JPS5849664B2 - リツパの自動操縦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリンパに加わる負荷を検出して自動的に最適掘
削深さトよび最適シャンク角度を選定するようにした建
設機械にち−けるリンパ自動制御装置に関するものであ
る。

従来トラクタのような建設機械の車体後部に装着された
リツパぱ建設機械の運転者が作業条件や車速などの諸条
件を経験的に判断して手動操作によりシャンクを上下動
釦よびシャンク角度を調節することにより掘削作業を行
なうようになっているため、操作に熟練を必要とするば
かりか、運転者は常に掘削状態を監視しながらシャンク
の上下動およびシャンク負度を操作しなければならない
ため、早期に疲労し、作業能率に影響するなどの欠点が
あった。

本発明は上記の事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、リツパに加わる負荷を検出部で検
出し、得られた検出信号でシャンクを上下するリフトシ
リンダおよびシャンク角度を制御するチルトシリンダを
自動的に制御できるようにして、何等熟練を必要とせず
にリツパによる掘削作業を行ない得るようにして掘削中
にむける操作を不要にし且つ最適貫入角、掘削角での作
業を町能にすることによって運転者の疲労軽減と同時に
作業能率の向上を計るとともに必要に応じて自動操作中
でも任意に手動操作ができる油圧リンパの制御装置を提
供することにある。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

図面中１は車体であり、この車体１の後部にはブラケッ
ト２が固設してあり、このブラケット２にはチルトシリ
ンダ４Ｊ！＝−よびリンク５を介してピーム７が上下動
可能に連結してあり、１たビーム７ぱブラケット２に設
けたリフトシリンダ６によりその上下動作がなされるも
のである。

ビーム７にはホルダ７ａが固設してあり、ホルダ７ａに
シャンク９が取付けてある。

シャンク９にはポイント８が取付けてある。

このように構威されたリツパ３にはチルトシリンダ４の
ヘッド側の圧力を取出す負荷検出器１０と、リフトシリ
ンダ６のロンド側の圧力を取出す負荷検出器１１とが設
置される。

？荷検出器１０はシャンク９にか＼る水平力を、負荷検
出器１１ぱ垂直力をそれぞれ間接的に検出するもので例
えば圧力スイッチなどである。

渣たシャンク高さ検出器１２はシャンク９の高さをリン
ク５の角度で検出し、上限スイッチ１２１、下限スイッ
チ１２を作動させるものである。

シヤンク角度検出器１３はシャンク角度をチルトシリン
ダ４の長さで検出するもので、第２図に示すようにチル
トシリンダ４の動きを機械的に取り出してリミットスイ
ッチ１３１−２．１３，．，，１３２−２，１３２−１
，１３３を動作させるものであり、下表のような動作を
する。

？後進検出器１４は変速レバー１５の動きにより前進後
進の信号をリミントスインチなどのスイッチ動作によシ
取り出すものである。

図面中人はリレー回路であり、このリレー回路Ａの入力
側は自動手動切換スイッチ２５、手動操作スイッチ２６
、前後進検出器１４、シャンク高さ検出器１２、貫入角
検出スイッチ１３、掘削角検出スイッチ１３２、チルト
シリンダストロークエンド検出用のリミットスイッチ１
３３、負荷検出器即ちチルトシリンダ４のヘッド側油圧
検出スイッチ１０於よび負荷検出器即ちリフトシリンダ
６のロツド側油圧検出スイッチ１１に接続してある。

