(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機側ヒッチにリフトアームを上下回動自在に配設するとともに、同リフトアームの先端にアタッチメントを上下回動自在に配設し、リフトアームとアタッチメントとを作動させるための油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁を制御することによってリフトアームとアタッチメントとを作動させるべく構成したフロントローダにおいて、リフトアームの回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段とを具備し、コントローラは、アタッチメントを水平姿勢にする姿勢変更時に、リフトアームを下降させる場合には、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高が、予め設定したリフトアーム設定高と等しくなったときに、リフトアームの下降を減速し、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなったときに、リフトアームの下降を停止すべく制御することを特徴とするフロントローダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロントローダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフロントローダは、本機としてのトラクタに着脱自在に取付けた作業機側ヒッチにリフトアームを上下回動自在に配設するとともに、同リフトアームの先端にアタッチメントとしてのバケットを上下回動自在に配設し、リフトアームとバケットとを作動させるための油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁をＰＷＭ制御することによってリフトアームとバケットとを作動させるべく構成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のフロントローダにあっては、リフトアームの回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段とが設けられていなかったために、オペレータが、リフトアームを上昇させた状態で、バケットの先端を下方に向けて回動させるいわゆるダンプ操作をした後に、バケットを水平姿勢にして下降させる場合には、まず、コントローラは、バケットを水平姿勢に姿勢変更し、その後にリフトアームを下降するように制御していた。
【０００４】
これは、リフトアームを先に下降させると、バケットの先端が地面に衝突してしまい、その後にリフトアームを下降することができなくなってしまうからである。
【０００５】
そのため、バケットを水平状態にした後にリフトアームが下降し終わるまでに長時間を要してしまい、作業効率が低下するおそれがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、作業機側ヒッチにリフトアームを上下回動自在に配設するとともに、同リフトアームの先端にアタッチメントを上下回動自在に配設し、リフトアームとアタッチメントとを作動させるための油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁を制御することによってリフトアームとアタッチメントとを作動させるべく構成したフロントローダにおいて、リフトアームの回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段とを具備し、コントローラは、アタッチメントを水平姿勢にする姿勢変更時に、リフトアームを下降させる場合には、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高が、予め設定したリフトアーム設定高と等しくなったときに、リフトアームの下降を減速し、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなったときに、リフトアームの下降を停止すべく制御することとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフロントローダは、作業機側ヒッチにリフトアームを上下回動自在に配設するとともに、同リフトアームの先端にアタッチメントを上下回動自在に配設し、リフトアームとアタッチメントとを作動させるための油圧シリンダと油圧ポンプとを油圧回路を介して接続し、同油圧回路に設けた比例制御弁にコントローラを接続して、コントローラによって比例制御弁を制御することによってリフトアームとアタッチメントとを作動させるべく構成したものである。
【００１２】
しかも、リフトアームの回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段とを具備したものである。
【００１３】
そのため、リフトアームやアタッチメントの地上高やアタッチメントの姿勢を検出することができ、これにより、アタッチメントの最下端部と地面との干渉を回避しながら、リフトアームの下降とアタッチメントの姿勢変更とを同時に行う等の各種の制御を行うことができるので、フロントローダの機能を増加させることができ、操作性や作業性を向上させることができるものである。
【００１４】
