バケット用制御装置および作業機械
【課題】堆肥原料を効率良く脱水処理するとともに攪拌および切り返し処理することにより効率の良い堆肥化が可能な制御をすることができるバケット用制御装置を提供する。
【解決手段】バケット本体32の開口部31にメインクランプ33を開閉自在に設ける。メインクランプ33は、メインシリンダ36により開閉作動させる。メインクランプ33の先端側に、サブクランプ42をバケット本体32内へ屈曲可能に軸支する。メインクランプ33に対してサブクランプ42をサブシリンダ43によりバケット本体32内へ屈曲動作させる。メインシリンダ36およびサブシリンダ43は、シーケンス回路および電磁弁を含む油圧回路を備えた制御手段により繰返し開閉作動させる。
【解決手段】バケット本体32の開口部31にメインクランプ33を開閉自在に設ける。メインクランプ33は、メインシリンダ36により開閉作動させる。メインクランプ33の先端側に、サブクランプ42をバケット本体32内へ屈曲可能に軸支する。メインクランプ33に対してサブクランプ42をサブシリンダ43によりバケット本体32内へ屈曲動作させる。メインシリンダ36およびサブシリンダ43は、シーケンス回路および電磁弁を含む油圧回路を備えた制御手段により繰返し開閉作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆肥の切返し作業に適するバケット用制御装置および作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
家畜の糞尿の堆肥化は、従来農業用トラクタおよびホイールローダなどで攪拌、切り返しによって堆肥化を促進している。
【０００３】
または、定置式の脱水装置によって糞尿に圧縮をかけ、水分を抜き、さらに攪拌して堆肥化している。
【０００４】
糞尿に水分量が多いと、堆肥になるための時間がかかり、堆肥舎からの搬出が遅くなる。また、定置式の脱水装置は、非常に高価である。
【０００５】
一方、バケット本体の開口部に対して押し板を開閉自在に設け、油圧シリンダにより、この押し板を開閉作動することで、汚泥処理における液分離をするバケット装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２９５１４号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記液分離用のバケット装置は、バケット本体に対して押し板を一度だけ閉じることで汚泥から水分を一度で搾り出す脱水処理をするもので、汚泥処理には適した動作であるが、このような動作は、家畜の糞尿などの堆肥原料を堆肥化する際の脱水、攪拌および切り返し処理には適さない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、堆肥原料を効率良く脱水処理するとともに攪拌および切り返し処理することにより効率の良い堆肥化が可能な制御をすることができるバケット用制御装置および作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、開口部を有するバケット本体と、バケット本体の開口部に開閉自在に設けられたクランプと、クランプを開閉作動させるクランプシリンダと、クランプシリンダを繰返し開閉作動させる制御手段とを具備したバケット用制御装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のバケット用制御装置におけるクランプが、バケット本体の開口部内に開閉自在に設けられたメインクランプと、メインクランプの先端側にバケット本体内へ屈曲可能に軸支されたサブクランプとを備え、クランプシリンダは、メインクランプを開閉作動させるメインシリンダと、サブクランプを屈曲作動させるサブシリンダとを備え、制御手段は、メインシリンダおよびサブシリンダをそれぞれ繰返し作動させる機能を備えたものである。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のバケット用制御装置における制御手段が、クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するフリップフロップタイマ回路を具備したものである。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３記載のバケット用制御装置における制御手段が、メインクランプおよびサブクランプの閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、メインクランプおよびサブクランプの開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるメイン・サブ切替用電磁弁を具備したものである。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、車体と、車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体と、作業腕体の先端部に取付けられた請求項１乃至４のいずれか記載のバケット用制御装置で制御されるバケット装置とを具備した作業機械である。
【００１３】
