JP4041861B2

JP4041861B2 - 積込作業車両

Info

Publication number: JP4041861B2
Application number: JP24576599A
Authority: JP
Inventors: 功永塚; 武士遠藤; 淳司三室; 博文田中
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Utility Co Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Utility Co Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001064990A; EP1081292A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキッドステアローダ等の積込作業車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、積込作業を円滑に行なうためにバケットをほぼ鉛直に上昇可能なスキッドステアローダが知られており、例えば特開平６−２６０６８号公報に示されている。図９は、同公報に開示されたスキッドステアローダの側面図を表しており、以下同図に基づいて従来技術を説明する。
同図において、スキッドステアローダ（同公報においてはローダ）は、その主枠１０１に基端を揺動自在に結合された第２リフトアーム部１０２を有している。第２リフトアーム部１０２の先端には、主リフトアーム部１０３の基端が揺動自在に結合されている。主リフトアーム部１０３の下方に屈曲して伸長した先端にはバケット１０４が揺動自在に取着されている。バケット１０４は、伸縮自在のアクチュエータ１０５の伸縮によって揺動自在となっている。
【０００３】
主リフトアーム部１０３の中ほどには、略Ｔ字形の制御アーム１０６が固着されている。制御アーム１０６の先端には所定長さの制御リンク１０７の先端が揺動自在に取着され、制御リンク１０７の基端は、主枠１０１に揺動自在に取着されている。また、伸縮自在のシリンダ組立体１０８は、先端を制御アーム１０６に、基端を主枠１０１にそれぞれ揺動自在に取着されている。
このような構成により、シリンダ組立体１０８を伸縮させてバケット１０４を上昇下降させると、主リフトアーム１０３先端の軌跡１０９は、同図に示すように最下位置から所定の高さＨまで円弧軌道を描き、その高さＨから最高持ち上げ高さまで鉛直軌道を描く。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平６−２６０６８号公報に開示された従来技術には、次に述べるような問題がある。
【０００５】
即ち、従来技術によれば、主リフトアーム１０３先端の軌跡１０９を鉛直とするために、主枠１０１と主リフトアーム１０３との間に第２リフトアーム部１０２を介している。これにより、アームに関節部が増えるため、長時間使用すると揺動中心のがたつきが大きくなり、主リフトアーム１０３の動きが滑らかでなくなってしまう。そして、このようながたつきを防止するために、常に関節部にグリースを給脂しなければならず、保守点検に要する時間が増加して装置の稼働率が低下するという問題がある。
さらに、運転席の側方に制御アーム１０６を配置しているので、主リフトアーム１０３を上昇下降させた際に制御アーム１０６によって作業者の側方の視界が塞がれ、作業性がよくないという問題がある。
【０００６】
また、近年、狭隘な空間での積込作業が増加するのに伴い、ダンプ等の運搬機械の位置や周囲の状況に合わせて、バケット１０４の軌跡を変更できるようなスキッドステアローダが求められている。しかしながら、従来技術によれば、主リフトアーム１０３先端の軌跡（即ちバケット１０４の軌跡）は常に一定であり、変更できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、アームのがたつきが少なく、しかもバケットの軌跡を所望の軌跡に変更自在な積込作業車両を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、
基端部を原動機枠に揺動自在に取着され、先端部にバケットを揺動自在に取着したアームを有し、車体後部にエンジンを備えた積込作業車両において、
アームが、
基端部を原動機枠に取着されたパイプ状のメインアームと、
メインアームの長手方向に沿って摺動自在になるように当該メインアームの内部に取着されたパイプ状の摺動アームと、
メインアームの内部に設けられており、一端がメインアームの内壁に取り付けられ且つ他端が摺動アームの内壁に取り付けられ、摺動アームをメインアームの先端から突出させるスライドシリンダとを備えたことを特徴とする積込作業車両。
