JP3724984B2 - Backhoe - 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、運転部とバックホウ装置のバケットとの接触を避ける為の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
バックホウでは例えば特開平6−17452号公報に開示されているように、旋回台に運転部とバックホウ装置とを並べて配置し、旋回台における運転部の横側に上下揺動自在に支持された第1ブーム、第1ブームの先端に左右揺動自在に支持された第2ブーム、第2ブームの先端に前後揺動自在に支持されたアーム、アームの先端に支持されたバケットを備えて、バックホウ装置を構成したものがある。このようなバックホウでは第1ブームを上昇側に操作しアームを掻き込み側に操作すると、バケットが運転部の横側に位置することになるので(前記公報の図4の実線参照)、この状態で第2ブームを運転部側に操作すると、バケットが運転部に接触するおそれがある。
【0003】
前記公報では、運転部と第1ブームとの間の空間に牽制面(前記公報の図4中のA2)を設定し、旋回台に対するバケットの位置センサーを備えて、バケットが牽制面に達した際に第2ブームが運転部側に操作されようとしても、第2ブームの運転部側への操作が阻止されるように構成されている。これにより、バケットが運転部の横側に位置している状態で、誤って第2ブームを運転部側に操作しても、運転部とバケットとの接触が避けられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成されたバックホウにおいて、例えばバケットが運転部の横側に位置している状態で、運転部の前方下方の地面をバケットで掘削するような場合、バケットが運転部の横側に位置している状態から、第1ブームを下降側に操作したり、アームを排土側に操作しながら、第2ブームを運転部側に操作したとする。
【0005】
このような操作を行うと、バケットは運転部の横側から運転部の前方下方に直線的に移動しようとして、運転部の前方を斜めに横切ろうとする状態となるのであるが、この移動の途中でバケットが牽制面に達すると、第2ブームの運転部側への操作が阻止され、この後の第1ブームの下降側への操作やアームの排土側への操作により、バケットが牽制面の前端に達する言う状態が生じる。このような状態になってバケットが牽制面から前方に外れると、第2ブームの運転部側への操作が阻止された状態が急に解除されて、急速に第2ブームが運転部側に移動する状態となり、ショックの生じることがある。
本発明は、バックホウにおいて第2ブームが運転部側に操作される際、第2ブームの運転部側への移動が阻止された状態が解除された途端に、急速に第2ブームが運転部側に移動するような状態を防止することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
[I]
例えばバケットが運転部の横側に位置している状態で、第1ブームを下降側に操作又はアームを排土側に操作しながら、第2ブームを運転部側に操作したり、第1ブームを下降側に操作し且つアームを排土側に操作しながら、第2ブームを運転部側に操作したとする。このような操作を行うと、バケットは運転部の横側から運転部の前方(又は前方下方)に直線的に移動しようとして、運転部の前方を斜めに横切ろうとする状態となる。
【0007】
請求項1の特徴によると、前述のように第2ブームを運転部側に操作した場合に、ブーム上下角度センサーのある検出値及びアーム前後角度センサーのある検出値において、ブーム左右角度センサーの検出値が設定値に達すると、第2ブームの運転部側への操作が阻止されてバケットの運転部への接触が回避される。
請求項2の特徴によると、前述のように第2ブームを運転部側に操作した場合に、運転部と第1ブームとの間の空間に設定された牽制面に、バケットが達すると、第2ブームの運転部側への操作が阻止されてバケットの運転部への接触が回避される。
【0008】
[II]
前項[I]に記載の状態の後、請求項1の特徴によると、第1ブームの下降側への操作やアームの排土側への操作により、バケットが前方に移動して運転部の横側前方に達すると(第2ブームの運転部側のへの操作は阻止されている)、第2ブームを運転部側に操作してもバケットが運転部に接触する可能性が小さくなり前述の設定値が変化して、ブーム左右角度センサーの検出値が前述の設定値から外れて、第2ブームを運転部側に操作可能な状態になる。
前項[I]に記載の状態の後、請求項2の特徴によると、第1ブームの下降側への操作やアームの排土側への操作により、バケットが牽制面に沿って前方に移動して牽制面から前方に外れると(第2ブームの運転部側のへの操作は阻止されている)、第2ブームを運転部側に操作してもバケットが運転部に接触する可能性が小さくなり、第2ブームを運転部側に操作可能な状態になる。
【0009】
前述のように第2ブームを運転部側に操作可能な状態になった場合、請求項1及び2の特徴によると、第2ブームの運転部側への操作が許され、第2ブームの運転部側への操作が阻止された状態から、第2ブームが漸次的に加速して運転部側に移動する状態となるのであり、第2ブームがショック少なく運転部側に移動する。
【0010】
[III]
請求項2の特徴や「従来の技術」に記載の特開平6−17452号公報の構成では、運転部と第1ブームとの間の空間に牽制面を設定しており、バケットの位置を検出する位置センサーの検出に基づいて、バケットが牽制面に達すると第2ブームの運転部側への操作を阻止するように構成している。
この場合、牽制面は運転部(旋回台)を基準とした3次元空間にXYZ座標によって設定されており、バケットの位置は位置センサーの検出値や事前に求められている第1及び第2ブームの長さ、アームの長さに基づいて演算され、運転部(旋回台)を基準とした3次元空間にXYZ座標によって表される。このように牽制面をXYZ座標で設定し、バケットの位置をXYZ座標で表すことにより、牽制面とバケットとの位置関係をXYZ座標で認識している。
【0011】
請求項2の特徴や「従来の技術」に記載の特開平6−17452号公報の構成のように、バケットの位置をXYZ座標で表す場合、位置センサーの検出値や第1及び第2ブームの長さ、アームの長さにより、三角関数を使用してバケットの位置のXYZ座標を演算することになるので、演算処理が複雑なものになっている。これにより、演算処理を行う演算装置にとって負荷が大きなものとなり、演算装置への負荷の軽減と言う面で改善の余地がある。
【0012】
[IV]
請求項1の特徴によるバックホウでは、旋回台に上下揺動自在に第1ブームが支持され、第1ブームの先端に左右揺動自在に第2ブームが支持されて、第2ブームの先端に前後揺動自在にアームが支持されており、アームの先端にバケットが支持されている。これにより請求項1の特徴によると、第1及び第2ブーム、アームの長さが決まっている状態で、旋回台に対する第1ブームの上下角度、第1ブームに対する第2ブームの左右角度及び第2ブームに対するアームの前後角度が決まれば、アームの先端に支持されたバケットの位置は一義的に決まる。
従って請求項1の特徴によると、三角関数を使用してバケットの位置のXYZ座標を演算しなくても、ブーム上下角度センサーの検出値、ブーム左右角度センサーの検出値及びアーム前後角度センサーの検出値を、そのままバケットの位置を示す値としたり、バケットの位置を示すパラメータとして使用したりすることができる。
【0013】
これにより請求項1の特徴によると、ブーム上下角度センサーのある検出値及びアーム前後角度センサーのある検出値において、第2ブームが運転部側に操作されてブーム左右角度センサーの検出値が設定値に達すると、第2ブームの運転部側への操作が阻止されるのであり、これによってバケットの運転部への接触が回避される。
この場合、ブーム上下角度センサーの検出値及びアーム前後角度センサーの検出値が変化すれば、前述の設定値(ブーム左右角度センサーの検出値)もこれに応じて変化する。
【0014】
【発明の実施の形態】
[1]
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。
【0015】
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4a、第1ブーム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4b、第2ブーム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4bを第1ブーム4aに対して揺動操作することにより、アーム5及びバケット6を左右に移動させる。
【0016】
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、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。
【0017】
[2]
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。
【0018】
第1ブーム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4bの制御弁25が、パイロット圧によるパイロット操作式で中立復帰型に構成されている。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が、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に構成されている。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
図3及び図5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。
【0022】
