(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械に取り付けられた流体圧制御式作業具を持ち上げる方法であって、
流体圧持ち上げ回路へ持ち上げコマンドを送るステップと、
持ち上げコマンドの一部を流体圧傾斜回路へ振り向けるステップと、
持ち上げコマンドに応答して、作業具の持ち上げと協動して作業具をラックバック位置まで傾斜させるステップと、
流体圧傾斜回路へオペレータ制御傾斜コマンドを送るステップと
を含み、
オペレータ制御傾斜コマンドが振り向けられた持ち上げコマンドの一部に追加して送られることを特徴とする方法。
【請求項２】
持ち上げコマンドを送るステップは、オペレータ制御持ち上げコマンドを送るステップからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
持ち上げコマンドを送るステップは、流体圧持ち上げ回路へ制御された持ち上げ利得を提供するステップからなることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
制御された持ち上げ利得は、作業具の持ち上げ角度の増加に比例して最大利得値から最小利得値まで減少することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
流体圧傾斜回路へ持ち上げコマンドの一部を振り向けるステップは、流体圧傾斜回路へ制御された傾斜利得を提供するステップからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
制御された傾斜利得は、作業具の傾斜角度の増加に比例して最大利得値から最小利得値まで減少することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
積込機械に取り付けられた流体圧制御式バケットを持ち上げる方法であって、
流体圧持ち上げ回路へオペレータ制御持ち上げコマンドを送るステップと、
流体圧持ち上げ回路から流体圧傾斜回路へ流体圧制御の一部を振り向けるステップと、
流体圧制御に応答して、バケットが持ち上げられると、バケットをラックバック位置まで傾斜させるステップと、
流体圧傾斜回路へオペレータ制御傾斜コマンドを送るステップと
を含み、
バケットが持ち上げられるとオペレータ制御傾斜コマンドおよび流体圧持ち上げ回路から振り向けられた流体圧制御の一部とが共に合わさって、バケットをラックバック位置まで傾斜させることを特徴とする方法。
【請求項８】
オペレータ制御持ち上げコマンドを送るステップは、流体圧持ち上げ回路へ制御された持ち上げ利得を提供するステップからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
制御された持ち上げ利得は、バケットが持ち上げられると、最大利得値から最小利得値まで直線的に減少することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
流体圧持ち上げ回路から流体圧傾斜回路へ流体圧制御の一部を送るステップは、流体圧傾斜回路へ制御された傾斜利得を提供するステップからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
制御された傾斜利得は、バケットが傾斜させられると、最大利得値から最小利得値まで直線的に減少することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
作業機械に取り付けられた流体圧制御式作業具を持ち上げる装置であって、
持ち上げコマンドを送るオペレータ制御レバーと、
持ち上げコマンドを受取ると共にこれに応答して、作業具を持ち上げる流体圧持ち上げ回路と、
流体圧傾斜回路と、
流体圧持ち上げ回路から流体圧制御の一部を受取ると共にこれに応答して、作業具の持ち上げと協動して作業具をラックバック位置まで傾斜させる流体圧傾斜回路へその一部を送る手段と、
流体圧傾斜回路へ傾斜コマンドを送るオペレータ制御レバーと
を含み、
オペレータ制御傾斜コマンドは、流体圧持ち上げ回路からの傾斜コマンドの一部に追加して送られるように適合されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
流体圧制御式作業具は、電気油圧制御されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
流体圧持ち上げ回路へ制御された持ち上げ利得を提供する持ち上げ利得回路をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
制御された持ち上げ利得は、作業具の持ち上げ角度の増加に比例して最大利得値から最小利得値まで減少することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
流体圧持ち上げ回路から流体圧制御の一部を受取ると共にこれに応答して、一部を流体圧傾斜回路へ送る手段は、傾斜利得回路からなることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