【０００９】
第１発明によれば、アームをメインアームとメインアームに対して摺動する摺動アームとで構成し、スライドシリンダによって摺動アームをメインアームから突出させるようにしている。これにより、アームの長さを変化させることが可能となる。従って、例えば、バケットが下降した状態ではアームを短くし、少し上昇させた位置でアームを最短にした後、さらに上昇させる途中で次第にアームを伸ばすことにより、バケット先端の軌跡を鉛直にすることが可能となる。即ち、積込物をトラック等の運搬機械に積み込む際に、バケットの軌跡が円弧になる場合に比較して、運搬機械にバケットをより接近させることが可能であり、円滑な積込作業を行なうことができる。
また、バケットの軌跡が鉛直だけでなく、例えば水平に移動する等所望の軌跡を得ることが可能となるので、障害物、運搬機械の位置関係、或いは作業内容に応じて軌跡を変更でき、積込作業を効率的に行なうことができる。
しかも、このようなバケットの軌跡を得るために従来技術のようにアームの関節部を増加させていないので、アームの関節部に対する給脂等のメンテナンスが不要となるとともに、アームのがたつきが少なくなる。
また、例えばスライドシリンダをメインアームの内部に収納するようにすれば、スライドシリンダに土砂がかかってオイルシールが汚損されることがなく、スライドシリンダを常に好適な状態で使用することが可能となる。
さらに、アームが運転席の側方で視界を妨げるような構造となっていないので、視界が広く作業性が良い。
【００１０】
また、第２発明は、第１発明記載の積込作業車両において、
メインアームの傾き角度を検出するアーム角センサと、
摺動アームがメインアームから突出するストローク量を検出するストロークセンサと、
バケットの傾き角度を検出するバケット角センサと、
これらの検出値に基づいてバケットの軌跡が所望の軌跡をとるように出力信号を出力するコントローラと、
コントローラからの出力信号に基づいて、
メインアームの角度を制御するメインアーム制御弁と、
摺動アームのストローク量を制御する摺動アーム制御弁と、
バケットの角度を制御するバケット角制御弁とを備えたことを特徴とした積込作業車両。
【００１１】
第２発明によれば、アームの長さや角度を検出し、これらの検出値に基づいてバケットの軌跡が所望の軌跡となるようにコントローラで制御している。これにより、上記第１発明の効果に加え、予めコントローラにプログラミングされた手順に基づいてバケットの軌跡を自動的に制御するので、作業者の負担が少なく、しかも正確な軌跡を得ることができる。
また、これにより、バケットの傾き角度をも所望の角度に制御可能である。従って、例えば、バケットが所定の高さよりも高くなった場合にはバケットの開口部が水平になるように制御すれば、積込物が落下しないようにすることができる。また、作業内容に応じてバケットの傾き角度を変更することができるので、例えば掘削作業の際にはそれに適した傾き角度を選択でき、さまざまな作業に対して作業性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明による実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態において、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【００１３】
図１は、実施形態によるスキッドステアローダの側面図を示している。以下、同図に矢印Ｆ（前）−Ｒ（後）で示すスキッドステアローダの走行方向を前後方向、この前後方向に直交する車幅方向を左右方向と言い、左右方向の左右は、運転席に前方を向いて着座した作業者から見た方向により決定する。
【００１４】
同図において、スキッドステアローダは原動機枠１を備え、車輪６，６をその下部に、エンジン７をその後部の内部に、そしてアーム２５をその上部にそれぞれ備えている。原動機枠１後部の上部には、左右一対のピラー２が立設し、このピラー２の前方の左右両側に、多数の孔を有するネットガード３，３がそれぞれ立設している。そして、左右のネットガード３，３の上部にルーフ４を渡し、前方を作業員が乗降する開放部とした運転室５を構成している。
アーム２５は、中空のメインアーム８及び中空の摺動アーム１０を備えている。原動機枠１後部のエンジン７上方には、メインアーム８の基端が揺動自在に取着されている。このメインアーム８は、基端を原動機枠１に、先端をメインアーム８の中ほどにそれぞれ取着されたメインシリンダ９の伸縮によって、上下に揺動する。