リレー回路Ａの出力側は電磁弁２３のソレノイド２３Ａ
於よび電磁弁１７のソレノイド１７Ａ，１７Ｂに接続し
てある。

電磁弁１７のポート１７ａはポンプ２１の吐出側に接続
してあり、ボー｝１７ｂはタンク２２に接続してある。

１た電磁弁１７のポート１７ｃ，１７ｄぱ管路３０，３
１を介してシリンダ２０に接続してある。

シリンダ２０のロッドはリッパ操作弁２７の操作レバー
１９に連結してある。

このリツパ操作弁２７のポー｝２７ａ，２７ｂはポンプ
２８の吐出側に接続してあり、ポート２７ｃはタンク２
９に接続してある。

？ツパ操作弁２７のポー｝２７ｄ，２７ｅぱ管路３２，
３３を介してチルト、リフト選択弁２４のポー｝２４ａ
，２４ｂに接続してある。

前記電磁弁２３のポート２３ａはポンプ２１の吐出側に
、ポー｝２３ｂはタンク２２に接続してある。

電磁弁２３のポート２３ｃは管路３８を介してチルト、
リフト選択弁２４のパイロットポート２４ｃに接続して
ある。

チルト、リフト選択弁２４のポート２４ｄ，２４ｅぱ管
路３５，３４を介してリフトシリンダ６に接続してあり
、１たポート２４ｆ，２４ｇは管路３６，３７を介して
チルトシリンダ４に接続してある。

１た第４図に示すものはリレー回路Ａの詳細である。

リレー回路Ａ中、Ｒ１〜Ｒ１６ はリレーである。

次に作動を説明する。

車両本体のキースイッチに連動しているメインスイッチ
３９がＯＮの状態で自動手動切換スイッチ２５を一旦手
動側２５に倒すとリレーＲ１が通電され接点Ｒｌ −１
ａｌ Ｒｌ−２ ａがＯＮとなるこの状態でスイッチ
２５を自動側２５２に倒しても接点Ｒｌ −１ ａがＯ
ＮになっているのでリレーＲ１ぱ接点Ｒ１−１ａを通し
て通電された状態で自己保持するので接点Ｒ＋ −９
ＱもＯＮの状態を保つ？れぱ自動手動切換スイッチ２５
を自動側２５２に倒した状態でメインスイッチ３９を入
れても自動運転にならず一旦手動側２５１ に倒してか
ら自動側２５に切換えてはじめて自動運転が可能になる
ようにした安全回路である。

このように自動運転の準備が整った状態で、変速レバー
１５を前進位置に倒すと変速レバー１５基部の前後進検
出器１４が動作して接点１４１をＯＮ、接点１４２をｏ
ｆｆ にする。

い１、シャンク角度θが貫入角αよりも大きいときはリ
ミットスイッチ１３１−１．１３−２はともにＯＮでリ
レーＲ２ ，Ｒ３が通電され、接点Ｒ２−１ｂ，Ｒ２−
２ｂがＯＦＦ、接点Ｒ３−１ａ，Ｒ３−２ａがＯＮとな
り、接点２５，２６１−２，２６２−２，２６３−３，
２６４−４，１４、，Ｒ１１−１ｂ ，Ｒ１一ｓ ｌ）
＋ １ ２１’３ −ｌ ｂのすべてがＯＮなので
ソレノイド１７Ａ，２３Ａに通電されて電磁弁１７ハ上
ケホシション１７２、電磁弁２３はチルトポジション２
３２に切換わる。

ポンプ２１からの圧油は電磁弁１７を通って管路３０を
経てシリンダ２０のヘッド側に供給され、ロンド側の油
は管路３１を経て、電磁弁１７を通ってタンク２２にド
レンされる。

シリンダ２０の動きは操作レバー１９を介してリンパ操
作弁２７を動かし、上げポジション２７３に切換える。

するとポンプ２８からの圧油がリツパ操作弁２７を介し
て管路３３に送られチルトリフト選択弁２４に達する。

このとき、チルトリフト選択弁２４はチルトポジション
２４２に切換えられているので管路３３からの圧油ハ管
路３７に送られチルトシリンダ４のヘッド側に供給され
る。

チルトシリンダ４のロンド側の油は管路３６，３２を介
してタンク２９にドレンされるのでチルトシリンダ４は
伸びる方向に動きリンパのシャンク角度θが小さくなる
。

そしてシャンク角度θが貫入角αになるとリレーＲ３の
通電が切れて接点Ｒ３−１ａ，Ｒ３−２ａがＯＦＦ
となり、ソレノイド１７Ａ，２３Ａへの通電が遮断され
るので、電磁弁１７ぱ中立ポジション１７１、電磁弁２
３ぱリフトポジション２３、に復帰し、リンパ操作弁２
７は保持ポジション２７。

