JP4017278B2

JP4017278B2 - ２ピースブーム形作業機の操作装置

Info

Publication number: JP4017278B2
Application number: JP04524999A
Authority: JP
Inventors: 慎一中村; 豪修安藤; 寛今井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: JP2000204598A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、２ピースブームを含む多関節型フロント作業装置を備えた２ピースブーム形作業機の操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２ピースブームを含む多関節型フロント作業装置を備えた２ピースブーム形作業機の操作装置の従来例としては、例えば特開平１０−３７２３２号公報が挙げられる。この特開平１０−３７２３２号公報に記載されている技術は、第１ブームと第２ブームからなる２ピースブームのうち第２ブームを操作するスイッチを操作レバーに配設し、この操作レバーのスイッチのオン、オフにより第２ブームを駆動するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、操作レバーに設けたオンオフ式の電気スイッチを使って第２ブームを動かしているが、この際の第２ブームを動かす操作速度は一定のままで動作途中に速度変化を加えることができないものとなっている。従って、障害物のある狭い場所で第２ブームを動作させて作業機を移動させようとするとき、障害物との衝突を避けるために第２ブームの操作速度を遅くして作業機をゆっくりと動かすことがかなわず、作業安全性に問題がある。
【０００４】
もっとも、上記従来例においては第２ブームの操作速度を調整する手段を有しているが、その速度調整は第２ブームの操作を停止して遅い速度または早い速度に切換えを行う手段のもので作業機の動作を止めての速度調整であり作業効率が悪い。さらに、設定した速度調整は一定速度のままであって障害物のある空間から障害物のない空間に作業機の位置が移動しても遅い速度調整のままであり、衝突の危険がなくても遅い速度であるから作業効率が悪いという問題がある。
【０００５】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、第２ブームの操作速度を操作途中においても簡単な操作でもって変更でき、そのため第２ブームの操作性を改善することが可能であり、衝突等の危険性を確実に回避しながらも、作業効率を向上させることが可能な２ピースブーム形作業機の操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで本発明の請求項１記載の２ピースブーム形作業機の操作装置では、上部旋回体１に対して、第１ブーム３と第２ブーム４を関節結合すると共に、上記第２ブーム４の先端側に作業機６を装備して成るアーム５を関節結合した多関節型フロント作業装置２を取り付け、上部旋回体１の旋回動作、第１ブーム３の起伏動作、第２ブーム４の起伏動作、アーム５の起伏動作及び作業機６の作業動作を各別に電気制御油圧駆動手段にて行ない、第２ブーム４の起伏動作を除く各別の電気制御油圧駆動手段に対して左右の操作レバー１６、１８による各起伏動作と作業動作の手動電気信号を選択的に出力し、第２ブーム４の起伏動作を上記操作レバー１６、１８に備えた手動スイッチ手段からの電気信号を選択的に出力して多関節型フロント作業装置２を駆動制御するようにした２ピースブーム形作業機の操作装置において、第２ブーム４起伏動作用の手動スイッチ手段を、第１速度スイッチ手段２３、２４と、第２速度スイッチ手段２８とに分けて設け、第１速度スイッチ手段２３、２４を第２ブーム４の起伏方向動作と起伏速度可変電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、第２速度スイッチ手段２８を一定の起伏速度電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、電気制御油圧変換の制御信号を出力するコントローラ３１を介して第２ブーム４の起伏動作を駆動する電気制御油圧駆動手段を制御するようにしたことを特徴としている。
【０００７】
かかる構成により、第１速度スイッチ手段２３、２４と第２速度スイッチ手段２８とを用いて第２ブーム４の操作速度を使い分けをすることができので、操作性を向上することができる。しかも操作速度の変更はスイッチ操作という簡単な方法で、しかも第２ブーム４が操作途中であっても行えるので、その操作性は一段と向上する。
