JPH0441821A - ローダ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、トラクタ等の作業車両に装備される農用フ
ロントローダ等のローダ制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

農用フロントローダは、リフトアームの先端にバケット
を取付けたものであり、操作レバーによりリフトアーム
およびバケットの駆動用油圧系の電磁バルブを制御する
手動運転方式のものが一般に採用されている。すなわち
、スイッチボックスの操作レバーの角度を前後左右に調
整することにより、リフトアームの昇降や、バケットの
ダンプ。

スクイ等を行わせる。また、下降とスクイ、および上昇
とダンプとを同時に行わせる機能も備えている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般的に、ローダは荷をすくい取り、持ち上げ後に放出
し、再度リフトアームを接地位置に下げて、すくい取り
の姿勢に戻し、次の作業に移る。

この繰り返しを行う。

この場合に、すくい取りの姿勢を、その都度人間の感覚
でセットする必要があり、繰り返しセットするたびに姿
勢が異なるようになる。そのため、作業能率が悪く、ま
た操作が煩雑という問題点がある。

この発明の目的は、バケットを接地位置のすくい取り姿
勢に戻すときに、常に所定の姿勢になるように、簡単な
操作で制御できるローダ制御装置を提供することである
。

〔課題を解決するための手段］ この発明は、アーム駆動手段で回動駆動されるリフトア
ームの先端に、バケット駆動手段でスクイおよびダンプ
駆動されるバケットを取付けてなるローダに使用するロ
ーダ制御装置において、次の各手段を設けたものである
。

すなわち、第、１図に示すように自動水平接地指令手段
（１０１）と、バケット状態判別手段（１０２）と、ス
クイ補正手段（１０３）と、下降・下降スクイ指令手段
（１０４）と、接地時ダンプ・スクイ手段（１０５）と
を設ける。

〔作　用〕

自動水平接地指令手段（１０１）は、バケットを水平接
地する指令を与えるものであり、バケット状態判別手段
（１０２）は、前記指令手段（１０１）による指令に応
答してバケットの角度が比較設定（ｉ（ｍ）よりもスク
イ角度にあるかダンプ角度にあるかを判別する。

ダンプ角度にある場合は、スクイ補正手段（１０３）に
よりバケット駆動手段に指令を与え、補正角度設定値（
ｎ）に達するまでスクイ補正動作を行わせる。

このスクイ補正動作の後、下降・下降スクイ指令手段（
１０４）により、アーム駆動手段に下降指令を与え、ま
たはこの下降指令と共に、バケット駆動手段にスクイ指
令を与える。

前記バケット状態判別手段（１０２）による判別結果が
スクイ状態である場合は、スクイ補正を行わずに、下降
・下降スクイ指令手段（１０４）により前記下降指令、
または下降指令とスクイ指令の両方を与える。

リフトアームが略接地位室に達すると、接地時ダンプ・
スクイ手段（１０５）によりバケット駆動手段にダンプ
またはスクイ指令を与え、バケットを水平接地状態に回
動させる。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図ないし第７図に基づいて説
明する。

第３図に示すように、ローダ１は、基台２にリフトアー
ム３を昇降回動自在に取付け、その先端にバケット４を
ダンプおよびスクイ回動自在に取付けたものであり、基
台２を介してトラクタ等の作業車両５に着脱可能に搭載
される。基台２とリフトアーム３との間にアーム駆動手
段６が設けられ、リフトアーム３とバケット４との間に
、リンク７を介してバケット駆動手段８が設けられる。

各駆動手段６．８は、複動式の油圧シリンダからなり、
そのピストン位置によってリフトアーム３およびバケッ
ト４の角度を検出するアームセンサ３５およびバケット
センサ３６が付設しである。

