JPH1030250A - バケット付き建設機械及びそのバケット制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックホウにおいて、ブームを下降させ、ブ
ームとアームとを延伸状態にし、バケットを下向きに
し、更にバケット爪を地盤へ突き立てるようにしたと
き、バケットが機体から最も遠い位置、即ち、最大ダン
プ位置に確実に達するようにする。これにより、バック
ホウの稼働効率を高める。 【解決手段】 ブームを下降させ、ブームとアーム５６
とを延伸状態にし、バケット５７を下向きにし、更にバ
ケット爪５７ａを地盤へ突き立てるようにしたとき、バ
ケットシリンダ６０が自動的に退入するようにして、そ
のシリンダエンドによって決まるバケット角が、最大ダ
ンプ位置に合致するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウ等のバ
ケット付き建設機械と、この建設機械においてバケット
を作動させる場合の制御方法とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すようにバックホウ等のバケッ
ト付き建設機械５０は、エンジンを搭載し上部に運転席
５１を、また下部にクローラ走行装置等の走行部５２を
具備した機体５３に対し、その前部にブーム５５及びア
ーム５６を介してバケット５７が設けられた構成となっ
ている。ブーム５５はブームシリンダ５８により昇降揺
動し、アーム５６はアームシリンダ５９により屈伸揺動
し、バケット５７はバケットシリンダ６０により掻き込
み動作又は排土動作を行うための揺動をする。

【０００３】この種、建設機械５０において、例えば機
体５３を定位置に停車させたまま、機体５３に対して遠
い側から手前側へ向けて直線的な溝を掘削したり、或い
はこれとは逆方向へ地均しをしたりするような場合に
は、一般に、ブーム５５、アーム５６及びバケット５７
における三つの揺動を複合的に組み合わせた操縦が必要
になる。建設機械５０のなかには、ブーム角、アーム
角、バケット角を検出するセンサ（図示略）からの検出
角に基づいて、油圧回路を制御し、自動又は半自動の操
縦を可能にしたものもあるが、このものでも、建設機械
５０が設置された地盤レベルに対する被整地面レベルの
高低や、被整地面の傾斜の有無等によっては、運転者
に、上記したような高度な操縦テクニックが要求される
ことがある。

【０００４】一方、上記バケット角を検出するセンサ
は、その取付位置が、アーム５６の先端部におけるバケ
ット５７の揺動枢支部６１とされており、この部位は振
動、衝撃、水没等の悪条件にさらされるため、それだけ
ブーム角やアーム角を検出するセンサに比べて故障する
可能性も高いという事情がある。また、そもそも、この
バケット角を検出するセンサを具備しない建設機械もあ
る。

【０００５】このようなことから、バケット５７を揺動
させないままで上記掘削作業や地均し作業を行うことが
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】バケット５７を揺動さ
せないままの作業では、全ての運転者が同じようにブー
ム５５を下降させ、またブーム５５とアーム５６とを延
伸状態にして、バケット５７を機体５３から遠方側へ移
動させたとしても、最初に設定するバケット角、即ち、
アーム５６に対するバケット５７の角度が異なっていれ
ば、当然に、バケット５７が最遠方とされる位置にバラ
ツキが生じることになる。

【０００７】すなわち、運転者によっては、このバケッ
ト５７の最遠方位置が、最大ダンプ位置に達していない
ということがあった。この最大ダンプ位置とは、ブーム
５５の下降及びブーム５５とアーム５６との延伸に加
え、バケット５７の開口部を被整地面へ向けさせ、且つ
バケット爪５７ａを地盤へ突き立てることができるよう
にした有効作業域の最遠方位置のことである。この最大
ダンプ位置へバケット５７を移動させることが、建設機
械５０としての稼働効率を高めるものであることは言う
までもない。

【０００８】結局、上記掘削作業や地均し作業を行う場
合に、バケット５７の１ストロークとして、機体５３か
らの最遠方位置が最大ダンプ位置に達していないことが
多かったので、建設機械５０としての稼働効率を有効に
活用していない場合が多かったということになる。本発
明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、運転者
が高度な操縦テクニックを有しているか否かに拘わら
ず、常に且つ容易に、バケットを最大ダンプ位置へ移動
させる等の操縦が可能であり、もって建設機械としての
稼働効率を最大限に活用することができるようにしたバ
ケット付き建設機械及びそのバケット制御方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、次の技術的手段を講じた。即ち、本発
明に係るバケット付き建設機械では、機体にブーム及び
アームを介してバケットが設けられたバケット付き建設
機械において、アームとバケットとが成すバケット角に
基づいて、被整地面とバケットとが成す角度を設定でき
るようにしたバケット角設定手段を具備していることを
特徴としている。

