JPH0629239Y2 - ブーム型作業機の作業具姿勢検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ブーム型作業機の作業具姿勢検出装置に関す
るものである。

（従来の技術） トラクタ等の車体に装着して使用するブーム型作業機、
例えばフロントローダにおいて、ブームの先端に枢着し
たバケットの姿勢をセンサで検出し、ブームの昇降動作
中等にバケットの姿勢制御を行なうようにしたものがあ
る。

この種のフロントローダでは、従来、センサはバケット
の背面のブーム取付け用のブラケット等に露出状態で取
付けるのが一般的である。

（考案が解決しようとする問題点） 従来はセンサを外部に露出状態で取付けていたので、作
業中にセンサに障害物、土砂等が当って損傷することが
あり、強度その他信頼性に不安要因がある。また信頼性
を確保するためにセンサを保護部材で保護する構造にす
れば、別途、保護部材が必要となり、構造的に複雑化し
てコストアップの要因ともなる。

本考案は、従来のこのような問題点に鑑み、既存の作業
機の一部を利用してセンサを保護する構造として、セン
サの信頼性を確保すると共に、製作コストのアップを防
止することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、そのための手段として、昇降自在な左右一対
のブーム13を横方向の連結パイプ18で連結すると共に、
ブーム13の先端部に作業具16を回動自在に備え、作業具
16の姿勢を検出するセンサ19,20を備えたブーム型作業
機において、連結パイプ18内にセンサ19,20を格納する
と共に、該センサ19,20に連動する軸22の連結パイプ18
外方の突出端部に、ブーム13に近接して作動リンク26を
設け、ブーム13の一部と共に平行リンク機構100を構成
するように作業具16と作動リンク26とを連動連結するロ
ッド45を、該ブーム13の上縁側に近接して略平行に設け
たものである。

（作用） センサ19,20の左右のブーム13を連結する連結パイプ18
内に格納しているため、連結パイプ18により保護され
る。

作業時に、作業具（バケット）16が回動すると、平行リ
ンク機構100を構成するロッド45、作動リンク26を介し
て軸22が回動し、センサ19,20が働く。そして、第１セ
ンサ19は作業具16の対地傾斜角を検出し、第２センサ20
はブーム13に対する作業具16の傾斜角を検出する。

ロッド45、作動リンク26はブーム13に近接し、かつロッ
ド45がブーム13の上縁側に略平行であるため、これらと
外部の障害物との接触が少ない。

（実施例） 以下、図示の実施例について本考案を詳述すると、第１
図において、１はトラクタ車体、２は前輪、３は後輪、
４はボンネット、５は後輪フエンダ、６は運転席、７は
ハンドルである。８はフロントローダで、取付台９を介
してトラクタ車体１の両側に着脱自在に立設されたマス
ト10、マスト10から前方に延びてトラクタ車体１の前端
部に着脱自在に固定されたブレース11、マスト10の上端
部に横軸12により上下回動自在に枢支されたブーム13、
ブーム13を昇降させるためのブームシリンダ14、ブーム
13の先端部に横軸15により回動自在に枢支されたバケッ
ト（作業具）16、バケット16を回動させるためのバケッ
トシリンダ17等から成る。マスト10、ブレース11、ブー
ム13、ブームシリンダ14、バケットシリンダ17は左右に
一対あり、その左右一対のブーム13は、第３図乃至第６
図に示すように、ボンネット14よりも前方側で横方向の
連結パイプ18により連結されている。

なお、連結パイプ18はブーム13を横方向に貫通してお
り、その外端部はブーム13よりも外方に若干突出せしめ
られている。

連結パイプ18は両端開口の円筒状であって、この連結パ
イプ18内には、第３図乃至第６図に示すように、バケッ
ト16の対地傾斜角を検出する第１センサ19と、バケット
16のブーム13に対する相対傾斜角を検出する第２センサ
20とが格納されている。第１センサ19は磁性流体を利用
したものであり、また第２センサ20はポテンショメータ
を利用したものであって、第１センサ19はＵ字状のブラ
ケット21に取付けられている。ブラケット21は横軸22の
内端に固定され、また横軸22は取付板23に固定されたボ
ス部24,25に回動自在に挿支されると共に、連結パイプ1
8から外方に突出する突出端部に、ブーム13に近接する
ように作動リンク26を有する。ブラケット21の横軸22と
反対側には、これと同一軸心上に位置する横軸27が固定
されている。第２センサ20はコ字状のブラケット28に取
付けられており、これの回動軸29は横軸27に連結されて
いる。横軸27はコ字状のブラケット28に固定されたボス
部30に回動自在に挿入され、またブラケット28は取付板
23に固定されている。取付板23は略矩形状であって、第
１及び第２センサ19,20を連結パイプ18内に格納した状
態で、ブーム13の外側面に溶接された一対のボス部31に
２本のボルト32により取付けられている。取付板23は四
隅に切欠部33を有し、その四隅の切欠部33の内、一箇所
の切欠部33aは他の切欠部33よりも大きく形成されてい
る。取付板23は土砂等が入らないように、連結パイプ18
の外端開口を外方側を閉塞すると共に、下部側にチュー
ブ取出空間34ができるように取付けられている。第１及
び第２センサ19,20のリード線35,36はコネクタ37,38を
介してハーネス39,40に接続され、またハーネス39,40は
保護用のコルゲートチューブ41により被覆されている。
コルゲートチューブ41は連結パイプ18内での第１センサ
19等の回動時に干渉しないように、連結パイプ18内に十
分な余裕を持たせた状態で、第１及び第２センサ19,20
等の下側を経てチューブ取出空間34から連結パイプ18の
外部に導き出されている。そして、このコルゲートチュ
ーブ41は連結パイプ18と一方のボス部31との間で取付板
23とブーム13により挟持されてやや押付け気味に固定さ
れると共に、バケットシリンダ17の油圧パイプ42にクリ
ップ43で止められており、またブーム13内側の油圧配管
等に沿ってトラクタ車体１側に導かれている。

