JP7459017B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、作業機の状態をより反映した作動油の圧力を把握しながら作動させることができる作業機を提供することを目的とする。
作業機は、機体と、前記機体に設けられた原動機と、前記機体の左側に設けられた左走行装置と、前記機体の右側に設けられた右走行装置と、前記左走行装置に動力を伝達可能で且つ第1速度と前記第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な左走行モータと、前記右走行装置に動力を伝達可能で且つ第1速度と前記第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な右走行モータと、正転時に作動油を吐出する第1ポート及び逆転時に作動油を吐出する第2ポートを有する左走行ポンプと、正転時に作動油を吐出する第3ポート及び逆転時に作動油を吐出する第4ポートを有する右走行ポンプと、前記左走行ポンプの前記第1ポート及び前記第2ポートに接続され且つ、前記左走行モータに接続される第1循環油路と、前記右走行ポンプの前記第3ポート及び前記第4ポートに接続され且つ、前記右走行モータに接続される第2循環油路と、前記第1循環油路であって前記第1ポート側の油路に接続された第1リリーフ弁と、前記第1循環油路であって前記第2ポート側の油路に接続された第2リリーフ弁と、前記第2循環油路であって前記第3ポート側の油路に接続された第3リリーフ弁と、前記第2循環油路であって前記第4ポート側の油路に接続された第4リリーフ弁と、前記第1リリーフ弁に対応する第1有効リリーフ圧、前記第2リリーフ弁に対応する第2有効リリーフ圧、前記第3リリーフ弁に対応する第3有効リリーフ圧、及び前記第4リリーフ弁に対応する第4有効リリーフ圧に基づいて、前記左走行モータ及び前記右走行モータを前記第2速度から前記第1速度に自動的に減速する自動減速制御を行う制御装置と、を備えている。
前記制御装置は、前記第1有効リリーフ圧、前記第2有効リリーフ圧、前記第3有効リリーフ圧、及び前記第4有効リリーフ圧に基づいて前記機体の旋回を行っているか否かを判断する旋回判定値を設定する。
図8は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図8では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16(第1枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17(第2枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第2枢支軸17は、第1枢支軸16の下方に設けられている。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
一対の走行装置5L、5Rのうち、走行装置5Lは機体2の左側に設けられ、走行装置5Rは機体2の右側に設けられている。一対の走行装置5L、5Rは、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。以下、説明の便宜上、走行装置5Lのことを左走行装置5L、走行装置5Rのことを右走行装置5Rということがある。
次に、作業機の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2とを備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、作動油を貯留するタンク22のことを作動油タンクということがある。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
作動油を吐出可能であって、例えば、作業系の油路に作動油を供給する。例えば、第2油圧ポンプP2は、ブーム10を作動させるブームシリンダ14、バケットを作動させるバケットシリンダ15、予備油圧アクチュエータを作動させる予備油圧アクチュエータを制御する制御弁(流量制御弁)に作動油を供給する。
左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rには、第1油圧ポンプP1からの作動油(パイロット油)の圧力(パイロット圧)が作用する受圧部53aと受圧部53bとを有している、受圧部53a、53bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rの出力(作動油の吐出量)や作動油の吐出方向を変えることができる。左走行ポンプ53Lは、正転時に作動油を吐出する第1ポート82aと、逆転時に作動油を吐出する第2ポート82bとを有している。右走行ポンプ53Rは、正転時に作動油を吐出する第3ポート82cと、逆転時に作動油を吐出する第4ポート82dとを有している。
には、左走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、左走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
