JP3541116B2 - 作業機の油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はバックホウにおいて、キャビン等の運転部と掘削作業装置のバケットとの接触を避ける為の油圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ブームが横に折れ曲がる構造等を採用したバックホウにおいては、運転部とバケットとの接触を避ける為の干渉防止制御手段を備えている。すなわち、運転部から前方及び横側方に所定距離だけ離れた位置に牽制面を想定して設け、バケットが運転部に向かって接近移動して来て、バケットの基準部分(通常、バケットピンに設定する)が牽制面に達すると、その接近移動を停止操作し、バケットと運転部との干渉が生じないように牽制するものである。例えば、特開平6‐17452号公報に示されたもの等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成においては、バケットが運転部から横方向については離れていく成分をもって運転部に接近してくるように移動する場合(図6参照)であっても、前牽制面A1又は横牽制面A2にバケットが達するとその作動を停止させるように制御するものであった。
【0004】
そうすると、掘削から旋回姿勢に移るべく、ブームを上昇操作してバケットを運転部の正面より運転部の横側方に移動させる際には、図6に示す矢印のように、前牽制面A1と横第1牽制面A2とが交差するコーナー部分を掠めるような感じでバケットを斜め移動させることが、迅速な移動を行える点で好ましいのであるが、そのときに、バケットの基準部分が牽制面に干渉する状態で斜め移動させてしまうと、前牽制面A1に達した時点で、干渉防止制御によってその移動が停止されてしまうことになる。
【0005】
従って、その場合にはアームを排土側に移動させる等によってバケットの基準部分を前牽制面A1及び横牽制面A2から遠ざかる位置に移動させる人為操作が必要であり、操作が面倒で煩わしいとともに、掘削作業装置の移動が円滑に行い難くなって作業能率の点でも芳しくない。そこで、バケットが前牽制面A1に達したら(又は、極めて接近したら)、アームを排土側に移動させてバケットが牽制面より運転部側に近づかないように自動操作させることにより、ブームの上昇操作やブームの右側へのオフセット移動を続行させて、掘削作業装置としての動きを止めることなく連続させることが考えられた。
【0006】
例えば、図13に示すように、アーム用制御弁22を、手動操作されるパイロット弁32a,32bの圧で操作するパイロット操作式の回路として、バケットの基準部分が牽制面に到達(又は接近)したことを検出する牽制面検出手段48と、アーム用制御弁22のアーム排土側にパイロット圧を供給するか否かを操作する電磁切換弁49とをアーム排土側自動操作制御手段50に接続する。つまり、バケット基準部分が牽制面に到達(又は接近)すると電磁切換弁49を圧供給位置に切換え、強制的にアーム用制御弁22を排土側に切換える制御を行うのである。
【0007】
但し、人為操作によるアームの排土側への逃げ操作を可能とする必要があるので、図13に示すように、パイロット弁32bによる人為操作系の圧と、自動制御によるパイロット圧との高い方をアーム用制御弁22に供給するための2個のチェック弁52,52(又はシャトル弁)を設けることになる。つまり、電磁比例切換弁の他に2個のチェック弁又はシャトル弁が必要であってコスト的に高価になるとともに、回路も複雑になるものであり、さらなる改善の余地が残されているように思える。
【0008】
そこで本発明の目的は、バケットを前述のように斜め移動した際に牽制面に差し掛かってしまう場合でも、自動的にアームが排土側に逃げ移動して掘削作業装置の連続移動を可能として、面倒なバケットの回避移動操作なく円滑に移動操作できて掘削作業装置の操作性が向上するものを、経済的、合理的に実現させる点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
第1発明は、常態でタンクに連通していて人為操作により制御弁にパイロット圧を供給するパイロット弁を備えると共に、このパイロット弁と前記制御弁との間のパイロット油路に切換弁を介装し、前記パイロット弁からのパイロット圧で前記制御弁を操作可能な人為操作系と、制御手段の指令により前記切換弁を切換えてパイロットポンプからのパイロット圧で前記制御弁を自動操作可能な制御操作系とを設け、
前記切換弁には、前記パイロットポンプに連通するポンプポートと前記制御弁に連通する弁ポートとを接続する制御操作位置と、前記パイロット弁に連通するパイロットポートと前記弁ポートとを接続する人為操作位置とを備えると共に、前記人為操作位置に付勢する復帰バネと、前記弁ポートに生じた圧が前記切換弁を人為操作位置に切換える方向に作用する操作油路とを備え、
