JPS58160437A - シヨベル作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バツクホクやフェイスショベル等のショベル
作業車、詳しくは、ブーム（８）を上下揺動操作自在に
旋回台（２）に取付け、伸縮操作自在なアーム（９）全
前記ブーム（８）に揺動操作自在に取付け、バフラ）　
＋１０１　を回前操作自在に前記アーム（８）に取付け
たショベル作業車に関する。

この種のショベル作業車は、溝掘りその他の掘削作業等
に用いられるが、従来の作業車にあつでは、所定深さの
掘削全正確に行うのは極めて困難であった。　即ち、作
業車上にいる操縦者からは掘削箇所が見えに＜＜、殊に
掘削深さの目測が極めて困難であり、その上、アームの
伸縮に起因して、ブームやアームの揺動角と掘削深さと
の相関が大きく変化し、したがって、殆ど勘によって掘
削せざるを得なかつ友。　　また、たとえ掘削深さを監
視する補助員と付けたとしても、所詮目測による深さ測
定であるから、その正確さＣ′こけ限界があり、人数を
要する割には大して効果が上がらない。　従って、掘削
深度が探子ぎて埋め戻したり、あるいは、戊子ぎて再び
掘削し直すというような非能率的な作業にならざるを得
す、特に、深く掘削し丁ぎて地中に埋設されたガス管等
の敷設物を破壊するという事故をひき起し易いという点
に大きな欠点があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、
所定深さの掘削を正確にかつ可及的に少ない人員で能率
よく行なえるショベル作業車を提供することを目的とす
る。

本発明によるショベル作業車は、前記ズームの前記旋回
台に対する上下角度全検出する第１センサ、前記アーム
の前記ブームに対する角度を検出する第２センサー、前
記パケットの前記アームに対する角度を検出する第８セ
ンサ、及び、前記アームの長さ全検出する第４センサー
を設けると共に、へ前記第１ないし第４センサーからの
情報に基いて、前記パケットの掘削縁部の車体に対する
一ヒ下位置全水めて運転部に表示する演算表示装置を設
けである事を特徴とする。

上記特徴ｓ成によれば、演算表示装置によって実掘削深
さが常時表示されるので、操縦者は、この表示装置さえ
見ていれば、その時の掘削深さを容易にかつ正確に知る
ことができ、従って、アーム長さの変化を考慮しながら
目測や勘に頼って運転するという操作上の困難さや煩わ
しさも無く、また、補助具を付ける必要も無く、正確に
、容易に、かつ、極めて能率的に所定深さの掘削を行な
えるようになったのであり、そして、ガス管や水道管等
の破壊事故を未然に防止できるようになった。

以下、本発明の実施例全図面に基いて説明する。

第１図に示すように、クロー２代走行装置（１）に縦向
き軸芯周シで駆動回転操作自在に設は次旋回台（２）に
、原動部（３）及び運転キャビン（４）を搭載すると共
に、夫々流体圧シリンダ（ｌｌｉｔｌ　＃　（１９）、
あるいは（社）により横向き軸芯周りで駆動揺動操作自
在なズーム（８）、アーム（９）及びパケット（１０）
から成るパツクホク装Ｎを取付け、ショベル作業車の一
例であるパツクホク作業車を構成しである。

前記アーム（ｅｌ　＃−ｊ−，それ自体が油圧シリンダ
（２υにより伸縮する様に構成されている。

そして、前記ブーム（８）、アーム（９）、およびパケ
ット（１０）の＠動基軸（Ｐｔ）ｐ（Ｐｇ）ｓ（Ｐｉ）
には、夫々、第１〜Ｊセンサーとしてのロータリーエン
コーダー〇匂＃（１萄、α４）が付設されている。　即
ち、第８図に示すように、第１センサー（嘴によりズー
ム（８）の旋回台（２）の水平基線に対する上下揺動角
度（θ１）が、４ｆ；−センサーα萄によジアーム＋Ｉ
ｌ＋のブーム（８）に対する上下揺動角度（θ２）が、
そして、第３センサー０４）によりパケット（１０１の
アーム（９）に対する回動角度（θａ）が、夫々、デジ
タル数で検出されるように構成されている。