にチルトリフト選択弁２４はリフトポジション２４にも
どるのでチルトシリンダ４の動きは停止する。

シャンク角度θが貫入角のαよりも小さいときは逆にリ
ミットスイッチ１３、 ，？３、−２はともにＯＦＦで
接点Ｒ２−ｘｂｙＲ２−２ｂがＯＮ接点Ｒ３ −１ ａ
ｌ Ｒ３−２ ａがＯＦＦなのでソレノイド１７Ｂ，２
３Ａが通電されて電磁弁１７は下げポジション１７３、
電磁弁２３ぱチルトポジション２３２に切換わる。

ポンプ２１からの圧油ぱ電磁弁１７を通ってシリンダ２
０のロツド側に供給され操作レバー１９を介してリンパ
操作弁２７を下げポジション２７２に切換えるとともに
、電磁弁２３を通ってチルトリフト選択弁２４のパイロ
ットポート２４．ｃに供給されチルトリフト選択弁２４
をチルトポジション２４。

に切換える。

すると、ポンプ２８からの圧油がリッパ操作弁２７、チ
ルトリフト選択弁２４を通りチルトシリンダ４のロツド
側に供給され、チルトシリンダ４は縮む方向に動きリツ
パのシャンク角度θが大きくなる。

そしてシャンク角度θが貫入角αになるとリレーＲ２が
通電されて接点Ｒ２ −１ １） ＋ Ｒ２ −２ ｂ
がＯＦＦ となりソレノイド１７Ａ，２３Ａへの通電
が遮断されるので電磁弁１７ぱ中立ポジション１７１、
電磁弁２３はリフトポジション２３に復帰し、リツパ操
作弁２７ぱ保持ポジション２７１に、チルトリフト選択
弁２４はリフトポジション２４にもどるのでチルトシリ
ンダ４の動きは停止する。

シャンク角度θが貫入角αになると接点Ｒ２ −ｓ ａ
＋ Ｒ３ −３ ｂはともにＯＮとなるのでリレーＲ１
１が通電されて接点Ｒ１１−２ａがＯＮとなり、リレー
Ｒｌｌを自己保持する。

同時にシャンク９は下限位置ではないので下限スイッチ
１２２はＯＦＦでリレーＲ８は通電されていないので接
点Ｒｓ−１ｂがＯＮでソレノイド１７Ｂが通電され、電
磁弁１７が下げポジション１７３に切換えられるが、ソ
レノイド２３Ａには通電されないので電磁弁２３はリフ
トポジション２３１を保つ。

ポンプ２１からの圧油ぱ電磁弁１７を通ってシリンダ２
０のロンド側に供給され操作レバー１９を介してリンパ
操作弁２７を下げポジション２７２に切換えるがチルト
リフト選択弁２４はリフトポジション２４１を保つので
、ポンプ２８からの圧油がリツパ操作弁２７、チルトリ
フト選択弁２４を通り、リフトシリンダ６のヘッド側に
供給され、リフトシリンダ６は伸びる方向に動き、リン
パは下降する。

リツパが下限１でくると下限スイッチ１２がＯＮとなり
リレーＲ８が通電されるので？点Ｒｓ−１ｂがＯＦＦ
となり、ソレノイド１７Ｂへの通電が遮断されるので電
磁弁１７ぱ中立ポジション１７１に復帰しリツパ操作弁
２７は保持ポジション２７１にもどるので、リツパ下降
が停止する。

同時に接点Ｒ８−２ａがＯＮとなるのでリレ−Ｒ，が通
電され接点Ｒ１２−３ａで自己保持し接点Ｒ１−１ｂ，
Ｒ１２−２ｂがＯＦＦ’ となって接点Ｒ１２ −ｔ
ｂ，Ｒｔ−１ｂを含む回路は遮断される。