また、コントローラが、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高に応じて、リフトアームの下降速度を制限すべく制御することによって、リフトアームの地上高が低く、アタッチメントが地面と衝突するおそれがある場合に、リフトアーム及びアタッチメントの下降速度を遅くすることができ、これによって、オペレータがアタッチメントと地面との衝突を回避することができて、アタッチメントの破損を未然に防止することができるものである。
【００１５】
また、コントローラが、リフトアームを下降させながらアタッチメントを水平姿勢に姿勢変更すべく制御することによって、短時間でオペレータが所望する動作を行うことができるので、作業時間を短縮化することができ、作業効率を向上させることができるものである。
【００１６】
また、コントローラが、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高が、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなった場合には、リフトアームの下降を一旦停止するとともに、アタッチメントを水平姿勢に姿勢変更し、その後、リフトアームの下降を再開すべく制御することによって、アタッチメントと地面との衝突を未然に防止することができ、アタッチメントの破損を防止することができるものである。
【００１７】
しかも、従来のように、アタッチメントを姿勢変更した後にリフトアームを下降させる場合よりも、作動時間を短縮化することができ、作業効率を向上させることができるものである。
【００１８】
また、アタッチメントを水平姿勢にする姿勢変更時に、リフトアームを下降させる場合には、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高が、予め設定したリフトアーム設定高と等しくなったときに、リフトアームの下降を減速し、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなったときに、リフトアームの下降を停止すべく制御することによっても、アタッチメントと地面との衝突を未然に防止することができ、アタッチメントの破損を防止することができるものである。
【００１９】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る作業機としてのフロントローダ１を示す図であり、フロントローダ１は、本機としてのトラクタ２に着脱自在に装着している。
【００２１】
トラクタ２は、図１に示すように、機体フレーム３の前部に原動機部４を配設し、同原動機部４の直後方位置に運転操作部５を配設し、更には、機体フレーム３の前後下部に左右一対の前車輪６, ６と後車輪７, ７とをそれぞれ配設している。
【００２２】
また、トラクタ２は、機体フレーム３の中途部に左右一対のヒッチステー8,8 を取付け、各ヒッチステー8,8 に本機側ヒッチ9,9 を立設し、両本機側ヒッチ9,9 の上端部間に正面視で門型状の連結フレーム10を跨設している。
【００２３】
フロントローダ１は、図１に示すように、本機側ヒッチ9,9 に着脱自在に取付けた作業機側ヒッチ11,11 に、作動部としての左右一対の側面視略へ字状のリフトアーム12,12 の基端部を上下回動自在に枢着し、同リフトアーム12,12 の先端部にアタッチメントヒッチ13を上下回動自在に枢着し、同アタッチメントヒッチ13に作動部としてのアタッチメントであるバケット14を着脱自在に取付けている。図中、25はスタンド、83は連結ピンである。
【００２４】
また、フロントローダ１は、右側の作業機側ヒッチ11の下部と右側のリフトアーム12の中途下部との間に、リフトアーム12,12 を昇降させるための油圧シリンダ15を架設する一方、右側のリフトアーム12の中途上部に支持体16を上下回動自在に枢着し、同支持体16の後部と右側の作業機側ヒッチ11の上部との間に連結ロッド17を回動自在に取付けており、各枢着部18,19,20,21 を平行四辺形の頂点位置に配置して、作業機側ヒッチ11とリフトアーム12と支持体16と連結ロッド17とによってリフトアーム12を昇降させるための平行リンクを構成している。
【００２５】
そして、昇降用の油圧シリンダ15を伸張することによって、リフトアーム12,12 を上昇作動させ、一方、昇降用の油圧シリンダ15を短縮することによって、リフトアーム12,12 を下降作動させるようにしている。
【００２６】
さらに、フロントローダ１は、リフトアーム12の先端部に連結体22の基端部を上下回動自在に取付け、同連結体22の先端部と支持体16の上部との間に、アタッチメントを回動させてアタッチメントの姿勢を変更するための油圧シリンダ23を架設するとともに、連結体22の先端部とアタッチメントヒッチ13の上部との間に連結ロッド24を架設している。図中、76,78,79は枢着部、84は連結ピンである。
【００２７】
そして、姿勢変更用の油圧シリンダ23を伸張することによって、アタッチメントの先端部を下方へ向けて回動させる。この際に、アタッチメントとしてバケット14を装着している場合には、バケット14の先端部を下方へ向けて降り下げるダンプ作動を行うことになる。一方、姿勢変更用の油圧シリンダ23を短縮することによって、アタッチメントの先端部を上方へ向けて回動させる。この際に、アタッチメントとしてバケット14を装着している場合には、バケット14の先端部を上方へ向けて振り上げるスクイ作動を行うことになる。
【００２８】
また、フロントローダ１には、リフトアーム12の回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段71と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段72とを設けている。
