JPH076206Y2 - ブーム型作業機の制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 操作部の操作に応じて、ブームを昇降させると共に、作
業具をすくい及びダンプ動作させるようにしたフロント
ローダ等のブーム型作業機の制御装置に関する。

（従来の技術） 例えばフロントローダはトラクタインプルの１つで作業
内容により着脱を行なう近年、フロントローダについて
も操作性が重要なセールスポイントとなった。そこで、
フロントローダには、操作部の操作に応じて、ブームを
昇降させるように、ブーム制御信号よりブーム用電磁弁
を駆動すると共に、操作部の操作に応じてバケットをす
くい及びダンプ動作させるように、バケット制御信号に
よりバケット用電磁弁を駆動するようにしたものがあり
（例えば特願昭61−87337号（特開昭62−244927号公
報））、電磁弁を使用することで操作レバー等を有する
操作部をハーネスのひきまわしだけでオペレータが最も
操作し易い位置におくことが可能になった。ところで、
従来のこの種の作業機の制御装置では、操作部と該操作
部の操作に応じたブーム制御信号及び作業具制御信号を
発生するコントローラ基板とを同一のケースに組込んで
１つのユニットとしてトラクタの運転席から操作可能な
運転席近傍に取付けるのが一般的であった。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、フロントローダ等のブーム型作業機は、未使用
時には車体から外され、他の作業中は作業機用の操作部
もまた未使用状態となり、邪魔になる惧れがある。ま
た、トラクタには、変速レバー、油圧コントロールレバ
ー等多くのレバーがあり、現実には専用機でない限りス
ペース的に制限があるので、できる限りコンパクトで操
作性の良い操作部（ケースも含め）が必要である。ま
た、今後、操作性の向上、バケット（作業具）角制御等
多くの自動化がすすめられ、このためのコントローラ基
板もある程度のスペースが必要であり、操作部と同じケ
ースに納めるには限界があり、運転席での他の操作レバ
ー等の操作に邪魔になるという問題を生じた。

本考案は上記問題点に鑑み、運転席からのレバー等の操
作性を向上でき、また運転席の近傍の操作スペースを極
力広げることができるようにしたものである。

（問題点を解決するための手段） この技術的課題を解決する本考案の技術的手段は、左右
一対の後輪フェンダ５間にフロアシート102を配置する
と共に、後輪フェンダ５間のフロアシート102上に運転
席６を設けた車体１に、昇降自在に枢支されたブーム13
と、ブーム13に回動自在に設けられた作業具16とを備
え、操作部109の操作に応じてブーム13を昇降させるよ
うに、制御信号によりブーム用電磁弁77を駆動すると共
に、操作部109の操作に応じて作業具16をすくい及びダ
ンプ動作させるように、制御信号により作業具用電磁弁
80を駆動するようにしたフロントローダの制御装置にお
いて、 前記操作部109と、該操作部109の操作に応じてブーム用
電磁弁77及び作業具用電磁弁80を駆動制御するコントロ
ーラユニット111とを分割し、操作部109を運転席６側方
の後輪フェンダ５上に設け、コントローラユニット111
を運転席６後方のフロアシート102後部に設けた点にあ
る。

（作用） 運転席６からの運転乃至レバー操作に不要なコントロー
ラユニット111を、操作に必要な操作部109から分離し
て、運転席109近傍の操作スペースから取除き、操作ス
ペースを極力広げることが可能になる。

