5 exceeds the third set angle AR3, the arm 5 is immediately operated at a low speed toward the soil removal side (the contraction of the hydraulic cylinder 12). Rather than operating the arm 5, the arm 5 is operated to the earth discharging side at a low speed (shrinking operation of the hydraulic cylinder 12) after the set time has elapsed since the front-rear angle a 3 of the arm 5 exceeds the third set angle AR 3. It may be configured.
[0082]
In steps S6 and S14 described in FIG. 6 and the previous item [6], when the front-rear angle a3 of the arm 5 exceeds the third set angle AR3, the arm 5 is immediately operated at a low speed toward the soil removal side (the contraction of the hydraulic cylinder 12). When the bucket pin 6a reaches the trajectory B1 shown in FIGS. 4 and 5, the third set angle AR3 is set so that the arm 5 is operated at a low speed at the soil discharging side (contraction operation of the hydraulic cylinder 12). You may comprise so that it may be set with the relational expression fa3 of step S3.
In step S15 described in FIG. 6 and the previous item [6], the speed when the arm 5 is operated to the earth discharging side at a low speed (the contraction operation of the hydraulic cylinder 12) is slightly changed to the high speed side, or further to the low speed side. You may comprise so that it can change.
[0083]
[Second Embodiment of the Invention]
In the above-mentioned [Embodiment of the invention] and [First another embodiment of the invention], a bucket longitudinal angle sensor (not shown) is provided at the position of the bucket pin 6a, and the longitudinal angle of the bucket 6 is also the same as that of FIG. The first, second, and third set angles BO1, BO2, AR1, AR2, and AR3 may be calculated by entering the relational expressions fb1, fb2, fa1, fa2, and fa3 shown in FIG. 7 as parameters.
[0084]
The operation positions of the right and left operation levers 9 and 10 and the operation pedal 39 are electrically detected by a potentiometer (not shown), and an electromagnetic proportional pressure reducing valve type pilot valve (not shown) is operated, The type for operating the control valves 21 to 25, the operation positions of the right and left operation levers 9 and 10, and the operation pedal 39 are electrically detected by a potentiometer (not shown), and the electromagnetic proportional pressure reducing valve is based on the detected value. The present invention can also be applied to a type that operates a type of control valve (not shown). Furthermore, the present invention can also be applied to a backhoe in which the operating unit 15 is disposed on the right side of the swivel base 2 and the boom 4 (first boom 4a) of the backhoe device 3 is disposed on the left side of the swivel base 2.
[0085]
【The invention's effect】
Claim 1 According to the feature, when the backhoe is configured to avoid the contact of the bucket with the driving part, it is possible to calculate the vertical angle of the boom and the front and rear of the arm without calculating the XYZ coordinates of the bucket position using a trigonometric function. Based on the angles (vertical angle of the first boom, left and right angle of the second boom, and front and rear angles of the arm), the bucket is moved away from the operating unit by a predetermined distance (second predetermined distance) by the operation to the arm scraping side. It is now possible to properly determine that the position has been reached, and to prevent the operation of the arm on the scraping side. in this way Claim 1 According to the feature, it is possible to avoid the contact of the bucket with the driving part due to the operation on the arm scraping side without calculating the XYZ coordinates of the bucket position using the trigonometric function. The load on the computing device can be reduced.
[0086]
Claim 1 According to the feature, when the arm is operated to the scraping side, the operation to the scraping side of the arm is decelerated to prevent the arm from being restrained from being controlled. The work performance of the backhoe was improved.
Claim 1 According to the characteristics of the arm, the resolution of the arm front-rear angle sensor (oscillation of the unit angle of the arm) is almost constant with respect to the deceleration operation of the operation to the scraping side of the arm, The operation of decelerating the arm toward the scraping side can be smoothly performed without any awkward movement, and the work performance of the backhoe can be further improved.
[0087]
[0088]
Claim 1 According to the feature, when the boom is operated to the ascending side, the operation to decelerate the operation to the ascending side of the boom is performed so that the restraining of the operation to the ascending side of the boom is performed with less shock. Was able to improve the work performance.
Claim 1 According to the characteristics of the boom, the boom vertical angle sensor resolution (boom of the unit angle of the boom) is substantially constant with respect to the decelerating operation of the boom up side. As a result, the decelerating operation to the ascending side of the back is smoothly performed without accompanying awkward movements, and the work performance of the backhoe can be further improved.
[0089]
[0090]
[0091]
[0092]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view of a backhoe.
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram showing a hydraulic cylinder and a control valve of the backhoe device.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing right and left operation levers, operation pedals, pilot valves, pilot oil passages, and the like.
4 is a side view showing a locus connecting the positions of bucket pins in steps S11 and S12 in FIG. 6 and steps S25 and S26 in FIG. 7;
5 is a plan view showing a locus connecting the bucket pin positions in steps S11 and S12 in FIG. 6, steps S25 and S26 in FIG. 7, and steps S36 and S37 in FIG. 8;
FIG. 6 is a diagram showing a control flow when the first boom is operated to the ascending side and the descending side.
FIG. 7 is a diagram showing a control flow when the arm is operated on the scraping side and the soil discharging side.
FIG. 8 is a diagram showing a control flow when the second boom is operated to the left swing side and the right swing side.
[Explanation of symbols]
2 swivel
4 Boom
4a First boom
4b Second boom
5 arm
6 buckets
15 Driving Department
36 Boom vertical angle sensor
37 Boom left / right angle sensor
38 Arm angle sensor
AR1 1st set value
AR2 set value, second set value
BO1 first set value
BO2 set value, second set value
OF1 First set value
OF2 set value, second set value
a1 Vertical angle
a2 Left and right angle
a3 Longitudinal angle

Claims

A boom supported on the swivel base so as to be swingable up and down, an arm supported on the tip of the boom so as to swing back and forth, and a bucket supported on the tip of the arm;
A boom up / down angle sensor for detecting an up / down angle of the boom with respect to the swivel; and an arm front / back angle sensor for detecting a front / back angle of the arm with respect to the boom;
When the detected value of the arm longitudinal angle sensor reaches a set value with respect to the detected value of the boom vertical angle sensor, it is determined that the bucket has reached a position separated from the operating part by a predetermined distance, and the arm scraping is determined. Equipped with arm restraining means to restrain the operation to the side
When the detection value of the boom up / down angle sensor is changed to the ascending side and the detection value of the arm front / rear angle sensor is changed to the scraping side at the same time, the checking operation by the arm checking means is The arm so that the arm is operated to the soil removal side, the operation to the scraping side of the arm is restrained, or the operation to the scraping side of the arm is decelerated. Arm control means for controlling the check operation by the check means,
A backhoe provided with a boom decelerating means for decelerating the operation of raising the boom in accordance with the operation of the arm control means .