JP2010084784A - 作業機のフロート制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができるようにする。
【解決手段】コントローラ７５には、フロートモード７６を有効又は無効にするフロートモードスイッチ７８が接続され、コントローラ７５のフロートモード７６は、アーム２２が所定値以上の動作速度で下降すると共に、アーム２２の先端の高さが所定値以下となったときにアーム２２がフロート動作するように切換装置６５を動作させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、作業機のフロート制御システムに関する。

従来より、様々な作業を行う作業機においては、作業用のアタッチメントを油圧アクチュエータによって作動させることが一般的である。油圧アクチュエータは、ポンプから吐出された作動油の圧力等によって伸縮自在に駆動するようになっているが、油圧アクチュエータに作用する圧力を解除することによって、油圧アクチュエータを自在に伸縮させるフロート制御を備えた作業機が開発されてきている（例えば、特許文献１）。
特許文献１の作業機では、機体フレームに上下揺動自在に支持されたアームの先端に設けられた作業用アタッチメントの作業用油圧アクチュエータの油圧供給路において、ボトム側流路とトップ側流路とを連通させる作動油連通路を設け、その上で、作動油連通路上に当該作動油連通路を開閉するフロート弁を設けて、このフロート弁を作動させることによって、フロート制御を行っている。
米国特許第６３８９９５２号明細書

特許文献１の作業機では、作業用アタッチメントを操作する操作部材を中立位置（作業用アタッチメントを停止状態）したときに、作業用油圧アクチュエータの動作を通常の制御状態からフロート制御に切り換えることを行っている。
しかしながら、特許文献１のフロート制御の切換の技術を、作業機のアームに適用することはできないのが実情である。即ち、作業用アタッチメント（作業用油圧アクチュエータ）はアームの先端側で作動し、一方、アームは機体フレームに対して上下揺動動作をするものであって、両者の動作機構も異なると共に動作状況も異なることから、通常の制御状態からフロート制御に切り換える条件を、アームのフロート制御では、作業用油圧アクチュエータとは別に新たに構築しなければならない。

本発明は上記問題点に鑑み、アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができる作業機のフロート制御システムを提供することを目的とする。

この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側油圧供給路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側油圧供給路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、前記アームが所定値以上の動作速度で下降すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となったときにアームがフロート動作するように前記切換装置を動作させる点にある。

前記コントローラには、アーム角度を検出するセンサが接続され、前記フロートモードは、センサに検出したアーム角度によりアームの高さを算出すると共に、アームの動作速度を前記アーム角度の角速度により検出することが好ましい。

本発明によれば、アームにおけるフロート制御を行うにあたって、そのフロート動作をスムーズ且つ確実に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第１実施形態]
図１及び図２において、本発明に係る作業機１（トラックローダ）は、機体フレーム２と、この機体フレーム２に装着した作業装置３と、機体フレーム２を支持する左右一対の走行装置４とを備え、機体フレーム２の上部前部側にキャビン５（運転者保護装置）が搭載されている。
機体フレーム２は、鉄板等により構成されていて、底壁６と、左右一対の側壁７と、前壁８と、左右各側壁７の後部に設けられた支持枠体９とを備え、側壁７間は上方に開放状とされ、この機体フレーム２の後端部には、左右一対の支持枠体９間の後端開口を塞ぐ蓋部材１０が開閉自在に設けられている。

前記キャビン５は、前下端が機体フレーム２の前壁８の上縁部８ａに接当載置されていると共に、背面の上下中途部が機体フレーム２の支持ブラケット１１に、左右方向の支持軸１２廻りに揺動自在に支持されており、支持軸１２回りにキャビン５を上方に揺動することにより機体フレーム２内のメンテナンス等ができるよう構成されている。
キャビン５内には運転席１３が設けられ、この運転席１３の左右一側（例えば、左側）には、走行装置４を操作するための走行用操作部材が配置され、運転席１３の左右他側（例えば、右側）には、作業装置３を操作するための作業用操作部材１５が配置されている。運転席１３の前側には、作業機１のエンジン２９の回転数、水温、油温等を表示したり、様々な警告などを表示するための表示装置（メータ）１４が設けられている。