前記制御手段の指令によって前記切換弁が前記人為操作位置と前記制御操作位置とに亘って交互に素早く切換操作されるように構成し、前記人為操作系からの操作により生じる切換弁の前記弁ポート側のパイロット圧と前記制御操作系からの制御により生じる切換弁の前記弁ポート側のパイロット圧との高い方の圧を前記制御弁に供給するパイロット圧調節機構を構成してあることを特徴とする。
【0010】
第2発明は、第1発明において、人為操作されるパイロット弁からのアーム排土操作用のパイロット圧によってアーム用制御弁を操作可能なもので人為操作系を構成し、
バケットの位置を検出する位置センサの検出情報に基づいて掘削作業装置の作動を制御して、バケットと運転部との干渉を防止するように構成し、ブームの上昇移動に伴ってバケットが運転部付近に設定された牽制面に近づくと、その牽制面より運転部にバケットが接近するのを回避するべくアームを排土側に駆動するように、アーム用制御弁を自動的に操作するもので制御操作系を構成してあることを特徴とする。
【0011】
〔作用〕
上記特徴構成によると、詳しくは実施形態の項において説明するが、パイロット油路における前記切換弁の弁ポート側に生じる人為操作系のパイロット圧と制御操作系のパイロット圧との高い方の圧をアーム用制御弁に供給するパイロット圧調節機構を、1個の切換弁のみで構成することができるので、前述した図13に示す比較例のものに比べて、部品点数が少なく構造が簡単で廉価に構成することが可能になる。
【0012】
つまり、ブームオフセット型バックホウにおいて、掬った土砂を旋回してから離れたトラック荷台に積み込むような作業では、アームを掻き込み操作して土砂を掬ってから旋回姿勢にするために、前述したように、前牽制面A1と横第1牽制面A2とが交差するコーナー部分を掠めるような感じでバケットを斜め移動させるように操縦する。従って、請求項2の構成では、バケットの基準部分が前牽制面A1に到達(又は接近)したことの検出信号によって切換弁がアーム用制御弁を強制的に排土側に切換えて、バケットを前牽制面A1から前方に遠ざけるように制御されるので、ブーム上昇を続行することができ、バケットを運転部の右横に収納しての旋回姿勢に迅速に移行させることが可能になる。
【0013】
請求項1の構成では、ドーザ作業機のドーザ昇降用油圧回路や、コンバインの刈取部昇降用油圧回路等の、制御操作系と人為操作系とを備えた作業機の油圧制御装置として適用させることが可能である。
【0014】
〔効果〕
その結果、請求項1又は2に記載の油圧制御回路では、人為操作系のパイロット圧と制御操作系のパイロット圧との高い方を制御弁に供給するパイロット圧調節機構を、従来に比べて構造簡単でコストダウンしながら実現でき、経済的、合理的なものにできた。
【0015】
請求項2に記載の油圧制御回路では、牽制面に干渉するように運転部正面より横側方にバケットを斜め移動させても、途中で停止することなく掘削作業装置を連続駆動でき、より迅速にバケット移動できて操作性に優れるようにしたバックホウのパイロット操作系に好適なものとなる利点がある。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1はバックホウの全体側面を示しており、ゴムクローラ型式の走行装置1に旋回台2が支持され、旋回台2の前部に掘削作業装置3が備えられている。掘削作業装置3は、油圧シリンダ11により上下に揺動操作されるブーム4、油圧シリンダ12により前後に揺動操作されるアーム5、及び油圧シリンダ13により揺動操作されるバケット6を備えて構成されている。
【0017】
掘削作業装置3のブーム4は、上下に揺動操作される第1ブーム部分4a、第1ブーム部分4aの前端の軸芯P1周りに揺動自在に連結された第2ブーム部分4b、第2ブーム部分4bの前端の軸芯P2周りに揺動自在に連結された支持ブラケット4cで構成されており、支持ブラケット4cにアーム5が連結されている。第1ブーム部分4aと支持ブラケット4cとに亘り、連係リンク8が架設されて平行四連リンクが構成されており、油圧シリンダ7により第2ブーム部分4bを揺動操作することによって、アーム5及びバケット6を平行に左右移動させる、いわゆるオフセット作動をさせる。
【0018】
図1及び図5に示すように旋回台2において、右側に掘削作業装置3が配置され、左側に運転席14や右及び左操作レバー9,10等で構成された運転部15が配置されている。旋回台2の左右中央において、掘削作業装置3と運転部15とを仕切る窓付きの縦仕切り板16が設けられており、縦仕切り板16の上端に旋回台2の外側に沿った上仕切り板17が固定されている。
【0019】
次に油圧回路構造、掘削作業装置3及び旋回台2等の操作構造について説明する。
