JPH0738399Y2 - ローディングショベルのバケット姿勢制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は建設工事で土石等の積込みに使用されるロー
ディングショベルのバケットの姿勢の制御方法に係り、
詳しくはアーム引込時等のバケット背面とアームの干渉
防止を自動的に行なえるようにした装置に関する。

（従来の技術） 従来の技術を第３図および第４図に示す。

第３図に於てｆは走行装置、ａはｆの上に旋回軸f₁のま
わりに旋回可能に装着された車体、ｄはブームでピンj₁
により車体ａに枢着されシリンダc₁により上下に俯仰で
きる。

またアームｅはピンj₂によりブームｄの他端に枢着され
シリンダc₂およびピストンロッドi₂によりj₂を軸として
揺動できる。

さらに、ｂはバケットでピンj₃によりアームの他端に枢
着されたシリンダc₃により、ピストンロッドi₃、ピン
j₅、リンクｇ、ｈ、ピンj₄を介して俯仰できる構造であ
る。

第３図下方に示した油圧回路図はシリンダc₃の制御に関
するものでp₁は可変吐出量形の油圧ポンプ、v₁はシリン
ダc₃のピストンロッドｉを伸縮させるための制御弁、p₂
は定吐出量形の油圧ポンプ、v₂は圧力比例弁レバー１の
倒す方向に応じ制御弁v₁の操作用管路ｍ、ｎにパイロッ
ト圧を送る。

ｔは作動油のタンクである。

その他、実開昭61−50148号には、「バックホウ装置
（３）が予め設定された設立位置よりも後方になるとバ
ックホウ装置（３）の旋回台（２）に対する左右揺動を
自動的に不能にする安全装置（VI）を設けてあるバック
ホウ作業車」が記載されている。また、実開昭61−8905
7号には、「作業機３の作動によりリミットスイッチ12
が作動すると、電磁切換弁18が連通位置18a位置となり
主制御弁14が14a位置になるため、作業機３の作動が自
動的に停止する作業機の作動範囲設定装置」が記載され
ている。

（考案が解決しようとする問題点） 今バケットｂに積載物を積込もうとしてシリンダc₂のロ
ッドi₂を引込むと第４図に示すような状態となり、アー
ムｅとバケットｂの背面がｋ部で接触し、この接触が急
激のときは高い音となって運転者に不快感を与えるとい
う問題があった。

また、実開昭61−50148号の構成によると、バックホウ
装置が予め設定された位置ではその左右揺動を自動的に
停止し、また、実開昭61−89057号の構成によると、作
業機の作動によりリミットスイッチが作動すると、電磁
切換弁が連通位置位置となり主制御弁が位置になり、作
業機の作動が自動的に停止するが、いずれも運転者が再
びバックホウ装置を前方に操作したり、作業機をリミッ
トスイッチと反対方向に操作する必要があると共に、バ
ックホウ装置や作業機が一旦停止するため作業能率が低
下する問題がある。また、運転者は停止の原因に気を配
る必要があるため疲労を増す問題があった。

（問題点を解決するための手段及び作用） この考案は上記問題点に鑑みなされたものであって、ア
ーム先端部とバケット背面とのなす相対角度を検出する
角度検出センサと、この角度検出センサの検出する相対
角度が予め設定された角度以下になったとき、前記アー
ムまたはバケットのいずれか一方を駆動するアクチュエ
ータを、前記相対角度を増加する方向に操作する制御手
段とにより構成した。

詳しくは、前記アームおよびバケットを駆動するアクチ
ュエータと油圧源との間に介設したパイロット式操作弁
と、このパイロット式操作弁にパイロット圧を供給する
パイロット弁と、入口ポートをパイロット油圧源に接続
し、前記角度検出センサからの信号によりその入口ポー
トと出口ポートを連通し、前記角度検出センサからの信
号の遮断により入口ポートと出口ポートを遮断する電磁
式切換弁と、この電磁式切換弁の出口ポートを一方の入
口ポートに接続し、他方の入口ポートを前記パイロット
弁に接続し、出口ポートを前記パイロット式操作弁の、
前記相対角度を増大する方向に操作するパイロット圧部
に接続したシャトル弁とにより構成した。

