(57)【要約】      （修正有）【課題】作業車用ツールの向きを感知し自動制御する改善されたシステムを提供する。【解決手段】作業車が、リンク機構に回動可能に取り付けられたツール68と、ツールをその旋回軸周りで制御可能に動かすアクチュエータ98と、地面に対する作業ツールの絶対角度を感知する傾斜角センサ112とを備える。制御装置50がツールの自動保持機能を実行し、作業ツールをほぼツールの最初のまたは設定した絶対角度に保つようにツール・アクチュエータの動きを指令することでツールの最初の向きを自動的に維持する。制御装置は、オペレータがツール・アクチュエータの動きを与えるツールコマンド入力デバイスを操作すると、ツール自動保持機能を中断し、オペレータが与えた新しい向きでツール自動保持機能を再開する。自動保持コマンド入力デバイスを操作すると、オペレータがツール自動保持機能を選択的に実行可能および実行不能にすることができる。【選択図】図３
2006125187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
第１ブーム端部および第２ブーム端部を有し、前記第１ブーム端部が前記フレームに回動可能に取り付けられたブームと、
第１ディッパスティック端部および第２ディッパスティック端部を有し、前記第１ディッパスティック端部が前記第２ブーム端部に回動可能に取り付けられたディッパスティックと、
前記第２ディッパスティック端部に回動可能に取り付けられたツールであって、前記ツールが作業上の機能を実行するようになされたツールと、
前記ツールを前記第２ディッパスティック端部の周りで制御可能に回動させるようになされたツール・アクチュエータと、
前記ブームを前記フレームの周りで制御可能に回動させるようになされたブーム・アクチュエータと、
前記ディッパスティックを前記第２ブーム端部の周りで制御可能に回動させるようになされたディッパスティック・アクチュエータと、
前記ツール・アクチュエータ、ならびに前記ブーム・アクチュエータおよび前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの少なくとも１つと接続された制御装置と、
前記制御装置と接続されたツールコマンド入力デバイスであって、前記ツールコマンド入力デバイスが所望のツールの動きに対応する前記ツールコマンド入力デバイスの操作をするときに第１信号を発生するようになされたツールコマンド入力デバイスと、
前記ツールに取り付けられた傾斜センサであって、前記傾斜センサが、地面に対する前記ツールの傾斜角を検出し、傾斜角を示す対応する第２信号を発生し、前記制御装置が、前記第１信号を受け、前記ツール・アクチュエータ、前記ブーム・アクチュエータ、前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの少なくとも１つを制御する第１ツール制御信号を発生することができ、前記制御装置が、前記第２信号を受け、前記ツール・アクチュエータ、前記ブーム・アクチュエータ、前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの前記少なくとも１つを制御する第２ツール制御信号を発生することができる、傾斜センサとを備える作業車。
【請求項２】
前記制御装置と接続され、第１自動保持操作のときに第１自動保持信号を発生し、第２自動保持操作のときに第２自動保持信号を発生することができる自動保持コマンドスイッチをさらに備える、請求項１に記載の作業車。
【請求項３】
前記第１自動保持信号が、前記制御装置に、前記第２信号を無視し前記第１信号に基づいて前記第１ツール制御信号を発生するよう指令する、請求項２に記載の作業車。
【請求項４】
前記第２自動保持信号が、前記制御装置に、前記第２信号に基づいて前記第２ツール制御信号を発生するよう指令する、請求項３に記載の作業車。
【請求項５】
前記ツールの前記傾斜角を記憶することにより、前記ツールの前記傾斜角の記憶を作成し、前記ツールの実際の傾斜角が前記記憶された傾斜角にほぼ等しくなるように前記ツール・アクチュエータを連続的に調整するために前記第２ツール制御信号を自動的に発生するよう、前記第２自動保持信号が前記制御装置に指令する、請求項３に記載の作業車。
【請求項６】
作業車のツール制御システムであって、前記作業車がフレームを有し、前記制御システムが、
第１ブーム端部、および第２ブーム端部を有し、前記第１ブーム端部が前記フレームに回動可能に取り付けられたブームと、
第１ディッパスティック端部および第２ディッパスティック端部を有し、前記第１ディッパスティック端部が前記第２ブーム端部に回動可能に取り付けられたディッパスティックと、
