JPH01271531A - オフセット機構付きバックホーの操作装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は旋回台の旋回円の中にブームとアームとバケッ
トを格納可能とした小旋回形バックホーにおいて、更に
アームをブームに対して左右にオフセット回動可能°と
した場合の操作の安全装置に関するものである。

（ロ）従来技術 従来から、バックホーにおいてバケットが近接した場合
にアームを停止する技術は公知とされているのである。

例えば実公昭５８−１２９２６号公報の如（である。

またバックホーにおいてブームに対してアームの部分を
左右に平行位置へオフセットする技術も公知とされてい
るのである。例えば特公昭４０−２０７８９号公報の如
くである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 このように旋回台の旋回円の内部においてアームとブー
ムとパケットを格納した状態で小旋回を可能としたバッ
クホーにおいて、更にアームを左右にオフセット回動可
能に構成した場合には、キャビンの側にオフセットした
ままで、アームやブームを引き寄せ操作した場合には、
パケットがキャビンやオペレーターに干渉して人身事故
を発生する危険があるのである。

本発明においては、このような危険性を無くすべ（、操
作レバーの操作によりアームやブームを引き寄せ側に回
動した場合に、パケットがキャビンの周囲の危険領域内
に入った場合には、自動的にブームやアームやオフセッ
トアームの回動を停止すべく構成したものである。

また上記の安全装置は危険領域内に入る恐れのある場合
には回動を停止すべく構成したものであるが、それに加
えてパケットを引き寄せる操作をした場合には、自動的
にパケットが基準格納位置に戻り乍ら格納される自動オ
フセット制御装置をも併設したものである。

またこれらの操作を、操作レバーにより操作する手動操
作制御弁と、これにタンデムに配置した略同様のボート
を有する自動制御電磁比例弁を設けることにより、２種
類の操作を併設可能に構成したものである。

（ニ）問題を解決する為の手段 本発明の目的は以上の如くであり、次に該目的を達成す
る為の構成を説明すると。

旋回台１２上に上下回動可能に枢支したブー１．６の先
端に、左右の平行位置へアーム４をオフセット可能に支
持し、該アーム４の先端にパケット１を掬い取り回動可
能に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム４を折
畳んでキャビン２の側部にパケット１を収納可能とした
構成において、操作レバー９またはオフセットペダル２
９の格納側への操作により、パケット１がキャビン２の
周囲の危険領域内に入った場合には、ブーム６またはア
ーム４またはオフセットアーム２２の回動を停止する安
全機構を構成し、またブーム６またはアーム４を格納側
に回動することにより、自動的に格納位置へオフセット
移動する自動制御装置をも併置したものである。

また他の実施態様として、１本の油圧シリンダーを、タ
ンデム回路に配置され内部回路が略同一のポンプ側の手
動操作制御弁と油圧シリンダー側の自動制御電磁比例弁
により制御すべく構成し、手動操作制御弁から油圧シリ
ンダーへの油路と、自動詞ｉｔ磁比例弁から油圧シリン
ダーへの油路は同一方向への油路を合流すべく構成し、
手動操作制御弁は操作レバー９またはオフセットペダル
２９により操作し、自動制御電磁比例弁は各部のセンサ
ーと操作レバー９との論理積により操作すべく構成した
ものである。

（ホ）実施例 本発明の目的・構成は以上の如くであり、次に添付の図
面に示した実施例の構成を説明すると。

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はパケット１を交換
したことを信号として伝達するパケット幅認識体２５と
パケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作ボックス２７を示す図面である。

バックホーは、排土板１０を付設したクローラ−式走行
装置１１の上に旋回台軸受１３を配置し、該旋回台軸受
１３の上に旋回台１２を配置している。該旋回台１２は
３６０度水平回動を可能としているのである。

また旋回台１２の上の左半分にキャビン２を配置し、後
部にはエンジンやバランスウェイトを載置し、旋回台１
２の略中夫の位置にブーム６の基部を上下回動可能に枢
支している。