作動リンク26の先端にはピン44を介してロッド45の一端
の継手46に連結され、またロッド45の他端の継手47はピ
ン48を介してバケット16背面のブラケット49に連結され
ている。ロッド45はブーム13の一部と共に平行リンク機
構100を構成するものであって、ブーム13の上縁側に近
接状態で略平行に配置され、また横軸15,22、ピン46,48
は平行リンク機構100の四節を構成するように配置され
ており、従って、バケットシリンダ17の伸縮によりバケ
ット16が横軸15廻りに回動すれば、それと同角度だけ横
軸22が回動するようになっている。

第１センサ19は、第７図に示すように、非磁性材から成
る有底円筒状の容器50内に磁性流体51が封入されると共
に、容器50の外周に円筒状の永久磁石52と２個のコイル
53,54とが套嵌されており、横軸22廻りに回動した時
に、第８図の如く磁性流体52の分布が変化し、コイル5
3,54の出力電圧が対地傾斜角に比例して変化するように
なっている。なお、容器50には蓋55が嵌着され、またこ
の第１センサ19はケース56a内に収められている。

第２センサ20は、バケット16に連動して横軸22が回動す
れば、ブラケット21、横軸27を介して回動軸29が回動
し、バケット16のブーム13に対する傾斜角に比例して出
力電圧が変化するようになっている。

56は操作装置で、第９図及び第10図に示すように、運転
席６の一側方で後輪フエンダ５上に取付けたケース57
に、前後、左右及び斜め方向に操作自在な操作レバー5
8、この操作レバー58に連動する第１及び第２ポテンシ
ョメータ59,60等が組込まれている。即ち、操作レバー5
8は可動枠61に横軸62を介して枢支され、また可動枠61
は前後軸63を介してケース57側に支持されており、従っ
て、操作レバー58は直交する横軸62及び前後軸63の二軸
を支点として、第10図及び第11図のように任意の方向に
操作できるようになっている。なお、操作レバー58は図
外のバネによって中立位置に弾性的に保護されている。
第１ポテンショメータ59はブーム13の昇降を指令するも
のであって、横軸62を介して操作レバー58の前後動作に
連動し、かつ操作レバー58の操作量に応じた電圧の指令
信号を出力する。第２ポテンショメータ60はバケット16
の回動を指令するものであって、前後軸63、可動枠61を
介して操作レバー58の左右動作に連動し、かつ操作レバ
ー58の操作量に応じた電圧の指令信号を出力する。操作
レバー58の上端には押ボタン式の自動切換スイッチ64が
取付けられている。

71はスタンドで、フロントローダをトラクタ車体１から
取外した後、バケット16底面が接地した状態で支持して
おくためのものであり、マスト12の上端部間を連結する
ための連結杆72と、別の支杆73とから成る。連結杆72は
バケット16のブラケット49にピン74で着脱自在に取付け
られ、また支杆73は連結杆72の中途部とブーム13の中途
部にピン75,76で着脱自在に取付けられている。なお、
取付板33の切欠部33aは、取付板23を取付ける際に上下
を間違わないため、及びスタンド71の使用時に、支杆73
と干渉しないために他よりも大きく切欠かれている。

第12図はリフトシリンダ14及びバケットシリンダ17の油
圧回路を示し、77はリフトシリンダ14を制御する第１電
磁弁で、上昇ソレノイド78と下降ソレノイド79とを有す
る。80はバケットシリンダ17を制御する第２電磁弁で、
すくいソレノイド82とダンプソレノイド81とを有する。
これら電磁弁77,80は何れも比例型のものが使用されて
いる。

