JPH1054056A - 作業機の昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブームの決まった高さ位置への繰り返し操作
を簡単で確実に現出できるようにすること、及び、ブー
ム上昇操作時の他物との干渉防止に気を使わなくても済
むようにする。 【解決手段】 フロントローダ６のブーム１８を高い側
の設定高さ位置、及び低い側の設定高さ位置との２位置
で自動的に昇降動を停止させる自動停止手段と、ブーム
１８がこれ以上上昇しない上限である設定最大上限位置
を設定する上限停止手段とを設ける。上限停止手段によ
る設定最大上限位置が、自動停止手段による高い側の設
定高さ位置よりも低い場合には、上限停止手段が優先し
て機能する連係制御手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロントローダ装
置が付設されたトラクタや、ホイールローダ等の作業機
における昇降制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機体に対して揺動昇降可能なブームの前
端に、このブームに対して揺動昇降可能な作業具を連結
して成る作業装置を走行機体に連設した作業機として
は、実開平４‐１１０４０６号公報に示されたものが知
られており、このものでは作業具がバケットで構成され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したバケットを備
えたフロントローダ装置では、地面の土砂を運搬車の荷
台に積み込むといった具合に、主に土砂や砂利等の掬い
取り作業を行うものである。このような作業では、土砂
を救うべく地面近く範囲の低い掬い取り位置と、運搬車
の荷台に土砂を降ろすべく高さのほぼ決まった高いダン
プ位置とに亘ってバケットを昇降動させるとか、倉庫に
堆積させた肥料をその倉庫地面よりも低い位置のトラッ
ク荷台に積み込むべく、比較的高い範囲の掬い取り位置
と、高さのほぼ決まった低いダンプ位置とに亘ってバケ
ットを昇降動させるということになる。

【０００４】つまり、バケットの昇降移動のうち、高い
又は低い側のダンプ位置ではその高さが一定でることが
多いのであるが、従来のマニュアル操作でその決まった
位置への操作を繰り返すには何度もブームを一定高さに
調節操作しなければならないことになり、操作が面倒で
煩わしいものであるとともに、操縦未熟者にとってはそ
の一定高さへの繰り返し操作が難しいものでもあった。
又、ハウス内作業を行うとき等では、フロントローダ装
置と天井との干渉を避けるべく、ブームの上昇操作時に
は常に気を使う必要があって煩わしい面もあった。

【０００５】本発明の目的は、ブームの決まった高さ位
置への繰り返し操作を簡単で確実に現出できるようにす
ること、及び、ブーム上昇操作時の他物との干渉防止に
気を使わなくても済むようにすることを目的とするもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕第１発明は、先端に作業具が連結されたブーム
を揺動昇降可能に機体に連設してある作業機の昇降制御
装置において、ブームの走行機体に対する高さを検出す
る高さ検出手段と、ブームの走行機体に対する高さを設
定する高さ設定手段とを設け、ブーム用の昇降操作具の
昇降指令に基づいて駆動昇降されるブームが、高さ設定
手段で設定された高さ位置になると自動的にその昇降動
が止まるように、昇降操作具と高さ設定手段と高さ検手
段とを連係する自動停止手段を備えてあることを特徴と
する。

【０００７】第２発明は、第１発明において、自動停止
手段の作動によってブームの昇降動が停止した後に、昇
降操作具を一旦中立に戻してからブームをその停止前の
昇降移動と同じ方向に再昇降操作すると、停止位置を通
り越してブームを昇降移動可能となる再昇降手段が備え
られていることを特徴とする。

【０００８】第３発明は、第１発明において、ブームの
最大上昇位置を設定する上限設定手段を備え、上昇移動
するブームが上限設定手段による設定高さに達するとそ
の上昇移動を強制的に停止させる上限停止手段を備え、
上限設定手段による設定高さ位置が高さ設定手段による
設定高さよりも低いときには、上限停止手段が自動停止
手段に優先して作動するように連係されていることを特
徴とする。