（実施例） 以下、図示の実施例について本考案を詳述すると、第１
図において、１はトラクタ車体、２は前輪、３は後輪、
４はボンネット、５は後輪フエンダ、６は運転席、７は
ハンドルである。101は油圧装置で、車体１の後上部に
搭載されている。102はフロアシートで、フエンダ５間
に配置され、油圧装置101の上方を覆うと共に、その前
部には左右のステップ103が延設されている。またフロ
アシート102の後部には、運転席６の背面に沿うよう上
方に延長された背板部104が形成されると共に、背板部1
04上端から水平に後方屈曲された載置部105が形成され
ている。106は油圧装置101のコントロールバルブ107を
操作するためのコントロールレバーで、フロアシート10
2に前後揺動自在となるように挿通され、運転席６の側
方に配置されている。８はフロントローダで、取付台９
を介してトラクタ車体１の両側に着脱自在に立設された
マスト10、マスト10から前方に延びてトラクタ車体１の
前端部に着脱自在に固定されたブレース11、マスト10の
上端部に横軸12により上下回動自在に枢支されたブーム
13、ブーム13を昇降させるためのブームシリンダ14、ブ
ーム13の先端部に横軸15により回動自在に枢支されたバ
ケット（作業具）16、バケット16を回動させるためのバ
ケットシリンダ17等から成る。マスト10、ブレース11、
ブーム13、ブームシリンダ14、バケットシリンダ17は左
右に一対あり、その左右一対のブーム13は、第３図乃至
第６図に示すように、ボンネット４よりも前方側で横方
向の連結パイプ18により連結されている。

なお、連結パイプ18はブーム13を横方向に貫通してお
り、その外端部はブーム13よりも外方に若干突出せしめ
られている。

連結パイプ18は両端開口の円筒状であって、この連結パ
イプ18内には、第３図乃至第６図に示すように、バケッ
ト16の対地傾斜角を検出する第１センサ19と、バケット
16のブーム13に対する相対傾斜角を検出する第２センサ
20とが格納されている。第１センサ19は磁性流体を利用
したものであり、また第２センサ20はポテンショメータ
を利用したものであって、第１センサ19はＵ字状のブラ
ケット21に取付けられている。ブラケット21は横軸22の
内端に固定され、また横軸22は取付板23に固定されたボ
ス部24,25に回動自在に挿支されると共に、外端に作動
リンク26を有する。ブラケット21の横軸22と反対側に
は、これと同一軸心上に位置する横軸27が固定されてい
る。第２センサ20はコ字状のブラケット28に取付けられ
ており、これの回動軸29は横軸27に連結されている。横
軸27はコ字状のブラケット28に固定されたボス部30に回
動自在に挿入され、またブラケット28は取付板23に固定
されている。取付板23は略矩形状であって、第１及び第
２センサ19,20を連結パイプ18内に格納した状態で、ブ
ーム13の外側面に溶接された一対のボス部31に２本のボ
ルト32により取付けられている。取付板23は四隅に切欠
部33を有し、その四隅の切欠部33の内、一箇所の切欠部
33aは他の切欠部33よりも大きく形成されている。取付
板23は土砂等が入らないように、連結パイプ18の外端開
口を外方側を閉塞すると共に、下部側にチューブ取出空
間34ができるように取付けられている。第１及び第２セ
ンサ19,20のリード線35,36はコネクタ37,38を介してハ
ーネス39,40に接続され、またハーネス39,40は保護用の
コルゲートチューブ41により被覆されている。コルゲー
トチューブ41は連結パイプ18内での第１センサ19等の回
動時に干渉しないように、連結パイプ18内に十分な余裕
を持たせた状態で、第１及び第２センサ19,20等の下側
を経てチューブ取出空間34から連結パイプ18の外部に導
き出されている。そして、このコルゲートチューブ41は
連結パイプ18と一方のボス部31との間で取付板23とブー
ム13により挟持されてやや押付け気味に固定されると共
に、バケットシリンダ17の油圧パイプ42にクリップ43で
止められており、またブーム13内側の油圧配管等に沿っ
てトラクタ車体１側に導かれている。

作動リンク26の先端にはピン44を介してロッド45の一端
の継手46に連結され、またロッド45の他端の継手47はピ
ン48を介してバケット16背面のブラケット49に連結され
ている。ロッド45はブーム13の上縁側に近接状態で略平
行に配置され、また横軸15,22、ピン46,48は平行リンク
機構の四節を構成するように配置されており、従って、
バケットシリンダ17の伸縮によりバケット16が横軸15廻
りに回動すれば、それと同角度だけ横軸22が回動するよ
うになっている。