第1切換弁71Lは、左走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rは、油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
操作装置(走行操作装置)54は、走行操作部材59を操作したときに、走行ポンプ(左走行ポンプ53L、右走行ポンプ53R)の受圧部53a、53bに作動油を作用させる装置であり、走行ポンプの斜板の角度(斜板角度)を変更可能である。操作装置54は、走行操作部材59と、複数の操作弁55とを含んでいる。
走行油路45は、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dと、第5走行油路45eとを有している。第1走行油路45aは、左走行ポンプ53Lの受圧部(第1受圧部)53aに接続された油路であり、走行操作部材59を操作したときに受圧部(第1受圧部)53aに作用する作動油を通過させる油路である。第2走行油路45bは、左走行ポンプ53Lの受圧部(第2受圧部)53bに接続され油路であり、走行操作部材59を操作したときに受圧部(第2受圧部)53bに作用する作動油を通過させる油路である。第3走行油路45cは、右走行ポンプ53Rの受圧部(第3受圧部)53aに接続され油路であり、走行操作部材59を操作したときに受圧部(第3受圧部)53aに作用する作動油を通過させる油路である。第4走行油路45dは、右走行ポンプ53Rの受圧部(第4受圧部)53bに接続され油路であり、走行操作部材59を操作したときに受圧部(第4受圧部)53bに作用する作動油を通過させる油路である。第5走行油路45eは、操作弁55、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dを接続する油路である。
すなわち、走行操作部材59を左斜め前方に揺動操作すると該走行操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら左旋回し、走行操作部材59を右斜め前方に揺動操作すると該走行操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら右旋回し、走行操作部材59を左斜め後方に揺動操作すると該走行操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら左旋回し、走行操作部材59を右斜め後方に揺動操作すると該走行操作部材59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら右旋回する。
モードスイッチ66は、自動減速を有効又は無効に切り換えるスイッチである。例えば、モードスイッチ66は、ON/OFFに切り換え可能なスイッチであり、ONである場合に自動減速を有効に切り換え、OFFである場合には自動減速を無効に切り換える。
制御装置60は、自動減速部61を備えている。自動減速部61は、制御装置60に設けられた電気電子回路等、当該制御装置60に格納されたプログラム等である。
自動減速部61は、走行モードで且つ自動減速が有効である場合には自動減速制御を行い、走行モードで且つ自動減速が無効である場合には自動減速制御を行わない。また、自動減速部61は、取得モードでも自動減速制御を行わない。
bに切り換えることにより、走行モータ(左走行モータ36L、右走行モータ36R)を第1速度から第2速度に増速、即ち、走行モータの速度を復帰させる。つまり、制御装置60は、第1速度から第2速度に復帰する場合は、左走行モータ36Lと右走行モータ36Rとの両方を、第1速度から第2速度に増速する。
制御装置60は、第3有効リリーフ圧u3(rpm)から第1有効リリーフ圧u1(rpm)を減算し、第1有効リリーフ圧u1(rpm)から第3有効リリーフ圧u3(rpm)を減算し、第4有効リリーフ圧u4(rpm)から第2有効リリーフ圧u2(rpm)を減算し、第2有効リリーフ圧u2(rpm)から第4有効リリーフ圧u4(rpm)を減算することで、左走行モータ36L及び右走行モータ36Rのそれぞれの正転時のバランスを数値化している。
フ圧と、補正係数η12によって、旋回判定値TP(rpm)を求めてもよい。
例えば第1有効リリーフ圧u1(rpm)から第3有効リリーフ圧u3(rpm)を減算して得られた値が高い場合は、作業機1(機体2)は、左走行モータ36Lの正転側の圧力が高めに出る傾向(作業機1の個体差)がある。このとき、式(3)で得られた旋回判定値TP(rpm)を用いれば、有効走行圧a(t,rpm)から有効走行圧b(t,rpm)を減算して得られる値、有効走行圧b(t,rpm)から有効走行圧a(t,rpm)を減算して得られる値、有効走行圧c(t,rpm)から有効走行圧d(t,rpm))を減算して得られる値、及び有効走行圧d(t,rpm)から有効走行圧c(t,rpm)を減算して得られる値のいずれかが上述の旋回判定値TP(rpm)を用いた式(5)を満たしたときに、制御装置60は作業機1が旋回していると判断することができる。このような構成の機構によれば、左走行モータ36Lの正転側の圧力が高めに出る傾向(個体差)があっても、作業機1の旋回を正確に判定することが出来る。