また、前記アーム（９）の伸Ｎ移動する先端側アーム部
（９ａ）Ｋ：ｉｊラックギア（１５）が固着され、一方
、その基端側アーム部（９ｂ）には第１センサーとして
のロータリーエンコーダー（１６）ｅ備工比ビニオンギ
ア（ｌ？）が回動自在に取付けられておシ、両ギアｏｉ
　、　（Ｉｎは互いに咬合状急に配設されている。　従
って、アーム伸縮に伴ってロータリーエンコーダー（Ｉ
＠が駆動され、これによってアーム（９）の長さくｌ、
）がデジタル数で検出されるように構成されている。

次に、第８図に基いて、以上の角度および長さ情報なら
びにその他の設定情報に基づいて、掘削深さを決定づけ
るパケットの掘削縁ｆＮ４（Ｐ４）の位置を算出する方
法のＷ、理を説明する。。

即ち、ブーム（８）の長さく／、）、パケット（ｌに）
の長さくｌり、およびブーム（８）基軸（Ｐｌ）のクロ
ーラ走行装置＋１１下端縁即ち地面〃・らの高さくｈ）
は既知数として与えられ、一方、変！Ｆ＆としての前記
角度（θｌ）、（θ２）、（θ３〕およびアーム（９）
の長さく１２）は第１〜第ダセンサー（１２）　、　Ｏ
萄＃　０４）　ｅ　（１１１により検出されるから、こ
れらＨ’１ｌＣｋ用いて、パケット（１０）の掘削縁の
位置（Ｐ４）のクローク走行装置（１）下端縁（地面）
からの深さｄは、 ｄ＝７１　ｓｉｎθ１　＋１２　ｓｉｎ　（θｌ−θｇ
）＋１ｘｓｌｎ（θ１＋θ２−θ３）十り なる式で表わされる。　この式の演算は後記する制御演
算部Ｃ１１）において行なわれる。

第４図は、演算表示システム構成を示し、バフツ）　ｔ
ｌＱｌ掘削縁部の深さくｄ）　ｋ演算表示機能ばかりで
なく、探子ぎる掘削を防止する之めの安全機能をも果た
し得るように構成されている。

即ち、掘削深さの限度（ｄｏ）を設定すれば、この深さ
くｄｏ）以上の掘削作業が自動的に停止される。、ｌ：
うに構成されてｈる。

前記ブーム（８）、アーム（９）、パケット（ｌＯ）を
各基軸（Ｐ＋）、（Ｐｇ）、（Ｐａ　）周りに回動させ
る油圧シリンダ（＋８）　、　（１９）　？　（２０）
、及び、アーム（９）を伸縮させる油圧シリンダ０１）
と、それに圧油を送る油圧ポンプ（ハ）とを結ぶ油路に
は大々操作用切換パルプ（２）、（財）。

□□□、（５））が設けられており、また、それらパル
プ（２３）　、　（２４１，（２５１、（２６１］下流
側ＫＵ、制御演算部ｃｔｉ＋。

出力電流に基いて各油路″！を両断する電磁パルグ端、
（至）、＠、圓が大々設けられている。　　更に前記操
作用パルプ（ハ）、　（２１、（２！１１　、（２）に
は各シリンダの動き方向を検出するためのＪ値スイッチ
ｃ１２１．　（８８）　、（２）、鄭）が夫々付設され
ている。