第１センサ19は、第７図に示すように、非磁性材から成
る有底円筒状の容器50内に磁性流体51が封入されると共
に、容器50の外周に円筒状の永久磁石52と２個のコイル
53,54とが套嵌されており、横軸22廻りに回動した時
に、第８図の如く磁性流体52の分布が変化し、コイル5
3,54の出力電圧が対地傾斜角に比例して変化するように
なっている。なお、容器50には蓋55が嵌着され、またこ
の第１センサ19はケース56内に収められている。

第２センサ20は、バケット16に連動して横軸22が回動す
れば、ブラケット21、横軸27を介して回動軸29が回動
し、バケット16のブーム13に対する傾斜角に比例して出
力電圧が変化するようになっている。

109は操作部で、第９図乃至第12図に示すように、運転
席６の一側方で後輪フエンダ５上に取付けたケース57
に、前後、左右及び斜め方向に操作自在な操作レバー5
8、この操作レバー58に連動する第１及び第２ポテンシ
ョメータ59,60等が組込まれている。即ち、操作レバー5
8は可動枠61に横軸62を介して枢支され、また可動枠61
は前後軸63を介してケース57側に支持されており、従っ
て、操作レバー58は直交する横軸62及び前後軸63の二軸
を支点として、第12図のように任意の方向に操作できる
ようになっている。なお、操作レバー58は図外のバネに
よって中立位置に弾性的に保持されている。第１ポテン
ショメータ59はブーム13の昇降を指令するものであっ
て、横軸62を介して操作レバー58の前後動作に連動し、
かつ操作レバー58の操作量に応じた電圧の指令信号を出
力する。第２ポテンショメータ60はバケット16の回動を
指令するものであって、前後軸63、可動枠61を介して操
作レバー58の左右動作に連動し、かつ操作レバー58の操
作量に応じた電圧の指令信号を出力する。

操作レバー58の上端には押ボタン式の自動切換スイッチ
64が取付けられている。操作レバー58の下端には半球状
の作動部65が設けられ、またケース57内の底部側には、
作動部65を中心にして前後左右に上昇スイッチ66、下降
スイッチ67、ダンプスイッチ68、すくいスイッチ69が設
けられている。これら各スイッチ66〜69は操作レバー58
を最大量操作した時に作動部65によって作動するように
なっている。なお、70は可撓カバーである。

71はスタンドで、フロントローダ８をトラクタ車体１か
ら取外した後、バケット16底面が接地した状態で支持し
ておくためのものであり、マスト12の上端部間を連結す
るための連結杆72と、別の支杆73とから成る。連結杆72
はバケット16のブラケット49にピン74で着脱自在に取付
けられ、また支杆73は連結杆72の中途部とブーム13の中
途部にピン75,76で着脱自在に取付けられている。な
お、取付板23の切欠部33aは、取付板23を取付ける際に
上下を間違わないため、及びスタンド71の使用時に、支
杆73と干渉しないために他よりも大きく切欠かれてい
る。

第14図はブームシリンダ14及びバケットシリンダ17の油
圧回路を示し、77はブームシリンダ14を制御するブーム
用電磁弁で、上昇ソレノイド78と下降ソレノイド79とを
有する。80はバケットシリンダ17を制御するバケット用
電磁弁で、すくいソレノイド82とダンプソレノイド81と
を有する。これら電磁弁77,80は何れも比例型のものが
使用されている。

111は運転席６の後方に設けたコントローラユニット
で、ケース112に、後述する電磁弁77,80を駆動制御する
ための制御回路を組込んで成る。このコントローラユニ
ット111は前記操作部109とは分割され、運転席６からの
運転操作やレバー操作に邪魔にならないように、フロア
シート102後部の載置部105に載置固定されている。