制御装置60は、式(6)に示すように、1有効リリーフ圧u1(rpm)と、第2有効リリーフ圧u2(rpm)と、第3有効リリーフ圧u3(rpm)と、第4有効リリーフ圧u4(rpm)と、補正係数η13とによって、自動減速時の減速閾値ST(rpm)の設定を行う。
具体的に、制御装置60(自動減速部61)は、式(8)を満たす場合に自動減速を行う。
作業機1は、機体2と、機体2に設けられた原動機32と、機体2の左側に設けられた左走行装置5Lと、機体2の右側に設けられた右走行装置5Rと、左走行装置5Lに動力を伝達可能で且つ第1速度と第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な左走行モータ36Lと、右走行装置5Rに動力を伝達可能で且つ第1速度と第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な右走行モータ36Rと、正転時に作動油を吐出する第1ポート82a及び逆転時に作動油を吐出する第2ポート82bを有する左走行ポンプ53Lと、正転時に作動油を吐出する第3ポート82c及び逆転時に作動油を吐出する第4ポート82dを有する右走行ポンプ53Rと、左走行ポンプ53Lの第1ポート82a及び第2ポート82bに接続され且つ左走行モータ36Lに接続される第1循環油路57hと、右走行ポンプ53Rの第3ポート82c及び第4ポート82dに接続され且つ右走行モータ36Rに接続される第2循環油路57iと、第1循環油路57hであって第1ポート82a側の油路に接続された第1リリーフ弁81aと、第1循環油路57hであって第2ポート82b側の油路に接続された第2リリーフ弁81bと、第2循環油路57iであって第3ポート82c側の油路に接続された第3リリーフ弁81cと、第2循環油路57iであって第4ポート82d側の油路に接続された第4リリーフ弁81dと、第1リリーフ弁81aに対応する第1有効リリーフ圧、第2リリーフ弁81bに対応する第2有効リリーフ圧、第3リリーフ弁81cに対応する第3有効リリーフ圧、第4リリーフ弁81dに対応する第4有効リリーフ圧に基づいて、制御を行う制御装置60とを備えている。
上述した実施形態では、左走行モータ36L及び右走行モータ36Rは、同時に第1速度、第2速度に切り換わり、自動減速も左走行モータ36L及び右走行モータ36Rに対して同時に行われる構成であったが、少なくとも左走行モータ36L及び右走行モータ36Rのいずれかが第1速度、第2速度に切り換わり、少なくとも左走行モータ36L及び右走行モータ36Rのいずれかが第2速度になっている状態で自動減速を行ってもよい。
上述の実施形態による旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、ある原動機回転数(rpm)における有効リリーフ圧を用いて求められた。しかし、原動機回転数(rpm)に対応する旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)を予め作業機の機体ごとに決定して、制御装置60に記憶させておいてもよい。このときの旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、図3に示すように、原動機回転数が高くなるにつれて大きくなる。しかし、原動機回転数と旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、必ずしも図3に示すような比例関係になくてもよい。旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、作業機1の個体ごとに、原動機回転数に対応して決定されていればよい。
アンチストール比例弁90は、図1の油圧回路において吐出油路40に設けられた、電磁比例弁等で構成された作動弁である。アンチストール比例弁90は、例えば、原動機32の回転数のドロップ量(低下量)に応じて開度を変化させることでパイロット圧を変化させて、原動機32のストール、即ち、エンジンストールを防止する弁である。
走行ポンプ53L、53Rの斜板角を有効リリーフ圧に代えて用いる場合、斜板角に対応する旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)を予め作業機の機体ごとに決定して、制御装置60に記憶させておいてもよい。このときの旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、図5に示すように、走行ポンプ53L、53Rの斜板角が大きくなるにつれて大きくなる。しかし、走行ポンプ53L、53Rの斜板角と旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、必ずしも図5に示すような比例関係になくてもよい。旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)は、作業機1の個体ごとに、走行ポンプ53L、53Rの斜板角に対応して決定されていればよい。