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4aの制御弁21、及び右操作レバー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、及び左操作レバー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。
【0023】
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、第1ブーム4aの制御弁21が上昇側(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、第1ブーム4aの制御弁21が下降側(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、バケット6の制御弁23が排土側(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、バケット6の制御弁23が掻き込み側(油圧シリンダ13の伸長側)に操作される。
【0024】
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、アーム5の制御弁22が掻き込み側(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、アーム5の制御弁22が排土側(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、旋回台2の制御弁24が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、旋回台2の制御弁24が左旋回側に操作される。
【0025】
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。
【0026】
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、右及び左操作レバー9,10、操作ペダル39の操作位置に対応してパイロット弁31a〜35bのパイロット圧が大きくなり、制御弁21〜25が流量大側に操作されるのであり、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。
【0027】
[3]
図4及び図5に示すように、旋回台2及び第1ブーム4aの連結部に、旋回台2に対する第1ブーム4aの上下角度a1を検出するブーム上下角度センサー36が備えられ、第1及び第2ブーム4a,4bの連結部に、第1ブーム4aに対する第2ブーム4bの左右角度a2を検出するブーム左右角度センサー37が備えられている(第2ブーム4bを左揺動側の限度に揺動させた位置(図5の二点鎖線参照)を基準とした左右角度a2)。支持ブラケット4c及びアーム5の連結部に、第2ブーム4bに対するアーム5の前後角度a3を検出するアーム前後角度センサー38が備えられており、図3に示すようにブーム上下角度センサー36、ブーム左右角度センサー37及びアーム前後角度センサー38の検出値が制御装置40に入力されている。
【0028】
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4aの制御弁21とを接続するパイロット油路(第1ブーム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4bの制御弁25とを接続するパイロット油路(第2ブーム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。
【0029】
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4bの油圧シリンダ7を停止させることができる。
【0030】
[4]
次に、第1ブーム4aを上昇側及び下降側に操作した場合の制御について、図6に基づいて説明する。
ブーム上下角度センサー36の検出値(第1ブーム4aの上下角度a1)、ブーム左右角度センサー37(第2ブーム4bの左右角度a2)、及びアーム前後角度センサー38の検出値(アーム5の前後角度a3)が、制御装置40に常時入力されている(ステップS1)。
【0031】
右操作レバー9を後操作して第1ブーム4aを上昇側に操作する場合、バケット6は運転部15に接近する状態となる。これにより、右操作レバー9が後操作されて、第1ブーム4aの上下角度a1が上昇側に変化する場合(第1ブーム4aの上下角度a1が増大する場合)(ステップS2)、このときの第2ブーム4bの左右角度a2及びアーム5の前後角度a3に基づいて、関係式fb1,fb2により第1設定角度BO1及び第2設定角度BO2が算出される(ステップS3)。
【0032】
この場合、第1ブーム4aの上下角度a1が第1設定角度BO1に達していなければ(ステップS6,S7)、バケット6は運転部15からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、右操作レバー9の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右操作レバー9の操作位置に対応した速度で第1ブーム4aが上昇側に操作される(ステップS8)。
【0033】
次に第1ブーム4aの上下角度a1が第1設定角度BO1を越えると(ステップS7,S9)、バケット6が運転部15から第1所定距離だけ離れた位置を越えて運転部15に接近したと判断されて、第1ブーム4aの上下角度a1と第1設定角度BO1との差Δa1が算出される(ステップS10)。
これにより、差Δa1に基づいて図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4aの上昇側への操作(油圧シリンダ11の伸長速度)が減速操作されるのであり、差Δa1が大きくなる程(バケット6が運転部15に接近する程)、第1ブーム4aの上昇側への操作(油圧シリンダ11の伸長速度)が大きく減速操作される(ステップS11)。
【0034】
次に第1ブーム4aの上下角度a1が第2設定角度BO2に達すると(ステップS9)、バケット6が運転部15から第2所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図3に示す圧力制御弁41によりパイロット弁31aのパイロット圧がアンロードされて、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4aの上昇側への操作(油圧シリンダ11の伸長操作)が阻止される(ステップS12)。
【0035】
逆に右操作レバー9が前操作されて、第1ブーム4aの上下角度a1が下降側に変化する場合(第1ブーム4aの上下角度a1が減少する場合)(ステップS2)、バケット6が運転部15から離間する状態となるので、右操作レバー9の前操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右操作レバー9の前操作の操作位置に対応した速度で第1ブーム4aが下降側に操作される(ステップS13)(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)。
【0036】
[5]
前項[4]に記載のように、ステップS3の関係式fb1,fb2で算出される第1及び第2設定角度BO1,BO2は、第2ブーム4bの左右角度a2及びアーム5の前後角度a3が変化すると、これに伴って変化するものであり、例えば第2ブーム4bの左右角度a2が小さくなる程、アーム5の前後角度a3が小さくなる程、第1及び第2設定角度BO1,BO2は小さくなる。
【0037】
これにより、第2ブーム4bの左右角度a2及びアーム5の前後角度a3に対応して、第1ブーム4aの上下角度a1が第1設定角度BO1に達したときのバケットピン6a(アーム5の先端にバケット6を揺動自在に支持するもの)の位置をつないでいくと、図4及び図5に示すように、運転部15(縦及び上仕切り板16,17)から前方に第1所定距離だけ離れた面状の軌跡B1となる。
第2ブーム4bの左右角度a2及びアーム5の前後角度a3に対応して、第1ブーム4aの上下角度a1が第2設定角度BO2に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、運転部15(縦及び上仕切り板16,17)から前方に第2所定距離だけ離れた面状の軌跡A1となる。
【0038】
この場合、第1ブーム4aの上下角度a1が第2設定角度BO2に達した状態(バケットピン6aが軌跡A1に位置した状態)において、バケット6を最も運転部15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、第2設定角度BO2(軌跡A1)が設定されている。
【0039】
図5に示すように、第2ブーム4bの左右角度a2が所定角度(図5に示す構成では第1及び第2ブーム4a,4bが直線状になる状態から、第2ブーム4bが右揺動側に位置した状態)を越えると、バケット6が運転部15から右横側に離れるので、この状態で第1ブーム4aを上昇側及び下降側に操作しても、バケット6が運転部15(縦及び上仕切り板16,17)に接触することはない。
これにより、第2ブーム4bの左右角度a2が前述の所定角度よりも大きくなると、ステップS3の関係式fb1,fb2で算出される第1及び第2設定角度BO1,BO2が、充分に大きな値(第1ブーム4aの上昇限度を越えるような大きな値)に設定されて、第1ブーム4aを上昇限度まで操作することが可能になる。
【0040】