前記構成によると次のように作用する。

例えば、前記相対角度を増加する方向に操作する制御手
段をバケット側に設置する場合には、アームを運転席方
向に引込み操作することにより、角度検出センサが検出
する、アーム先端部とバケット背面とのなす相対角度が
減少して予め設定した角度以下になると、 前記バケットを駆動するアクチュエータの制御手段に前
記角度検出センサから信号が出力され、このバケットを
駆動するアクチュエータにより前記相対角度が増加する
ように操作され、この相対角度が予め設定した角度より
大きくなると、前記角度検出センサから制御手段に出力
していた信号が停止されて、前記相対角度を予め設定し
た角度より大きい角度に保持するため、アーム先端部と
バケット背とが衝突するのを確実に防止しながらアーム
の引込み操作を続行することができる。

また、前記同様に制御手段をバケット側に設置する場合
において、バケットを操作しながらアームを運転席方向
に引込み操作する。

この場合にバケットとアームとの操作によりアーム先端
部とバケット背面とのなす相対角度は相対的に減少する
が、予め設定した角度以下になると、前記制御手段に前
記角度検出センサからの信号が出力されて、その相対角
度を増加するようにバケットが操作される。このように
して前記と同様、バケット操作中にバケットが前記角度
検出センサからの信号で制御手段により制御され、アー
ム先端部とバケット背面とが衝突するのを確実に防止し
つつ、アームの引込み操作を続行することができる。な
お、前記相対角度を増加する方向に操作する制御手段を
アーム側に設置する場合についても同様である。

（実施例） つぎにこの考案の実施例を図面に基いて説明する。

第１図はローディングショベルの全体の側面図およびこ
の考案に関連する油圧および電気回路図である。

第２図は実施例の平面図である。

３は走行装置、１は走行装置上に旋回軸２のまわりに旋
回可能に装置された車体、11はブームでピン12により車
体１に枢着され、ピン15により車体１に枢着されかつピ
ン16によりブームの一部に他端を枢着された油圧シリン
ダ13およびピストンロッド14によって上下に俯仰でき
る。

また21はアームでピン22によりブームに枢着され、一端
をブームの一部にピン25で枢着され、他端をピン26でア
ームの一部に枢着されたアームシリンダ23によって揺動
できる。

31はバケットでピン32でアーム21の先端部に枢着されて
いる。

33はバケットシリンダで一端をピン35でブームの一部に
枢着されそのピストンロッド34はその先端でピン36によ
りリンク37および39と枢着されている。なおリンク37の
他端はピン38およびアームの一部と、またリンク39の他
端はピン40によりバケットの一部にそれぞれ枢着されピ
ストンロッド34の伸縮によりバケット31はピン32を軸と
して俯仰する構造である。

ピン32の一部にはアームとバケットの相対的な角度を検
出する角度検出センサ41が設けられておりアーム先端部
51とバケット背面52との関係位置がピン32の周りの角度
で検出できる。

検出した信号は電気的に導線81でコンピュータ80に送ら
れる。

コンピュータ80ではアーム先端部51とバケット背面52の
なす角度が両者の接触を防ぐに必要な角度以下になった
とき電気信号を出すようになっており、その電気信号は
導線82で電磁比例制御弁77に伝えられる。

一方バケットシリンダ33は油圧ポンプ60で加圧された作
動油が方向制御弁61で操作され伸縮が行われるが、この
方向制御弁61の操作は通常圧力比例制御弁71のレバー72
を矢印73の方向から74の方向に倒すことによってパイロ
ット油圧が配管63または75に送られることによって行わ
れる。

図示されない公知の油圧回路によりアームシリンダ23を
アーム21の引込方向に操作すると、バケット背面52とア
ーム先端部51とが衝突する方向に作動する。しかし、電
磁比例制御弁77からの配管78はシャトル弁76で配管75と
図示のように接続されており、圧力比例制御弁71の操作
がなくても角度検出センサ41からの電気信号で、油圧ポ
ンプ70の油圧が電磁比例制御弁77、配管78、シャトル弁
76、および配管62を介して方向制御弁61を左行させ、バ
ケットシリンダ33のピストンロッド34が収縮する。ま
た、バケットシリンダ34のピストンロッド34が収縮する
ことによりアーム端部51とバケット背面52と相対角度が
増加して角度検出センサ41の設定価より大きくなると、
前記バケットシリンダ33のピストンロッド34の収縮作動
が停止する。このようにして、電磁比例制御弁77により
管路78をパイロット回路用油圧ポンプ70に連結して、油
圧ポンプ70のパイロット圧により自動的にアーム端部51
とバケット背面52との接触が防げるだけの角度を保つこ
とができる。