キャビン５は上面が屋根で塞がれ、左右の側面が多数の角孔を形成した側壁で塞がれ、背面上部がリヤガラスで塞がれ、底面の前後方向中央部が底壁により塞がれていて、前方が開口した箱形に形成され、前面側が乗降口とされている。
左右の各走行装置４は、前後一対の従動輪１６と、前後の従動輪１６間の上方で且つ後部寄りに配置した駆動輪１７と、前後の従動輪１６間に配置した複数の転輪１８と、これら前後従動輪１６，駆動輪１７及び転輪１８にわたって巻き掛けられた無端帯状のクローラベルト１９とを備えてなるクローラ式走行装置により構成されている。

前後従動輪１６及び転輪１８は、機体フレーム２に取付固定されたトラックフレーム２０に横軸回りに回転自在に取り付けられ、駆動輪１７は前記トラックフレーム２０に取り付けられた油圧駆動式の走行モータ２１Ｌ，２１Ｒ（ホイルモータ）の回転ドラムに取り付けられ、該走行モータ２１Ｌ，２１Ｒによって駆動輪１７を左右軸回りに回転駆動することによりクローラベルト１９が周方向に循環回走され、これにより、作業機１が前後進するように構成されている。
作業装置３は、左右一対のアーム２２と、該アーム２２の先端に装着したバケット２３（作業具）とを備える。

左右一対のアーム２２は、機体フレーム２及びキャビン５の左右両側に配置され、左右のアーム２２はその前部側の中途部において連結体によって相互に連結されている。
左右の各アーム２２は、該アーム２２の先端側が機体フレーム２の前方側で昇降するように、その基部側（後部側）が機体フレーム２の後上部に第１リフトリンク２４と第２リフトリンク２５とを介して上下揺動自在に支持されている。
また、左右の各アーム２２の基部側と機体フレーム２の後下部との間には、複動式油圧シリンダからなるリフトシリンダ（アーム用油圧アクチュエータ）２６が設けられていて、左右のリフトシリンダ２６を左右同時に伸縮させることにより左右のアーム２２が上下に揺動動作する。

左右の各アーム２２の先端側には、それぞれ装着ブラケット２７が左右軸回りに回動自在に枢支連結され、左右の装着ブラケット２７にバケット２３の背面側が取り付けられている。
また、装着ブラケット２７とアーム２２の先端側中途部との間には、複動式油圧シリンダからなるチルトシリンダ２８が介装され、このチルトシリンダ２８の伸縮によってバケット２３が揺動動作（スクイ・ダンプ動作）するように構成されている。
バケット２３は装着ブラケット２７に対して着脱自在とされており、バケット２３を取り外して装着ブラケット２７に各種のアタッチメント（油圧駆動式の作業具）を取り付けることで、掘削以外の各種の作業（又は他の掘削作業）を行えるように構成されている。

機体フレーム２の底壁６上の後側にはエンジン２９が設けられ、機体フレーム２の底壁６上の前側には燃料タンク３０と作動油タンク３１とが設けられている。
エンジン２９の前方には左右の走行モータ２１Ｌ，２１Ｒを駆動する油圧駆動装置３２が設けられ、油圧駆動装置３２の前方に第１〜３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３が設けられ、機体フレーム２の右側壁７の前後方向中途部に、作業装置３用のコントロールバルブ３３（油圧制御装置）が設けられている。
図３は、作業機の作業系の油圧回路図である。

図３に示すように、第１〜３ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、エンジン２９の動力によって駆動される定容量型のギヤポンプによって構成されている。第１ポンプＰ１（メインポンプ）は、リフトシリンダ２６、チルトシリンダ２８又はアーム２２の先端側に取り付けられるアタッチメントの油圧アクチュエータ３４を駆動するために使用される。第２ポンプＰ２は、主として制御信号圧力の供給用に使用される。第３ポンプＰ３（サブポンプ）は、アーム２２の先端側に取り付けられる油圧駆動式のアタッチメントの油圧アクチュエータ３４が大容量を必要とする油圧アクチュエータ３４である場合に該油圧アクチュエータ３４に供給する作動油の流量を増量するのに使用される。