第2ブーム4bの左右角度a2が前述の所定角度に達した状態で、第1ブーム4aを上昇側及び下降側に操作した際に、バケットピン6aの位置をつないでいくと、図5に示すように運転部15(縦及び上仕切り板16,17)から右横方に第1所定距離だけ離れた面状の軌跡A2となる。この場合、第2ブーム4bの左右角度a2が前述の所定角度に達した状態(バケットピン6aが軌跡A2に位置した状態)において、縦仕切り板16から所定距離だけ離れた軌跡C2にバケット6の左横側面が位置するように、前述の所定角度(軌跡A2)が設定されている。
【0041】
第1ブーム4aが上昇限度まで操作されようとした場合、第1ブーム4aの上下角度a1が上昇限度の少し手前の第3設定角度BO3に達すると(ステップS4)、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4aの上昇側への操作(油圧シリンダ11の伸長速度)が減速操作されるのであり(ステップS5)、第1ブーム4aが上昇限度に達すると図2に示すリリーフ弁45が開いて、第1ブーム4a(油圧シリンダ11)が停止する。
【0042】
[6]
次に、第1ブーム4aを上昇側に操作しながらアーム5を掻き込み側に操作した場合の制御について、図6に基づいて説明する。
右操作レバー9を後操作して第1ブーム4aを上昇側に操作しながら、左操作レバー10を後操作してアーム5を掻き込み側に操作する場合、バケット6は運転部15に急速に接近する状態となる。図3に示すように、左操作レバー10のパイロット弁32bとアーム5の制御弁22とを接続するパイロット油路に、パイロットポンプ30からのパイロット圧を分岐させるパイロット油路45を接続する圧力制御弁44が設けられており、通常は圧力制御弁44は閉位置に保持されている。
【0043】
右操作レバー9が後操作されて第1ブーム4aの上下角度a1が上昇側に変化する場合(第1ブーム4aの上下角度a1が増大する場合)(ステップS2)、このときの第1ブーム4aの上下角度a1及び第2ブーム4bの左右角度a2に基づいて、関係式fa3により第3設定角度AR3が算出される(ステップS3)。
【0044】
右操作レバー9が後操作されて第1ブーム4aの上下角度a1が上昇側に変化する状態で(ステップS2)、左操作レバー10が後操作されてアーム5が掻き込み側に操作された場合(ステップS6)、アーム5の前後角度a3が第3設定角度AR3に達していなければ、バケット6は運転部15からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、右及び左操作レバー9,10の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、右及び左操作レバー9,10の操作位置に対応した速度で第1ブーム4aが上昇側に操作され、アーム5が掻き込み側に操作される。
【0045】
次にアーム5の前後角度a3が第3設定角度AR3を越えると(ステップS14)、バケット6が運転部15から第3所定距離(前項[4]に記載の第1設定距離よりも運転部15から遠い位置)だけ離れた位置を越えて運転部15に接近したと判断されて、図3に示す圧力制御弁42によりパイロット弁32aのパイロット圧がアンロードされ、圧力制御弁44によりアーム5の制御弁22(排土側)にパイロット圧が供給されて、第1ブーム4aが上昇側に操作されるのと同時に、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が低速で排土側に操作される(油圧シリンダ12の収縮操作)(ステップS15)。
【0046】
前述のように第1ブーム4aが上昇側に操作されるのと同時に、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が低速で排土側に操作される際、右操作レバー9の後操作の操作位置に関係なく、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、第1ブーム4aの上昇側への操作が減速操作される(ステップS16)。
【0047】
第1ブーム4aが上昇側に操作される場合、第1ブーム4aの上下角度a1が小さい程(第1ブーム4aが旋回台2と平行に寝た状態になる程)、第1ブーム4aの上昇側への操作に対して、第1ブーム4aの先端(アーム5及びバケット6)の運転部15への移動の水平成分は小さいものになるので、第1ブーム4aの上下角度a1が小さい状態では、ステップS16において第1ブーム4aの上昇側への操作はあまり減速操作されない。
【0048】
逆に第1ブーム4aの上下角度a1が大きい程(第1ブーム4aが旋回台2に対して直立した状態になる程)、第1ブーム4aの上昇側への操作に対して、第1ブーム4aの先端(アーム5及びバケット6)の運転部15への移動の水平成分は大きなものになるので、第1ブーム4aの上下角度a1が大きい状態では、ステップS16において第1ブーム4aの上昇側への操作が大きく減速操作される。
【0049】
このように右及び左操作レバー9,10を後操作して、第1ブーム4aを上昇側に操作しながらアーム5を掻き込み側に操作した場合、第1ブーム4aの上昇側への操作が減速操作されながら(第1ブーム4aの上下角度a1が大きくなる程、第1ブーム4aの上昇側への操作が大きく減速操作される)、アーム5が低速で排土側に操作されるように構成することによって、ステップS12に示すように第1ブーム4aの上昇側への操作が阻止されることなく、第1ブーム4aが上昇側に操作されて、バケット6が運転部15の前側を上方に移動していく。
【0050】
[7]
次に、アーム5を掻き込み側及び排土側に操作した場合の制御について、図7に基づいて説明する。
前項[4]に記載のように、ブーム上下角度センサー36の検出値(第1ブーム4aの上下角度a1)、ブーム左右角度センサー37(第2ブーム4bの左右角度a2)、及びアーム前後角度センサー38の検出値(アーム5の前後角度a3)が、制御装置40に常時入力されている(ステップS1)。
【0051】
左操作レバー10を後操作してアーム5を掻き込み側に操作すると、バケット6は運転部15に接近する状態となる。これにより、左操作レバー10が後操作されて、アーム5の前後角度a3が掻き込み側に変化する場合(アーム5の前後角度a3が減少する場合)(ステップS17)、このときの第1ブーム4aの上下角度a1及び第2ブーム4bの左右角度a2に基づいて、関係式fa1,fa2により第1設定角度AR1及び第2設定角度AR2が算出される(ステップS18)。
【0052】
この場合、アーム5の前後角度a3が第1設定角度AR1に達していなければ(ステップS21)、バケット6は運転部15からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、左操作レバー10の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、左操作レバー10の操作位置に対応した速度でアーム5が掻き込み側に操作される(ステップS22)。
【0053】
次にアーム5の前後角度a3が第1設定角度AR1を越えると(ステップS21,S23)、バケット6が運転部15から第1所定距離だけ離れた位置を越えて運転部15に接近したと判断されて、アーム5の前後角度a3と第1設定角度AR1との差Δa3が算出される(ステップS24)。
これにより、差Δa3に基づいて図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て、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の掻き込み側への操作(油圧シリンダ12の伸長速度)が減速操作されるのであり、差Δa3が大きくなる程(バケット6が運転部15に接近する程)、アーム5の掻き込み側への操作(油圧シリンダ12の伸長速度)が大きく減速操作される(ステップS25)。
【0054】
次にアーム5の前後角度a3が第2設定角度AR2に達すると(ステップS23)、バケット6が運転部15から第2所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図3に示す圧力制御弁42によりパイロット弁32aのパイロット圧がアンロードされて、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の掻き込み側への操作(油圧シリンダ12の伸長操作)が阻止される(ステップS26)。
【0055】
逆に左操作レバー10が前操作されて、アーム5の前後角度a3が排土側に変化する場合(アーム5の前後角度a3が増大する場合)(ステップS17)、バケット6が運転部15から離間する状態となるので、左操作レバー10の前操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、左操作レバー10の前操作の操作位置に対応した速度でアーム5が排土側に操作される(ステップS27)。
【0056】
[8]
前項[7]に記載のように、ステップS18の関係式fa1,fa2で算出される第1及び第2設定角度AR1,AR2は、第1ブーム4aの上下角度a1及び第2ブーム4bの左右角度a2が変化すると、これに伴って変化するものであり、例えば、第1ブーム4aの上下角度a1が小さくなる程、第2ブーム4bの左右角度a2が大きくなる程、第1及び第2設定角度AR1,AR2は小さくなる。
【0057】
これにより、第1ブーム4aの上下角度a1及び第2ブーム4bの左右角度a2に対応して、アーム5の前後角度a3が第1設定角度AR1に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図4,5及び前項[5]に記載のような軌跡B1となる。第1ブーム4aの上下角度a1及び第2ブーム4bの左右角度a2に対応して、アーム5の前後角度a3が第2設定角度AR2に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図4,5及び前項[5]に記載ような軌跡A1となる。
【0058】