請求項６に記載された発明は、請求項５記載の作業機械における車体が、下部走行体と、下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、作業腕体は、上部旋回体に上下方向回動可能に軸支されたブームと、ブームの先端に前後方向回動可能に軸支されたアームと、ブームを回動するブームシリンダと、アームを回動するアームシリンダと、バケット装置を回動するバケットシリンダとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、制御手段によりクランプシリンダを繰返し開閉作動させて、バケット本体に対しクランプを繰返し開閉作動させることで、堆肥原料をバケット本体内で攪拌しながら効率良く脱水処理できるとともに、効率の良い攪拌および切り返し処理を行なうことができ、肥料化の効率を向上できる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、メインシリンダを繰返し開閉作動させ、サブシリンダを繰返し屈曲作動させることで、メインクランプの繰返し開閉作動だけでは得られない、効率の良い脱水処理、効率の良い攪拌および切り返し処理を、サブクランプによって行なうことができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、制御手段のフリップフロップタイマ回路が、クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するので、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプを開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料をバケット本体内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料をバケット本体内に保持したまま振動圧縮することができる。
【００１７】
請求項４に記載された発明によれば、制御手段のメイン・サブ切替用電磁弁により、クランプ閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、クランプ開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるので、時間設定の異なる２系統の作動回路を、１系統でシンプルに、かつ安価に構成できる。
【００１８】
請求項５に記載された発明によれば、車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体により、バケット装置を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００１９】
請求項６に記載された発明によれば、下部走行体、下部走行体に対し旋回可能な上部旋回体、上部旋回体に対しブームシリンダにより上下方向回動可能なブーム、ブームに対しアームシリンダにより前後方向回動可能なアーム、アームに対しバケットシリンダにより回動可能なバケット装置を備えているので、バケット装置を自在に動かすことができ、作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るバケット用制御装置および作業機械を、図１乃至図２１に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、堆肥原料の脱水、攪拌および切り返し処理に用いる作業機械11を示し、この作業機械11は、車体12が、下部走行体13と、この下部走行体13に旋回可能に設けられた上部旋回体14とを備え、この上部旋回体14に、エンジンおよびこのエンジンにより駆動されるポンプなどを有する動力装置15と、オペレータの運転室を形成するキャブ16と、作業装置17とが搭載され、この作業装置17は、上部旋回体14から、少なくとも上下方向に回動される作業腕体18が突設され、この作業腕体18の先端部にバケット装置19が取付けられている。
【００２２】
作業腕体18は、上部旋回体14にブーム21が上下方向回動可能に軸支され、ブーム21の先端にアーム22が前後方向回動可能に軸支され、ブーム21は、上部旋回体14とブーム21との間に設けられたブームシリンダ23により回動され、アーム22は、ブーム21とアーム22との間に設けられたアームシリンダ24により回動され、アーム22の背面には、バケットリンケージ25を介してバケット装置19を回動するバケットシリンダ26が設けられている。
【００２３】
このバケットシリンダ26のロッド先端は、リンク27によりアーム22の先端近傍に連結されている。バケット装置19は、そのブラケット28の一端が支軸29によりアーム22の先端に回動自在に連結され、ブラケット28の他端にバケットリンケージ25の先端が軸30により回動自在に連結されている。
【００２４】
図２乃至図７に示されるように、バケット装置19は、開口部31を有するバケット本体32を備え、このバケット本体32の開口部31にクランプとしてのメインクランプ33がバケット本体上部ブラケット34の支軸35により開閉自在に軸支され、このメインクランプ33を開閉作動させる２本のクランプシリンダとしてのメインシリンダ36が、バケット本体32の背面ブラケット37に嵌着された軸38と、メインクランプ33の基端ブラケット39に嵌着された軸40との間に設けられ、さらに、メインクランプ33の先端側に支軸41により、クランプとしてのサブクランプ42がバケット本体32内へ屈曲可能に軸支され、このサブクランプ42をメインクランプ33に対してバケット本体32内へ屈曲動作させる２本のクランプシリンダとしてのサブシリンダ43が、メインクランプ33上のブラケット44に嵌着された軸45と、サブクランプ42の基端ブラケット46に嵌着された軸47との間に設けられている。
【００２５】
図４および図５に示されるように、サブクランプ42からバケット本体32内に複数の刃板48が突設され、また、図４に示されるように、サブクランプ42の先端から外側には、サブクランプ42の先端を補強する補強板49が取付けられている。
