(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム、アーム及びバケットをそれぞれブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダで屈伸および起伏駆動するとともに、ブームをオフセットシリンダによって一対の関節支点を介して平行に横折れ駆動するように構成されたフロント装置を旋回台に備え、前記バケットが運転部に浸入するのを阻止するようにフロント装置の姿勢検出に基づいてフロント装置の作動を牽制制御する干渉防止制御手段を備えたバックホウにおいて、
前記干渉防止制御を実行するための第１コントローラに、フロント装置の姿勢を検出するセンサを接続するとともに、
フロント装置の先端に荷重を吊り下げ支持するクレーン作業モードにおいて、吊り下げ半径と吊り下げ荷重との検出に基づいて、吊り下げ荷重によって機体が転倒するのを回避するためクレーン作業用制御を実行するための第２コントローラを備え、前記第１コントローラでフロント姿勢検出用に処理した情報を、前記第２コントローラに通信伝達可能に構成してあることを特徴とするバックホウ。
【請求項２】
前記バケットの背面に設けられたブラケットのリンク支点に、吊り下げ具が装着される吊り下げリンクを回動可能に枢支連結してある請求項１記載のバックホウ。
【請求項３】
前記第２コントローラにクレーン作業用の表示を行う表示装置を組込んである請求項１または２記載のバックホウ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バケットが運転部に浸入するのを阻止するようにフロント装置の姿勢検出に基づいてフロント装置の作動を牽制制御する干渉防止制御手段を備えたバックホウに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記干渉防止制御手段においては、フロント装置における支点間寸法、などのデータがコントローラに予め入力されており、これらデータとブーム角、アーム角、などの検出結果とに基づいてバケットの位置が認識されて、バケットが運転部に干渉するのを未然に回避する干渉防止制御が行われる。
【０００３】
また、近年では、フロント装置を利用したクレーン作業が行える機能をオプションとして装備したものが実用化されており、安全なクレーン作業を行うことができるように、フロント装置の姿勢を検出して、旋回台の旋回中心からフロント装置先端における荷重吊り下げ点までの水平方向距離（吊り半径）を演算するとともに吊り荷重を検出し、これらを表示して運転作業者に作業状況を把握させたり、旋回速度を制限する、等のクレーン作業用制御を行って、作業の安全を図っている
【０００４】
そして、従来では、上記干渉防止制御手段を備えた機種にクレーン作業用制御手段をオプションとして装備する場合、（イ）：干渉防止制御用の第１コントローラとクレーン作業用制御を行う第２コントローラを並備するとともに、第１コントローラに接続したフロント装置の姿勢検出用の角度センサの検出データを第２コントローラにも入力し、検出結果に基づいてクレーン作業状況を第２コントローラに接続した表示装置で表示する形態や、あるいは、（ロ）：第１コントローラと第２コントローラのそれぞれにフロント装置の姿勢検出用の角度センサを接続するとともに、両角度センサを機械的に結合して、各制御系に各別に検出データを取り込むように構成し、検出結果に基づいてクレーン作業状況を第２コントローラに接続した表示装置で表示する形態、等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（イ）の形態においては、角度センサの検出データを直接に第２コントローラに伝達するものであるために、各角度センサの取付け許容誤差を吸収するデータを入力セットする等の初期化処理が第１、第２コントローラで別々に必要となるものであった。
【０００６】
また、前記（ロ）の形態においては、二つの制御系に対してそれぞれ角度センサを備えるので、部品点数が多くなるとともに、第１、第２コントローラそれぞれで上記した初期化処理を行う必要があり、生産コストが一層高くなる。
【０００７】
なお、干渉防止制御とクレーン作業用制御を行える共用のコントローラを予め準備しておいて、機種に応じて両制御を選択利用することも考えられるが、両制御のいずれかのみを行う機種においてはコントローラが必要以上に高機能のものとなって無駄が多くなり、全体的にコスト高になる。