図5及び前項[5]に記載のように、第2ブーム4bの左右角度a2が所定角度(図5に示す構成では第1及び第2ブーム4a,4bが直線状になる状態から第2ブーム4bが右揺動側に位置した状態)を越えると、バケット6が運転部15から右横側に離れるので、この状態でアーム5を掻き込み側及び排土側に操作しても、バケット6が運転部15(縦及び上仕切り板16,17)に接触することはない。
これにより、第2ブーム4bの左右角度a2が前述の所定角度よりも大きくなると、ステップS18の関係式fa1,fa2で算出される第1及び第2設定角度AR1,AR2が、充分に小さな値(アーム5の掻き込み限度を越えるような小さな値)に設定されて、アーム5を掻き込み限度まで操作することが可能になる。第2ブーム4bの左右角度a2が前述の所定角度に達した状態で、アーム5を掻き込み側及び排土側に操作した際に、バケットピン6aの位置をつないでいくと、図5及び前項[5]に記載のような軌跡A2となる。
【0059】
アーム5が掻き込み限度まで操作されようとした場合、アーム5の前後角度a3が掻き込み限度の少し手前の第4設定角度AR4に達すると(ステップS19)、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て、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の掻き込み側への操作(油圧シリンダ12の伸長速度)が減速操作されるのであり(ステップS20)、アーム5が掻き込み限度に達すると図2に示すリリーフ弁45が開いて、アーム5(油圧シリンダ12)が停止する。
【0060】
[9]
次に、第2ブーム4bを左揺動側及び右揺動側に操作した場合の制御について図8に基づいて説明する。
前項[4]に記載のように、ブーム上下角度センサー36の検出値(第1ブーム4aの上下角度a1)、ブーム左右角度センサー37(第2ブーム4bの左右角度a2)、及びアーム前後角度センサー38の検出値(アーム5の前後角度a3)が、制御装置40に常時入力されている(ステップS1)。
【0061】
操作ペダル39を左踏み操作して第2ブーム4bを左揺動側に操作すると、バケット6は運転部15に接近する状態となる。これにより、操作ペダル39が左踏み操作されて、第2ブーム4bの左右角度a2が左揺動側に変化する場合(第2ブーム4bの左右角度a2が減少する場合)(ステップS28)、このときの第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に基づいて、関係式fo1,fo2により第1設定角度OF1及び第2設定角度OF2が算出される(ステップS29)。
【0062】
この場合、第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1に達していなければ(ステップS32)、バケット6は運転部15からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、操作ペダル39の操作位置に対応したパイロット圧が発生して、操作ペダル39の操作位置に対応した速度で第2ブーム4bが左揺動側に操作される(ステップS33)。
【0063】
次に第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1を越えると(ステップS32,S34)、バケット6が運転部15から第1所定距離だけ離れた位置を越えて運転部15に接近したと判断されて、第2ブーム4bの左右角度a2と第1設定角度OF1との差Δa2が算出される(ステップS35)。
これにより、差Δa2に基づいて図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4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長速度)が減速操作されるのであり、差Δa2が大きくなる程(バケット6が運転部15に接近する程)、第2ブーム4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長速度)が大きく減速操作される(ステップS36)。
【0064】
次に第2ブーム4bの左右角度a2が第2設定角度OF2に達すると(ステップS34)、バケット6が運転部15から第2所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧がアンロードされて、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4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長操作)が阻止される(ステップS37)。
【0065】
逆に操作ペダル39が右踏み操作されて、第2ブーム4bの左右角度a2が右揺動側に変化する場合(第2ブーム4bの左右角度a2が増大する場合)(ステップS28)、バケット6が運転部15から離間する状態となるので、操作ペダル39の右踏み操作の操作位置に対応したパイロット圧が発生し、操作ペダル39の右踏み操作の操作位置に対応した速度で第2ブーム4bが右揺動側に操作される(ステップS38)(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)。
【0066】
[10]
前項[9]に記載のように、ステップS29の関係式fo1,fo2で算出される第1及び第2設定角度OF1,OF2は、第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3が変化すると、これに伴って変化するものである。運転部15の前方にバケット15が位置する場合には、第1ブーム4aの上下角度a1が小さくなる程、アーム5の前後角度a3が大きくなる程、第1及び第2設定角度OF1,OF2は小さくなる。運転部15の右横側にバケット15が位置するような第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3の場合、第1及び第2設定角度OF1,OF2は一定値となる。
【0067】
これにより、運転部15の前方にバケット15が位置する場合、第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に対応して、第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図4,5及び前項[5]に記載のような軌跡B1となる。第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に対応して、第2ブーム4bの左右角度a2が第2設定角度OF2に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図4,5及び前項[5]に記載ような軌跡A1となる。
【0068】
運転部15の右横側にバケット15が位置する場合、第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図5及び前項[5]に記載のような軌跡B2となる。第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に対応して、第2ブーム4bの左右角度a2が第2設定角度OF2に達したときのバケットピン6aの位置をつないでいくと、図5及び前項[5]に記載ような軌跡A2となる。
【0069】
バケット6を運転部15から前方に充分に離れた位置に位置させていると(第1ブーム4aを下降側に操作し、アーム5を排土側に操作した状態)、この状態で第2ブーム4aを左揺動限度まで操作しても、バケット6が運転部15(縦及び上仕切り板16,17)に接触することはない。
これにより、バケット6を運転部15から前方に充分に離れた位置に位置させていると、ステップS29の関係式fo1,fo2で算出される第1及び第2設定角度OF1,OF2が充分に小さな値(第2ブーム4bの左揺動限度を越えるような小さな値)に設定されて、第2ブーム4bを左揺動限度まで操作することが可能になる。
【0070】
第2ブーム4bが左揺動限度まで操作されようとした場合、第2ブーム4bの左揺動限度の少し手前の第3設定角度OF3に達すると(ステップS30)、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4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長速度)が減速操作されるのであり(ステップS31)、第2ブーム4bが左揺動限度に達すると図2に示すリリーフ弁45が開いて、第2ブーム4b(油圧シリンダ7)が停止する。
【0071】
[11]
次に、第1ブーム4aを上昇側に操作してアーム5を掻き込み側に操作し、第2ブーム4bを右揺動側に操作して、運転部15(縦仕切り板16)の右横側にバケット15を位置させている状態において(図10の実線参照)、第1ブーム4aを下降側に操作してアーム5を排土側に操作し、第2ブーム4bを左揺動側に操作して、バケット6を運転部15の前方下方(図10の二点鎖線参照)に移動させる場合について、図9及び図10に基づいて説明する。
【0072】
前項[4]に記載のように、ブーム上下角度センサー36の検出値(第1ブーム4aの上下角度a1)、ブーム左右角度センサー37(第2ブーム4bの左右角度a2)、及びアーム前後角度センサー38の検出値(アーム5の前後角度a3)が、制御装置40に常時入力されている(図6のステップS1)。
【0073】
図10の実線に示すようにバケット6が運転部15の右横側に位置している状態で、操作ペダル39が左踏み操作されて第2ブーム4bが左揺動側に操作された際(第2ブーム4bの左右角度a2が減少、ステップS41)、右操作レバー9又は左操作レバー10が前操作されるか、右及び左操作レバー9,10の両方が前操作されると(第1ブーム4aの上下角度a1が減少、ステップS42)、(アーム5の前後角度a2が増大、ステップS43)、バケット6は運転部15の右横側の位置(図10の実線の位置参照)から、運転部15の前方下方の位置(図10の二点鎖線の位置参照)に向かって、運転部15の前方を斜めに横切ろうとする。