【００２９】
リフトアーム回動角度検出手段71は、支持体16と連結ロッド17との枢着部21にポテンシオメータ73を取付け、同ポテンシオメータ73の検出アーム74を連結ロッド17に立設した上下一対のピン75,75 でスライド自在に保持しており、ポテンシオメータ73をコントローラ36に接続して、ポテンシオメータ73の検出アーム74の回動角度によってリフトアーム12の回動角度を検出するようにしている。
【００３０】
アタッチメント回動角度検出手段72は、アタッチメントヒッチ13と連結ロッド24との枢着部78にポテンシオメータ80を取付け、同ポテンシオメータ80の検出アーム81を連結ロッド24に立設した上下一対のピン82,82 でスライド自在に保持しており、ポテンシオメータ80をコントローラ36に接続して、ポテンシオメータ80の検出アーム81の回動角度によってアタッチメントの回動角度を検出するようにしている。
【００３１】
このように、本実施例では、リフトアーム12の回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段71と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段72とを具備しているため、リフトアーム12やアタッチメントの地上高やアタッチメントの姿勢を検出することができ、これにより、後述するような、アタッチメントの最下端部と地面との干渉を回避しながら、リフトアーム12の下降とアタッチメントの姿勢変更とを同時に行う等の各種の制御を行うことができるので、フロントローダ１の機能を増加させることができ、操作性や作業性を向上させることができる。
【００３２】
図５は、リフトアーム12やアタッチメントの各作動部を作動させるために、各油圧シリンダ15,23 と油圧ポンプ26との間に介設した油圧回路27を示した図であり、同油圧回路27は、リフトアーム12を昇降させるための油圧シリンダ15と油圧ポンプ26との間にリフトアーム12の昇降動作を変更するための流路切換バルブ28を介設し、同流路切換バルブ28のスプール29の両端に一対の比例制御弁30,31 を連動連結する一方、アタッチメントの姿勢を変更させるための油圧シリンダ23と油圧ポンプ26との間にアタッチメントの姿勢を変更するための流路切換バルブ32を介設し、同有路切換バルブ32のスプール33の両端に一対の比例制御弁34,35 を連動連結し、各比例制御弁30,31,34,35 をコントローラ36に接続している。図中、54はバッテリー、55は比例制御弁30,31,34,35 の駆動電圧を検出するための駆動電圧検出手段、56はＰＷＭ出力用のインターフェイス、57はＣＰＵである。
【００３３】
そして、コントローラ36によって各比例制御弁30,31,34,35 をＰＷＭ制御することによって各作動部を作動させるべく構成している（図６参照。尚、図中、85はエンジンの回転数を検出するためのエンジン回転数検出手段、86は警告音を発生するための警告手段である。）。
【００３４】
コントローラ36には、制御用のプログラムを内蔵したＥＥＰＲＯＭが接続されている。
【００３５】
また、コントローラ36には、操作部37を接続しており、同操作部37は運転操作部５の右側方位置に配設している。
【００３６】
すなわち、図２〜図４に示すように、運転操作部５の右側方位置に前後一対の支持体38,39 の基端部を上方へ向けて跳ね上げ自在に取付け、同支持体38,39 の先端部間に連結体40を架設するとともに、前側の支持体38に本体ケーシング41を取付け、同本体ケーシング41にジョイスティック型の操作レバー42を立設し、同操作レバー42の頂部にフロートボタン43、水平ボタン44、第三回路切換ボタン45、ワンタッチボタン46をそれぞれ配設する一方、本体ケーシング41にローダ電源スイッチ47、水平角度設定ダイヤル48、オートボタン49をそれぞれ配設している。
【００３７】
操作レバー42の基端部には、操作レバー42が揺動操作された方向及び揺動角度を検出するためのレバーセンサー50を取付け、同レバーセンサー50及び各種操作部材43,44,45,46,47,48,49をコントローラ36に接続している。
【００３８】
また、操作レバー42の基端部には、操作レバー42の揺動操作に応じてリフトアーム12とアタッチメントの作動を図示した表示パネル51を配設しており、これにより、オペレータがどの方向に操作レバー42を揺動操作すればよいか簡単に目視できるようにして、操作性を向上させている。
【００３９】
すなわち、操作レバー42を後方（図４中、矢印52で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁31をＰＷＭ制御し、比例制御弁31では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ28のスプール29を上昇流路53に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で昇降用の油圧シリンダ15を伸張させることによって、リフトアーム12がパイロット圧力に応じた速度で上昇する。
【００４０】
その際に、コントローラ36は、操作レバー42の揺動角度に応じて比例制御弁31のスプールを作動させるコイルにパルスを入力するようにしており、操作レバー42の揺動角度が大きいほどパルスのデューティ比を大きくして、昇降用の油圧シリンダ15を高速で伸張させ、リフトアーム12を高速で上昇させるようにしている。
【００４１】