そしてブーム６と旋回台１２との間にブームシリンダー
５を配置し、該ブームシリンダー５の伸縮によりブーム
６を上下に回動可能に構成している。

該ブーム６の先端には、オフセットアーム２２と並行リ
ンク２３が配置されており、該オフセットアーム２２と
ブーム６との間にオフセットシリンダー３が介装されて
いる。該オフセットシリンダー３の伸縮によりオフセッ
トアーム２２と並行リンク２３が左右に回動しその先端
に支持されているアーム４は左右に平行状態でオフセッ
ト移動するのである。

該オフセットアーム２２の先端にアーム４が枢支されて
おり、オフセットアーム２２と一体的に構成されたカバ
ー内に配置されたアームシリンダー２４によりアームが
上下に回動されるのである。

またアーム４の先端にパケット１が枢支されており、該
パケット１はパケットシリンダー７により掬い取り回動
を可能としているのである。

以上のような全体的な構成において、ブーム６の基部に
該ブーム６の回動角を検出するブームセンサー１５がポ
テンショメーター等により構成されて配置されており、
またオフセットアーム２２の左右オフセット角を検出す
るオフセットセンサー１６が並行リンク２３の基部にポ
テンショメーターにより構成されて配置されており、ま
たアーム４の回動角を検出するアームセンサー１７がオ
フセットアーム２２の先端のアーム４の枢支部に配置さ
れているのである。

また操作レバー９の基部にブーム６やアーム４を回動す
る為に操作レバー９を操作したことを検出するレバーセ
ンサー１４が配置されているのである。また該操作レバ
ー９の下部に、アーム４のオフセットを操作するオフセ
ットペダル２９が配置されており、該オフセットペダル
２９の基部にオフセットペダルセンサー２８が配置され
ている。

電磁比例弁装置２０はブーム電磁比例弁３７とアーム電
磁比例弁３８とオフセット電磁比例弁３９を内部に配置
しており、それぞれの電磁比例弁がブームシリンダー５
とアームシリンダー２４とオフセットシリンダー３の送
油経路に介装されており、ショックレス停止等の自動制
御を行うものである。

また座席８の下の位置にコントローラ２１が配置されて
いる。

該コントローラ２１の内部には、第４図の下部に記載し
たアナログ・デジタル変換回路Ａ／Ｄや、中央演算回路
ＣＰＵや、インターフェイス■１０や、バッファー回路
やドライバー回路等やディスクリート回路や電源遮断回
路や電源回路が配置されて制御動作を行っているのであ
る。

また第４図においてキャビン２の上部に、超音波センサ
ー１９とタッチセンサー１８が付設されており、自動制
御が暴走して効かなくなり、パケット１がキャビン２に
接触する位置まで近付いた場合において、該パケット１
の格納位置への引き寄せを停止し、警報を発するように
二重・三重の安全装置を構成しているのである。

また第３図において示す如く、パケット１が交換された
場合に、パケット幅を自動的に変更する為にパケットセ
ンサー２６がアーム４の先端に配置されており、該アー
ム４をパケット１毎に設けたパケット幅認識体２５が変
更されることにより、自動的に切り換えるべく構成して
いるのである。パケット幅認識体２５は磁性体で構成し
ても良いものである。

第５図は自動オフセットとシタツクレス停止動作のフロ
ーチャート図、第６図はショックレス停止動作と危険域
での停止のフローチャート図、第７図は小旋回形バック
ホーの油圧回路図、第８図は各Ｔ４磁弁の作動状態を示
す図面、第９図はブーム電磁比例弁３７とブーム手動制
御弁４０の部分を取り出して開示した油圧回路図、第１
０図はランプ回路により構成された流量の漸増・漸減状
態を示す図面である。

本発明の小旋回形バックホーの自動オフセット機構の構
成は以上の如くであり、次に第５図゛・第６図の制御フ
ローチャートに沿って、本発明の詳細な説明すると。

第５図は自動オフセットとショックレス停止制御の部分
のフローチャートを主に示したものである。

エンジンのキーによる始動と共に、押込みロック式のス
イッチにより構成した自動スイッチ３５がＯＮにされる
と、本発明の小旋回形バックホーの自動制御が開始され
るのである。

