JPH10204915A - バックホウ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平掘削時にブームを上げ方向から下げ方向
に切換えるためのパイロット圧制御系を合理的に構成す
る。 【解決手段】 操作レバー１１Ｒの操作に連動してパイ
ロット圧を変化させる一対のパイロット弁２１，２１と
ブーム制御弁Ｖ４との間に一対のパイロット油路ＰＬ，
ＰＬを形成すると共に、この一対のパイロット油路Ｐ
Ｌ，ＰＬに対するパイロット弁２１からの圧力を切り換
えて作用させる切換弁２３を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機台に対してブー
ム、アーム、バケットを一連に連結し、ブームを駆動す
る複動型のブームシリンダ、アームを駆動する複動型の
アームシリンダ、バケットを駆動する複動型のバケット
シリンダ夫々を備え、バケットを機台の水平方向と平行
となる姿勢の直線軌跡に沿って移動させる水平掘削作業
を行うように機台に対するブームの揺動角を計測するブ
ームセンサと、ブームに対するアームの揺動角を計測す
るアームセンサとからの計測値に基づいて前記ブーム
と、前記アームとを制御する制御装置を備えたバックホ
ウの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のように構成されたバックホ
ウとして特開平４‐３１９１２８号公報に示されるもの
が存在し、この従来例で水平掘削制御を行う際には、ブ
ームシリンダ、アームシリンダに対して作動油の給排を
行う制御弁を電気的に操作してブーム、アームを制御す
るものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のよう電気的に制
御弁を操作するものでは制御系が比較的に単純になるも
のの、ブーム、アーム等を制御する操作レバー等の操作
具の操作時には操作具の位置をポテンショメータ等で電
気的に計測して制御弁を電気的に操作する形態になるの
で、電気系の故障時には殆どの作業が不能に陥る不都合
を発生するばかりでなく、操作具と制御弁とが機械的に
連係していないことから操作具の操作時には中立復帰用
のバネの付勢力に起因する操作抵抗だけを感ずるものと
なり、操作感覚に違和感を感ずることも多い。そこで、
操作具でパイロット圧を調節し、このパイロット圧で制
御弁を操作するよう制御系を構成することで、操作具の
操作時にはパイロット圧を制御する際に操作具で設定さ
れるパイロット圧に対応する抵抗を作業者が感じ得るも
のも望まれている。

【０００４】しかし、パイロット圧で制御弁を操作する
ものでは、水平掘削を行う場合において、前記アームの
掻込み側への作動とブームの上げ側への作動とを継続さ
せ、この作動によってブームが上げ側への作動から下げ
側に作動させる切換点に達した際には、ブームシリンダ
に対する制御弁を自動的に操作するためにパイロット圧
を制御する特別の手段が必要となり改善の余地がある。

【０００５】本発明の目的は、ブーム、アームに対する
制御弁をパイロット圧で操作するよう構成したバックホ
ウにおいて水平掘削作業を行う際にブームの姿勢を設定
する制御系を合理的に構成する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は冒頭に記したように、バケットを機台の水平
方向と平行となる姿勢の直線軌跡に沿って移動させる水
平掘削作業を行うように機台に対するブームの揺動角を
計測するブームセンサと、ブームに対するアームの揺動
角を計測するアームセンサとからの計測値に基づいて前
記ブームと、前記アームとを制御する制御装置を備えた
バックホウにおいて、前記ブームシリンダを制御する制
御弁を一対の圧力作用部の一方へのパイロット圧の印加
でブームシリンダを伸長させ、他方へのパイロット圧の
印加でブームシリンダを収縮させるようパイロット圧操
作型に構成し、この制御弁と人為操作具で操作されるパ
イロット圧制御手段とを一対のパイロット油路を介して
連係し、又、前記水平掘削作業において、前記アームシ
リンダを掻込み側に継続的に操作することで前記アーム
の掻込み側への作動とブームの上げ側への作動とを継続
させて前記バケットを前記直線経路に沿って移動させる
よう前記制御装置の制御動作を設定し、この作動によっ
てブームが上げ側への作動から下げ側に作動させる切換
点に達した際にはパイロット圧制御手段から前記一方の
圧力作用部に作用するパイロット圧を解除し、かつ、他
方の圧力作用部に対してパイロット圧を作用させる切換
手段を備えている点にあり、その作用は次の通りであ
る。

【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項
１において、前記パイロット圧制御手段が、人為操作具
の操作位置に対応して前記一対のパイロット油路のうち
の一方にのみパイロット圧を作用させるパイロット弁で
構成されると共に、前記切換手段が、前記切換点におい
て前記一対のパイロット油路の一方に作用するパイロッ
ト圧を他方のパイロット油路に切り換えて作用させる電
磁操作型の単一の切換弁で構成されている点にあり、そ
の作用は次の通りである。

【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項
１において、前記パイロット圧制御手段が、人為操作具
の操作位置に対応して前記一対のパイロット油路のうち
の一方にのみパイロット圧を作用させるパイロット弁で
構成されると共に、前記切換手段が、前記切換点におい
て前記一対のパイロット油路の一方を連通状態から遮断
状態に切換えると同時に、一対のパイロット油路の他方
を遮断状態から連通状態に切換えるよう夫々のパイロッ
ト油路に介装され連動操作される電磁操作型の開閉弁で
構成されている点にあり、その作用は次の通りである。

