JPS63103129A - フロントロ−ダの作業具姿勢制御装置 - 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】 （産業上の利用分寿〕 本発明は、フロントローダの作業具姿勢制御装置ＴｉＣ
関するものである。

（従来の技術〕 トラクタ車体に装着して作業を行な５フロントローグは
、トラクタ車体にブームを昇降自在に枢支すると共に、
そのズームの先端に作業具、例えばパケットを回動自在
に枢着し、これらゲーム及Ｕ／＜ゲットを操作するズー
ムシリンダ及びパケットシリンダの油圧回路に、各シリ
ンダに対応する電磁弁を介装し、この電磁弁によってブ
ームの昇降、パケットのすくい、ダンプ方向の回動を制
御するよりにしている。

この種の７０ントローダにおいて、土砂等をすくい込む
場合、パケットの底面を地面に対して水平に接地させる
必要がある。そこで、ズームの下降動作時に、パケット
の姿勢を検出しながら、接地時にパケットか目標姿勢、
即ち水平接地するよりにパケットの姿勢を制御するもの
がある。

（発明が解決しよりとする問題点）　　　−しかし、従
来はズームの下降速度に関係なくパケット側独自で姿勢
制御を行なっているので、確実にパケットを底面水平状
態で接地できない場合があつ次。

即ち、ズームを十分高い位置から下降させる場合、或い
は高さが十分なくてもパケットが目標姿勢（底面水平）
から大きなずれがない場合には、ズームの下降動作中に
パケットを底面水平に姿勢制御することができるが、逆
にブームの位置が低い場合には、パケット制御系の応答
性等の関係から・パケットが接地する１でに底面水平状
態に姿勢を修正し得ないことがある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ズームの下
降動作時に、その下降開始時の高さに応じて作業具の姿
勢制御速度を変え、常に下降位置での作業具を目標姿勢
に制御できるようにすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、ズーム（１０）の下降動作時に、該ズーム（
１０）先端の作業具０３の姿勢を検出し、下降位置で作
業具［３を目標姿勢に丁べく該作業具α濁の姿勢を制御
するようにしたフロントローブの作業具姿勢制御装置に
おいて、ブームｆｌｏｌの下降動作開始時における作業
具（１３１の高さを測定する高さ測定手段ｖ３υを設け
、この高さ測定手段ｔ６ＩＪからの高さ信号により、高
さが低い時に作業具０３１の姿勢制御勤ｆ’ｌｉが速く
なるように、作業Ａ（Ｉ３の姿勢１１Ｊ御速度を変える
ための速度制御手段（６〜を設は北ものである。

（乍　用） ゲームｆ１０）を上昇位置から下降させて、下降位置で
の作業具−を目標姿勢（例えば水平接地）にする場合、
高さ測定手段：図によＶ作業具にの下降動作開始時にお
ける高さを測定する。そして、ブーム（ｌＯ）が下降動
作に移ると、それと同時に作業具α段の姿勢を検出しな
がら、下降位置での作業具ａ３１が目標姿勢となるより
に姿勢制御を行なうが、高さ測定手段；（２）からの高
さ４８号により、作業具賎の高さが低い時に姿勢制御動
作が速くなるように、高さの高低に応じて姿勢！ＩＮｆ
ｌｌｌ速度を変える。これは例えば可変利得増幅回路（
鈎により行なり。このよりに作業具（１３）の姿勢制御
速度を変えることによって、下降位置での作業ＡσＪを
目標姿勢に保つことが可能である。

（実施例〉 以下、図示の実施例について本発明を詳述すると、第２
図において、（１）はトラクタ車体、（２）は前輪、（
３）は後輪、１４）は後輪７エンダ、（６１は運転席で
ある。（６１は７０ントローダで、取付台（７）を介し
てトラクタ車体ＩＩＩの両側に着脱自在に立設されたマ
スト（８１と、このマスト（８）の上端部に枢軸（９）
で！＋降自在に枢支され友ゲームｆｌｏｌと、このブー
ム（ｌＯ）を昇降させるためのブームシリンダ（１１１
と、ズームｆｌｌ＋の先端に枢軸α２で回動自在に枢支
されたパケット（作業具）（Ｉ３と、パケットα４を回
動させるためのパケットシリンダーとから成る。