【０００９】第４発明は、第２発明において、ブームの
最大上昇位置を設定する上限設定手段を備え、上昇移動
するブームが上限設定手段による設定高さに達するとそ
の上昇移動を強制的に停止させる上限停止手段を備え、
上限設定手段による設定高さ位置が高さ設定手段による
設定高さよりも低いときには、上限停止手段が自動停止
手段に優先して作動するように連係されるとともに、上
限停止手段の作動後は昇降操作具の操作に起因しての上
限設定手段による設定高さ以上へのブーム上昇動が阻止
されるように連係されていることを特徴とする。

【００１０】〔作用〕請求項１の構成では、自動停止手
段の作用により、昇降操作具の操作によって上昇移動又
は下降移動するブームが設定高さに到達すると自動的に
止まるように制御される。つまり、高さのほぼ決まった
高い又は低いダンプ位置を設定位置とすることにより、
ブームを単に上昇又は下降操作するだけで決まった位置
に自動的に、かつ、再現性をもって停止させることがで
きるから、定位置に止める操縦の困難さや煩わしさから
開放されるようになる。

【００１１】ところで、自動停止手段の機能によって停
止したブームを、その停止位置よりもさらに上昇又は下
降させたいときには、自動停止手段を解除すれば良いの
であるが、そうなると記憶させた設定位置も解除される
ことになり、自動停止手段が機能する状態で一時的に設
定位置よりも上昇又は下降させるという使い方には不向
きであり、その点では不便である。そこで、請求項２の
構成では、自動停止手段によってブームの昇降動が停止
した後に、一旦昇降操作具を中立に戻してから停止前の
昇降移動と同方向に再昇降操作した場合には、停止位置
を通り越してブームを昇降移動できるようにする再昇降
手段が機能するから、自動停止手段を解除することなく
それによる停止位置を通り越す昇降移動が可能になる。
そして、その通り越したブームを元に戻すように昇降操
作すれば、設定された高さ位置でブームの昇降動が止ま
る自動停止手段の機能状態に復元されるから、再設定操
作を行う必要もない。

【００１２】請求項３の構成では、（イ）上限停止手段
の機能により、設定された高さ位置にブームが上昇する
と自動的にその上昇移動が止まるようになるから、ハウ
ス内作業や倉庫内作業における天井と作業具との干渉を
未然に防止することが可能になる。そして、上限停止手
段による停止位置が自動停止手段による停止位置よりも
低く設定されている場合には、その低い位置で止まるよ
うに制御されるから、上限停止手段をセットしたにも拘
らずにハウス内天井に作業具が干渉する、といった不都
合が生じないので好都合である。

【００１３】請求項４の構成では、上記（イ）の作用の
他に、次の作用が追加される。すなわち、請求項２の構
成によれば、自動停止手段の作動中でも一旦中立操作し
てから昇降操作具を上昇操作すれば、停止位置を通り越
してさらに上昇させることができるが、上限停止手段を
作動させていれば、その中立からの再上昇操作を行って
も、上限設定手段で設定された高さ以上には上昇しない
ように制御されるのである。従って、一時的に自動停止
手段の機能を解除し得る便利な操作構造を採りながら
も、上昇による他物との接当を未然に防ぐ制御機能が維
持されるようになるのである。

【００１４】〔効果〕請求項１に記載の作業機では、
（ａ）自動停止手段によって決まった高さ位置でブーム
が自動的に止まるから、土砂や砂利等の掬い取り等の作
業を効率良く、かつ、操作簡単に行える昇降制御装置を
提供できた。

【００１５】請求項２に記載の作業機では、（ｂ）自動
停止手段を解除せずとも停止位置を通り越す昇降移動が
可能になり、かつ、元の制御状態へ簡単に復元できるの
で、定位置での土砂の掬い取り作業中に違う場所に土砂
を降す等、上記（ａ）の効果を有しながら、かつ、高さ
の再設定操作を行うことなく一時的に自動停止手段の機
能を解除できる利点がある。

