JP3763748B2 - バックホウ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーンモードとに切換え可能に構成したバックホウに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のバックホウにおいては、フロント装置の姿勢を検出する手段と、現在の吊り荷重を検出する手段と、検出されたフロント装置の現在の姿勢に基づいて演算された定格荷重と、検出された現在の吊り荷重を表示する表示装置とが備えられており、前記定格荷重と吊り荷重とが液晶表示型の表示装置で数値表示されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
数値表示によると定格荷重や吊り荷重の絶対値を把握するには適しているが、定格荷重までの余裕などを認識するためには頭の中で計算する必要があり煩わしいものであった。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、作業中に瞬時に目視して作業状況を容易に認識することができる表示装置を備えた作業性に優れたバックホウを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【０００６】
（構成） 請求項１に係る発明は、フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーン作業モードとに切換え可能に構成したバックホウにおいて、フロント装置の姿勢を検出する手段と、現在の吊り荷重を検出する手段と、検出されたフロント装置の現在の姿勢に基づいて演算された定格荷重と、検出された現在の吊り荷重を表示する表示装置とを備えるに、前記前記表示装置にアナログ表示部とデジタル表示部を備え、定格荷重をアナログスケールに対するスポットマークで表示するとともに、前記吊り荷重をアナログスケールに沿って移動する可動マークで表示するよう構成し、前記定格荷重と吊り荷重を数値表示するデジタル表示部を前記アナログ表示部に対して並置してあることを特徴とする。
【０００７】
（作用） 上記構成によると、クレーン作業中にフロント装置の姿勢を変えると、その姿勢検出に基づいてその姿勢で安全に吊り作業を行うことにできる定格荷重が演算され、これが表示装置のアナロブスケールに対する所定位置に位置するスポットマークとして表示されるとともに、デジタル表示部に数値表示される。また、実際の吊り荷重が検出され、これが可動マークとしてアナログ表示部に表示されるとともに、デジタル表示部に数値表示される。
従って、表示装置の表示パネルを一見するだけで定格荷重と吊り荷重がそれぞれのマーク位置として認識できるとともに数値でも認識でき、そしてアナログ表示部では、両マークの間隔の大きさが余裕として認識することができる。
【０００８】
（効果） 従って、請求項１に係る発明によると、定格荷重と吊り荷重の大きさ、特に吊り作業の余裕を直感的に認識することが容易となり、作業性を向上する上に有効となり、又、それぞれの絶対値を読み取ることもでき、使い勝手の良いものとなる。
【０００９】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１０】
（構成） 請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記吊り荷重を表示する可動マークを可動バーグラフとしてあることを特徴とする。
【００１１】
（作用・効果） 上記構成によると、吊り荷重の大きさをバーの長さとして容易に認識することができ、請求項１の発明を好適に実施することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、バックホウの全体側面図が示されている。このバックホウは、左右一対のクローラ型走行装置１Ｌ，１Ｒを装備した走行機台２の上部に、エンジン３および運転部４が装備された旋回台５が縦軸心Ｘ1 周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台５の前部に、ブーム６、アーム７、および、バケット８を順次連結してなるフロント装置９が装備されるとともに、走行機台２の前部にドーザ作業用の排土板１０が装備されている。
【００１３】
左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは、それぞれ走行用油圧モータＭＬ，ＭＲによって正逆転駆動されるとともに、旋回台３は旋回用油圧モータＭＴによって左右に旋回駆動されるようになっている。フロント装置６のブーム６、アーム７、および、バケット８は、それぞれブームシリンダＣ１、アームシリンダＣ２、および、バケットシリンダＣ３によって駆動されるとともに、フロント作業装置９全体がスイングシリンダＣ４によって、旋回台３に対して縦軸心Ｘ2 周りに左右に揺動駆動されるようになっている。また、排土板１０は、ドーザシリンダＣ５によって上下駆動されるようになっている。
【００１４】
