JP2012229606A - Wheel loader - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リンク機構によって、ブームの先端に装着された作業機を駆動するホイールローダに関する。 The present invention relates to a wheel loader that drives a work implement attached to the tip of a boom by a link mechanism.
従来より、ホイールローダでは、作業内容に応じて、車体の前方に回動可能な状態で装着されたブームの先端にバケットやフォーク等の各種アタッチメント(作業機)を取り付けて作業を行っている。 Conventionally, a wheel loader performs work by attaching various attachments (working machines) such as buckets and forks to the tip of a boom mounted in a rotatable state in front of the vehicle body in accordance with the work contents.
例えば、特許文献1には、このようなバケットやフォーク等の作業機を駆動する機構として、Zバーリンク機構を用いて、平行リンク機構のような動作が可能なホイールローダについて開示されている。以下、特許文献1に開示されるZバーリンクを用いた機構や、平行リンク機構を総称して、本明細書では「平行リンク的モーション機構」と記述する。
For example,
すなわち、平行リンク的モーション機構は、作業機として装着されたフォークを地面に置いた状態でブームを持ち上げていった際に、フォークの姿勢を平行のまま維持できる機構である。このため、フォークを装着したホイールローダのオペレータは、荷物の積み込み作業時等においてフォークのチルト角度を調整することなく、積み込み作業等を実施することができる。 That is, the parallel link-like motion mechanism is a mechanism that can maintain the posture of the fork in parallel when the boom is lifted with the fork mounted as a work machine placed on the ground. For this reason, the operator of the wheel loader equipped with the fork can perform the loading operation or the like without adjusting the tilt angle of the fork at the time of loading the cargo.
しかしながら、平行リンク的モーション機構を備えた従来のホイールローダでは、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダでは、作業機としてフォークを装着した際にブームの角度に関わらずフォークの姿勢を平行に保つという特性上、フォークに代えてバケットを装着した時に、土砂すくいこみ作業等で最大チルト角度までチルトさせてブームを持ち上げると、ブームに対するバケットの相対角度がほぼ一定の状態でバケットが持ち上げられることになる。
However, the conventional wheel loader provided with the parallel link motion mechanism has the following problems.
In other words, in a wheel loader equipped with a parallel link-like motion mechanism, when a fork is mounted as a work machine, the posture of the fork is maintained in parallel regardless of the angle of the boom. When the boom is lifted by tilting it to the maximum tilt angle in the earth and sand scooping operation or the like, the bucket is lifted in a state where the relative angle of the bucket to the boom is substantially constant.
よって、そのままではバケットが前方側に傾いてしまって、バケットから土砂がこぼれてしまうおそれがあるため、オペレータはバケットの姿勢を水平に戻すために再操作する必要が生じる。 Therefore, since the bucket may be tilted forward as it is, there is a possibility that earth and sand may be spilled from the bucket, so that the operator needs to re-operate to return the bucket to a horizontal position.
つまり、平行リンク的な動作を行わない一般的なZバーリンク機構にバケットを装着して土砂をすくい込む作業を行う場合には、バケット装着時における作業を想定して設計されているため、上述した再操作は不要となる。これに対し、平行リンク的モーション機構にバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合には、アタッチメントとしてフォークを装着した場合の作業を想定して設計されているため、バケット装着時には使い勝手が悪くなるという問題がある。 In other words, when performing work to scoop earth and sand by attaching a bucket to a general Z-bar link mechanism that does not operate like a parallel link, it is designed assuming work at the time of attaching the bucket. This re-operation is not necessary. In contrast, when a bucket is attached to a parallel-link motion mechanism and the work of scooping earth and sand is designed with the fork attached as an attachment, it is easy to use when attaching the bucket. There is a problem of getting worse.
本発明の課題は、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダに対して、アタッチメントとしてバケットを装着した場合でも、バケットからの荷こぼれ量を減らして土砂のすくいこみ作業等を効率よく実施することが可能なホイールローダを提供することにある。 An object of the present invention is to efficiently carry out soil scooping work by reducing the amount of spillage from a bucket even when a bucket is attached as an attachment to a wheel loader equipped with a parallel link motion mechanism. It is to provide a wheel loader capable of.
第1の発明に係るホイールローダは、ブームと、リンク機構と、制御部と、を備えている。ブームは、上下方向に回動可能な状態で車体の前方に装着される。リンク機構は、ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずにブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持される。制御部は、ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、バケットを地面に置いた状態からブームを持ち上げていく時に、バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、ブームの角度変化に応じてバケットのチルト角度調整制御を行う。 A wheel loader according to a first invention includes a boom, a link mechanism, and a control unit. The boom is attached to the front of the vehicle body so as to be pivotable in the vertical direction. When the fork is mounted as a work implement at the tip of the boom, the link mechanism is positioned so that the fork is almost parallel to the ground when the boom is lifted without rotating the work implement from the state where the fork is placed on the ground. It is maintained as it is. When the bucket is mounted as a work implement at the tip of the boom, the boom is lifted from the state where the bucket is placed on the ground. The bucket tilt angle adjustment control is performed according to the angle change.
