JPH01239230A - ブーム型作業機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バックホー等のブーム型作業機の制御装置に
関するものである。

（従来の技術） 先端に作業具を有するブームを車体に縦軸廻りに揺動自
在に設け、作業時にブームを縦軸廻りに揺動させながら
、作業具により所定の作業を行うブーム型作業機には、
例えばバックホー等がある。

バックホーは、車体に装着された機枠に、揺動シリンダ
の伸縮により縦軸廻りに揺動自在に揺動枠を備え、この
揺動枠に、ブームシリンダの伸縮により縦軸廻りに上下
動自在にブームを備え、このブームの先端にアームを介
してパケットを屈折自在に枢着し、揺動シリンダ、ブー
ムシリンダ、アームシリンダ及びパケットシリンダを、
操作レバーに連動する制御弁により伸縮制御するように
なっている。

（発明が解決しようとする課題） この種の従来のバックホーで溝掘作業を行う場合、パケ
ットに土砂を掬い込んだ後、揺動枠と共にブームを側方
の排土位置まで揺動させて排土する必要がある。従って
、掘削作業中は、ブームを掘削位置と排土位置との間で
繰返し揺動させなければならず、従来の操作レバーによ
る人為的操縦では運転が非常に煩雑であり、熟練度を要
する欠点があった。

特に掘削すべき溝幅が狭い場合には、排土後にブームを
掘削位置に停止させる際の停止精度が要求されるが、常
に目的の停止位置、即ち掘削位置に確実に停止させるこ
とは困難である。そのため、従来ではブームを目的の停
止位置の近傍で一旦停止させた後、そのオーバーラン位
置又はアンダーラン位置より、再度、揺動シリンダを微
動させながらブームを最終目的の停止位置まで揺動させ
る方法を採ることが度々あった。

本発明は上記問題点に鑑み、ブームを停止させるべき目
標位置を設定しておけば、その目標位置にブームを自動
的に停止させることができて、掘削作業等を楽になし得
るようにしたものである。

（課題を解決するための手段） この技術的課題を解決する本発明の技術的手段は、先端
に作業具１８を有するブーム１６が車体１に縦軸１４廻
りに揺動自在に設けられ、このブーム１６を揺動制御す
る制御Ｂ弁６０と、操作量に応じた大きさの指令信号を
出す指令手段８８と、指令手段８８からの指令信号の大
小によりブームの動作方向を判別する揺動判別手段１１
５と、該揺動判別手段１１５で判別されたブーム１６の
動作方向に前記制御弁６０を指令手段８８からの指令信
号の大きさに比例して駆動する駆動手段１１１，１１４
とが設けられたブーム型作業機の制御装置において、 ブーム１６が揺動を停止すべき目標位置を設定する目標
位置設定手段８９と、ブーム１６の揺動位置を検出する
位置検出手段２４と、目標位置設定手段８９からの設定
信号と位置検出手段２４からの検出信号との偏差を求め
る偏差手段９０とが設けられ、ブーム１６が前記目標位
置に接近した捕捉範囲にあることを判別する捕捉判別手
段１２０と、ブーム１６が目標位置に近づいていること
を判別する接近判別手段１２２と、捕捉判別手段１２０
が捕捉範囲にあることを判別しかつ接近判別手段１２２
がブーム１６の接近を判別したとき、前記揺動判別手段
１１５及び前記駆動手段１１１，１１４に送られる指令
手段８８からの指令信号を、偏差手段９０からの偏差信
号に切り換える切換手段１２３とが設けられている点に
ある。

（作　　用） 例えばバックホー１２による掘削作業において、排出後
、ブーム１６を左右中央の掘削位置に戻す場合、目標位
置設定手段８９によりその目標位置を予め設定しておき
、操作レバー４４をブーム１６が目標位置に向かうよう
に操作すればよい。

操作レバー４４の操作により、はじめは操作レバー４４
の操作量に応じた比例的な速度でブーム１６が目標位置
に向けて揺動する。

そして、ブーム１６が目標位置に接近した捕捉範囲に到
達すると、切換手段１２３が自動モードに切換わり、ブ
ーム１６の現在位置と目標位置との差に応じた速度でブ
ーム１６が目標位置に向けて揺動し、ブーム１６が目標
位置に近づくに従って徐々に揺動速度が低下し、目標位
置でスムーズに停止する。