第15図は電磁弁77,80を駆動制御する制御回路を示す。
第15図において、83は第１ポテンショメータ59からの電
圧信号の正負によりブーム13の動作方向を弁別する上昇
・下降弁別回路であって、操作レバー58を上昇方向に操
作した正の時に上昇、下降方向に操作した負の時に下降
を弁別する。84は第１ポテンショメータ59からの電圧信
号を電流信号に変換する第１電圧−電流変換回路で、上
昇・下降弁別回路83により弁別された方向に上昇ソレノ
イド78又は下降ソレノイド79を駆動するようになってい
る。85は傾斜記憶回路で、自動切換スイッチ64をオンし
て操作レバー58を上昇方向に操作する時に、自動切換ス
イッチ64のオン時点における第１センサ19からの傾斜信
号を読込んで記憶するようになっている。86は第１偏差
・増幅回路で、第１センサ19からの傾斜信号と傾斜記憶
回路85からの傾斜記憶信号との偏差を求めて増幅するも
のである。87は目標値設定回路で、バケット16の底面が
地面に平行に接地する水平接地時の目標値を設定するた
めのものである。88は第２偏差・増幅回路で、第２セン
サ20からの角度信号と設定回路87からの目標値との偏差
を求めて増幅するものである。89は自動手動の切換回路
で、操作レバー58の自動切換スイッチ64を押してオンさ
せた時に手動から自動に切換え、かつ上昇・下降弁別回
路83からの上昇信号により第１偏差・増幅回路86を選択
して姿勢保持制御を行なわせ、下降信号により第２偏差
・増幅回路88を選択して水平接地制御を行なわせるよう
になっている。90はすくい・ダンプ弁別回路で、第２ポ
テンショメータ60、第１偏差・増幅回路86又は第２偏差
・増幅回路88から切換回路89を介して送られる電圧信号
の正負によりバケット16の動作方向を弁別するようにな
っており、切換回路89からの信号が正の時にすくい、負
の時にダンプを弁別する。91は切換回路89からの電圧信
号を電流信号に変換する第２電圧−電流変換回路で、す
くい・ダンプ弁別回路90により弁別された方向にすくい
ソレノイド82又はダンプソレノイド81を駆動するように
なっている。

上記構成において、手動制御に際して操作レバー58を上
昇又は下降方向に操作すると、第１ポテンショメータ59
から正又は負の電圧信号が出力し、上昇・下降弁別回路
83が上昇又は下降を弁別すると共に、第１電圧−電流変
換回路84が電圧信号を電流信号に変換し、ブーム用電磁
弁77の上昇ソレノイド78又は下降ソレノイド79を駆動す
る。この時、ブーム用電磁弁77は比例型であるので、電
圧信号の絶対値に比例して上昇又は下降に切換わり、ブ
ーム13が操作レバー58の操作量に比例した速度で上昇又
は下降する。

操作レバー58をすくい又はダンプ方向に操作した場合に
は、第２ポテンショメータ60からの正又は負の電圧信号
により、すくい・ダンプ弁別回路90、第２電圧−電流変
換回路91を介してバケット用電磁弁80がすくい又はダン
プ方向に切換わり、バケット16が前述と同様にしてすく
い又はダンプする。

バケット16に土砂をすくい込む際には、バケット16を底
面水平に接地させた後、操作レバー58をすくい方向に若
干回動させ、第１図の仮想線の状態にする。この時、バ
ケット16が横軸15廻りにａ矢示方向に回動するので、ロ
ッド45を介して作動リンク26が横軸22廻りに第３図のｂ
矢示方向に回動し、第１センサ19が第８図に示すように
傾斜状態となり、バケット16の対地傾斜角に応じた負の
電圧信号を出力する。

そこで、操作レバー58の自動切換スイッチ64を押して上
昇方向に操作すると、バケット16が第１図の仮想線の姿
勢を保持したままでブーム13が上昇し、バケット16から
の土砂のこぼれを防止する。即ち、自動切換スイッチ64
を押すと、切換回路89が自動側に切換わると共に、傾斜
記憶回路85が第１センサ19からの傾斜信号、つまり上昇
開始時点におけるバケット16の傾斜姿勢を記憶する。ま
た操作レバー58を上昇方向に操作しているため、上昇・
下降弁別回路83が上昇を弁別し、切換回路89が第１偏差
・増幅回路86側を選択する。そして、ブーム13が上昇し
始めると、バケット16が固定状態のままであれば、第１
センサ19が更に傾斜し、その傾斜信号が負側に大となる
ので、第１偏差・増幅回路86が第１センサ19からの傾斜
信号と傾斜記憶回路85からの傾斜記憶信号との偏差を求
めて増幅する。この時の偏差信号は負であるので、すく
い・ダンプ弁別回路90がダンプを弁別し、第２電圧−電
流変換回路91を介してバケット用電磁弁80のダンプソレ
ノイド81を駆動し、バケット16がダンプ方向に回動す
る。バケット16がダンプ方向に回動すれば、ロッド45を
介して作動リンク26が横軸22廻りに反ｂ矢示方向に回動
し、第１センサ19が第８図の状態に戻るので、第１セン
サ19からの傾斜信号が傾斜記憶回路85の傾斜記憶信号と
一致した時点でバケット16のダンプ動作が止まる。以
下、同様の働きによってバケット16の姿勢を修正しなが
らブーム13が上昇する。