図2に示すように、第1ブーム部分4a(ブーム4)の油圧シリンダ11の制御弁21、アーム5の油圧シリンダ12の制御弁22、バケット6の油圧シリンダ13の制御弁23、旋回台2の旋回モータ18の制御弁24、第2ブーム部分4bの油圧シリンダ7の制御弁25、右の走行装置1の制御弁26、左の走行装置1の制御弁27、サービスポート(図示せず)の制御弁28、並びに図1に示すドーザ19を昇降操作する油圧シリンダ51の制御弁29が備えられており、ポンプ20からの作動油が制御弁21〜29に供給されている。
【0020】
第1ブーム部分4aの制御弁21、アーム5の制御弁22、バケット6の制御弁23、旋回台2の制御弁24及び第2ブーム部分4bの制御弁25は、パイロット圧によるパイロット操作式で中立復帰型である。右及び左の走行装置1の制御弁26,27、サービスポートの制御弁28、ドーザ19の制御弁29は、操作レバー(図示せず)により操作される機械操作式で中立復帰型である。
【0021】
図3に示すように右操作レバー9は前後左右に操作自在に構成されており、右操作レバー9の後操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁31a、及び右操作レバー9の前操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁31b、右操作レバー9の右操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁33a、及び右操作レバー9の左操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁33bが備えられている。
【0022】
左操作レバー10も同様に前後左右に操作自在に構成されており、左操作レバー10の後操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁32a、及び左操作レバー10の前操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁32b、左操作レバー10の右操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁34a、及び左操作レバー10の左操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁34bが備えられている。
【0023】
図3に示すように左右に踏み操作自在な操作ペダル39が備えられており、操作ペダル39の左踏み操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁35a、及び操作ペダル39の右踏み操作によりパイロット圧を発生するパイロット弁35bが備えられている。パイロット弁31a〜35bにパイロット圧を供給するパイロットポンプ30が備えられている。
【0024】
図2及び図3に示すように、右操作レバー9のパイロット弁31a,31bと第1ブーム部分4aの制御弁21、右操作レバー9のパイロット弁33a,33bとバケット6の制御弁23とが、パイロット油路を介して接続されており、左操作レバー10のパイロット弁32a,32bとアーム5の制御弁22、左操作レバー10のパイロット弁34a,34bと旋回台2の制御弁24とが、パイロット油路を介して接続されている。操作ペダル39のパイロット弁35a,35bと第2ブーム部分4bの制御弁25とが、パイロット油路を介して接続されている。
【0025】
以上の構造により右操作レバー9を後操作するとパイロット弁31aからのパイロット圧により、制御弁21が第1ブーム部分4aの上昇側(油圧シリンダ11の伸長側)に操作され、右操作レバー9を前操作するとパイロット弁31bからのパイロット圧により、制御弁21が第1ブーム部分4aの下降側(油圧シリンダ11の収縮側)に操作される。右操作レバー9を右操作するとパイロット弁33aからのパイロット圧により、制御弁23がバケット6の排土側(油圧シリンダ13の収縮側)に操作され、右操作レバー9を左操作するとパイロット弁33bからのパイロット圧により、制御弁23がバケット6の掻き込み側(油圧シリンダ13の伸長側)に操作される。
【0026】
左操作レバー10を後操作するとパイロット弁32aからのパイロット圧により、制御弁22がアーム5の掻き込み側(油圧シリンダ12の伸長側)に操作され、左操作レバー10を前操作するとパイロット弁32bからのパイロット圧により、制御弁22がアーム5の排土側(油圧シリンダ12の収縮側)に操作される。左操作レバー10を右操作するとパイロット弁34aからのパイロット圧により、制御弁24が旋回台2の右旋回側に操作され、左操作レバー10を左操作すると、パイロット弁34bからのパイロット圧により、制御弁24が旋回台2の左旋回側に操作される。
【0027】