【０００８】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、二つの制御系に対してフロント装置の姿勢検出用の角度センサを共用するとともに、最小限度の初期セットで済ますことができるようにすることで、を主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１０】
（構成）  請求項１に係る発明は、ブーム、アーム及びバケットをそれぞれブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダで屈伸および起伏駆動するとともに、ブームをオフセットシリンダによって一対の関節支点を介して平行に横折れ駆動するように構成されたフロント装置を旋回台に備え、バケットが運転部に浸入するのを阻止するようにフロント装置の姿勢検出に基づいてフロント装置の作動を牽制制御する干渉防止制御手段を備えたバックホウにおいて、前記干渉防止制御を実行するための第１コントローラに、フロント装置の姿勢を検出するセンサを接続するとともに、フロント装置の先端に荷重を吊り下げ支持するクレーン作業モードにおいて、吊り下げ半径と吊り下げ荷重との検出に基づいて、吊り下げ荷重によって機体が転倒するのを回避するためクレーン作業用制御を実行するための第２コントローラを備え、前記第１コントローラでフロント姿勢検出用に処理した情報を、前記第２コントローラに通信伝達可能に構成してあることを特徴とする。
【００１１】
（作用）  上記構成によると、クレーン作業機能を備えず干渉防止制御だけを行う機種では第１コントローラのみが装備され、オプションとしてクレーン作業機能を備える機種には第１コントローラに加えて第２コントローラが装備される。この場合、第２コントローラの装着の有無にかかわらず第１コントローラにおいてはセンサの検出データに対する初期化処理を行うことになり、第２コントローラが装備される場合には、第１コントローラにおいて処理されたフロント装置姿勢割り出し用の情報が第２コントローラへ通信伝達され、クレーン作業モードにおいては、第１コントローラから第２コントローラへ通信伝達された情報に基づいてクレーン作業のための表示制御や警報制御が実行されることになる。
【００１２】
（効果）  従って、請求項１に係る発明によると、二つの制御系に対してフロント装置の姿勢検出用のセンサを共用するとともに、最小限度の初期化処理で済ますことができ、予め二つの制御を行うことのできる共用のコントローラを準備して使い分ける場合に比較して、生産コスト低減を図りながら、仕様に応じた制御系を得ることができる。
【００１３】
〔請求項２に係る発明の構成、作用および効果〕
【００１４】
（構成）  請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記バケットの背面に設けられたブラケットのリンク支点に、吊り下げ具が装着される吊り下げリンクを回動可能に枢支連結してある。
【００１５】
（作用）  上記構成によると、吊り下げリンクがブラケットのリンク支点に回動可能に枢支連結してあるので、フロント装置が通常の掘削作業に用いられる時にはブラケットの陰に格納保持し、フロント装置を用いてクレーン作業を行う際には、掻き込み姿勢にしたバケットの背部に振り出して、吊り下げ具が装着される。
【００１６】
（効果）  従って、請求項２に係る発明によると、吊り下げリンクを振り出して当該吊り下げリンクに吊り下げ具を装着することにより、クレーン作業を行うことができる。
【００１７】
（構成）  請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第２コントローラにクレーン作業用の表示を行う表示装置を組込んである。
【００１８】
（作用）  上記構成によると、表示装置でクレーン作業時における安全作業を遂行するための各種の表示、例えば、吊り荷重、吊り半径、定格荷重などの表示を行うことができる。
【００１９】
