JPH0735658B2 - バックホーの揺動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バックホーの揺動制御装置に関するものであ
る。

（従来の技術） バックホーで溝等の掘削作業を行なう場合、例えば左右
方向の中央で掘削位置と側方の排土位置との間でブーム
を頻繁に揺動させる必要があり、また掘削位置では非常
に高精度の停止制御が要求される。

そこで、ブームを排土方向へ揺動させる際には、操作レ
バーの操作による手動制御方式を採用し、排土後にブー
ムを掘削位置に戻す際には、ブームの揺動位置を検出し
ながら目標停止位置までブームを揺動させて、目標停止
位置までブームが達した時に自動的に停止させる自動制
御方式を採用した制御装置が考えられている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、この種の制御装置は、多数のスイッチ類を使用
して自動と手動とに切換えるようにする必要があり、操
作性に欠ける欠点があった。特にブームを掘削位置に停
止させて掘削した後、自動制御で排土方向にブームを揺
動させる際にも、自動から手動への切換操作が必要であ
り、また自動制御の途中から手動制御に移行する際に
も、その切換操作が必要である。

本発明は、かかる点に鑑み、操作レバーと切換スイッチ
との操作で簡単に操縦できる操作性に優れた揺動制御装
置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、そのための手段として、操作レバー28に連動
する揺動用指令手段30と、ブーム16の左右方向の揺動位
置を検出する検出手段24と、自動・手動モード切換用の
切換スイッチ31と、切換スイッチ31の自動モード切換時
に検出手段24の信号を目標停止位置Ｂとして記憶し、ブ
ーム16が目標停止位置Ｂ以外にありかつ操作レバー28を
目標停止位置Ｂ側に操作した時にのみ、検出手段24の位
置信号を読込みながらブーム16を目標停止位置Ｂまで揺
動させて停止させる自動目標停止揺動制御手段34と、操
作レバー28の前記操作以外の時に指令手段30の信号に従
ってブーム16を制御する手動揺動制御手段35とを備えた
ものである。

（作用） 第２図の動作フローチャートを参照しながら、バックホ
ーの揺動制御の作用を説明する。

先ずトラクタのエンジンをスタートさせ（ステップ
）、然る後にプログラムの初期設定を行なう（ステッ
プ）。次に手動揺動制御の場合であれば、切換スイッ
チ31を手動モードに設定すると、マイクロコンピュータ
32の中央処理装置（以下CPUと云う）33が手動か否かを
判別し（ステップ）、手動揺動制御手段35側につなが
る。

そこで、操作レバー28を左右の何れかに倒すと、指令手
段30が動作するので、指令手段30から入力される操作レ
バー28の倒れ角を検出し（ステップ）、その目標速度
ａが設定される（ステップ）。そして、駆動手段38を
介して電磁弁37が切換わり、揺動シリンダ23の伸縮によ
って揺動台15、ブーム16が縦軸14廻りに揺動する。この
時、ブーム16は、操作レバー28の倒れ方向に倒れ角に比
例した速度で揺動する。即ち、ブーム16が揺動し始める
と、その揺動速度に比例して検出手段24の位置信号が変
化するので、その変化の割合いから揺動角速度ｂを検出
し（ステップ）、目標速度ａと揺動角速度とを比較し
て両者の大小関係を判別する（ステップ）。そして、
両者が等しければその速度を維持し（ステップ）、目
標速度ａが小であれば減速制御を行ない（ステップ
）、また目標速度ａが大であれば増速制御を行なう
（ステップ）。

ブーム16が排土位置、その他の所定位置まで揺動した
後、操作レバー28を中位域Ｎに戻すと、倒れ角が零とな
り（ステップ）、目標速度ａが零となるので（ステッ
プ）、揺動角速度ｂに比べて小となり、減速速度によ
ってブーム16がその位置に停止する（ステップ
）。