操作ペダル39を左踏み操作するとパイロット弁35aからのパイロット圧により、第2ブーム部分4bの制御弁25が左揺動側(油圧シリンダ7の伸長側)に操作され、操作ペダル39を右踏み操作するとパイロット弁35bからのパイロット圧により、第2ブーム部分4bの制御弁25が右揺動側(油圧シリンダ7の収縮側)に操作される。
【0028】
右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39を中立位置から大きく操作する程、パイロット弁31a〜35bのパイロット圧が大きくなるように構成されている。これにより、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39を中立位置から大きく操作する程、パイロット弁31a〜35bのパイロット圧が大となり、制御弁21〜25が流量大側に操作される。つまり、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39を大きく操作する程、油圧シリンダ7,11,12,13及び旋回モータ18が高速で作動する。
【0029】
次に、旋回台2に対して設定される前牽制面A1、横第1牽制面A2、横第2牽制面A3等について説明する。
図4及び図5に示すように、縦仕切り板16の前縁部及び上仕切り板17の前縁部より前方に所定距離だけ離れた前牽制面A1、及び縦仕切り板16の横側部から右方に所定距離だけ離れた横第1牽制面A2とさらに外方に横第2牽制面A3とが想定されて、制御手段としての制御装置40(図3参照)に設定されている。ここに、縦仕切り板16及び上仕切り板17を外部フレームと称する。
【0030】
この場合、バケット6をアーム5の先端に連結しているバケットピン6aが、前牽制面A1に位置する状態において、バケット6を最も運転部15側に近づくように揺動操作しても、縦仕切り板16の前縁部及び上仕切り板17の前縁部から所定距離だけ離れた軌跡C1に、バケット6の先端が位置するように前牽制面A1が設定されている。バケットピン6aが横第1牽制面A2に位置する状態において、バケット6の左横側面が縦仕切り板16から所定距離だけ離れた軌跡C2に位置するように、横第1牽制面A2が設定されている。
【0031】
前及び横第1牽制面A1,A2から所定距離だけ前方又は右方に離れた面が設定され、この空間の面と前及び横第1牽制面A1,A2との間が、前牽制領域B1及び横第1牽制領域B2として制御装置40に設定されている。横牽制領域B2の外側面を横第2牽制面A3とする。そして、横第2牽制面A3より更に外側に横第3牽制面が設けてあり、横第2牽制面A3と横第3牽制面との間に横第2牽制領域B3が設けてある。
以上のような前及び横第1,第2牽制面A1,A2,A3、前及び横牽制領域B1,B2,B3は旋回台2に対して設定されているものであり、旋回台2が旋回するのに伴い、旋回台2と一緒に移動していくものである。
【0032】
図1及び図4に示すように、旋回台2と第1ブーム部分4aとの連結部に、旋回台2に対する第1ブーム部分4aの上下角度を検出する角度センサ36が備えられ、第1及び第2ブーム部分4a,4bの連結部に、第1ブーム部分4aに対する第2ブーム部分4bの左右角度を検出する角度センサ37が備えられている。支持ブラケット4c及びアーム5の連結部に、第2ブーム部分4bに対するアーム5の前後角度を検出する角度センサ38が備えられている。ここに、角度センサ36,37,38を位置センサと称する。
【0033】
以上のような角度センサ36,37,38の検出値が制御装置40に入力されており、後述するように角度センサ36,37,38の検出値に基づいて、前及び横第1,第2牽制面A1,A2,A3、前及び横牽制領域B1,B2に対するバケットピン6aの位置が、制御装置40において検出される。
図3に示すように、右操作レバー9のパイロット弁31aと第1ブーム部分4aの制御弁21とを接続するパイロット油路(第1ブーム部分4aの制御弁21を上昇側に操作するパイロット油路)、左操作レバー10のパイロット弁32aとアーム5の制御弁22とを接続するパイロット油路(アーム5の制御弁22を掻き込み側に操作するパイロット油路)、並びに操作ペダル39のパイロット弁35aと第2ブーム部分4bの制御弁25とを接続するパイロット油路(第2ブーム部分4bの制御弁25を左揺動側に操作するパイロット油路)の各々に、電磁操作式の圧力制御弁41,42,43が備えられている。
【0034】
従って、圧力制御弁41,42,43によりパイロット圧を減圧操作して(最高圧は右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39で設定されている値)、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39の操作位置に関係なく、第1ブーム部分4aの制御弁21の上昇側の開度、アーム5の制御弁22の掻き込み側の開度、第2ブーム部分4bの制御弁25の左揺動側の開度を任意に変更できる。圧力制御弁41,42,43によりパイロット圧を零に設定することによって、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39の操作位置に関係なく、第1ブーム部分4aの油圧シリンダ11、アーム5の油圧シリンダ12、第2ブーム部分4bの油圧シリンダ7を停止させることができる。