【００１６】請求項３に記載の作業機では、上限停止手
段によって予め設定された高さ以上への作業具の上昇が
阻止され、ハウス天井に衝突しない等、上昇による他物
との干渉を確実に防止でき、かつ、前記（ａ）の効果も
備えたものとなる。

【００１７】請求項４に記載の作業機では、請求項３に
よる効果、及び前記（ｂ）の効果を備えるとともに、自
動停止手段の一時的な解除状態でも上限停止手段を優先
できて、確実な他物との干渉防止機能が得られる利点が
ある。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
作業機の一例であるトラクタの場合について図面に基づ
いて説明する。図１にトラクタが示され、１は走行機
体、２はエンジン、３はミッション、４は前輪、５は後
輪、６はフロントローダ装置、８は運転部である。フロ
ントローダ装置６は、インプルメントとして走行機体１
に着脱自在に装着されている。

【００１９】図１、図３に示すように、フロントローダ
装置６は、左右一対のマスト１２，１２、左右一対のブ
ーム１８，１８、左右一対のブームシリンダ２１，２
１、バケット（作業具の一例）２２、左右一対のチルト
シリンダ２３，２３を備えて構成されている。各マスト
１２に連結されるとともに連結パイプ１７で連結された
左右の支持アーム１６，１６を機体前端部の支持部１５
に、かつ、左右のマスト１２，１２を機体左右の取付部
９，９に夫々取付けることで、フロントローダ装置６を
走行機体１に装着してある。

【００２０】ブームシリンダ用電磁制御弁２６とチルト
シリンダ用電磁制御弁２７等が装備された油圧装置部
ａ、及びこれら両制御弁２６，２７を操作する単一のジ
ョイスティック式操作レバー２５とそのスイッチ部等か
ら成るコントロール部Ａが運転部８の側方に装備されて
おり、油圧装置部ａとコントロール部Ａとは機体に対し
て着脱自在である。操作レバー２５の十字操作により、
ブーム１８の単独昇降操作、バケット２２の単独昇降操
作、及びこれらブーム・バケット１８，２２の同時昇降
操作が可能に構成されている。

【００２１】図２に油圧回路が示され、油圧ポンプ３６
の吐出圧をトラクタ後部の昇降リンク機構や前輪増速機
構等から成る油圧機器３５に供給する基本回路に、圧供
給及び油戻し用の各油圧取出しブロック３２，３３を設
けてあり、これら各油圧取出しブロック３２，３３に油
圧装置部ａの一対の給排油路３０，３０を着脱自在に装
着してある。

【００２２】フロントローダ装置６には、ブーム１８の
昇降に拘らずにバケット２２の走行機体１に対する姿勢
を維持する昇降制御手段Ｂが備えてある。すなわち、図
１、図２に示すように、バケット２２の走行機体１に対
する姿勢を検出する作業具姿勢検手段Ｃと、バケット２
２の走行機体１に対する姿勢を設定する作業具姿勢設定
手段Ｄとを設け、ブーム１８の揺動昇降に拘らずバケッ
ト２２の姿勢が作業具姿勢設定手段Ｄで設定された目標
姿勢に維持されるように、バケット２２を駆動揺動昇降
する作業具昇降機構２３と、作業具姿勢検手段Ｃと、作
業具姿勢設定手段Ｄとを連係する制御装置１１を備えて
ある。

【００２３】昇降制御手段Ｂについて詳述すると、ブー
ム１８のマスト１２に対する角度を検出する第１ポテン
ショメータ７と、バケット２２のブーム１８に対する角
度を検出する第２ポテンショメータ１０とを備え、これ
ら両ポテンショメータ７，１０の検出値からの演算によ
ってバケット２２の走行機体１に対する角度（姿勢）を
検出する作業具姿勢検手段Ｃが、かつ、バケットスイッ
チ１４を制御装置１１に接続して作業具姿勢設定手段Ｄ
が夫々構成されるとともに、チルトシリンダ２３で作業
具昇降機構が構成されており、又、昇降制御手段Ｂは制
御装置１１に含まれている。