（効果）  従って、請求項３に係る発明によると、クレーン作業において、単に警報を出すだけでなく、表示を見て実際の作業状況を的確に把握することができ、作業の能率および安全性を高める上で有効となる。また、第２コントローラ自体に表示装置を組込むことで、別付けの表示装置を第２コントローラに配線接続するような形態に比較して配線処理を簡素化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明に係るバックホウの全体側面が示されている。このバックホウの基本構成は周知のものと特に変わるところはなく、左右一対のクローラ走行装置１および排土板２を備えたトラックフレーム３上に旋回台４が縦軸心Ｘ周りに全旋回可能に搭載され、この旋回台４上に原動部５と日除け６付きの運転部７が備えられるとともに、運転部７の右側に掘削作業用のフロント装置８が配備された構造となっている。
【００２１】
フロント装置８は、順次連結されたブーム１０、アーム１１、および、バケット１２を、それぞれをブームシリンダＣ1 、アームシリンダＣ2 、および、バケットシリンダＣ3 で屈伸および起伏駆動するとともに、ブーム１０を、オフセットシリンダＣ4 によって一対の関節支点Ｙ1 ，Ｙ2 を介して平行に横折れ駆動するよう構成されており、このフロント装置８を運転部７の右横に小さく折込んで旋回台４ごと小半径で旋回することができる、いわゆる超小旋回型のバックホウが構成されている。
【００２２】
ブームシリンダＣ1 の基部、アーム１１の基部、および、ブーム１０の関節支点Ｙ1 には、ポテンショメータを利用した角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 がそれぞれ配備されており、これら角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の検出結果からアーム先端に設けたバケットピン１７の位置が認識され、運転部７の前方および右横側方に予め設定した規制面Ｚ1 ，Ｚ2 より運転部７側にバケットピン１８が侵入移動するのを阻止するように、角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 からの情報に基づいてブームシリンダＣ1 、アームシリンダＣ2 、および、オフセットシリンダＣ4 の作動を規制することで、バケット１２が運転部７に干渉するのを回避する干渉防止制御が実行されるようになっている。
【００２３】
図２，図３に、このバックホウを駆動する油圧回路および操作用パイロット回路の概略が示されている。図において、Ｖ1 およびＶ2 は左右のクローラ走行装置１を駆動する走行用油圧モータＭ1 およびＭ2 に対する制御弁、Ｖ3 は旋回台４を駆動する旋回用油圧モータＭ3 に対する制御弁、Ｖ4 はブームシリンダＣ1 に対する制御弁、Ｖ5 はアームシリンダＣ2 に対する制御弁、Ｖ6 はバケットシリンダＣ3 に対する制御弁、Ｖ7 はオフセットシリンダＣ4 に対する制御弁、Ｖ8 は排土板２を昇降するドーザシリンダＣ5 に対する制御弁、Ｖ9 はサービスポート用の制御弁である。また、Ｐ1 ，Ｐ2 は作業用のポンプ、Ｐ3 は制御弁操作用のパイロット圧を供給するパイロットポンプであり、それぞれは原動部５に収容されたエンジン( 図示せず）によって駆動される。
【００２４】
ここで、走行用の制御弁Ｖ1 およびＶ2 は、運転部７の前部に備えた左右の操縦レバー１４にそれぞれ機械的に連動連結され、運転者によって直接に人為操作され、また、ドーザシリンダＣ5 に対する制御弁Ｖ8 およびサービスポート用の制御弁Ｖ9 は、運転部７に配備されたペダルやレバー（図示せず）に機械的に連動連結され、運転者によって直接に人為操作される。また、旋回用の制御弁Ｖ3 、フロント装置８の姿勢変更を司るブーム用の制御弁Ｖ4 、アーム用の制御弁Ｖ5 、および、バケット用の制御弁Ｖ6 は、パイロット操作式に構成され、これらにパイロット圧を供給する一対のパイロット弁ＰＶ1 ，ＰＶ2 が、運転部７の前部に備えた左右一対の作業レバー１５，１６によって操作されるようになっている。また、オフセット用の制御弁Ｖ7 もパイロット操作式に構成され、これにパイロット圧を供給するパイロット弁ＰＶ3 が、運転部７の足元に配備されたペダル１７によって操作されるようになっている。なお、作業レバー１５，１６はそれぞれ十字操作式に構成されており、右側の作業レバー１６の前方操作でブーム下げ、後方操作でブーム上げ、左方操作でバケット掻き込み、右方操作でバケットダンプを行い、左側の作業レバー１５の前方操作でアーム振り出し、後方操作でアーム掻き込み、左方操作で左旋回、右方操作で右旋回を行うように設定されている。
【００２５】