これと共に、コントローラ２１と電磁比例弁装置２０の
回路電源がＯＮとされる。

次に各部の角度センサーを構成しているポテンショメー
タの作動が正常であるかどうかがチエツクされ、自動制
御状態でポテンショメータに異常がある場合には、操作
パネル２７上の警報ランプ３０と警報ブザ−３１がＯＮ
となりオペレーターに危険を知らせるのである。

次にパケット１の幅が標準であるかどうかがチエツクさ
れるのである。該パケット１が標準であるか広幅である
かをノンロック式の押込みスイッチで構成されたバケッ
ト幅スイッチ３３で入力するものであり、通常の自動開
始状態では広幅のパケット１にセットされており、標準
のパケットである場合、パケット幅スイッチ３３を押込
むと、パケット１の格納位置が広幅パケットと同じよう
に最もキャビン２に近付いた位置にセットされるように
制御が開始されるのである。

標準バケットを装着して、パケット幅スイッチ３３を広
幅のパケット１の位置にしておくと、標準のパケットは
、広幅バケット１の収納される位置でキャビン２との間
を開けた状態の安全側の位置で格納されているのである
。

次にパケット高さ設定スイッチ３４により制御開始高さ
が設定されているがどうかがチエツクされるのである。

該パケット高さ設定スイッチ３４はロータリー式スイッ
チに構成されており、最低高さの下にオフセット制御を
ＯＦＦとする位置も設けられており、該自動スイッチ３
５がＯＮされない場合には、オフセットはオフセットペ
ダル２９の操作によりオペレーターの意図的な操作の元
に行われるのである。

また前記自動スイッチ３５がＯＮで、パケツト高さ設定
スイッチ３４がＯＦＦの場合には、超音波センサー１９
やタッチセンサー１８による危険表示や、ブーム６やア
ーム４やオフセットアーム２２のショックレス停止等は
行われるのであるが、オフセット位置自動制御は行われ
ないのである。

掘削作業を開始し、ブーム６やアーム４やオフセットア
ーム２２を回動操作を開始すると、まずブーム操作レバ
ー９ｂかまたはアーム操作レバー９ａがフル操作されて
いるかどうかがチエツクされるのである。

そしてどちらかの操作レバー９がオペレーターによりフ
ル操作されている場合には、ブーム電磁比例弁３７また
はアーム電磁比例弁３８は、Ａボート側がＯＮとなり、
各ブームシリンダー５とアームシリンダー２４に、第７
図のブーム手動制御弁４０とアーム手動制御弁４１で制
御された通りに圧油を送油することが可能となるのであ
る。

これによりブーム６かアーム４が、操作レバー９の操作
した方向に回動を開始するのであるが、オペレーターが
どちらかの操作レバー９を握ってフル操作の状態からレ
バーを中立に戻した場合には、手動操作制御弁による油
路が切換られて回動が停止しようとするが、ブーム電磁
比例弁３７かアーム電磁比例弁３８のＡポートの状態が
中立位置に戻ろうとして、この電磁比例弁による制御が
介在される為に、比例弁の操作により徐々に油量を調節
して、ショックレス状態として停止するのである。

即ち、それまでアーム電磁比例弁３８かブーム電磁比例
弁３７がソレノイドのＯＮによりＡポート側に切り替わ
っていたのであるが、操作レバー９を中立位置近辺にす
ることにより、Ａボート側のソレノイドがＯＦＦとなり
、手動弁よりやや遅れて比例弁が一定スピードで中立位
置に戻る為徐々に停止するのである。

またどちらかの操作レバー９をたとえ微操作状態であっ
てもブーム６かアーム４が回動状態で、パケット１の位
置が、そのまま回動ずればキャビン２と干渉する左右の
危険位置であるかどうかをチエツクし、該オフセット位
置が左右の危険区域にある場合には、ブーム電磁比例弁
３７またはアーム電磁比例弁３８を、手動操作制御弁と
逆の側のポートである日ボート側をＯＮＬで、手動操作
制御弁からの送油をタンク側に案内し、ショックレス状
態でＯＦＦとして、オフセット位置が安全位置に復帰す
るまで、ブーム６とアーム４の回動を停止するのである
。