前記第２ディッパスティック端部に回動可能に取り付けられたツールであって、前記ツールが作業上の機能を実行するようになされたツールと、
前記ツールを前記第２ディッパスティック端部の周りで制御可能に回動するようになされたツール・アクチュエータと、
前記ブームを前記フレームの周りで制御可能に回動させるようになされたブーム・アクチュエータと、
前記ディッパスティックを前記第２ブーム端部の周りで制御可能に回動させるようになされたディッパスティック・アクチュエータと、
前記ツール・アクチュエータ、ならびに前記ブーム・アクチュエータおよび前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの少なくとも１つと接続した制御装置と、
前記制御装置と接続したツールコマンド入力デバイスであって、前記ツールコマンド入力デバイスが、所望のツールの動きに対応する前記ツールコマンド入力デバイスの操作をするとき、第１信号を発生するようになされた、ツールコマンド入力デバイスと、
前記ツールに取り付けられ、地面に対する前記ツールの傾斜角を検出し、前記傾斜角を示す対応した第２信号を発生する傾斜センサであって、前記制御装置が、前記第１信号を受け取り、前記ツール・アクチュエータ、前記ブーム・アクチュエータ、および前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの少なくとも１つを制御する第１ツール制御信号を発生することができ、前記制御装置が、前記第２信号を受け取り、前記ツール・アクチュエータ、前記ブーム・アクチュエータ、および前記ディッパスティック・アクチュエータのうちの前記少なくとも１つを制御する第２ツール制御信号を発生することができる、傾斜センサとを備えるツール制御システム。
【請求項７】
自動保持コマンドスイッチをさらに備え、前記自動保持コマンドスイッチが前記制御装置と接続し、第１自動保持操作のとき第１自動保持信号を発生し、第２自動保持操作のとき第２自動保持信号を発生することができる、請求項６に記載のツール制御システム。
【請求項８】
前記第１自動保持信号が、前記制御装置に前記第２信号を無視し、前記第１信号に基づいて前記第１ツール制御信号を発生するよう指令する、請求項７に記載のツール制御システム。
【請求項９】
前記第２自動保持信号が、前記制御装置に前記第２信号のみに基づいて前記第２ツール制御信号を発生するよう指令する、請求項８に記載のツール制御システム。
【請求項１０】
前記ツールの前記傾斜角を記憶することによって前記ツールの前記傾斜角の記憶を作成し、前記ツールの実際の傾斜角が前記記憶された傾斜角にほぼ等しくなるように前記ツール・アクチュエータを連続的に調整するために前記第２ツール制御信号を自動的に発生するよう、前記第２自動保持信号が前記制御装置に指令する請求項８に記載のツール制御システム。
【請求項１１】
フレームを有する車両用のツール制御システムであって、
第１端部および第２端部を有し、前記第１端部が第１旋回軸で前記フレームに回動可能に取り付けられたリンク機構と、
前記第２端部に動作可能なように取り付けられたツールと、
前記リンク機構に制御可能に動きを与えるようになされたリンク機構アクチュエータと、
前記第２端部の周りに前記ツールを制御可能に回動させるようになされたツール・アクチュエータと、
前記リンク機構アクチュエータおよび前記ツール・アクチュエータと接続した制御装置と、
前記ツールに取り付けられた傾斜センサであって、前記傾斜センサが地面に対する前記ツールの傾斜角を検出し、対応するツールの傾斜角信号を発生し、前記制御装置が、前記ツール傾斜角信号に基づいて前記リンク機構アクチュエータおよび前記ツール・アクチュエータのうちの少なくとも１つを制御するツール制御信号を自動的に発生することができる傾斜センサとを備えるツール制御システム。
【請求項１２】
ツール傾斜角の設定値を受け取り記憶することができる記憶デバイスをさらに備える、請求項１１に記載のツール制御システム。
【請求項１３】
前記ツール傾斜角の設定値が前記ツール傾斜角信号に対応する、請求項１２に記載のツール制御システム。
【請求項１４】
前記制御装置が、前記ツールを前記ツール傾斜角の設定値にほぼ等しいツール傾斜角に保つために前記ツール制御信号を発生する、請求項１２に記載のツール制御システム。
【請求項１５】
前記リンク機構が、第１ブーム端部および第２ブーム端部を有するブームを備え、前記第１ブーム端部が前記リンク機構の前記第１端部に対応し、前記第２ブーム端部が前記リンク機構の前記第２端部に対応する、請求項１１に記載のツール制御システム。
【請求項１６】