図３に示すように、パイロット弁ＰＶ1 ，ＰＶ2 ，ＰＶ3 と各制御弁Ｖ3 ，Ｖ4 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 とを接続するパイロット油圧回路には、前記干渉防止制御を行うための電磁比例制御弁ＭＶ1 ，ＭＶ2 ，ＭＶ3 ，ＭＶ4 が介在され、それぞれが前記角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 とともにコントローラ２０に接続されている。
【００２６】
電磁比例圧力制御弁ＭＶ1 は、ブーム上げ用のパイロット油路ａに介在されており、ブーム１０の上げ作動が制御される。電磁比例制御弁ＭＶ2 は、アーム掻き込み用のパイロット油路ｃに介在されており、アーム１１の掻き込み作動が制御される。電磁比例圧力制御弁ＭＶ3 は、ブーム左オフセット用のパイロット油路ｉに介在されており、ブーム１０の左オフセット作動が制御される。また、電磁比例圧力制御弁ＭＶ4 は、アーム振り出し用のパイロット油路ｄに介在されており、アーム１１の前方への振り出し作動が制御される。
【００２７】
各電磁比例圧力制御弁ＭＶ1 ，ＭＶ2 ，ＭＶ3 ，ＭＶ4 は、角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の検出結果に基づいて作動制御されるものであり、これら角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の検出結果から認識されたバケットピン１８の位置が、運転部７の前方および右横側方に予め設定した規制面に接近すると、各電磁比例圧力制御弁ＭＶ1 ，ＭＶ2 ，ＭＶ3 によってより各パイロット油路ａ，ｃ，ｉの圧が抑制されて、ブーム上昇作動、アーム掻き込み作動、および、左オフセット作動が減速され、バケットピン１８が規制面Ｚ1 ，Ｚ2 に到達すると、各パイロット油路ａ，ｃ，ｉが遮断制御されて、それ以上のブーム上昇作動、アーム掻き込み作動、および、左オフセット作動が阻止されるようになっている。また、ブーム上昇とアーム掻き込みが同時に行われる場合に、バケットピン１８の位置が前記規制面Ｚ1 から設定距離手前まで接近すると、電磁比例圧力制御弁ＭＶ4 が作動して、アーム１１が自動的に振り出し方向に作動されてブーム上昇作動が続行され、結果として、バケットピン１８が停止されることなく規制面から設定距離手前に設定された面に沿って上方に移動してゆく制御が行われる。
【００２８】
なお、具体的には、ブーム上昇作動およびアーム掻き込み作動の牽制を行う領域にバケットピン１８が到達したことは、角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の角度情報を予めマップデータ化した判断基準に基づいて認識さるようになっており、角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 の検出結果に基づいてバケットピン１８の位置を演算式に基づいて数学的に演算して認識する形態に比較して認識処理が簡単かつ迅速に行われるようになっている。
【００２９】
また、ブーム上昇作動において、ブーム１０がその上昇限界近くに到ると、以下のような衝撃緩和制御が行われる。
【００３０】
ブーム１０がその上昇限界近く、つまり、ブームシリンダＣ1 の伸長方向のストロークエンドに近づいたことがブーム角度を検出する角度センサＳ1 からの検出結果によって検出されると、電磁比例制御弁ＭＶ1 への印加電流が所定の特性で制御されて制御弁の開度が次第に減少され、ブーム上昇速度が次第に低下して衝撃なく上昇限界に到達することになる。
【００３１】
また、図１中に示すように、前記バケット１２の背面に設けられたブラケット１２ａのリンク支点Ｒには、吊り下げリンク２２が回動可能に枢支連結されている。この吊り下げリンク２２は、フロント装置８が通常の掘削作業に用いられる時にはブラケット１２ａの陰に格納保持され、フロント装置８を用いてクレーン作業を行う際には、図示するように、掻き込み姿勢にしたバケット１２の背部において振り出されて、フックなどの吊り下げ具２３が装着される。
【００３２】
このように、フロント装置８がクレーン作業に用いられる仕様となっている機種では、図６に示すように、上記干渉防止制御を行うための第１コントローラ２０とは別に、吊り荷重によって機体が転倒するのを未然に回避するための制御を行うための第２コントローラ装置２１が装備され、この第２コントローラ２６に備えられたクレーン作業モードON/OFFスイッチ２４のオン操作によってクレーン作業モードを起動することができるように構成されている。なお、クレーン作業モードが起動されると、運転部７に備えられたパトライト２７が点灯回転作動して、周囲の作業者にクレーン作業中であることを知らせるようになっている。