ここでは、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダにおいて、バケット装着時に土砂をすくい込む作業を実施する際に、土砂をすくい込んだバケットを最大限手前側にチルトさせ、その状態でブームを持ち上げる操作を行う場合に、ブームを持ち上げる動作を開始する際のバケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合には、ブームの角度に応じてバケットのチルト角度を自動的に調整する。 Here, in a wheel loader equipped with a parallel link motion mechanism, when carrying out the work of scooping earth and sand when the bucket is installed, the bucket scooping up earth and sand is tilted as far as possible to lift the boom in that state. When the operation is performed, if the bucket tilt angle when starting the operation of lifting the boom is equal to or greater than a predetermined threshold, the bucket tilt angle is automatically adjusted according to the boom angle.
ここで、上記平行リンク的モーション機構とは、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であれば特に限定されるものではなく、純粋な平行リンク機構だけでなく、Zバーリンク機構の一種であるPZバーリンク機構(Zバーリンク構造でありながらフォークの平行姿勢を維持するような動きをする機構(上記特許文献1参照))も含まれる広い概念である。また、上記制御を実施する条件として閾値を設定したのは、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う際における土砂の荷こぼれを低減するためである。 Here, the parallel link-like motion mechanism means that when the fork is attached to the tip of the boom, when the fork is lifted from a state in which the fork is placed on the ground, the posture of the fork remains parallel. It is not particularly limited as long as it is a mechanism, not only a pure parallel link mechanism, but also a PZ bar link mechanism which is a kind of Z bar link mechanism (such as maintaining the parallel posture of a fork while being a Z bar link structure) This is a wide concept including a mechanism for moving (see Patent Document 1). The threshold is set as a condition for carrying out the above control in order to reduce spillage of earth and sand when a bucket is attached as a working machine and the earth and sand scooping work is performed.
これにより、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合でも、バケットのチルト角度を調整するための再操作を行うことなく、自動的にバケットの姿勢を略水平に維持することができる。よって、平行リンク的モーション機構を装着したホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。また、閾値を適切な値に設定すれば、フォーク装着時には上記制御が実施されないようにすることができるため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。 As a result, even when a bucket is attached as a work machine and the work of scooping earth and sand is performed, the bucket posture is automatically maintained substantially horizontal without performing a re-operation for adjusting the bucket tilt angle. Can do. Therefore, even in a wheel loader equipped with a parallel link-like motion mechanism, it is possible to efficiently perform work using the bucket while avoiding deterioration in workability when the bucket is attached. Further, if the threshold value is set to an appropriate value, it is possible to prevent the above control from being performed when the fork is mounted, and thus it is possible to prevent a reduction in work efficiency when the fork is mounted.
第2の発明に係るホイールローダは、第1の発明に係るホイールローダであって、閾値は、上限値となる第1閾値および下限値となる第2閾値の少なくとも一方である。
ここでは、上述したブーム持ち上げ時におけるバケットのチルト角度調整制御の実施の有無を決定する閾値として、上限値(第1閾値)および下限値(第2閾値)の少なくとも一方を用いる。
A wheel loader according to a second aspect is the wheel loader according to the first aspect, wherein the threshold value is at least one of a first threshold value that is an upper limit value and a second threshold value that is a lower limit value.
Here, at least one of an upper limit value (first threshold value) and a lower limit value (second threshold value) is used as a threshold value for determining whether or not the bucket tilt angle adjustment control is performed when the boom is raised.
これにより、ブーム持ち上げ開始時におけるバケットのチルト角度が、第1閾値以上、第2閾値以下、第1閾値と第2閾値との間の範囲のいずれかの条件を満たす場合にのみ、上述した制御を実施することができる。よって、土砂のすくい込み作業以外の作業時等に、自動的に上述した制御が実行されてしまうことを回避しつつ、土砂すくい込み作業時等の必要な場合には上述した制御を実行することで作業性を向上させることができる。 Thereby, the control described above is performed only when the tilt angle of the bucket at the start of boom lifting satisfies any one of the range between the first threshold value and the second threshold value and between the first threshold value and the second threshold value. Can be implemented. Therefore, the above-described control is executed when necessary, such as during the earth and sand scooping work, while avoiding that the above-mentioned control is automatically executed during work other than the earth and sand scooping work. The workability can be improved.
第3の発明に係るホイールローダは、第1または第2の発明に係るホイールローダであって、閾値は、設定変更可能である。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定するために設定される閾値が、変更可能となっている。
A wheel loader according to a third invention is the wheel loader according to the first or second invention, and the threshold value can be changed.
Here, the threshold value set for determining whether or not to execute the tilt angle adjustment control described above can be changed.
これにより、ブームに装着されるバケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な範囲で閾値を設定することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な閾値を設定することで、より効果的に作業性の向上が図れる。 Thereby, a threshold value can be set in an appropriate range according to various conditions such as the size, shape, and type of the bucket mounted on the boom. Therefore, workability can be improved more effectively by setting an optimal threshold appropriately according to various conditions.