ブーム13の上昇位置でバケット16をダンプさせて土砂を
排出した後、ブーム13を下降させる際には、自動切換ス
イッチ64を押して操作レバー58を下降方向に操作すれ
ば、バケット16の底面が水平に接地する。即ち、操作レ
バー58を下降方向に操作すると、上昇・下降弁別回路83
が下降を弁別するので、切換回路89が第２偏差・増幅回
路88側を選択する。するとバケット16がダンプ状態であ
れば、ロッド45、作動リンク26、横軸22等を介して第２
センサ20がバケット16のブーム13に対する傾斜角を検出
しており、その時の傾斜信号と設定回路87の目標値との
偏差を第２偏差・増幅回路88で求める。この場合の偏差
信号は正であるので、すくい・ダンプ弁別回路90がすく
いを弁別し、第２電圧−電流変換回路91を介してバケッ
ト用電磁弁80のすくいソレノイド82を駆動し、バケット
16がすくい側に回動する。バケット16がすくい方向に回
動すれば、ロッド45を介して作動リンク26が横軸22廻り
にｂ矢示方向に回動し、第２センサ20の傾斜信号が目標
値に近づいて行く。そして、第２センサ20からの傾斜信
号が目標値に一致すると、バケット16のブーム13に対す
る傾斜角が、ブーム13の下降位置でバケット16の底面が
地面に水平に接地する角度となり、バケット16がすくい
方向の動作を停止する。従って、単にブーム13を下降さ
せて行くだけでバケット16を底面水平に接地させること
ができる。

第１センサ19、第２センサ20は連結パイプ18の内部に格
納しているので、土砂、その他の障害物と接触すること
がなく、信頼性が著しく向上する。また連続パイプ18で
センサ19,20を保護する構造であって、既存の部材をそ
のまま利用しているため、別途、保護部材を設ける必要
がなく、コストアップも防止できる。

更にバケット16の対地傾斜角を検出する第１センサ19
と、ブーム13に対するバケット16の傾斜角を検出する第
２センサ20とを横軸22の同一軸心上に配置し、作動リン
ク26、ロッドを介してバケット16に連動させているた
め、構造が簡単であり、特にロッド45等の連動系統を１
個で共用できる利点がある。またロッド45はブーム13の
上縁側に近接して略平行に配置しているので、障害物と
の接触が少なく、仮りに接触した場合でも、ブーム13か
ら大きく離れていないので、ロッド45の僅かな変形程度
にとどめることができる。この場合、ブーム13とロッド
45との間隔は、取外した際のスタンド71の連結杆72と干
渉しない程度にする。なお、連結杆72がロッド45の内外
何れに配置するようにしても良い。

取付板23を取付ける際に、ボルト32の締付けによってコ
ルゲートチューブ41を軽くブーム13側に押付けて固定す
る。従って、コルゲートチューブ41を固定具なしで固定
できる。取付板23はチューブ取出空間34を残して連結パ
イプ18の開口端を塞ぐので、連結パイプ18内に土砂等が
侵入し難く、また侵入しても中にたまらず、フロントロ
ーダ８の左右の揺動中に自然に排出できる。またチュー
ブ取出空間34から連結パイプ18内部のハーネス39,40等
を確認できるため、分解の手間が省ける。