傾斜利得回路は、作業具の傾斜角度の増加に比例して最大利得値から最小利得値まで減少する制御された傾斜利得を流体圧傾斜回路へ提供するように適合されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
積込機械に取り付けられた電気油圧式制御バケットを持ち上げる装置であって、
持ち上げコマンドを送るオペレータ制御レバーと、
持ち上げコマンドを受取ると共にこれに応答して、バケットを持ち上げる油圧持ち上げ回路と、
油圧傾斜回路と、
油圧持ち上げ回路から油圧制御の一部を受取ると共にこれに応答して、バケットが持ち上げられると、バケットをラックバック位置まで傾斜させる油圧傾斜回路へその一部を送るダイバータと、
油圧傾斜回路へ傾斜コマンドを提供するオペレータ制御レバーと
を含み、
バケットが持ち上げられるとバケットをラックバック位置まで傾斜させるためにオペレータ制御傾斜コマンドと油圧持ち上げ回路から振り向けられた油圧制御の一部とが共に合わさるように適合されることを特徴とする装置。
【請求項１９】
油圧持ち上げ回路へ制御された持ち上げ利得を提供する持ち上げ利得回路をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
制御された持ち上げ利得は、バケットが持ち上げられると最大利得値から最小利得値まで直線的に減少することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ダイバータは、バケットが傾斜されると最大利得値から最小利得値まで減少する制御された傾斜利得を油圧回路へ提供するように適合された傾斜利得回路を含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械に取り付けられた作業具を持ち上げる方法および装置に関し、より詳しくは、作業具を持ち上げると自動的に作業具を傾斜させる方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホイールローダ、トラックローダなどのような作業機械は、材料が山積みされたような場所から材料を掘り起こすためにしばしば使用される。たとえば、ホイールローダは、他の場所へ運搬および積み換えるための山積みされたところから砂利、砂、ゴミなどを掘り起こすために使用されることがある。ホイールローダは、一般的に、掘り起こす作業を行うために、バケットのような作業具を取り付けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
山積みされた材料から掘り起こす場合、通常、材料内にバケットを移動し、次にバケットを持ち上げると同時に、バケットを「ラックに戻すこと」として知られるバケットを後方に傾斜させる動作を行うと、最も効率的である。適量の材料が、一連の効率的な動作でバケットによって取り込まれる。但し、この連続ステップは、特にバケットの上昇および傾斜を行うために独立した制御レバーを有するホイールローダを操作する場合、円滑且つ効率的に操作を行う熟練したオペレータが不可欠となる。
【０００４】
山積みされた材料を扱う場合のホイールローダの掘り起こし工程を自動化する点において進歩が見られた。自動化した掘り起こし操作に関する典型的な特許が、Ａｎｄｒｅｗ  Ｇ．  Ｓｈｕｌｌの米国特許第５，９７４，３５２号で示されている。但し、ホイールローダでの掘り起こしの自動化が必ずしも望ましくないことがある。多くの状況において、手動システムの使用を継続すること、さらに、熟練したオペレータ技術が必要なこれらの操作手順を部分的に自動化した制御でその手動操作を強化することが好ましい。
【０００５】
本発明は、上述の１つまたはそれ以上の課題を克服することに向けられている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一形態において、作業機械に取り付けられた作業具を持ち上げる方法を開示する。その方法は、持ち上げコマンドを油圧持ち上げ回路に送るステップと、持ち上げコマンドの一部を油圧傾斜回路に振り向けるステップと、持ち上げコマンドに応答して、作業具を持ち上げることと協動してラックバック位置に作業具を傾斜させるステップとを含む。
【０００７】
本発明の他の形態において、作業機械に取り付けられた作業具を持ち上げる装置を開示する。その装置は、持ち上げコマンドを送るオペレータ制御レバーと、持ち上げコマンドを受取ると共にこれに応答して、作業具を持ち上げる油圧持ち上げ回路と、油圧傾斜回路と、油圧持ち上げ回路からの油圧制御の一部を受取ると共にこれに応答して、作業具を持ち上げることと協動して作業具をラックバック位置まで傾斜させる油圧傾斜回路へ油圧制御の一部を送る手段とを含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面を参照するに、作業機械１０２に取り付けられた油圧制御式作業具１０６を持ち上げる方法および装置１００を示す。特に図１を参照して、作業機械１０２は、ホイールローダ１０４として描かれている。但し、他のタイプの作業機械、例えば、軌道型ローダ、バックホーローダ、スキッドステアローダなどを、本発明で同様に使用することがある。図１の作業具１０６は、材料を掘り起こし、持ち上げるのに使用されるバケット１０８として示されている。また、他のタイプの作業具、例えば、ブレード、テレハンドラー、グラップルなども使用できる。バケット１０８は、ブーム１１０によってホイールローダ１０４に取り付けられるのが好ましい。