メインアーム８の内部には摺動アーム１０が摺動自在に挿入されている。摺動アーム１０の先端にはバケット１１が揺動自在に取着され、バケットシリンダ１２の伸縮によって揺動する。
【００１５】
図２に、アーム２５の斜視図、図３にアーム２５の平面断面図を示す。両図に示すように、アーム２５は、メインアーム８と、摺動アーム１０と、スライドシリンダ１６とを備えている。
メインアーム８は、四角柱状の鋼製のブラケット１３，１３を角パイプ１４，１４に挿入し、これらを所定の間隔で平行に対向させて、互いを丸パイプ１５で例えば溶接等によって固着している。また、摺動アーム１０は、断面が四角形で先端が下方に屈曲した角パイプ２７，２７を所定の間隔で平行に対向させ、互いを丸パイプ２６で固着して構成されている。
メインアーム８の内部には、スライドシリンダ１６が挿入され、そのチューブ基端がメインアーム８の内壁に固着されている。また、スライドシリンダ１６のピストン先端は、メインアーム８の内部に摺動自在に挿入された摺動アーム１０の内壁に固着されている。これにより、スライドシリンダ１６の伸縮に伴って摺動アーム１０がメインアーム８の内部を摺動し、アーム２５が伸縮する。
このとき、メインアーム８の４面の内周面は、摺動アーム１０の角パイプ２７の間隔に合わせて滑らかに機械加工されている。これにより、メインアーム８のブラケット１３，１３間の間隔と摺動アーム１０の角パイプ２７，２７間の間隔との寸法誤差を吸収し、摺動アーム１０がメインアーム８に滑らかに摺動するようにしている。
【００１６】
また、運転室５の内部には、メインアーム８及びバケット１１を操作する操作レバー（図示せず）が設けられている。この操作レバーを前後に動かすことにより、メインアーム８の傾き角度を、操作レバーを左右に動かすことによりバケット１１の傾き角度を、それぞれ操作できるようになっている。
【００１７】
スキッドステアローダは、アーム２５の長さや角度を検出する各種のセンサ、及びこれらの検出値に基づいてアーム２５を制御するコントローラを備えている。図４に、スキッドステアローダに備えられた各センサ及びコントローラのブロック図を示す。
まず、メインアーム８の揺動中心には、メインアーム８の傾き角度を検出するアーム角センサ１８が装着されている。このアーム角センサ１８は、例えばポテンショメータ等が好適である。
また、スライドシリンダ１６にはストロークセンサ１９が組み込まれており、摺動アーム１０がメインアーム８から突出したストローク量を検出する。さらに、バケット１１の揺動中心にはアーム角センサ１８と同様のバケット角センサ２０が装着され、バケット１１の傾き角度を検出する。
これらのセンサは、原動機枠１内部又は運転室５内部に配設されたコントローラ２１に、電気的に接続されている。コントローラ２１は、これらのセンサから検出信号を受信し、メインアーム８の傾き角度、摺動アーム１０のストローク量、及びバケット１１の傾き角度をそれぞれ計測する。
【００１８】
また、コントローラ２１には、操作レバー３２の動きを検出する操作レバーセンサ３３が電気的に接続されている。さらに、コントローラ２１には、バケット１１が描く軌跡１７を指定するモードスイッチ３４が接続されている。
【００１９】
また、コントローラ２１は、原動機枠１の下部に配置された電磁パイロット弁２９，３０，３１と電気的に接続されている。コントローラ２１は、上記各センサ１８，１９，２０の検出信号、操作レバー３２の動作、及びモードスイッチ３４から入力されたモード信号に基づき、電磁パイロット弁２９，３０，３１に電気信号を出力して、電磁パイロット弁２９，３０，３１の吐出圧を制御する。
電磁パイロット弁には、一例としてメインシリンダ９を駆動してメインアーム８の傾き角度を制御するメインアームパイロット弁２９と、スライドシリンダ１６を駆動して摺動アーム１０の突出量を制御する摺動アームパイロット弁３０と、バケットシリンダ１２を駆動してバケット１１の傾き角を制御するバケットパイロット弁３１とがある。
各電磁パイロット弁２９，３０，３１は、油圧配管によってそれぞれ図示しないメインバルブに接続されている。メインバルブは電磁パイロット弁２９，３０，３１の吐出圧をパイロット圧としてこれに対応する圧力を吐出し、メインシリンダ９、スライドシリンダ１６、及びバケットシリンダ１２を駆動する。
【００２０】
以上のような構成とすることにより、コントローラ２１は操作レバー３２の動きに応じて、バケット１１を所望の軌跡１７で動かすことが可能となる。またこのとき、コントローラ２１は、バケット１１の傾き角度が所望の角度となるように、制御を行なうことも可能である。