【０００９】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項
１において、前記アームシリンダを制御する制御弁を一
対の圧力作用部の一方へのパイロット圧の印加でアーム
シリンダを伸長させ、他方へのパイロット圧の印加でア
ームシリンダを収縮させるようパイロット圧操作型に構
成し、このパイロット圧を作用させる一対のパイロット
油路のうちアームを掻込み側に作動させる側の油路に圧
力センサを備え、この圧力センサで圧力を検出している
状態で前記水平掘削作業を継続させ、圧力センサで圧力
を検出しない状態に達すると制御を停止させるよう前記
制御装置の制御動作を設定してある点にあり、その作用
は次の通りである。

【００１０】本発明の第５の特徴（請求項５）は請求項
１において、前記アームシリンダを制御する制御弁を一
対の圧力作用部の一方へのパイロット圧の印加でアーム
シリンダを伸長させ、他方へのパイロット圧の印加でア
ームシリンダを収縮させるようパイロット圧操作型に構
成し、このパイロット圧を作用させる一対のパイロット
油路のうちアームを掻込み側に作動させる側の油路に圧
力センサを備え、この圧力センサでの圧力の検出に基づ
いてブームシリンダを制御する制御弁のパイロット油路
に対して外部からのパイロット圧を作用させる流路切換
弁を備えている点にあり、その作用は次の通りである。

【００１１】〔作用〕上記第１の特徴によると、水平掘
削作業時にアームを掻込み側に継続的に作動させること
で、この作動と連動してアームが上げ方向に作動すると
共に、この作動でブームを下げ側に作動させる切換点に
達した場合には、切換手段がブームに対する制御弁に作
用させるパイロット圧の切換えるものとなり、該制御弁
が切換操作されるのでブームシリンダに対する作動油を
切り換えてブームを逆方向に作動させ得るものとなる。
つまり、水平掘削作業時には少なくともアームを掻込み
側に作動させ続けることによって、制御装置がブームセ
ンサ、アームセンサからの計測結果に基づいてブームと
アームとを同時に制御して、バケットを直線軌跡に沿っ
て作動させると共に、この作動時に切換点に達した場合
には切換手段がブームに対する制御弁のパイロット圧を
切換えるのでブームに対する操作具を逆方向に操作する
等の操作を特別に行わずともブームが逆方向に作動して
バケットを直線軌跡上を作動させる作動形態を維持する
ものとなるのである。

【００１２】上記第２の特徴によると、人為操作具の操
作時でパイロット弁によるパイロット圧の調節でブーム
に対する制御弁を操作してブームの制御が可能になると
共に、水平掘削作業時に切換点に達した場合には、切換
弁が電気的に切換操作されるものとなり、単純な制御動
作で迅速な切換えを可能にするものとなる。

【００１３】上記第３の特徴によると、人為操作具の操
作時にはパイロット弁によるパイロット圧の調節でブー
ムに対する制御弁を操作してブームの制御が可能になる
と共に、水平掘削作業時に切換点に達した場合には、一
対の開閉弁を電気的に切換操作することで済み、単純な
制御動作で迅速な切換えを可能にするものとなる。

【００１４】上記第４の特徴によると、水平掘削作業を
継続させる場合には、アームを掻込み側に作動させるだ
けで圧力センサがアームシリンダに対する制御弁のパイ
ロット圧を検出し、この検出結果に基づいて作業を継続
するので操作が単純で誤操作も発生し難い。又、作動を
中断する場合にはアームの作動を停止するだけで水平掘
削作業を停止させるものとなり操作形態が単純化するも
のとなる。

【００１５】上記第５の特徴によると、水平掘削作業を
行う場合には、アームを掻込み側に作動させるだけで圧
力センサがアームシリンダに対する制御弁のパイロット
圧を検出し、この検出結果に基づいて流路切換弁によっ
て外部からのパイロット圧がブームに対する制御用のパ
イロット油路に作用するので、ブームを制御する操作具
を操作しなくともブームを作動させ得るものとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ドーザ装置１
を有したゴムクローラ式の走行装置２に対して縦向き姿
勢の軸芯Ｙ周りに旋回自在に機台３を備え、この機台３
を旋回操作する油圧式の旋回モータＭを備えると共に、
機台３の前部位置にブーム４、アーム５、バケット６夫
々を一連に連結して成るバックホウ装置Ｂを備え、又、
機台３にエンジン７を有した原動部Ｅ、及び、運転座席
８を有した運転部Ｆを備えてバックホウを構成する。

【００１７】前記ドーザ装置１はドーザシリンダＣ１で
駆動昇降自在に構成され、前記バックホウ装置Ｂはブー
ム４を基端部材４Ｅ、中間部材４Ｆ、先端部材４Ｇとの
３つの部材を縦向き姿勢の軸芯周りで平行４連リンク式
に揺動自在に連結することで基端部材４Ｅに対して先端
部材４Ｇを横方向に平行移動自在となるよう構成され、
機台３に対してブーム４を揺動駆動する油圧式のブーム
シリンダＣ４、ブーム４に対してアーム５を揺動駆動す
る油圧式のアームシリンダＣ５、アーム５に対してバケ
ット６を揺動駆動する油圧式のバケットシリンダＣ６を
備え、又、ブーム４の基端部材４Ｅに対して先端部材４
Ｇの横方向へ移動駆動する油圧式のオフセットシリンダ
Ｃ４Ｇを備えている。