第4の発明に係るホイールローダは、第1から第3の発明のいずれか1つに係るホイールローダであって、閾値は、約35度〜40度の範囲で設定される。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、具体的に35〜40度のチルト角度を設定している。
A wheel loader according to a fourth invention is the wheel loader according to any one of the first to third inventions, and the threshold value is set in a range of about 35 degrees to 40 degrees.
Here, a tilt angle of 35 to 40 degrees is specifically set as a threshold for determining whether or not to execute the tilt angle adjustment control described above.
これにより、すくい込み作業時等において、バケットをフルチルト状態としてからブームを持ち上げていく場合でも、ブームの角度の変化に応じてバケットの姿勢が調整されていくため、バケットからの荷こぼれ量を低減することができる。よって、作業機としてバケットを装着した場合でも、土砂のすくい込み作業等を効率よく実施することができる。 This reduces the amount of spillage from the bucket even when the boom is lifted after the bucket is fully tilted during scooping work, etc., because the attitude of the bucket is adjusted according to changes in the boom angle. can do. Therefore, even when a bucket is mounted as a working machine, it is possible to efficiently perform the work of scooping earth and sand.
なお、この角度はほぼフルチルトに近い角度であるため、バケットがほぼ地面と平行な状態でブーム上げ作業が行われるフォーク作業にはこの制御は行われず、平行リンク的な動きに悪影響を及ぼさない。すなわち、フォーク装着時には上記制御が実施されないため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。 In addition, since this angle is an angle close to a full tilt, this control is not performed for the fork work in which the boom raising work is performed in a state where the bucket is substantially parallel to the ground, and the movement of the parallel link is not adversely affected. That is, since the above control is not performed when the fork is mounted, it is possible to prevent a reduction in work efficiency when the fork is mounted.
第5の発明に係るホイールローダは、第1から第4の発明のいずれか1つに係るホイールローダであって、チルト角度調整制御の実施の有無を切り換え可能とする選択機構を、さらに備えている。 A wheel loader according to a fifth aspect of the present invention is the wheel loader according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, further comprising a selection mechanism that can switch whether or not the tilt angle adjustment control is performed. Yes.
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を、オペレータによって切り換え可能としている。
これにより、常時、上述した制御を実施するのではなく、バケット装着時における土砂のすくい込み作業等のような作業条件やホイールローダのオペレータの好み等に応じて、適宜、制御の実行の有無を設定することができる。また、フォークを装着した場合のチルト角調整制御を確実に回避することができる。
Here, whether or not to execute the tilt angle adjustment control described above can be switched by an operator.
As a result, the above-described control is not always performed, but whether or not the control is executed is appropriately determined according to the working conditions such as the earth and sand scooping work at the time of attaching the bucket and the preference of the operator of the wheel loader. Can be set. Further, it is possible to reliably avoid tilt angle adjustment control when a fork is attached.
第6の発明に係るホイールローダは、第1から第5の発明のいずれか1つに係るホイールローダであって、制御部は、チルト角度調整制御によるチルト角度の制御量を調整可能とするチルト補正量調整機構を、さらに備えている。 A wheel loader according to a sixth aspect of the present invention is the wheel loader according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control unit is capable of adjusting a tilt angle control amount by tilt angle adjustment control. A correction amount adjusting mechanism is further provided.
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行時において、ブームの角度に応じてどの程度までチルト角度を調整するのかを、オペレータによって調整可能としている。
これにより、バケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な制御を実行しつつ作業を実施することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な調整量を設定して、より効果的に作業性の向上が図れる。
Here, to the extent that the tilt angle is adjusted according to the angle of the boom when the tilt angle adjustment control described above is executed, the operator can adjust the tilt angle.
Thereby, according to various conditions, such as a magnitude | size, a shape, and a kind of a bucket, an operation | work can be implemented, performing appropriate control. Therefore, it is possible to improve the workability more effectively by appropriately setting the optimal adjustment amount according to various conditions.
本発明に係るホイールローダによれば、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。 According to the wheel loader according to the present invention, even in a wheel loader such as a wheel loader having a parallel link-like motion mechanism, it is possible to efficiently perform work using the bucket while avoiding deterioration in workability when the bucket is mounted. Can do.
