JP3608914B2 - Backhoe interference prevention device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はバックホウにおいて、運転部とバケットとの接触を避ける干渉防止制御に係り、詳しくは、バケットを停止操作してから完全に停止する迄の慣性移動領域を、条件によってはバケットの移動経路として使えるようにして、掘削作業装置の操作性や能率を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平8‐74295号公報に示されたもののように、ブームが横側方に腰折れ変位できるバックホウでは、運転部とバケットとの接触を避ける為に、運転部から前方、右側方、及び上方に所定距離だけ離れた牽制面を想定し、バケットが運転部に向けて接近移動しているときにその牽制面に差し掛かると、それ以上運転部に近づかないようにバケットの動きを停止させる干渉防止制御を行うようにしていた。前記公報では、その図3に示されたA1,A3等で牽制面を構成しており、その牽制面は、掘削作業装置の慣性による停止遅れを考慮して、幾分運転部との間隔が広い目となるように設定してある。
【0003】
つまり、図6に示すように、バケット6が運転部15に近づいても良い限界の面、換言すれば、そこから運転部への移動を絶対に阻止する前及び横の阻止面としてA1,A2とすれば、その阻止面A1,A2は、牽制面A0,A3から若干運転部に寄った箇所に存在することになり、A0とA1との間隔がバケットの前慣性移動用領域B1に、かつ、A2,A3との間隔がバケットの横慣性移動用領域B2に相当する。従って、干渉防止制御が作動したときのバケットの完全停止位置は、実際には前又は横慣性移動用領域B1,B2に存在していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
バックホウにおける掘削作業では、土砂を掬って旋回し、トラック荷台や別の箇所に土砂を降ろすといった使い方が多く、そのときに作業性に優れた迅速なバケット移動を行うには、土砂を掬ったバケットを、複合操作によって運転部前方から運転部右横に斜め移動させるように操作して、掘削作業装置を掘削姿勢から旋回姿勢に移行させるのが良い。つまり、図6に示す一点破線の矢印のように、運転部の正面より運転部の横側方に移動させる際に、前牽制面A0と横牽制面A3とが交差するコーナー部分を掠めるようにバケット6を移動させることが、迅速な移動を行えることになる。
【0005】
しかしながら、そのときに、図6の実線の矢印のように運転部15に近づき過ぎたラインを通り、バケット6の基準部分が前牽制面A0に差し掛かると、その時点でバケットが停止することになる。この場合には、一旦手動操作でアームを排土側に逃がし操作することになり、バケットの円滑な移動が行えない。つまり、従来では、バケットが運転部から横方向には離れていく成分を持って移動する場合であっても、前牽制面A0を越えて運転部が位置する領域内にバケットの基準部分が差し掛かる場合には、バケットの作動を停止させていたのである。
【0006】
本発明の目的は、阻止面と牽制面との間の慣性移動用領域を上手く使うことにより、運転部とバケットとの干渉を防止する制御を行いながら、バケットの移動を円滑に行える範囲を拡大し、作業効率の改善と操作性向上を図る点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
第1発明は、バケットの位置を検出する位置センサを備え、この位置センサの検出に基づいてバケットの作動を制御する制御手段を設け、運転部から所定距離だけ離れた空間位置に、バケットの前方からの運転部への入り込みを阻止する前牽制面と、バケットの横側方からの運転部への入り込みを阻止する横牽制面とを想定するとともに、横牽制面から運転部側に寄った位置に、バケットの横側方からの運転部への入り込みを絶対阻止する横阻止面を想定し、
前記制御手段によって、前記バケットが運転部に近づく方向の横向き移動成分を持って運転部に向って接近してくる場合には、前記前牽制面と前記横牽制面で囲まれた運転席側の領域への前記バケットの侵入に対して前記前牽制面及び前記横牽制面で入り込みを阻止し、前記バケットが運転部に近づかない方向の横向き移動成分を持って前方から運転部に向って接近してくる場合には、前記前牽制面と前記横阻止面で囲まれた運転席側の領域への前記前牽制面からの前記バケットの侵入を阻止するとともに、前記前牽制面における前記横牽制面と前記横阻止面との間に形成される領域の幅内からの当該領域内への入り込みを許容するように構成したことを特徴とする。
【0008】
第2発明は、第1発明において、バケットが運転部に近づかない方向の横向き移動成分を持って前牽制面から運転部側に入り込んだ後の侵入状態では、バケットの運転部から遠ざかる方向への横移動は許容し、運転部に近づく方向への横移動は阻止するように構成してあることを特徴とする。
【0009】
第3発明は、第2発明において、バケットを横移動させる横移動シリンダの制御弁をパイロット圧で切換えるよう構成し、バケットを運転部に向けて横移動させる側のパイロット圧を検出する圧検出手段を設け、この圧検出手段が圧を検出しているときには、侵入状態における運転部に近づく方向への横移動が阻止されるように、圧検出手段をパイロット操作系に連係してあることを特徴とする。
【0010】
〔作用〕
請求項1の構成は、バケットの慣性による停止遅れのための牽制面と阻止面との間の慣性移動用領域は、要するに運転部との干渉が生じない所であるから、その慣性移動用領域をバケットの移動方向によっては使えるようにして、実質的に移動可能領域を拡げようする考えである。
【0011】
すなわち、図6、図13を参照して説明すれば、バケット6が運転部15に近づく方向の横向き移動成分を持って運転部15に向って接近してくる場合には、前牽制面A0及び横牽制面A3で入り込みを阻止する(図13の矢印c,eの場合)。そして、バケット6が運転部15に近づかない方向の横向き移動成分を持って運転部15に向って接近してくる場合には、横牽制面A3と横阻止面A2との間に形成される領域、すなわち、横慣性移動用領域B2への前牽制面A0からの入り込みを許容する(図13のa,bの場合)。
【0012】