切換スイッチ31を自動モードに切換えると、CPU33が自
動モードを判別し（ステップ）、手動揺動制御手段35
による手動モードから自動目標停止揺動制御手段34によ
る自動モードに切換わる。この場合、前述のような手動
揺動制御によってブーム16を左右中央の掘削位置に位置
させた後、切換スイッチ31を自動モードに切換えると、
先ず自動モードになったばかりか否かを判別し（ステッ
プ）、自動モードへの切換の直後であれば、検出手段
24からの位置信号を目標停止位置Ｂとして記憶する（ス
テップ）。次に操作レバー28の倒れ角を検出して読込
み（ステップ）、その操作方向を判別する（ステップ
）。

今、第３図に示すように、ブーム16が目標停止位置Ｂ以
外の位置、例えば左側の排土位置にあり、この位置にお
いて操作レバー28を目標停止位置Ｂに向かって右方向
（第７図Ｒ矢示）に倒したとする。この時にはステップ
で右倒しと判別するので、その倒れ方向が目標停止位
置Ｂ側に向かっているか否か、即ち、自動目標停止揺動
制御か否かを判別し（ステップ）、ブーム16を目標停
止位置Ｂへと自動的に揺動（第３図Ｃ方向）させて行
く。この揺動中、ブーム16の揺動位置を検出手段24から
読込み、目標停止位置Ｂまで達すると、それを判別して
ブーム16を自動的に停止させる（ステップ）。つま
り、操作レバー28を目標停止位置Ｂ側に倒しておけば、
そのままの状態でもブーム16が目標停止位置Ｂへと揺動
し、その目標停止位置に自動的に停止する。

目標停止位置Ｂへの揺動時において、ブーム16が慣性等
によって目標停止位置Ｂを越えると、検出手段24の位置
信号を読込んでそれを判別し（ステップ）、自動復帰
（左）目標停止制御に移り（ステップ）、ステップ
に戻り、第３図のＤ矢示の如くブーム16を目標停止位置
Ｂに自動的に戻す。越えていなければ、自動目標停止揺
動制御を続行し（ステップ）、ステップに戻る。

自動モードにおいて、操作レバー28を中立域Ｎに戻す
と、ステップで中立を判別し、ブーム16が揺動を停止
する（ステップ）、そして、この時の停止位置が目標
停止位置Ｂであるか否かを判別し（ステップ）、目標
停止位置Ｂであれば自動目標停止揺動制御を解除し（ス
テップ）、ステップに戻る。従って、ブーム16が目
標停止位置Ｂに停止した後、操作レバー28を中立域Ｎに
戻せば良く、停止と同時に戻す必要はない。操作レバー
28を戻した時、ブーム16の停止位置が第３図の仮想線16
Lの如く目標停止位置Ｂの手前側であれば、ステップ
からステップに戻り、自動目標停止揺動制御は解除さ
れない。

目標停止位置Ｂを記憶した後でも、例えばブーム16が第
３図の仮想線16Rの如く右側に停止しており、この位置
で操作レバー28を目標停止位置Ｂと反対方向、即ち右方
向に倒した時には、自動目標停止揺動制御とはならない
ので、これをステップで判別し、手動揺動制御手段35
による手動（右）揺動制御に移る（ステップ）。従っ
て、自動モードにおいても、操作レバー28の操作で手動
揺動制御に移行できる。

（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４
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、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ット
10と、バケット10を回動させるためのバケットシリンダ
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廻りに揺動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ブーム16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バケット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５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一対の揺動シリンダ22,23に
より揺動操作される。揺動台15には、これの揺動位置を
検出するためのポテンショメータ等の検出手段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、バケット18はバケットシリンダ27により回動自在に
夫々操作される。

コントロールボックス19の上面側には、第６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28,29が左
右に並べて設けられている。操作レバー28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
ブーム16が上下動するようになっている。操作レバー29
は左右に操作した時にバケット18がスクイ・ダンプし、
前後に操作した時にアーム17が伸縮するようになってい
る。

操作レバー28は、第７図に示す如く、その基部側に設け
られたポテンショメータ等の揺動指令手段30と連動して
おり、中立域Ｎと左右両端の高速位置LH,RHとの間で左
右方向に任意の倒れ角に操作可能であると共に、中立域
Ｎと高速位置LH,RHとの間の低速域LL,RLでは指令手段30
の指令信号が無段階に連続的に変化するようになってい
る。