(実施形態1)
本発明の一実施形態に係るホイールローダ50について、図1〜図6を用いて説明すれば以下の通りである。
(Embodiment 1)
A
[ホイールローダ50全体の構成]
本実施形態に係るホイールローダ50は、図1に示すように、車体51と、車体の前部に装着されたブーム52と、このブーム52の先端に取り付けられた作業機としてのバケット53と、車体51を支持しながら回転して車体を走行させる4本のタイヤ54と、車体51の上部に搭載されたキャブ55と、ブーム52およびバケット53を駆動するリンク機構20と、を備えている。なお、作業機としては、バケット53に代えてフォークが装着可能とされている。
[
As shown in FIG. 1, the
車体51は、エンジンを収納するエンジンルームと、ブーム52およびバケット53を駆動するための制御バルブ、アクチュエータ等を制御するコントローラ(制御部)30(図3参照)と、を搭載している。なお、コントローラ30によって構成される制御ブロックについては、後段にて詳述する。
The
ブーム52は、図2に示すように、先端に取り付けられたバケット53を持ち上げるための部材であって、併設されたリフトシリンダ24によって駆動される。
バケット53は、ブーム52の先端に取り付けられており、バケットシリンダ22によってダンプおよびチルトされる。
As shown in FIG. 2, the
The
リンク機構20は、ブーム52の先端部に装着される作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に水平に置いた状態からバケットシリンダ22を操作せずにブーム52を持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるように構成されている。なお、このリンク機構20の詳細な構成については、後段にて詳述する。
When the
(リンク機構20)
リンク機構20は、図1および図2に示すように、ベルクランク21、バケットシリンダ22、連結リンク23、およびリフトシリンダ24を含むように構成されており、ブーム52とバケット53とを駆動する。
(Link mechanism 20)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ベルクランク21は、ブーム52の長手方向における中央部付近に回動可能な状態で取り付けられており、一方の端部(上端部)がバケットシリンダ22に、他方の端部(下端部)が連結リンク23に、それぞれ連結されている。
The
バケットシリンダ22は、本体側の端部が車体51側に固定され、伸縮する駆動側の端部がベルクランク21の上端部に連結されている。
ブーム52の車体51への枢軸部には、ブーム52の角度(ブーム角)を検出するためのブーム角度センサ(図示せず)が設けられている。
また、バケットシリンダ22上には、バケット53のチルト角度が所定の閾値を超えたことを検出するための近接スイッチ22aおよび検出バー22bが設けられている。
The
A boom angle sensor (not shown) for detecting the angle (boom angle) of the
Further, on the
検出バー22bはバケットシリンダ22のロッド側に設けられ、近接スイッチ22aはバケットシリンダ22のシリンダ側に設けられる。バケットシリンダ22が最も伸びた状態では近接スイッチ22aの検出面は検出バー22bによって覆われていない。この状態からバケットシリンダ22を徐々に縮めていくと、ある位置で近接スイッチ22aの検出面は検出バー22bによって覆われ、その後バケットシリンダ22が最も縮んだ状態となるまで近接スイッチ22aの検出面は検出バー22bによって覆われたままとなる。すなわち、近接スイッチ22aと検出バー22bによって、バケットシリンダ22の伸縮量が所定の値を超えたかどうかを検出することができる。なお、近接スイッチ22aの検出バー22bに対する相対的な取り付け位置は調整可能となっており、取り付け位置を変更することにより、上述の閾値を変更することができる。
The detection bar 22 b is provided on the rod side of the
連結リンク23は、一方の端部がバケット53の背面側に、他方の端部がベルクランク21の下端部に、それぞれが移動可能な状態で連結されている。
One end of the connecting
(コントローラ30)
本実施形態では、図3に示すように、コントローラ30を中心に制御ブロックが構成され、所定の条件下(後述)では、ブーム52を持ち上げていく際のバケット53のチルト角度(バケット53の姿勢)が自動的に制御される。
コントローラ30には、図3に示すように、モニタ(選択機構、補正量調整機構)31、電磁比例減圧弁33と接続されており、ブーム角度センサ、近接スイッチ22a、アタッチメント切換スイッチ(アタッチメント切換設定情報)、および後述するチルト角度調整制御に関する制御量調整情報等を含む入力信号が入力される。
(Controller 30)
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a control block is configured with the
As shown in FIG. 3, the
モニタ31は、ホイールローダ50のキャブ55内に設置された運転席の側方に取り付けられており、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効/無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力される。これにより、モニタ31を介して、チルト角度調整制御の実施を無効とするか否かの選択、チルト角度調整制御による調整量の変更を行うことができる。また、オペレータによって、モニタ31を用いて作業機の種類(バケットやフォークなど)に関する情報(作業機設定情報)が直接入力できるようにされている。
The
電磁比例減圧弁33は、コントローラ30からの指令によって作動し、パイロット圧を発生させる。高圧選択弁35によって、電磁比例減圧弁33で発生したパイロット圧とバケットPPC弁32で発生したパイロット圧のうちの高圧側のパイロット圧が選択され、選択されたパイロット圧に応じてバケットスプール34が移動し、バケットシリンダ22が作動する。すなわち、バケット操作レバーの操作量が大きく、電磁比例減圧弁33よりもバケットPPC弁32のパイロット圧の方が大きい場合には、実質的に、コントローラ30によるバケット53のチルト動作への介入は行われない。なお、この電磁比例減圧弁33を用いたコントローラ30によるバケット53のチルト角度調整制御については、後段にて詳述する。
The electromagnetic proportional
バケットPPC弁32は、オペレータによってキャブ55内に設けられたバケット操作レバーがチルト側、あるいはダンプ側に操作されると、バケットスプール34の作動回路内にレバー操作量に応じた圧力のパイロット圧油を供給するように作動する。すなわち、バケットPPC弁32は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット53のチルト角度を調整する。
When the bucket operating lever provided in the
バケットスプール34は、バケットPPC弁32から供給されるパイロット圧油によって作動し、バケットシリンダ22をチルト側、あるいはダンプ側へ駆動させる。すなわち、バケットPPC弁32は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット53のチルト角度を調整する。
The
なお、当業者にとって自明であるため詳細な説明を省略するが、リフトシリンダ24についても同様の回路が構成されており、操作レバーの操作によってブームが昇降する。