【0074】
この場合、第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に基づいて、関係式fo1,fo2により第1設定角度OF1及び第2設定角度OF2が算出される(ステップS44)。
これにより、第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1に達していなければ(ステップS45)、バケット6は運転部15からまだ充分に遠い位置にあると判断されて、操作ペダル39の操作位置に対応したパイロット圧が発生して、操作ペダル39の操作位置に対応した速度で第2ブーム4bが左揺動側に操作される(ステップS40,S46,S47)(図10の矢印Y1の状態参照)。
【0075】
次に第2ブーム4bの左右角度a2が第1設定角度OF1を越えると(ステップS45,S48)、バケット6が運転部15から第1所定距離だけ離れた位置を越えて運転部15に接近したと判断されて、第2ブーム4bの左右角度a2と第1設定角度OF1との差Δa2が算出される(ステップS49)。
これにより、差Δa2に基づいて図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4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長速度)が減速操作されるのであり、差Δa2が大きくなる程(バケット6が運転部15に接近する程)、第2ブーム4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長速度)が大きく減速操作される(ステップS50)(図10の矢印Y2の状態参照)。
【0076】
次に第2ブーム4bの左右角度a2が第2設定角度OF2に達すると(ステップS48)、バケット6が運転部15から第2所定距離だけ離れた位置に達したと判断されて、図3に示す圧力制御弁43によりパイロット弁35aのパイロット圧がアンロードされて、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4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長操作)が阻止される(ステップS51)。
【0077】
この場合、右操作レバー9又は左操作レバー10が前操作されるか、右及び左操作レバー9,10の両方が前操作されており、第1ブーム4aが下降側に操作され、アーム5が排土側に操作されているので、平面的に見ると第2ブーム4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長操作)が阻止された状態で、バケット5が前項[10]に記載の軌跡A2に沿って前方に移動する状態となる(図10の矢印Y3の状態参照)。前項[4][7]に記載のように、右操作レバー9の前操作の操作位置に対応した速度で第1ブーム4aが下降側に操作され、左操作レバー10の前操作の操作位置に対応した速度でアーム5が排土側に操作される。
以上のステップS45〜S51での第1及び第2設定角度OF1,OF2は、前項[10]に記載のように一定値である。
【0078】
次に図10に示すようにバケット6が軌跡A2の前端に達すると、第2ブーム4bを左揺動側に操作することが可能になるので、バケット6が軌跡A2の前端に達する値に、第1アーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a2がなると、ステップS44の関係式fo1,fo2により、第1ブーム4aの上下角度a1及びアーム5の前後角度a3に基づいて算出される第1及び第2設定角度OF1,OF2が変化する(第1及び第2設定角度OF1,OF2が小さくなる)。
【0079】
これにより前述のようにしてバケット6が軌跡A2の前端に達すると、第1及び第2設定角度OF1,OF2が小さくなるので、ステップS51,S52からステップS44,S45,S46,S53に移行して、第2ブーム4bの左揺動側への操作(油圧シリンダ7の伸長操作)が阻止される状態が解除されて、第2ブーム4bを左揺動側に操作することが可能な状態になる。
【0080】
この場合、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4bが停止状態から漸次的に加速されて左揺動側に操作され始めるのであり(ステップS53)、この後はステップS53,S54からステップS45,S46,S47に移行して、操作ペダル39の操作位置に対応した速度で第2ブーム4bが左揺動側に操作される。これと同時に第1ブーム4aが下降側に操作され、アーム5が排土側に操作されているので、バケット6は図10の矢印Y4の状態に示すように、軌跡A2の前端から斜め前方下方に移動する。
【0081】
[発明の実施の第1別形態]
前述の[発明の実施の形態]において、バケットピン6aの位置にバケット前後角度センサー(図示せず)を設け、バケット6の前後角度も、図6及び図7に示す関係式fb1,fb2,fa1,fa2,fa3にパラメメータとして入れて、第1,2,3設定角度BO1,BO2,AR1,AR2,AR3が算出されるように構成してもよい。
【0082】
[発明の実施の第2別形態]
前述の[発明の実施の形態]及び[発明の実施の第1別形態]を、次のように構成してもよい。
図4及び図5に示す軌跡A1,A2を、「従来の技術」に記載の特開平6−17452号公報の構成と同様に、空間に設定された牽制面として、XYZ座標によって制御装置(図示せず)に設定し、牽制面と軌跡B1,B2との間を減速領域として、XYZ座標によって制御装置(図示せず)に設定する。ブーム上下角度センサー36、ブーム左右角度センサー37及びアーム前後角度センサー38の検出値、第1ブーム4aの長さ、第2ブーム4bの長さ及びアーム5の長さにより、バケットピン6aの位置を演算しXYZ座標として表す。牽制面及び及び減速領域とバケットピン6aとの位置関係を、XYZ座標によって認識する。
【0083】
これにより、バケットピン6aが減速領域に入ると、図6のステップS11、図7のステップS25、図8のステップS36及び図9のステップS50と同様に、第1ブーム4aの上昇側への操作、第2ブームの運転部15側への操作及びアーム5の掻き込み側への操作が減速操作されるように構成し、バケットピン6aが牽制面に達すると、図6のステップS12、図7のステップS26、図8のステップS37及び図9のステップS51と同様に、第1ブーム4aの上昇側への操作、第2ブーム4bの運転部15側への操作及びアーム5の掻き込み側への操作が阻止されるように構成する。
【0084】
[発明の実施の第3別形態]
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4a)を配置したバックホウにも適用できる。
【0085】
【発明の効果】
請求項1及び2の特徴によると、第1及び第2ブーム、アーム、バケットによりバックホウ装置を構成し、旋回台に運転部とバックホウ装置とを並べて配置したバックホウにおいて、例えばバケットを運転部の横側に位置させた状態で、第1ブームを下降側に操作したり、アームを排土側に操作しながら、第2ブームを運転部側に操作した場合、第2ブームの運転部側への操作が阻止された状態が解除された際、第2ブームが漸次的に運転部側に移動するように構成することにより、急速に第2ブームが運転部側に移動することによるショックを抑えることができて、作業者にとっての快適性を向上させることができた。
【0086】
請求項1の特徴によると、三角関数を使用してバケットの位置のXYZ座標を演算しなくても、第1ブームの上下角度及びアームの前後角度に基づき、第2ブームの運転部側への操作を阻止することができるようになった。このように請求項1の特徴によると、三角関数を使用してバケットの位置のXYZ座標を演算しなくても、第2ブームの運転部側への操作によるバケットの運転部への接触を回避することができるようになって、演算装置への負荷を軽減することができるようになった。
【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】右及び左操作レバー、操作ペダル、パイロット弁及びパイロット油路等を示す油圧回路図
【図4】図6のステップS11,S12及び図7のステップS25,S26でのバケットピンの位置をつないだ軌跡を示す側面図
【図5】図6のステップS11,S12及び図7のステップS25,S26、図8のステップS36,S37でのバケットピンの位置をつないだ軌跡を示す平面図
【図6】第1ブームを上昇側及び下降側に操作した際の制御の流れを示す図
【図7】アームを掻き込み側及び排土側に操作した際の制御の流れを示す図
【図8】第2ブームを左揺動側及び右揺動側に操作した際の制御の流れを示す図
【図9】バケットを運転部の右横側の位置から運転部の前方下方に移動させる際の制御の流れを示す図
【図10】バケットを運転部の右横側の位置から運転部の前方下方に移動させる際の状態を示す平面図
【符号の説明】
2 旋回台
4 ブーム
4a 第1ブーム
4b 第2ブーム
5 アーム
6 バケット
15 運転部
36 ブーム上下角度センサー、位置センサー
37 ブーム左右角度センサー、位置センサー
38 アーム前後角度センサー、位置センサー
A2 牽制面
OF2 設定値
a1 上下角度
a2 左右角度
a3 前後角度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure for avoiding contact between an operation unit and a bucket of a backhoe device in a backhoe.