【0035】
次に、掘削作業装置3に対する牽制領域B1,B2,B3との関係について説明する。この場合にバケット6の位置がどの位置にあるかを定義する必要があるので、ここでは、バケット6の基準位置としてバケットピン6aを採用して制御を行うものとする。図8に示すように、制御装置40において角度センサ36,37,38の検出値による第1ブーム部分4aの上下角度、第2ブーム部分4bの左右角度及びアーム5の前後角度と、第1ブーム部分4a、第2ブーム部分4b及びアーム5の各長さとにより、バケットピン6aの位置が常時検出されている。
【0036】
従って、その検出結果に基づいて、バケットピン6aの位置がどの領域にあるかいなかを判断して、前牽制領域B1にある場合と横牽制領域B2,B3にある場合と両牽制領域B1,B2,B3よりも外側に位置する他の領域にある場合との夫々の場合に対応した制御、つまり、前牽制領域B1にある場合の前牽制制御、横牽制領域B2,B3にある場合の横牽制制御、他の領域にある場合の通常制御を行うようにしてある(S100〜S103)。
【0037】
図9に示すように、通常制御においては、前記した左右操作レバー10,9と操作ペダル39への操作に基づいて、第1ブーム部分4aの上下動指令がある場合はブームの上下動を行い、アーム5の前後動つまり排土側と掻込み側への動作指令があるとアーム5の前後動作を行わせ、第2ブーム部分4bを左右揺動させる操作指令があると第2ブーム部分4bとアーム5とを一体で左右揺動させる、いわゆるオフセット作動を行わせる(S201〜S206)。
【0038】
ここでの制御は第1ブーム部分4a等の移動速度は減速しない状態に設定する。上記した通常制御を行っている状態でバケットピン6aの位置が横牽制領域B2の横第2牽制面A3に至った場合には、ブームつまり第2ブーム部分4bに対して左揺動指令がある場合には、左側への揺動操作を停止する(S207〜S209)。つまり、左揺動指令があるということは、バケット6が少なくとも運転部15に侵入してくる場合であるので、この場合においては、バケット6の慣性を考慮して、外側の横第2牽制面A3で停止操作を行うようにしてある。したがって、右側への揺動指令によって、運転部15より遠ざかる方向に移動する場合には、通常の制御を行う。
【0039】
図10に示す前牽制制御について説明する。まず、掘削作業装置3に動作指令が出た場合の操作について説明する。つまり、ブーム4に対して上下動指令が出た場合には、次のような制御を行う。バケットピン6aが図4、図5に示す前牽制領域B1に入り込んだ場合であって、右操作レバー9を後操作して第1ブーム部分4aを上昇操作しているときの、バケットピン6aが前牽制面A1に達する前の場合の取扱いについて次のように行う。
【0040】
この場合の具体的操作形態は、図3に示す圧力制御弁41によりパイロット弁31aのパイロット圧が減圧操作されて、右操作レバー9の後操作の操作位置に関係なく、第1ブーム部分4aの上昇速度(油圧シリンダ11の伸長速度)が減速操作されるのであり、バケットピン6aが前牽制面A1に接近するほど、第1ブーム部分4aの上昇速度(油圧シリンダ11の伸長速度)が大きく減速操作される(S301,302,305)。バケットピン6aが前牽制面A1に達した場合については(S303,304)、後述する。
【0041】
逆に右操作レバー9を前操作して第1ブーム部分4aを下降操作すると、バケットピン6aが前牽制面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前牽制面A1及び前牽制領域B1に位置していても、これに関係なく右操作レバー9の前操作の操作位置に対応する速度で、第1ブーム部分4aが下降操作される(S306)(図3に示すように右操作レバー9のパイロット弁31bのパイロット油路には、圧力制御弁41が設けられていない点による)。
【0042】
前牽制領域B1において、ブーム4に対して上下動指令が出た場合には、次のような制御を行う。バケットピン6aが前牽制領域B1に入り込んだ状態において(S307)、左操作レバー10を後操作してアーム5を掻き込み操作すると、バケットピン6aが前牽制面A1に接近する状態となる(S308)。
【0043】