この設定された危険区域であるオフセット禁止区域ａに
近付いた際において、−旦ブーム電磁比例弁３７とアー
ム電磁比例弁３８をＢボート側に切換えて回動を停止さ
せ、オフセット電磁比例弁３９のみＯＮ状態として、パ
ケット１を格納可能な基準位置まで復帰させるのである
。この状態のスイッチの０Ｎ−ＯＦＦの状態が第８図に
おいし開示されているのである。

次にパケット１の高さをチエツクし、パケット高さ設定
スイッチ３４により設定した高さ以上である場合にのみ
、オフセットの基準格納位ｉｌ！！１”への自動復帰が
開始されるのである。

更にアーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂがフ
ル操作された状態で、オフセット自動復帰の為にオフセ
ット電磁比例弁３９がＯＮとなることにより格納位置へ
の自動復帰が開始し、基準位置に復帰した時点でオフセ
ット電磁比例弁３９は中立へ切り替わるのである。

そして該パケット１のオフセット基準位置への復帰が終
了後に、アーム操作レバー９ａかブーム操作レバー９ｂ
が、パケットｌのオフセット基準位置へ復帰するのを待
機する為に、手動操作制御弁と逆の側のＢポートをＯＮ
にしている場合には、この逆の側のボートをＯＦＦとし
て、再度ブーム６かアーム４の回動を開始するものであ
る。

即ち、第１図に示したオフセット禁止区域ａの線上まで
バケッｌ−１が引き寄せられた際において、未だパケッ
トｌが１゛の位置に復帰していない場合には、ブーム６
かアーム４の回動を中止して、パケット１が１°の位置
に復帰するのを待つのである。

逆に、該オフセット禁止区域ａの位置に至るまでの間に
は、パケット１の基準位置への復帰動作と、ブーム６ま
たはアーム４の引き寄せ動作は並行して行われるのであ
る。

第６図はショックレス停止と危険域での停止制御のフロ
ーチャートを主として示したものである。

第５図においては、ブーム６とアーム４の引き寄せ動作
により、パケット１を基準格納位置１゛に自動オフセッ
トする構成を示したが、第６図の場合には、自動オフセ
ット制御はしない場合において、パケット１がキャビン
２の周囲の危険領域に近付いた場合において、アーム４
とブーム６とオフセットアーム２２０回動を停止して安
全を確保する場合を示しているのである。

該フローチャートに示す如（、ブーム６とアーム４とオ
フセットアーム２２毎に、危険角が決定されており、手
動操作にてそれぞれ危険角度に達すると、プームＴＸ磁
比例弁３７かアーム電磁比例弁３８の、手動操作制御弁
と逆の側のボートがＯＮとなり、或いはオフセット電磁
比例弁３９及びアンロード比例弁５０手動操作制御弁の
操作位置に関わらず、ブームシリンダー５とアームシリ
ンダー２４の伸縮が停止し安全状態を得るのである。

即ち、パケット１が右オフセット状態であるかどうかを
チエツクし、右オフセット状態で、オフセット角が危険
角でない場合には、ブーム６やアーム４の回動位置をチ
エツクしなくとも、パケット１がキャビン２に干渉する
ことはないので、そのまま作業が続けられるのである。

パケット１が左側にオフセットされている場合には、ブ
ーム６の角度が危険角以下であるか、アーム４の角度が
危険角以下であるかどうかをチエツクし、両方とも危険
角以下の場合においては、操作レバー９のうち、アーム
操作レバー９ａが操作されているか、ブーム操作レバー
９ｂが操作されているかをチエツクするのである。

そしてブーム操作レバー９ｂが操作されている場合には
、ブーム電磁比例弁３７のアンロードポートＢをＯＮに
し、ブーム６の回動を停止するのである。

またアーム操作レバー９ａが操作されているのであれば
、アーム電磁比例弁３８のアンロードボ−）ＢをＯＮし
て、アーム４の回動を停止するのである。

また両方が操作されている場合には、ブーム電磁比例弁
３７とアーム電磁比例弁３８の両方の、アンロードボー
トＢをＯＮにして回動を停止するのである。

またオフセットペダル２９が足により操作されて、オフ
セットアーム２２が回動しパケット１がキャビン２の側
方の危険領域に近付いた場合には、オフセット電磁比例
弁３９及びアンロード弁５０のアンロードボートがＯＮ
とされて、オフセット回動が停止するのである。

