JPH0435575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグラブ作業機において一定深さでの掘
削作業を行なうための定寸掘り制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

グラブ作業機による定寸掘り作業時のバケツト
動作を第４図によつて説明する。

バケツトＢは、図示しないバケツト支持用およ
びバケツト開閉用両ウインチドラムによつて巻
上、巻下駆動され、掘削時に、巻下、巻下減速、
巻下停止、沈み掴み、沈み掴み停止、巻上の各動
作を連続して行なう。図中、D₁は巻下減速開始
深度、D₂は巻下停止深度、D₃は沈み掴み停止深
度をそれぞれ示し、バケツト作業毎サイクルの水
面から沈み掴み停止深度D₃までの距離を常に一
定に維持することにより、定寸掘りを行なうこと
ができる。

上記バケツトＢの巻下から巻上までの各動作の
制御は、沈み掴みおよび沈み掴み停止を除いてウ
インチドラムを駆動する駆動系で行なわれる。

すなわち、この駆動系には、モジユレート・ク
ラツチを備えたトルクコンバータがエンジンの出
力側に設けられ、モジユレート・クラツチレバー
の操作によるモジユレート・クラツチの結合度の
制御により、ウインチドラムの巻下（所謂バケツ
トストール下し）→停止（同ストール停止）→巻
上の回転制御、および巻下、巻上両回転時の速度
制御が行なわれる。

なお、沈み掴みおよび沈み掴み停止の制御は、
バケツト自由降下状態でのブレーキ操作によつて
行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、上記バケツトの所定深度での巻下減速お
よび巻下停止の制御は、深度計の指示またはバケ
ツト支持ロープにつけた目印をもとにして、すべ
て運転者が手動操作によつて行なつている。ま
た、沈み掴み停止のためのブレーキ制御も運転者
のペダル操作によつて行なつている。

このため、運転者の負担が大きく、疲労が激しい
とともに、運転者の熟練度等によつて制御状況に
バラツキが生じ、どうしても定寸掘りの作業精度
が悪いものとなつていた。

そこで本発明は、バケツトの巻下減速、停止お
よび沈み掴み停止制御を自動的に正確に行なうこ
とができるグラブ作業機の定寸掘り制御装置を提
供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、バケツトを巻上、巻下駆動するウイ
ンチドラムの駆動系に、結合度可変のモジユレー
ト・クラツチを備えたトルクコンバータが設けら
れ、モジユレート・クラツチレバーの操作による
上記モジユレート・クラツチの結合度制御によ
り、上記ウインチドラムの巻下、巻下減速、巻下
停止、巻上の各動作に亘る回転制御および速度制
御が行なわれ、かつ、上記ウインチドラムを駆動
系に対して連結、分離するドラムクラツチと、こ
のドラムクラツチによりウインチドラムが駆動系
から分離された状態でのバケツトの自由降下域で
ウインチドラムを制動するブレーキ装置とを具備
し、上記ウインチドラムの巻下回転から停止まで
の回転制御により、バケツト深度に応じてバケツ
トの巻下、巻下減速、巻下停止の各動作が行なわ
れ、上記自由降下域でバケツトの沈み掴み動作が
行なわれ、この沈み掴み動作後に上記ウインチド
ラムの巻上回転によつてバケツトの巻上動作が行
なわれるように構成されたグラブ作業機におい
て、バケツト深度を検出する深度計と、上記ウイ
ンチドラムを巻下停止させるための上記モジユレ
ート・クラツチの結合度を設定し記憶する結合度
設定記憶手段と、上記バケツトの巻下減速動作の
開始深度、巻下停止深度、沈み掴み動作停止深
度、ならにびに沈み掴み停止前の惰走補正深度を
設定する作業条件設定手段と、バケツトの巻上、
巻下動作の別を判別する巻上／巻下判別手段と、
上記深度計により検出されるバケツト深度が上記
作業条件設定手段による各設定深度に到達したか
否かを判別する深度判別手段と、上記バケツトの
巻下減速・停止動作時に上記結合度設定記憶手段
による設定結合度と上記モジユレート・クラツチ
レバーの操作による指示結合度と上記深度判別手
段からの深度到達信号とに基づいて上記モジユレ
ート・クラツチに巻下減速および巻下停止のため
の結合度指令を出力する巻下減速・停止制御回路
と、上記バケツトの沈み掴み動作時に上記深度判
別手段からの深度到達信号に基づいて上記ブレー
キ装置に対するブレーキ作動信号を出力する沈み
掴み制御手段とを具備してなるものである。