【００１８】又、ブーム４の機台３に対する揺動量を計
測するポテンショメータ型のブームセンサ４Ｓ、ブーム
４に対するアーム５の揺動量を計測するポテンショメー
タ型のアームセンサ５Ｓ夫々を備えると共に、ブーム４
の基端部材４Ｅに対して先端部材４Ｇの横方向へのオフ
セット量を計測するポテンショメータ型のオフセットセ
ンサ４ＧＳ夫々を備えている。

【００１９】前記運転部Ｆは前面と側面とに透明な樹
脂、透明硝子等の透明壁面と天井面とを有したキャビン
９を備えると共に、図２に示すように、運転座席８の前
方位置に左右一対の走行制御レバー１０Ｌ，１０Ｒと、
人為操作具としての左右一対の操作レバー１１Ｌ，１１
Ｒとを備え、又、運転部Ｆのステップ１２にはオフセッ
トペダル１３を備え、運転座席８の右側位置にドーザ昇
降レバー１４とエンジン７の回転数を設定するアクセル
レバー１５とを備えたパネル１６が配置されている。前
記走行制御レバー１０Ｌ，１０Ｒは、前後方向への揺動
操作によって、走行装置２の左右のクローラベルトの駆
動速度を独立して調節して走行速度の設定と操向制御と
を行い、右側の操作レバー１１Ｒは前方への操作でブー
ムシリンダＣ４を上昇側に制御し、後方への操作でブー
ムシリンダＣ４を掻込み側に制御し、左方への操作でバ
ケットシリンダＣ６を掻込み側に制御し、右方への操作
でバケットシリンダＣ６を排土側に制御し、又、左側の
操作レバー１１Ｌは前方への操作でアームシリンダＣ５
を上昇側に制御し、後方への操作でアームシリンダＣ５
を掻込み側に制御し、右方への操作で旋回モータＭを右
旋回側に制御し、左方への操作で旋回モータＭを左旋回
側に制御し、図９に仮想線で示すように、オフセットペ
ダル１３は右方への踏込み操作でオフセットシリンダＣ
４Ｇの作動でバケット６を右オフセット側に制御し、左
方への踏込み操作でオフセットシリンダＣ４Ｇの作動で
バケット６を左オフセット側に制御するものとなってい
る。

【００２０】該バックホウの油圧図系は図３に示すよう
に構成され、同図に示すようにエンジン７で駆動される
可変容量型の作動油ポンプ１８とパイロット油ポンプ１
９とを備えると共に、作動油ポンプ１８から作動油路Ｐ
１を介して供給される作動油はバケットシリンダＣ６に
対するバケット制御弁Ｖ６、ブームシリンダＣ４に対す
るブーム制御弁Ｖ４、走行装置２の右側のクローラベル
トを駆動する油圧モータ２０Ｒに対する右モータ制御弁
Ｖ２０Ｒ、左側のクローラを駆動する油圧モータ２０Ｌ
に対する左モータ制御弁Ｖ２０Ｌ、アームシリンダＣ５
に対するアーム制御弁Ｖ５、該バックホウに油圧機器を
別途備えた場合に使用されるサービス制御弁ＶＳ、オフ
セットシリンダＣ４Ｇに対するオフセット制御弁Ｖ４
Ｇ、ドーザシリンダＣ１に対するドーザ制御弁Ｖ１、旋
回モータＭに対する旋回制御弁Ｖ２夫々に対して作動油
を供給する作動油路が形成されている。

【００２１】又、バケット制御弁Ｖ６、ブーム制御弁Ｖ
４、アーム制御弁Ｖ５、オフセット制御弁Ｖ４Ｇ、旋回
制御弁Ｖ２夫々は作用するパイロット圧に対応した開度
を得るパイロット圧操作型に構成され、右モータ制御弁
Ｖ２０Ｒ、左モータ制御弁Ｖ２０Ｌ、サービス制御弁Ｖ
Ｓ、ドーザ制御弁Ｖ１は機械操作型に構成されている。
又、前記左右の操作レバー１１Ｌ，１１Ｒは非操作時に
略垂直となる中立姿勢に復帰するようバネ付勢され、前
記オフセットペダル１３は非操作時にはその操作面が略
水平となる中立姿勢に復帰するようバネ付勢され、パイ
ロット操作型の制御弁の操作系は次のように構成されて
いる。