前者の場合は、慣性による停止遅れを考慮すべきバケットの動きであり、牽制面本来の機能を発揮させるものである。これに対して、後者の場合は、バケットが運転部から横に逃げる方向に移動するものであるから、そのときにはバケット6が横阻止面A2よりも運転部15側には寄らないことになり、従って、その条件のときに限り、横慣性移動用領域B2への侵入を許容するのである。故に、図13の矢印aに示すように、バケット6が前及び横牽制面A0,A3を掠めるように移動させるときに、誤って、前牽制面A0に突入させてしまっても、その前牽制面A0での突入部分が横方向の慣性移動用領域B2のときには、そのままバケット6の斜め移動が続行されるようになり、一旦停止することなく掘削作業装置を動かし続けられるのである。
【0013】
但し、運転部15に近づかない方向の横向き移動成分を持ってバケット6が移動しても、図13の矢印dに示すように、横慣性移動用領域B2よりも運転部15に横方向で寄った箇所で前牽制面A0に突入した場合は、従来通りバケット6は停止する。
【0014】
請求項2の構成によれば、バケットが運転部に近づかない方向の横向き移動成分を持って前牽制面から運転部側に入り込んだ後の侵入状態では、バケットの運転部から遠ざかる方向への横移動は許容し、運転部に近づく方向への横移動は阻止するものである。つまり、図14に示すように、横慣性移動用領域B2に侵入した後に、運転部15から横に遠ざかることになる矢印イ方向、及び運転部15との横方向距離が変わらない矢印ロ方向にバケット6を動かすのは可能であるが、運転部15に近づくことになる矢印ハ方向に動かすのは阻止するのである。
【0015】
つまり、運転部との干渉の生じない横慣性移動用領域内であっても、そこからさらに運転部に近づくのを許すと、もはや、慣性による停止遅れをその慣性移動用領域でカバーできないおそれがあるからであり、そのおそれのない遠ざかる方向の移動は許容することにより、運転部との干渉が生じないようにしながら掘削作業装置の移動操作に融通が効くようになり、動かし続けられる範囲をさらに拡大することが可能になる。
【0016】
又、慣性移動用領域においてバケットが運転部に近づく動きを阻止するためには、バケットを運転部に近づける操作指令が出されたか否かを検出することが必要であるから、請求項3の構成によれば、バケットを運転部に向けて横移動させる側のパイロット圧を検出する圧検出手段を設けてその判断を行わせるものである。すなわち、バケットが慣性移動用領域内に存在する侵入状態において、圧検出手段がパイロット圧を検出すれば、直ちに制御弁にパイロット圧が行かないようにする等により、圧検出手段をパイロット操作系に連係するのである。
【0017】
〔効果〕
請求項1〜3のいずれに記載の干渉防止装置でも、
(い) 横方向の慣性移動用領域を有効利用することにより、運転部正面より横側方にバケットを移動させる場合に、その移動経路の領域を増やすことができ、かつ、より短い経路を辿って移動させることも可能になるとともに、運転部に近接した部分での掘削作業や、運転部の横側部に近接させた格納を行うことも可能になり、掘削作業装置の作業効率や操作性をより改善することができた。
【0018】
請求項2に記載の干渉防止装置では、
(ろ) 横方向の慣性移動用領域における掘削作業装置の動かし続けられる範囲をさらに拡大でき、上記(い)の効果を強化できる利点がある。
【0019】
請求項3に記載の干渉防止装置では、制御弁のパイロット操作構造を利用することにより、バケットを運転部に横移動させるためのパイロット圧検出という、比較的簡単な手段でもって上記(ろ)の効果が得られるようになった。
【0020】
【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の前部にバックホウ装置3が備えられている。バックホウ装置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。
【0021】
バックホウ装置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。
【0022】
図1及び図5に示すように旋回台2において、右側にバックホウ装置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、バックホウ装置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。
【0023】
次に油圧回路構造、バックホウ装置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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
次に、旋回台2に対して設定される前牽制面A0、前阻止面A1、横阻止面A2及び横牽制面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阻止面A1とさらに前方外方の前牽制面A0、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阻止面A2とさらに外方に横牽制面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し、運転部15としての外部フレームとバケット6との干渉防止を行うものである。尚、外部フレームやキャビンのない構造のものでは、運転部としての空間領域を仮想して設定するものとする。
【0034】
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、前阻止面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阻止面A1が設定されている。バケットピン6aが横阻止面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、横阻止面A2が設定されている。
【0035】
前及び横阻止面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阻止面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。横第1牽制領域B2の外側面を横牽制面A3とする。そして、横牽制面A3より更に外側に横外牽制面が設けてあり、横牽制面A3と横外牽制面との間に横第2牽制領域B3が設けてある。
【0036】
以上のような前及び横牽制面A0,A3と、前及び横阻止面A1,A2並びに前及び横第1、第2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。
