JP4041861B2 - 積込作業車両 - Google Patents

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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 (2)

  1. 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。
  2. 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。
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