（実施例） 以下、図示の実施例について本発明を詳述すると、第２
図において、１はトラクタ車体、２は前輪、３は後輪で
ある。４はハンドル、５は運転席である。

６はトラクタ車体１の前部に装着されたフロントローダ
であって、トラクタ車体１の左右両側に取付けられたマ
スト７と、このマスト７の上端に上下動自在に枢着され
たブーム８と、ブーム８を昇降させるためのブームシリ
ンダ９と、ブーム８の先端に回動自在に枢着されたバケ
ツ目Ｏと、パケット１０を回動させるためのパケットシ
リンダ１１とを有する。

１２はトラクタ車体１の後端部に装着されたバックホー
であって、トラクタ車体１に取付けられた機枠１３と、
機枠１３に縦軸１４廻りに旋回自在に枢着された揺動台
１５と、揺動台１５に上下動自在に枢着されたプームエ
６と、ブーム１６の先端に屈折自在に枢着されたアーム
１７と、アーム１７の先端に回動自在に枢着されたパケ
ット１８と、揺動台１５上に設けられたコントロールボ
ックス１９及び運転席２０とを有する。揺動台１５は第
３図に示すように機枠１３から後方に突出する上下一対
のブラケット２１に縦軸１４を介して支持され、また下
部のブラケット２１近傍で機枠１３と揺動台１５との間
に介装された左右−対の揺動シリンダ２２．２３により
揺動操作される。

揺動台１５には、これの揺動量を検出するための位置検
出手段２４が取付けられている。ブーム１６はブームシ
リンダ２５により上下動自在に、アーム１７はアームシ
リンダ２６により屈折自在に、パケット１８はパケット
シリンダ２７により回動自在に夫々操作される。

機枠１３の左右両側には、アウトリガ−２８が装着され
ている。アウトリガ−２８は油圧シリンダ型であって、
シリンダ本体３０側が機枠１３に上下方向に装着され、
またピストンロッド３２の下端に接地板３４が取付けら
れている。

コントロールボックス１９の上面側には、第４図に示す
ように前後左右に揺動自在な２本の操作レバー４４．４
５と、前後に揺動自在な２本の操作レバー４６．４７と
が設けられている。操作レバー４４は左右に操作した時
に揺動台１５が左右に揺動し、前後に操作した時にアー
ム１７が屈伸するようになっている。操作レバー４５は
左右に操作した時にパケット１８がスクイ・ダンプし、
前後に操作した時にブーム１６が上下動するようになっ
ている。操作レバー４６．４７はアウトリガ−２８，２
９用である。

第５図は油圧回路を示し、４８は油圧ポンプで、トラク
タ車体１に搭載のエンジンにより駆動される。４９は流
量優先弁、５０はハンドル４に連動するステアリング弁
で、ステアリングシリンダ５１を介して前輪２のステア
リング動作を司るようになっている。５２はフロントロ
ーダ６側のブーム制御弁、５３はフロントローダ６側の
パケット制御弁であり、これら制御弁５２．５３の手動
操作によりブームシリンダ９及びパケットシリンダ１１
を制御するようになっている。

５４．５５はアウトリガ−２８，２９を制御する流量比
例型の電磁制御弁で、上昇ソレノイド５６．５７及び下
降ソレノイド５８．５９を有する。６０は揺動シリンダ
２２．２３を制御する流量比例型の電磁制御弁で、左ソ
レノイド６１及び右ソレノイド６２を有する。６３はバ
ックホー１２のブームシリンダ２５を制御するブーム制
御弁であって、操作レバー４５の前後操作に連動する。

６４はアームシリンダ２６を制御するアーム制御弁で、
操作レバー４４の前後操作に連動する。

６５はパケットシリンダ２７を制御するパケット制御弁
で、操作レバー４５の左右操作に連動する。６６〜７３
リリーフ弁である。

第１図は電磁制御弁６０を制御する電気回路を示し、同
図において、８８は揺動指令手段の可変抵抗で、操作レ
バー４４の左右操作に連動し、かつ操作レバー４４の操
作量に比例して指令信号が変化するようになっている。

８９は揺動台１５の停止すべき目標位置を設定する目標
位置設定手段で、可変抵抗により構成されている。９０
は偏差手段で、位置検出手段２４の可変抵抗９１からの
検出信号と設定手段８９からの設定信号との偏差を求め
、その偏差信号を出力するようになっている。