【0037】
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。
【0038】
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、前及び横阻止面A1,A2、横牽制面A3、前及び横第1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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
次に、バックホウ装置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が問題になるが、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。
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。
【0042】
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)。
【0043】
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)。
【0044】
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。
【0045】
前牽制制御について説明する。まず、バックホウ装置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、次のような図10に示す制御を行う。右操作レバー9を後操作して第1ブーム部分4aを上昇操作させているときに前牽制領域B1に入り込んだ場合における、バケットピン6aが前阻止面A1に達する前の場合の取扱いについて次のように行う。
【0046】
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が前阻止面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が前阻止面A1に達した場合については(S303,304)、後述する。
【0047】
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が前阻止面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前阻止面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)。
【0048】
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が前阻止面A1に接近する状態となる(S308)。
【0049】
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が前阻止面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が前阻止面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)。
【0050】
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が前阻止面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前阻止面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)。
【0051】
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が前阻止面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が前阻止面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が前阻止面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)。
【0052】
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が前阻止面A1から離間する状態となるので、バケットピン6aが前阻止面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)。
【0053】
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が前阻止面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が前阻止面A1に達した場合について説明する。
【0054】
図3に示すように、圧力制御弁41(右操作レバー9のパイロット弁31a)と制御弁21との間のパイロット油路に、電磁操作式の切換弁44が備えられている。切換弁44は第1位置44a及び第2位置44bを備えており、第1位置44aにおいて、パイロット弁31aのパイロット圧が制御弁21にのみ供給され、第2位置44bにおいてパイロット弁31aのパイロット圧が制御弁21、及びパイロット油路45を介して左操作レバー10のパイロット弁32bと制御弁22との間のパイロット油路に供給されるように構成されており、通常は第1位置44aに操作されている。
【0055】
例えば、右操作レバー9を後操作して第1ブーム部分4aの上昇操作を行おうとすると、図3に示す切換弁44が第1位置44aから第2位置44bに操作されるのと同時に、圧力制御弁41によりパイロット圧が零の状態から少し昇圧操作される。
【0056】
これにより、右操作レバー9のパイロット弁31aのパイロット圧が、第1ブーム部分4aの制御弁21(上昇側)に供給されるのと同時に、アーム5の制御弁22(排土側)にも供給される状態となって、第1ブーム部分4aが最低速で上昇操作(油圧シリンダ11が最低速で伸長)されるのと同時に(S303)、アーム5がゆっくりと排土側(油圧シリンダ12がゆっくりと収縮)に操作される(S304)。
【0057】