この状態において図3に示す圧力制御弁42によりパイロット弁32aのパイロット圧が減圧操作され、左操作レバー10の後操作の操作位置に関係なく、アーム5の掻き込み速度(油圧シリンダ12の伸長速度)が減速操作されるのであり、バケットピン6aが前牽制面A1に接近するほど、アーム5の掻き込み速度(油圧シリンダ12の伸長速度)が大きく減速操作される(S308,310)。バケットピン6aが前牽制面A1に達すると(S308)、図3に示す圧力制御弁42によりパイロット弁32aのパイロット圧が零に設定されて、左操作レバー10の後操作の操作位置に関係なく制御弁22が中立位置に操作され、アーム5(油圧シリンダ12)が停止する(S309)。
【0044】
逆に、左操作レバー10を前操作してアーム5を排土側に操作すると(S307)、バケットピン6aが前牽制面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前牽制面A1及び前牽制領域B1に位置していても、これに関係なく左操作レバー10の前操作の操作位置に対応する速度で、アーム5が排土側に操作される(S311)(図3に示すように左操作レバー10のパイロット弁32bのパイロット油路には、圧力制御弁42が設けられていない点による)。
【0045】
バケットピン6aが前牽制領域B1に入り込んだ状態において、操作ペダル39を踏み操作して第2ブーム部分4bを揺動操作して、バケットピン6aが前牽制面A1に接近する状態となる(S315)。
この状態において、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧が減圧操作されて、操作ペダル39の左踏み操作の操作位置に関係なく、第2ブーム部分4aの左揺動速度(油圧シリンダ7の伸長速度)が減速操作されるのであり、バケットピン6aが前牽制面A1に接近するほど、第2ブーム部分4aの左揺動速度(油圧シリンダ7の伸長速度)が大きく減速操作される(S317)。バケットピン6aが前牽制面A1に達すると(S313)、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧が零に設定されて、操作ペダル39の左踏み操作の操作位置に関係なく制御弁25が中立位置に操作され、第2ブーム部分4b(油圧シリンダ7)が停止する(S314)。
【0046】
逆に操作ペダル39を踏み操作して第2ブーム部分4bを反対側に向けて揺動操作すると(S315)、バケットピン6aが前牽制面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前牽制面A1及び前牽制領域B1に位置していても、これに関係なく操作ペダル39の踏み操作の操作位置に対応する速度で、第2ブーム部分4bが揺動操作される(S316)(図3に示すように操作ペダル39のパイロット弁35bのパイロット油路には、圧力制御弁43が設けられていない点による)。
【0047】
次に、第1ブーム部分4aの上昇操作によりバケットピン6aが前牽制面A1に達した場合(S302)、及びアーム5の掻き込み操作によりバケットピン6aが前牽制面A1に達した場合について説明する。
図3に示すように、左操作レバー10のアーム排土用パイロット弁32bとアーム用制御弁22との間のパイロット油路45に、電磁操作式の切換弁(パイロット圧調節機構Eの一例)44を介装してある。
【0048】
切換弁44は、パイロットポンプ30に連通するポンプポートpとアーム用制御弁22に連通する弁ポートvとを接続する制御操作位置44aと、アーム排土用パイロット弁32bに連通するパイロットポートrと弁ポートvとを接続する人為操作位置44bとを備えた2位置切換え式の高速電磁応答弁に構成されている。そして、通常は切換弁44を人為操作位置44bに維持するべく付勢する復帰バネ46と、弁ポートvに生じた圧が切換弁44を人為操作位置44bに切換える方向に作用する操作油路47とを備えており、制御装置(制御手段の一例)40の指令による制御信号(パルス信号)によって生じる電磁力を受けると、切換弁44を人為操作位置44bと制御操作位置44aとに亘って相互に素早く切換わるように構成してある。
【0049】
例えば、右操作レバー9の後操作による第1ブーム部分4aの上昇によりバケットピン6aが前牽制面A1に達した場合、制御装置40による制御信号(パルス信号)により、圧力制御弁41が開通側に切換えられるのと同時に、ノーマルポジション(常態)で人為操作位置44bにある切換弁44が人為操作位置44bと制御操作位置44aとの間で振動的に連続往復移動し、パイロットポンプ3 0からの圧油が切換弁44の制御操作位置44aのポンプポートp及び弁ポートvを通って、アーム排土側の切換弁44より流路下手側のパイロット油路45における制御弁22側部分にパイロット圧が立つようになる。
【0050】
これにより、パイロットポンプ30によるパイロット圧が第1ブーム部分用制御弁21(上昇側)と、アーム用制御弁22(排土側)との双方に供給される状態となり、第1ブーム部分4aが最低速度で上昇操作(油圧シリンダ11が伸長)されるのと同時に(S303)、アーム5が排土側(油圧シリンダ12が収縮)に操作される(S304)。この場合、アーム5の排土側への移動速度を十分に速くして、第1ブーム部分4aの上昇速度を減速しないようにしても良い。