【００２４】バケット２２の姿勢を設定するには、先
ず、操作レバー２５を動かして実際にバケット２２を揺
動昇降させ、目視によって所望する姿勢になった時点で
バケットスイッチ１４を「切り」位置から「入り」位置
に操作することで完了する。勿論、所望姿勢で操作レバ
ー２５を中立位置に戻し、それからバケットスイッチ１
４を入り操作しても良い。つまり、バケットスイッチ１
４が操作された時点で、２個のポテンショメータ７，１
０の検出値に基づく演算によってバケット２２の走行機
体１に対する角度（姿勢）を求めて目標姿勢として記憶
し、以後、操作レバー２５を如何に操作しても目標姿勢
が維持されるように、チルトシリンダ用電磁制御弁２７
が操作されるのである。姿勢維持制御をキャンセルして
マニュアル操作状態に戻したいときにはバケットスイッ
チ１４を切り操作する。

【００２５】次に、ブームに関する昇降制御である自動
停止手段Ｈ、再昇降手段Ｉ、上限停止手段Ｊ、連係制御
手段Ｋについて説明する。自動停止手段Ｈは、ブーム１
８の走行機体１に対する高さを検出する高さ検出手段ｈ
ａと、ブーム１８の走行機体１に対する高さを設定する
高さ設定手段ｈｂとを設け、ブーム用の昇降操作具であ
る操作レバー２５の昇降指令に基づいて駆動昇降される
ブーム１８が、高さ設定手段ｈｂで設定された高さ位置
になると自動的にその昇降動が止まるように、操作レバ
ー２５と高さ設定手段ｈｂと高さ検手段ｈａとを連係す
るものである。

【００２６】再昇降手段Ｉは、自動停止手段Ｈの作動に
よってブーム１８の昇降動が停止した後に、操作レバー
２５を一旦中立に戻してからブーム１８をその停止前の
昇降移動と同じ方向に再昇降操作すると、自動停止手段
Ｈによる停止位置を通り越してブーム１８の昇降移動が
可能になるものである。

【００２７】上限停止手段Ｊは、ブーム１８の最大上昇
位置を設定する上限設定手段ａを備え、上昇移動するブ
ーム１８が上限設定手段ａによる設定高さに達するとそ
の上昇移動を強制的に停止させるものである。連係制御
手段Ｋは、上限設定手段ａによる設定高さ位置が高さ設
定手段ｈｂによる設定高さよりも低いときには、上限停
止手段Ｊが自動停止手段Ｈに優先して作動するように連
係されるとともに、上限停止手段Ｊの作動後は操作レバ
ー２５の操作に起因しての上限設定手段ａによる設定高
さ以上へのブーム上昇動が阻止されるように連係するも
のである。

【００２８】図２に示すように、操作レバー２５の頂部
に設定スイッチ２９が、かつ、レバー側面には上昇スイ
ッチ３１と下降スイッチ３４とが夫々設けてあり、設定
スイッチ２９は、ブームスイッチ３８を介して制御装置
１１に接続されるとともに、入切りスイッチ３９を介し
て上限設定ダイヤル４０も接続されている。又、コント
ローラＡと制御装置１１との間には昇降速度設定器Ｌが
介装されている。

【００２９】自動停止手段Ｈでは、ブーム１８の高さを
上側と下側の２箇所の設定が行えるものであり、設定手
順としては、先ず、ブームスイッチ３８を入り操作し、
それから操作レバー２５を操作してブーム１８を実際に
昇降させ、丁度良いと思われる高さになった時点で設定
スイッチ２９を押し操作することにより、上下のうちの
一方の高さ設定操作が完了する。次に、操作レバー２５
を操作してブーム１８を再び実際に昇降させ、丁度良い
と思われる高さになった時点でもう一度設定スイッチ２
９を押し操作することで上下のうちの他方の高さ設定操
作が完了するものであり、設定スイッチ２９による設定
位置は２箇所までメモリできるように構成されている。
高さ設定位置は上側のみや下側のみ設定しても良い。