９３は三角波発振器で、第６図に示すように一定周波数
の三角波信号ａを発振するものである。１１５は揺動判
別手段で、左右用の比較部１１６．１１７を有し、可変
抵抗８８からの指令信号を基準値と比較して、その大小
関係から左揺動信号と右揺動信号とを出力するようにな
っている。９６はパルス幅変調手段で、可変抵抗８８又
は偏差手段９０からの信号ｂを三角波信号ａでパルス幅
変調するためのものであって、大々２つの比較部９９．
１０２から構成されている。比較部９９と比較部１０２
とは入力が逆になっており、比較部９９では第６図に示
す如く信号すが三角波信号ａよりも大の時にオンし小の
時にオフするパルス信号Ｃを発生し、比較部１０２では
第６図と逆に信号すが三角波信号ａよりも小の時オンし
大の時にオフするパルス信号Ｃを発生するようになって
いる。各比較部９９．１０２の出力側はアナログスイッ
チ１０５，１０８　、駆動手段１１１，１１４を介し電
磁制御弁６０の各ソレノイド６１．６２に夫々接続され
ており、比較部９９．１０２からのパルス信号により、
可変抵抗８８又は偏差手段９０からの信号に比例して電
磁制御弁６０を駆動するようになっている。

アナログスイッチ１０５，１０８は、判別手段１１５の
比較部１１６．１１７から信号があった時にオンするよ
うになっている。

１１９は捕捉範囲を設定するための捕捉範囲設定手段で
、可変抵抗器等により構成され、出力するｒｉｆ捉信号
ｄの電圧を可変調整できるように構成されており、目標
位置設定手段８９により設定した目標位置に接近した所
定の範囲を捕捉範囲として設定するためのものである。

１２０はブーム１６が捕捉範囲にあることを判別するた
めの捕捉判別手段で、偏差手段９０からの偏差信号すと
捕捉範囲設定手段１１９からの捕捉信号ｄとを入力し、
これらの電圧を比較することにより、ブーム１６が設定
した捕捉範囲にいるか否かを判別する。

１２２はブーム１６が設定した目標位置に近づいている
か否かを判別する接近判別手段で、微分回路等により構
成され、偏差手段９０からの偏差信号すを入力し、この
偏差信号すの電圧変化から、ブーム１６が、前記目標位
置設定手段８９によって設定した目標位置に対してブー
ム１６が接近しているか否かを判別するように構成され
ている。

１２３は手動自動切換手段で、指令手段である可変抵抗
８８と偏差手段９０とを、後段の揺動判別手段１１５及
びパルス幅変調手段９６に選択的に切換接続するための
もので、通常時は可変抵抗８８を揺動判別手段１１５及
びパルス幅変調手段９６に接続し、ブーム１６が捕捉範
囲にいるものと捕捉判別手段１２０が判別しかつブーム
１６が目的位置に近づいているものと接近判別手段１２
２が判別して、これら判別手段１２０，１２２から捕捉
信号ｅ及び接近信号ｆを入力したとき、偏差手段９０を
揺動判別手段１１５及びパルス幅変調手段９６に接続す
るように構成されている。また手動自動切換手段１２３
は、操作レバー４４が左右方向の中央位置にセットされ
たとき可変抵抗８８からの指令信号すの入力により自動
モードをリセットし、また目標位置設定手段８９による
目標位置の設定が消去されている場合には、自動モード
への切換えは行われず、常時可変抵抗８８からの指令信
号すが揺動判別手段１１５及びパルス幅変調手段９６に
出力されるようになっている。

１２５は掘削作業検出手段で、第２図に示すようにブー
ムシリンダ２５のストロークを検出するストロークセン
サ１２６等を備えて成る。この掘削作業検出手段１２５
は、通常時はアナログスイッチ１２７に高電圧を出力し
て該アナログスイッチ１２７をオンさせると共に、ブー
ムシリンダ２５が縮小してバケット１８を地面下方に位
置させるようにブーム１６が掘削状態にまで下降したと
きに停止信号ｇを出力してアナログスイッチ１２７をオ
フさせ、これにより、掘削作業中に手動自動切換手段１
２３から揺動判別手段１１５及びパルス幅変調手段９６
への信号を停止させ、ブーム１６の縦軸１４廻りの揺動
を不能にするようになっている。

１２９はブーム１６を低速で揺動させるための微調節手
段で、可変抵抗器等により構成され、切換スイッチ１３
０を介してパルス幅変調手段９６に、前記揺動指令手段
の可変抵抗８８及び偏差手段９０からの指令信号す及び
偏差信号すよりも低電圧の微調節信号りをパルス幅変調
手段９６に出力するように構成されている。切換スイッ
チ１３０は、手動自動切換手段１２３からパルス幅変調
手段９６に入力される指令信号す又は偏差信号すと、微
調節手段１２９からパルス幅変調手段９６に入力される
微調節信号りとを切換えるためのもので、第４図に示す
ように操作レバー４４の上端に設けられている。この切
換スイッチ１３０は押釦式のモーメンタリスイッチによ
り構成され、押圧操作する毎に接点１３０ａ、　１３０
ｂのオンオフが順次切換わるように構成されている。

