(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーム（１１）のブーム（９）に対する角度位置を検出するアームセンサ（１６）を設け、掻込み側に移動する前記アーム（１１）が前記ブーム（９）に対する所定角度位置に到達すると該アーム（１１）の掻込み移動を停止させるように、前記アーム（１１）の駆動機構（２２）と前記アームセンサ（１６）とを連係する停止制御手段（１７）を備えるとともに、前記所定角度位置を設定変更する停止位置設定手段（１８）を備え、前記停止位置設定手段（１８）を、記憶指令操作手段（３７）の操作により記憶指令が出された時点における前記アーム（１１）の前記ブーム（９）に対する角度位置を前記所定角度位置として記憶するものに構成してあるバックホウのアーム停止装置。
【請求項２】
アーム（１１）のブーム（９）に対する角度位置を検出するアームセンサ（１６）を設け、掻込み側に移動する前記アーム（１１）が前記ブーム（９）に対する所定角度位置に到達すると該アーム（１１）の掻込み移動を停止させるように、前記アーム（１１）の駆動機構（２２）と前記アームセンサ（１６）とを連係する停止制御手段（１７）を備えるとともに、前記所定角度位置を設定変更する停止位置設定手段（１８）を備え、前記停止位置設定手段（１８）を、記憶指令操作手段（３７）の操作により記憶指令が出された時点における前記アーム（１１）の前記ブーム（９）に対する角度位置よりも前記アーム（１１）が伸長側に設定角度離れた位置を前記所定角度位置として記憶するものに構成してあるバックホウのアーム停止装置。
【請求項３】
掻込み側に移動されている前記アーム（１１）が前記所定角度位置に近づくに連れて、該アームの掻込み移動速度を漸減させる漸次減速制御手段（４１）を備えてある請求項１または２に記載のバックホウのアーム停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックホウのアーム停止装置に係り、詳しくは、バケットに代えてブレーカ等の他の作業装置を装備した場合において、アームを掻込み側に移動させたときの作業装置とブームシリンダとの接当を未然に防止させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バックホウでは油圧サービスポートを備えているのが通常であり、バケットに代えてアーム先端にブレーカ等の油圧装置や非駆動型の作業装置を装着して作業することがある。ブレーカはバケットよりも突出長さが長いので、ブームシリンダがブームの下方側に配置されている機種の場合には、アームを掻込み側に最大操作するとブレーカ先端部がブームシリンダに衝突するおそれがあるので、それを回避するべくブームシリンダの下面側にカバー部材を設けていた（例えば実開平４‐６１１４８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術では、如何に慎重なアーム操作を行うものであるにせよ、ブレーカを掻込み側に最大操作したときにはカバー部材（又はブームシリンダ）に衝突する（図５における仮想線の状態参照）ものであるから、ブームシリンダに代えてカバー部材が破損するようになるとともに、カバー部材を壊してブームシリンダにまでブレーカ等が及ぶおそれを皆無にはできないものであり、改善の余地が残されていた。
【０００４】
本発明の目的は、バケットに代えて各種アタッチメントを付設した場合において、アーム操作によってアタッチメントがブームシリンダに衝突することを未然に防止できる装置を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
第１発明は、アームのブームに対する角度位置を検出するアームセンサを設け、掻込み側に移動するアームがブームに対する所定角度位置に到達するとアームの掻込み移動を停止させるように、アームの駆動機構とアームセンサとを連係する停止制御手段を備えるとともに、所定角度位置を設定変更する停止位置設定手段を備え、前記停止位置設定手段を、記憶指令操作手段の操作により記憶指令が出された時点における前記アームの前記ブームに対する角度位置を前記所定角度位置として記憶するものに構成してあることを特徴とする。
【０００６】