〔作用〕

この構成により、バケツト深度が、予め設定され
た巻下減速開始深度に達した時点から、それぞれ
モジユレート・クラツチに巻下減速および停止の
ための指令信号が出力され、またバケツト深度
が、予め設定された沈み掴み動作時の深度に到達
した時点でブレーキ装置にブレーキ作動信号が出
力されるため、巻下減速、停止および沈み掴み停
止動作が適正深度で自動的にかつ正確に行なわれ
る。したがつて、運転者の操作負担が軽減される
とともに、定寸掘りの作業精度が向上することと
なる。

〔実施例〕

第２図にウインチドラムの油圧操作回路を示し
ている。

１はバケツト全体を上げ下げ駆動する支持ドラ
ム、２はバケツトを開閉する開閉ドラムで、図示
しないエンジンによりこの両ドラム１，２が同時
に巻下駆動されてバケツトが巻下動作を行ない、
支持ドラム１が駆動系から切離されてバケツトに
より自由降下方向に巻下げ回転するとともに開閉
ドラム２が巻上駆動されてバケツトが閉じる。そ
して、この状態で両ドラム１，２が同時に巻上駆
動されてバケツトが巻上げられ、巻上停止状態で
開閉ドラム２が巻下られてバケツトが開く。

エンジン出力は、モジユレート・クラツチ付き
トルクコンバータ（図示せず）を介して両ドラム
１，２の回転軸１ａ，２ａに伝えられ、この回転
軸１ａ，２ａの回転力が支持ドラムクラツチ３、
開閉ドラムクラツチ４を介してドラム１，２に伝
えられる。３ａ，４ａは両ドラムクラツチ３，４
のクラツチシリンダで、この両クラツチシリンダ
３ａ，４ａはそれぞれ、レバー５ａ，６ａによつ
て操作されるドラムコントロールバルブ５，６に
よつて制御され、これらコントロールバルブ５，
６が作動位置ロに操作されたときにクラツチシリ
ンダ３ａ，４ａに油圧が供給されてクラツチ３，
４がオン、すなわちドラム１，２が駆動系に連結
された状態となり、同バルブ５，６が中立位置イ
にセツトされるとクラツチシリンダ３ａ，４ａへ
の油圧供給が停止されてクラツチ３，４がオフ、
すなわちドラム１，２が駆動系から切離される。

また、両ドラム３，４には、それぞれポジブレ
ーキ７，８とネガブレーキ９，１０とが設けら
れ、ポジブレーキ７，８が、それぞれペダル操作
されるポジブレーキ制御弁１１，１２によつて制
御される。一方、ネガブレーキ９，１０のうち、
開閉ドラム用ネガブレーキ１０については直接油
圧ラインに接続され、支持ドラム用ネガブレーキ
９についてはネガブレーキ電磁制御弁１３によつ
て制御されるようになつている。

つぎに、バケツトの巻下、巻下減速、巻下停
止、沈み掴み、沈み掴み停止の各動作を制御する
制御系の構成を第１図によつて説明する。

１５はモジユレート・クラツチ１６の結合度を
制御するモジユレート・クラツチレバー、１７は
バケツトの深度を検出する深度計、１８は第２図
の支持ドラムコントロールバルブ５のレバー５ａ
が中立位置にセツトされたときにオンとなるレバ
ースイツチで、これらからの信号が制御部Ａに入
力される。

制御部Ａは、結合度設定／運転切換スイツチ１
９と、結合度設定スイツチ２０と、結合度記憶回
路２１と、巻上／巻下判別回路２２と、作業設定
スイツチ２３と、深度判別回路２４と、巻上、巻
下、巻下減速・停止、沈み掴み各制御回路２５，
２６，２７，２８から成つている。