シャンク角度θはいま貫入角αのためりットスイツチ１
３ １３ がＯＮなのでリレー２−１ ツ
２−２ Ｒ４ ，Ｒ５に通電し、接点Ｒ４−１１） ，Ｒ４ −
２ １）はＯＦＦ、接点Ｒ５−１ ａ＋ Ｒ５−２ ａ
はＯＮとなっているのでソレノイド１７Ａ，２３Ａが通
電され、シャンク角減少の方向に動く、そして、シャン
ク角度θが掘削角βになると、リミットスイッチ１３２
−２がＯＦＦ になるので接点Ｒ５−１ ａ＋Ｒ５−２
ａがＯＦＦ、接点Ｒ８ ４ ａ ’ Ｒ４ −３ ａ
＋Ｒ５−ｓｂはすべてＯＮでリレーＲ１３が通電され、
接点Ｒ１３−４ａで自己保持し、接点Ｒ１３ ｔｂ＋
Ｒ１３−２ｂ，Ｒｔ３−ｓ ｌ）がＯＦＦ となって
接点Ｒ１ａ −１ １） ＋ Ｒ１３−２ １） ｔ
Ｒ１３ −３ １） を含む回路を遮断する。

以上のように最適掘削角βを保って一定深さのりツピン
グ作業を開始する。

リツピング作業中、水平方向の負荷が大きくなるとチル
トシリンダ４のヘッド側の油圧が上昇し、スイッチ１０
がＯＮする。

このスイッチ１０のＯＮによりリレーＲ９が通電され接
点Ｒ９−２ａがＯＮとなり、ソレノイド１７Ａが通電さ
れ、電磁弁１７が上げポジション１７２に切換えられる
がソレノイド２３Ａには通電されないので電磁弁２３は
リフトポジション２３を保つ。

ポンプ２１からの圧油は電磁弁１７を通ってシリンダ２
０のヘッド側に供給され、操作レバー１９を介してリン
パ操作弁２７を上げポジション２７３に切換えるがチル
トリフト選択弁２４ぱリフトポジション２４ を保つの
でポンプ２８からの圧油がリツパ操作弁２７チルトリフ
ト選択弁２４を通りリフトシリンダ６のロツド側に供給
されリフトシリンダ６ぱ縮む方向に動きリツパ３は上昇
する。

そして、負荷が小さくなるとスイッチ１０がＯＦＦ
となるので接点Ｒ９−３１）がＯＮとなりリツパ３は下
限になっていないので接点Ｒ は８−３ｂ ＯＮだからリレーＲ１４が通電される。

すると接点？１４−−２ａがＯＮとなりソレノイド１７
Ｂが通電されリツパ３は下降し、下限捷で下降すると接
点Ｒｓ−ｓｂがＯＦＦ となってソレノイド１７Ｂへ
の通電が遮断されるのでリツパ３の下降が停止する。

一方垂直方向の負荷が大きくなると、リフトシリンダ６
のロツド側の油圧が上昇し、スイッチ１１がＯＮする。

スイッチ１１がＯＮするとリレーＲＩＯが通電され接点
Ｒ１ｏ−２ａ，Ｒ１ｏ−４ａがＯＮするのでソレノイド
１７Ａおよび２３Ａが通電されてリツパ３ぱシャンク角
度減少の方向に動いて岩を破砕する。

そして負荷が小さくなるとスイッチ１１がＯＦＦ とな
りリレーＲＩＯはＯＦＦ となるので接点Ｒ１ｏ−３１
）がＯＮとなり、リツパ３のシャンク角度θはい１掘削
角βよりも小さくなっているのでリミットスイッチ１３
２．はＯＦＦだからリレーＲ４は通電されず接点Ｒ４−
４ｂがＯＮとなりリレーＲ１５に通電される。

すると接点Ｒ，５２ ａ＋ Ｒ１５ −３ ａがＯＮと
なりソレノイド１７Ｂ，２３Ａが通電されてシャンク角
度増大の方向に動く。

シャンク角度θが増大し掘削角βに達するとリミットス
イッチ１３−１がＯＮとなりリレＲ４に通電され接点Ｒ
４−４ｂがＯＦＦ となるのでリレＲ１５の通電が遮
断される。