【００２２】図４に示す如く左側の操作レバー１１Ｌの
基端部には、左右方向への操作に基づいて前記パイロッ
ト油ポンプ１９からパイロット油路Ｐ２を介して作用す
る圧を制御するパイロット制御手段としての一対のパイ
ロット弁２１と、前後方向への操作に基づいて前記パイ
ロット油ポンプ１９からパイロット油路Ｐ２を介して作
用する圧を制御する一対のパイロット弁２１とを備え、
夫々のパイロット弁２１からのパイロット圧に基づいて
旋回制御弁Ｖ２、アーム制御弁Ｖ５夫々を制御するパイ
ロット油路ＰＬが形成されている。又、図５に示す如く
右側の操作レバー１１Ｒの基端部には、左右方向への操
作に基づいて前記パイロット油ポンプ１９からパイロッ
ト油路Ｐ２を介して作用する圧を制御する一対のパイロ
ット弁２１と、前後方向への操作に基づいて前記パイロ
ット油ポンプ１９からパイロット油路Ｐ１を介して作用
する圧を制御する一対のパイロット弁２１とを備え、夫
々のパイロット弁２１からのパイロット圧に基づいてバ
ケット制御弁Ｖ６、ブーム制御弁Ｖ４夫々を制御するパ
イロット油路ＰＬが形成されている。又、図６に示す如
くオフセットペダル１３の基端部には左右方向への踏込
み操作に基づいてパイロット油ポンプ１９からパイロッ
ト油路Ｐ２を介して作用する圧を制御する一対のパイロ
ット弁２１を備え、このパイロット弁２１からのパイロ
ット圧に基づいてオフセット制御弁Ｖ４Ｇを制御するパ
イロット油路ＰＬが形成されている。

【００２３】図４、図５及び図６に示すように、アーム
制御弁Ｖ５とブーム制御弁Ｖ４とオフセット制御弁Ｖ４
Ｇに対する一対のパイロット油路ＰＬ，ＰＬ夫々に電磁
操作型の圧力制御弁２２を備え、アーム制御弁Ｖ５に対
する一対のパイロット油路ＰＬ，ＰＬのうちアーム掻込
み側の油路ＰＬの圧力を計測する第１圧力センサＰＳ１
を備え、又、ブーム制御弁Ｖ４に対する一対のパイロッ
ト油路ＰＬ，ＰＬのうちブーム上げ側の油路ＰＬ、及
び、ブーム下げ側の油路ＰＬに第２，第３圧力センサＰ
Ｓ２，ＰＳ３を備え、更に、ブーム制御弁Ｖ４に対する
一対のパイロット油路ＰＬ，ＰＬにはブーム上げ側のパ
イロット油路ＰＬの圧をブーム下げ側のパイロット油路
ＰＬに作用させる電磁操作型の切換弁２３を備えてい
る。尚、この圧力制御弁２２は請求項３の一例であり、
切換弁２３は請求項２の切換弁に対応する。

【００２４】夫々のパイロット弁２１，２１は操作量に
応じてパイロット油路ＰＬ，ＰＬに作用するパイロット
圧を変更するよう構成され、前記パイロット操作型の制
御弁Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ４，Ｖ４Ｇは一対の圧力作用
部の一方に対するパイロット圧の作用で切換作動し、か
つ、パイロット圧に比例した開度を得ると共に、一対の
圧力作用部に対して圧力が作用しない状態で中立位置に
保持されるよう構成され、圧力制御弁２２は、その電磁
ソレノイドを駆動する間歇信号のデューティ比の調節で
開度を変更して圧力作用部に対するパイロット圧を調節
するよう構成されている。

【００２５】このバックホウでは、バックホウ装置Ｂの
操作時には常に干渉防止制御を行うと共に、水平掘削制
御と深さ制限制御とを選択して行い得るものとなってい
る。つまり、前記パネル１６には水平掘削制御を選択す
る水平掘削モードスイッチ２５と、このモードが選択さ
れたことを報知する水平掘削モードランプ２６と、掘削
深さ制限制御を選択する深さ制限スイッチ２７と、この
モードが選択されたことを報知する深さ制限モードラン
プ２８とを備え、その制御系は図７に示すように、マイ
クロプロセッサを備えた制御装置２９に対して、水平掘
削モードスイッチ２５、深さ制限スイッチ２７、ブーム
センサ４Ｓ、アームセンサ５Ｓ、オフセットセンサ４Ｇ
Ｓ、第１圧力センサＰＳ１、第２圧力センサＰＳ２、第
３圧力センサＰＳ３夫々からの入力系と、水平モードラ
ンプ２６、深さ制限モードランプ２８、６つの圧力制御
弁２２の電磁ソレノイド、切換弁２３の電磁ソレノイド
夫々に対する出力系が形成されている。

【００２６】干渉防止制御は、バケット６の運転部Ｆへ
の接近し過ぎる現象を回避する制御であり、この制御を
可能にするため図８及び図９に示すように、運転部Ｆの
キャビン９の前面及び右側面を基準にして所定距離外方
位置に停止位置Ｓを形成し、その外方部位に減速域Ｄを
形成してある。そして、作業時においてブームシリンダ
Ｃ４、アームシリンダＣ５の作動、あるいは、オフセッ
トシリンダＣ４Ｇの作動に起因して減速域Ｄの域内まで
バケット６が達した際には、バケット６が運転部Ｆの側
に接近するほど速度を大きく減じ、停止位置Ｓにバケッ
ト６が達した際には、バケット６の接近作動を停止させ
る制御を行うと共に、このように減速域Ｄあるいは停止
位置Ｓに達したバケット６を運転部Ｆから離間させる方
向に作動させる場合には運転部Ｆから離間するほど増速
させる制御を行うよう制御動作が設定されたものであ
る。