操作レバー１５の下側には、アーム上げ用パイロット弁４０と、アーム下げ用パイロット弁４１と、バケットダンプ用パイロット弁４２と、バケットスクイ用パイロット弁４３とが配置されている。これらパイロット弁４０，４１，４２，４３は、操作レバー１５により操作される。操作レバー１５の各パイロット弁４０，４１，４２，４３には、電磁方式の２位置切換弁からなる作業ロック弁４４を励磁することにより第２ポンプＰ２からの圧油が供給可能とされ、作業ロック弁４４が消磁されることにより第２ポンプＰ２からの圧油が供給不能とされて操作レバー１５が操作不能となるように構成されている。作業ロック弁４４には、例えば、降車時に操作されるロックレバーによって消磁信号が送られ、解除スイッチによって励磁信号が送られる。

作業装置３用のコントロールバルブ３３は、リフトシリンダ２６を制御するアーム用制御弁４５と、チルトシリンダ２８を制御するバケット用制御弁４６と、アーム２２の先端側等に取り付けられるアタッチメントの油圧アクチュエータ３４を制御する予備用制御弁４７（これをＳＰ用制御弁という）とを有している。各制御弁４５，４６，４７は、パイロット方式の直動スプール形３位置切換弁から構成されている。
アーム用制御弁４５、バケット用制御弁４６及びＳＰ用制御弁４７は、第１ポンプＰ１の吐出路ｅに接続された作業系供給油路ｆに、上流側からアーム用制御弁４５、バケット用制御弁４６、ＳＰ用制御弁４７の順で設けられており、第１ポンプＰ１からの作動油が、アーム用制御弁４５を介してリフトシリンダ２６に、又はバケット用制御弁４６を介してチルトシリンダ２８に、或いはＳＰ用制御弁４７を介してアタッチメントの油圧アクチュエータ３４にそれぞれ供給可能とされている。

作業系供給油路ｆはＳＰ用制御弁４７を経た後にドレン油路ｇに接続されている。作業系供給油路ｆのアーム用制御弁４５より上流側には、バイパス油路ｈの一端側が接続されている。バイパス油路ｈの他端側は、作業系供給油路ｆのＳＰ用制御弁４７よりも下流側に接続されている。バイパス油路ｈには、該作業系供給油路ｆの回路圧を設定するリリーフ弁４８が設けられている。
操作レバー１５は、中立位置から、前後左右と前後左右の間の斜め方向に傾動操作可能とされている。この操作レバー１５を傾動操作することにより、各パイロット弁４０，４１，４２，４３が操作される。

操作レバー１５の中立位置からの操作量に比例してパイロット圧が設定されて、各パイロット弁４０，４１，４２，４３から設定されたパイロット圧が出力されるようになっている。
具体的には、操作レバー１５を後側に（図３では矢示Ｂ１方向に）傾動させると、アーム上げ用パイロット弁４０が操作されて該パイロット弁４０からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がアーム用制御弁４５の一方の受圧部に作用して該制御弁４５が操作されることでリフトシリンダ２６が伸長し、操作レバー１５の傾動量に比例した速度でアーム２２が上がる。

操作レバー１５を前側に（図３では矢示Ｂ２方向に）傾動させると、アーム下げ用パイロット弁４１が操作されて該パイロット弁４１からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がアーム用制御弁４５の他方の受圧部に作用して該制御弁４５が操作されることでリフトシリンダ２６が縮小し、操作レバー１５の傾動量に比例した速度でアーム２２が下がる。
また、操作レバー１５を右側に（図３では矢示Ｂ３方向に）傾動させると、バケットダンプ用のパイロット弁４２が操作されて該パイロット弁４２からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がバケット用制御弁４６の一方の受圧部に作用して該制御弁４６が操作されることでチルトシリンダ２８が伸長し、操作レバー１５の傾動量に比例した速度でバケット２３がダンプ動作する。