ここで、バケット側の回路には、図3に示すように、コントローラ30、電磁比例減圧弁33および高圧選択弁35などが付加されており、操作レバーが操作されなくてもコントローラ30からの信号によってバケットシリンダ22の作動が可能となっている。
Although detailed description is omitted because it is obvious to those skilled in the art, a similar circuit is configured for the
Here, as shown in FIG. 3, a
<バケット53のチルト角度制御>
ここで、上述したコントローラ30によるバケット53のチルト角度調整制御について、具体的に説明すれば以下の通りである。
<Tilt angle control of
Here, the tilt angle adjustment control of the
すなわち、本実施形態のホイールローダ50では、図2に示すように、バケット53を用いて土砂のすくい込み作業等を行う場合には、図4に示すフローチャートに従ってバケット53のチルト角度を調整する制御を行う。
That is, in the
なお、本実施形態では、上述したように、操作レバーの操作量に応じてバケットPPC弁32がバケット53のチルト角度を調整するとともに、近接スイッチ22aによってバケット角度を検出し、角度センサによってブーム角度を測定する構成となっている。
In the present embodiment, as described above, the
まず、ステップS1において、モニタ31からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット53が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット53の装着が確認できればステップS2へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。
First, in step S1, based on the work implement setting information from the
次に、ステップS2では、コントローラ30が、ブーム角を読み込む。ここで、ブーム角の検出については、上述したブーム角度センサ(図示しない)を用いて実施される。
次に、ステップS3では、バケット操作レバーが中立またはチルト状態であるか否かを確認する。ここで、中立またはチルト状態である場合には、ステップS4へ進み、それ以外の場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。なお、バケット操作レバーの操作位置に関しては、バケットPPC弁32が出力するパイロット圧を検出することによって判断することができる。
Next, in step S2, the
Next, in step S3, it is confirmed whether or not the bucket operation lever is in a neutral or tilted state. If it is in the neutral or tilt state, the process proceeds to step S4. Otherwise, the process proceeds to step S12, and the flag is turned OFF. The operation position of the bucket operating lever can be determined by detecting the pilot pressure output from the
なお、本実施形態において、ステップS3において、バケット操作レバーが中立のときだけでなく、チルト状態にある場合もチルト角度の調整制御を行うように設定されているのは、作業者が、チルト角度調整制御中にチルト操作してもチルト角度調整制御を中止しないようにするためである。これにより、本実施形態によるチルト角度調整制御の実行によって作業者が意図するチルト角度になっていない場合に、作業者が意図するチルト角度になるように、制御中のチルト角度の微調整のための操作を許容することができる。 In the present embodiment, in step S3, the tilt angle adjustment control is set not only when the bucket operation lever is in the neutral state but also in the tilt state. This is because the tilt angle adjustment control is not stopped even if the tilt operation is performed during the adjustment control. As a result, when the tilt angle adjustment control according to the present embodiment is not performed to achieve the tilt angle intended by the worker, the tilt angle being controlled is finely adjusted so that the tilt angle intended by the worker is obtained. Can be tolerated.
次に、ステップS4では、ブーム操作レバーが上げ操作中であるか否かを確認する。ここで、上げ操作中である場合には、ステップS5へ進み、それ以外の場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。なお、ブーム操作レバーの位置に関しても、バケット操作レバーと同様に、PPC弁から出力されるパイロット圧を検出することによって判断すればよい。 Next, in step S4, it is confirmed whether or not the boom operation lever is being raised. Here, if the raising operation is being performed, the process proceeds to step S5. Otherwise, the process proceeds to step S12, and the flag is turned OFF. The position of the boom operation lever may be determined by detecting the pilot pressure output from the PPC valve, similarly to the bucket operation lever.
次に、ステップS5では、フラグがONになっているか否かを確認する。ここで、フラグがONになっていればステップS6へ進み、OFFの場合にはステップS9へ進む。
次に、ステップS6では、ステップS5においてフラグがONになった後で、ブーム角の単位時間当たりの変化量に基づいてブーム角速度θ2を演算する。
Next, in step S5, it is confirmed whether or not the flag is ON. If the flag is ON, the process proceeds to step S6. If the flag is OFF, the process proceeds to step S9.
Next, in step S6, after the flag is turned on in step S5, the boom angular velocity θ2 is calculated based on the change amount of the boom angle per unit time.