【００１０】また、本発明に係るバケット付き建設機械
の制御方法では、ブームを下降させ、ブームとアームと
を延伸状態にすると共に、アームの先部に設けられたバ
ケットの開口部を被整地面へ向けたとき、バケット爪が
地盤へ突き立てられた状態で且つバケットが機体から最
も遠方へ位置付けられるように、バケット角設定手段に
よってアームとバケットとの間のバケット角を所定角度
に設定することを特徴としている。

【００１１】本発明において、バケット角設定手段は、
バケット角、即ち、アームに対してバケットが成す角度
を、自らの動作として所定角度に設定したり、又はこの
設定作業を運転者が容易に行えるように補助したりする
ためのものである。そして、このバケット角の設定によ
り、被整地面に対してバケットが成す角度を所定角度に
できるようにしてある。

【００１２】従って、このバケット角設定手段を用いれ
ば、例えば、ブームを下降させてブームとアームとを延
伸状態にすると共に、バケットの開口部を被整地面へ向
けたときに、バケットを最大ダンプ位置にする、即ち、
バケット爪が地盤へ突き立てられた状態であって且つバ
ケットが機体から最も遠方へ位置付けられる状態にす
る、という操縦が、正確且つ一義的に行えるようにな
る。この場合、バケットを最大ダンプ位置へ移動させる
ことが何度でも繰り返せるようになることは言うまでも
ない。

【００１３】また、このバケット角設定手段を用いる場
合、バケット角を検出するためのセンサが必ずしも必要
でなくなるので、このセンサが万が一故障しているとき
等でも、バケット角を正確に設定できる利点がある。ま
た、このセンサを具備しない建設機械に対して実施可能
であるという利点もある。バケット角設定手段として、
具体的には、アームとバケットとの間に電気的又は光学
的なセンサや、機械的接触型のスイッチ等を設けて、こ
れによりバケット角を検出させるような構成にすること
ができる。またこれとは別に、ブーム角やアーム角を所
定角度にしたときに、バケットシリンダをストローク中
の所定点（例えば引込み限界点等）へ合わすべく作動さ
せて、バケット角を予め想定した所定角度にさせるとい
う構成にしてもよい。

【００１４】更に詳細な具体例を挙げれば、バケット角
設定手段が自らの動作でバケット角の設定を行うもので
は、ブームが下降されてブームとアームとが延伸状態に
されると共に、バケットの開口部が被整地面へ向けられ
たときに、バケットが上記設定角度に自動的に移動され
るように、油圧回路制御をプログラムした構成とするこ
とができる。

【００１５】また、バケット角設定手段が、運転者によ
るバケット操縦の補助として用いられるものでは、バケ
ットを揺動させる過程で、そのバケット角が所定角度に
達したときに、バケット角設定手段が音や光等によって
運転者にその旨を報知するという構成にすることができ
る。この他、アーム及びバケットに対して、バケット角
を変えることによって互いに離合可能となる目印を設け
ておき、これを運転席から目視によって確認できるよう
に構成することもできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。バックホウ等の建設機械５０（図
６参照）において、アーム５６の先端部には、図１に示
すようにバケット５７を揺動自在に連結するバケット枢
支部６１が設けられており、このバケット枢支部６１に
対して、バケット角、即ち、アーム５６に対するバケッ
ト５７の角度を検出可能とするポテンショメータ等の電
気的センサ６３が取り付けられている場合がある。しか
し本発明の第１実施形態では、このセンサ６３によって
検出されるバケット角を用いなくても、被整地面に対す
るバケット５７の角度を所定角度に設定できるようにす
るバケット角設定手段１を具備している。

【００１７】このバケット角設定手段１は、まず、建設
機械５０においてブーム５５が下降され、またブーム５
５とアーム５６とが延伸状態にされたときに、ブーム角
を検出可能なセンサ２やアーム角を検出可能なセンサ３
等から送られる検出値によって、バケット５７が機体５
３から遠方側へ移動されたと判断する。そして次に、バ
ケットシリンダ６０をストロークの引込み限界点にすべ
く作動させて、バケット５７の開口部を被整地面へ向け
させるような構成となっている。従って、バケット５７
は、当初から設定されている所定のバケット角に達する
ようになり、この時点で停止する。なお、バケット５７
がアーム５６に対してはじめから所定のバケット角に合
わされているときは、バケット角設定手段１は不作動と
なる。

【００１８】すなわち、このようにしてバケット角設定
手段１によって角度設定されたバケット５７は、バケッ
ト爪５７ａが地盤へ突き立てられた状態で、且つバケッ
ト５７が機体５３から最も遠方となる位置、即ち、最大
ダンプ位置へ位置付けられたものとなる。そこで運転者
は、ブーム５５及びアーム５６を操縦して、機体５３に
対して遠い側から手前側へ向けて直線的な溝を掘削した
り、或いはこれとは逆方向へ地均しをしたりすればよい
ものであり、仮に、その１ストローク中でバケット５７
を作動させることがあったとしても、１ストロークの始
点部又は終点部では、常に、バケット５７が確実に最大
ダンプ位置へ位置付けられるようになる。