【００２７】具体的に、この制御では前記ブームセンサ
４Ｓ、アームセンサ５Ｓ、オフセットセンサ４ＧＳから
の信号に基づいてアーム５とバケット６とを連結するバ
ケットピン６Ｐの位置を計測しておき、このバケットピ
ン６Ｐが減速域Ｄに達すると、接近操作側の圧力制御弁
２２を操作する間歇信号のデューティ比の調節で該圧力
制御弁２２の開度を小さくして制御弁に対するパイロッ
ト圧を低減してバケット６が運転部Ｆに接近する作動の
減速を行い、停止位置Ｓに達すると該圧力制御弁２２で
制御弁に対するパイロット圧を解除してバケット６の作
動を停止するものとなっている。尚、運転部Ｆの前面側
の停止位置Ｓにバケット６が達した状態ではバケット６
がどのような姿勢にあってもバケット６の先端が運転部
Ｆのキャビン９に接触しないよう停止位置Ｓが設定され
ている。このように減速若しくは停止した後にバケット
６を反運転部の側に作動させる場合には離間操作側の圧
力制御弁２２を操作する間歇信号のデューティ比の調節
で該圧力制御弁２２の開度を開度を徐々に大きくして減
速域Ｄで増速作動させるよう制御装置２９の制御動作が
設定されている。

【００２８】又、水平掘削制御は、図１０（イ）に示す
如くバケット６を任意の掘削深さに設定した状態で、そ
の掘削深さを維持した状態で機台２と平行姿勢（クロー
ラベルトの接地面と平行の姿勢）の直線軌跡Ｌに沿って
自動的にバケット６の先端を移動させて掘削深さを略一
定に維持した状態での掘削作業を目的とするものであ
り、作業時にはバックホウ装置Ｂの制御でバケット６を
アーム５に対して所定の姿勢に設定すると共に、バケッ
ト６の先端を任意の掘削深さに設定した状態で前記水平
掘削モードスイッチ２５をＯＮ操作することで、制御装
置２９は先ず、水平掘削モードランプ２６を点灯し、次
に、前記ブームセンサ４Ｓ、アームセンサ５Ｓ、オフセ
ットセンサ４ＧＳからの信号に基づいてバケット６の先
端の位置を計測し、この計測結果から前記直線軌跡Ｌを
求める。この後に、左側の操作レバー１１Ｌを前側に操
作し（アーム５を掻込み側に作動させる操作形態）、こ
れと同時に右側の操作レバー１１Ｒを前側に操作した
（ブーム４を上げ側に作動させる操作形態）ことが第１
圧力センサＰＳ１、第２圧力センサＰＳ２からの計測結
果に基づいて判別された際に、夫々のパイロット油路Ｐ
Ｌ，ＰＬの圧力制御弁２２，２２を開放操作して夫々の
パイロット油路ＰＬ，ＰＬにパイロット圧を作用させて
ブームシリンダＣ４、アームシリンダＣ５夫々の駆動を
開始し、この駆動時には前記ブームセンサ４Ｓ、アーム
センサ５Ｓからの信号に基づいてバケット６の先端が前
記直線軌跡Ｌ上に存在するようブーム４、アーム５夫々
の相対的な姿勢を維持し乍らブームシリンダＣ４、アー
ムシリンダＣ５夫々の駆動を継続するものとなってい
る。

【００２９】又、この水平掘削制御の初期にはブーム４
は上げ方向に作動し、アーム５は掻込み側に作動するも
のであるが、ブーム４、アーム５が図１０（ロ）に示す
姿勢（切換点）に達した後にはアーム５を掻込み側に作
動させ乍らブーム４を下げ方向に作動させる必要がある
ことから、ブームセンサ４Ｓからの信号（アームセンサ
５Ｓからの信号でも可能）に基づいて、この姿勢（切換
点）に達したことを計測したタイミングで前記切換弁２
３を駆動してブーム上げ側のパイロット油路ＰＬからの
パイロット圧をブーム下げ側にパイロット油路ＰＬに供
給して図１０（ハ）に示すように、ブーム４を下降させ
る作動を行わせるよう前記制御装置２９の制御動作が設
定されている。又、この制御時は第１、第２圧力センサ
ＰＳ１，ＰＳ２がパイロット圧を計測している場合にの
み水平掘削制を継続するものとなっており、左右の操作
レバー１１Ｌ，１１Ｒの何か一方でも操作を解除すると
圧力制御弁２２が制御弁に対するパイロット圧を解除し
て制御を停止させるように前記制御装置２９の制御動作
が設定されている。

【００３０】前記掘削深さ制限制御は、バケット６を任
意の掘削深さに設定した状態で、その掘削深さでのブー
ム４の揺動姿勢を記憶し、この揺動姿勢より下げ側への
ブーム４の揺動を阻止する状態での掘削作業を可能にす
るものであり、作業時にはバックホウ装置Ｂの制御でバ
ケット６を任意の掘削深さに設定した後に、前記深さ制
限スイッチ２７をＯＮ操作することで、制御装置２９が
先ず深さ制御ランプ２８を点灯し、次に、ブームセンサ
４Ｓ、オフセットセンサ４ＧＳからの信号に基づいてブ
ーム４とアーム５との連結ピン５Ｐの機台２に対する絶
対高さを制御装置２９のメモリ等に記憶すると共に、こ
の後に、右側の操作レバー１１Ｒが後方に操作されたこ
とを前記第３圧力センサＰＳ３で判別した状態で前記連
結ピン５Ｐの位置が記憶した高さの近傍まで下降すると
前記切換弁２３を間歇的に開閉操作してブーム４の下降
速度を減じ、この後ブーム下げ側のパイロット油路ＰＬ
のパイロット圧を圧力制御弁２２で解除して完全に停止
させるものとなっている。