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が前阻止面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が前阻止面A1に常に位置するように、圧力制御弁41により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。
【0058】
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。
【0059】
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が横阻止面A2に接近する状態となる(S404)。
【0060】
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が横阻止面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が横阻止面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)。
【0061】
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が横阻止面A2から離間する状態となるので、バケットピン6aが横阻止面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)。
【0062】
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は横阻止面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)。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阻止面A2を横牽制面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。
【0063】
〔別実施形態〕
(1) 上記実施形態においては、横牽制制御において、バケットピン6aが横第1牽制領域B2に位置する場合に、第2ブーム部分4bに対して左揺動指令つまりオフセット指令が出た場合に、減速作動する(S404)制御形態を示したが、ステップ403で示すように運転部15へ近づく左揺動作動は停止させるように制御しても良い(請求項2の内容)。
【0064】
(2) 前述の発明の実施の形態では図4及び図5に示すように、バケットピン6aの位置を基準として前及び横阻止面A1,A2及び横牽制面A3を設定しているが、バケットピン6aの位置にも角度センサ(図示せず)を設けて、バケット6の先端の位置に対し前及び横阻止面A1,A2を設定するように構成しても良い。この場合には、図5に示す軌跡C1,C2が前及び横阻止面に取って代わる。
【0065】
(3) 右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39の操作位置をポテンショメータ(図示せず)で電気的に検出し、電磁比例減圧弁型式のパイロット弁(図示せず)を操作して、パイロット式の制御弁21〜25を操作する型式や、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39の操作位置をポテンショメータ(図示せず)で電気的に検出し、この検出値に基づいて電磁比例減圧弁型式の制御弁(図示せず)を操作する型式にも、本発明は適用できる。さらに、本発明は旋回台2の右側に運転部15を配置し、旋回台2の左側にバックホウ装置3のブーム4(第1ブーム部分4a)を配置したバックホウにも適用できる。
【0066】
(4) 図15に示すように、左揺動側のパイロット弁35aの油路圧を検出する油圧センサ(圧検出手段の一例)46を備え、バケットピン6aが横第1牽制領域B2に位置している状態において、油圧センサ46が圧を検出するとオフセットシリンダ7用の圧力制御弁43を閉じ操作するように制御装置40を構成しても良い(請求項3の内容)。
【0067】
(5) 前牽制面A0と前阻止面A1との間の前後方向の慣性移動用領域B1に、図13の矢印f,gに示すように、運転部15に近づかない方向の前後向き移動成分を持ってバケット6が移動してくる場合は、横牽制面A3からの侵入を許容するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックホウの全体側面図
【図2】バックホウ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、前阻止面及び前牽制領域を示す側面図
【図5】前及び横牽制面、前横阻止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】前阻止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】前阻止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】バケットの前方から牽制面への侵入経路を示す平面図
【図14】横慣性移動用領域内におけるバケットの移動経路を示す平面図
【図15】油圧センサ付きのパイロット操作系を示す油圧回路図
【符号の説明】
6 バケット
7 横移動シリンダ
15 運転部
25 制御弁
36,37,38 位置センサ
40 制御手段
46 圧検出手段
A0 前牽制面
A2 横阻止面
A3 横牽制面
B2 領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to interference prevention control for avoiding contact between a driving unit and a bucket in a backhoe, and more specifically, an inertial movement region from a stop operation of the bucket to a complete stop as a bucket movement path depending on conditions. The present invention relates to a technique for improving the operability and efficiency of an excavation work device so that it can be used.