結合度設定／運転切換スイツチ１９は、作業前
に、予め、バケツトを巻下停止（ストール停止）
させるためのモジユレート・クラツチ１６の結合
度を設定しておく設定モードと、この結合度設定
後の運転モードとに切換えられ、設定モードで予
め設定された結合度C₂が結合度記憶回路２１に
よつて記憶される。

巻上／巻下判別回路２２は、支持ドラム１の回
転等によりバケツトが巻上状態にあるか巻下状態
にあるかを判別し、この判別回路２２により巻上
が判別されたときには巻上制御回路２５に作動信
号が出力され、巻下が判別されたときには深度判
別回路２４経由で、バケツト深度に応じて巻下、
巻下減速・停止、沈み掴み各制御回路２６，２
７，２８のいずれかに手動信号が出力される。

作業設定スイツチ２３は、作業前に予め、巻下
減速開始深度D₁、巻下停止深度D₂、沈み掴み停
止深度D₃、それに沈み掴み停止動作時に支持ド
ラム用ネガブレーキ電磁制御弁１３が作動し始め
てから実際にバケツトが沈み掴み停止するまでの
時間差によるバケツト惰走量分を補正するための
惰走補正量α（惰走補正開始深度＝D₃−α）の設
定を行なう。これら各設定値D₁，D₂，D₃，αは
深度判別回路２４に入力され、実際のバケツト深
度と照合される。

巻上制御回路２５には、巻上時に、巻上／巻下
判別回路２２からの巻上判別信号と、モジユレー
ト・クラツチ１５による結合度指示信号とが入力
される。一方、巻下、巻下減速・停止、沈み掴み
各制御回路２６，２７，２８には、モジユレー
ト・クラツチレバー１５による結合度指示信号
と、深度判別回路２４からの深度判別信号とが入
力される。また、巻下減速・停止制御回路２７に
は、ほかに深度計１７からの深度信号と、結合度
記憶回路２１に記憶されたストール停止のための
結合度C₂の信号とが入力され、沈み掴み制御回
路２８には前記レバースイツチ１８のオン、オフ
信号が入力される。これら各制御回路２５〜２８
は、上記入力信号に基づいてモジユレート・クラ
ツチ１６に結合度指令信号を出力する。また、沈
み掴み制御回路２８からは、別に、支持ドラム用
ネガブレーキ電磁制御弁１３に対する作動、作動
停止信号が出力される。

つぎに作用を説明する。

（）運転準備 （）−１ クラツチ結合度設定 設定／運転切換スイツチ１９を設定モードにセ
ツトする。この状態で作業機を運転し、モジユレ
ート・クラツチレバー１５を操作してバケツトを
ストール停止させ、結合度設定スイツチ２０をオ
ンさせて、このときのクラツチ結合度C₂をバケ
ツト巻下停止時の結合度として結合度記憶回路２
１に記憶させる。

（）−１ 作業条件設定 作業設定スイツチ２３により、巻下減速開始深
度D₁、巻下停止深度D₂、沈み掴み停止深度（浚
渫深度）D₃、惰走補正量α（惰走補正開始深度）
を設定する。これら各設定値は、バケツト容量、
浚渫物硬さ等の作業条件に応じて選択される。こ
の後、設定／運転切換スイツチ１９を運転モード
に切換える。

（） 運転 （）−１ 巻下 巻上／巻下判別回路２２からの巻下判別信号、
深度計１７からの深度信号、作業設定スイツチ２
３による設定値に基づき、深度判別回路２４から
巻下制御回路２６に作動信号が出力される。この
ときには、モジユレート・クラツチレバー１５に
よる指示結合度C₁がそのままモジユレート・ク
ラツチ１６に対して出力される。したがつて、こ
の巻下時には、運転者によるモジユレート・クラ
ツチレバー１５の操作に基づいてバケツトが巻下
（ストール下し）制御される。

（）−２ 巻下減速・停止 バケツト深度が、予め設定された巻下減速開始
深度D₁に達すると、深度判別回路２４から巻下
減速・停止制御回路２７に作動信号が出力され
る。