次に、ステップS7では、ステップS6において演算されたブーム角速度θ2に基づいて、対応するEPC電流値の演算を行う(図5(a)参照)。これにより、図5(b)に示すように、ブーム角度が大きくなるにつれて減圧弁の2次圧を変化させて、バケット角を変化させて、バケット53からの荷こぼれを低減するように制御することができる(図6の実線参照)。なお、図5(a)に示すEPC電流値は、図3に示す制御量調整情報によって調整が可能である。
Next, in step S7, the corresponding EPC current value is calculated based on the boom angular velocity θ2 calculated in step S6 (see FIG. 5A). As a result, as shown in FIG. 5B, the secondary pressure of the pressure reducing valve is changed as the boom angle increases, and the bucket angle is changed to control the spillage from the
次に、ステップS8では、ステップS7において演算されたEPC電流値を出力する。これにより、バケット53のチルト角度を所望の角度に自動的に変化させることができる。
Next, in step S8, the EPC current value calculated in step S7 is output. Thereby, the tilt angle of the
続いて、ステップS5においてフラグがOFFの場合に進むステップS9では、近接スイッチ22aがONになっているか否か、すなわち、作業機のチルト角度が所定の閾値以上であるか否かを確認する。ここで、近接スイッチ22aがONになっていれば、ステップS10へ進む。一方、近接スイッチ22aがOFFになっている場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとしてスタートまで戻る。
Subsequently, in step S9 that proceeds when the flag is OFF in step S5, it is confirmed whether or not the
次に、ステップS10では、ブーム角θ2が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ2が閾値より小さい場合には、ステップS11へ進む。一方、θ2が閾値以上である場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。 Next, in step S10, it is confirmed whether or not the boom angle θ2 is smaller than a predetermined threshold value. If θ2 is smaller than the threshold value, the process proceeds to step S11. On the other hand, if θ2 is greater than or equal to the threshold value, the process proceeds to step S12, and the flag is turned OFF.
次に、ステップS11では、フラグをONとし、ステップS6へ進む。
なお、上述したチルト角度調整制御は、例えば、ブーム52の角度が変化し始めてから3秒以上経過した場合には、図5(c)の点線で示すように、補正を止めるように制御してもよい。これにより、バケット53による土砂のすくい込み作業からブーム52を持ち上げていく作業以外の作業時における本制御の実施を停止させることができる。
Next, in step S11, the flag is turned ON, and the process proceeds to step S6.
Note that the tilt angle adjustment control described above is performed such that, for example, when 3 seconds or more have passed after the angle of the
さらに、上述したバケット53のチルト角度調整制御は、オペレータの設定や作業内容に応じて、実施の有無を切り換え可能である。これにより、諸条件を満たす場合には必ず実施されることを回避して、必要な場合にのみ上記チルト角度調整制御を実施することができる。
Furthermore, the above-described tilt angle adjustment control of the
以上のように、本実施形態のホイールローダ50では、図1に示すように、平行リンク的モーション機構であるリンク機構20に対して作業機としてバケット53を装着している場合において、図4に示すように、バケット53が地面に置かれた状態でバケット53のチルト角が所定の閾値以上である場合には、コントローラ30が、ブーム52の角度変化に応じてバケット53のチルト角度を調整する制御を行う。
As described above, in the
これにより、バケット53のチルト角が閾値以上であるか否かに応じて制御の実施の有無を決定することができるため、作業機としてフォークを装着している際等、フルチルト状態でブーム52を上昇させていく場合に自動的にチルト角を制御することができる。よって、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ50において、バケット53を装着して土砂のすくい込み作業等を実施する場合でも、オペレータはバケット操作レバーを再操作することなく、荷こぼれ量を低減することができる。この結果、オペレータは、平行リンク的な動作を行わない一般的なZバーリンク機構を装着したホイールローダを操作する際と同様の感覚で土砂のすくい込み作業等を実施することができる。
Accordingly, since it is possible to determine whether or not the control is performed depending on whether or not the tilt angle of the
より具体的には、図6に示すように、ブーム52のヒンジピン高さ(ブーム52の持ち上げ角度)が大きくなるに従って、従来はほぼ一直線状(図中点線参照)であったチルト角度を、図中実線で示すように徐々に大きくなるように補正してチルト角度調整制御を行う。これにより、図中2点鎖線で示すZバーリンク機構と同じ様にチルト角を補正することで、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ50であってもバケット53からの荷こぼれを低減することができる。
More specifically, as shown in FIG. 6, as the hinge pin height of the boom 52 (lifting angle of the boom 52) is increased, the tilt angle, which has been generally straight (see the dotted line in the figure), is shown in FIG. Tilt angle adjustment control is performed with correction so as to gradually increase as indicated by the solid line. As a result, the tilt angle is corrected in the same manner as the Z-bar link mechanism indicated by the two-dot chain line in the figure, thereby reducing spillage from the
(実施形態2)
本発明に係る他の実施形態について、図8のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
(Embodiment 2)
Another embodiment according to the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
ここで、上記実施形態1においては、バケット角度を近接スイッチで検出したが、本実施形態では、近接スイッチではなく角度センサを用いて検出している。
具体的には、ステップS1において、モニタ31からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット53が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット53の装着が確認できればステップS2へ進む。一方、バケット以外の他の作業機が装着されている場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。
Here, in
Specifically, in step S1, based on the work implement setting information from the
次に、ステップS22では、コントローラ30が、バケット角、ブーム角を読み込む。ここで、バケット53のチルト角(バケット角)、ブーム角の検出については、それぞれ一般的なブーム角度センサ(図示せず)を用いて実施される。
Next, in step S22, the
なお、ステップS3〜ステップS8については、上記実施形態1と同様であるから、説明を省略する。
続いて、ステップS5においてフラグがOFFの場合に進むステップS19では、バケット角θ1が所定の閾値よりも大きいか否かを確認する。ここで、θ1が閾値よりも大きい場合には、ステップS10へ進む。一方、θ1が閾値以下である場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとしてスタートまで戻る。
Steps S3 to S8 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Subsequently, in step S19 which proceeds when the flag is OFF in step S5, it is confirmed whether or not the bucket angle θ1 is larger than a predetermined threshold value. If θ1 is larger than the threshold value, the process proceeds to step S10. On the other hand, if θ1 is equal to or smaller than the threshold value, the process proceeds to step S12, the flag is turned OFF, and the process returns to the start.