【００３１】このように、このバックホウではブーム制
御弁Ｖ４に対するパイロット油路ＰＬ，ＰＬ、アーム制
御弁Ｖ５に対するパイロット油路ＰＬ，ＰＬ、オフセッ
ト制御弁Ｖ４Ｇに対するパイロット油路ＰＬ，ＰＬに圧
力制御弁２２，２２を備え、ブーム制御弁Ｖ４に対する
パイロット油路ＰＬ，ＰＬに切換弁２３を備えることに
より、干渉防止制御時には作業者の誤操作でバケット６
が運転部に接近する側に作動させることがあっても制御
装置２９が圧力制御弁２２を介してパイロット圧を減じ
てバケット６の接近速度を低下させた後にバケット６の
移動を完全に停止させるものとなっている。又、水平掘
削作業時には水平掘削モードスイッチ２５をＯＮ操作す
るだけで、作業者が左右の操作レバー１１Ｌ，１１Ｒを
同時操作した場合にのみ制御装置２９がブームセンサ４
Ｓ、アームセンサ５Ｓからの信号に基づいて圧力制御弁
２２を操作して自動的な水平掘削作業を行うものとなっ
ており、この作業時に前述のようにブーム４を上げ方向
から下げ方向へ切換える姿勢に達した場合には制御装置
２９が切換弁２３を操作するので、作業者は操作レバー
を特別に逆方向に操作しなくとも作動方向が自動的に切
り換わって作業を継続し得るものとなっており、更に、
この水平掘削作業を終了する場合でも左右の操作レバー
１１Ｌ，１１Ｒのうちの一方でも操作を中止することで
済むものとなっている。又、深さ制限制御ではブーム４
の姿勢を記憶した後には、ブーム４を下げ方向に操作し
ても連結ピン５Ｐが記憶したレベルに接近した場合には
制御装置２９が切換弁２３を操作して下降速度を減じた
後に圧力制御弁２２の操作で下降制御を不能にするもの
となっている。

【００３２】〔第１別実施の形態〕この第１別実施の形
態では、前記実施例と基本的な部分に変わるところがな
く、アーム５の制御系、とブーム４の制御系とが以下の
ように構成されている（前記実施の形態と同じ機能を有
するものには前記実施の形態と同じ番号符号を附してい
る）。

【００３３】図１１に示すように、アーム制御弁Ｖ４の
掻込み側のパイロット油路ＰＬに該油路ＰＬの圧を分岐
油路ＰＢを介してアーム上げ側のパイロット油路に導く
電磁操作型の分岐弁３１を備えて油圧系を構成し、水平
掘削作業を行う際には、前記実施の形態と同様に水平掘
削モードスイッチ２５をＯＮ操作する等の操作を行った
後に、左側の操作レバー１１Ｌを前側（掻込み側）へ操
作されたことを第１圧力センサがパイロット油路ＰＬの
パイロット圧の上昇に基づいて判別すると、制御装置２
９が分岐弁３１を分岐位置に操作し、更に、アーム上げ
側のパイロット油路ＰＬからのパイロット圧をブーム上
げ側のパイロット油路ＰＬに導いた状態でブームセンサ
４Ｓ、アームセンサ５Ｓからの信号に基づいて制御装置
２９が夫々のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに介装された圧
力制御弁２２，２２を操作してバケット６の先端を直線
軌跡Ｌに沿わせるよう制御を行い、又、この制御におい
てもブーム４を上げ方向から下げ方向へ切換える姿勢に
達した場合には制御装置２９が切換弁２３を切換操作す
るよう制御動作を設定して実施することも可能である。
つまり、アーム制御用のパイロット油路ＰＬからの圧を
ブーム制御用のパイロット油路ＰＬに導くように構成す
ることで水平掘削モードではアーム４を掻込み方向に作
動させるよう左側の操作レバー１１Ｌだけを操作するだ
けで水平掘削が継続されるものとしている。

【００３４】〔第２別実施の形態〕この第２別実施の形
態では、前記実施例と基本的な部分に変わるところがな
く、アーム５の制御系、とブーム４の制御系とが以下の
ように構成されている（前記実施の形態と同じ機能を有
するものには前記実施の形態と同じ番号符号を附してい
る）。