すると接点Ｒｌ ５ −２ ａＩＲ１５−−３ａがＯＦ
Ｆ となりソレノイド１７Ｂ，２３Ａへの通電が断たれ
リンパは掘削角βで停止する。

上記した如く、シャンク９は掘削角βで進行し掘削して
行くが岩などに当って負荷が上昇すると第１４頁１３行
目以下に記載の如くなりシャンク角度θが減少（すなわ
ちシャンク９が前に回動）し、岩などを破砕する。

この破砕によって負荷が減少するとシャンク角度θは掘
削角βにもどる。

しかし、岩などが大きくすなわち負荷が大きくシャンク
角度θが減少しこのシャンク角度θが最少限界捷でにな
るとチルトシリンダストロークエンド検出用のりットス
イッチ１３３がＯＮ作動し、リレーＲ６が通電されるた
め接点Ｒ６−２ａで自己保持し接点Ｒ６−３ａがＯＮ
ＬてリレーＲ１５が通電され、同様にしてシャンク角度
増大の方向に動き掘削角で停止すると同時に接点Ｒ６
−２ ａの自己保持が解かれる。

以上のように作業中シャンク９にか〜る負荷によりシャ
ンク９の上昇、下降１たはシャンク角度を増大減少させ
て最適掘削角、一定深さでリツピ？グ作業を続ける。

次に前進リツピング作業を終了し、後進側に変速レバー
１５を倒すと変速レバー１５基部の前後進検出器１４に
より接点１４がＯＦＦ となり前進側の回路が遮断さ
れ、接点１４２がＯＮとなり後進側の回路が働く。

こ＼でシャンク９は上限位置ではないのでｌｌ３ｆｉス
イッチ１２１はＯＦＦでリレーＲ７は通電されていない
ので接点Ｒ７−１ａがＯＦＦ でリレーＲ１６には通電
されてむらず接点Ｒ１６−２ｂがＯＮだからソレノイド
１７Ａに通電され、リツパ３は上昇する。

リツパ３が上限に達すると上限スイッチ１２１がＯＮし
、リレーＲ７に通電されるので接点Ｒ７−１ａがＯＮ
ＬてリレーＲ１６に通電しリレーＲ１６ぱ接点Ｒ１６−
１ａで自己保持する。

同時にリレーＲ１６が通電されると接点Ｒ１６−２ｂが
ＯＦＦ’ となり、接点Ｒ１６−３ａがＯＮとなる。

シャンク角度はいオ掘削角であるからリミットスイッチ
１３、−１，１３１−２ はＯＦＦだから接点Ｒ２−４
ｂ＋ Ｒ２ −５ １）はＯＮ ＋ Ｒｓ ４ ａ
ｒＲ３−５ｂはＯＦＦ だからソレノイド１７Ｂ，２３
Ａが通電されシャンク角度は増大の方向に動き、貫入角
になるとりットスイッチ１３一，がＯＮとなって接点Ｒ
２−４ｂｔ Ｒ２ −５ １）はＯＦＦ となるためシ
ャング角度は貫入角で停止し次の信号を待つ。

以上述べたように前後進の切換えだけで効率の良いリツ
ピング作業を行なうことができる。

手動操作スイッチ２６は接点２６１−１〜２６−２ ｓ
２ ６２−１〜２６−２，２６３−１〜２６３−３，
２６４−１〜２ ６ ４ − ３は連動になっていて手
動操作時旧！２６１の位置では２６１−１がＯＮ，２６
−２がＯＦＦ となり、接点２６２〜２６４も同様の
動作をする。

２６１の位置ではソレノイド１７Ａが通電されリツパ３
は上昇し、２６２の位置ではソレノイド１７Ｂが通電さ
れリツパ３は下降し、２６３の位置ではソレノイド１
７Ａ，２３Ａが通電されリツパ３のシャング角度は減少
の方向に動き、２６４の位置ではソレノイド１７Ｂ，２
３Ａが通電されリツパ３のシャンク角度は増大の方向に
動く。