なお、前記実施例では、操作部109を後輪フエンダ５上
に設けているが、操作部109を設ける位置はここに限定
されず、操作部109は運転席６から操作可能な運転席６
近傍であればよく、例えばフロアシート102その他に設
けるようにしてもよい。また、実施例ではコントローラ
ユニット111を運転席６後方の載置部105上に設けている
が、コントローラユニット111を設ける場所はここに限
定されず、運転操作に邪魔にならない位置であればよ
く、例えばフエンダ５の後部その他に設けるようにして
もよい。またバケット16に代替して、作業具としてフォ
ーク等を取付けても良いし、フロントローダ８に限ら
ず、バックホー等においても同様に実施できる。

また第14図では、ブームシリンダ14とバケットシリンダ
17とが並列接続される油圧回路を例示したが、第16図に
示すように直列接続される油圧回路でも同様に実施でき
る。

（考案の効果） 本考案によれば、操作部109と、該操作部109の操作に応
じてブーム用電磁弁77及び作業具用電磁弁80を駆動制御
するコントローラユニット111とを分割し、操作部109を
運転席６側方の後輪フェンダ５上に設け、コントローラ
ユニット111を運転席６後方のフロアシート102後部に設
けたので、操作部109を車体１の運転席６から操作可能
な運転席６近傍に設けることができ、コントローラユニ
ット111を運転操作に邪魔にならない位置に設けること
ができ、運転席６からの運転乃至レバー操作に不要なコ
ントローラユニット111を操作スペースから取除くこと
ができる。従って、運転席60近傍の操作スペースを極力
広げることが可能になる。しかも、操作部109を運転席
６側方の後輪フェンダ５上に設け、コントローラユニッ
ト111を運転席６後方のフロアシート102後部に設けたの
で、後輪フェンダ５及びフロアシート102を操作部109及
びコントローラユニット111を設置するための載置台と
して有効に利用でき、操作部109及びコントローラユニ
ット111を設置するための特別のステー等も不要にでき
るし、操作部109が運転席６側方に位置するため、操作
部109を運転席６から容易に操作できばかりではなく、
操作部109によってハンドル操作や車体１前方の視界が
妨げられるような不都合もなく、その実用的効果は著大
である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであって、第１図は
全体の側面図、第２図はフロントローダ前部の斜視図、
第３図はセンサ取付部の側面図、第４図は第３図のＡ−
Ａ矢視図、第５図は第３図のＢ−Ｂ矢視図、第６図はセ
ンサ取付部の分解斜視図、第７図は第１センサの断面
図、第８図は同動作説明図、第９図は操作部の背面図、
第10図は同断面背面図、第11図は第10図のＣ−Ｃ矢視
図、第12図は第10図のＤ−Ｄ矢視図、第13図は操作位置
の説明図、第14図は油圧回路図、第15図は制御回路図、
第16図は油圧回路図である。 １……トラクタ車体、６……運転席、８……フロントロ
ーダ、13……ブーム、16……バケット、77……ブーム用
電磁弁、80……バケット用電磁弁、109……操作部、111
……コントローラユニット。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】左右一対の後輪フェンダ５間にフロアシー
   ト102を配置すると共に、後輪フェンダ５間のフロアシ
   ート102上に運転席６を設けた車体１に、昇降自在に枢
   支されたブーム13と、ブーム13に回動自在に設けられた
   作業具16とを備え、操作部109の操作に応じてブーム13
   を昇降させるように、制御信号によりブーム用電磁弁77
   を駆動すると共に、操作部109の操作に応じて作業具16
   をすくい及びダンプ動作させるように、制御信号により
   作業具用電磁弁80を駆動するようにしたフロントローダ
   の制御装置において、 前記操作部109と、該操作部109の操作に応じてブーム用
   電磁弁77及び作業具用電磁弁80を駆動制御するコントロ
   ーラユニット111とを分割し、操作部109を運転席６側方
   の後輪フェンダ５上に設け、コントローラユニット111
   を運転席６後方のフロアシート102後部に設けたことを
   特徴とするブーム型作業機の制御装置。