【０００８】
請求項２記載の２ピースブーム形作業機の操作装置では、第１速度スイッチ手段２３、２４を、第２ブーム４の起伏速度が、第１ブーム３の対地角度θに応じて除々に増減する可変速度と一定の高低速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、第２速度スイッチ手段２８を、第２速度スイッチ手段２８による第２ブーム４の一定速度が第１速度スイッチ手段２３、２４に設定した速度範囲以下に減速した一定速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段としたことを特徴としている。
【０００９】
かかる構成により、第１速度スイッチ手段２３、２４は、第１ブーム３の対地起伏角度θに対応して第２ブーム４の上げ／下げの動作速度を除々に速め又は遅くして動作できると共に、一定の高速又は低速動作に移行する操作速度信号を出力し、作業機を地表から地下へ移行するときの第２ブーム４の下げ速度を遅くなるようにして地下構築物との干渉を避けるための慎重な作業機移動操作が得られ、作業機を地下から地表へ移行するときの第２ブーム４の上げ速度が速くなるようにして速い作業機移動操作が得られ、対地に応じて連続的に速度変化する第２ブーム４の動作速度調整ができて、安全作業と作業効率の向上を期することが可能となり、さらに、第２速度スイッチ手段２８を操作して、第２ブーム４の上げ／下げの速度を第１ブーム３の対地角度に関係なく、第１速度スイッチ手段２３、２４にて設定した操作速度よりもさらに減速した速度にて移動操作ができるので、狭い所でより作業機を慎重に動かすことが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の２ピースブーム形作業機の操作装置では、第１速度スイッチ手段２３、２４に設定した可変速度範囲以下に減速した一定速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段は、減速速度を変更可能にする速度調整手段を備えるスイッチ操作手段としたことを特徴としている。
【００１１】
かかる構成とすることにより、オペレーターが自分に一番合った作業機６の速度が選択でき、安心感のある無理のない作業を可能とすることができる。
【００１２】
また請求項４記載の２ピースブーム形作業機の操作装置では、第１速度スイッチ手段２３、２４と、第２速度スイッチ手段２８は、第１速度スイッチ手段２３、２４の操作によって第２ブーム４の起伏方向と起伏可変速度との操作を可とし、第２速度スイッチ手段２８と第１速度スイッチ手段２３又は２４との操作によって、第２ブーム４の起伏移動速度を第１速度スイッチ手段２３又は２４の速度以下に減速するスイッチ操作手段としたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、第１速度スイッチ手段２３又は２４を用いて第２ブーム４の上げと下げの動作中に、第２速度スイッチ手段２８の操作を投入すると、第２ブーム４の動きの途中でさらに減速した動きにでき、作業機の速い移動から慎重な移動に切換えをできるし、また、第１と第２の速度スイッチ手段を用いて、動きの最初からゆっくりとした慎重な作業機の移動を得ることができ、地下構築物と作業機との接触防止に有効である。
【００１４】
請求項５記載の２ピースブーム形作業機の操作装置では、第１速度スイッチ手段のスイッチは、上記作業機６を操作する左右一対の一方側の操作レバー１６の握り部１７に備えた第２ブーム上げスイッチ２３と第２ブーム下げスイッチ２４の２つからなり、第２速度スイッチ手段のスイッチは、他方側の操作レバー１８の握り部１９に備えた１つからなることを特徴としている。
【００１５】
かかる構成により、今までの装置に操作レバー１６、１８以外の操作レバーを増加させることなく、今までの操作レバー１６、１８の操作により第２ブーム４の上げ／下げの速度の使い分けを行なうことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図７は上部旋回体１に対して多関節型フロント作業装置２を備えた建設車両の構成図を示している。このフロント作業装置２は、基部が上部旋回体１に回動可能に連結されている第１ブーム３と、この第１ブーム３の先端と回動可能に連結されている第２ブーム４と、この第２ブーム４の先端に回動可能に連結されているアーム５と、このアーム５の先端に回動可能に連結されているバケット６等で構成されている。第１ブーム３の基部側には第１ブーム３が対地と成す角度θ（図３（ｅ）参照）を検出する第１ブーム角度センサー７が設けられ、また、第１ブームシリンダ１０により第１ブーム３が起伏制御されるようになっている。第２ブーム４の基部側と第１ブーム３との間に第２ブームシリンダ１１が設けられていて、この第２ブームシリンダ１１により第２ブーム４が上げ／下げの起伏制御がされる。また、アームシリンダ１２によりアーム５が回動制御され、バケットシリンダ１３によりバケット６が回動制御されるようになっている。