図２に、上記した各種の油圧アクチュエータを駆動する油圧回路の全体が、また、図３にその概略がそれぞれ示されている。図において、Ｖ1 は旋回用の制御バルブ、Ｖ2 は左走行用の制御バルブ、Ｖ3 は右走行用の制御バルブ、Ｖ4 はドーザ用の制御バルブ、Ｖ5 はアーム用の制御バルブ、Ｖ6 はブーム用の制御バルブ、Ｖ7 はバケット用の制御バルブ、Ｖ8 はスイング用の制御バルブ、Ｖ9 は補助作業用の制御バルブであり、左右の走行用の制御バルブＶ2 ，Ｖ3 は運転座席１１前方の操縦塔１２に配備された左右の走行レバー１３によってそれぞれ直接にスプールを切換え操作する人為操作式のものが採用されるとともに、ドーザ用、スイング用、および、補助作業用の各制御バルブＶ4 ，Ｖ8 ，Ｖ9 はレバー操作やペダル操作によって直接にスプールを操作する人為操作式のものが採用され、また、旋回用、アーム用、ブーム用、および、バケット用の各制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 は、油圧パイロット操作式のものが採用され、操縦塔１２に十字操作可能に配備された左右一対の作業用レバー１４によって操作されるパイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 から供給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた開度に操作されるようになっている。なお、前記制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のバルブブロック群は、インレット用ブロックＢ1 、アウトレット用ブロックＢ2 とともに並列されて互いに連結されて内部油路によって接続されている。
【００１５】
作業用の主ポンンＰ1 と、パイロット圧供給用のパイロットポンプＰ2 とを備えた圧油供給部１５がエンジン３によって駆動されるようになっている。この主ポンンＰ1 は、斜板の角度変更によって吐出量を変更可能な可変容量型のものが使用されており、その吐出油が油路ａを介してインレットブロックＢ1 に供給されたのち、各制御バルブＶ1 〜Ｖ9 に供給される。また、パイロットポンプＰ2 は、定容量のギヤポンプが使用されており、その吐出圧が油路ｂを介してアンロード部１９に供給されたのち、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃにパイロット元圧として供給されている。
【００１６】
図４に示すように、アンロード部１９は、レバーロック用のアンロードバルブＶ10と、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ11とが並列配備されている。アンロードバルブＶ10は、搭乗運転部４への乗降通路を横切って開閉する牽制レバー２７に電気的に連係されており、牽制レバー２７を振り上げて乗降通路を開放した状態では、図示のようにアンロード位置に付勢保持され、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃがドレンされて、作業用レバー１４を操作しても制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 を切換え操作することができない状態、つまり、レバーロック状態がもたらされる。また、作業者が運転座席１１に搭乗した後、乗降通路を横切る位置にまで牽制レバー２７を降ろすと、これが電気的に検出されて図示と逆の位置に切換えられ、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃへのパイロット元圧の供給が行われ、制御バルブＶ1 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 の切換え操作が可能となる。
【００１７】
また、パイロットバルブＰＶ1 ，ＰＶ2 の一次側油路ｃは、旋回用モータＭＴに備えたネガティブ・ブレーキＮＢの解除用の油路ｅにも連通されており、レバーロック用のアンロードバルブＶ10がアンロード位置にあるレバーロック時には、ネガティブ・ブレーキＮＢの解除用油路ｅがドレンされるので、旋回台５も旋回不能にロックされることになる。
【００１８】
また、高速走行切換え用のアンロードバルブＶ11は、移動走行の際に走行用モータＭＬ，ＭＲを高速状態に切換えるためのものであり、常態では図示のようにアンロード位置にある。左右の走行用モータＭＬ，ＭＲは、の斜板角の変更によって高低２段の変速が可能なアキシャルプランジャ型の可変容量モータが利用されており、モータケーシングに組込んだシリンダ２８Ｌ，２８Ｒに圧油を供給することで「高速」が、また、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒから排油することで「低速」がもたらされるよう構成されている。そして、シリンダ２８Ｌ，２８Ｒを作動制御する流路切換えバルブＶ12，Ｖ13の操作用パイロット油路ｆがアンロードバルブＶ１１に連通接続されている。
【００１９】