そして手動操作でどの位置に手動操作スイッチ２６を動
かしても接点２６１−２〜２６４−３のいずれかの接点
がＯＦＦとなるため自動回路が遮断され手動操作が優先
的に行なえるようになって釦り、自動作業中でもオ？レ
ータの意志通りの作業が可能になり、作業能率があげら
れるようになっている。

第５図はシャンク高さ検出器１２の他の態様を示し、チ
ルトシリンダ４の角度で上、下限を検出するものである
。

シャンク９が上下動するに従い、チルトシリンダ４の角
度が変化し、チルトシリンダ４に固定されたレバーａ、
レバーａに連結されたリンクｆ、そしてブラケツ｝ｂに
回転自在に取り付けられたレバーｇによりカムＣが回転
運動する。

以上のようにシャンク９の上下動はカムＣの回転運動に
変換される。

シャンク９が上昇するとカムＣぱ反時計廻り方向に回転
し上限にくるとストツパｅにより上限スイッチ１２、が
動作し、上限を検出する。

逆にシャンク９が下降するとカムＣは時計廻り方向に回
転し下限にくるとストツパｄにより下限スイッチ１２が
動作し、下限を検出する。

本発明は以上詳述したようになり自動手動切換スイッチ
２５と手動操作スイッチ２６と前後進検出器１４とシャ
ンク高さ検出器１２と貫入角検出スイッチ１３ と掘削
角検出スイッチ１３２ とチルトシリンダ４のストロー
クエンド検出スイッチ１３３とチルトシリンダ４のヘッ
ド側油圧検出用の負荷検出器１０とリフトシリンダ６の
ロツド側油圧用の負荷検出器１１とから入力を受けるリ
レー回路Ａと、チルトシリンダ４むよびリフトシリンダ
６の油圧回路に設けられたリンパ操作弁２７と、この油
圧回路に設けられて圧油をチルトシリンダ４１たはリフ
トシリンダ６のいずれかに切換えるチルト、リフト選択
弁２４と、前記リレー回路Ａからの信号を受けてチルト
、リフト選択弁２４の切換動作を行なう電磁弁２３と、
前記リレー回路Ａからの信号を受けてリンパ操作弁２７
の切換動作を行なう電磁弁１７とを備えたから、シャン
クを上下するリフトシリンダおよびシャンク角度を制御
するチルトシリンダを自動的に制御することができる。

このために例等熟練を必要とせずにリツパによる掘削作
業ができ渣た、掘削中にむける操作は殆んど不要になり
、１た、最適貫入角、掘削角での作業が可能になり運転
者の疲労軽減と同時に作業能率の向上を計るとともに必
要に応じて自動操作中でも任意に手動操作ができる油圧
リンパの制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し第１図はリンパ装置の側
面図、第２図はチルト角度検出器の説明図、第３図は要
部の構或説明図、第４図はリレー回路の回路図、第５図
はシャンク高さ検出器の他の態様の説明図である。 Ａはリレー回路、１７．２３は電磁弁、２４はチルト、
リフト選択弁、２７はリツパ操作弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動手動切換スイッチ２５と手動操作スイッチ２６
   と前後進検出器１４とシャンク高さ検出器１２と貫入角
   検出スイッチ１３１ と掘削角検出スイッチ１３２ と
   チルトシリンダ４のストロークエンド検出スイッチ１３
   ３とチルトシリンダ４のヘッド側油圧検出用の負荷検出
   器１０とリフトシリンダ６のロツド側油圧検出用の負荷
   検出器１１とから入力を受けるリレー回路Ａと、チルト
   シリンダ４およびリフトシリンダ６の油圧回路に設けら
   れたリンパ操作弁２７と、この油圧回路に設けられて圧
   油をチルトシリンダ４瞥たはリフトシリンダ６のいずれ
   かに切換えるチルト、リフト選択弁２４と、前記リレー
   回路Ａからの信号を受けてチルト、リフト選択弁２４の
   切換動作を行なう電磁弁２３と、前記リレー回路Ａから
   の信号を受けてリンパ操作弁２７の切換動作を行なう電
   磁弁１７とを備えたことを特徴とするリンパの自動操縦
   装置。