第２発明は、アームのブームに対する角度位置を検出するアームセンサを設け、掻込み側に移動する前記アームが前記ブームに対する所定角度位置に到達すると該アームの掻込み移動を停止させるように、前記アームの駆動機構と前記アームセンサとを連係する停止制御手段を備えるとともに、前記所定角度位置を設定変更する停止位置設定手段を備え、前記停止位置設定手段を、記憶指令操作手段の操作により記憶指令が出された時点における前記アームの前記ブームに対する角度位置よりも前記アームが伸長側に設定角度離れた位置を前記所定角度位置として記憶するものに構成してあることを特徴とする。
【０００７】
第３発明は、第１発明または第２発明において、掻込み側に移動されているアームが所定角度位置に近づくに連れて、アームの掻込み移動速度を漸減させる漸次減速制御手段を備えてあることを特徴とする。
【０００８】
〔作用〕
請求項１の構成によれば、停止制御手段の機能により、掻込み側に移動するアームがブームに対する所定角度位置に到達すると自動的に停止するようになるとともに、その停止位置を変更設定可能であるから、アームからの突出長さがバケットよりも長いブレーカ等の作業装置に付換えた場合には、バケットのときよりも停止位置をアーム伸長側にずらして設定することにより、アームを掻込み側に最大操作してもブームシリンダに接当しないようにすることができる。
【０００９】
つまり、作業装置がブームに近づく度にブームシリンダに接当しないよう、気を使いながらアーム掻込み移動操作を慎重に行う必要が無くなり、単にレバー操作するといった楽なアーム掻込み操作で済む。又、アームからの突出長さがバケットよりも短い作業装置に付換えた場合には、バケットのときよりも停止位置をアーム掻込み側にずらして設定し、アームの掻込み側への操作領域を拡大させることも可能である。
【００１０】
又、請求項１の構成によれば、停止制御手段の機能により、掻込み側に移動するアームがブームに対する所定角度位置に到達すると自動的に停止するとともに、第１記憶手段の機能により、現出されているアームのブームに対する角度位置を所定角度位置として記憶するようになる。例えば、バケットをブレーカに付換えた場合において、実際にアームを掻込み側に移動させてブレーカがブームシリンダに最も近づいた状態を現出させ、その状態で記憶指令操作手段の操作によって記憶指令を出すと、以後は、その最も近づいた状態でアーム掻込み移動が停止し、それよりブーム側にはアームが移動しないように制御される。
【００１１】
つまり、ブームの下方側に配置されたブームシリンダが最もアーム側に離れるのは、ブームとブームシリンダとの夾角が最大となるとき、すなわち、ブームが上昇側の最大操作位置と下降側の最大操作位置とのほぼ中央となる位置（図５参照）のときであるから、その状態でブレーカ等の作業装置をブームシリンダに最接近させてその角度位置を記憶させれば、それ以降はブーム、アーム、及び作業装置が如何なる姿勢に操作されても作業装置とブームシリンダ（或いはブーム）との接当が生じないように制御される。
【００１２】
請求項２の構成によれば、停止制御手段の機能により、掻込み側に移動するアームがブームに対する所定角度位置に到達すると自動的に停止するとともに、第２記憶手段の機能により、現出されているアームのブームに対する角度位置よりもアームが伸長側に設定角度離れた位置を所定角度位置として記憶するようになる。例えば、バケットをブレーカに付換えた場合において、実際にアームを掻込み側に移動させてブレーカがブームシリンダにかなり近づいた状態を現出させ、その状態で記憶指令操作手段の操作により記憶指令を出すと、以後は、そのかなり近づいた状態よりもアーム伸長側に設定角度離れた状態でアーム掻込み移動が停止し、それよりブーム側にはアームが移動しないように制御される。
【００１３】
前述したように、ブームシリンダとブームとの夾角が最大となるのは、図５に示すようにブームが旋回台の前方に突出した中間高さ位置の状態であるが、実際の作業場所が路地や狭い道路である等、バックホウの前方にそのための十分な余裕スペースを確保するのは難しいことが多い。これに対して、ブームとブームシリンダとの夾角が極小となるブーム最大上昇状態は、倉庫の中や屋根下等の上方空間に制限が有る場合以外ならどこでも現出可能であるから、前記中間高さ位置のときの夾角とブーム最上昇状態のときの夾角との差を予め設定角度として把握しておけば、再現の容易なブーム最上昇状態において、ブレーカ等の作業装置をブームシリンダに最接近させてその角度位置を記憶し、その記憶角度位置からアーム伸長側に設定角度移動した位置でアーム掻込み移動を停止するように機能する。故に、それ以後はブーム、アーム、及び作業装置が如何なる姿勢に操作されても、作業装置とブームシリンダ又はブームとの接当が生じないように制御することができるようになる。