[0002]
[Prior art]
In the backhoe, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-17452, a driving unit and a backhoe device are arranged side by side on a swivel, and are supported on a side of the driving unit on the swivel so as to be swingable up and down. A first boom, a second boom supported at the front end of the first boom so as to swing left and right; an arm supported at the front end of the second boom so as to swing back and forth; a bucket supported at the front end of the arm; There is what constitutes the device. In such a backhoe, when the first boom is operated to the ascending side and the arm is operated to the scraping side, the bucket is positioned on the lateral side of the operating unit (see the solid line in FIG. 4 of the publication). If the second boom is operated to the operating unit side, the bucket may come into contact with the operating unit.
[0003]
In the above publication, a restraint surface (A2 in FIG. 4 of the above publication) is set in the space between the operating unit and the first boom, and a bucket position sensor for the swivel is provided, and the bucket reaches the restraint surface. Even if the second boom is about to be operated to the driving unit side, the operation of the second boom to the driving unit side is blocked. Thereby, even if the second boom is erroneously operated to the driving unit side with the bucket positioned on the side of the driving unit, contact between the driving unit and the bucket can be avoided.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the backhoe configured as described above, for example, when the bucket is located on the side of the driving unit and the ground below the driving unit is excavated with the bucket, the bucket is on the side of the driving unit. It is assumed that the second boom is operated to the driving unit side while the first boom is operated to the lowering side or the arm is operated to the earth discharging side from the position.
[0005]
When such an operation is performed, the bucket tries to move linearly from the side of the driving unit to the front lower part of the driving unit, and is in a state of trying to cross the front of the driving unit diagonally. When the bucket reaches the check surface in the middle, the operation to the operating part side of the second boom is blocked, and the bucket is checked by the subsequent operation to the lowering side of the first boom or the operation to the soil discharge side of the arm. A situation occurs that reaches the front edge of the surface. When the bucket moves forward from the check surface in such a state, the state where the operation of the second boom to the operation unit side is suddenly released, and the second boom rapidly moves to the operation unit side. May cause a shock.
According to the present invention, when the second boom is operated to the driving unit side on the backhoe, the second boom is rapidly moved to the driving unit as soon as the movement of the second boom to the driving unit side is released. The purpose is to prevent the situation of moving to the side.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[I]
For example, in a state where the bucket is located on the side of the driving unit, the second boom is operated on the driving unit side while the first boom is operated on the lowering side or the arm is operated on the earth discharging side, or the first boom is operated. Suppose that the second boom is operated to the driving unit side while operating the lower side and operating the arm to the soil removal side. When such an operation is performed, the bucket tries to move linearly from the side of the driving unit to the front of the driving unit (or to the front lower side), and is in a state of attempting to cross the front of the driving unit diagonally.
[0007]
According to the first aspect of the present invention, when the second boom is operated to the operating unit side as described above, the detection of the boom left / right angle sensor is performed in the detection value with the boom up / down angle sensor and the detection value with the arm front / rear angle sensor. When the value reaches the set value, the operation of the second boom toward the driving unit is prevented, and contact of the bucket with the driving unit is avoided.