図５〜図７に、バケット１１の軌跡１７の一例を示す。図５によれば、従来技術と同様にバケット１１が最下位置から所定高さＨまで、摺動アーム１０を突出させずにアーム２５の長さを最下位置のままとした状態でメインアーム８を上昇させ、略円弧軌道を描かせている。そして、その高さＨから最高持ち上げ高さまでは、摺動アーム１０を徐々に突出させてアーム２５を伸ばし、バケット１１の軌跡１７が略鉛直軌道を描くようにしている。
このような軌跡１７は、バケット１１で前方にある土砂等の山を掘削してバケット１１に土砂をすくい、これを運搬機械に積み込むような作業に適している。即ち、土砂の山を掘削する際にバケット１１の軌跡１７が円弧軌道を描くので、掘削力が強く、より多くの土砂をバケット１１にすくうことができる。従って、掘削作業の効率が向上する。またこのとき、高さＨから最高持ち上げ高さまでは、バケット１１の開口部が略水平になるように制御すれば、バケットにすくった積込物が落下することが少ない。
【００２１】
また、図６に、バケット１１の軌跡１７が、最下位置から最高持ち上げ高さまで鉛直軌道を描く場合を示す。このように、バケット１１が鉛直軌道を描くように制御することにより、最下位置でバケット１１上に積荷を搭載した状態から、スキッドステアローダをほとんど動かすことなく運搬機械に積み込むことが可能である。従って、積込作業の効率が向上する。
【００２２】
また、図７に示すように、積荷を所定の高さまで持ち上げた後、摺動アーム１０を突出させながらメインアーム８の傾き角を下げることにより、バケット１１を水平方向に伸ばすことも可能である。例えば、スキッドステアローダと運搬機械との間に障害物があって、スキッドステアローダが運搬機械に接近するのが困難な場合、このようにしてバケット１１を水平方向に移動させることにより、積荷を運搬機械に積み込むことができる。
【００２３】
このような、さまざまな軌跡１７の選択は、作業者がモードスイッチ３４を操作してコントローラ２１に指示することで行なわれるのが好適である。例えば、モードスイッチ３４で番号１を選択してメインアーム８を上昇させれば図５に示したような軌跡１７を、番号２を選択すれば図６に示したような軌跡１７を描くようにすれば、作業者はモードスイッチ３４の番号を選択することにより、所望の軌跡１７を得ることができる。
またこのとき、バケット１１の傾き角度をコントローラ２１によって制御するか、或いは操作レバー３２の操作によって作業者が制御するかについても、モードスイッチ３４で選択するようにすればよい。
【００２４】
或いは、上述したようにコントローラ２１によってバケット１１の軌跡１７を制御するのではなく、手動操作で所望の軌跡１７を得ることも可能である。このような手動操作モードも、モードスイッチ３４によって選択するのが好適である。
図８に、マニュアル操作が可能な操作レバーの一例を示す。同図において、操作レバー３２の最上部にはトグルスイッチ３５が設けられ、このトグルスイッチ３５を前方に倒すとスライドシリンダ１６が伸びて摺動アーム１０が伸びる。また、このトグルスイッチを後方に倒すと、スライドシリンダ１６が縮んで摺動アーム１０が縮む。
このような構成において、作業者は上記のトグルスイッチ３５と操作レバー３２とを同時に操作することにより、周囲の状況に応じてバケット１１の軌跡１７が所望の軌跡１７となるように操作することが可能である。
【００２５】
以上説明したように本実施形態によれば、バケット１１を支持するアーム２５を中空のメインアーム８とその内側を摺動する摺動アーム１０とで構成し、スライドシリンダ１６によって摺動アーム１０をメインアーム８から突出させるようにしている。これにより、アーム２５の長さを任意に変化させることが可能となるので、例えばバケット１１が下降した状態ではアーム２５を短くし、少し上昇させた位置でアームを最短にした後、さらに上昇していく途中で次第にアーム２５を伸ばすことにより、バケット１１先端の軌跡１７を略鉛直にすることが可能である。
即ち、積込物をトラック等の運搬機械に積み込む際に、バケット１１の軌跡１７が円弧となる場合に比較して、スキッドステアローダを動かすことなくバケット１１を運搬機械により接近させることが可能であり、効率良く積込作業を行なうことができる。
【００２６】
しかも、このようなバケット１１の軌跡１７を得るためにアーム２５の関節部を増加させていないので、アーム２５の関節部に対する給脂等のメンテナンスが少なくなり、アーム２５のがたつきが少なくなる。
また、バケット１１の軌跡１７が鉛直軌道だけでなく、例えば水平軌道等の所望の軌跡１７をとることが可能となるので、障害物や運搬機械の位置関係に応じて軌跡１７を変更でき、積込作業を効率的に行なうことができる。
また、スライドシリンダ１６をメインアーム８の内部に収納しているので、スライドシリンダ１６に土砂がかかってオイルシールが汚損されることがなく、スライドシリンダ１６を常に好適な状態で使用することが可能となる。