Ｑ５Ｊはトラクタ車体ｆｉ＋の傾斜を検出する傾斜セン
サで、７０ントローダ（６１側、例えばマスト（８）に
取付けられている。川はパケット賭の回動姿勢を検出す
る姿勢センナで、パケット賎背面側の１ラケツトαηに
取付けられているうこれらセンサ（１５１ｃＩ６１は、
第６図に示すように箱状のケース（ＩＩＩＩｌ内の区画
された二つのｇ　ｕ９１　＆Ｏ１内におも〕板（２１ｊ
とポテンショメータ圏とを組込んで成る。おもり板３υ
はケース賭に支持された回動軸（ハ）に取付けられ、ま
たポテンショメータ圏は回動軸回を介しておもり板■υ
に連動するよりに構成されており、従って、トラクタ車
体（１）、パケットαＪの姿勢の変化におもり板３ηが
応動し、ポテンショメータにから姿勢に応じ念電圧信号
か出るより、になっている。なお、宮０９）内にはダン
パオイル（２３ａ）が入れられている。

３ｚはポテンショメータ等から成る角度センサで、ズー
ム（ｌＯ）の角度を検出するよりに枢軸＋９１に連動し
て設けられている。

（２４１は操作装置で、第４図乃至第６図に示すように
、運転席（５１の一側方で後輪７エンダ（４）上に取付
けたケース’２５１に、前後、左右及び斜め方向に操作
自在な操作レバーｔ２Ｅ１、この操作レバー峻に連動す
る第１及び第２ボテンシヨメータロ賭等が組込ｌれてい
る。即ち、操作レバー脅な可動枠四に横軸例を介して枢
支され、また可動枠四は前後軸９１）を介してケース１
２５＋側に支持されており、従って、操作レバー礪は１
文する横軸′閲及び前後軸３１１の二軸を支点として、
第７図のよりに任意の方向に操作電 できるよ１５になっている。なお、操作レバー礪は図外
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ポテンショメータ回はズーム（１０１の昇降を指令
する昇降指令手段を構成するものであって、横軸劉を介
して操作レバー關の前後動作に連動し、かり操作レバー
（至）の操作量に応じた電圧の指令信号を出力する。第
２ポテンシヨメータ囚はバケツ）０３のダン１１丁くい
指令を出るダン１゜丁くい指令手１段を構成するもので
あって、前後軸３１）、可動枠のを介して操作レバー（
至）の左右動作に連動し、かつ操作レバー四の操作量に
応じた電圧の指令信号を出力する。操作レバー四の上端
には、自動運転時にオン操作するよりに押ボタン式の自
動スイッチ關が設けられている。

第７図は゛す７トシリンダ旧ｌ及びパケットシリンダ圓
の油圧回路を示し、Ｈにリフトシリング（ＩＩ）を制御
する第１１！磁弁で、上昇ソレノイド（１１１９と下降
ソレノイド例とを有する。β力はパケットシリンダ圓を
制御するＭ２電ａ弁で、ダン１ソレノイド關とすくいソ
レノイド例とを有する。これら電磁弁！；（４１０ηは
何れも流量比例型のもＶが使用されている０第１図は電
磁弁９位を駆動制御する電気回路を示す。第１図におい
て、１４０１１４１１は増幅回路、’４Ｚは昇降時の動
作方向を弁別する第１弁別回路で、第１ポテンシヨメー
タ（ロ）からの指令信号が基準値よりも大の時に上昇信
号を出力し、また、基準値よりも小の時に下降信号を出
力するよりになっている。

１４３１はダン１．すくい時の動作方向を弁別する第２
弁別回路で、第１弁別口路４４と同様に第２ポテンシヨ
メータ曽からの指令信号に応じてダンプ信号とすくい信
号とを夫々出力するよりになっている。