第13図は電磁弁77,80を駆動制御する制御回路を示す。
第13図において、83は第１ポテンショメータ59からの電
圧信号の正負によりブーム13の動作方向を弁別する上昇
・下降弁別回路であって、操作レバー58を上昇方向に操
作した正の時に上昇、下降方向に操作した負の時に下降
を弁別する。84は第１ポテンショメータ59からの電圧信
号を電流信号に変換する第１電圧−電流変換回路で、上
昇・下降弁別回路83により弁別された方向に上昇ソレノ
イド78又はソレノイド79を駆動するようになっている。
85は傾斜記憶回路で、自動切換スイッチ64をオンして操
作レバー58を上昇方向に操作する時に、自動切換スイッ
チ64のオン時点における第１センサ19からの傾斜信号を
読込んで記憶するようになっている。86は第１偏差・増
幅回路で、第１センサ19からの傾斜信号と傾斜記憶回路
85からの傾斜記憶信号との偏差を求めて増幅するもので
ある。87は目標値設定回路、バケット16の底面が地面に
平行に接地する水平接地時の目標値を設定するためのも
のである。88は第２偏差・増幅回路で、第２センサ20か
らの角度信号と設定回路87からの目標値との偏差を求め
て増幅するものである。89は自動手動の切換回路で、操
作レバー58の自動切換スイッチ64を押してオンさせた時
に手動から自動に切換え、かつ上昇・下降弁別回路83か
らの上昇信号により第１偏差増幅回路86を選択して姿勢
保持制御を行なわせ、下降信号により第２偏差・増幅回
路88を選択して水平接地制御を行なわせるようになって
いる。90はすくい・ダンプ弁別回路で、第２ポテンショ
メータ60、第１偏差・増幅回路86又は第２偏差・増幅回
路88から切換回路89を介して送られる電圧信号の正負に
よりバケット16の動作方向を弁別するようになってお
り、切換回路89からの信号が正の時にすくい、負の時に
ダンプを弁別する。91は切換回路89からの電圧信号を電
流信号に変換する第２電圧−電流変換回路で、すくい・
ダンプ弁別回路90により弁別された方向にすくいソレノ
イド82又はダンプソレノイド81を駆動するようになって
いる。

上記構成において、手動制御に際して操作レバー58を上
昇又は下降方向に操作すると、第１ポテンショメータ59
から正又は負の電圧信号が出力し、上昇・下降弁別回路
83が上昇又は下降を弁別すると共に、第１電圧−電流変
換回路84が電圧信号を電流信号に変換し、第１電磁弁77
の上昇ソレノイド78又は下降ソレノイド79を駆動する。
この時、第１電磁弁77は比例型であるので、電圧信号の
絶対値に比例して上昇又は下降に切換わり、ブーム13が
操作レバー58の操作量に比例した速度で上昇又は下降す
る。

操作レバー58をすくい又はダンプ方向に操作した場合に
は、第２ポテンショメータ60からの正又は負の電圧信号
により、すくい・ダンプ弁別回路90、第２電圧−電流変
換回路91を介して第２電磁弁80がすくい又はダンプ方向
に切換わり、バケット16が前述と同様にしてすくい又は
ダンプする。

バケット16に土砂をすくい込む際には、バケット16を底
面水平に接地させた後、操作レバー58をすくい方向に若
干回動させ、第１図の仮想線の状態にする。この時、バ
ケット16が横軸15廻りａ矢示方向に回動するので、ロッ
ド45を介して作動リンク26が横軸22廻りに第３図のｂ矢
示方向に回動し、第１センサ19が第８図に示すように傾
斜状態となり、バケット16の対地傾斜角に応じた負の電
圧信号を出力する。

そこで、操作レバー58の自動切換スイッチ64を押して上
昇方向に操作すると、バケット16が第１図の仮想線の姿
勢を保持したままでブーム13が上昇し、バケット16から
の土砂のこぼれを防止する。即ち、自動切換スイッチ64
を押すと、切換開路89が自動側に切換わると共に、傾斜
記憶回路85が第１センサ19からの傾斜信号、つまり上昇
開始時点におけるバケット16の傾斜姿勢を記憶する。ま
た操作レバー58を上昇方向に操作しているため、上昇・
下降弁別回路83が上昇を弁別し、切換回路89が第１偏差
・増幅回路86側を選択する。そして、ブーム13が上昇し
始めると、バケット16が固定状態のままであれば、第１
センサ19が更に傾斜し、その傾斜信号が負側に大となる
ので、第１偏差・増幅回路86が第１センサ19からの傾斜
信号と傾斜記憶回路85からの傾斜記憶信号との偏差を求
めて増幅する。この時の偏差信号は負であるので、すく
い・ダンプ弁別回路90がダンプを弁別し、第２電圧−電
流変換回路91を介して第２電磁弁80のダンプソレノイド
81を駆動し、バケット16がダンプ方向に回動する。バケ
ット16がダンプ方向に回動すれば、ロッド45を介して作
動リンク26が横軸22廻りに反ｂ矢示方向に回動し、第１
センサ19が第８図の状態に戻るので、第１センサ19から
の傾斜信号が傾斜記憶回路85の傾斜記憶信号と一致した
時点でバケット16のダンプ動作が止まる。以下、同様の
働きによってバケット16の姿勢を修正しながらブーム13
が上昇する。