【００３０】上下の高さ位置が設定された後では、操作
レバー２５を上昇操作すれば高い側の設定高さ位置で自
動的にブーム１８の上昇移動が止まるとともに、操作レ
バー２５を下降操作すれば低い側の設定高さ位置で自動
的にブーム１８の下降移動が止まるように制御され、地
面での土砂掬いとトラック荷台への積み込みとを繰り返
す土砂掬い作業等では好適である。そして、このように
上下の決まった高さ位置の繰り返し作業では、上昇及び
下降スイッチ３１，３４を使えばさらに楽になる。すな
わち、上昇スイッチ３１を押せば、自動的にブーム１８
を上側の設定高さ位置まで上昇させ、下降スイッチ３４
を押せば自動的にブーム１８を下側の設定高さ位置まで
下降させるように機能するのであり、操作レバー２５を
傾倒することなく上下の設定高さに亘る昇降操作が可能
に構成されている。勿論、昇降いずれか一方のみのスイ
ッチ３１又は３４を使用することも可である。

【００３１】自動停止手段Ｈが設定された後に、その設
定された上下の設定高さよりも高い側、又は低い側に昇
降移動させたいときの操作は次のようである。例えば、
操作レバー２５によってブーム１８を上昇移動させたと
きに上側の設定高さ位置で自動的に上昇移動が止まる
と、一旦操作レバー２５を中立位置に戻し、それから再
び上昇側に操作することにより、その上側の設定位置を
通り越してブーム１８を上昇させることができるのであ
る。下降させるときでも同様に、一旦中立に戻してから
再下降操作するのであり、再昇降手段Ｉはコントロール
部Ａもその一部として構成されているものである。

【００３２】ハウス作業等でバケット２２の天井との干
渉を避けるべく、ブーム１８の上限高さを設定するに
は、先ず、入切りスイッチ３９を入り操作し、それから
ダイヤル４０ａを回して希望の高さ（ブームの対走行機
体角度や対走行機体高さ等）に設定することで完了す
る。つまり、上限停止手段Ｊを設定した後では、ブーム
１８を上昇させても、上限設定ダイヤル４０で決められ
た設定上限高さに到達すると自動的に上昇が止まるよう
に制御され、それ以上のブーム上昇が阻止されるのであ
る。実際の設定例としては、例えば図３に示すように、
自動停止手段Ｈによる上下の設定高さ位置と、上側の設
定高さ位置よりも高い位置に上限停止手段Ｊによる設定
上限高さが設定されるのである。

【００３３】連係制御手段Ｋは、自動停止手段Ｈによる
上側の設定高さが、上限停止手段Ｊによる設定上限高さ
よりも高いときに有効に作動するものである。例えば、
自動停止手段Ｈによる上側の設定高さが走行機体１に対
して３メートルであり、上限停止手段Ｊで設定された上
限高さが２．５メートルであると、ブーム１８を上昇操
作すると２．５メートルで必ず止まるように制御される
とともに、操作レバー２５を一度中立に戻してから上昇
操作しても、やはり２．５メートル以上には上昇できな
いように制御するものである。つまり、自動停止手段Ｈ
よりも上限停止手段Ｊを優先させるものである。

【００３４】昇降速度設定器Ｌは、上昇速度設定ダイヤ
ル４１と下降速度設定ダイヤル４２とを備えて構成さ
れ、操作レバー２５の最大操作時のブームシリンダ２１
の最大速度（チルトシリンダ２３の最大速度でも良い）
を設定するものである。各制御弁２６，２７は共に電磁
比例弁であり、操作レバー２５の傾倒量が大になるほど
弁開度も大になるように連係されており、ブーム１８等
をゆっくり動かすときには操作レバー２５の傾倒量を小
にし、素早く動かすときにはレバー傾倒量も大にするの
である。