この場合、巻下減速・停止制御回路２７は、上
記ストール下し時のクラツチ結合度C₁と、予め
設定されたストール停止のためのクラツチ結合度
C₂とに基づいて、バケツトが巻下減速開始深度
D₁から巻下停止深度D₂に達するまでの間におい
て、クラツチ結合度を深度増加に比例して漸増す
る方向で計算し、この算出された結合度の指令を
モジユレート・クラツチ１６に出力する。これに
より、支持ドラム１の巻下速度が深度に比例して
遅くなり、バケツトが徐々に減速されて設定停止
深度D₂で停止する。この制御により、バケツト
の急停止が防止され、スムースなストール停止が
行なわれる。

（）−３ 沈み掴み 上記のようにしてバケツトが巻下停止深度（沈
み掴み開始深度）D₂で停止し、かつ運転者がこ
れを確認して支持ドラムコントロールバルブ５の
レバー５ａが中立位置に戻されると、深度判別回
路２４からの判別信号とレバースイツチ１８のオ
ン信号とに基づいて沈み掴み制御回路２８に作動
信号が出力される。

このとき、支持ドラム１は駆動系から切離され
ているため、バケツトはポジブレーキ７により制
動されながら自由降下する。また、沈み掴み制御
回路２８からは、モジユレート・クラツチレバー
１５の操作による指示結合度がそのままモジユレ
ート・クラツチ１６に出力され、この指示結合度
による速度で開閉ドラム２が回転してバケツトが
閉じられる。

そして、バケツトが、予め設定された沈み掴み
停止深度D₃より惰走補正量αだけ手前の深度、
すなわち惰走補正開始深度に達すると、同制御回
路２８から支持ドラム用ネガブレーキ電磁制御弁
１３にブレーキ作動信号が出力され、同制御弁１
３の作動により支持ドラム１のネガブレーキ９が
作動して同ドラム１が停止とし、バケツトが沈み
掴み停止深度D₃で停止する。

このように、ネガブレーキ９が制御弁１３の作
動によつて作動を開始した時点から実際にバケツ
トが停止するまでバケツト惰走量を考慮して、こ
の惰走分（惰走補正量）αだけ前もつて支持ドラ
ム用ネガブレーキ制御弁１３に作動信号を出力す
ることにより、バケツトを、予め設定された沈み
掴み停止深度D₃で確実に停止させることができ
る。すなわち、定寸掘りが確実に行なわれる。

この後、バケツトは全閉状態で巻上に入るまで
この深度D₃に保持される。

（） 巻上 ドラムコントロールバルブ５，６が作動位置に
操作されて両ドラム１，２が巻上回転すると、巻
上／巻下判別回路２２からの巻上判別出力によつ
て巻上制御回路２５が作動し、同回路２５からモ
ジユレート・クラツチ１６に、モジユレート・ク
ラツチレバー１５の操作による巻上時の指示結合
度が指令され、この指令結合度に基づく速度でバ
ケツトが巻上げられる。こうしてバケツトが所定
の高さまで巻上減速られた後、巻上が停止され、
これにより１サイクルの掘削作業が終了する。

このようなバケツトの動作を、第３図のフロー
チヤートによつてさらに詳しく説明する。

作業開始後、まず、ステツプS₁で設定／運転切
換スイツチ１９が設定モードか運転モードかが判
別され、設定モードが判別されると、ステツプS₂
で、バケツト巻下停止時にバケツトをストール停
止させるためのモジユレート・クラツチ１６の結
合度C₂が設定されたか否か（結合度設定スイツ
チ２０がオンされたか否か）が判断され、YES
となると上記結合度C₂が記憶回路２１に読込ま
れ、記憶される（ステツプS₃，S₄）。

ついで、ステツプS₅で作業条件設定スイツチ２
３によつて巻下減速開始深度D₁、巻下停止深度
D₂、沈み掴み停止深度D₂、惰走補正量αがそれ
ぞれ設定されたか否かが判別された後、ステツプ
S₆で設定／運転切換スイツチ１９が運転モードに
切換えられたか否かが判別される。