鵠は上昇ソレノイド駆動回路、（４目は下降ソレノイド
駆動回路で、これらは第１弁別回路’４Ｚから上昇信号
又は下降信号があった時にアナログスイッチ個又［１４
７１がオンして上昇ンレノイド皮又は下降ソレノイド例
を駆動するよりになっている。１４８Ｉはダングツレノ
イド駆動回路、＋４９１１２丁くいソレノイド駆動回路
で、これらは第２弁別回路１４３からダンプ信号又はす
くい信号かあった時にアナログスイッチ１６１１ｍ又は
Ｓυかオンしてグングンレノイド市又ニすくいンレノイ
ドロを駆動するよ５ｉＣ７！りている。

１５２１はサシ１ル、ホールド回路で、自動スイッチ３
をオンした時に姿勢センサ賎からのパケットαａの姿勢
信号を記憶する。１５３ｒ４はアナログスイッチテ、自
動スイッチ口のオフ時（手動時）４Ｃ７す。

グスイッチ（５急がオンし、オン時にＮ　ＯＴゲート開
を介してアナログスイッチｒ４がオンして、手動自動の
切換を行なりよりになっている。１５５にモード切換ス
イッチで、姿勢保持モードの接点−と水平接地モードの
接点β力とを有し、姿勢保持モードの時にアナログスイ
ッチＩ８１かオンしてサシグル、ホールド回路し力から
の信号を偏差増幅回８Ｉｒ１５９１に送り水平接地モー
ドの時にアナログスイッチ１６１１１がオンして傾斜セ
ンチ０５）からの傾斜信号を偏差増幅回路−に送るより
になっている。

：６υは角度センサ諧の角度信号からズームｆ１０１の
下降動作開始におけるバケツ１０１の高さを演算する高
さ演算回路で、これら角度センチ３ｚ及び高さ演算回路
１６１１により高さ測定手段図か構成されている。

（曽な速度＄り両手段としての可変利得増幅回路で、扁
さ演算回路ｉ６Ｄからの関さ信号により、パケット高さ
が高い時にパケットαＪの姿勢制御速度が遅くなり、逆
に低い時に速くなるように利得が変化すべく構成されて
いる。詞はＡＮＤゲートで、水平接地モードで第１弁別
回９ｇ、：ｑηから下降信号があっり時にアナログスイ
ッチ（８）をオンさせて、偏差増幅回路ｌｉ５ｇｊの偏
差信号を可変利得増幅回路、６３Ｉに送り、それＪｌ）
（２，）ＩＩＫＮＯＴダートａｌｆｌを介してアナログ
スイッチ間をオンさせ、偏差信号を直接第２弁別回路瞥
、ンレノイド駆動Ｉ！！回路藺又は嫡に送るようになっ
ている。

上記構成において、手動制御の際には、操作レバー（財
）の自動スイッチ特をオフした１１で、操作レバー（至
）を操作すれば良く、この操作レバー２Ｑを第６図に示
す矢印方向に操作することによって、ズーム（１αの上
昇、下降、バケツ）ｔＥｌのダンプ、丁くい、及びこれ
らを組合せた複合操作ができる（第８図参照）。

例えば、パケットαＪのすくい動作に際し、操作レバー
（至）を左方のすくい側に向かって回動操作すす ると、横４軸３１）を介して第２ポテンシヨメーター２
１１１１が作動し、その操作量に応じて抵抗値か変化し
て所定の指令信号が出る。そして、第２弁別回ＦＩ＆旧
か指令信号を弁別してすくい信号を出力するので、アナ
ログスイッチ別がオンし、第２ボテシシヨメータ銘から
の指令信号をすくいンレノイド駆動回路４濁に送り、こ
のすくいソレノイド駆動回路暗によってすくいソレノイ
ドｃ１９）を指令信号に比例した電流で駆動し、第２電
磁弁口がすくい側に切換わる。従って、第２電磁弁ａで
が指令信号に比例した開度ですくい側に切換わり、パケ
ットシリングα弔が収縮するため、パケット■が枢軸ｕ
２１ｍりにすくい動作をする口 自動制御の際には、操作レバー（至）の自動スイッチ略
を押してオンすると共に、モード切換スイッチ側で姿勢
保持モードと水平接地モードとの切換えを行な９つ自動
スイッチ關をオンすれば、アナログスイッチ（５３ｉか
オフし、第２ポテンシヨメータ２８を解除すると同時に
、アナログスイッチ曽かオンする。