これによると、通常は、アンロードバルブＶ11は図示のアンロード位置に付勢保持されており、パイロット油路ｆがドレンされることで流路切換えバルブＶ12，Ｖ13は図示した「低速」にある。そして、操縦塔１２の横側下部に配備した増速ペダル２９を踏み込み操作すると、これが電気的に検出されてアンロードバルブＶ11が逆位置に切換えられ、パイロット油路ｆに圧が立って流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が図示の位置から逆位置に切換えられる。流路切換えバルブＶ12，Ｖ13が逆位置に切換えられた状態では、モータ駆動用の高圧側油路の油圧によってシリンダ２８Ｌ，２８Ｒが駆動されて、モータ斜板が高速位置に操作されるのである。
【００２０】
ポンンＰ1 は、ロードセンシングシステムによって吐出流量が制御されるようになっており、その流量制御部１６が圧油供給部１５に隣接して備えられている。流量制御部１６には流量補償用バルブＶ14が装備されるとともに、圧油供給部１５には、ポンプＰ1 を流量調節するための流量補償用ピストンＡｃが備えられ、流量補償用バルブＶ14によって流量補償用ピストンＡｃが作動制御されるようになっている。そして、主ポンプＰ1 の吐出圧ＰPSと、各セクションにおける負荷検出ラインのうちの最高負加圧を取出した制御信号圧ＰLSとが、それぞれインレットブロックＢ1 から導出された信号ラインＬ1 ，Ｌ2 を介して流量補償用バルブＶ14に印加されるようになっており、周知のように、吐出圧ＰPSと制御信号圧ＰLSとの差が設定値（制御差圧）に維持されるように、流量補償用ピストンＡｃを介してポンプＰ1 の吐出流量が制御される。
【００２１】
ロードセンシングシステムは、作業負荷圧に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるシステムであり、この例では、各制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のスプールの後にそれぞれ圧力補償バルブＣＶが接続されたアフターオリフィス型のロードセンシングシステムが利用されている。
【００２２】
なお、この例では、ロードセンシングシステムのアンロードバルブＶ15と主リリーフバルブＶ16が、インレット用ブロックＢ1 に組込まれている。また、流量制御部１６における流量補償用バルブＶ14に設定される制御差圧は、図４中に示すように、バネ１７と差圧ピストン１８とによって与えられるようになっており、エンジン３の回転速度が高くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が多くなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が大きくなって、ポンプＰ1 の流量が多い目に制御され、逆に、エンジン３の回転速度が低くなってパイロットポンプＰ2 の吐出量が少なくなると、差圧ピストン１８によって与えられる制御差圧成分が小さくなって、ポンプＰ1 の流量が少ない目に制御されるのである。
【００２３】
また、このバックホウでは、エンジン３のアクセル装置を自動的に操作するオートアイドリング制御システムが備えられている。すなわち、図３に示すように、エンジン３のガバナ２１は、電磁ソレノイドやモータなどの電気アクチュエータ２２によって操作されるようになっており、この電気アクチュエータ２２を作動制御する制御装置２３に、運転部４に備えたポテンショメータ利用のアクセル設定器２４と、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの圧を検知する圧力スイッチ２５とが接続されている。
【００２４】
バルブ作動検出用パイロット油路ｇは、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の各スプールに直列に連通されてその下流が排油路ｄに連通接続されるとともに、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの上流は、パイロットポンプＰ2 の油路ｂから分岐導出された油路ｈに絞りｓを介して接続されている。従って、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にある状態では、バルブ作動検出用パイロット油路ｇは排油路ｄに連通されて、その圧力がほとんど零にまで低下するとともに、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇの排油路ｄへの連通が断たれて、油路ｇの圧力がパイロットポンプＰ2 の元圧近くにまで上昇することになり、このバルブ作動検出用パイロット油路ｇに圧が立っているか否かを圧力スイッチ２５で検知することで、制御バルブが操作されているかどうかを判別している。
【００２５】