【００１７】
図７に示すキャブ１５内には図５に示すような２本の操作レバーが設けられている。この場合、右側を第１操作レバー１６とし、左側を第２操作レバー１８とする。第１操作レバー１６の握り部１７を持って左右方向、前後方向に操作することで、バケット６をクラウドしたり、ダンプしたりでき、また第１ブーム３の上げ／下げを行なうことができるようになっている。また、第２操作レバー１８を左右方向、前後方向に操作することで、アーム５をクラウドしたり、ダンプしたりでき、また上部旋回体１を左右に旋回できるようになっている。
【００１８】
第１操作レバー１６の握りブーム１７の上端面には、ホーンスイッチ２２、第２ブーム上げスイッチ２３及び第２ブーム下げスイッチ２４が設けられている。この第２ブーム上げスイッチ２３を押操作することで第２ブーム４を上げる方向に駆動することができ、第２ブーム下げスイッチ２４を押操作することで第２ブーム４を下げる方向に駆動することができる。上記第２ブーム上げスイッチ２３と第２ブーム下げスイッチ２４とで第１速度スイッチ手段を構成している。また、第２操作レバー１８の握り部１９の上端面には、バケット６を振動させるためのバケット振動スイッチ２６、ワンタッチデセルスイッチ２７及び第２ブーム４の上げ／下げの速度を減速制御するための減速スイッチ２８が設けられている。この減速スイッチ２８によって第２速度スイッチ手段を構成している。
【００１９】
図６は本発明に関係したブロック図を示し、全体の制御を行なうコントローラ３１には、第２ブーム４の上げ／下げの速度を予め記憶させておく速度テーブル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）が設けられており、また減速スイッチ２８からの信号により第２ブーム４の上げ／下げの速度を減速させる信号を出力するようになっている。ここで、第２ブーム４の上げ方向または下げ方向の回動速度は、第２ブームシリンダ１１を伸縮駆動する圧力流体流れの制御をする流量比例切換弁３４の開口面積によって決まり、流量比例切換弁３４の開口面積は、比例電磁減圧弁３５、３６を通じて流量比例切換弁３４に開口動作を加えるパイロット流体圧力の大きさにて制御され、パイロット流体圧力の大きさは、比例電磁減圧弁３５、３６に加える前記速度テーブルからの速度電気信号によって指令された電磁力に比例するパイロット流体圧力制御によって決まる。
【００２０】
速度テーブルは、第２ブーム上げ操作スイッチ２３からの操作指令によるＡ電流出力と、第２ブーム上げ操作スイッチ２３及び第２ブーム減速スイッチ２８の２つの操作スイッチからの操作指令によるＢ電流出力と、第２ブーム下げ操作スイッチ２４からの操作指令によるＣ電流出力と、第２ブーム下げ操作スイッチ２４及び第２ブーム減速スイッチ２８の２つの操作スイッチからの操作指令によるＤ電流出力からなり、第２ブームシリンダ１１の伸縮速度を決める流量比例切換弁３４の開口制御をするパイロット流体圧力の大きさ信号として比例電磁減圧弁３５又は３６の制御信号として加えられる。なお、３２はモニターパネル、３３は油圧ポンプである。
【００２１】
ここで、第２ブーム４を上げ／下げする際の速度は、安全性や作業効率を考慮して第１ブーム３の対地角θ（図３（ｅ）参照）に応じて変えるようにしている。図３及び図４に示すように、対地角θが−１０度〜１０度と、１０度〜４０度、４０度〜１１２度の場合に分けて第２ブーム４の上げ／下げの際の速度を変えている。具体的にいうと、図３（ａ）にも示しているように、対地角θが−１０度〜１０度の間はやや低速（一定）とし、また４０度〜１１２度の間は高速（一定）とし、さらに１０度〜４０度の間は操作速度を対地角θに比例させて徐々に増速又は徐々に減速するように制御しているのである。なお、図４では速度の値を流量指令のパーセント表示としている。また、第２ブーム４の上げ時と下げ時では第２ブームシリンダ１１のロッド側とボトム側の面積が異なるので、それに応じて異なった値としている。このように第１ブーム３が対地角θの値が小さい時には第２ブーム４の上げ／下げの速度をゆっくりとし、対地角θが大きい場合には上げ／下げの速度を早くして、安全性を保ちつつ作業効率の向上を図っている。
【００２２】