ここで運転モードが判別されると、作業の第１
段階であるバケツト巻下げに入り、ステツプS₇で
読込まれたモジユレート・クラツチレバー１５に
よる指示結合度がモジユレート・クラツチ１６に
向けて巻下制御回路２６経由で出力される（ステ
ツプS₈）。そして、バケツト巻下中、深度計１７
からの信号によるバケツト深度が読込まれる（ス
テツプS₉）とともに、バケツトが巻下状態にある
か否かが判別され（ステツプS₁₀）、巻下状態にあ
ることを条件として、ステツプS₁₁でバケツトが
巻下減速開始深度D₂に到達したかか否かが判別
され、到達していないときにはステツプS₇に戻
り、到達したときにはそのときのクラツチ結合度
C₁が巻下減速・停止制御回路２７に読込まれ、
記憶される（ステツプS₁₂，S₁₃）。

巻下減速・停止制御回路２７は、このクラツチ
結合度C₁と、予め設定されたストール停止のた
めのクラツチ結合度C₂とに基づいて、バケツト
深度ｄに応じた結合度Ｃを Ｃ＝C₁＋（C₂−C₁／D₂−D₁） ×（ｄ−D₁） で計算し（ステツプS₁₄）、これによつて算出され
た結合度Ｃをモジユレート・クラツチ１６に出力
する（ステツプS₁₅）。こうして、支持ドラム１が
徐々に減速され、やがてバケツトがストール停止
する。この間、バケツト深度が読込まれ（ステツ
プS₁₆）、ステツプS₁₇でバケツトが巻下停止深度
D₂に到達したことが判別されると、ステツプS₁₈
で、レバースイツチ１８がオンとなつたか否か
（支持ドラムコントロールレバー５ａが中立位置
に戻されたか否か）が判別され、レバースイツチ
オンとなると、すなわち支持ドラム１が駆動系か
ら切離されて自由回転状態となると、沈み掴み段
階に入る。

このとき、モジユレート・クラツチレバー１５
による指示結合度が沈み掴み制御回路２８に読込
まれ（ステツプS₁₉）、この指示結合度がモジユレ
ート・クラツチ１６に指令結合度として出力され
（ステツプS₂₀）、この指令結合度に基づいた速度
でバケツトが閉じながら自由降下する。この自由
降下中、バケツト深度の読込み（ステツプS₂₁）、
巻下確認（ステツプS₂₂）が行なわれ、ステツプ
S₂₃でバケツトの惰走量の補正を行なうべき深度
に達したか否かが判別される。ここでYESとな
ると、支持ドラム用ネガブレーキ電磁制御弁１３
に作動信号が出力され（ステツプS₂₄）、支持ドラ
ム１のネガブレーキ９が作動してバケツトが停止
する。なお、ステツプSS₂₃で惰走補正深度未到達
が判別されたときにはステツプS₁₉に戻される。

バケツト停止後、ステツプS₂₅でレバースイツ
チ１８がオフになつたか（支持ドラムコントロー
ルレバー５ａが作動位置に操作されたか）否かが
判別され、YESとなると、巻上運転開始として、
支持ドラム用ネガブレーキ電磁制御弁１３に対す
る作動信号がカツトされる（スイツチS₂₆）。

この後、モジユレート・クラツチレバー１５に
よる指示結合度の読込み（スイツチS₂₇）、沈み掴
み制御回路２８からモジユレート・クラツチ１６
への指示結合度出力（ステツプS₂₈）が行なわれ
ながらバケツトが巻上げられ、運転者によるバケ
ツト揚程確認後、巻上停止となる。