また、操作レバー42を前方（図４中、矢印58で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁30をＰＷＭ制御し、比例制御弁30では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ28のスプール29を下降流路59に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で昇降用の油圧シリンダ15を短縮させることによって、リフトアーム12がパイロット圧力に応じた速度で下降する。
【００４２】
本実施例では、操作レバー42を前方（図４中、矢印58で示す方向）に揺動操作してリフトアーム12を下降させる場合に、コントローラ36が、リフトアーム回動角度検出手段71によって検出されたリフトアーム12の回動角度から算出したリフトアーム12の地上高に応じて、リフトアーム12の下降速度を制限すべく制御している。
【００４３】
すなわち、図７に示すように、予め設定したリフトアーム基準高H0でのリフトアーム12の下降速度をV0（V0＝０ｍ／ｓ）とし、リフトアーム12が予め設定した設定高H1以上ではリフトアーム12が一定下降速度V1で下降するようにし、リフトアーム12がリフトアーム基準高H0から設定高H1にある間はリフトアーム12の地上高H2に対して、リフトアーム12の下降速度V2をV2＝H2・V1／（H1−H0）に減速するように制御する。尚、リフトアーム基準高H0としては、アタッチメントの先端部を下方へ向けて回動しても、アタッチメントの先端部が地面に衝突しないようなリフトアーム12の高さとしている。
【００４４】
そのため、リフトアーム12の地上高が低く、アタッチメントが地面と衝突するおそれがある場合に、リフトアーム及びアタッチメントの下降速度を遅くすることができ、これによって、オペレータがアタッチメントと地面との衝突を回避することができて、アタッチメントの破損を未然に防止することができる。
【００４５】
特に、後述するように、水平ボタン44を押圧操作しながら操作レバー42を前方（図４中、矢印58で示す方向）に揺動操作した場合に、アタッチメントが上方に向けて回動しているときに、リフトアーム12の地上高に応じてリフトアーム12の下降速度を制限すべく制御することによって、アタッチメントと地面との衝突を確実に回避することができて、アタッチメントの破損を防止できる。
【００４６】
また、リフトアーム12を下降させた後にフロートボタン43を押圧操作した場合には、コントローラ36が流路切換バルブ28のスプール29をフロート流路60に切り換え、昇降用の油圧シリンダ15を油圧タンクに連通させて、リフトアーム12を自重により降下させた状態になる。
【００４７】
また、操作レバー42を左側方（図４中、矢印61で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁34をＰＷＭ制御し、比例制御弁34では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ32のスプール33をスクイ流路62に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で姿勢変更用の油圧シリンダ23を短縮させることによって、バケット14の先端部がパイロット圧力に応じた速度で上方に向けて回動し、バケット14が後傾姿勢となってスクイ作動を行う。
【００４８】
また、操作レバー42を右側方（図４中、矢印63で示す方向）に揺動操作すると、コントローラ36が、比例制御弁35をＰＷＭ制御し、比例制御弁35では、入力パルスのデューティ比に応じたパイロット圧力で流路切換バルブ32のスプール33をダンプ流路64に切り換えるとともに、パイロット圧力に応じた油量で姿勢変更用の油圧シリンダ23を伸張させることによって、バケット14の先端部がパイロット圧力に応じた速度で下方に向けて回動し、バケット14が前傾姿勢となってダンプ作動を行う。
【００４９】
また、操作レバー42を直立状態にすると、コントローラ36が、比例制御弁30又は比例制御弁31をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ28のスプール29を中立流路65に切り換え、昇降用の油圧シリンダ15と油圧タンクとの流路を遮断するとともに、比例制御弁34又は比例制御弁35をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ32のスプール33を中立流路66に切り換え、姿勢変更用の油圧シリンダ23と油圧タンクとの流路を遮断して、リフトアーム12とバケット14の姿勢を保持する。
【００５０】
また、操作レバー42を斜め方向に揺動操作すると、リフトアーム12とアタッチメントとが複合的に作動する。すなわち、操作レバー42を左側後方（図４中、矢印67で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が上昇しながらアタッチメントがスクイ作動し、操作レバー42を右側後方（図４中、矢印68で示す方向）に揺動操作すると、アタッチメントがダンプ作動しながらリフトアーム12が上昇し、操作レバー42を左側前方（図４中、矢印69で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が下降しながらアタッチメントがスクイ作動し、操作レバー42を右側前方（図４中、矢印70で示す方向）に揺動操作すると、リフトアーム12が下降しながらアタッチメントがダンプ作動する。
【００５１】