次に、ステップS20では、ブーム角θ2が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ2が閾値より小さい場合には、ステップS11へ進む。一方、θ2が閾値以上である場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。
次に、ステップS11では、フラグをONとし、ステップS6へ進む。
Next, in step S20, it is confirmed whether or not the boom angle θ2 is smaller than a predetermined threshold value. If θ2 is smaller than the threshold value, the process proceeds to step S11. On the other hand, if θ2 is greater than or equal to the threshold value, the process proceeds to step S12, and the flag is turned OFF.
Next, in step S11, the flag is turned ON, and the process proceeds to step S6.
(実施形態3)
本発明に係るさらに他の実施形態について、図9のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
(Embodiment 3)
Still another embodiment according to the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
ここで、上記実施形態1,2では、操作レバーの操作量に応じてバケットPPC弁32を用いてバケット53のチルト角度を調整する構成となっているが、本実施形態では、PPC弁の代わりにEPC弁を用いてバケット53のチルト角度を調整する構成としている。以下、その実施形態について説明する。
Here, in the first and second embodiments, the tilt angle of the
本実施形態では、図7に示すように、バケット操作レバーの操作量を示す信号が、コントローラ30に入力される。バケットスプール作動回路内には、EPC減圧弁132a,132bが配置されている。コントローラ30は、バケット操作レバーの操作量に応じた指令電流をEPC減圧弁132a,132bに出力する。これにより、バケット53が作動する。なお、このEPC減圧弁132a,132bについては、メインバルブに内蔵されてもよいし、バルブ外に外付けされてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, a signal indicating the operation amount of the bucket operation lever is input to the
本実施形態においては、上記実施形態2と同様に、バケット角、ブーム角ともに角度センサによって検出される。
また、上記実施形態1,2と同様に、コントローラ30には、モニタ31が接続されるとともに、ブーム角度センサ、バケット角度センサ、およびチルト角度調整制御に関する制御量調整情報や作業機設定情報等を含む入力信号が入力される。
In the present embodiment, as in the second embodiment, both the bucket angle and the boom angle are detected by the angle sensor.
Similarly to the first and second embodiments, a
さらに、モニタ31は、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効/無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力され、オペレータによってモニタ31を用いて作業機設定情報が直接入力できるようにされている点についても、上記実施形態1,2と同様である。
Further, the
コントローラ30は、図9のフローチャートに示す制御を実行する。
具体的には、ステップS1において、モニタ31からの信号等に基づいて、作業機としてバケット53が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット53の装着が確認できればステップS2へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップS12へ進み、フラグをOFFとする。
The
Specifically, in step S <b> 1, it is confirmed based on a signal from the
次に、ステップS22では、コントローラ30が、バケット角、ブーム角を読み込む。
ステップS3〜ステップS7については、上記実施形態1と同様である。
本実施形態では、上記実施形態1,2とは異なり、ステップS7の後にステップ17が実行される。
Next, in step S22, the
Steps S3 to S7 are the same as those in the first embodiment.
In the present embodiment, unlike the first and second embodiments, step 17 is executed after step S7.
ステップS17では、ステップS7において演算されたEPC電流値と操作レバーから入力されるEPC電流値とのうち、値が大きい方を選択する。なお、ここで値が大きい方のEPC電流値を選択するのは、バケット操作レバーの操作によってEPC減圧弁132a,132bを使用する場合には、図3に示す高圧選択弁35の機能を電気的に補う必要があるためである。
ステップS8、S11、S12、S19、S20については、図8に示した上記実施形態2と同じであるので、説明を省略する。
In step S17, the larger one of the EPC current value calculated in step S7 and the EPC current value input from the operation lever is selected. The larger EPC current value is selected here when the EPC
Steps S8, S11, S12, S19, and S20 are the same as those in the second embodiment shown in FIG.
(実施形態4)
本発明に係るさらに他の実施形態について、図10のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
(Embodiment 4)
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the flowchart of FIG.