次に上記構成における作用を説明する。バックホー１２
により掘削作業を行う場合には、フロントローダ６のブ
ーム８を下げてバケツ目０を接地させると共に、バック
ホー１２側の機枠１３の両側に設けたアウトリガ−２８
，２９の接地板３４．３５を降して接地させ、これらフ
ロントローダ６及び左右一対のアウトリガ−２８，２９
によりトラクタ車体１を支持する。

バックホー１２による掘削作業において、パケット１８
内の土砂を側方の排土位置に排土する場合には、ブーム
１６を上昇させた後、揺動シリンダ２２．２３の伸縮に
より揺動台１５、ブーム１６を縦軸１４廻りに排土位置
へと揺動させる。即ち、操作レバー４４を左方向に操作
すると、これに連動して可変抵抗８８の抵抗値が小さく
なり、その操作量に比例した指令信号が出る。この指令
信号が判別手段１１５に送られると、指令信号が小であ
るため、比較部１１７が右揺動指令と判別して右揺動信
号を出力し、アナログスイッチ１０８がオンする。一方
、指令信号すがパルス幅変調手段９６の比較部９９．１
０２に入力し、三角波発振器９３の三角波信号ａと比較
される。この場合、指令信号すが中点電圧よりも小であ
るため、比較部１０２が両者を比較し、第６図とは逆に
指令信号すが三角波信号ａよりも小の時にオンとなるパ
ルス信号Ｃが比較部１０２より発生する。このパルス信
号Ｃは両者の偏差が大きい程、パルス幅が広がり、従っ
て、アナログスイッチ１０８を介して駆動手段１１４が
動作し、電磁制御弁６０の右ソレノイド６２を励磁する
。その結果、電磁制御弁６０はパルス幅に比例した開度
で右揺動側に切換わり、揺動シリンダ２２．２３に作動
油を供給するので、揺動台１５、ブーム１６が縦軸１４
廻りに右方向に揺動する。この場合、操作レバー４４の
操作量に応じて比例的な速度でブーム１６が揺動するた
め、任意の速度でブーム１６を動かして行くことができ
る。

ブーム１６が排土位置まで達すれば、操作レバー４４を
中立位置に戻し、揺動シリンダ２２．２３の伸縮を止め
、揺動台１５、ブーム１６を排土位置で停止させた後、
パケット１８の土砂を排出する。

排土後、ブーム１６を左右中央の掘削位置に戻す場合に
は、設定手段８９の可変抵抗によりその目標位置を予め
設定しておけば、操作レバー４４を右方向に操作するだ
けで、ブーム１６を目標位置に自動的に停止させること
ができる。従って、オペレータは、アーム１７、パケッ
ト１８等の操作に専念できる。

即ち、操作レバー４４の右方向への操作により、はじめ
は前記と同様にして可変抵抗８８から操作レバー４４を
操作量に比例した指令信号すが可変抵抗８８から出力し
、この指令信号すが手動自動切換手段１２３を介して揺
動判別手段１１５及びパルス幅変調手段９６の比較部９
９，１０２に人力し、その結果、操作レバー４４の操作
量に応じて比例的な速度でブーム１６が目的位置に向け
て右方向に揺動する。また、このときブーム１６が目標
位置に向けて揺動しているので、このことを接近判別手
段１２２が判別し、該接近判別手段１２２が接近信号「
を手動自動切換手段１２３に出力する。そして、捕捉範
囲設定手段１１９により予め設定した捕捉範囲にブーム
１６が到達すると、捕捉判別手段１２０がブーム１６が
捕捉範囲にあることを捕捉判別手段１２０が判別して捕
捉信号ｅを出力するので、手動自動切換手段１２３が捕
捉判別手段１２０と接近判別手段１２２の両者から捕捉
信号ｅ及び接近信号ｆを入力し、このため手動自動切換
手段１２３が自動モードに切換ねり、偏差手段９０の偏
差信号すが手動自動切換手段１２３を介して揺動判別手
段１１５及びパルス幅変調手段９６の比較部９９，１０
２に入力するようになり、ブーム１６の現在位置と目標
位置との差に応じた速度でブーム１６が目標位置に向け
て揺動し、ブーム１６が目標位置に近づくに従って徐々
に揺動速度が低下し、目標位置でスムーズに停止する。