置159aと第2位置159bと中立位置159cとに切り換え可能である。操作弁155Rのスプールが制御装置60から出力された制御信号に基づいて移動することで、操作弁155Rの位置が変更される。操作弁155Rの第1ポートと油圧レギュレータ156Rの供給室157とは、第3走行油路145cにより接続されている。操作弁155Rの第2ポートと油圧レギュレータ156Rの供給室157とは、第4走行油路145dにより接続されている。
また、制御装置60が操作弁155L及び操作弁155Rに制御信号を出力して、操作弁155L及び操作弁155Rを第2位置159bに切り換える。これにより、第1走行ポンプ253L及び第2走行ポンプ253Rの斜板が逆転の方向に揺動し、第1走行ポンプ253L及び第2走行ポンプ253Rが逆転可能となる。
以上に述べたとおり、有効リリーフ圧に代えて、原動機回転数を用いても、アンチストール比例弁の圧力(又は開度)を用いても、走行ポンプの斜板の角度を用いても、走行油路のパイロット圧を用いても、旋回判定値TP(rpm)及び減速閾値ST(rpm)を求めて旋回判定を行うことができ、自動減速を実行することができる。
2 機体
3 キャビン
4 作業装置
5L 左走行装置
5R 右走行装置
8 運転席
10 ブーム
11 作業具
11 バケット
12 リフトリンク
13 制御リンク
14 ブームシリンダ
15 バケットシリンダ
22 タンク
32 原動機
34 走行切換弁
36L 左走行モータ
36R 右走行モータ
37L 斜板切換シリンダ
37R 斜板切換シリンダ
40 吐出油路
41 油路
45 走行油路
50 接続部材
53L 左走行ポンプ
53R 右走行ポンプ
53a 受圧部(第1受圧部)
53a 受圧部(第3受圧部)
53b 受圧部(第2受圧部)
53b 受圧部(第4受圧部)
54 操作装置(走行操作装置)
55 操作弁
55A 操作弁
55A 操作弁
55B 操作弁
55C 操作弁
55D 操作弁
57h 接続油路(第1循環油路)
57i 接続油路(第2循環油路)
59 走行操作部材
60 制御装置
61 自動減速部
65 アクセル
66 モードスイッチ
67 速度切換スイッチ
68 回転数検出装置
80a 第1圧力検出装置
80b 第2圧力検出装置
80c 第3圧力検出装置
80d 第4圧力検出装置
ST 減速閾値
TP 旋回判定値
Claims (3)
- 機体と、
前記機体に設けられた原動機と、
前記機体の左側に設けられた左走行装置と、
前記機体の右側に設けられた右走行装置と、
前記左走行装置に動力を伝達可能で且つ第1速度と前記第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な左走行モータと、
前記右走行装置に動力を伝達可能で且つ第1速度と前記第1速度よりも速い第2速度とに切換可能な右走行モータと、
正転時に作動油を吐出する第1ポート及び逆転時に作動油を吐出する第2ポートを有する左走行ポンプと、
正転時に作動油を吐出する第3ポート及び逆転時に作動油を吐出する第4ポートを有する右走行ポンプと、
前記左走行ポンプの前記第1ポート及び前記第2ポートに接続され且つ、前記左走行モータに接続される第1循環油路と、
前記右走行ポンプの前記第3ポート及び前記第4ポートに接続され且つ、前記右走行モータに接続される第2循環油路と、
前記第1循環油路であって前記第1ポート側の油路に接続された第1リリーフ弁と、
前記第1循環油路であって前記第2ポート側の油路に接続された第2リリーフ弁と、
前記第2循環油路であって前記第3ポート側の油路に接続された第3リリーフ弁と、
前記第2循環油路であって前記第4ポート側の油路に接続された第4リリーフ弁と、
前記第1リリーフ弁に対応する第1有効リリーフ圧、前記第2リリーフ弁に対応する第2有効リリーフ圧、前記第3リリーフ弁に対応する第3有効リリーフ圧、及び前記第4リリーフ弁に対応する第4有効リリーフ圧に基づいて、前記左走行モータ及び前記右走行モータを前記第2速度から前記第1速度に自動的に減速する自動減速制御を行う制御装置と、を備えている作業機。 - 前記制御装置は、前記左走行モータ及び右走行モータが前記第2速度である場合であって、前記自動減速制御を行う場合に、前記自動減速を行うか否かを判断する減速閾値を、前記第1有効リリーフ圧、前記第2有効リリーフ圧、前記第3有効リリーフ圧、及び前記
第4有効リリーフ圧に基づいて設定する請求項1に記載の作業機。 - 前記制御装置は、前記第1有効リリーフ圧、前記第2有効リリーフ圧、前記第3有効リリーフ圧、及び前記第4有効リリーフ圧に基づいて前記機体の旋回を行っているか否かを判断する旋回判定値を設定する請求項2に記載の作業機。
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