該手動操作弁と逆の側のボートのＯＮ状態はレバー操作
又はペダル操作が続けられている限り続行し、レバー操
作又はペダル操作が停止すると手動操作弁と逆の側のボ
ートはＯＦＦとなるのである。

これにより、危険域にパケット１が近付くとブーム６や
アーム４の回動が停止し、パケット１が基準位置に復帰
した場合にのみ、危険角度以下への回動が可能となるの
である。

次に本発明の作業機のショックレス停止機構について詳
細な作用を説明すると。

第９図はブーム電磁比例弁３７とブーム手動制御弁４０
の部分を取り出して開示した油圧回路図、第１θ図は中
央演算回路ＣＰＵ内に介装されたランプ回路により、電
磁比例弁がＯＮした直後と、０ＦＦＬ、た直後において
圧油の流量が漸増・漸減するように電圧が比例的に上昇
・下降すべく構成した状態を示している。

第９図において、ブーム手動制御弁４０をブーム操作レ
バー９ｂを操作して中立側からＵポート側にフル操作す
ると、該ブーム操作レバー９ｂの微小回動をレバーセン
サー１４により検出し、ブーム電磁比例弁３７も同じ側
のＡポート側に駆動されるのである。

前記の状態ではポンプＰからの圧油はブーム手動制御弁
４０によりブームシリンダー５へ送油されると共に、ブ
ーム電磁比例弁３７へも送油されるのである。そしてブ
ーム電磁比例弁３７の油路は開いているが、ブーム手動
制御弁４０からブームシリンダー５の方向を回ってブー
ム電磁比例弁３７に至った圧油は、チエツク弁５５によ
り行き止まりとなるので、ブームシリンダー５内に流入
し伸縮させるのである。

ブームシリンダー５からの戻り油はブーム電磁比例弁３
７とブーム手動制御弁４０の両方の油路を通過してタン
クに戻るのである。

次にブーム手動制御弁４０を急激にレバー操作により中
立位置へ戻すと、レバーセンサー１４による信号により
、ブーム手動制御弁４０が中立に戻り、遅れてゆっくり
とブーム電磁比例弁３７を中立位置に戻す信号が第１Ｏ
図に示す如く電気回路から送信されているのである。

先に中立位置に戻ったブーム手動制御弁４０は中立位置
となっているのでブームシリンダー５への圧油の送油は
無いが、中立の為に開いた油路から下流のブーム電磁比
例弁３７に至った圧油がチエツク弁５５を開けて、ブー
ムシリンダー５へ送られており、これが電磁比例弁の作
用により徐々に減少していくので、駆動状態から停止状
態への移行がショックレス状態で行われるのである。

また、以上のショックレス機構は、手動制御弁が操作さ
れた場合の、ショックレス機構であるが、オフセット自
動制御の場合に、オフセット用手動操作制御弁が中立位
置であり乍ら、オフセット用電磁比例弁が自動で切り替
わる場合、及び操作レバー９の操作に対して、パケット
１がオフセット禁止区域ａ内に入った為に非常停止され
る場合には、ブーム操作レバー９ｂの操作側と逆の側の
ボートに、ブーム電磁比例弁３７が切換えられて、自動
的に停止するのであるが、この両者の場合の駆動・停止
時のショックレス効果をも発揮できるのである。

また電磁比例弁の漸増部・漸減部の時間は、ランプ回路
により自由に調節することができるのである。

（へ）発明の効果 本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏
するものである。

第１に、旋回台１２の旋回円の中にアーム４とブーム６
とパケット１を格納可能とした、小旋回形バックホーに
おいて、更にアーム４をオフセット回動可能とした場合
には、オペレーターの操作ミスにより、オフセットした
状態のパケット１がキャビン２やオペレーターに干渉し
、人身事故を発生する可能性があるのである。

これに対して、本発明においてはキャビン２の周囲の危
険領域内にパケット１が近付いた場合には、各部のセン
サーによりの信号により、ブーム６やアーム４やオフセ
ットアーム２２のそれ以上の回動を停止すべく構成した
ので、ミス操作をしても安全な構成とすることが出来た
ものである。