【００１４】
請求項３の構成によれば、漸次減速制御手段の機能により、掻込み側に移動されているアームが停止位置である所定角度位置に近づくに連れて、アームの掻込み移動速度が漸減するので、停止ショックや後揺れのない又は少ない円滑な状態でアームの掻込み移動を停止させることができる。故に、停止位置での揺れが抑制される分、最接近時におけるブレーカとブームシリンダとの間隔を数ｃｍに設定するといった具合に、接近距離を短めに設定することが可能になる。
【００１５】
〔効果〕
請求項１〜３のいずれに記載のアーム停止装置でも、アームの掻込み移動を自動的に停止させるようにさせ、かつ、その停止位置を調節できるようにしたので、その停止位置調節により、バケットを他の作業装置に付換えたときのブーム又はブームシリンダとの衝突が回避でき、従来のカバー部材、及び衝突を気にしながらのアーム操作が不要になって操縦し易いようにできた。
【００１６】
請求項１に記載のアーム停止装置では、アームの掻込み移動を自動的に停止させるようにさせ、かつ、その停止位置は実際に作業装置を最もブーム側に近づけた状態を現出して確認した上で設定されるので、バケットを他の作業装置に付換えたときのブーム又はブームシリンダとの衝突が確実に回避でき、従来のカバー部材、及び衝突を気にしながらのアーム操作が不要になって操縦し易いようになった。
【００１７】
請求項２に記載のアーム停止装置では、アームの掻込み移動を自動的に停止させるようにさせ、かつ、その停止位置は実際に作業装置を最もブーム側に近づけた状態から設定角度アーム伸長側に移動した角度位置として設定されるので、ブーム最上昇状態等の通常で現出し得る姿勢で容易に停止位置指定が行えながら、バケットを他の作業装置に付換えたときのブーム又はブームシリンダとの衝突が回避でき、従来のカバー部材、及び衝突を気にしながらのアーム操作が不要になって操縦し易いようにできた。
【００１８】
請求項３に記載のアーム停止装置では、上記各効果に加えて、停止ショック少なく円滑にアーム掻込み移動を停止できるとともに、停止時の後揺れが抑制されてアームの可動領域を広めることが可能になる利点がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１にバックホウが示され、１はクローラ走行装置、２はドーザ装置、３は旋回台、４は掘削作業装置、５は運転部、６はボンネット、７はエンジンである。掘削作業装置４は、ブームシリンダ８で揺動昇降自在なブーム９、アームシリンダ１０で揺動自在なアーム１１、バケットシリンダ１２で揺動自在なバケット１３、及びブーム９を支承するスイングブラケット１４とこれを左右揺動させるスイングシリンダ１５等から構成されている。
【００２０】
図３に油圧回路の主要部が示されており、アーム・旋回用の十字操作レバー１９と、ブーム・バケット用の十字操作レバー２０とを備えて、ブーム、アーム、バケットの各シリンダ８，１０，１２、及び旋回用油圧モータ（図示せず）の各制御弁２１，２２，２３，２４をパイロットポンプｐの圧油によるパイロット圧で操作するためのパイロット弁２５，２６，２７，２８を備えている。
【００２１】
左走行モータ用制御弁２９、アーム用制御弁（アーム１１の駆動機構の一例）２２、及びサービス用制御弁３０に圧油供給する第１ポンプ３１と、右走行モータ用制御弁３２、ブーム用制御弁２１、及びバケット用制御弁２３に圧油供給する第２ポンプ３３と、旋回用制御弁２４、スイング用制御弁３４、及びドーザ昇降用制御弁３５に圧油供給する第３ポンプ３６と、前述したパイロットポンプｐとの計４個のポンプをエンジン７で駆動させるようにしてある。
【００２２】
このバックホウには、バケット１３を他の作業装置Ｓに付換えたときに、アーム１１の掻込み移動によって作業装置Ｓとブームシリンダ８とが接当すること（図５参照）を避ける衝突回避用のアーム停止装置Ａを備えてある。
【００２３】