前記リンク機構が、第１ブーム端部および第２ブーム端部を有するブームと、第１ディッパスティック端部および第２ディッパスティック端部を有するディッパスティックとを備え、前記第１ブーム端部が、前記第１リンク機構端部に対応し、前記第２ディッパスティック端部が前記第２リンク機構端部に対応し、前記第２ブーム端部および前記第１ディッパスティックが第２旋回軸で回動可能に連結されている、請求項１２に記載のツール制御システム。
【請求項１７】
前記リンク機構アクチュエータがブーム・アクチュエータおよびディッパスティック・アクチュエータを備え、前記ブーム・アクチュエータが前記ブームを前記第１旋回軸周りで制御可能に回動させることができ、前記ディッパスティック・アクチュエータが前記ディッパスティックを前記第２旋回軸周りで回動させることができる、請求項１６に記載のツール制御システム。
【請求項１８】
前記ブームに取り付けられたブーム傾斜センサと、
前記ディッパスティックに取り付けられたディッパスティック傾斜センサとをさらに備え、前記ブーム傾斜センサが、地面に対する前記ブームの傾斜角を検出し、対応するブーム傾斜角信号を発生し、前記ディッパスティック傾斜センサが、地面に対する前記ディッパスティックの傾斜を検出し、対応するディッパスティック傾斜角信号を発生し、前記制御装置が、前記ブーム傾斜角信号、前記ディッパスティック傾斜角信号、および前記ツール傾斜角信号に基づいて前記第２ツール制御信号を自動的に発生することができる、請求項１７に記載のツール制御システム。
【請求項１９】
前記ブームに取り付けられたブーム傾斜センサと、
前記ディッパスティックに取り付けられたディッパスティック傾斜センサとをさらに備え、前記ブーム傾斜センサが、地面に対する前記ブームの傾斜角を検出し、対応するブーム傾斜角信号を発生し、前記ディッパスティック傾斜センサが、地面に対する前記ディッパスティックの傾斜角を検出し、対応するディッパスティックの傾斜角信号を発生し、前記制御装置が前記ブーム傾斜角信号、前記ディッパスティック傾斜角信号、および前記ツール傾斜角信号を使用して、前記ツールの前記フレームに対する絶対位置を計算することができる、請求項１７に記載のツール制御システム。
【請求項２０】
前記フレームに取り付けられたフレーム傾斜センサをさらに備え、前記フレーム傾斜センサが、地面に対する前記フレームの傾斜角を検出し、対応するフレーム傾斜角信号を発生し、前記制御装置が、前記フレーム傾斜角信号、前記ブーム傾斜角信号、および前記ディッパスティック傾斜角信号、および前記ツール傾斜角信号に基づいて前記第２ツール制御信号を自動的に発生することができる、請求項１８に記載の制御システム。
【請求項２１】
作業車のリンク機構の調整の方法であって、
前記ツール傾斜センサによって地面に対する前記ツールの角度を検出するステップと、
前記ツール傾斜センサによってツール角度信号を発生するステップであって、前記ツール角度信号が前記ツールの角度に対応するステップと、
前記制御装置によってツール制御信号を自動的に発生するステップであって、前記ツール制御信号が前記ツール角度信号に基づいているステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記自動保持コマンドスイッチによって地面に対する前記ツールの設定角度を記録するステップと、
前記ツール傾斜センサによって地面に対する前記ツールの角度を検出するステップと、
前記ツール傾斜センサによって前記ツールの前記角度に対応したツール角度信号を発生するステップと、
前記制御装置によってツール制御信号を自動的に発生するステップであって、前記ツール制御信号が前記ツール角度信号に基づき、前記ツール制御信号が前記ツール・アクチュエータに前記ツール角度をほぼ前記ツールの前記設定角度に保つようにさせるステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地面に対する作業ツールの向きを感知し自動制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な作業用機械が、作業上の機能を実行するためのツール（ｔｏｏｌ）を備えることができる。こうした機械の例には、多種多様なローダ（ｌｏａｄｅｒ）、掘削機、テレハンドラ（ｔｅｌｅ‐ｈａｎｄｌｅｒ）およびエアリアルリフト（ａｅｒｉａｌ  ｌｉｆｔ）が含まれる。バックホー・ローダなどの作業車は、掘削機能および資材上げ下ろし（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｈａｎｄｌｉｎｇ）機能のためのバックホー・バケットまたはその他の機構など第１のツールを備えることができる。スイングフレーム（ｓｗｉｎｇ  ｆｒａｍｅ）が、車両の後部で車両フレームに回動可能に取り付けられ、バックホー・ブームが旋回フレームに回動可能に取り付けられ、ディッパスティックがバックホー・ブームに回動可能に取り付けられ、作業用ツールがバックホーのバケットの旋回軸周りでディッパスティックに回動可能に装着される。車両のオペレータは、第１のツールのアクチュエータによりディッパスティックに対する第１のツールの相対的な向きを制御する。オペレータは、対応するアクチュエータで車両フレームに対するブームの相対的な回転位置およびブームに対するディッパスティックの相対的な回転位置も制御する。上記のアクチュエータは、一般に、１つまたは複数の複動油圧シリンダ、および対応する油圧回路からなる。