また、操作レバー１５を左側に（図３では矢示Ｂ４方向に）傾動させると、バケットスクイ用パイロット弁４３が操作されて該パイロット弁４３からパイロット圧が出力され、該パイロット圧がバケット用制御弁４６の他方の受圧部に作用して該制御弁４６が操作されることでチルトシリンダ２８が縮小し、操作レバー１５の傾動量に比例した速度でバケット２３がスクイ動作する。また、操作レバー１５を斜め方向に傾動させると、アーム２２の上げ又は下げ動作と、バケット２３のスクイ又はダンプ動作とを複合した動作が行えるものとなっている。

図４は、本発明の第１実施形態に係る油圧システムの要部の回路図である。
図４に示すように、アーム用制御弁４５の第１ポートＰ１は、分岐する第１分岐部５０を経てリフトシリンダ２６のトップに至るトップ側流路５１に接続されている。トップ側流路５１の中途部には逆止弁（チェック弁）５２が設けられている。アーム用制御弁４５の第２ポートＰ２は、分岐する第２分岐部５３を経てリフトシリンダ２６のボトムに至るボトム側流路５４に接続されている。トップ側流路５１とボトム側流路５４とは作動油連通路５５を介して連通している。

作動油連通路５５は、第１連通路５６と第２連通路５７とを備えている。
第１連通路５６は、トップ側流路５１のチェック弁５２とリフトシリンダ２６のトップ連結部５８との間に設けられた第３分岐部５９にてトップ側流路５１から分岐し、且つ、第４分岐部６０を介して第１合流部６１に至るように構成されている。
第２連通路５７は、ボトム側流路５４の一端に設けられた第２分岐部５３から第５分岐部６２を介して第１合流部６１に至るように構成されている。
即ち、第１連通路５６の一端側は第３分岐部５９を介してトップ側流路５１に連結していると共に、第２連通路５７の一端側は第２分岐部５３を介してボトム側流路５４に連結していて、第１連通路５６の他端側と第２連通路５７の他端側は、第１合流部６１を介して連結し、これによって、トップ側流路５１とボトム側流路５４とは連通している。

なお、第１合流部６１には第１ドレイン流路ｄ１が接続され、第２分岐部５３にはバイパス油路ｈが接続されている。第１ドレイン流路ｄ１にはスプリング４９ａによって付勢された逆止弁４９が設けられている。
このような作動油連通路５５には、当該作動油連通路５５を開閉する切換装置（フロート切換装置ということがある）６５が設けられている。即ち、第１連通路５６及び第２連通路５７上には、これらを開閉するフロート切換装置６５が設けられている。
フロート切換装置６５は、開状態となって作動油連通路５５（第１連通路５６及び第２連通路５７）を連通状態とし、リフトシリンダ２６のボトム側の作動油とトップ側の作動油とを双方に流動可能として、リフトシリンダ２６をアーム用制御弁４５の制御に関係なく伸縮自在とするものである。即ち、フロート切換装置６５の開動作によって第１連通路５６と第２連通路５７との双方に作動油が流れるようにすることで、リフトシリンダ２６が自由に伸縮して、その結果、アーム２２がフロート動作する。

このフロート切換装置６５は、第１連通路５６に設けられて２方向に切り替わる第１切換弁６６と、第２連通路５７に設けられて２方向に切り替わる第２切換弁６７とを備えている。
第１切換弁６６は、第１連通路５６の作動油を第１合流部６１に向けて一方向に流す一方向位置６６ａと、第１連通路５６の作動油を双方向に流す双方向位置６６ｂとに切換自在である。第１切換弁６６の第１受圧路６６ｃに圧油が作用していない状態（第１受圧路６６ｃと第２受圧路６６ｄとの差圧が略同じ）では、スプリング６６ｅの付勢力により、当該第１切換弁６６は一方向位置６６ａに切り替わり、第１受圧路６６ｃと第２受圧路６６ｄとに差圧が生じて第１受圧路６６ｃに圧油が作用すると双方向位置６６ｂに切り替わる。