According to the second aspect of the present invention, when the second boom is operated toward the driving unit as described above, when the bucket reaches the check surface set in the space between the driving unit and the first boom, The operation to the operation part side of 2 boom is blocked | prevented and the contact to the operation part of a bucket is avoided.
[0008]
[II]
After the state described in the preceding item [I], according to the feature of
After the state described in the preceding item [I], according to the feature of
[0009]
As described above, when the second boom is ready to be operated to the operating unit side, according to the features of
[0010]
[III]
In the configuration of Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-17452 described in the features of
In this case, the check surface is set in a three-dimensional space based on the driving unit (swivel base) by XYZ coordinates, and the position of the bucket is the first and second booms obtained in advance by the detection value of the position sensor and Is calculated based on the length of the arm and the length of the arm, and is represented by XYZ coordinates in a three-dimensional space based on the operating unit (swivel platform). Thus, by setting the check surface with XYZ coordinates and representing the position of the bucket with XYZ coordinates, the positional relationship between the check surface and the bucket is recognized with the XYZ coordinates.
[0011]
When the position of the bucket is represented by XYZ coordinates, as in the feature of
[0012]
[IV]
In the backhoe according to the first aspect of the present invention, the first boom is supported on the swivel base so as to be swingable up and down, the second boom is supported on the tip end of the first boom so as to be swingable left and right, and is supported on the tip end of the second boom. An arm is swingably supported, and a bucket is supported at the tip of the arm. Thus, according to the feature of
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the detected value of the boom up / down angle sensor, the detected value of the boom left / right angle sensor, and the detected value of the arm front / rear angle sensor can be detected without calculating the XYZ coordinates of the bucket position using a trigonometric function. The value can be used as a value indicating the position of the bucket as it is, or can be used as a parameter indicating the position of the bucket.
[0013]
Thus, according to the first aspect of the present invention, the detected value of the boom left / right angle sensor is set to the set value when the second boom is operated to the operating unit side in the detected value of the boom vertical angle sensor and the detected value of the arm longitudinal angle sensor. Therefore, the operation of the second boom toward the driving unit side is blocked, thereby avoiding contact of the bucket with the driving unit.
In this case, if the detection value of the boom up / down angle sensor and the detection value of the arm front / rear angle sensor change, the set value (the detection value of the boom left / right angle sensor) also changes accordingly.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[1]
FIG. 1 shows the entire side surface of the backhoe. A
[0015]
The
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 5, in the
[0017]
[2]
Next, the operation structure of the hydraulic circuit structure, the
As shown in FIG. 2, the
[0018]
The
[0019]
As shown in FIG. 3, the
[0020]
Similarly, the
[0021]
As shown in FIGS. 3 and 5, an
[0022]
2 and 3, the
[0023]
When the
[0024]
When the
[0025]
When the
[0026]
The pilot pressures of the
[0027]
[3]
4 and 5, a boom up / down
[0028]
As shown in FIG. 3, a pilot oil passage that connects the
[0029]
Therefore, the pilot pressure is reduced by the
[0030]
[4]
Next, control when the
The detection value of the boom up / down angle sensor 36 (up / down angle a1 of the
[0031]
When the
[0032]
In this case, if the vertical angle a1 of the
[0033]
Next, when the vertical angle a1 of the
Accordingly, the pilot pressure of the
[0034]
Next, when the vertical angle a1 of the
[0035]
Conversely, when the
[0036]
[5]
As described in [4], the first and second set angles BO1 and BO2 calculated by the relational expressions fb1 and fb2 in step S3 are the left-right angle a2 of the second boom 4b and the front-rear angle a3 of the
[0037]
Accordingly, the
Corresponding to the right and left angle a2 of the second boom 4b and the front and rear angle a3 of the
[0038]
In this case, in a state where the vertical angle a1 of the
[0039]
As shown in FIG. 5, the left and right angle a2 of the second boom 4b is a predetermined angle (in the configuration shown in FIG. 5, the first and
Thereby, when the left-right angle a2 of the second boom 4b becomes larger than the predetermined angle, the first and second set angles BO1, BO2 calculated by the relational expressions fb1, fb2 in step S3 are sufficiently large values ( It is possible to operate the
[0040]
When the position of the
[0041]
When the
[0042]
[6]
Next, control when the
When the
[0043]
When the
[0044]
When the
[0045]
Next, when the front-rear angle a3 of the
[0046]
As described above, when the
[0047]
When the
[0048]
Conversely, the greater the up-and-down angle a1 of the
[0049]
As described above, when the right and left operation levers 9 and 10 are operated backward and the
[0050]
[7]
Next, control when the
As described in [4] above, the detected value of the boom vertical angle sensor 36 (vertical angle a1 of the
[0051]
When the
[0052]
In this case, if the front-rear angle a3 of the
[0053]
Next, when the front-rear angle a3 of the
Accordingly, the pilot pressure of the
[0054]
Next, when the front-rear angle a3 of the
[0055]
Conversely, when the
[0056]
[8]
As described in [7], the first and second set angles AR1 and AR2 calculated by the relational expressions fa1 and fa2 in step S18 are the vertical angle a1 of the
[0057]
Accordingly, the position of the
[0058]
As shown in FIG. 5 and the previous item [5], the right and left angle a2 of the second boom 4b is a predetermined angle (in the configuration shown in FIG. 5, the first and
Thereby, when the left-right angle a2 of the second boom 4b is larger than the predetermined angle, the first and second set angles AR1, AR2 calculated by the relational expressions fa1, fa2 in step S18 are sufficiently small values ( It is possible to operate the
[0059]
When the
[0060]
[9]
Next, control when the second boom 4b is operated to the left swing side and the right swing side will be described with reference to FIG.
As described in [4] above, the detected value of the boom vertical angle sensor 36 (vertical angle a1 of the
[0061]
When the second pedal 4b is operated to the left swing side by depressing the
[0062]
In this case, if the left-right angle a2 of the second boom 4b has not reached the first set angle OF1 (step S32), it is determined that the
[0063]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b exceeds the first set angle OF1 (steps S32 and S34), the
Thereby, the pilot pressure of the
[0064]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b reaches the second set angle OF2 (step S34), it is determined that the
[0065]
Conversely, when the
[0066]
[10]
As described in [9] above, the first and second set angles OF1 and OF2 calculated by the relational expressions fo1 and fo2 in step S29 are the vertical angle a1 of the
[0067]
Accordingly, when the
[0068]
When the
[0069]
When the
Thereby, when the
[0070]
When the second boom 4b is about to be operated to the left swing limit, when the third set angle OF3 slightly before the left swing limit of the second boom 4b is reached (step S30), the pressure control valve shown in FIG. 43, the pilot pressure of the
[0071]
[11]
Next, the
[0072]
As described in [4] above, the detected value of the boom vertical angle sensor 36 (vertical angle a1 of the
[0073]
When the
[0074]
In this case, the first set angle OF1 and the second set angle OF2 are calculated by the relational expressions fo1 and fo2 based on the vertical angle a1 of the
As a result, if the left-right angle a2 of the second boom 4b has not reached the first set angle OF1 (step S45), it is determined that the
[0075]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b exceeds the first set angle OF1 (steps S45 and S48), the
Thereby, the pilot pressure of the
[0076]
Next, when the left-right angle a2 of the second boom 4b reaches the second set angle OF2 (step S48), it is determined that the
[0077]
In this case, either the
The first and second set angles OF1 and OF2 in the above steps S45 to S51 are constant values as described in the previous item [10].