【００２６】
図２に示されるように、バケット本体32の左右部の内側板32sと、メインクランプ33およびサブクランプ42との間には、開口部31にて最大の隙間50が設けられ、この隙間50がバケット内部に進むほど狭くなるように、左右部の内側板32sが、中央寄りに傾斜されている。この構造により、メインクランプ33およびサブクランプ42がバケット本体32の内部に移動するほど、バケット内の堆肥原料Ｗは、左右部の内側板32sに沿って中央側へ圧縮される。
【００２７】
図３乃至図５に示されるように、バケット本体32の底板部から背板部にわたって中央部に切欠部51が開口形成され、この切欠部51の内側に、底板部52にヒンジ53により取付けられた押出板54が、バケット本体32の開口部31と対向する背面部から開口部31側へ押出し可能に設けられている。
【００２８】
この押出板54は、図４に示されるように、バケットリンケージ25に設けられたブラケット55に、屈曲形のリンク56の一端が軸57により回動自在に連結され、このリンク56の他端が、押出板54の背面ブラケット58に軸59により回動自在に連結されている。
【００２９】
図２乃至図７に示されるように、バケット本体32、メインクランプ33、サブクランプ42、刃板48および押出板54には、パンチングメタルが用いられ、円形の通液孔60が穿設されているので、家畜糞尿などの堆肥原料を圧縮したときに出る水分を透過する。
【００３０】
バケット本体32に対しメインクランプ33を開閉し、メインクランプ33に対しサブクランプ42を屈曲させるクランプ機構61は、バケット内の堆肥原料Ｗの単なる密閉だけではなく、山積みとなった堆肥原料を圧縮するため、油圧のメインシリンダ36およびサブシリンダ43にて動作し、アーム22、ブーム21等の作業装置17より独立して稼働される。
【００３１】
図８は、メインシリンダ36にて圧縮された家畜糞尿などの堆肥原料をさらに圧縮するために設けられた可変容量機構62の動作を示す。この可変容量機構62は、バケット容量を変動させる機構で、サブクランプ42を屈折させ容量を変化させるサブシリンダ43と、バケットバケットリンケージ25にリンク56を介して押出板54を連結して、この押出板54によりバケット動作と同期してバケット容量を変化させる。
【００３２】
次に、このバケット装置19の作用を説明する。
【００３３】
クランプ機構61は、そのメインクランプ33およびサブクランプ42の圧縮作用により、バケット本体32、メインクランプ33およびサブクランプ42の全面に穿設された通液孔より糞尿水分を透過させて絞り出す。さらに、メインクランプ33およびサブクランプ42の断続的な加減圧を繰り返すことにより、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌して均一化するとともに、バケット内の堆肥原料Ｗ全体の水分を全面の通液孔を透過させて放出させる。
【００３４】
このとき、家畜糞尿の粘度によって通液孔60に目詰まりが起こり、通液孔60のみでは十分な透過が行えない場合も起こり得るので、図２に示されるように、バケット本体32の左右部の内側板32sとメインクランプ33およびサブクランプ42との間に隙間50を設けて、通液孔60の日詰まりにより透過できない余剰水分を、これらの左右の隙間50より放出させる。
【００３５】
バケット本体32内からバケット内の堆肥原料Ｗを放出するときは、メインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰り返しながら、断続的に開放することにより、加圧により締め固まった家畜糞尿などの堆肥原料を粉砕攪拌しながら放出して、堆肥原料に空気を混入させることができる。
【００３６】
図８に示されるように、可変容量機構62は、（ａ）に示されるようにメインシリンダ36によりメインクランプ33を閉じて１次圧縮した状態で、（ｂ）に示されるようにサブシリンダ43によりサブクランプ42を屈曲させて、バケット本体32の内容量を縮小変化させることで２次圧縮するとともに、バケットシリンダ26によりバケット本体32を引き起こす動作により、相対的にリンクが押出板54をバケット本体32内に押出し、バケット本体32内容量をさらに縮小変化させることで、バケット内の堆肥原料Ｗを３次圧縮する。
【００３７】
要するに、図８（ａ）に示されるように、バケット本体32を抱え込んだ姿勢で閉じられたバケット内容量が最大となり、図８（ｂ）に示されるように、バケット本体32を返した姿勢でサブクランプ42を屈曲させるとバケット内容量は最小となる。これにより、２割程度の減容量が可能となる。
【００３８】
次に、図９乃至図１３を参照しながら、一連の作業工程を説明する。
【００３９】
図９に示されるように、メインシリンダ36を収縮させて、メインクランプ33をバケット本体32から開放させ、バケット本体32の開口部31を開き、メインクランプ33およびサブクランプ42の閉じ動作により、堆肥原料をバケット本体32内にすくい込む。
【００４０】
図１０に示されるように、メインシリンダ36を伸長させて、メインクランプ33をバケット本体32内に押込むことで、堆肥をバケット内に密閉し、圧縮する。
【００４１】
図１１に示されるように、サブクランプ42を折り曲げることによってさらにバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮する。この状態において、電磁油圧弁の操作によりメインクランプ33の全体で断続的な加減圧を繰り返すことによって、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌して均一化するとともに、圧縮し、脱水する。