また、本実施例では、操作レバー42の頂部に設けた水平ボタン44を押圧操作しながら操作レバー42を左斜め前方（図４中、矢印69で示す方向）に揺動操作した場合には、コントローラ36が、リフトアーム12を下降させながらアタッチメントを水平姿勢に姿勢変更すべく制御してする。
【００５２】
すなわち、コントローラ36は、比例制御弁31をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ28のスプール29を上昇流路53に切り換え、昇降用の油圧シリンダ15を伸張させることによって、リフトアーム12を上昇させると同時に、コントローラ36は、アタッチメント回動角度検出手段72によってアタッチメントが水平姿勢になるまで、比例制御弁34又は比例制御弁35をＰＷＭ制御し、流路切換バルブ32のスプール33をスクイ流路62又はダンプ流路64に切り換え、姿勢変更用の油圧シリンダ23を短縮又は伸張させることによって、バケット14の先端部が上方又は下方に向けて回動させるようにしている。
【００５３】
このように、本実施例では、操作レバー42の頂部に水平ボタン44を設けているため、水平ボタン44を押圧操作しながら操作レバー42を揺動操作することが簡単に同時に行え、そのような簡単な操作によって、リフトアーム12を下降させながらアタッチメントを水平姿勢に姿勢変更することができ、操作性を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施例では、コントローラ36が、リフトアーム12を下降させながらアタッチメントを水平姿勢に姿勢変更すべく制御しているため、短時間でオペレータが所望する動作を行うことができるので、作業時間を短縮化することができ、作業効率を向上させることができる。
【００５５】
尚、アタッチメントの水平姿勢における回動角度は、水平角度設定ダイヤル48で調節できるようにしている。
【００５６】
しかも、本実施例では、コントローラ36が、リフトアーム回動角度検出手段71によって検出されたリフトアーム12の回動角度からリフトアーム12の地上高を算出し、そのリフトアーム12の地上高が、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなった場合には、リフトアーム12の下降を一旦停止するとともに、アタッチメントを水平姿勢に姿勢変更し、その後、リフトアーム12の下降を再開すべく制御している。尚、リフトアーム基準高としては、前述したように、アタッチメントの先端部を下方へ向けて回動しても、アタッチメントの先端部が地面に衝突しないようなリフトアーム12の高さとしている。
【００５７】
そのため、アタッチメントと地面との衝突を未然に防止することができ、アタッチメントの破損を防止することができる。
【００５８】
しかも、従来のように、アタッチメントを姿勢変更した後にリフトアーム12を下降させる場合よりも、作動時間を短縮化することができ、作業効率を向上させることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６０】
本発明では、リフトアームの回動角度を検出するためのリフトアーム回動角度検出手段と、アタッチメントの回動角度を検出するためのアタッチメント回動角度検出手段とを具備しているため、リフトアームやアタッチメントの地上高やアタッチメントの姿勢を検出することができ、これにより、アタッチメントの最下端部と地面との干渉を回避しながら、リフトアームの下降とアタッチメントの姿勢変更とを同時に行う等の各種の制御を行うことができるので、フロントローダの機能を増加させることができ、操作性や作業性を向上させることができる。
【００６５】
また、アタッチメントを水平姿勢にする姿勢変更時に、リフトアームを下降させる場合には、リフトアーム回動角度検出手段によって検出されたリフトアームの回動角度から算出したリフトアームの地上高が、予め設定したリフトアーム設定高と等しくなったときに、リフトアームの下降を減速し、予め設定したリフトアーム基準高と等しくなったときに、リフトアームの下降を停止すべく制御しているため、アタッチメントと地面との衝突を未然に防止することができ、アタッチメントの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフロントローダを示す側面図。
【図２】操作部を示す平面図。
【図３】同側面図。
【図４】表示板を示す平面図。
【図５】油圧回路を示す説明図。
【図６】フロントローダの制御部を示すブロック図。
【図７】リフトアームの地上高とリフトアームの下降速度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１  フロントローダ
２  トラクタ
11  作業機側ヒッチ
12  リフトアーム
13  アタッチメントヒッチ
14  バケット
15  油圧シリンダ
16  支持体
17  連結ロッド
22  連結体
23  油圧シリンダ
24  連結ロッド
26  油圧ポンプ
27  油圧回路
28,32   流路切換バルブ
30,31,34,35   比例制御弁
36  コントローラ
42  操作レバー
71  リフトアーム回動角度検出手段
72  アタッチメント回動角度検出手段
【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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【図７】
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