第９図に実線で示すよりにズーム（１０）の上昇位置で
バケツ）０３）をダング動ｆ’ｌｌ：させて土砂等を放
出した後、パケットα４を降して底面を水平接地させる
場合には、モード切換スイッチ開を水平接地モードにセ
ットし、操作レバー弼を下降方向に操作する。すると手
動制御時と同様、下降ソレノイド（４５１に通電されて
第１電磁弁−が下降側に切換わり、ズームシリンダ（Ｉ
ｌ＋が収縮して操作レバー例の操作量に比例した速度で
ズーム（１０）が下降動作を開始する。また水平接地モ
ードではアナログスイッチＦ６（１閃かオンし、アナロ
グスイッチ（資）がオフするため、偏差増幅回路−が姿
勢センナαＱで検出されたパケットα四の姿勢信号と、
傾斜センサσ６ノで検出されたトラクタ車体＋１１の傾
斜信号との偏差を寒め、その偏差信号を可変利得増幅回
路１６３１へと送る。一方、角度センサ′３２か下降動
作開始時におけるズーム（ｌＯ）の角度を検出し、その
角度信号を高さ演算回路βυがｔｔ込み、バケツ）０３
１の高さを演算して、その高さ信号により可変利得増幅
回路ｊ６３１の利得を制御する。この場合には、バケツ
１−Ｑ３が水平接地すべき時の姿勢から大きくダン１側
に偏位しているが、パケットα４が比較的高い位置にあ
るため、下限まで下降する間に十分にバケツ）Ｉ１３の
姿勢制御を行なえるよ５な利得とする。パケット０国の
高さが低ければ、急速にバケツ）（１Ｂ＋の姿勢を制御
すべく姿勢制御動作を速くする必要があり、従って、高
さ信号により利得を上げる。可変利得増幅回路（囮で所
定の利得により増幅された偏差信号は、アナログスイッ
チ匈を介して第２弁別回路日に送ジ、〕（ケケラ（１３
）を姿勢制御すべき方向を判別する。この場合はバケツ
）Ｑ３１かダング側にあるため、第２弁別回路（４３が
すくい信号を出力し、アナログスイッチ供をオンする。

従って、可変利得増幅回８Ｉ！：曽で増幅された偏差信
号がアナログスイッチ削を介してすくいソレノイド駆動
回路暗へと送られ、第２電磁弁口のすくいソレノイド曽
を駆動するので・第２電磁弁３ηが偏差信号に比例した
開度で丁くい側に切換わり、パケットシリンダ（Ｉ４１
が収縮してパケット賎が水平接地すべき姿勢に制御され
る。依って、ズームｆｌｏｌが下限ｌで下降すれば、パ
ケットＱ３１はその底面か水平接地するので、その後、
直ちにトラクタ車体［１）を前進させれば土砂等のすく
い込みが可能である。また傾斜センサｕ８１でトラクタ
車体＋１１の傾斜を検出し、その傾斜信号とパケットα
濁の姿勢信号との偏差を求めているため、傾斜地でもパ
ケットα四の底面を確実に接地させることができる。

バケツ１３の高さの測定は、次のよりにしてなされる。

即ち、第９図に図すよりにトラクタ車体■が水平面上に
あり、パケットα３の底面と前後輪＋２１１３１の接地
点を結んだ線分が水平である時、ゲームｔｌｏｌの枢軸
＋９１に取付けた角度セン？’３Ｓ５の示す角度をθＯ
とし、パケットαＪの枢軸αりからブーム（１０）の枢
軸＋９１　’！での高さを１１ｏとする。そこで、第１
０図に示すよりに角度センサ３ｚの角度信号から、θに
対するｇｏの大小関係を判別する。セしてθくθＯであ
れば、パケットの高ざｈをｈｏ＋　Ｌａ１ｎ　（θＯ−
θ）の計算式により釆め、逆にθ〉θＯであれば、ｈａ
　−Ｌｓｉｎ（トθ０）の計算式により求める。なお、
Ｌはゲーム叫の枢軸（９）０４間の長さである。