また、例えばアーム21とバケット31とを同時に操作する
場合であっても、アーム端部51とバケット背面52との相
対角度が予め設定した角度になると、前記アームを運転
席方向に引込み操作する場合と同様に、自動的にアーム
端部51とバケット背面52との接触を防止するだけの角度
を保持することができる。なお、66は作動油タンク、83
も作動油タンクで66と83は導通している。以上の構成に
より、アーム先端部51とバケット背面52とのなす角度が
両者の接触を防ぐに必要な角度以上であることがセンサ
41から導線81を介してコンピュータ80に伝えられると、
コンピュータ80は電磁比例制御弁77を消磁する。そのた
め電磁比例制御弁77の出口ポートに接続されている管路
78がパイロット回路用油圧ポンプ70から遮断され、タン
ク83に連結される。

従って、圧力比例制御弁71の操作量に応じたパイロット
圧が管路75、シャトル弁76、配管62を介して方向制御弁
61を左方に切り換えたり、管路63を介して方向制御弁61
を右方に切り換えて、油圧ポンプ60の吐出油を配管64ま
たは65を介して供給することによりバケットシリンダ33
を任意に操作することができる。

アーム先端部51とバケット背面52とのなす角度が両者の
接触を防ぐに必要な角度以下になると、センサ41から導
線81を介してコンピュータ80に伝えられると、コンピュ
ータ80から導線82を介して電磁比例制御弁77が励磁され
る。この電磁比例制御弁77の励磁により電磁比例制御弁
77の出口ポートに接続されている管路78がパイロット回
路用油圧ポンプ70に接続されるため、圧力比例制御弁72
の操作如何に係わらず、管路78のパイロット圧がシャト
ル弁76、配管62を経て方向制御弁61を左方に切り換え
る。従って、油圧ポンプ60の吐出油は配管65を経てバケ
ットシリンダ33のロッド室に供給されるため、バケット
シリンダ33は収縮してアーム先端部51とバケット背面52
とのなす角度が増大し、両者の接触を防ぐことができ
る。

バケットシリンダ33の収縮によりアーム先端部51とバケ
ット背面52とのなす角度が増大して、両者の接触を防ぐ
に必要な角度以上であることが、センサ41から導線81を
介してコンピュータ80に伝えられると、前記同様に電磁
比例制御弁77が消磁される。

なお、本実施例ではアーム先端部51とバケット背面52と
の接触を防ぐために、バケットシリンダ33を制御した
が、アームシリンダ23を制御してもよいことは勿論であ
る。

（考案の効果） この考案は上述したようにして成るので、アーム先端部
とバケット背面との相対角度を予め設定した角度以上に
保持して、アーム先端部とバケット背面との衝突が確実
に防止されるため、従来のように運転者がアーム先端部
とバケット背面との衝突に注意しながら操作する必要が
ない。従って、作業効率が向上すると共に、運転者の疲
労を大幅に減少できる。また、アーム先端部とバケット
背面との相対角度が予め設定した角度になっても作業を
続行することができるため作業効率が向上する。更に、
アーム先端部とバケット背面との衝突を確実に防止して
衝突音による不快感を防止することにより、作業者およ
び周囲に対する作業環境が大幅に向上されるための実用
価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を全体的に示した側面図およ
び関連する電気配線、油圧回路図、第２図は考案の実施
例の平面図、第３図は従来の技術の側面図および関連す
る油圧回路図、第４図は従来の技術の問題点を示す側面
図である。 21……アーム、31……バケット 51……アーム先端部 52……バケット背面 41……角度検出センサ 80……コンピュータ 33……バケットシリンダ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アーム先端部51とバケット背面52とのなす
   相対角度を検出するセンサ41と、このセンサ41の検出す
   る相対角度が予め設定された角度以下になったとき、前
   記アーム先端部51を有するアーム21、またはバケット背
   面52を有するバケット31のいずれか一方を駆動するアク
   チュエータ23または33を、前記相対角度を増加する方向
   に操作する制御手段70,77,76,61とによりなることを特
   徴とするローディングショベルのバケット姿勢制御装
   置。
2. 【請求項２】前記制御手段70,77,76,61は、アーム21ま
   たはバケット31を駆動するアクチュエータ23,33と油圧
   源60との間に介設した方向制御弁61と、前記センサ41か
   らの信号によりその出口ポートを油圧源70に連通し、前
   記センサ41からの信号の遮断によりその出口ポートをタ
   ンク83に連通する電磁比例制御弁77と、その電磁比例制
   御弁77の出力圧と、前記方向制御弁61にパイロット圧を
   供給する圧力比例制御弁71のパイロット圧とのうち高圧
   を選択して、前記相対角度が増大する方向に方向制御弁
   61を操作するシャトル弁76とによりなることを特徴とす
   る請求項（１）記載のローディングショベルのバケット
   姿勢制御装置。