すなわち、図４に示すように、アーム１１のブーム９に対する角度位置を検出するアームセンサ１６を設け、掻込み側に移動するアーム１１がブーム９に対する所定角度位置に到達するとアームの掻込み移動を停止させるように、アームの駆動機構であるアームシリンダ１０とアームセンサ１６とを連係する停止制御手段１７を備えるとともに、所定角度位置を変更設定する停止位置設定手段１８を制御装置３８に設けてアーム停止装置Ａを構成してある。
【００２４】
アームセンサ１６は、アーム１１の揺動支点に備えたポテンショメータで構成され、停止位置設定手段１８は、設定スイッチ３７を押し操作することによる記憶指令が出された時点におけるアーム１１のブーム９に対する角度位置を所定角度位置として記憶するものに構成されている。又、図３に示すように、アーム用制御弁２２をアーム掻込み側に切換えるための油路３９に、ＯＮ位置ａとＯＦＦ位置ｂとの２位置を備えた電磁比例弁４０を接続してあり、十字操作レバー１９を操作してアーム１１を掻込み移動せている状態でも、電磁比例弁４０をＯＦＦ位置ｂに切換えることでその掻込み移動を強制停止させることができる。
【００２５】
そして、掻込み側に移動するアーム１１が所定角度位置にて停止するときには、駆動速度を徐々に落としながら停止させる漸次減速手段４１を備えている。すなわち、前述した電磁比例弁４０の比例制御でパイロット圧の流量を絞ることで、アーム１１の掻込み移動速度の減速が可能であるので、掻込み側に移動しているアーム１１が、設定スイッチ３７の操作によって停止位置設定手段１８で記憶された所定角度位置から手前側に予め設定された減速角度域（例えば、停止位置から１０度手前の角度位置）に到達すると減速を開始し、次第に移動速度を遅くしながら所定角度位置で停止させるように、漸次減速手段４１がアームセンサ１６と電磁比例弁４０と停止位置設定手段１８とを連係させる。
【００２６】
つまり、漸次減速手段４１は、電磁比例弁４０のＯＮ−ＯＦＦ位置を迅速に往復切換作動させるにあたり、ＯＮ位置ａの時間割合を変更制御するものであり、通電量がゼロのときではＯＦＦ位置ｂに維持され、定電流通電のときにはＯＮ位置ａに維持されるとともに、その間の通電量ではＯＮ位置ａとＯＦＦ位置ｂとのデューティー比が通電量に見合った割合となるように制御されるのである。この漸次減速手段４１による電流制御は、図８に示すグラフのように、掻込み移動してくるアーム１１が減速角度域内に入ると、電流を３段階に減少させて停止角度位置で零とするように制御される。
【００２７】
漸次減速手段４１による漸減開始地点、及び減速度は適宜の値として予め制御装置３８に記憶させてあるが、図４に仮想線で示すように、減速開始点調節具４２や減速度調節具４３を設けて、それら両ゲインを変更設定できるようにしても良い。
【００２８】
次に、アーム停止装置Ａの実際の使い方について説明する。図２，図５に示すように、バケット３をブレーカ４４に付換えたときには、バケットシリンダ１２を伸長駆動させてブレーカ（他の作業装置の一例）４４をバケット救い側に移動させた状態でアーム１１を掻込み移動させると、ブレーカ４４先端がブームシリンダ８に接当することになるので、これを回避するためにアーム停止装置Ａを用いる。その使い方には２通りが考えられる。
【００２９】
一つは、図５に示すように、ブレーカ４４を最もブーム側に突出する位置に移動させた状態において、ブーム９とブームシリンダ８との夾角が最大となる位置（中間高さ位置）にブーム９を昇降操作し、それからアーム１１を掻込み移動させてブレーカ４４先端をブームシリンダ８にゆっくりと近づけ操作する。そして、目視にて限界まで近づいた状態を現出させてその状態でアーム１１を停止させ、それから設定スイッチ３７を押し操作するのである。
【００３０】
すると、そのときのアーム１１のブーム９に対する角度位置が、アームの掻込み移動を強制停止させる所定角度位置として停止位置設定手段１８が記憶し、以後、解除スイッチ４５が操作されるまでは、アーム１１の掻込み移動が減速されてからその記憶された相対角度位置で自動的に停止するように制御され、ブレーカ４４とブームシリンダ１１との衝突を、停止ショックを少なくしながら未然に防止するのである。
【００３１】
もう一つは、図２に示すように、ブレーカ４４を最もブーム側に突出する位置に移動させておいて、ブーム９を最上昇させた状態（旋回移動状態）を現出させる。この状態で、アーム１１を掻込み移動させてブレーカ４４先端をブームシリンダ８にゆっくりと近づけ操作し、目視にてブームシリンダ８からある程度前側に離れた位置に到達したら設定スイッチ３７を押して停止させるようにする。