また、バケット１１の傾き角度を所望の角度に制御することができるので、バケット１１に積載された積込物の量や種類に応じてこの角度を制御し、積込物が落下しないようにすることができる。一例として、バケットが所定の高さよりも高くなった場合には、バケットの開口部が水平になるように制御すればよい。さらに、例えば掘削時に掘削力が増大するように、バケット１１の傾き角度を定めることも可能である。
さらに、従来技術のように、運転室５の側方に視界を妨げるような部材がないので、視界が広く作業性が良い。
【００２７】
また、メインアーム８の傾き角度や摺動アーム１０のストローク量を検出し、これらの検出値に基づいてコントローラ２１が、バケット１１の軌跡１７を所望の軌跡１７となるように制御している。これにより、予めコントローラ２１にプログラミングされた手順に基づいてバケット１１の軌跡１７を自動的に制御するので、作業者の負担が少なく、しかも正確な軌跡１７を得ることができる。
【００２８】
尚、上記実施形態において、各シリンダ９，１６，１２の操作は、電磁パイロット弁２９，３０，３１から吐出するパイロット圧によってメインバルブを駆動することによって行なわれるように説明したが、これに限られるものではない。例えば、コントローラ２１から出力される電気信号によってメインバルブ２７に装備されたソレノイドを駆動し、各シリンダ９，１６，１２を操作するものでもよい。
【００２９】
また、上記実施形態ではメインアーム８の内部に摺動アーム１０を摺動自在に挿入したが、これに限られるものではなく、摺動アーム１０の内部にメインアーム８を挿入するような形態にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態によるスキッドステアローダの側面図。
【図２】アームの斜視図。
【図３】アームの断面図。
【図４】センサ及びコントローラのブロック図。
【図５】バケットの軌跡の一例を示す側面図。
【図６】バケットの軌跡の一例を示す側面図。
【図７】バケットの軌跡の一例を示す側面図。
【図８】操作レバーの斜視図。
【図９】従来技術におけるスキッドステアローダの側面図。
【符号の説明】
１：原動機枠、２：ピラー、３：ネットガード、４：ルーフ、５：運転室、６：車輪、７：エンジン、８：メインアーム、９：メインシリンダ、１０：摺動アーム、１１：バケット、１２：バケットシリンダ、１３：ブラケット、１４：角パイプ、１５：丸パイプ、１６：スライドシリンダ、１７：軌跡、１８：アーム角センサ、１９：ストロークセンサ、２０：バケット角センサ、２１：コントローラ、２２：メインアーム制御弁、２３：摺動アーム制御弁、２４：バケット角制御弁、２５：アーム、２６：丸パイプ、２７：角パイプ、２９：メインアームパイロット弁、３０：摺動アームパイロット弁、３１：バケットパイロット弁、３２：操作レバー、３３：操作レバーセンサ、３４：モードスイッチ、３５：トグルスイッチ、１０１：主枠、１０２：第２リフトアーム、１０３：主リフトアーム、１０４：バケット、１０５：アクチュエータ、１０６：制御アーム、１０７：制御リンク、１０８：シリンダ組立体、１０９：軌跡、１１０：車輪。

Claims

基端部を原動機枠(1)に揺動自在に取着され、先端部にバケット(11)を揺動自在に取着したアーム(25)を有し、車体後部にエンジン(7)を備えた積込作業車両において、
アーム(25)が、
基端部を原動機枠(1)に取着されたパイプ状のメインアーム(8)と、
メインアーム(8)の長手方向に沿って摺動自在になるように当該メインアーム (8) の内部に取着されたパイプ状の摺動アーム(10)と、
メインアーム (8) の内部に設けられており、一端がメインアーム (8) の内壁に取り付けられ且つ他端が摺動アーム (10) の内壁に取り付けられ、摺動アーム(10)をメインアーム(8)の先端から突出させるスライドシリンダ(16)とを備えたことを特徴とする積込作業車両。
請求項１記載の積込作業車両において、
メインアーム(8)の傾き角度を検出するアーム角センサ(18)と、
摺動アーム(10)がメインアーム(8)から突出するストローク量を検出するストロークセンサ(19)と、
バケット(11)の傾き角度を検出するバケット角センサ(20)と、
これらの検出値に基づいてバケット(11)の軌跡(17)が所望の軌跡(17)をとるように出力信号を出力するコントローラ(21)と、
コントローラ(21)からの出力信号に基づいて、
メインアーム(8)の角度を制御するメインアーム制御弁(22)と、
摺動アーム(10)のストローク量を制御する摺動アーム制御弁(23)と、
バケット(11)の角度を制御するバケット角制御弁(24)とを備えたことを特徴とした積込作業車両。