【０００３】
バックホー・バケットで資材を持ち上げまたは掘削するなどの作業中には、資材を予定より早く落としてしまうのを防止し、一定の掘削せん断角（ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ  ｓｈｅａｒ  ａｎｇｌｅ）を得るために重力に対して相対的な最初の向きを維持するのが望ましい。重力に対する相対的なバックホー・バケットの最初の向きを維持するために、オペレータは、バックホー・ブームおよびディッパスティックが作業中に移動したとき、バックホー・バケットの向きを調整するためにバックホー・バケットのコマンド入力デバイスを連続的に操作する必要がある。バックホー・バケットの向きを連続的に調整し、それとともに、バックホー・ブームおよびディッパスティックを動かすのに必要となるバックホー・ブームのコマンド入力デバイスおよびディッパスティックのコマンド入力デバイスの同時操作をすることにより、ある程度のオペレータの注意および手操作での労力が必要となり、それによって、全体の作業効率が低下し、オペレータの疲労が増す。
【０００４】
ローダブームは、バックホー・ローダの前部で車両フレームに回動可能に取り付けられ、ローダバケットなどの第２のツールは、ローダブームにローダバケットの旋回軸のところで回動可能に取り付けられる。ローダバケットでの作業は、バックホー・バケットでの作業にあたる者に同様な問題を引き起こす。
【０００５】
いくつかの機構およびシステムがバックホー・バケットおよびローダバケットなどの作業用ツールの向きを自動制御するのに用いられてきた。電子式の感知システムおよび制御システムの様々な例が米国特許第４，９２３，３２６号、第４，８４４，６８５号、第５，３５６，２６０号、第６，２３３，５１１号および第６，６０９，３１５号に開示されている。従来技術の制御システムは、一般に、車両フレームに対するツールの相対的な向きを感知し制御するために作業車の様々な場所に取り付けられた位置センサを利用している。さらに、発明者の特許である米国特許第６，６０９，３１５号は、車両フレームの向きとは独立に、ツールの最初の向きに対する固定した作業ツールの相対的な向きを感知し維持するためにツールに取り付けられた角速度センサを利用している。本明細書に説明し、特許請求の範囲に記載した本発明は、ツールなどの物体に取り付けられたとき地面に対する物体の傾斜角を検出する傾斜センサを利用している。工具の傾斜角は、車両フレームから独立して、またツールの最初の向きから独立して検出される。結果として、制御装置がより簡単になり、重力に対するツールの相対的な向きの制御が向上する。
【０００６】
本発明で利用される特定のタイプの傾斜センサは、新しいマイクロ電子機械構造（ＭＥＭＳ）技術を利用し、Ｃｒｏｓｓｂｏｗ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社から市販されている。容量性技術を用いるものも含めて他のいくつかの傾斜センサも本発明で用いるのに適しており、やはり市販されている。
【特許文献１】米国特許第４，９２３，３２６号
【特許文献２】米国特許第４，８４４，６８５号
【特許文献３】米国特許第５，３５６，２６０号
【特許文献４】米国特許第６，２３３，５１１号
【特許文献５】米国特許第６，６０９，３１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一目的は、作業車用ツールの向きを感知し自動制御する改善されたシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このシステムは、地面に対するツールの角度を検出するためにツールに取り付けられた傾斜センサを利用することによりツールの向きを自動制御する。制御装置は、ツールを選択された角度に維持する。
【０００９】