なお１．ズームｆｌｏｌの基部等に傾斜センナを取付け
、その傾斜センサでズーム（１０）の傾斜角度を検出し
てもバケツ）Ｑ３１の高さを求めることができる。

パケット０〜の姿勢を保持し一１’！’！で！＋降させ
る場合には、モード切換スイッチ＋５５を姿勢保持モー
ドにセットし、自動スイッチ關をオンする。すると、姿
勢センサ（＋６１で検出されたパケット０３の姿勢信号
をサンプル、ホールド回路−が記憶し、偏差増幅回路環
がこの信号と昇降に伴なって変化する姿勢センサ賎から
の姿勢信号との偏差を氷め、その偏差信号がアナログス
イッチ（６η（ロ）を介して後段に送り、パケットα〜
が自動スイッチ關のオン時の姿勢を保持すべく制御する
。

なお実施例では、作業具としてバケツＨＩ３を例示して
いるが、パケットα３に限らず、フォークその他のアタ
ッチメントでも良い。その場合、作業具を任意に着脱し
て又換できるよりにする場合には、ズーム（ｌＯ）の先
端に取付ブラケットを枢着し、この取付ブラケットに作
業具をピン等で着脱自在に装着する構造にする一方、取
付ブラケット側に姿勢センサＩＪｉ！ｌを設けておけば
、各種ｆｉｌ：ＭＡがあっても、作業真個々に姿勢セン
−？ｔ１６）を設ける必要がなく非常に便利である。

また傾斜センサｔＪ５１はトラクタ車体（１１に取付け
ても良い。

更に実施例では、目標姿勢として水平接地を示したが、
下降位置で所定の姿勢に保つ必要のある場合にも応用で
きる。

（発明の効果） 本発明によれば、下降動作開始時における作業具の高さ
を測定し、その高さ信号により、高さが低い時に作業具
の姿勢制御動作が速くなるべく姿勢制御速度を変えるよ
りにしているので、作業具をどの高さがら下降させる場
合にも、下降位置での作業機を目標姿勢に制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を例示するものであって、第１
図に制御系の電気回路図、第２図はトラクタの側面図、
第６図はセッサの断面図、第４図は操作装置の背面図、
第５図は向断面背面図、第６図に第５図のＸ−Ｘ矢視図
、第７図は油圧回路図、第８図は制御位置の説明図、第
９図は作用説明図、第１０図は７０−チャートである。 ＋１１・・・トラクタ車体、１６１・・・７０ントロー
ダ、ｆｉｏ＋・・・ブーム、　０３１・・・バケツ）（
ｆ’＞−業具）、弘・・・傾斜センサ、１１６１・・・
姿勢センサ、■炉・・操作装置、（至）・・・操作レバ
ー、開端・・・ポテンショメータ（指令手段）、９錆・
・・電磁弁、：４２１１４３１・・・弁別回路、６９）
・・・偏差増幅回路、１＠・・・高さ測定手段、［叫・
・・可変利得増幅回転（速度制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ブーム（１０）の下降動作時に、該ブーム（１０）
   先端の作業具（１３）の姿勢を検出し、下降位置で作業
   具（１３）を目標姿勢にすべく該作業具（１３）の姿勢
   を制御するようにしたフロントローダの作業具姿勢制御
   装置において、ブーム（１０）の下降動作開始時におけ
   る作業具（１３）の高さを測定する高さ測定手段（６１
   ）を設け、この高さ測定手段（６１）からの高さ信号に
   より、高さが低い時に作業具（１３）の姿勢制御動作が
   速くなるように、作業具（１３）の姿勢制御速度を変え
   るための速度制御手段（６３）を設けたことを特徴とす
   るフロントローダの作業具姿勢制御装置。