ブーム13の上昇位置でバケット16をダンプさせて土砂を
排出した後、ブーム13を下降させる際には、自動切換ス
イッチ64を押して操作レバー58を下降方向に操作すれ
ば、バケット16の底面が水平に接地する。即ち、操作レ
バー58を下降方向に操作すると、上昇・下降弁別回路83
が下降を弁別するので、切換回路89が第２偏差・増幅回
路88側を選択する。するとバケット16がダンプ状態であ
れば、ロッド45、作動リンク26、横軸22等を介して第２
センサ20がバケット16のブーム13に対する傾斜角を検出
しており、その時の傾斜信号と設定回路87の目標値との
偏差を第２偏差・増幅回路88で求める。この場合の偏差
信号は正であるので、すくい・ダンプ弁別回路90がすく
いを弁別し、第２電圧−電流変換回路91を介して第２電
磁弁80のすくいソレノイド82を駆動し、バケット16がす
くい側に回動する。バケット16がすくい方向に回動すれ
ば、ロッド45を介して作動リンク26が横軸22廻りにｂ矢
示方向に回動し、第２センサ20の傾斜信号が目標値に近
づいて行く。そして、第２センサ20からの傾斜信号が目
標値に一致すると、バケット16のブーム13に対する傾斜
角が、ブーム13の下降位置でバケット16の底面が地面に
水平に接地する角度となり、バケット16がすくい方向の
動作を停止する。従って、単にブーム13を下降させて行
くだけでバケット16を底面水平に接地させることができ
る。

なお、実施例では、作業具としてバケット16を例示した
が、フォーク等であっても良く、またフロントローダ８
に限らず、バックホー等においても同様に実施できる。
また取付板23は、第３図の仮想線の如くチューブ取出空
間34を切欠いた形状のものでも良い。

また第12図では、ブームシリンダ14とバケットシリンダ
17とが並列接続される油圧回路を例示したが、第14図に
示すように直列接続される油圧回路でも同様に実施でき
る。

（考案の効果） 本考案によれば、左右のブーム13を連結する連結パイプ
18内にセンサ19,20を格納しているので、センサ19,20を
障害物から確実に保護でき信頼性が向上する。また連結
パイプ18を利用しているので、保護部材が別に不要であ
り、製作コストのアップを防止できる。更にセンサ19,2
0はブーム13の一部と共に平行リンク機構100を構成する
作動リンク26、ロッド45を介して作業具16に連動してい
るので、連結パイプ18内にあるにも拘らず、確実に作業
具16の姿勢を検出できる。また作動リンク26及びロッド
45はブーム13に近接し、しかもロッド45がブーム13の上
縁側に略平行にあるので、これらが障害物に接触し難
く、ロッド45の変形等を最少限にできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであって、第１図は
全体の側面図、第２図はフロントローダ前部の斜視図、
第３図はセンサ取付部の側面図、第４図は第３図のＡ−
Ａ矢視図、第５図は第３図のＢ−Ｂ矢視図、第６図はセ
ンサ取付部の分解斜視図、第７図は第１センサの断面
図、第８図は同動作説明図、第９図は操作装置の断面背
面図、第10図は第９図のＣ−Ｃ矢視図、第11図は操作位
置の説明図、第12図は油圧回路図、第13図は制御回路
図、第14図は油圧回路図である。 １…トラクタ車体、８…フロントローダ、13…ブーム、
16…バケット、18…連結パイプ、19…第１センサ、20…
第２センサ、22…横軸、23…取付板、26…作動リンク、
45…ロッド、100…平行リンク機構。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】昇降自在な左右一対のブーム13を横方向の
   連結パイプ18で連結すると共に、ブーム13の先端部に作
   業具16を回動自在に備え、作業具16の姿勢を検出するセ
   ンサ19,20を備えたブーム型作業機において、連結パイ
   プ18内にセンサ19,20を格納すると共に、該センサ19,20
   に連動する軸22の連結パイプ18外方の突出端部に、ブー
   ム13に近接して作動リンク26を設け、ブーム13の一部と
   共に平行リンク機構100を構成するように作業具16と作
   動リンク26とを連動連結するロッド45を、該ブーム13の
   上縁側に近接して略平行に設けたことを特徴とするブー
   ム型作業機の作業具姿勢検出装置。