第２切換弁６７は、第２連通路５７の作動油を第１合流部６１に向けて一方向に流す一方向位置６７ａと、第２連通路５７の作動油を双方向に流す双方向位置６７ｂとに切換自在である。第２切換弁６７の第１受圧路６７ｃに圧油が作用していない状態（第１受圧路６７ｃと第２受圧路６７ｄとの差圧が略同じ）では、スプリング６７ｅの付勢力により、当該第２切換弁６７は一方向位置６７ａに切り替わり、第１受圧路６７ｃと第２受圧路６７ｄとに差圧が生じて第１受圧路６７ｃに圧油が作用すると双方向位置６７ｂに切り替わる。

第１切換弁６６及び第２切換弁６７との両者が一方向に切り替わっているときは、第１連通路５６の作動油が第２切換弁６７へと流れることがなく、且つ、第２連通路５７の作動油が第１切換弁６６へと流れることがない非連通状態である。以降、説明の便宜上、この非連通状態のことを作動油連通路５５の閉鎖状態、又は、フロート切換装置６５の閉状態という。
一方で、第１切換弁６６及び第２切換弁６７との両者が双方向に切り替わっているときは、第１連通路５６の作動油が第２切換弁６７へと流れ、且つ、第２連通路５７の作動油が第１切換弁６６へと流れる連通状態である。以降、説明の便宜上、この連通状態のことを作動油連通路５５の開放状態、又は、フロート切換装置６５の開状態という。

フロート切換装置６５は、第１切換弁６６の第１受圧路６６ｃに連通する第１作動部６９と、第２切換弁６７の第１受圧路６７ｃに連通する第２作動部７０とを備える。第１作動部６９は、内部に設けられたチェック弁６９ａを閉状態にする閉鎖位置と、チェック弁６９ａを開放状態にする開放位置とに切り替わるものである。詳しくは、この第１作動部６９がチェック弁６９ａを閉鎖位置にしているときは、第１切換弁６６の第１受圧路６６ｃと第２受圧部６６ｄとの差圧を略同じにして第１切換弁６６を一方向に切り換え、チェック弁６９ａを開放位置にしているときは第１受圧路６６ｃの油圧を第２ドレイン流路ｄ２に逃がして第１切換弁６６を双方向に切り換える。

第２作動部７０は、内部に設けられたチェック弁７０ａを閉状態にする閉鎖位置と、チェック弁７０ａを開放状態にする開放位置とに切り替わるものである。詳しくは、この第２作動部７０がチェック弁７０ａを閉鎖位置にしているときは、第２切換弁６７の第１受圧路６７ｃと第２受圧路６７ｄとの差圧を略同じにして第２切換弁６７を一方向に切り換え、チェック弁７０ａを開放位置にしているときは第１受圧路６７ｃの油圧を第２ドレイン流路ｄ２に逃がして第２切換弁６７を双方向に切り換える。
フロート切換装置６５は、第１作動部６９を閉鎖位置と開放位置とに切り換える第１切換アクチュエータ７１と、第２作動部７０を閉鎖位置と開放位置とに切り換える第２切換アクチュエータ７２とを備えている。

この第１切換アクチュエータ７１は、パイロット油路Ｐｓからのパイロット油の供給により伸長して第１作動部６９を開放状態にすると共に、パイロット油の排油により縮小して第１作動部６９を閉鎖状態にする。
第２切換アクチュエータ７２は、パイロット油路Ｐｓからのパイロット油の供給により伸長して第２作動部７０を開放状態にすると共に、パイロット油の排油により縮小して第２作動部７０を閉鎖状態にする。
フロート切換装置６５は、第１切換アクチュエータ７１や第２切換アクチュエータ７２にパイロット油を供給する供給位置７３ａと、第１切換アクチュエータ７１や第２切換アクチュエータ７２にパイロット油を供給しない非供給位置７３ｂとに切り替わる２方向のフロート切換弁７３を備えている。