【0051】
以上のような操作が行われると、図4に示すように第1ブーム部分4aが上昇操作されるのと同時に、第2ブーム部分4aとアーム5の間の角度Dが少しずつ大きくなる状態となって、バケットピン6aが前牽制面A1に沿って上昇していく状態となる(角度センサ36,37,38の検出値等に基づいて、バケットピン6aの位置を検出しながら、バケットピン6aが前牽制面A1に常に位置するように、制御装置40によって切換弁44の切換え移動速度が設定され、それによってアーム用制御弁22(排土側)へのパイロット圧が制御される)。これと同時に右操作レバー9を左操作して、バケット6を掻き込み操作すると、バケット6を水平に維持することができる。
【0052】
又、上述のように、制御装置40の働きによって切換弁44が操作されて自動的にアームを排土側に動かすアーム排土側自動操作制御が行われている最中に(或いはその制御開始と同時に)、アーム5を排土側に逃がし移動させるべくアーム排土用パイロット弁32bを人為操作した場合には、それによる人為パイロット圧が切換弁44のパイロットポートrに作用する。すると、制御中では切換弁44は2位置の間を往復移動しているので、人為パイロット圧も操作油路47に供給されて切換弁44を人為操作位置44bに付勢するように作用する。
【0053】
従って、アーム排土用パイロット弁32bを人為操作することにより生じる操作油路47が存在する切換弁44の弁ポートv側のパイロット油路45中の人為パイロット圧が制御装置40の指令により生じる操作油路47が存在する切換弁44の弁ポートv側のパイロット油路45中のパイロット圧(制御パイロット圧)よりも高いときには、復帰バネ46の力と操作油路47に作用する人為パイロット圧の力との和が、切換弁44を制御操作位置44aに操作する電磁力よりも上回るようになる。従って、切換弁44が人為操作位置44bに付勢維持され、高い方である人為操作によるパイロット圧(人為パイロット圧)がアーム用制御弁22に供給されてアーム5を迅速に排土側に移動させ、バケット6を前牽制面A1から前方に逃げ移動できるようになる。
【0054】
又、アーム排土用パイロット弁32bを人為操作しても、その操作量が少なくて人為パイロット圧が制御パイロット圧よりも低いときには、復帰バネ46の力と操作油路47に作用する人為パイロット圧の力との和よりも、切換弁44を制御操作位置44aに操作する電磁力が上回るようになり、切換弁44が2位置の間を往復移動することによる高い方である制御パイロット圧がアーム用制御弁22に供給され、バケットピン6aが前牽制面A1に常に位置するように、アーム用制御弁22(排土側)へのパイロット圧が制御される状態が続行される。
【0055】
本油圧回路では、アーム排土用パイロット弁32bとそのパイロット油路45等で人為操作系JSが、かつ、アーム排土側自動操作制御を行わせるための制御装置40等で制御操作系SSが夫々構成されているものである。
【0056】
次に、横牽制制御について説明する。この横牽制制御においては、バケットピン6aが横第1牽制領域B2、及び、横第2牽制領域B3に位置する場合の制御形態は殆ど同じであるので、横第1牽制領域B2に位置する場合を主として説明して、横第2牽制領域B3に位置する場合は異なる点だけを説明する。
【0057】
バケットピン6aの位置が横第1牽制領域B2に位置する状態からの制御について説明する。まず、オフセット操作指令が出ているかいなか、そしてその指令が左揺動を示唆しているかいなかが問題となる(S401)。操作ペダル39を左踏み操作して、第2ブーム部分4bを左揺動操作すると、バケットピン6aが横第1牽制面A2に接近する状態となる(S404)。
【0058】
この状態において、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧が減圧操作されて、操作ペダル39の左踏み操作の操作位置に関係なく、第2ブーム部分4bの左揺動速度(油圧シリンダ7の伸長速度)が減速操作されるのであり(S404)、バケットピン6aが横牽制面A2に接近するほど、第2ブーム部分4bの左揺動速度(油圧シリンダ7の伸長速度)が大きく減速操作される。バケットピン6aが横第1牽制面A2に達すると、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧が零に設定されて、操作ペダル39の左踏み操作の操作位置に関係なく制御弁25が中立位置に操作され、第2ブーム部分4b(油圧シリンダ7)が停止する(S403)。
【0059】