第２図はローダ制御装置を示す、制御部９はマイクロコ
ンピュータからなり、中央処理装置ＣＰＵにバスを介し
てメモリ１０と、入出力ポートＩ１０と、割込み制御手
段１１等が接続しである。入出カポ−目１０の入力ボー
トには、操作レバー２９を有するスイッチボックス３０
がＡ／Ｄコンバータ３１を介して接続され、さらにモー
ドスイッチ群３２と、データ入力手段群３３と、ローダ
１のアームセンサ３５と、バケットセンサ３６とが接続
しである。入出カポ−Ｈｌｏの出力ボートにはローダ１
の油圧制御系３４が接続しである。

メモリ１０の制御プログラムエリア１２には、メインプ
ログラムの他に、制御シーケンスのサブプロダラムから
なる各種の制御手段１３〜２２が書き込まれている。ま
た、スイッチボックス３０からの入力に応して、リフト
アーム３の昇降や、バケット４のスクイ、ダンプ等の指
令を油圧制御系３４に与える制御手段（図示せず）も制
御プログラムエリア１２に書き込まれている。メモリ１
０の各制御手段１３〜２２のうち、自動水平接地手段１
３については詳細に、残りの各手段１４〜２２について
は簡単に、後に説明する。

メモリ１０のデータエリア２３には、リフトアーム３の
上限および下限の角度位置の設定値を記憶する記憶域２
４．２５と、リフトアーム３を自動水平接地させるとき
の下降限界位置であるアーム自動水平接地リミットｈの
記憶域２６と、バケットオフセントおよびバケットスク
イリミットの各記憶域２７２８等が設けである。

モートスインチ群３２は、制御プログラムエリア１２の
各制御手段１３〜２２を選択する手段であり、自動水平
接地モードスイッチ３９と、荷崩れ防止モードスイッチ
４０の他、符号４１で代表する各種のモードスイッチを
備えている。

データ入力手段群３３は、データエリア２３に入力する
各データを入力する手段であり、アーム自動水平接地リ
ミッ）ｈを設定する手段４２の他に、符号４３で代表す
る多数のデータ入力手段を有する。

これらの入力手段４２．４３は、例えば電圧値のアナロ
グ信号を与えるボリュームと、この電圧値をデジタル値
に変換するＡ／Ｄコンバータとで構成し、あいはテンキ
ーと入力モード選択キー等で構成する。

油圧制御系３４は、アーム駆動手段６の油圧経路に設け
た方向切換機能付きのｔＭ１弁と、バケット駆動手段８
の油圧経路に設けたスクイ、ダンプおよび増速ダンプの
３位置切換機能付きの電磁弁とを備えている。また、油
圧制御系３４には、バケット４のダンプとリフトアーム
３の昇降動作とを同時に行う場合に、アーム駆動手段６
とバケット駆動手段８の油圧経路を直列に接続する電磁
弁が設けである。さらに、油圧制御系３４には、制御部
９の人出力ボート■１０からの出力を、パルス幅変調し
て前記各電磁弁に出力するコントローラ（図示せず）を
備えている。

スイッチボックス３０は、操作レバー２９を中立位置か
ら傾斜させることにより、可変抵抗の抵抗値または可変
容量の容量値を変化させ、電圧信号を出力するものであ
り、傾斜角度を大きくするに従って、出力電圧値が高く
なる。その電圧信号がＡンＤコンバータ等を介して入出
力ポートｒ１０に入力される。前記可変抵抗または可変
容量は、つぎに第４図と共に説明する操作レバー２９の
各ポジションの個数だけ設けてあり、傾斜方向によって
各種の制御操作信号が出力される。操作レバー２９の傾
斜による電圧値は、可変抵抗またはスイッチ等からなる
感度切換手段３７により調整可能としである。