例示の発明は、バックホー組立体およびローダ組立体を含むバックホー・ローダを備える。バックホー組立体は、バックホー・ローダのフレームに回動可能に取り付けられたスイングフレームと、スイングフレームに回動可能に取り付けられたバックホー・ブームと、そのブームをスイングフレームに対して相対的に制御可能に回動させるバックホー・ブーム・アクチュエータと、ブームに回動可能に取り付けられたディッパスティックと、ディッパスティックをブームに対して相対的に制御可能に回動させるディッパスティック・アクチュエータと、ディッパスティックに回動可能に取り付けられたバックホー・ツールと、バックホー・ツールをその旋回軸の周りで制御可能に動かすバックホー・ツール・アクチュエータと、前述の傾斜センサとを備える。スイングフレーム、バックホー・ブームおよびディッパスティックは、本明細書中でバックホー・リンク機構と呼ばれる。制御装置は、傾斜センサからのデータを処理し、そのデータに応答してツール・アクチュエータを動かすよう指令する。例示のバックホーの実施形態は、バックホー・ツール・アクチュエータの操作を実行させるためのバックホー・ツール・コマンド入力デバイス、およびツールを設定した向きに維持するツール自動保持機能を実行可能にするツール自動保持コマンド入力デバイスも備える。
【００１０】
ローダは、車両フレームに回動可能に装着されたローダブーム、ローダブームを車両フレームに対して相対的に制御可能に旋回させるためのローダブーム・アクチュエータ、ローダブームに回動可能に取り付けられたローダツール、およびローダツールをローダブームに対して相対的に制御可能に回動させるローダツール・アクチュエータを備える。ローダは、ローダツール・アクチュエータの動作を実行させるローダツール・コマンドデバイス、およびローダツールを設定した向きに維持するローダツール自動保持機能を実行可能にするローダツール自動保持コマンド入力デバイスも備える。
【００１１】
ツール自動保持機能が実行可能にされると、制御装置は、検出された角度すなわち傾斜センサ出力電圧がほぼ同じままになるようにツールを動かすようツール・アクチュエータに指令することにより、ツールの向きを維持する。制御装置は、ツールを動かすためにオペレータがツールコマンド入力デバイスを操作すると、ツール自動保持機能を中断するようになされている。制御装置は、オペレータがツールコマンド入力デバイスの操作を中断すると、ツール自動保持機能を再開し、オペレータが与えた新しい向きでツールの最初の向きを再び定義する。さらに、オペレータは、ツール自動保持機能を選択的に実行可能および実行不能にするように自動保持コマンド入力デバイスを操作することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、バックホー・ローダ１０などの自走式作業車を示す。バックホー・ローダ１０は、フレーム１２を有し、車両１０を支持し進ませるための、地面に係合した車輪１４、１５がそれに取り付けられている。ローダ組立体１６が車両の前部に取り付けられ、バックホー組立体１８が車両の後部に取り付けられる。ローダ組立体１６もバックホー組立体１８も、それぞれ、様々な掘削機能および資材上げ下ろし機能を実施する。オペレータは、オペレータステーション２０から車両１０の機能を制御する。
【００１３】
ローダ組立体１６は、ローダブーム２２、およびローダバケットまたはその他の機構２４などのツールを備える。ローダブーム２２は、水平ローダブーム旋回軸２８の周りでフレーム１２に回動可能に取り付けられた第１端部２６と、ローダバケット２４を水平ローダバケット旋回軸３２の周りで回動可能に取り付けた第２端部３０を有する。
【００１４】
車両フレーム１２とローダブーム２２の間を延びるローダブーム油圧シリンダ３６を有するローダブーム・アクチュエータが、ローダブーム旋回軸２８周りでローダブーム２２を制御可能に動かす。ローダブーム２２およびローダバケット２４の間を延びるローダバケット油圧シリンダ４０を有するローダバケット・アクチュエータ３８がローダバケット旋回軸３２周りでローダバケット２４を制御可能に動かす。例示の実施形態では、ローダバケット・アクチュエータ３８は、ローダバケット油圧シリンダ４０に油圧式に連結されたローダバケット電気油圧式回路４２を備える。ローダバケット電気油圧式回路４２は、ローダバケット油圧シリンダ４０への油圧流体の流れを供給し制御する。
【００１５】
オペレータは、ローダバケット・コマンド入力デバイス４４およびローダブーム・コマンド入力デバイス４６を操作することにより、ローダ組立体１６を動かすよう指令を行う。ローダバケット・コマンド入力デバイス４４は、ローダバケットの所望の動きに対応するオペレータによる操作に応答してローダバケット・コマンド信号４８を発生するようになされている。ローダバケット・コマンド入力デバイス４４およびローダバケット・アクチュエータ３８と接続した制御装置５０は、ローダバケット・コマンド信号４８を受け取り、ローダバケット制御信号５２を発生することで応答し、その信号は、ローダバケット電気油圧式回路４２によって受け取られる。ローダバケット電気油圧式回路４２は、ローダバケット油圧シリンダ４０に油圧流体を導くことでローダバケット制御信号５２に応答し、流体シリンダ４０がそれにしたがってローダバケット２４を動かすようにする。