このフロート切換弁７３は、ソレノイド７３ｃの励磁により供給位置７３ａに切り替わり第１切換アクチュエータ７１を伸長させて第１切換弁６６を双方向位置６６ｂに切り換えると共に、ソレノイド７３ｃの励磁により供給位置７３ａに切り替わり第２切換アクチュエータ７２を伸長させて第２切換弁６７を双方向位置６７ｂに切り換える。
また、フロート切換弁７３は、ソレノイド７３ｃの消磁により非供給位置７３ｂに切り替わり第１切換アクチュエータ７１を縮小させて第１切換弁６６を一方向位置６６ａに切り換えると共に、ソレノイド７３ｃの消磁により非供給位置７３ｂに切り替わり第２切換アクチュエータ７２を縮小させて第２切換弁６７を一方向位置６７ａに切り換える。

以上、フロート切換装置６５によれば、フロート切換弁７３を供給位置７３ａにすることによって当該フロート切換装置６５が開状態なり、作動油連通路５５が連通状態となる。これにより、リフトシリンダ２６がアーム用制御弁４５によらず伸縮自在になり、アーム２２がフロート動作をする。
一方で、フロート切換弁７３を非供給位置７３ｂにすることによって当該フロート切換装置６５は閉状態となって、作動油連通路５５が非連通状態となる。これにより、リフトシリンダ２６がアーム用制御弁４５により伸縮する。このように、フロート切換装置６５を開閉制御することによって、アーム２２はフロート動作の可否を決定している。

本発明の作業機のフロート制御システムは、フロート切換装置６５を開閉制御するためのコントローラ７５を備えている。以下、コントローラ７５によるフロート切換装置６５の制御、及び、フロート動作について詳しく説明する。
コントローラ７５は、プログラム等により構成されたフロートモード７６を備えている。このフロートモード７６は、アーム２２をフロート動作させるためのプログラム等から構成されていて、具体的には、フロート切換装置６５のフロート切換弁７３を動作させるための様々な条件が組み込まれて構成されたものである。

コントローラ７５の入力側には、運転席１３の近傍に設けられたフロートモードスイッチ７８と、パイロット第１圧力センサ８０と、パイロット第２圧力センサ８１と、アーム高さセンサ８３とが接続されている。コントローラ７５の出力側には、フロート切換装置６５のフロート切換弁７３が接続されている。
フロートモードスイッチ７８は、コントローラ７５に格納されたフロートモード７６（プログラム）を有効又は無効に切り換えるものであって、フロートモードスイッチ７８をＯＮにするとフロートモード７６は有効となり、フロートモード７６によるフロート切換弁７３の操作が可能となる。また、フロートモードスイッチ７８をＯＦＦにするとフロートモード７６は無効となり、フロートモード７６によるフロート切換弁７３の操作が不能となる。

パイロット第１圧力センサ８０は、アーム２２下げ用パイロット弁４１のパイロット圧を検出するものであって、パイロット弁４１からパイロット圧が出力されて当該パイロット圧が検出されると、その下げパイロット圧の検出信号がコントローラ７５に入力されるようになっている。
パイロット第２圧力センサ８１は、アーム２２上げ用パイロット弁４０のパイロット圧を検出するものであって、パイロット弁４０からパイロット圧が出力されて当該パイロット圧が検出されると、その上げパイロット圧の検出信号がコントローラ７５に入力されるようになっている。

このアーム高さセンサ８３は、アーム２２の高さを検出するためのものであって、例えば、アーム２２の角度がコントローラ７５に入力されるようになっている。コントローラ７５は、アーム２２の角度からアーム２２の先端側の高さを求めるものとなっている。
フロート制御システムは、アーム２２の動作速度を検出する動作速度検出手段８４を備えている。この実施形態では、動作速度検出手段８４は、アーム高さセンサ８３と、このアーム高さセンサ８３からの信号に基づいてアーム２２の動作速度を算出する動作速度算出部８５とから構成されている。この動作速度算出部８５は、アーム高さセンサ８３から入力されたアーム２２の角度における変化（角速度変化）に基づいて、アーム２２の動作速度を求めるものとなっている。当然の如く、アーム高さセンサ８３による高さ変化又は角度変化が大きいときには動作速度は速く、アーム高さセンサ８３による高さ変化又は角度変化が小さいときには動作速度は遅くなる。