[0002]
[Prior art]
In the backhoe where the boom can be folded laterally and folded like the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-74295, in order to avoid contact between the driving part and the bucket, the driving part is moved forward, right side, and upward. Assuming a check surface that is a predetermined distance away, when the bucket is approaching the driving unit, if it approaches the checking surface, it prevents interference from stopping the bucket so that it does not approach the driving unit any more. I was trying to control it. In the above publication, A1, A3, etc. shown in FIG. 3 constitute a check surface, and the check surface is somewhat spaced from the operating unit in consideration of a stop delay due to the inertia of the excavation work device. It is set to have wide eyes.
[0003]
That is, as shown in FIG. 6, the limit surface on which the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In excavation work on the backhoe, there are many uses such as swirling the earth and sand and dropping the earth and sand to the truck bed or another part. In order to perform quick bucket movement with excellent workability at that time, It is preferable to shift the excavation work device from the excavation posture to the turning posture by performing an operation so as to be obliquely moved from the front of the driving portion to the right side of the driving portion by a composite operation. That is, as shown by the dashed dotted arrow shown in FIG. 6, when moving from the front of the driving unit to the lateral side of the driving unit, the corner portion where the front checking surface A0 and the horizontal checking surface A3 intersect is given up. Moving the
[0005]
However, at that time, if the reference portion of the
[0006]
The purpose of the present invention is to expand the range in which the bucket can move smoothly while performing control to prevent interference between the operation unit and the bucket by using the inertial movement area between the blocking surface and the check surface. However, it is intended to improve work efficiency and operability.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
〔Constitution〕
The first invention is provided with a position sensor for detecting the position of the bucket, and provided with a control means for controlling the operation of the bucket based on the detection of the position sensor. Assuming a front restraint surface that prevents entry into the operating part from the side and a lateral restraint face that prevents entry from the side of the bucket into the operating part, and a position that is closer to the operation part side from the lateral restraint surface In addition, assuming a lateral blocking surface that absolutely prevents the bucket from entering the operating part from the side,
When the control means approaches the driving unit with a lateral movement component in the direction in which the bucket approaches the driving unit, For the entry of the bucket into the area on the driver's seat side surrounded by the front restraint surface and the lateral restraint surface Enter the front check surface and the side check surface. Stop When the bucket approaches from the front toward the driving unit with a lateral movement component in a direction not approaching the driving unit, While preventing the bucket from entering from the front check surface to the area on the driver's seat side surrounded by the front check surface and the lateral blocking surface, The front check surface is configured to allow entry into the region from the width of the region formed between the lateral check surface and the lateral blocking surface.
[0008]
The second aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, in the invasion state after entering the driving unit side from the front restraint surface with the lateral movement component in the direction in which the bucket does not approach the driving unit, in the direction away from the driving unit of the bucket. A lateral movement is allowed, and a lateral movement in a direction approaching the driving unit is prevented.
[0009]
According to a third invention, in the second invention, the control valve of the lateral movement cylinder for laterally moving the bucket is switched by the pilot pressure, and the pressure detection means for detecting the pilot pressure on the side for laterally moving the bucket toward the operating portion When the pressure detection means detects pressure, the pressure detection means is linked to the pilot operation system so that lateral movement in the direction approaching the operating part in the intrusion state is prevented. And
[0010]
[Action]
In the configuration of
[0011]
That is, if it demonstrates with reference to FIG. 6, FIG. 13, when the
[0012]
In the former case, the movement of the bucket should take into account the stop delay due to inertia, and the original function of the check surface is exhibited. On the other hand, in the latter case, since the bucket moves in a direction to escape sideways from the operating portion, the
[0013]
However, even if the
[0014]
According to the configuration of claim 2, in the intrusion state after entering the operation unit side from the front check surface with a lateral movement component in a direction in which the bucket does not approach the operation unit, the bucket is laterally moved away from the operation unit. The movement is allowed, and the lateral movement in the direction approaching the driving part is prevented. That is, as shown in FIG. 14, after entering the lateral inertial movement region B <b> 2, in the direction of the arrow a that moves away from the
[0015]
In other words, even if it is in the lateral inertial movement area where there is no interference with the driving part, if it is allowed to approach the driving part further from there, there is a possibility that the stoppage delay due to inertia can no longer be covered by the inertial movement area. This is because by allowing the movement in the direction away from it without fear, the movement operation of the excavation work apparatus can be made flexible while preventing the interference with the operation unit, and the range in which the movement can be continued is further increased. It becomes possible to expand.