次に、第２ブーム４の上げ／下げ時の制御動作について説明する。図１（ａ）は第２ブーム４の上げ時の場合のフローチャートを示し、図１（ｂ）は第２ブーム４の下げ時の場合のフローチャートを示している。先ず第２ブーム４を上げる場合では、ステップＳ１に示すように第２ブーム上げスイッチ２３がオンされた後に、ステップＳ２に進み、減速スイッチ２８がオンかオフかが判断される。減速スイッチ２８がオフの場合には、図３（ａ）に示すようなＡの速度テーブルで第２ブーム４が上げ方向に回動制御される。そして、微調整などを行ないたい場合には、ステップＳ１の第２ブーム上げスイッチ２３をオンした状態で減速スイッチ２８をオンすると、第２ブーム４はＢの速度テーブルとなり、図３（ｂ）に示すように、減速した一定の速度で第２ブーム４が上げ方向に回動制御されることになる。減速スイッチ２８がオンされた時の上げ速度は図４に示すような値の流量指令となっている。なお、この制御はコントローラ３１からソレノイド３５、比例電磁弁３４を制御して行なわれる。
【００２３】
次に、第２ブーム４を下げる場合には、図１（ｂ）のステップＳ１０で第２ブーム下げスイッチ２４をオンし、次のステップＳ１１で減速スイッチ２８がオンか、オフかが判断され、減速スイッチ２８がオフの場合には、Ｃの速度テーブルとなり、図３（ｃ）に示すような下げ速度で制御される。ステップＳ１１で減速スイッチ２８をオンした場合には、Ｄの速度テーブルになり、図３（ｄ）に示すように減速した一定の速度で下げ方向に制御されることになる。この時の速度は図４に示すような流量指令値となっている。なお、減速スイッチ２８のみをオンしても第２ブーム４の速度制御はされず、第２ブーム上げスイッチ２３あるいは第２ブーム下げスイッチ２４をオンした状態で減速スイッチ２８をオンして初めて第２ブーム４の速度制御がされるものである。
【００２４】
ここで、減速スイッチ２８による第２ブーム４の上げ／下げの速度は任意に設定可能としており、例えば、モニターパネル３２は、コントローラ３１に対して、減速スイッチ２８の上げと下げの現状の速度を書き換えるリセット指令のモード選択スイッチ４１と、コントローラ３１から書き換え前の現状の速度を引き出して表示する速度表示部４２と、速度変更の入力（第２ブームシリンダ１１を伸縮駆動する圧力流体流れ流量）数値を書き換えるセットクリーアスイッチ部４３を有し、図２に示すように、ステップＳ２０でモード選択スイッチ４１の上げ又は下げをＯＮして速度調整機能をコントローラ３１に指示し、速度表示部４２に現状の速度を表示させ、ステップＳ２１でセットクリーアスイッチ４３により速度変更の数値を入力して速度テーブルＢ又はＤの数値を書換えし、ステップＳ２１で速度モード変更終了信号を入力することで可能となる。
【００２５】
先の実施の形態では、第２ブーム上げスイッチ２３あるいは第２ブーム下げスイッチ２４を押した状態で減速スイッチ２８をオンした場合に、第２ブームの上げ／下げの速度を減速した一定の速度としていたが、図３（ａ）（ｃ）に示すようなその時の第１ブーム３の対地角θに応じた速度から一定の割合に減速した速度に変えるようにしても良い。例えば、その時の速度の半分に減速するなどである。なお減速ではなく、増速する方向に制御することもある。
【００２６】
このように第２ブーム上げスイッチ２３あるいは第２ブーム下げスイッチ２４の単独操作にすると、下げの場合は、第２ブーム４は、第１ブーム３が地表側に下がるほど除々に速度が遅くなって一定の低速速度に切換わって動き、地下構築物と作業機が干渉する恐れのあるような狭隘な場所のときには作業安全に有効な速度となり、また、上げの場合には、第２ブーム４は、第１ブーム３が地表側に上がるほど除々に速度が上がって一定の高速速度に切り換わり、つぎの作業地点への作業機の移動を速くし、作業効率の向上になる。
【００２７】
さらに、第２ブーム上げスイッチ２３あるいは第２ブーム下げスイッチ２４のいづれか一方側のスイッチと、減速スイッチ２８とをあいまって操作したときには、上げまたは下げ方向における第２ブームの移動速度を、上げスイッチ２３、下げスイッチ２４の速度以下の一定した減速速度でさらに遅くして作業機を動かすことができ、狭い場所で少ない作業機の移動をするときにはよりゆっくりで慎重な移動が可能となり、障害物との干渉回避の操作性向上に寄与する。また、減速スイッチ２８による減速速度を調整自在としたからオペレータにあった速度操作制御ができたり、作業にあった速度操作制御を可能とすることができ、操作性の向上を果たす効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態の第２ブームを上げる場合の制御動作を示すフローチャートである。