第４図はスイッチボックス３０の操作レバー２９の倒れ
方向による操作の種類を示し、第２図のレバーポジショ
ン切換スイッチ３８にオンにより、第４図（Ａ）の各操
作が、オフにより第゛４図（Ｂ）の各操作が行われる０
例えば、レバーポジション切換スイッチ３８のオン状態
では、操作レバー２９を前方へ倒すと、リフトアームの
下降方向のｔ磁弁端子に操作出力が与えられ、前斜め右
方向に倒すと、リフトアーム下降方向とバケットダンプ
方向の各電磁弁端子に出力される。レバーポジション切
換スイッチ３８のオフ状態では、第４図（Ｂ）のように
、操作レバー２９を前方へ倒すと、下降とスクイのｔ磁
弁出力が得られる。なお、第４図（Ａ）。

（Ｂ）のいずれの場合も、操作レバー２９を右側へ所定
角度よりも深く倒した場合に、同図の右端の欄に示した
増速ダンプ等の操作出力が得られる。

また、この右欄の出力は、レバー感度切換手段３７が増
速の位置のみで有効になるようにしである。

つぎに、二〇ローダ制御装置による動作と共に、自動水
平接地手段１３（第２図）の詳細な構成を説明する。

第５図は、バケット４の基本的な４つの姿勢を示し、以
下の説明ではこれらの基本姿勢を次のように呼ぶことに
する。

第５図（Ａ）のように、バケット４が地面４５に接地し
ている場合を、「絶対水平」と呼ぶ、同図（Ｂ）のよう
に、リフトアーム３の位置に関係なく、バケット４の底
面４ａが地面４５に対して平行であるバケット４の位置
を「平行水平」と呼ぶ、同図（Ｃ）のように、絶対水平
の位置よりもリフトアーム３のみを上昇または下降した
場合のバケット４の位置を「相対水平」と呼ぶ、同図（
Ｄ）に示すように、リフトアーム３の位置に関係なく、
バケット４の開口面４ｂが地面４５に対して水平である
バケット４の位置を「開口面水平」と呼ぶ。

第２図の自動水平接地手段１３につき説明する。

この手段１３は、第６図に示すようにバケット４および
リフトアーム３の任意の位置から、バケット４の底面４
ｂが地面４５と平行になるように接地する動作を自動的
に行わせる制御手段である。

自動水平接地の制御動作をスタートさせる場合は、自動
水平接地モードスイッチ３２（第１図）をオンにし、ス
イッチボックス３０の操作レバー２９を下降スクイのポ
ジションに入れる。これにより、自動水平接地のサブプ
ログラムがスタートする。

二のように自動水平接地のサブプログラムをスタートさ
せる機能手段により、第１図の自動水平接地指令手段１
０１が構成される。なお、操作レバー２９は、手を離す
と中立ポジションに戻る。操作レバー２９が、下降スク
イと中立以外のポジションに入った場合は、第２図の割
込み制御手段１１が作動し、自動水平接地の動作を中止
して、操作レバー２９の入ったポジションの動作が行わ
れる。

自動水平接地動作の概略を説明する。自動水平接地動作
がスタートすると、まずそのときのバケット４の姿勢を
判別する。自動水平接地プログラムは、Ａ〜Ｃのサブプ
ログラムからなり、次のように条件によって、これらサ
ブプログラムＡ−Ｃが選択される。

第７図（Ａ）に実線で示すように、バケット４が鎖線で
示す平行水平すよりもダンプ側にあるときは、自動水平
接地Ａのサブプログラムで制御される。第７図（Ｂ）に
実線で示すように、バケット姿勢が平行水平すよりもス
クイ側で、かつ相対水平Ｃよりもダンプ側である場合は
、自動水平接地Ｂのサブプログラムで制御される。相対
水平Ｃよりもスクイ側である場合は、自動水平接地Ｃの
サブプログラムで制御される。前記相対水平の判断ステ
ップにより、バケット状態判別手段１０２（第１図）が
構成され、相対水平の角度が比較設定値ｍとなる。