従って、運転者がアクセル設定器２４を作業用の高速位置に設定した状態において、制御バルブＶ1 〜Ｖ9 の全てが中立にあると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇ圧油が排油路ｄに流出して大きく低下するために、圧力スイッチ２５は感圧作動することがなく、この状態では、ガバナ２１は予め設定されているアイドリング位置にまで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルダウン制御される。そして、作業が開始されて制御バルブＶ1 〜Ｖ9 のうちのいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用パイロット油路ｇ圧が立ち、これが圧力スイッチ２５で検知される。圧力スイッチ２５が感圧作動すると、ガバナ２１はアクセル設定器２４で設定された高速位置まで電気アクチュエータ２２によって自動的にアクセルアップ制御される。つまり、フロント作業および走行が行われていない非作業時には、エンジン３の回転数を自動的に所定のアイドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の向上を図り、フロント作業あるいは走行が行われるとエンジン３の回転速度を設定した回転数にまで自動的に上げて、必要な油圧動力を供給してフロント作業あるいは走行を効率よく行うことができるようになっているのである。
【００２６】
また、このバックホウでは本来の掘削作業の他に、フロント装置９を利用したクレーン作業を行うことができるようになっている。つまり、図１中に示すように、前記バケット８の背面に設けられたブラケット８ａには、吊り下げリンク３１が回動可能に枢支連結されている。この吊り下げリンク３１は、フロント装置９が通常の掘削作業に用いられる時にはバケットリンク８ｂに沿って格納保持され、フロント装置９を用いてクレーン作業を行う際には、図示のように、掻き込み姿勢にしたバケット８の背部において振り出されて、フックなどの吊り下げ具３２が装着される。
【００２７】
また、クレーン作業を行うために油圧系に多少の改造が加えられている。つまり、図５に示すように、ブーム６が下降作動する際にブームシリンダＣ1 からの排油路となる油路ｔと、アーム７が下降作動（掻込み）する際にアームシリンダＣ2 からの排油路となる油路ｕにはロックバルブＲＶ1 ，ＲＶ2 がそれぞれ介在されており、バックホウを用いてクレーン作業を行う場合、ブーム６およびアーム７が不測に下降作動を防止するように構成されている。なお、ブーム下降阻止用のロックバルブＲＶ1 は、ブーム下降のためのパイロット油路ｖのパイロット圧によってロック解除され、また、アーム下降阻止用のロックバルブＲＶ2 は、アーム掻き込みのためのパイロット油路ｗのパイロット圧によってロック解除されるようになっている。
【００２８】
また、バケット用の制御バルブＶ7 に接続されたダンプ側のパイロット油路ｘに電磁バルブＭＶが介在されており、クレーンモードが選択されると電磁バルブＭＶが遮断されて、掻き込み姿勢のバケット１２が不用意にダンプ作動されることがないように構成されている。
【００２９】
また、クレーン作業用には次のような検出手段も備えられている。つまり、ブームシリンダＣ1 の基部とアーム１１の基部には、フロント装置の姿勢を検出する手段として、ポテンショメータを利用した角度センサＳ1 ，Ｓ2 がそれぞれ配備されているとともに、ブームシリンダＣ1 の上昇作動時に圧油供給側となる油路には圧力センサＰＳが接続されており、クレーン作業時にブームシリンダＣ1 に発生する負荷圧が検出されるようになっている。また、前記制御装置２３には、図７に示すような表示装置３３が接続されており、この表示装置３３には、液晶式の横長の表示パネル３４、クレーンモードを入り切りするクレーンスイッチ３５、表示パネル３４での表示形態を切換える表示切換えスイッチ３６が備えられている。
【００３０】
そして、クレーンモードが選択されている状態においては、フロント装置姿勢情報に基づいて、旋回用の縦軸心Ｘ1 から吊り下げ点Ｙまでの水平距離である吊り下げ旋回半径、および、吊り下げ点Ｙの地上高が割り出されるとともに、ブームシリンダＣ1 に働く負荷圧から、吊下げ点Ｙに働く吊り荷重が演算され、現在の姿勢のフロント装置８で十分安全に吊り下げることのできる定格荷重、演算された現在の吊り荷重、演算された吊下げ旋回半径、吊下げ高さ、などが後述のように表示され、運転作業者に現在の作業状況を認識させることができるようになっている。
【００３１】
表示パネル３４での表示の形態を以下に説明する。
【００３２】
クレーンスイッチ３５を切りにした通常の掘削作業モードでは、図８に示すように、このスイッチを押すとクレーンモードに切換わるメッセージが表示される。
【００３３】
クレーンスイッチ３５を入れてクレーンモードに切換えると、表示パネル３４の下部がアナロブ表示部となり、現在のフロント装置姿勢における定格荷重が、アナログスケールｓｃに対して所定の位置に十字形のスポットマークｍａとして表示されるとともに、現在の吊り荷重がアナログスケールｓｃに沿って移動するバーグラフとして表示される。そして、上記アナログ表示部の上側は文字表示部となっており、上記定格荷重と吊り荷重の絶対値が文字および数字で表示されるようになっている。