【００３５】図１２に示すように、ブーム制御弁Ｃ４に
対する一対のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに対して、この
一対の油路ＰＬ，ＰＬがパイロット制御弁２１，２１と
連通する状態とパイロット油ポンプＰ２からの圧が同時
にブーム制御弁Ｖ４に対する一対のパイロット油路Ｐ
Ｌ，ＰＬに作用する状態とに切換自在なパイロット圧制
御型の流路切換弁３２（請求項５の流路切換弁に対応す
る）を介装すると共に、アーム制御弁Ｖ５の掻込み側の
パイロット油路ＰＬの圧を該流路切換弁３２を操作用す
る分岐油路ＰＣに電磁操作型の流路分岐弁３３を備えて
油圧系を構成し、水平掘削作業を行う際には、前記実施
の形態と同様に水平掘削モードスイッチ２５をＯＮ操作
する等の操作を行った後に、左側の操作レバー１１Ｌが
前側（掻込み側）へ操作されたことを第１圧力センサＰ
Ｓ１がパイロット油路ＰＬのパイロット圧の上昇に基づ
いて判別すると、制御装置２９が流路分岐弁３３を連通
位置に操作することで流路切換弁３２が切換作動を行っ
てパイロット油ポンプ１９からの圧をブーム制御弁Ｖ４
に対する一対にパイロット油路ＰＬ，ＰＬに作用させ、
更に、アームセンサ５Ｓからの信号に基づいて制御装置
２９がブーム上げ側、アーム掻込み側夫々のパイロット
油路ＰＬ，ＰＬに介装された圧力制御弁２２，２２の開
度を調節してバケット６の先端を直線軌跡Ｌに沿わせる
制御を行い、又、この制御においてはブーム４が上げ方
向から下げ方向へ切換える姿勢に達した場合には制御装
置２９がブーム上げ側の圧力制御弁２２を閉塞すると共
に、ブーム下げ側の圧力制御弁２２を遮断状態から開放
側に操作し、その開度を調節するよう制御動作を設定し
て実施することも可能である。つまり、アーム制御用の
パイロット油路ＰＬ，ＰＬからの圧で流路切換弁３２を
操作してパイロット油ポンプ１９からの圧をブーム制御
用のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに導くように構成するこ
とで水平掘削モードではアーム５を掻込み方向に作動さ
せるよう左側の操作レバー１１Ｌだけを操作するだけで
水平掘削が継続されるものとしている。

【００３６】〔第３別実施の形態〕この第３別実施の形
態では、前記実施例と基本的な部分に変わるところがな
く、アームの制御系、とブームの制御系とが以下のよう
に構成されている（前記実施の形態と同じ機能を有する
ものには前記実施の形態と同じ番号符号を附してい
る）。

【００３７】図１３に示すように、ブーム制御弁Ｃ４に
対する一対のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに、この一対の
油路ＰＬ，ＰＬにパイロット制御弁２１，２１からの圧
が作用する状態と前記パイロット油ポンプ１９からの圧
より高圧のパイロット圧を作用させる油路Ｐ３からの圧
が作用する状態とに切換自在なシャトル弁３４，３４を
備えると共に、このシャトル弁３４，３４に対して油路
Ｐ３からの圧を作用させる状態と解除する状態とに切換
自在な電磁操作型の切換操作弁３５を備えて油圧系を構
成し、水平掘削作業を行う際には、前記実施の形態と同
様に水平掘削モードスイッチ２５をＯＮ操作する等の操
作を行った後に、左側の操作レバー１１Ｌが前側（掻込
み側）へ操作されたことを第１圧力センサＰＳ１がパイ
ロット油路ＰＬのパイロット圧の上昇に基づいて判別す
ると、制御装置２９が切換操作弁３５の操作で油路Ｐ３
からの圧をシャトル弁３４，３４に供給することで、該
シャトル弁３４，３４が油路Ｐ３からの圧を一対の油路
ＰＬ，ＰＬに作用させる状態となり、更に、アームセン
サ５Ｓからの信号に基づいて制御装置２９がブーム側、
アーム側夫々のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに介装された
圧力制御弁２２，２２の開度を調節してバケット６の先
端を直線軌跡Ｌに沿わせる制御を行い、又、この制御に
おいてはブーム４が上げ方向から下げ方向へ切換える姿
勢に達した場合には制御装置２９がブーム上げ側の圧力
制御弁２２を閉塞すると共に、ブーム下げ側の圧力制御
弁２２を遮断状態から開放側に操作し、その開度を調節
するよう制御動作を設定して実施することも可能であ
る。つまり、専用のパイロット圧をブーム４を制御する
側のパイロット油路ＰＬ，ＰＬに供給することで水平掘
削モードではアーム５を掻込み方向に作動させるよう左
側の操作レバー１１Ｌだけを操作するだけで水平掘削が
継続されるものとしている。

【００３８】

【発明の効果】従って、ブーム、アームに対する制御弁
をパイロット圧で操作するよう構成したバックホウにお
いて水平掘削作業を行う場合には、切換点に達したタイ
ミングで自動的にブームの姿勢を設定する制御系が合理
的に構成されたのである（請求項１）。又、迅速な切換
作動を行って切換点での作動方向の切換を円滑に行い
（請求項２，３）、又、水平掘削や深さ制限作業を行う
場合に作動方向の切換が不要なアームの制御状態に従っ
て制御の継続と中断とを選択するので操作形態に無理が
なく操作も単純化して扱い易いものとなり（請求項
４）、又、アームを制御する操作具を操作するだけで同
時にブームを作動させて水平掘削作業を簡便に行い得る
ものとなった（請求項５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】バックホウの全体側面図