なお、動作速度検出手段８４は、アーム２２の動作速度を求めるものであれば何でも良く上述したものに限定されない。例えば、動作速度検出手段８４を、リフトシリンダ２６に流れる作動油の流量を検出する流量センサで構成し、この流量センサで検出した流量を動作速度として置換してもよい。
さらには、動作速度検出手段８４を、パイロット第１圧力センサ８０と、このパイロット第１圧力センサ８０から検出された下げパイロット圧に基づいてアーム２２の動作速度を求める動作速度算出部とから構成し、下げパイロット圧の圧力変化によってアーム２２の動作速度を検出してもよい。

図５は、コントローラ７５、即ち、フロートモード７６（プログラム）によるフロート動作のフローチャートである。
アーム２２をフロート動作させるにあたっては、コントローラ７５は、まず、フロートモード７６が有効になっているか否かを判断する（Ｓ１）。即ち、フロートモードスイッチ７８が押されてＯＮとなっていてフロートモード７６が有効になっている場合は次の処理に進む。フロートモードスイッチ７８が押されておらずＯＦＦとなっていてフロートモード７６が無効となっている場合は、アーム２２がフロート動作をすることはなく、操作レバー１５によってアーム２２はアーム用制御弁４５による通常の動作（上下動等）をする。

コントローラ７５は、フロートモード７６が有効になっている状態で、操作レバー１５が操作されてアーム２２が下げの動作に入っているか否かを判定する（Ｓ２）。即ち、作業者がフロートモード７６を有効にした後、作業者が操作レバー１５を操作してアーム２２を下げ、これにより、パイロット第１圧力センサ８０から下げパイロット圧の検出信号がコントローラ７５に入力されると、アーム２２が下げ動作であると判定して次の処理に進む。一方で、パイロット第２圧力センサ８１から上げパイロット圧の検出信号がコントローラ７５に入力されている状態では、アーム２２が下げに入ったとは判定しない。

そして、アーム２２の下げ動作速度が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。具体的には、動作速度検出手段８４によって検出されたアーム２２の下げの動作速度が所定値（閾値）以上であれば、次の処理に進み、そうでなければ、次の処理に進まない。
アーム２２の下げの動作速度の所定値（閾値）は、アーム２２がフロート動作したときの動作速度よりも少し遅い速度であることが好ましい。具体的には、アーム２２の下げ動作時の動作速度の所定値は、０．０５ｍ／ｓｅｃ以上に設定されおり、この実施形態では、０．２５ｍ／ｓｅｃに設定されている。アーム２２の下げ動作時の動作速度の所定値は、０．２５ｍ／ｓｅｃ以上にすることが好ましい。

このようにすることによって、通常の操作状態からフロート動作への切り換えた際に、アーム２２の動作速度変化が少なくて済み、スムーズにアーム２２を動作させることができる。
次に、アーム２２の先端の高さが所定値以下か否かを判断する（Ｓ４）。即ち、アーム２２が下げ動作になった後に、コントローラ７５に入力されたアーム高さセンサ８３からの高さが所定値以下か否かを判断する。具体的には、フロートモード７６は、アーム２２が下げ動作になった後に、アーム高さセンサ８３からアーム２２の角度がコントローラ７５に入力されると、アーム２２の角度からアーム２２の先端の高さを算出し、算出されたアーム２２の先端の高さが所定値以下であるか否かを判断する。

さて、作業者が操作レバー１５を操作してアーム２２を次第に下げると、当然にアーム２２の高さが徐々に低くなる。この実施形態では、フロート動作の判断に使用するアーム２２の高さの所定値（閾値）は、アーム２２の先端に取り付けたアタッチメントが地面に接地するよりも少し高いものとしている。具体的には、アーム２２の先端側のバケット２３やアタッチメントを取り付ける支点ピン２２ａをアーム２２の先端として、その基準となる支点ピン２２ａと地面との距離（高さ）が１．５ｍとなる値を、アーム２２の高さの所定値（閾値）としている。フロート動作の判断に使用するアーム２２の高さの所定値は１．５ｍ以下にすることが好ましく、さらに好ましくは、フロート動作の判断に使用するアーム２２の高さの所定値は１．０ｍ以下にすることが好ましい。