第１図は揺動制御装置の要部を示し、31は自動・手動モ
ード切換用の切換スイッチで、モーメンタリ型の押ボタ
ンスイッチにより構成され、コントロールボックス19の
上面に取付けられている。32は制御処理を司るマイクロ
コンピュータで、中央処理装置33、ROM、RAM等を備えて
成り、またその中央処理装置33は自動目標停止揺動制御
手段34、手動揺動制御手段35、自動復帰制御手段36を構
成する。自動目標停止揺動制御手段34は、切換スイッチ
31の自動モード切換時に検出手段24からの信号を目標停
止位置Ｂとして記憶し、ブーム16が目標停止位置Ｂ以外
にありかつ操作レバー28を目標停止位置Ｂ側に操作した
時にのみ、検出手段24の位置信号を読込みながらブーム
16を目標停止位置Ｂまで揺動させて停止させるためのも
のである。手動揺動制御手段35は切換スイッチ31を手動
モードに切換えた時、及び操作レバー28の前記操作時以
外の時に、指令手段30からの信号に従ってブーム16を制
御するためのものである。自動復帰制御手段36は自動モ
ードでの制御時に、ブーム16が慣性で目標停止位置Ｂを
越えた場合に、自動的に目標停止位置Ｂに復帰させるた
めのものである。37は揺動シリンダ23用の流量比例型の
電磁弁、38は電磁弁37の駆動手段であり、この駆動手段
38はブーム16の揺動速度を制御すべくデューティ制御方
式を採るPWM制御部が組込まれている。

（発明の効果） 本発明によれば、操作レバー28に連動する揺動用指令手
段30と、ブーム16の左右方向の揺動位置を検出する検出
手段24と、自動・手動モード切換用の切換スイッチ31
と、切換スイッチ31の自動モード切換時に検出手段24の
信号を目標停止位置Ｂとして記憶し、ブーム16が目標停
止位置Ｂ以外にありかつ操作レバー28を目標停止位置Ｂ
側に操作した時にのみ、検出手段24の位置信号を読込み
ながらブーム16を目標停止位置Ｂまで揺動させて停止さ
せる自動目標停止揺動制御手段34と、操作レバー28の前
記操作以外の時に指令手段30の信号に従ってブーム16を
制御する手動揺動制御手段35とを備えているので、切換
スイッチ31による自動・手動モードの切換え以外には、
操作レバー28の操作のみで良く、操作性が著しく向上
し、従って、従来に比較して操縦が容易になり、作業能
率、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は制御系のブロ
ック図、第２図はその動作フローチャート、第３図は動
作説明図、第４図は全体の側面図、第５図は揺動台の断
面平面図、第６図は操作レバーの配置図、第７図は操作
レバーの操作域の説明図である。 16…ブーム、24…検出手段、28…操作レバー、30…指令
手段、31…切換スイッチ、34…自動目標停止揺動制御手
段、35…手動揺動制御手段、Ｂ…目標停止位置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作レバー（28）に連動する揺動用指令手
   段（30）と、ブーム（16）の左右方向の揺動位置を検出
   する検出手段（24）と、自動・手動モード切換用の切換
   スイッチ（31）と、切換スイッチ（31）の自動モード切
   換時に検出手段（24）の信号を目標停止位置Ｂとして記
   憶し、ブーム（16）が目標停止位置Ｂ以外にありかつ操
   作レバー（28）を目標停止位置Ｂ側に操作した時にの
   み、検出手段（24）の位置信号を読込みながらブーム
   （16）を目標停止位置Ｂまで揺動させて停止させる自動
   目標停止揺動制御手段（34）と、操作レバー（28）の前
   記操作以外の時に指令手段（30）の信号に従ってブーム
   （16）を制御する手動揺動制御手段（35）とを備えたこ
   とを特徴とするバックホーの揺動制御装置。