【００３５】つまり、図４に示すグラフのように、操作
レバー２５の傾倒量とシリンダ駆動速度とは線型に比例
する関係であり、各設定ダイヤル４１，４２はシリンダ
最大速度を設定するものである。従って、例えば、上昇
速度設定ダイヤル４１を「標準」に設定すればラインｉ
に、「最大」に設定すればラインiiに、そして「最小」
に設定すればラインiiiに夫々設定されるのである。操
作レバー２５の傾倒量とシリンダ駆動速度との関係を、
図５に示すように、ある傾倒操作量までは漸増し、それ
以後は急増する折れ線グラフ状に設定し、インチング操
作が行い易いようにしたものでも良い。

【００３６】〔別実施形態〕上限停止手段Ｊでは、設定
ダイヤル４０でブーム１８の上限位置を設定するもであ
るが、操作レバー２５に設定スイッチ２９とは別にもう
１個上限設定スイッチを設け、実際に操作レバー２５を
操作して高さを目視決定したときに上限設定スイッチを
押して決めるようにしても良い。

【００３７】バケットに代えてフォークを装着しても良
く、これらを総称して「作業具」と呼ぶものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】フロントローダ装置付きトラクタの側面図

【図２】フロントローダに関する油圧回路、及び制御系
統図

【図３】自動停止手段、及び上限停止手段の機能を示す
作用図

【図４】レバー傾倒量とシリンダ速度との関係グラフを
示す図

【図５】レバー傾倒量とシリンダ速度との別関係グラフ
を示す図

【符号の説明】

１ 走行機体 １８ ブーム ２２ 作業具 ２５ 作業具用昇降操作具 Ｈ 自動停止手段 Ｉ 再昇降手段 Ｊ 上限停止手段 ａ 上限設定手段 ｈａ 高さ検出手段 ｈｂ 高さ設定手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に作業具が連結されたブームを揺動
   昇降可能に機体に連設してある作業機の昇降制御装置で
   あって、 前記ブームの走行機体に対する高さを検出する高さ検出
   手段と、前記ブームの走行機体に対する高さを設定する
   高さ設定手段とを設け、ブーム用の昇降操作具の昇降指
   令に基づいて駆動昇降される前記ブームが、前記高さ設
   定手段で設定された高さ位置になると自動的にその昇降
   動が止まるように、前記昇降操作具と前記高さ設定手段
   と前記高さ検手段とを連係する自動停止手段を備えてあ
   る作業機の昇降制御装置。
2. 【請求項２】 前記自動停止手段の作動によって前記ブ
   ームの昇降動が停止した後に、前記昇降操作具を一旦中
   立に戻してから前記ブームをその停止前の昇降移動と同
   じ方向に再昇降操作すると、前記停止位置を通り越して
   前記ブームを昇降移動可能となる再昇降手段が備えられ
   ている請求項１に記載の作業機の昇降制御装置。
3. 【請求項３】 前記ブームの最大上昇位置を設定する上
   限設定手段を備え、上昇移動する前記ブームが前記上限
   設定手段による設定高さに達するとその上昇移動を強制
   的に停止させる上限停止手段を備え、 前記上限設定手段による設定高さ位置が前記高さ設定手
   段による設定高さよりも低いときには、前記上限停止手
   段が前記自動停止手段に優先して作動するように連係さ
   れている請求項１に記載の作業機の昇降制御装置。
4. 【請求項４】 前記ブームの最大上昇位置を設定する上
   限設定手段を備え、上昇移動する前記ブームが前記上限
   設定手段による設定高さに達するとその上昇移動を強制
   的に停止させる上限停止手段を備え、 前記上限設定手段による設定高さ位置が前記高さ設定手
   段による設定高さよりも低いときには、前記上限停止手
   段が前記自動停止手段に優先して作動するように連係さ
   れるとともに、前記上限停止手段の作動後は前記昇降操
   作具の操作に起因しての前記上限設定手段による設定高
   さ以上へのブーム上昇動が阻止されるように連係されて
   いる請求項２に記載の作業機の昇降制御装置。