【００３４】
また、表示切換えスイッチ３６を押すと、図７の表示から図９の示すように、上記アナログ表示を残したままで、吊下げ旋回半径（旋回と表示）と吊り下げ高さを文字表示する状態に切換えられ、表示切換えスイッチ３６を再度押すと図７の表示状態に復帰する。
【００３５】
そして、図１０（イ）に示すように、吊り荷重が定格荷重に接近すると（例えば定格荷重の９０〜１００％）、警報ブザーが断続して鳴動するとともに、警報ランプが点滅する。また、図１０（ロ）に示すように、吊り荷重が定格荷重を越えると（定格荷重の１００％以上）、警報ブザー３７が連続鳴動するとともに警報ランプ３８が連続点灯して、運転作業者に注意を促す。
【００３６】
また、フロント装置９の姿勢やセンサ類の以上が認められた場合にも表示装置３３を用いて以下のような表示が行われる。
【００３７】
（１）ブーム６が上昇限度に到達すると、油圧クッション領域に入ってリリーフ作動して正確な負荷圧が検出できなくなるので、図１１（イ）に示すように、ブームの下げ操作を促すメッセージが表示が行われる。
【００３８】
（２）ブーム６を上げてアーム７を伸ばすと、吊り下げ具３２がバケット８に干渉する姿勢になるので、フロント装置９がこのような姿勢になると、図１１（ロ）に示すように、ブーム下げおよびアーム掻込み操作を促すメッセージが表示が行われる。
【００３９】
（３）アーム７のダンプ方向にはロックバルブが備えられていないので、フロント装置９の姿勢によっては油圧ホースが破損した時にアーム７がダンプ方向に自重で下降するおそれがある。そこで、このようなフロント装置姿勢が認識されるとので、図１１（ハ）に示すように、アーム伸ばし操作を促すメッセージが表示が行われる。
【００４０】
（４）図１２（イ）〜（ト）に示すように、センサ類に異常があると、異常の内容とクレーン作業禁止を促すメッセージが交互に表示され、かつ、警報ブザー３７が連続鳴動するとともに、警報ランプ３８が連続点灯する。
【００４１】
なお、複数の警告項目が同時に発生すると、予め設定した優先順位に従って一項目のみを表示し、警告項目が解消されると次の順位のももの表示に移行する。例えば、上記状態（１），（２），（３）が最優先順位となり、次に、（４）吊り荷重が定格荷重を越えた場合、（５）吊り荷重が定格荷重に接近した場合、となる。
【００４２】
また、クレーンモードが選択されると、上記したオートアイドリング制御システムは停止され、アクセル設定器２４によるアクセルセットによってエンジン回転速度が設定される。しかも、クレーンモードでは、アクセル設定器２４によるアクセルセットの上限が通常の上限より低回転に制限され、クレーンモードでアクセル設定器２４を不用意に最高回転速度位置に操作しても、実際のアクセルセットは予め設定されたクレーンモード用の最高回転速度に制限され、負荷を吊った状態でフロント装置９が高速で作動するようなことが未然に回避されるようになっている。
【００４３】
〔別実施形態〕
表示装置におけるアナログ表示部において、吊り荷重を表示する可動マークとしては、上記のようにバー表示を行う他に、定格荷重を表示するスポットマークと異なるスポット状のマークを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 バックホウの全体側面図
【図２】 全体の油圧回路図
【図３】 全体の油圧回路図の概略図
【図４】 走行および旋回セクションの油圧回路図
【図５】 ブーム、アーム、および、バケットセクションの油圧回路図
【図６】 制御ブロック図
【図７】 表示装置の正面図
【図８】 クレーンモード切り時における表示状態を示す正面図
【図９】 クレーンモードでの表示例を示す正面図
【図１０】 クレーンモードでの表示例を示す正面図
【図１１】 クレーンモードでの表示例を示す正面図
【図１２】 クレーンモードでの表示例を示す正面図
【符号の説明】
９ フロント装置
３３ 表示装置
ｍａ スポットマーク
ｍｂ 可動マーク
ｓｃ アナログスケール

Claims (2)

1. フロント装置を通常の掘削作業に使用する掘削作業モードと、フロント装置の先端に吊り負荷を作用させて使用するクレーンモードとに切換え可能に構成したバックホウにおいて、
   フロント装置の姿勢を検出する手段と、現在の吊り荷重を検出する手段と、検出されたフロント装置の現在の姿勢に基づいて演算された定格荷重と、検出された現在の吊り荷重を表示する表示装置とを備えるに、
   前記表示装置にアナログ表示部とデジタル表示部を備え、定格荷重をアナログスケールに対するスポットマークで表示するとともに、前記吊り荷重をアナログスケールに沿って移動する可動マークで表示するよう構成し、前記定格荷重と吊り荷重を数値表示するデジタル表示部を前記アナログ表示部に対して並置してあることを特徴とするバックホウ。
2. 前記吊り荷重を表示する可動マークを可動バーグラフとしてあることを特徴とする請求項１記載のバックホウ。

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