[0078]
Next, as shown in FIG. 10, when the
[0079]
As a result, when the
[0080]
In this case, the second boom 4b is gradually accelerated from the stopped state and begins to be operated to the left swing side regardless of the operation position of the left pedal operation of the operation pedal 39 (step S53). Shifting from S53, S54 to steps S45, S46, S47, the second boom 4b is operated to the left swing side at a speed corresponding to the operation position of the
[0081]
[First Alternative Embodiment of the Invention]
In the above-described [Embodiment of the invention], a bucket front-rear angle sensor (not shown) is provided at the position of the
[0082]
[Second Embodiment of the Invention]
The above-mentioned [Embodiment of the Invention] and [First Alternative Embodiment of the Invention] may be configured as follows.
Similar to the configuration of Japanese Patent Laid-Open No. 6-17452 described in “Prior Art”, the trajectories A1 and A2 shown in FIG. 4 and FIG. 5 are controlled by XYZ coordinates as control surfaces (see FIG. (Not shown), and between the check surface and the trajectories B1 and B2 is set as a deceleration region in the control device (not shown) by XYZ coordinates. The position of the
[0083]
As a result, when the
[0084]
[Third Another Embodiment of the Invention]
The operation positions of the right and left operation levers 9 and 10 and the
[0085]
【The invention's effect】
According to the features of
[0086]
According to the feature of
[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 and a control valve of the backhoe device. FIG. 3 is a hydraulic pressure showing a right and left operation lever, an operation pedal, a pilot valve, a pilot oil passage, and the like. FIG. 4 is a side view showing a locus connecting positions of bucket pins in steps S11 and S12 of FIG. 6 and steps S25 and S26 of FIG. 7. FIG. 5 is a side view of steps S11 and S12 of FIG. FIG. 6 is a plan view showing the trajectory connecting the bucket pin positions in steps S25 and S26 and steps S36 and S37 in FIG. 8. FIG. 6 is a diagram showing the flow of control when the first boom is operated to the up side and down side. FIG. 7 is a diagram showing the flow of control when the arm is operated to the scraping side and the soil removal side. FIG. 8 is a flow of control when the second boom is operated to the left swing side and the right swing side. Figure [Figure 9] Bucket FIG. 10 is a diagram showing the flow of control when moving the bucket from the position on the right side of the driving section to the front lower side of the driving section. Plan view showing the state of the [signs]
2
Claims (2)
前記旋回台に対する第1ブームの上下角度を検出するブーム上下角度センサーと、前記第1ブームに対する第2ブームの左右角度を検出するブーム左右角度センサーと、前記第2ブームに対するアームの前後角度を検出するアーム前後角度センサーとを備えると共に、
前記ブーム上下角度センサー及びアーム前後角度センサーの検出値に対して前記ブーム左右角度センサーの検出値が設定値に達すると、前記第2ブームに対する操作具の運転部側への移動操作指令に拘わらず、第2ブームの運転部側への移動を阻止する第2ブーム牽制手段と、
前記第2ブーム牽制手段の作動状態において、前記ブーム上下角度センサー及びアーム前後角度センサーの検出値の変化に応じて前記設定値が変化し、前記ブーム左右角度センサーの検出値が前記設定値から外れると、前記第2ブームの運転部側への操作を許して、第2ブームの移動方向と移動速度を指令する操作具の操作に拘わらず第2ブームを漸次的に運転部側に移動させる第2ブーム制御手段を備えてあるバックホウ。A first boom supported on the lateral side of the operating unit in the swivel base so as to be swingable up and down, a second boom supported on the tip of the first boom so as to swing left and right, and front and rear on the tip of the second boom An arm that is swingably supported, and a bucket that is supported at the tip of the arm, and an operating tool that operates each of the first boom, the second boom, the arm, and the bucket,
A boom up / down angle sensor for detecting the up / down angle of the first boom relative to the swivel, a boom left / right angle sensor for detecting the left / right angle of the second boom relative to the first boom, and a front / back angle of the arm relative to the second boom. An arm longitudinal angle sensor that
When the detected value of the boom left / right angle sensor reaches a set value with respect to the detected values of the boom up / down angle sensor and the arm front / rear angle sensor , regardless of a movement operation command to the operating unit side of the operating tool for the second boom . , Second boom check means for preventing movement of the second boom to the operating part side ;
In the operating state of the second boom check means, the set value changes in accordance with changes in the detected values of the boom up / down angle sensor and the arm longitudinal angle sensor, and the detected value of the boom left / right angle sensor deviates from the set value. And allowing the second boom to be operated toward the operating unit side, and gradually moving the second boom to the operating unit side regardless of the operation of the operating tool that commands the moving direction and moving speed of the second boom . 2 Backhoe provided with boom control means.
前記運転部と第1ブームとの間の空間に牽制面を設定する設定手段と、前記旋回台に対するバケットの位置を検出する位置センサーとを備えると共に、
前記位置センサーの検出値に基づいて前記バケットが前記牽制面に達すると、前記第2ブームに対する操作具の運転部側への移動操作指令に拘わらず、第2ブームの運転部側への移動を阻止する第2ブーム牽制手段と、
前記第2ブーム牽制手段の作動状態において、前記第1ブームの操作又は前記アームの操作により前記バケットが前記牽制面から外れると、前記第2ブームの運転部側への操作を許して、第2ブームの移動方向と移動速度を指令する操作具の操作に拘わらず第2ブームを漸次的に運転部側に移動させる第2ブーム制御手段を備えてあるバックホウ。A first boom supported on the lateral side of the operating unit in the swivel base so as to be swingable up and down, a second boom supported on the tip of the first boom so as to swing left and right, and front and rear on the tip of the second boom An arm that is swingably supported, and a bucket that is supported at the tip of the arm, and an operating tool that operates each of the first boom, the second boom, the arm, and the bucket,
A setting unit that sets a check surface in a space between the operating unit and the first boom, and a position sensor that detects a position of the bucket with respect to the swivel,
When the bucket reaches the check surface based on the detection value of the position sensor , the movement of the second boom to the operation unit side is performed regardless of the movement operation command to the operation unit side of the operation tool for the second boom. A second boom check means for blocking ;
In the operating state of the second boom check means, when the bucket is detached from the check surface by the operation of the first boom or the arm, the operation to the operation part side of the second boom is allowed, and the second A backhoe provided with second boom control means for gradually moving the second boom to the operating section side regardless of the operation of the operation tool for instructing the moving direction and moving speed of the boom.
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