【００３３】
ここで、フロント装置８の姿勢を検出する前記角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 は第１コントローラ２０に接続され、各角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 から得られた検出情報はＡ/ Ｄ変換によってディジタル化されて取り込まれ、初期化処理された上で上記干渉防止制御に利用される。また、各角度センサＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 からの検出情報に基づいて第１コントローラ２０において割り出されたフロント装置８の姿勢情報は、第２コントローラ２１の通信ポートに周知の通信方式を利用した多重通信によって送り込まれる。
【００３４】
また、パイロット弁ＰＶ1 ，ＰＶ2 と制御弁Ｖ3 ，Ｖ4 ，Ｖ5 ，Ｖ6 ，Ｖ7 とを接続するパイロット油圧回路には、クレーン作業用制御を行うための電磁比例制御弁ＭＶ5 ，ＭＶ6 ，ＭＶ7 が介在され、それぞれが第２コントローラ２６に接続されている。また、第２コントローラ２１には液晶式の表示装置２８が一体に組込まれるとともに、前記パトライト２７およびブザーなどの警報装置２９が接続されている。
【００３５】
また、ブームシリンダＣ1 の上昇作動時の圧油供給側となる油路には、圧力センサＰＳが接続されていて、クレーン作業時にブームシリンダＣ1 に発生する負荷圧が検出されるようになっている。そして、クレーン作業モードにおいては、第１コントローラ２０から通信されてきたフロント装置姿勢情報に基づいて、旋回中心Ｘから吊り下げ点（リンク支点）Ｒの水平方向位置が割り出されるとともに、ブームシリンダＣ1 に働く負荷圧から、吊り下げ点Ｒに働く吊り下げ荷重が演算され、演算された吊り荷重と、演算された吊り半径と、このフロント装置８で安全に吊り下げることのできる定格吊り荷重が表示装置２８で並列表示あるいは順次表示され、運転作業者に現在の作業状況を的確に把握させることができるようになっている。また、クレーン作業モードでは、掻き込み姿勢のバケット１２が不用意にダンプ作動されることがないように、電磁比例制御弁ＭＶ5 によってパイロット油路ｆが遮断されて、バケット１２のダンプ作動が牽制阻止されるとともに、電磁比例制御弁ＭＶ6 ，ＭＶ7 によって旋回用の制御弁Ｖ3 へ印加可能な最大パイロット圧が低い目に制限されて、最大旋回速度が抑制されるようになっている。また、演算された吊り荷重が定格吊り荷重に設定以上近づくと警報装置２９が作動して、注意が喚起されるようになっている。
【００３６】
なお、クレーン作業用制御を行わない仕様の機種では、第１コントローラ２０のみが装備されることになる。また、クレーン作業用制御のみを行う仕様の機種では、第２コントローラ２１に各種センサ類を接続して、Ａ/ Ｄ変換によってディジタル化した情報に基づいてクレーン作業用制御を行うことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  バックホウの全体側面図
【図２】  油圧回路図
【図３】  操作用パイロット回路図
【図４】  干渉防止制御作動を説明する側面図
【図５】  干渉防止制御作動を説明する平面図
【図６】  制御ブロック図
【符号の説明】
７          運転部
８          フロント装置
１２        バケット
２０        第１コントローラ
２１        第２コントローラ
２８        表示装置
Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3           センサ（角度センサ）
【図１】
0003744798.tif 000002
【図２】
0003744798.tif 000003
【図３】
0003744798.tif 000004
【図４】
0003744798.tif 000005
【図５】
0003744798.tif 000006
【図６】
0003744798.tif 000007