【図２】運転部の平面図

【図３】作動油系の油圧回路図

【図４】左側の操作レバーと連結するパイロット油圧回
路図

【図５】右側の操作レバーと連結するパイロット油圧回
路図

【図６】オフセットペダルと連結するパイロット油圧回
路図

【図７】制御系のブロック回路図

【図８】減速域、停止位置の概略を示す側面図

【図９】減速域、停止位置の概略を示す平面図

【図１０】水平掘削制御時のバックホウ装置の姿勢を順
次示す図

【図１１】第１別実施の形態の油圧回路図

【図１２】第２別実施の形態の油圧回路図

【図１３】第３別実施の形態の油圧回路図

【符号の説明】

２ 機台 ４ ブーム ４Ｓ ブームセンサ ５ アーム ５Ｓ アームセンサ ６ バケット １１Ｒ 操作具 ２１ パイロット弁 ２３ 切換弁 ２２ 開閉弁 ２９ 制御装置 ３３ 流路切換弁 Ｃ４ ブームシリンダ Ｃ５ アームシリンダ Ｃ６ バケットシリンダ Ｖ４ 制御弁 Ｖ５ 制御弁 ＰＬ パイロット油路 ＰＳ１ 圧力センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機台に対してブーム、アーム、バケット
   を一連に連結し、ブームを駆動する複動型のブームシリ
   ンダ、アームを駆動する複動型のアームシリンダ、バケ
   ットを駆動する複動型のバケットシリンダ夫々を備え、
   バケットを機台の水平方向と平行となる姿勢の直線軌跡
   に沿って移動させる水平掘削作業を行うように機台に対
   するブームの揺動角を計測するブームセンサと、ブーム
   に対するアームの揺動角を計測するアームセンサとから
   の計測値に基づいて前記ブームと、前記アームとを制御
   する制御装置を備えたバックホウであって、 前記ブームシリンダを制御する制御弁を一対の圧力作用
   部の一方へのパイロット圧の印加でブームシリンダを伸
   長させ、他方へのパイロット圧の印加でブームシリンダ
   を収縮させるようパイロット圧操作型に構成し、この制
   御弁と人為操作具で操作されるパイロット圧制御手段と
   を一対のパイロット油路を介して連係し、又、前記水平
   掘削作業において、前記アームシリンダを掻込み側に継
   続的に操作することで前記アームの掻込み側への作動と
   ブームの上げ側への作動とを継続させて前記バケットを
   前記直線経路に沿って移動させるよう前記制御装置の制
   御動作を設定し、この作動によってブームが上げ側への
   作動から下げ側に作動させる切換点に達した際にはパイ
   ロット圧制御手段から前記一方の圧力作用部に作用する
   パイロット圧を解除し、かつ、他方の圧力作用部に対し
   てパイロット圧を作用させる切換手段を備えているバッ
   クホウ。
2. 【請求項２】 前記パイロット圧制御手段が、人為操作
   具の操作位置に対応して前記一対のパイロット油路のう
   ちの一方にのみパイロット圧を作用させるパイロット弁
   で構成されると共に、前記切換手段が、前記切換点にお
   いて前記一対のパイロット油路の一方に作用するパイロ
   ット圧を他方のパイロット油路に切り換えて作用させる
   電磁操作型の単一の切換弁で構成されている請求項１記
   載のバックホウ。
3. 【請求項３】 前記パイロット圧制御手段が、人為操作
   具の操作位置に対応して前記一対のパイロット油路のう
   ちの一方にのみパイロット圧を作用させるパイロット弁
   で構成されると共に、前記切換手段が、前記切換点にお
   いて前記一対のパイロット油路の一方を連通状態から遮
   断状態に切換えると同時に、一対のパイロット油路の他
   方を遮断状態から連通状態に切換えるよう夫々のパイロ
   ット油路に介装され連動操作される電磁操作型の開閉弁
   で構成されている請求項１記載のバックホウ。
4. 【請求項４】 前記アームシリンダを制御する制御弁を
   一対の圧力作用部の一方へのパイロット圧の印加でアー
   ムシリンダを伸長させ、他方へのパイロット圧の印加で
   アームシリンダを収縮させるようパイロット圧操作型に
   構成し、このパイロット圧を作用させる一対のパイロッ
   ト油路のうちアームを掻込み側に作動させる側の油路に
   圧力センサを備え、この圧力センサで圧力を検出してい
   る状態で前記水平掘削作業を継続させ、圧力センサで圧
   力を検出しない状態に達すると制御を停止させるよう前
   記制御装置の制御動作を設定してある請求項１記載のバ
   ックホウ。
5. 【請求項５】 前記アームシリンダを制御する制御弁を
   一対の圧力作用部の一方へのパイロット圧の印加でアー
   ムシリンダを伸長させ、他方へのパイロット圧の印加で
   アームシリンダを収縮させるようパイロット圧操作型に
   構成し、このパイロット圧を作用させる一対のパイロッ
   ト油路のうちアームを掻込み側に作動させる側の油路に
   圧力センサを備え、この圧力センサでの圧力の検出に基
   づいてブームシリンダを制御する制御弁のパイロット油
   路に対して外部からのパイロット圧を作用させる流路切
   換弁を備えている請求項１記載のバックホウ。