なお、ステツプS₁₀およびステツプS₂₂でそれぞ
れバケツト巻上げが判別されたときにはステツプ
S₂₅に移り、巻上運転が行なわれる。

以上により１サイクルの作業が終了する。この
後、巻上停止確認（ステツプS₂₉）を条件に、運
転者による電源スイツチの操作、非操作に基づい
て作業完了か否かが判別され（ステツプS₃₀）、引
続き第２サイクルの作業に入る場合にはステツプ
_３０からステツプS₃₁に移る。ここで、ストール停
止のためのクラツチ結合度C₂および作業条件D₁，
D₂，D₃，αの設定値を変更するか否かが、運転
者による設定／運転切換スイツチ１９の操作、非
操作によつて判別され、不変更の場合はステツプ
S₇に、変更する場合はステツプS₁にそれぞれ移行
する。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によるときは、バケツト深
度が、予め設定された巻下減速開始深度に達した
時点からモジユレート・クラツチに巻下減速・停
止のための指令信号を出力し、また、バケツト深
度が、予め設定された沈み掴み動作時の深度に達
したときにブレーキ装置にブレーキ作動信号を出
力するため、巻下減速、停止および沈み掴み停止
動作を適正深度で自動的にかつ正確に行なわせる
ことができる。したがつて、運転者の操作負担が
著しく軽減されるとともに、運転者の熟練度等に
影響されない高精度の定寸掘り作業を行なうこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる定寸掘り制御
装置における制御系のブロツク構成図、第２図は
同油圧操作回路図、第３図は同装置によるバケツ
ト動作を説明するためのフローチヤート、第４図
は定寸掘り作業におけるバケツトの動きを説明す
るための図である。 １６……モジユレート・クラツチ、１５……モ
ジユレート・クラツチレバー、１……バケツトを
駆動するウインチドラムとしての支持ドラム、２
……同開閉ドラム、３……支持ドラムのクラツ
チ、９……同ブレーキ装置としてのネガブレー
キ、１３……同ブレーキ用電磁制御弁、１７……
深度計、１９……モジユレート・クラツチの結合
度設定手段を構成する設定／運転切換スイツチ、
２０……同設定スイツチ、２１……同記憶回路、
２２……巻上／巻下判別回路、２３……作業条件
設定スイツチ、２４……深度判別回路、２７……
巻下減速・停止制御回路、２８……沈み掴み制御
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バケツトを巻上、巻下駆動するウインチドラ
   ムの駆動系に、結合度可変のモジユレート・クラ
   ツチを備えたトルクコンバータが設けられ、モジ
   ユレート・クラツチレバーの操作による上記モジ
   ユレート・クラツチの結合度制御により、上記ウ
   インチドラムの巻下、巻下減速、巻下停止、巻上
   の各動作に亘る回転制御および速度制御が行なわ
   れ、かつ、上記ウインチドラムを駆動系に対して
   連結、分離するドラムクラツチと、このドラムク
   ラツチによりウインチドラムが駆動系から分離さ
   れた状態でのバケツトの自由降下域でウインチド
   ラムを制動するブレーキ装置とを具備し、上記ウ
   インチドラムの巻下回転から停止までの回転制御
   により、バケツト深度に応じてバケツトの巻下、
   巻下減速、巻下停止の各動作が行なわれ、上記自
   由降下域でバケツトの沈み掴み動作が行なわれ、
   この沈み掴み動作後に上記ウインチドラムの巻上
   回転によつてバケツトの巻上動作が行なわれるよ
   うに構成されたグラブ作業機において、バケツト
   深度を検出する深度計と、上記ウインチドラムを
   巻下停止させるための上記モジユレート・クラツ
   チの結合度を設定し記憶する結合度設定記憶手段
   と、上記バケツトの巻下減速動作の開始深度、巻
   下停止深度、沈み掴み動作停止深度、ならびに沈
   み掴み停止前の惰走補正深度を設定する作業条件
   設定手段と、バケツトの巻上、巻下動作の別を判
   別する巻上／巻下判別手段と、上記深度計により
   検出されるバケツト深度が上記作業条件設定手段
   による各設定深度に到達したか否かを判別する深
   度判別手段と、上記バケツトの巻下減速・停止動
   作時に上記結合度設定記憶手段による設定結合度
   と上記モジユレート・クラツチレバーの操作によ
   る指示結合度と上記深度判別手段からの深度到達
   信号とに基づいて上記モジユレート・クラツチに
   巻下減速および巻下停止のための結合度指令を出
   力する巻下減速・停止制御回路と、上記バケツト
   の沈み掴み動作時に上記深度判別手段からの深度
   到達信号に基づいて上記ブレーキ装置に対するブ
   レーキ作動信号を出力する沈み掴み制御手段とを
   具備してなることを特徴とするグラブ作業機の定
   寸掘り制御装置。