（ｂ）は本発明の実施の形態の第２ブームを下げる場合の制御動作を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態の減速スイッチの操作による減速速度を変更する場合のフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は本発明の実施の形態の第２ブームの上げ／下げ時の速度を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の第１ブームの対地角度θに対応して第２ブームの上げ／下げ時の速度を変えている場合の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の左右の操作レバーの斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態のブロック構成図である。
【図７】本発明の実施の形態の多関節型フロント作業装置を備えた建設車両の構成図である。
【符号の説明】
１上部旋回体
２多関節型フロント作業装置
３第１ブーム
４第２ブーム
５アーム
６バケット
１６第１操作レバー
１７握り部
１８第２操作レバー
１９握り部
２３第２ブーム上げスイッチ
２４第２ブーム下げスイッチ
２８減速スイッチ
３１コントローラ

Claims

上部旋回体（１）に対して、第１ブーム（３）と第２ブーム（４）を関節結合し、さらに上記第２ブーム（４）の先端側に作業機（６）を装備したアーム（５）を関節結合して成る多関節型フロント作業装置（２）を取り付け、上部旋回体（１）の旋回動作、第１ブーム（３）の起伏動作、第２ブーム（４）の起伏動作、アーム（５）の起伏動作、及び作業機（６）の作業動作を各別に電気制御油圧駆動手段にて行ない、第２ブーム（４）の起伏動作を除く各別の電気制御油圧駆動手段に対して左右の操作レバー（１６）（１８）による各起伏動作と作業動作の手動電気信号を選択的に出力し、第２ブーム（４）の起伏動作を上記操作レバー（１６）（１８）に備えた手動スイッチ手段からの電気信号を選択的に出力して多関節型フロント作業装置（２）を駆動制御するようにした２ピースブーム形作業機の操作装置において、第２ブーム（４）起伏動作用の手動スイッチ手段を、第１速度スイッチ手段（２３）（２４）と、第２速度スイッチ手段（２８）とに分けて設け、第１速度スイッチ手段（２３）（２４）を第２ブーム（４）の起伏方向動作と起伏速度可変電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、第２速度スイッチ手段（２８）を一定の起伏速度電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、電気制御油圧変換の制御信号を出力するコントローラ（３１）を介して第２ブーム（４）の起伏動作を駆動する電気制御油圧駆動手段を制御するようにしたことを特徴とする２ピースブーム形作業機の操作装置。
第１速度スイッチ手段（２３）（２４）を、第２ブーム（４）の起伏速度が、第１ブーム（３）の対地角度（θ）に応じて除々に増減する可変速度と一定の高低速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段とし、第２速度スイッチ手段（２８）を、第２速度スイッチ手段（２８）による第２ブーム（４）の一定速度が第１速度スイッチ手段（２３）（２４）に設定した速度範囲以下に減速した一定速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段としたことを特徴とする請求項１記載の２ピースブーム形作業機の操作装置。
第１速度スイッチ手段（２３）（２４）に設定した可変速度範囲以下に減速した一定速度となる電気信号を出力するスイッチ操作手段は、速度を変更可能にする速度調整手段を備えるスイッチ操作手段としたことを特徴とする請求項２記載の２ピースブーム形作業機の操作装置。
第１速度スイッチ手段（２３）（２４）と、第２速度スイッチ手段（２８）は、第１速度スイッチ手段（２３）（２４）の操作によって第２ブーム（４）の起伏方向と起伏可変速度との操作を可とし、第２速度スイッチ手段（２８）と第１速度スイッチ手段（２３又は２４）との操作によって、第２ブーム（４）の起伏移動速度を第１速度スイッチ手段（２３又は２４）の速度以下に減速するスイッチ操作手段としたことを特徴とする請求項１〜請求項３にいずれか記載の２ピースブーム形作業機の操作装置。
第１速度スイッチ手段のスイッチは、上記作業機（６）を操作する左右一対の一方側の操作レバー（１６）の握り部（１７）に備えた第２ブーム上げスイッチ（２３）と第２ブーム下げスイッチ（２４）の２つからなり、第２速度スイッチ手段のスイッチは、他方側の操作レバー（１８）の握り部（１９）に備えた１つからなることを特徴とする請求項１または請求項２記載の２ピースブーム形作業機の操作装置。