【０００９】
図２を参照するに、本発明の好ましい実施形態を例示する制御図を示す。好ましい実施形態において、油圧リフト回路２０２および油圧チルト回路２０４を使用することによって作業具１０６を油圧的に制御する。油圧リフト回路２０２は主に作業具１０６を持ち上げるために使用し、油圧チルト回路２０４は主に作業具を傾斜させるために使用する。例えば、バケット１０８を取り付けられたホイールローダ１０４は、一般的に、油圧リフト回路２０２の使用によって砂利またはゴミのような山積みになったぼろぼろの材料内に掘り進み、バケット一杯分の材料を持ち上げるために使用し、同時に油圧チルト回路２０４の使用によってバケット１０８を「ラックに戻す」、すなわち、後方に傾斜させる。バケット１０８をラックに戻すことは実質的にバケットを「ラックバック」位置まで傾斜させることになるので、バケット１０８内にその一杯分の材料を維持することができる。
【００１０】
油圧制御は電気油圧式制御によるものであることが好ましい。油圧式制御回路および電気油圧式制御回路は、技術上公知であり、さらなる説明は不要である。
【００１１】
好ましい実施形態において、オペレータは、リフトコマンドレバー２１０の使用によって作業具１０６の持ち揚げを制御する。同じようにして、オペレータは、チルトコマンドレバー２１２の使用によって作業具１０６の傾斜を制御する。持ち揚げおよび傾斜機能は、リフトおよびチルトコマンドレバー２１０、２１２の同時操作によって必要なときに実行されることが好ましい。但し、リフトおよびチルトコマンドレバー２１０、２１２を同時に使用するには、効率的な操作を行うためのかなりの熟練と経験とが必要となる。
【００１２】
一実施形態において、リフトコマンドレバー２１０からのコマンドは、油圧リフト回路２０２へ送られる前に処理を行うリフト利得回路２０６へ送られる。リフト利得回路２０６は、図５のリフト利得対リフト角度についてのグラフ５０２で描かれ、以下でより詳しく記述されるように、油圧リフト回路２０２へ制御信号を送る。代替の実施形態において、リフト利得回路２０６を使用しないで、リフトコマンドレバー２１０からの制御信号を油圧リフト回路２０２へ直接送る。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態において、油圧リフト回路２０２からの油圧制御の一部を受取り、応答的に一部を油圧チルト回路２０４へ送る手段２１４を使用する。手段２１４は、ダイバータ２１６、例えば、チルト利得回路２０８を含むことが好ましい。油圧リフト回路２０２から振り向けられた一部の油圧制御、すなわち、リフトコマンドの一部は、作業具１０６の持ち揚げと協動して作業具１０６をラックバック位置まで傾斜させる油圧チルト回路２０４で使用される。例えば、油圧リフト回路２０２から振り向けられた一部の油圧制御を使用して、ホイールローダ１０４のバケット１０８が持ち揚げられると、応答的にバケット１０８をラックバック位置まで傾斜させる。チルト利得対リフト角度についてのグラフ４０２が、図４で例示されており、以下でより詳しく記述するように、チルト利得回路２０８によって油圧チルト回路２０４へ送られる制御信号の例を示す。
【００１４】
オペレータは、作業具１０６の持ち揚げ中にチルトコマンドレバー２１２を使用して振り向けられた一部のリフトコマンドに追加してチルトコマンドを送ることを望むことがある。例えば、オペレータは、持ち揚げ中にバケット１０８のチルト操作の制御をさらに提供してもよい。チルトコマンドレバー２１２からの信号は加算器２１８に送られ、そこでオペレータが誘導した信号は、油圧チルト回路２０４へ送るために振り向けられたリフトコマンド信号に加えられる。あるいは、オペレータは、チルトコマンドレバー２１２を中立位置のままにすることより、システムがリフトコマンドレバー２１０の単独操作に応じて作業具１０６の持ち揚げと傾斜とを同時に行うことが可能となる。
【００１５】
図６を参照するに、本発明の好ましい方法を例示するフロー図を示す。
【００１６】
第１の制御ブロック６０２において、リフトコマンドは、リフト利得回路２０６によって、油圧リフト回路２０２へ送られることが好ましい。リフトコマンドは、リフトコマンドレバー２１０のオペレータ制御によって送られる。
【００１７】
図５において、リフト利得の値である１は、油圧チルト回路２０４への油圧リフト制御のいかなる振り向け分も無くバケット１０８を持ち上げるのに要するリフト利得の量を示す。ゆえに、リフト利得が１であるということは、基準すなわち単位利得を示す。但し、若干の油圧リフト制御が作業具１０６を同時傾斜させるために油圧チルト回路２０４へ振り向けられるので、追加分のリフト利得がリフト利得回路２０６から要求される。図５の代表的応答曲線において、初期のリフト利得は、Θｍｉｎの角度、例えば、−４０度でｋ２ｍａｘの値であり、ΘＬｓｔｏｐの角度で１の値に達するまで直線的に減少する。また、ΘＬｓｔｏｐは、リフト利得回路２０６がリフトコマンドの修正を停止しなければならないブーム１１０の角度を指し、持ち上げる動作工程が停止されるブーム１１０すなわちバケット１０８のいかなる位置も指すものではない。より詳しくは、ΘＬｓｔｏｐでは、リフト利得は単位値にあり、他の残りの持ち揚げ操作に対してこのような値に維持される。