[0016]
In addition, in order to prevent the movement of the bucket toward the driving unit in the inertial movement region, it is necessary to detect whether or not an operation command for bringing the bucket closer to the driving unit is issued. According to the present invention, the pressure detecting means for detecting the pilot pressure on the side where the bucket is moved laterally toward the operating portion is provided to make the determination. In other words, when the pressure detection means detects the pilot pressure in the intrusion state where the bucket is present in the inertial movement region, the pressure detection means is changed to the pilot operation system by preventing the pilot pressure from being immediately applied to the control valve. It works together.
[0017]
〔effect〕
In the interference preventing device according to any one of
(Ii) By effectively using the area for inertial movement in the lateral direction, when the bucket is moved laterally from the front of the driving unit, the area of the movement path can be increased and a shorter path can be traced. It is also possible to perform excavation work in the part close to the driving part and storage close to the lateral side part of the driving part. We were able to improve more.
[0018]
In the interference preventing device according to claim 2,
(B) There is an advantage that the range in which the excavation work device can continue to be moved in the lateral inertial movement region can be further expanded and the effect (ii) can be enhanced.
[0019]
In the interference preventing apparatus according to
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the entire side surface of the backhoe. A swivel base 2 is supported by a rubber crawler
[0021]
The
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 5, in the swivel base 2, the
[0023]
Next, the operation structure of the hydraulic circuit structure, the
As shown in FIG. 2, the
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 3, the
[0026]
Similarly, the
[0027]
As shown in FIG. 3, an
[0028]
2 and 3, the
[0029]
When the
[0030]
When the
[0031]
When the
[0032]
The pilot pressures of the
[0033]
Next, the front check surface A0, the front blocking surface A1, the lateral blocking surface A2, the lateral checking surface A3, and the like set for the swivel base 2 will be described.
As shown in FIGS. 4 and 5, a front blocking surface A1 that is a predetermined distance away from the front edge portion of the
[0034]
In this case, even if the
[0035]
A front surface or a right surface is set apart from the front and side blocking surfaces A1 and A2 by a predetermined distance, and the space between the front surface and the front and side blocking surfaces A1 and A2 is set between the front check region B1 and the horizontal first. It is set in the
[0036]
The front and side check surfaces A0, A3, the front and side blocking surfaces A1, A2 and the front and side first and second check regions B1, B2, B3 as described above are set for the swivel base 2. As the turntable 2 turns, it moves together with the turntable 2.
[0037]
As shown in FIGS. 1 and 4, an
[0038]
The detected values of the
[0039]
As shown in FIG. 3, a pilot oil passage for connecting the
[0040]
Therefore, the pilot pressure is reduced by the
[0041]
Next, the relationship between the check areas B1, B2, and B3 with respect to the
As shown in FIG. 8, in the
[0042]
Therefore, based on the detection result, it is determined in which region the position of the
[0043]
As shown in FIG. 9, in the normal control, when there is an up / down movement command of the
[0044]
In this control, the moving speed of the
[0045]
The front check control will be described. First, an operation when an operation command is issued to the
[0046]
The specific operation form in this case is that the pilot pressure of the
[0047]
Conversely, when the
[0048]
In the front check region B1, when a vertical movement command is issued to the
[0049]
In this state, the pilot pressure of the
[0050]
Conversely, when the
[0051]
In a state where the
In this state, the pilot pressure of the
[0052]
Conversely, when the
[0053]
Next, the case where the
[0054]
As shown in FIG. 3, an electromagnetically operated switching
[0055]
For example, when the
[0056]
As a result, the pilot pressure of the
[0057]
When the above operation is performed, as shown in FIG. 4, the
[0058]
Next, side check control will be described. In this lateral restraint control, since the control form when the
[0059]
The control from the state in which the position of the
[0060]
In this state, the pilot pressure of the
[0061]
On the contrary, when the second pedal portion 4b is swung to the right by depressing the
[0062]
Even if the
[0063]
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, in the lateral restraint control, when the
[0064]
(2) In the above-described embodiment of the invention, as shown in FIGS. 4 and 5, the front and side blocking surfaces A1, A2 and the side check surface A3 are set based on the position of the
[0065]
(3) The operation positions of the right and left operation levers 9 and 10 and the
[0066]
(4) As shown in FIG. 15, a hydraulic pressure sensor (an example of pressure detecting means) 46 for detecting the oil passage pressure of the left swing
[0067]
(5) A forward / backward moving component in a direction not approaching the operating
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall side view of a backhoe.