【００１６】
資材を持ち上げまたは移送するなど、ローダバケット２４で作業中は、資材を予定より早く落としてしまうのを防止するために重力に対するローダバケットの相対的な最初の向きを維持するのが望ましい。ローダブーム２２が持ち上げ操作中にフレーム１２に対して相対的に動いたときに、および移送作業中に平らでない地形の上を移動した場合に車両フレーム１２が傾斜度を変えたときにローダバケットの最初の向きを維持するために、オペレータは、ローダバケットの向きを調整するためローダバケット・コマンド入力デバイス４４を連続的に操作する必要がある。ローダバケットの向きを連続的に調整するには、オペレータのある程度の注意および手操作での労力が必要になり、それによって、全体の作業効率が低下し、オペレータの疲労が増す。
【００１７】
図２は、最初のまたは設定したローダバケットの向きまたは地面に対する傾斜角を自動的に維持するようになされた、改善されたアクチュエータ制御システムを示す。本発明は、制御装置５０と接続したローダバケット２４に取り付けられたローダバケット傾斜角センサ５４を利用している。ローダバケット傾斜角センサ５４は、地面に対する相対的なバケットの角度を感知し、対応するローダバケット角信号５６を発生するようになされている。制御装置５０は、ローダバケット角信号５６を受け取り、それに応答して、ローダバケット制御信号５２を発生し、その結果、ロータバケット・アクチュエータ３８がローダバケット２４を動かして所望のローダバケット角度を達成する。本発明の目的が、オペレータが重力に対して相対的に設定したローダバケットの最初の角度を維持するための自動保持機能である場合、所望のローダバケット角度が維持される。さらに、オペレータがローダバケット２４を動かすよう指令するとき、すなわち、ローダバケット・コマンド信号４８を受け取るとき、制御装置５０は自動保持機能を中断するようになされ、ローダバケット・コマンド信号４８が停止した直後、ローダバケット２４の向きと同様にローダバケットの最初の向きを再定義する。
【００１８】
例示の実施形態では、本発明は、制御装置５０と接続した（ｉｎ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ）ローダ自動保持コマンドスイッチ５８も利用している。ローダ自動保持コマンドスイッチ５８は、ローダバケット２４に対して自動保持機能の操作を可能にするために、オペレータによるローダ自動保持コマンドスイッチ５８の操作に対応するローダ自動保持コマンド信号６０を発生するようになされている。制御装置５０は、制御装置５０がローダ自動保持コマンドスイッチ５８からローダ自動保持コマンド信号６０を受け取るまでローダバケット角信号５６を無視するようになされている。
【００１９】
例示の実施形態では、地面に対するローダブーム２２の角度を検出し、ローダブーム角信号を自動的に発生するローダブーム傾斜角センサ５７が、ローダブーム２２に取り付けられている。制御装置５０は、ブーム傾斜角センサ５７によって発生されたローダブーム角信号を受け、ローダブーム角信号に基づいてローダバケット制御信号を自動的に発生することもできる。
【００２０】
バックホー組立体１８は、スイングフレーム６２、バックホー・ブーム６４、ディッパスティック６６、およびバックホー・バケットまたはその他の機構などのバックホー・ツール６８を備える。スイングフレーム６２は、フレーム１２に垂直旋回軸７２周りで回動可能に取り付けられた第１スイングフレーム端部７０、および第２スイングフレーム端部７４を有する。バックホー・ブーム６４は、第２スイングフレーム端部７４に水平バックホー・ブーム旋回軸７８周りで回動可能に取り付けられた第１バックホー・ブーム端部７６、および第２バックホー・ブーム端部８０を有する。ディッパスティック６６は、第２バックホー・ブーム端部８０に水平ディッパスティック旋回軸８４周りで回動可能に取り付けられた第１ディッパスティック端部８２と、バックホー・バケット６８をバックホー・バケット旋回軸８８を介して回動可能に取り付けた第２端部８６とを有する。
【００２１】