＠はマイクロコンピュータから成る演算部であって、こ
れには前記第１〜第ダセンサーとしてのロータリーエン
コーグ−（１２）　ｅ　（１３）、θ４）　、　（ｌ匈
の出力、及び、前記Ｊ値スイッチ□□□、　（ａａ）　
、　（３４１、（至）の出力、ならびに、パケット１０
）掘削縁部の下降限界位置（ｄＯ）を設定するための深
さ設定＠儲の出力が入力され、前記（Ｎ式に基くパケッ
ト＋１０）の実掘削深さくｄ）の演算結果を運転キャビ
ン（４）に設けられた表示器（至）に出力すると共に、
前記実掘削深さくｄ）と設定深さくｄｏ）との比較に基
いて電磁パルプ＠、＠、＠、Ｃ３ＪＩ全コントロールす
る出力を発して設定深さくｄｏ）以上に掘削してしまう
こと全防止するように構成されている１ 次に、この制御演算部のηによる制御構成の詳細を説Ｆ
３ＡＴる。

即ち、前記検出角度（θ１）、（０ｇ）、（θρおよび
検出長さく１２）とあらかじめ与えられている（ｈ）　
＝　（／１）−（４）、の値に基いて、前記の式（４）
を用いて、実掘削深さくｄ）　’に演算する。　そして
、この実掘削深さくｄ）と設定掘削深さくｄｏ）とを比
較して、（ｄ）が実質的に（ｄｏ）に達したときに、各
シリンダ（１１９、０９）　、　Ｈ。

（２１）のうち、その時点でバフツ）　ｆｌｏｌの先端
全下降させるように駆動しているシリンダのみを停止さ
せるのである。　　ただ、このパケット（ＩＱｌＯ先ｍ
全先陣全下降ように駆動しているシリンダがどれである
か全判断した後でそのシリンダのみを停止させるとい５
直接的な構成を採用すると、その停止時期に遅れを生じ
るおそれがあるので、前記（ｄ）が実質的に（ｄｏ）に
達し九時点で先ず全てのシリンダαｓ）　ｅ　（１９）
＃　（２０）　、　（２１１を停止させてから、前記判
断を行ない、その後、バフツ）　（１０１の先端を下降
させるように駆動していたシリンダのみの停止を継続さ
せ、それ以外のシリンダについてはもとの状態に復帰さ
せるという段階的構成を採用している。　この構成によ
れば設定深さまで掘削すれば直ちにパツクホクの動きは
停止されてそれ以上に深に掘削することが無く、ま＾、
その停止後において、何れかのシリンダ？バフツ）　＋
ｌｏｔ先端（Ｐ、）が上昇する方向に自動的に、或は人
為的に再駆動させることにより、速やかに以後の掘削作
業に移扛るのである。

前記ヤ」断は、前記各Ｊ値スイッチ■、（８８人（２）
。

＠）による各切換パルプ（ハ）、（財）、（ハ）、（至
）の切換え状態検出結果と前記角度検出結果とを用いて
行なわれる。

即ち、基軸（Ｐ、）の上下移動方向はブーム（８）の回
前方向により一意的に定まり、また、アーム（９）の伸
縮方向と（Ｐ３）の上下移動方向との関係も一意的に定
まるので、シリンダ（１８）　、　（２１）　Ｋついて
ほ切換パルプ０謙、（イ）の切換え状態のみからヤＪ断
される。　　ところが、シリンダ（１９）　、　（２＋
１）の操作状態と基軸（Ｐ３　）＃（Ｐ４　）の上下移
動方向との関係は切換パルプｃ１４１．（ハ）の切換状
怨のみからは必ずしも定１らないので（θｌ−０２）お
よび（θｌ−θ２−０３）の値も考慮した上で判断され
る。　これは、基軸（Ｐ、）の上下移動方向とｇＪ換パ
ルグα呻との関係は（θ１−θｘ）−ｋ境として逆にな
るからであシ、丑た、基軸（Ｐ４）についても同様であ
るからである。