FIG. 2 is a hydraulic circuit diagram showing a hydraulic cylinder, a control valve and the like of the backhoe device.
FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram showing a pilot operation system.
FIG. 4 is a side view showing a front check surface, a front blocking surface, and a front check region.
FIG. 5 is a plan view showing the front and side restraint surfaces, the front lateral blocking surface, and the lateral restraint areas;
FIG. 6 is a plan view showing a state where a bucket enters a lateral check region from the front.
FIG. 7 is a plan view showing a state where the bucket enters the lateral check region from the side.
[Fig. 8] Overall control flow chart
FIG. 9 Normal control flow diagram
FIG. 10 is a flowchart showing the first half of the control flow in the front blocking surface and the front check area;
FIG. 11 is a flowchart showing the second half of the control flow in the front blocking surface and the front check area;
FIG. 12 is a flowchart showing side check control.
FIG. 13 is a plan view showing an entry path from the front of the bucket to the check surface.
FIG. 14 is a plan view showing a moving path of the bucket in the lateral inertia moving area.
FIG. 15 is a hydraulic circuit diagram showing a pilot operation system with a hydraulic sensor.
[Explanation of symbols]
6 buckets
7 Horizontal movement cylinder
15 Driving Department
25 Control valve
36, 37, 38 Position sensor
40 Control means
46 Pressure detection means
A0 front check surface
A2 side blocking surface
A3 side check surface
B2 area
Claims (3)
前記制御手段(40)によって、前記バケット(6)が運転部(15)に近づく方向の横向き移動成分を持って運転部(15)に向って接近してくる場合には、前記前牽制面(A0)と前記横牽制面(A3)で囲まれた運転席(15)側の領域への前記バケット(6)の侵入に対して前記前牽制面(A0)及び前記横牽制面(A3)で入り込みを阻止し、前記バケット(6)が運転部(15)に近づかない方向の横向き移動成分を持って前方から運転部(15)に向って接近してくる場合には、前記前牽制面(A0)と前記横阻止面(A2)で囲まれた運転席(15)側の領域への前記前牽制面(A0)からの前記バケット(6)の侵入を阻止するとともに、前記前牽制面(A0)における前記横牽制面(A3)と前記横阻止面(A2)との間に形成される領域(B2)の幅内からの当該領域(B2)内への入り込みを許容するように構成してあるバックホウの干渉防止装置。A position sensor for detecting the position of the bucket (6) is provided, and a control means (40) for controlling the operation of the bucket (6) based on the detection of the position sensor is provided, and is separated from the operating part (15) by a predetermined distance. The front check surface (A0) for preventing the bucket (6) from entering the operating part (15) from the front of the bucket (6) and the operating part (15) from the lateral side of the bucket (6) Assuming a lateral check surface (A3) that prevents entry of the bucket (6), the drive portion (15) from the lateral side of the bucket (6) is located at a position close to the drive portion side from the lateral check surface (A3). Assuming a lateral blocking surface (A2) that absolutely prevents entry into
When the control means (40) approaches the driving unit (15) with a lateral movement component in a direction approaching the driving unit (15), the front check surface ( The front restraint surface (A0) and the lateral restraint surface (A3) against the entry of the bucket (6) into the area on the driver's seat (15) side surrounded by A0) and the lateral restraint surface (A3) It enters prevents, when the bucket (6) is approaching toward the operating portion from the front (15) has a sideways movement component in a direction not approach the operation section (15), the front restraining surface ( A0) and the front restraint surface (A2) are prevented from entering the bucket (6) from the front restraint surface (A0) into the area on the driver seat (15) side surrounded by the lateral restraint surface (A2). Between the lateral check surface (A3) and the lateral blocking surface (A2) in A0) Interference preventing apparatus backhoe is arranged to permit entry of the corresponding region (B2) in from the width of a region formed (B2) to.
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