ここで、上記実施形態3においては、バケット角度を角度センサで検出しているが、本実施形態では、実施形態1のように角度センサの代わりに近接スイッチ22aを用いて検出している。この場合においては、コントローラ30は、図10のフローチャートに示す制御を行う。
Here, in Embodiment 3 above, the bucket angle is detected by the angle sensor, but in this embodiment, the
図10のフローチャートは、図9のフローチャートにおけるステップS19を、図4のフローチャートにおけるステップS9に置き換えただけであり、その他のステップについては図9のフローチャートと変わるところはないので、詳細な説明は省略する。 In the flowchart of FIG. 10, only step S19 in the flowchart of FIG. 9 is replaced with step S9 in the flowchart of FIG. 4, and the other steps are not different from the flowchart of FIG. To do.
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of invention.
(A)
上記実施形態では、Zバーリンクを用いて平行リンクのような動作が可能な機構を搭載したホイールローダ50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(A)
In the above embodiment, the
本発明の適用範囲としては、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であればよく、例えば、いわゆる純粋な平行リンク機構を搭載したホイールローダに対して本発明を適用してもよい。 As an application range of the present invention, when the fork is mounted on the tip of the boom, when the fork is lifted from the state where the fork is placed on the ground, the fork is maintained in a parallel posture. For example, the present invention may be applied to a wheel loader equipped with a so-called pure parallel link mechanism.
(B)
上記実施形態では、チルト角度調整制御を、いわゆるオープン制御によって実施した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
(B)
In the above embodiment, the tilt angle adjustment control has been described by taking an example in which so-called open control is performed. However, the present invention is not limited to this.
例えば、現在のバケット角と目標チルト角度との差を検出してフィードバック制御をかけてもよい。 For example, feedback control may be performed by detecting the difference between the current bucket angle and the target tilt angle.
(C)
上記実施形態では、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、下限値となる閾値を35〜40度の範囲内に1つだけ設定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、閾値として、上限値、下限値の双方をチルト角度調整制御の閾値として設定してもよい。
(C)
In the embodiment described above, an example in which only one threshold value that is the lower limit value is set in the range of 35 to 40 degrees as the threshold value for determining whether or not to execute the tilt angle adjustment control described above has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, both the upper limit value and the lower limit value may be set as threshold values for tilt angle adjustment control.
(D)
上記実施形態では、バケット角度を、近接スイッチ22aや角度センサによって検出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バケットシリンダストロークセンサを用いてバケット角度を検出してもよい。
(D)
In the above-described embodiment, the bucket angle is described by taking an example in which the bucket angle is detected by the
For example, the bucket angle may be detected using a bucket cylinder stroke sensor.
本発明のホイールローダは、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができるという効果を奏することから、バケットを装着して作業を行う建設機械等の各種作業車両に対して広く適用可能である。 The wheel loader of the present invention avoids a decrease in workability at the time of attaching the bucket and can efficiently carry out the work using the bucket even in a wheel loader such as a wheel loader having a parallel link motion mechanism. Since it produces an effect, it can be widely applied to various work vehicles such as construction machines that perform work by attaching a bucket.
20 リンク機構
21 ベルクランク
22 バケットシリンダ
22a 近接スイッチ
22b 検出バー
23 連結リンク
24 リフトシリンダ
30 コントローラ(制御部)
31 モニタ(選択機構、補正量調整機構)
32 バケットPPC弁
33 電磁比例減圧弁
34 バケットスプール
35 高圧選択弁
50 ホイールローダ
51 車体
52 ブーム
53 バケット
54 タイヤ
55 キャブ
132a,132b EPC減圧弁
θ0a,θ0b バケット相対角
θ1a〜θ1c バケット角
θ2a〜θ2c ブーム角
20
31 Monitor (selection mechanism, correction amount adjustment mechanism)
32
Claims (6)
前記ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、前記フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずに前記ブームを持ち上げた際に、前記フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるリンク機構と、
前記ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、前記バケットを地面に置いた状態から前記ブームを持ち上げていく時に、前記バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、前記ブームの角度変化に応じて前記バケットのチルト角度調整制御を行う制御部と、
を備えているホイールローダ。 A boom mounted in front of the vehicle body in a state of being rotatable in the vertical direction;
When a fork is mounted as a work machine at the tip of the boom, when the boom is lifted without rotating the work machine from a state where the fork is placed on the ground, the fork is substantially parallel to the ground. A linkage mechanism maintained as is,
When a bucket is attached as a working machine to the tip of the boom, when the boom is lifted from a state where the bucket is placed on the ground, the boom is tilted at a predetermined threshold or more, and the boom A control unit that performs tilt angle adjustment control of the bucket according to an angle change of
Equipped with wheel loader.
請求項1に記載のホイールローダ。 The threshold value is at least one of a first threshold value that is an upper limit value and a second threshold value that is a lower limit value.
The wheel loader according to claim 1.
請求項1または2に記載のホイールローダ。 The threshold can be changed,
The wheel loader according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載のホイールローダ。 The threshold is set in a range of about 35 degrees to 40 degrees,
The wheel loader according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載のホイールローダ。 A selection mechanism capable of switching whether or not the tilt angle adjustment control is performed;
The wheel loader according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載のホイールローダ。 A tilt correction amount adjustment mechanism that enables adjustment of a control amount of the tilt angle by the tilt angle adjustment control;
The wheel loader according to any one of claims 1 to 5.
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