車両フレーム１２とスイングフレーム６２の間を延びるスイングフレーム油圧シリンダ９０を備えるスイングフレーム・アクチュエータは、スイングフレーム６２を垂直旋回軸７２周りで制御可能に動かす。スイングフレーム６２とバックホー・ブーム６４の間を延びるバックホー・ブーム油圧シリンダ９２を備えるバックホー・ブーム・アクチュエータは、バックホー・ブーム６４をバックホー・ブーム旋回軸７８周りで制御可能に動かす。バックホー・ブーム６４とディッパスティック６６の間を延びるディッパスティック油圧シリンダ９４を備えるディッパスティック・アクチュエータは、ディッパスティック６６をディッパスティック旋回軸８４周りで制御可能に移動させる。ディッパスティック６６とバックホー・バケット６８の間を延びるバックホー・バケット油圧シリンダ９８を備えるバックホー・バケット・アクチュエータ９６は、バックホー・バケット６８をバックホー・バケット旋回軸８８周りで制御可能に動かす。図示の実施形態では、バックホー・バケット・アクチュエータ９６は、バックホー・バケット油圧シリンダ９８と連結したバックホー・バケット電気油圧式回路１００を備え、その回路は、バックホー・バケット油圧シリンダ９８への油圧流体の流れを供給し制御する。
【００２２】
オペレータは、バックホー・バケット・コマンド入力デバイス１０２、ディッパスティック・コマンド入力デバイス１０４、バックホー・ブーム・コマンド入力デバイス１０６、およびスイングフレーム・コマンド入力デバイスを操作することによってバックホー組立体１８を動かすよう指令する。バックホー・バケット・コマンド入力デバイス１０２は、オペレータによる操作に応答してバックホー・バケットの所望の動きに対応するバックホー・バケット・コマンド信号１０８を発生するようになされている。バックホー・バケット・コマンド入力デバイス１０２、ディッパスティック・コマンド入力デバイス１０４、バックホー・ブーム・コマンド入力デバイス１０６、およびバックホー・バケット・アクチュエータ９６と接続した制御装置５０は、バックホー・バケット・コマンド信号１０８を受け取り、それに応答してバックホー・バケット制御信号１１０を発生し、その制御信号は、バックホー・バケット電気油圧信号回路１００によって受け取られる。バックホー・バケット電気油圧式回路１００は、バックホー・バケット制御信号１１０に応答して、油圧流体をバックホー・バケット油圧シリンダ９８に導き、流体シリンダ９８がそれにしたがってバックホー・バケット６８を動かすようにする。
【００２３】
資材の持ち上げまたは掘削などバックホー・バケット６８での作業中に、予定より早く資材を落としてしまうのを防止し、一定の掘削せん断角を得るために地面に対する相対的なバックホー・バケットの最初の向きを維持することが望ましい場合がある。重力に対するバックホー・バケットの最初の向きを維持すべく、オペレータは、バックホー・ブーム６４およびディッパスティック６６が作業中に動かされたときバックホー・バケットの向きを調整するために、バックホー・バケット・コマンド入力デバイス１０２を連続的に操作する必要がある。バックホー・バケットの向きを連続的に調整し、それとともにバックホー・ブーム６４およびディッパスティック６６を動かすのに必要となるバックホー・ブーム・コマンド入力デバイス１０６およびディッパスティック・コマンド入力デバイス１０４を同時操作することにより、ある程度のオペレータの注意および手操作での労力が必要となり、それによって、全体の作業効率が低下し、オペレータの疲労が増す。
【００２４】
図３は、最初のまたは設定したバックホー・バケットの向きまたは角度を自動的に維持するようになされた、改善されたアクチュエータ制御システムを示す。本発明は、制御装置５０と接続したバックホー・バケット６８に取り付けられたバックホー・バケット傾斜角センサ１１２を利用している。バックホー・バケット傾斜角センサ１１２は、地面に対する相対的なバックホー・バケット傾斜角を感知し、対応するバックホー・バケット角信号１１４を発生するようになされている。制御装置５０は、バックホー・バケット信号１１４を受け、それに応答してバックホー・バケット制御信号１１０を発生し、その結果、バックホー・バケット・アクチュエータ９６がバックホー・バケット６８を動かして地面に対するある角度を達成する。本発明の目的が、オペレータが地面に対して相対的に設定したバックホー・バケットの最初の向きを維持するための自動保持機能である場合、設定したバックホー・バケット角が維持される。さらに、制御装置５０は、オペレータがバックホー・バケット６８を動かすよう指令する間、バックホー・バケット・コマンド信号１０８を受け取るとき、自動保持機能を中断するようになされ、バックホー・バケット・コマンド信号１０８が停止した直後、設定したバックホー・バケット６８の向きと同様にバックホー・バケットの最初の向きを再定義する。
【００２５】
本発明は、制御装置５０と接続したバックホー自動保持コマンドスイッチ１１６も利用している。バックホー自動保持コマンドスイッチ１１６は、バックホー・バケット６８の自動保持機能の操作を可能にするために、オペレータによるバックホー自動保持コマンドスイッチ１１６の操作に対応するバックホー自動保持コマンド信号１１８を発生するようになされている。制御装置５０は、制御装置５０がバックホー自動保持コマンドスイッチ１１６からバックホー自動保持コマンド信号１１８を受け取るまでバックホー・バケット角信号１１４を無視するようになされている。