逆に、操作ペダル39を右踏み操作して第2ブーム部分4bを右揺動操作すると、バケットピン6aが横第1牽制面A2から離間する状態となるので、バケットピン6aが横第1牽制面A2及び横第1牽制領域B2に位置していても、これに関係なく操作ペダル39の右踏み操作の操作位置に対応する速度で、第2ブーム部分4bが右揺動操作される(図3に示すように操作ペダル39のパイロット弁35bのパイロット油路には、圧力制御弁43が設けられていない点による)(S405)。
【0060】
バケットピン6aが横第1牽制領域B2に入り込んだ状態において、第1ブーム部分4aを上昇及び下降操作しても、アーム5を掻き込み側及び排土側に操作しても、バケットピン6aは横第1牽制面A2に接近する状態とはならないので、バケットピン6aが横第1牽制領域B2に入り込んだ状態において、第1ブーム部分4aの上昇及び下降操作、アーム5の掻き込み側及び排土側への操作は自由に行うことができる(S406〜S409)。
【0061】
バケットピン6aが横第2牽制領域B3に位置する場合には、ステップS402で示した判断対象である横第1牽制面A2を横第2牽制面A3に切り換えるだけで、他のステップで示す制御はそのまま使える。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックホウの全体側面図
【図2】掘削作業装置の油圧シリンダ及び制御弁等を示す油圧回路図
【図3】パイロット操作系を示す油圧回路図
【図4】前牽制面及び前牽制領域を示す側面図
【図5】前及び横牽制面、前及び横牽制領域を示す平面図
【図6】バケットが前方より横牽制領域に入り込む状態を示す平面図
【図7】バケットが側方より横牽制領域に入り込む状態を示す平面図
【図8】全体制御フロー図
【図9】通常制御フロー図
【図10】前牽制面及び前牽制領域における制御の流れの前半を示すフロー図
【図11】前牽制面及び前牽制領域における制御の流れの後半を示すフロー図
【図12】横牽制制御を示すフロー図
【図13】パイロット操作系の比較例を示す油圧回路図
【符号の説明】
3 掘削作業装置
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
15 運転部
22 制御弁
30 パイロットポンプ
32b パイロット弁
36,37,38 位置センサ
40 制御手段
44 切換弁
44a 制御操作位置
44b 人為操作位置
46 復帰バネ
47 操作油路
A1,A2 牽制面
JS 人為操作系
SS 制御操作系
E パイロット圧調節機構
p ポンプポート
r パイロットポート
v 弁ポート
Claims (2)
- 常態でタンクに連通していて人為操作により制御弁(22)にパイロット圧を供給するパイロット弁(32b)を備えると共に、このパイロット弁(32b)と前記制御弁(22)との間のパイロット油路(45)に切換弁(44)を介装し、前記パイロット弁(32b)からのパイロット圧で前記制御弁(22)を操作可能な人為操作系と、制御手段(40)の指令により前記切換弁(44)を切換えてパイロットポンプ(30)からのパイロット圧で前記制御弁(22)を自動操作可能な制御操作系とを設け、
前記切換弁(44)には、前記パイロットポンプ(30)に連通するポンプポート(p)と前記制御弁(22)に連通する弁ポート(v)とを接続する制御操作位置(44a)と、前記パイロット弁(32b)に連通するパイロットポート(r)と前記弁ポート(v)とを接続する人為操作位置(44b)とを備えると共に、前記人為操作位置(44b)に付勢する復帰バネ(46)と、前記弁ポート(v)に生じた圧が前記切換弁(44)を人為操作位置(44b)に切換える方向に作用する操作油路(47)とを備え、
前記制御手段(40)の指令によって前記切換弁(44)が前記人為操作位置(44b)と前記制御操作位置(44a)とに亘って交互に素早く切換操作されるように構成し、前記人為操作系からの操作により生じる切換弁(44)の前記弁ポート(v)側のパイロット圧と前記制御操作系からの制御により生じる切換弁(44)の前記弁ポート(v)側のパイロット圧との高い方の圧を前記制御弁(22)に供給するパイロット圧調節機構(E)を構成してあることを特徴とする作業機の油圧制御装置。 - 人為操作されるパイロット弁(32b)からのアーム排土操作用のパイロット圧でアーム用制御弁(22)を操作可能なもので前記人為操作系を構成し、
バケット(6)の位置を検出する位置センサの検出情報に基づいて掘削作業装置(3)の作動を制御して、前記バケット(6)と運転部(15)との干渉を防止するように構成し、ブーム(4)の上昇移動に伴って前記バケット(6)が運転部付近に設定された牽制面(A1)に近づくと、その牽制面(A1)より運転部(15)に前記バケット(6)が接近するのを回避するべくアーム(5)を排土側に駆動するように、アーム用制御弁(22)を自動的に操作するもので前記制御操作系を構成してある請求項1に記載の作業機の油圧制御装置。
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