次に、前記制御演算部６１における具体的な信号処理１
１図の７０−チャートを用いて説明する。

ステップ（１）は掘削限度深さくｄｏ）の入力モードで
ある。

ステップ（ＩＤから制御が開始され、ステップ（１１）
で各センサー０匂、（１萄ｅ　０４）　＃　ｆｌ灼から
の出力（θ１）、（θ、）。

（θｓ　）＝　ＣＩＭ）を読み込む。

ステップ（Ｉｌｌ）で、（θ１）、（θ２）、（θｓ）
−（７ｇ）からパケット先端（Ｐ４）の深さくｄ）　全
前記固成に基づいて算出する。

ステップａＶ）で、前記算出され次（ｄ）　ｅ表示器（
至）に出力し ステップ（Ｖ）で、測定値（ｄ）が設定値（ｄｏ）に誤
差Ｅ以下に近づいたかヲ調べ、近づいていなければ前記
ステップ（ＩＤに移り再度（θ１）、（θ２）、（０ｇ
　）　＝（／２　）を計測する。

ステップＶでＥ以下に近づいていると判断されタトきは
、ステップ６／Ｉ）で、とりあえず全ての電磁パルプ啼
２例、（２）、０Ｉを遮断するごとにより全ての油Ｍを
遮断し、谷部の−Ｊきを停止させ、その俣以下のステッ
プで下降方向の動きに関与していた油路以外の油ｊ４！
ｉを元の状態に復帰させる様Ｋｎっている。　尚、Ｅｎ
　（θｔ）ｐ（θ！　）−（ｅ３）、Ｃ１ｓ　）の測定
から各部が停止するまでの時間を考慮して決定される定
数である。

ステップＧ＃はアーム（９）の伸縮に関するもので、も
しステップ（Ｍ＋−１）で操作パルプ（２）がアーム（
９）全停止又は収縮させる状態にあれば、ステップ（Ｖ
ｌｌ　−ＩＩ　）で′這磁パルプｆｆ１ｋ開くものであ
る。　そして、この操作パルプ（至）の状態はＪ値スイ
ッチ（至）によって検出される。

ステップ（ＶＭ）はブーム（８）の動きに関するもので
、ステップ（Ｖｌｉｌ−１）で操作パルプ（社）に設け
られ九Ｊ値スイッチ曽の信号からブーム（８）が下がる
方向に操作されているかどうかを調べ、そうでなければ
ステップ（Ｖｌ）−ＩＩ）によって電磁パルプｆ７７）
ａ−開くものである。

ステップ（１×）はアーム（９）に開するもので、（ｌ
ｘ−１）ではアーム（９）のどちら向きの回動が下げる
方向に当るかをヤＪ断し、ステップ（ＩＸ−１１）。

（ＩＸ−Ｉｌｌ　）ではそれぞれの場合に切換パルプ（
至）が位置（Ｐ３）が下がる方向に操作されているかど
うか１を調べ、そうでなければ電磁パルプ＠を開くもの
である ステップ（Ｘ）は、パケットｔ１０１に関し、ステップ
（ＩＸ）と同様の処理を行う。

ステップ（ＸＩ）は一定時間待期してからステップ（＼
１１）の（θｌ）、（θ２）、（θａ）−（／ａ）の測
定に移るためのもので、何度もステップ（Ｖ）によって
、動きが停止するのを防止するものである。

なお、機体が地面の一部盛り上り箇所に乗り上げたりし
て、傾斜し次ようなときに（ｄ）をよシ正確にするため
には、機体自体の傾斜による旋回台（２）の前後方向の
傾きで前記（θりを補正すればよく、このためにｈ回合
（２）の傾斜角を検出するための角度検出器を設けても
よい。

即ち、旋回台（２）の傾斜角を（θつ（ｐ＋が上昇する
方の斜きを正として測定する）とすれば、前記（Ａ）式
の（θ□）を（θ１＋θ′）に袖正丁れば、１：い。

機体傾斜によってＰｌの高さくｈ）も多少変動するが、
その（ｄ）に対する影響は角度変動の（ｄ）に対する影
響に比べて小さいので、この（ｈ）の変動は無視できる
。

かかる機体傾斜角の補正を行なう構成を採用する場合に
は、前記ステップω）において傾斜角検出器の出力（θ
つを読み込み、次に（θ１）を（θ１＋θつに補正する
ことでこれ全実現できるものであり、ステップ（１１０
以下のステップは全く同じである。