第２に、キャビン２の周囲の危険領域内にパケット１が
至った場合に停止するだけでなく、ブーム６やアーム４
を引き寄せ回動すると、自動的にパケット１が基準格納
位置１”の位置に戻るように自動制御装置をも設けたこ
とにより、掬い込みと排土の動作を何度も繰り返す場合
において、オフセットの操作は省くことができるので、
作業能率を向上することが出来たものである。

第３に、このようにパケット１の自動オフセット制御と
、安全制御を手動操作制御弁とタンデム位置に電磁比例
弁を介装することにより構成することが出来たので、オ
フセット操作が不可能で手動操作制御弁のみのバックホ
ーに、電磁比例弁を付設してオフセット回動を可能とす
るという仕様の向上を簡単に行うことが出来たものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の小旋回形バックホーの平面図、第２図
は同じく作業状態の側面図、第３図はパケット１を交換
したことを信号として伝達するパケット幅認識体２５と
パケットセンサー２６の部分の斜視図、第４図はバック
ホーの各部に配置したセンサーとコントローラ２１と電
磁比例弁２０と操作パネル２７を示す図面、第５図は自
動オフセットとシラツクレス停止動作のフローチャート
図、第６図はショックレス停止と危険域での停止のフロ
ーチャート図、第７図は小旋回形バックホーの油圧回路
図、第８図は各電磁弁の作動状態を示す図面、第９図は
ブーム電磁比例弁３７とブーム手動制御弁４０の部分を
取り出して開示した油圧回路図、第１０図はランプ回路
により構成された流量の漸増・漸減状態を示す図面であ
る。 １・・・パケット ３・・・オフセットシリンダー ４・・・アーム ５・・・ブームシリンダー ６・・・ブーム ９ａ・・アーム操作レバー ９ｂ・・ブーム操作レバー ３７・・・ブーム電磁比例弁 ４０・・・ブーム手動制御弁 出願人　ヤンマーディーゼル株式会社 代理人　弁理士　矢　野　寿一部 手続補正書。方式、 昭和６３年　７月２９０ ２、発明の名称 オフセット機構付きバックホーの操作装置３、補正をす
る者 事件との関係　出願人 住　所　　　大阪市北区茶屋町１番３２号名　称（６７
８）ヤンマーディーゼル株式会社代表者　山　岡　淳　
男（他０名） ４、代理人 住　所　　大阪市南区南船場１丁目１１番９号長堀八千
代ビル 昭和６３年　７月　６日（発送臼：昭和６３年７月２６
日）６、補正の対象 図面（第５図・第６図） ７、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、旋回台１２上で上下回動可能に枢支したブーム
   ６の先端に、左右の平行位置へアーム４をオフセット可
   能に支持し、該アーム４の先端にバケット１を掬い取り
   回動可能に付設し、旋回時において、ブーム６とアーム
   ４を折畳んでキヤビン２の側部にバケット１を収納可能
   とした構成において、操作レバー９またはオフセットペ
   ダル２９の操作により、バケット１がキヤビン２の周囲
   の危険領域内に入った場合には、ブーム６またはアーム
   ４またはオフセットアーム２２の回動を停止する安全機
   構を構成し、またブーム６またはアーム４を格納側に回
   動することにより、自動的に格納位置へオフセット移動
   する自動制御装置をも併置したことを特徴とするオフセ
   ット機構付きバックホーの操作装置。
2. （２）、１本の油圧シリンダーを、タンデム回路に配置
   され内部回路が略同一のポンプ側の手動操作制御弁と油
   圧シリンダー側の自動制御電磁比例弁により制御すべく
   構成し、手動操作制御弁から油圧シリンダーへの油路と
   、自動制御電磁比例弁から油圧シリンダーへの油路は同
   一方向への油路を合流すべく構成し、手動操作制御弁は
   操作レバー９またはオフセットペダル２９により操作し
   、自動制御電磁比例弁は各部のセンサーと操作レバーと
   の論理積により操作すべく構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のオフセット機構付きバックホ
   ーの操作装置。