【００１８】
グラフ５０２で示された応答曲線は、直線的に減少するが、油圧リフト回路２０２に必要なリフト利得を犠牲にすることなく油圧チルト回路２０４へ十分なリフト利得を振り向けるのに望ましい任意タイプの応答のものであることがある。例えば、応答曲線は、指数関数的あるいは、なにか他のそれとは違う様に減少することがある。さらに、曲線の勾配およびｋ２ｍａｘの値は必要に応じて変更されることがある。
【００１９】
第２の制御ブロック６０４において、リフトコマンドの一部は油圧チルト回路２０４に振り向けられる。振り向けられた分は、油圧チルト回路２０４へ制御して送られるように、チルト利得回路２０８へ送られることが好ましい。図４のチルト利得対リフト角度のグラフ４０２は、チルト利得がΘｍｉｎにおけるｋ１ｍａｘの値からΘＴｓｔｏｐにおける０の値まで直線的に減少する代表的応答曲線を示す。ゆえに、チルト利得回路２０８は、最初に最大量のチルト利得を提供し、ブーム１１０が持ち揚げられると共に送られるチルト利得の量が減少するように適合される。また、ΘＴｓｔｏｐは、リフト利得回路２０６が振り向けられたリフトコマンドの修正を停止しなければならないブーム１１０の角度を指し、持ち揚げまたは傾斜の動作工程が停止されるブーム１１０すなわちバケット１０８のいかなる位置も指さない。
【００２０】
グラフ４０２で示された応答曲線は、直線的に減少するが、油圧チルト回路２０４に必要なチルト利得を犠牲にすることなく油圧チルト回路２０４へ十分なチルト利得を提供するのに望ましい任意タイプの応答のものであることがある。例えば、応答曲線は、指数関数的あるいは、なにか他のそれとは違う様に減少することがある。さらに、曲線の勾配およびｋ１ｍａｘの値は必要に応じて変更されることがある。
【００２１】
引き続き図６を参照するに、第３の制御ブロック６０６において、作業具１０６を持ち上げると、その作業具１０６をラックバック位置まで傾斜させる。より詳しくは、作業具１０６は、リフトコマンドレバー２１０からオペレータが供給したコマンドに応じて持ち揚げられると同時に、その作業具１０６は、油圧リフト回路２０２から油圧チルト回路２０４へ振り向けられた一部のリフトコマンドに応じて、ラックに戻される、すなわち、後方に傾斜させられる。
【００２２】
本発明の応用例として、バケット１０８を取り付けられたホイールローダ１０４は、堆積から材料を掘り起こすために使用される。例えば、材料は、岩石、砂利、砂、ゴミ、塩または他のぼろぼろの材料であることがあり、バケット何杯分もの材料を掘り起こして、積み込まれる荷台のような、他の場所へ移動する必要があることがある。
【００２３】
掘り起こし工程は、バケット１０８を山積みされた材料内に押し込み、バケット１０８を持ち上げると同時に、バケット一杯分の材料を保持するためにバケット１０８をラックバック位置まで傾斜させるのが好ましい。独立したリフトおよびチルトコマンドレバー２１０、２１２を有するホイールローダ１０４において、オペレータは、山積みした材料内にバケット１０８を押し込み、リフトおよびチルトコマンドレバー２１０、２１２の両方を同時に操作する必要がある。この操作にはかなりの熟練を要する。
【００２４】
本発明によって、リフトコマンドレバー２１０からの油圧制御の一部が自動的且つ制御された状態で油圧チルト回路２０４へ振り向けられるので、オペレータが、リフトコマンドレバー２１０の作動だけでバケット１０８を持ち揚げ、傾斜させることを同時に行うことが可能になる。
【００２５】
本発明の他の形態、目的、および特徴は、図面、明細書、および添付した特許請求の範囲の検討によって得られることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用するのに適した作業具を取り付けられた作業機械の概略図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態を例示する制御図である。
【図３】リフト角度を示す作業具の一部を例示する概略図である。
【図４】図２の制御図の第１の形態を例示するグラフである。
【図５】図２の制御図の第２の形態を例示するグラフである。
【図６】本発明の好ましい方法を例示するフロー図である。
【符号の説明】
１００  装置
１０２  作業機械
１０４  ホイールローダ
１０６  作業具
１０８  バケット
１１０  ブーム
２０２  油圧リフト回路
２０４  油圧チルト回路
２０６  リフト利得回路
２０８  チルト利得回路
２１０  リフトコマンドレバー
２１２  チルトコマンドレバー
２１４  手段
２１６  ダイバータ
２１８  加算器
４０２  チルト利得対リフト角度のグラフ
５０２  リフト利得対リフト角度のグラフ
【図１】
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【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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