角度を検出する上記実施例においては第１〜第３センサ
ーＨ、（＋３）　９−としてロータリーエンコーダーを
用い友が、これに代えてポテンショメーター七〜勺コン
バーターで構成することも可能である。

又、アーム長を検出する装置の別実施例としては、＋ｆ
Ｊ６図に示すように、アーム（９）の伸縮動する区間に
超音波発信落動と受信器（至））とき設けて、伸１Ｍｗ
Ｊする区間の長さ全測定することによって、アーム長を
検出する様に構成するのもよい。

更に、上記実施例における制御演算部Ｃ２１１１Ｃおけ
る制御プログツムに若干の変更を加えることによって、
例えば果樹園での掘削作業時のようにパツクホクの上昇
高さを制限される場合に適応させるべく、旨さ制御ケも
行なえるようにすることもできる。

不発Ｌ！Ａは、各種タイプのパッタホクやフエ官スショ
ペル等に適用でき、対象とするショベル作業車の具体的
構成は目出に質更できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るショベル作業用の実施例を示し、第
１図はパツタホク作業車の側面図、第２図はアーム長の
検出機構の側面図、第８図は掘削深さ算出方法の原理図
、第４図は演算表示システム構成図、第す図＃−ｉ信号
処理のフローチャート、そして第６図はアーム長の検出
装置の別実施例會示す図である。 （２）・・・・・・旋回台、（８）・・・・・・ブーム
、（９）・・・・・・アーム、（１０）・・・・・・パ
ケット、（１針・・・・・ｗＪ／センサー、θ３）・・
・・・・第２センサー、（１４）・・・・・・９１Ｊセ
ンサー、０６）・・・・・・第２センサー、（θ□）、
（θ、）、（θ、）・・・・・・角Ｎ、（１２）・・・
・・・アーム長さ、（ｄ）・・・・・・求められる上下
位置、（ｄｏ）・・・・・・設定上下位動、□□□）・
・・・・・演算表示装置、（至）・・・・・・設定器。 １９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　ブーム（８）を上下揺動操作自在に旋回台（２）に
   収付け、伸縮操作自在なアーム（９）を前記ブーム（８
   ）に揺動操作自在に取付け、バフラ）　［１０）を回動
   操作自在に前記アーム（８）に取付は次ショベル作業車
   であって、前記ブーム（８）の前記旋回台（２）に対す
   る上下角度（θ１辻検出する第１センサーα匂、前記ア
   ーム（９）の前記ブーム（８）に対する角度（θ２）ヲ
   検出する第２センサー（１萄、前記バフラ）　（１０１
   の前記アーム（９）に対する角度ＣＱ、邊検出する第８
   センサー−１及び、前記アーム（９）の長さくｌρを検
   出する第４センサー舖を設けると共に、前記第１ないし
   第４センサー０１θＩ　、　（１４）　、’　（ＩＱ）
   からの情報に基いて、前記パクッ）　＋１０１の掘削縁
   部の車体に対する上下位置（ｄ）を求めて、運転部に表
   示する演算表示装置Ｃ＠を設けである事を特徴とするシ
   ョベル作業車。 ■　前記パケット掘削縁部の車体に対する下降限界位置
   を設定する設定器（至）を設け、前記演算表示装置（至
   ）により永められた前記パケット掘削縁部の位置（ｄ）
   と、前記設定器弼により設定された下降限界位置（ｄＯ
   ）との比較に基いて、前記パケット掘削縁部の下降限＃
   を、前記設定下降限界位Ｍ　（ｄｏ）よシも前記パケッ
   ト掘削縁部が下方に移動しないように自動停止する安全
   装置を設けである事全特徴とする特許請求の範囲第０項
   に記載のショベル作業車。