そして、操作レバー４４を左右方向の中立位置に戻すと
、手動自動切換手段１２３の自動モードがリセットされ
る。

次にブーム１６を目標位置で操作レバー４４を前方へ操
作してブーム１６を目標位置で下降させ、掘削作業を開
始すると、ブーム１６の下降状態から掘削作業検出手段
１２６が掘削作業中であることを検出し、停止信号ｇを
出力してアナログスイッチ１２７をオフさせるので、揺
動判別手段１１５及びパルス幅変調手段９６に指令信号
す又は偏差信号すは入力しなくなり、ブーム１６の縦軸
１４廻りの揺動が停止する。従って、掘削作業中におい
て誤って操作レバー４４を左右方向に操作した場合でも
、不測の揺動指令を無視し、安定した掘削を継続できる
。

また、目標位置での掘削作業の際に、掘削する掘削溝巾
を広げる場合には、ブーム１６を下降させた掘削状態か
ら、操作レバー４５を上昇方向に操作して、ブーム１６
を上昇させてパケット１８を地面上方に上げた後、操作
レバー４４上端の切換スイッチ１３０を押圧操作して、
接点１３０ｂをオン、接点１３０ａをオフにし、操作レ
バー４４を左又は右方向に操作すると、可変抵抗８８か
ら操作レバー４４の操作量に比例した指令信号が切換手
段９２を介して揺動判別手段１１５に入力すると共に、
微調節手段１２９から低電圧の微調節信号りがパルス幅
変調手段９６に入力する。従って、パルス幅変調手段９
６からパルス幅の小さいパルス信号Ｃがアナログスイッ
チ１０５゜１０８を介して駆動手段１１１又は駆動手段
１１４に入力し、その結果ブーム１６が低速で縦軸１４
廻り左又は右方向に揺動する。そして操作レバー４４を
中立位置に戻すと、揺動判別手段１１５からアナログス
イッチ１２７．１２８への信号が停止して、アナログス
イッチ１２７．１２８がオフするので、ブーム１６の揺
動が停止する。

（発明の効果） 本発明によれば、目標位置設定手段８９によりブーム１
６を停止させるべき目標位置に設定しておけば、単に操
作レバー等の操作部を操作するのみで、ブーム１６を目
標位置に自動的に停止させることができ、しかもブーム
１６が目標位置に接近した捕捉範囲内に入ると、ブーム
１６が目標位置に近づくに伴って速度が徐々に低下し、
ブーム１６を目標位置にスムーズに停止させることがで
きる。また、ブーム１６が捕捉範囲に入るまでは、操作
レバー等の操作による手動が優先するので、オペレータ
の操作ミス等によってブーム１６が自動モードでオペレ
ータの意思に反して目標位置まで動くようなこともなく
なり、その操作乃至取扱いが非常に簡単であり、作業効
率を著しく向上し得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は電気回路図、
第２図は全体の側面図、第３図は揺動部の平断面図、第
４図はコントロールボックスの平面図、第５図は油圧回
路図、第６図は波形図である。 １・・・トラクタ車体、１４・・・縦軸、１６・・・ブ
ーム、１８・・・パケット　（作業具）、２４・・・位
置検出手段、６０・・・電磁制御弁、８８・・・可変抵
抗（揺動指令手段）、８９・・・目標位置設定手段、９
０・・・偏差手段、１１１．１１４・・・駆動手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端に作業具１８を有するブーム１６が車体１に
   縦軸１４廻りに揺動自在に設けられ、このブーム１６を
   揺動制御する制御弁６０と、操作量に応じた大きさの指
   令信号を出す指令手段８８と、指令手段８８からの指令
   信号の大小によりブームの動作方向を判別する揺動判別
   手段１１５と、該揺動判別手段１１５で判別されたブー
   ム１６の動作方向に前記制御弁６０を指令手段８８から
   の指令信号の大きさに比例して駆動する駆動手段１１１
   、１１４とが設けられたブーム型作業機の制御装置にお
   いて、ブーム１６が揺動を停止すべき目標位置を設定す
   る目標位置設定手段８９と、ブーム１６の揺動位置を検
   出する位置検出手段２４と、目標位置設定手段８９から
   の設定信号と位置検出手段２４からの検出信号との偏差
   を求める偏差手段９０とが設けられ、 ブーム１６が前記目標位置に接近した捕捉範囲にあるこ
   とを判別する捕捉判別手段１２０と、ブーム１６が目標
   位置に近づいていることを判別する接近判別手段１２２
   と、捕捉判別手段１２０が捕捉範囲にあることを判別し
   かつ接近判別手段１２２がブーム１６の接近を判別した
   とき、前記揺動判別手段１１５及び前記駆動手段１１１
   、１１４に送られる指令手段８８からの指令信号を、偏
   差手段９０からの偏差信号に切り換える切換手段１２３
   とが設けられていることを特徴とするブーム型作業機の
   制御装置。