自動水平接地Ａのシーケンスを説明する。このシーケン
スは第７図（Ａ）と共に前述したように、バケット４が
平行水平よりもダンプしている場合に動作する。その基
本動作を説明すると、バケット４をまず平行水平すまで
スクイし、平行水平の検知後に、下降スクイ動作を行う
、リフトアーム３が、第７図（Ａ）に鎖線で示すアーム
自動水平接地リミッ）ｈの地点まで下降すると、下降を
停止してバケット４を絶対水平接地位置までダンプまた
はスクイし、出力を停止する。なお、アーム自動水平接
地リミッ）ｈは、絶対水平になるときのリフトアーム３
の角度であり、使用者が第２図のアーム自動水平接地リ
ミット入力手段３３により適宜設定する。また、バケッ
トオフセットも、同様に使用者が適宜設定し、バケット
４が絶対水平で停止するようにする。

自動水平接地Ｂのシーケンスを説明する。このシーケン
スは、第７図（Ｂ）のようにバケット４が平行水平すよ
りもスクイ側で、かつ相対水平Ｃよりもダンプ側である
場合に動作する。基本動作を説明すると、バケット４の
底面４ａが相対水平Ｃになるまでスクイ出力し、その後
アーム下降出力し、アーム自動水平接地リミットｈに達
すると出力を停止する。

自動水平接地Ｃのシーケンスを説明する。このシーケン
スは、第７図（Ｃ）のようにバケット４が相対水平Ｃよ
りもスクイ側である場合に動作する。基本動作を説明す
ると、この場合はバケット角度の補正を行わずに、下降
スクイを行い、第７図（Ｄ）のようにアーム自動水平接
地リミットｈに達すると、同図に鎖線で示す絶対水平ｄ
までダンプ出力を行って、出力を停止する。

なお、自動水平接地Ａ、Ｂのサブプログラムにおける前
記各スクイ出力ステップにより、スクイ補正手段１０３
（第１図）が構成され、自動水平接地Ａ−Ｃのサブプロ
グラムにおける各下降・スクイ出力および下降出力のス
テップにより、下降・下降スクイ指令手段１０４が構成
される。また、自動水平接地Ａ−Ｃのサブプログラムに
おけるダンプまたはスクイ出力、およびダンプ出力の各
ステップにより、接地時ダンプ・スクイ手段１０５が構
成される。

このローダ制御装置によると、このようにバケット４の
角度が相対水平Ｃよりもスクイ角度にあるかダンプ角度
にあるかを判別し、ダンプ状態である場合にはスクイ補
正動作を行なった後にリフトアーム３およびバケット４
の下降・スクイ、または下降を行うようにしたので、バ
ケット４を接地位置のすくい取り姿勢に戻したときに、
常に所定の水平接地姿勢になる。しかも、自動水平接地
モードスイッチ３９をオンにして操作レバー２９を下降
スクイポジションに入れるだけで、前記の水平接地操作
が行え、操作が簡単である。また、下降スクイを行う場
合は、アーム駆動手段６とバケット駆動手段８の油圧経
路を直列に接続するので、下降動作が迅速に行える。

つぎに、第２図の制御プログラムエリア１２における各
制御手段１４〜２２の制御動作を簡単に説明する。荷崩
れ防止手段１４は、リフトアーム３が昇降してもバケッ
ト４の開口面４ｂが地面４５よりも作業車両５側へ向か
ないように制御する。上昇スクイ手段１５は、リフトア
ーム３の上昇とバケット４のスクイとを同時に行う場合
に、バケット４の開口面４ｂが水平になるまでスクイ動
作を行い、その後は上昇ダンプ動作に変更させる。自動
平行昇降手段１６は、リフトアーム３の昇降時に、バケ
ット４の対地角度が一定となるように制御する。自己保
持手段１７は、リフトアーム３およびバケット４が停止
状態にあるときに、何らかの変動要因によって昇降位置
やバケット角度が変化しても、変化前の位置が維持され
るように制御する。自動復帰手段１８は、任意の姿勢を
記憶し、他の任意姿勢から前記の記憶姿勢に復帰させる
。緩衝停止手段１９は、リフトアーム３およびバケット
４の停止時に緩衝行程を入れる手段である。プレイバッ
ク手段２０は、任意の動作を教示し、その動作を反復さ
せる。上昇位置規制手段２１および下降位１規制手段２
２は、リフトアーム３の昇降の上限および下限を、デー
タエリア２３のアーム上限２４およびアーム下限２５の
記憶値に制限する手段である。