【００２６】
別の実施形態では、一般に、バックホーの作業が、車両が静止しているときに限り行われる場合、バックホー・バケットの最初の向きを維持するための調整は、バックホー・ブーム６４またはディッパスティック６６の関連した動きのみから生じる。バックホー・バケット６８の自動保持機能が働く時間を最小限に抑えるために、バックホー・ブーム・コマンド入力デバイス１０６からバックホー・ブーム・コマンド信号１２２を、またはディッパスティック・コマンド入力デバイス１０４からディッパスティック・コマンド信号１２０を受けなくても、制御装置５０がバックホー・バケット角信号１１４を無視するようになされてもよい。
【００２７】
例示の実施形態では、バックホー・ブーム傾斜角センサ６３は、バックホー・ブーム６６に取り付けられ、ディッパスティック傾斜角センサ６７は、ディッパスティック６４に取り付けられる。制御装置５０は、それぞれ、ブーム傾斜角センサおよびディッパスティック傾斜角センサによって発生された、地面に対する相対的なバックホー・ブーム角信号およびディッパスティック角信号を受け取ることも、バックホー・ブーム角信号およびディッパスティック角信号のうちの少なくとも１つに基づいてバックホー・バケット制御信号を自動的に発生することもできる。
【００２８】
例示の実施形態を説明したことにより、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱せずに様々な修正を加えることができることが明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】バックホー・ローダの側面図である。
【図２】ローダバケットの向き感知システムおよび自動制御システムの概略図である。
【図３】バックホー・バケットの向き感知システムおよび自動制御システムの概略図である。
【図４】フレームと制御装置の周辺を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  バックホー・ローダ（車両）
１２  フレーム
１４  車輪
１５  車輪
１６  ローダ組立体
１８  バックホー組立体
２０  オペレータステーション
２２  ローダブーム
２４  ローダバケットまたはその他の機構
２６  第１端部
２８  ローダブーム旋回軸
３０  第２端部
３２  水平ローダバケット旋回軸
３６  ローダブーム油圧シリンダ
３８  ローダバケット・アクチュエータ
４０  ローダバケット油圧シリンダ（流体シリンダ）
４２  ローダバケット電気油圧式回路
４４  ローダバケット・コマンド入力デバイス
４６  ローダブーム・コマンド入力デバイス
４８  ローダバケット・コマンド信号
５０  制御装置
５２  ローダバケット制御信号
５４  ローダバケット傾斜角センサ
５６  ローダバケット角信号
５７  傾斜角センサ
５８  ローダ自動保持コマンドスイッチ
６０  ローダ自動保持コマンド信号
６２  スイングフレーム
６４  バックホー・ブーム
６６  ディッパスティック
６８  バックホー・ツール
７０  第１スイングフレーム端部
７２  垂直旋回軸
７４  第２スイングフレーム端部
７６  第１バックホー・ブーム端部
７８  バックホー・ブーム旋回軸
８０  第２バックホー・ブーム端部
８２  第１ディッパスティック端部
８４  ディッパスティック旋回軸
８６  第２端部
８８  バックホー・バケット旋回軸
９０  スイングフレーム油圧シリンダ
９２  バックホー・ブーム油圧シリンダ
９４  ディッパスティック油圧シリンダ
９６  バックホー・バケット・アクチュエータ
９８  バックホー・バケット油圧シリンダ
１００  バックホー・バケット電気油圧式回路
１０２  バックホー・バケット・コマンド入力デバイス
１０４  ディッパスティック・コマンド入力デバイス
１０６  バックホー・ブーム・コマンド入力デバイス
１０８  バックホー・バケット・コマンド信号
１１０  バックホー・バケット制御信号
１１２  バックホー・バケット傾斜角センサ
１１４  バックホー・バケット角信号
１１６  バックホー自動保持コマンドスイッチ
１１８  バックホー自動保持コマンド信号
１２０  ディッパスティック・コマンド信号
１２２  バックホー・ブーム・コマンド信号
【図１】
2006125187.tif 000003
【図２】
2006125187.tif 000004
【図３】
2006125187.tif 000005
【図４】
2006125187.tif 000006