【００１９】なお、バケット角設定手段１がバケットシ
リンダ６０を作動させる場合には、その引込み限界点に
合わすことが限定されるものではなく、中途点でもよい
ものである。また、バケットシリンダ６０の作動量は、
当初から固定的に設定したものとしてもよいし、作業の
都度、その作業内容等に応じて最初に運転者が設定する
ようにしてもよい。

【００２０】図２及び図３は、本発明の第２実施形態に
おける主要部を示しており、この第２実施形態が具備す
るバケット角設定手段１は、運転者によるバケット操縦
の補助として用いられるもので、バケット角が所定角度
になったか否かを、運転席５１（図６参照）からの目視
によって即座に確認できる構成となっている。すなわ
ち、アーム５６には、バケット５７を連結するバケット
枢支部６１よりもやや後部に、アーム５６とバケットシ
リンダ６０のロッド端部とを接続するバケットリンク６
５の揺動支点６６が設けられているが、このバケットリ
ンク６５の下部に指示突起８が設けられ、またこの指示
突起８と合致可能な定点突起９がアーム５６に設けられ
ることで、バケット角設定手段１が構成されている。

【００２１】指示突起８と定点突起９とが合致する状態
は、バケット５７のバケット爪５７ａが地盤へ突き立て
られた状態で、且つバケット５７が機体５３から最も遠
方となる位置、即ち、最大ダンプ位置へ位置付けられる
状態とされている。なお、定点突起９は、図４に示す第
３実施形態のように、アーム５６に対する取付角度を変
更可能にしたリング１２に対して設けておくことができ
る。従って、このリング１２の角度調節により、指示突
起８と定点突起９とが合致する状態、即ち、設定しよう
とするバケット角を変更することができる。

【００２２】また、定点突起９は、図５に示す第４実施
形態のように、アーム５６に対して扇状配置で設けられ
た複数の目盛り片９ａ〜９ｆにより、構成するようにし
てもよい。これであれば、いちいちリング１２の角度調
節をする必要もなくなり、作業現場に応じたバケット角
を簡単に設定変更できるという利点がある。ところで、
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

【００２３】例えば、図４や図５に示した定点突起９
を、それぞれ光学的なセンサ又は機械接触型のスイッチ
等に置換することで、指示突起８との合致状況を電気的
に検出できるようにすることも可能である。また、この
ような指示突起８と定点突起９との合致構造は、バケッ
ト５７とバケットシリンダ６０のロッド端部とを接続す
るバケットリンク６７（図２参照）の揺動支点６８にお
いて設けることも可能である。

【００２４】バケット角設定手段１において設定するバ
ケット角は、バケット５７を最大ダンプ位置へ移動させ
る場合だけのものに限定されるものでないことは、言う
までもない。建設機械５０としては、後方小旋回型バッ
クホウ、超小旋回型バックホウ、パワーショベル等、バ
ケット５７を具備するものであれば、特に限定されるも
のではない。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、運転者が高度な操縦テクニックを有しているか
否かに拘わらず、常に且つ容易に、バケットを最大ダン
プ位置等へ移動させるといったことができるので、建設
機械としての稼働効率を最大限に活用することができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１実施形態のバケット角設定
手段をブロック的に示した図である。

【図２】本発明における第２実施形態のバケット角設定
手段を示す側面図である。

【図３】図２の主要部を拡大して示した図である。

【図４】本発明における第３実施形態のバケット角設定
手段を示す側面図である。

【図５】本発明における第４実施形態のバケット角設定
手段を示す側面図である。

【図６】建設機械の一例を示す側面図である。

【符号の説明】

１ バケット角設定手段 ５３ 機体 ５５ ブーム ５６ アーム ５７ バケット ５７ａ バケット爪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機体（５３）にブーム（５５）及びアー
   ム（５６）を介してバケット（５７）が設けられたバケ
   ット付き建設機械において、アーム（５６）とバケット
   （５７）とが成すバケット角に基づいて、被整地面とバ
   ケット（５７）とが成す角度を設定できるようにしたバ
   ケット角設定手段（１）を具備していることを特徴とす
   るバケット付き建設機械。
2. 【請求項２】 ブーム（５５）を下降させ、ブーム（５
   ５）とアーム（５６）とを延伸状態にすると共に、アー
   ム（５６）の先部に設けられたバケット（５７）の開口
   部を被整地面へ向けたとき、バケット爪（５７ａ）が地
   盤へ突き立てられた状態で且つバケット（５７）が機体
   （５３）から最も遠方へ位置付けられるように、バケッ
   ト角設定手段（１）によってアーム（５６）とバケット
   （５７）との間のバケット角を所定角度に設定すること
   を特徴とするバケット付き建設機械のバケット制御方
   法。