アーム２２の先端の高さが所定値以下（１．５ｍ以下）であれば、フロートモード７６は、コントローラ７５からフロート切換弁７３に対して励磁信号を出力する（Ｓ５）。即ち、フロートモード７６は、フロートモード７６の有効になっている状態でアーム２２の下げ動作速度が所定値以上であると共に、アーム２２の先端の高さが所定値以下であれば、フロート切換装置６５の開動作（開動作の許可）を許可する。
ここで、アーム２２のフロート動作を解除する（ソレノイド７３ｃへの励磁を停止する）ためには、フロートモードスイッチ７８によりフロートモード７６を無効にすればよい。なお、操作レバー１５をアーム２２の下げ方向に操作してフロート動作を開始した後、操作レバー１５を逆にアーム２２の上げ方向に操作し、パイロット第２圧力センサ８１における上げパイロット圧の検出信号がコントローラ７５に入力されたときに、フロートモード７６によってフロート動作を解除するようにしてもよい。

本発明の作業機のフロート制御システムでは、コントローラ７５は、アーム２２をフロート動作させるためのフロートモード７６を備え、コントローラ７５には、フロートモード７６を有効又は無効にするフロートモードスイッチ７８と前記切換装置を動作させるフロートスイッチ７７とが接続され、フロートモード７６は、有効となっている状態でアーム２２が所定値以上の動作速度で下降すると共に、アーム２２の先端の高さが所定値以下となったときにアーム２２がフロート動作するようにフロート切換装置６５を自動的に動作させている。

これによれば、非常に安定した状態でアーム２２が下降し、そのアーム２２の先端部側が十分に低くなったときにフロート動作の開始できるようになるため、通常の操作状態からフロート動作への移行をスムーズに行うことができる。
本発明は上記の実施形態に限定されない。即ち、本発明においては、フロート動作に入るための判断として、アーム２２の先端の高さが所定値以下であるか否かという条件と、アームの動作速度が所定値以上という条件とがあるが、それぞれの実施形態において、各条件の順番（処理手順）は、上記の実施形態に限定されず、入れ替えても良い。

作業機の全体側面図である。 キャビンを持ち上げた状態の作業機の側面断面図である。 作業系の油圧システムの回路図である。 本発明に係る油圧システムの要部の回路図である。 フロート動作のフローチャートである。

符号の説明

１ 作業機
２２ アーム
２６ リフトシリンダ
７５ コントローラ
７６ フロートモード
７８ フロートモードスイッチ
８０ 第１圧力センサ
８１ 第２圧力センサ
８３ アーム高さセンサ
８４ 動作速度検出手段
８５ 動作速度算出部

Claims (2)

1. 機体フレームに上下揺動自在に支持されて先端側にアタッチメントを着脱自在なアームと、このアームを作動油により動作させるアーム用油圧アクチュエータと、このアーム用油圧アクチュエータに供給する作動油の流量を制御するアーム用制御弁と、前記アーム用油圧アクチュエータのボトム側油圧供給路と前記アーム用油圧アクチュエータのトップ側油圧供給路とを連通する作動油連通路と、この作動油連通路上に設けられ当該作動油連通路を開閉する切換装置と、前記切換装置を開状態にして作動油連通路を連通させることで前記アームをフロート動作させるべく切換装置を制御可能なコントローラとを備えており、
   前記コントローラには、前記フロートモードを有効又は無効にするフロートモードスイッチが接続され、前記コントローラのフロートモードは、前記アームが所定値以上の動作速度で下降すると共に、アームの先端の高さが所定値以下となったときにアームがフロート動作するように前記切換装置を動作させることを特徴とする作業機のフロート制御システム。
2. 前記コントローラには、アーム角度を検出するセンサが接続され、前記フロートモードは、センサに検出したアーム角度によりアームの高さを算出すると共に、アームの動作速度を前記アーム角度の角速度により検出することを特徴とする請求項１に記載の作業機のフロート制御システム。

Images