なお、前記実施例では、自動水平接地を行う場合に、バ
ケット４が平行水平すよりもダンプ側である場合と、平
行水平すよりもスクイ側で相対水平Ｃよりもダンプ側で
ある場合とで制御動作を異ならせたが、同じ制御動作と
しても良い。また、下降前のバケット姿勢の補正の必要
を判断する比較設定値ｍは、必ずしも相対水平Ｃの角度
でなくても良い。

また、前記実施例では、操作レバー２９のスイッチボッ
クス３０の出力を常にマイクロコンピュータからなる制
御部９に入力するようにしたが、単にリフトアーム３の
昇降や、下降スクイ等を行う場合は、スイッチボックス
３０の出力を直接に油圧制御系３４に入力するようにし
ても良い。

〔発明の効果〕

この発明のローダ制御装置は、自動水平接地指令手段に
よる指令により、バケットの角度が比較設定値よりもス
クイ角度にあるかダンプ角度にあるかを判別し、ダンプ
状態である場合にはスクイ補正動作を行なった後にリフ
トアームおよびバケットの下降・スクイ、または下降を
行うようにしたので、バケットを接地位置のすくい取り
姿勢に戻すときに、常に所定の姿勢になるように、簡単
な操作で制御することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成説明図、第２図はこの発明の一
実施例のローダ制御装置を示すブロック図、第３図はそ
のローダを示す側面図、第４図は同じくその操作レバー
の操作ポジションの説明図、第５図は同じくそのバケッ
トの各基本姿勢を示す説明図、第６図は自動水平接地の
概略動作の説明図、第７図は同じくその自動水平接地の
動作説明図である。 １・・・ローダ、２・・・基台、３・・・リフトアーム
、４・・・バケット、５・・・作業車両、６・・・アー
ム駆動手段、８・・・バケット駆動手段、９・・・制御
部、１２・・・自動水平接地手段、２９・・・操作レバ
ー、３０・・・スイッチボックス、３２・・・自動水平
接地モードスイッチ、３３・・・アーム自動水平接地リ
ミット入力手段、３４・・・油圧制御系、１０１・・・
自動水平接地指令手段、１０２・・・バケット状態判断
手段、１０３・・・スクイ補正手段、１０４・・・下降
・下降スクイ指令手段、接地時ダンプ・スクイ手段、 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アーム駆動手段で昇降方向に回動駆動されるリフトアー
   ムの先端に、バケット駆動手段でスクイおよびダンプ駆
   動されるバケットを取付けてなるローダに使用するロー
   ダ制御装置において、バケットを水平接地させる指令を
   与える自動水平接地指令手段と、 この指令手段による指令に応答してバケットの角度が比
   較設定値よりもスクイ角度にあるかダンプ角度にあるか
   を判別するバケット状態判別手段と、 この判別手段のダンプ状態との判別結果に応答して、前
   記バケット駆動手段に補正角度設定値に達するまでスク
   イ補正動作を行わせるスクイ補正手段と、 このスクイ補正動作の終了、または前記バケット状態判
   別手段によるスクイ状態との判別結果に応答して、アー
   ム駆動手段に下降指令を与え、またはこの下降指令と共
   にバケット駆動手段にスクイ指令を与える下降・下降ス
   クイ指令手段と、リフトアームが略接地位置に達した後
   に、バケット駆動手段にダンプまたはスクイ指令を与え
   る接地時ダンプ・スクイ手段とを備えたローダ制御装置
   。