【００３２】
つまり、ブーム９とブームシリンダ８との夾角が最大となるときのブームシリンダ８とブーム９との離れ方向の間隔量（長さ）を取扱説明書等において明記しておき、その間隔を考慮した位置を所定角度位置として操縦者が判断して設定するのである。バックホウ前方に相当な余裕スペースを必要とする前者の使い方は実施困難なことが多いので、上方空間に制限が無い限り狭い場所でも現出可能なブーム最上昇姿勢で所定角度位置を設定できる後者の使い方が現実的である。
【００３３】
図６，図７に示すように、ブーム９先端の内側部分には、バケットシリンダ１２の給排ホース４６，４６の横傍を、ポテンショメータ１６用のワイヤーハーネス４９が通るように配策されている。そこで、線材で成るＬ字状の案内枠４８をブーム９先端内側に設けて、その内側にワイヤーハーネス４９を通すことにより、給排ホース４６，４６等が振動で動いてワイヤーハーネス４９を挟み込む等で該ハーネス４９の破損おそれを回避してある。
【００３４】
前記案内枠４８を板材で形成しても良く、又、給排ホース４６のホースクランプ（図示せず）に案内枠４８を設けた二重クランプ構造でも良い。尚、５０は、アームセンサ１６を回動操作するリンク機構、５１、はバケット１３に代えて装備されるブレーカ４４等の油圧作業装置用のサービスポートである。
【００３５】
〔別実施形態〕
停止位置設定手段１８を、設定スイッチ３７による記憶指令が出された時点におけるアーム１１のブーム９に対する角度位置よりも、アーム１１が伸長側に設定角度離れた位置を所定角度位置として記憶するものに構成しても良い。
【００３６】
つまり、ブーム最上昇状態（図２の状態）と、ブームの前述した中間高さ状態（図５の状態）とにおけるブームシリンダ８とブーム９との間隔の「差」を予め求めて制御装置３８に記憶させてあり、図２に示すブーム最上昇状態において、実際にアーム１１を掻込み移動させてブレーカ４４先端とブームシリンダ８とを目視で限界迄近づけてから設定スイッチ３７を押すのである。尚、「差」は、ブレーカ４４先端が最も近づくブームシリンダ８部位におけるブーム９との角度差、もしくは実際の間隔長さ等のことである。
【００３７】
すると、実際のアーム１１の停止位置は、スイッチ操作した時点よりもアーム１１が伸長側に前記「差」の分離れた位置に設定されるようになり、図５に示すブーム９が中間高さ位置での最悪条件のときでもブレーカ４４とブームシリンダ８との衝突を回避するべく、アーム１１の掻込み移動を自動的に減速してから停止するように制御されるのである。
【００３８】
−その他の実施形態−
アーム１１の掻込み移動の停止位置検出は、ポテンショメータ１６の他、アームシリンダ１２とブーム９又はアーム１１との相対角度、アームシリンダ１２の伸縮ストローク量等を基準として検出するアナログ式のもの、或いはリミットスイッチや近接センサ等のＯＮ−ＯＦＦ式でも良い。スイッチ式の場合には、その取付け位置を移動調節できるようにしておくと好都合である。
【００３９】
アーム・旋回用の十字操作レバー１９を、これで一対のポテンショメータ等を操作するジョイスティック式（電気制御式）に構成し、アーム１１を掻込み移動させる操作信号値に制限を設ける、という制御手段を用いてアーム停止装置Ａを構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】バックホウの側面図
【図２】ブレーカ仕様のバックホウの側面図
【図３】油圧回路図
【図４】アーム停止装置の制御ブロック図
【図５】ブームが中間高さ位置にある状態のバックホウの側面図
【図６】アームセンサ用ワイヤーハーネスの通し方を示すブーム先端部の断面図
【図７】図６に示すブーム先端部分の底面図
【図８】電磁切換弁の電流制御グラフを示す図
【符号の説明】
９      ブーム
１１    アーム
１６    アームセンサ
１７    停止制御手段
１８    停止位置設定手段
２２    駆動機構
４１    漸次減速手段
【図１】
0003570910.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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