【００４２】
図１２に示されるように、バケットシリンダ26によりバケットを引き起こすことで、バケットバケットリンケージ25とリンクとの移動量の相違によって、バケット本体32内の押出板54が押し出され、バケット内の堆肥原料Ｗを、より圧縮する。
【００４３】
図１３に示されるように、バケット内の堆肥原料Ｗを放出するときは、メインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰り返しながらバケット内の堆肥原料Ｗを放出することにより、固まった堆肥を粉砕攪拌して、空気を混入させる。このとき、メインクランプ33およびサブクランプ42は、電磁油圧弁の操作により、開閉を繰り返しながら徐々に開けられていく。電磁油圧弁は、メインクランプ33およびサブクランプ42の開時間および閉時間を設定するタイマにより開閉作動されるので、開閉時間は調整可能である。
【００４４】
このようにして、家畜糞尿などの堆肥原料は、そのままでは含水率が高く、堆肥化するには適切な状態とは言えないが、適度に脱水することで、堆肥化の期間を短縮することができる。さらに、定期的に堆肥を攪拌して微生物に酸素を供給する切り返し作業を行なうことで、堆肥化を効率よく行うことができる。
【００４５】
次に、図１乃至図１３に示された実施の形態の効果を説明する。
【００４６】
バケット本体32内にバケット内の堆肥原料Ｗを収納して、メインクランプ33を閉じることで、バケット内の堆肥原料Ｗから第１段階の脱水をし、メインクランプ33に対しサブクランプ42を閉じることで、さらにバケット内の堆肥原料Ｗから第２段階の脱水をするので、バケット内の堆肥原料Ｗを効率良く脱水処理でき、効率の良い堆肥化を図れる。また、バケット本体32に対するメインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰返すことで、効率の良い攪拌および切り返し処理を行なうことが可能である。
【００４７】
バケット本体32の開口部31と対向する背面部から開口部側へ押出板54を押出すことで、メインクランプ33およびサブクランプ42の閉じ動作で縮小されたバケット本体32内の容積を、さらに縮小させることができ、バケット内の堆肥原料Ｗの脱水効率をさらに向上させて、効率の良い堆肥化を図れる。
【００４８】
サブクランプ42からバケット本体32内に突設された複数の刃板48により、バケット本体32内のバケット内の堆肥原料Ｗを粉砕しながら落下させることができ、堆肥化に必要な醗酵を促がすことができる。
【００４９】
バケット本体32、メインクランプ33およびサブクランプ42に穿設された通液孔60を通してバケット内の堆肥原料Ｗから絞り出された液を外部へ効率良く排出できるとともに、円形の通液孔60には、バケット内の堆肥原料Ｗが引掛かり難い効果がある。
【００５０】
車体12から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体18により、バケット装置19を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００５１】
下部走行体13、下部走行体13に対し旋回可能な上部旋回体14、上部旋回体14に対しブームシリンダ23により上下方向回動可能なブーム21、ブーム21に対しアームシリンダ24により前後方向回動可能なアーム22、アーム22に対しバケットシリンダ26により回動可能なバケット装置19を備えているので、このバケット装置19を自在に動かすことができ、堆肥の脱水、攪拌および切り返し作業における作業性を向上できる。
【００５２】
次に、図１４乃至図２１は、バケット装置19のメインシリンダ36およびサブシリンダ43を制御する油圧回路および電気回路と、その制御時のタイムチャートを示し、家畜糞尿などのバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮して脱水する際は、バケット本体32の開口部31に開閉可能に取付けられたメインクランプ33を閉じるとともに、サブクランプ42を屈曲作動して、バケット内の堆肥原料Ｗを圧縮し、また、バケット内の堆肥原料Ｗの圧縮時および放出時に、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌するために、メインクランプ33およびサブクランプ42に断続的な開閉機能を設け、断続的な開閉操作を自動的に実現させる。
【００５３】
図１４は、キャブ16内に設置された座席STの周囲に設けられたスイッチ類の配置を示し、座席STの右側に位置する操作レバーLV-Rの先端には、右手で操作される振動用の右手レバースイッチSW1-A，SW1-Bが設けられ、座席の左側に位置する操作レバーLV-Lの先端には、左手で操作される連動用の左手レバースイッチSW3-A，SW3-Bが設けられ、座席STの前方に設置された走行用レバー・ペダルTrの右側には、右足で中央の支点軸を中心に双方向操作されるメインクランプ作動用の右足操作型パイロット切替弁PVが設けられ、走行用レバー・ペダルTrの左側には、左足中央の支点軸を中心に双方向操作されるサブクランプ作動用の左足フットスイッチSW2-A，SW2-Bが設けられている。
【００５４】
図１５は、キャブ16内に設置されたコントロールボックスCBの外観を示し、その正面には、クランプ振動用のフリップフロップタイマ回路の作動時間を設定する４個の可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4が設けられ、可変抵抗器VR-1は、図１８に示されるように右手レバースイッチSW1-Aの作動時のオン時間t1を設定し、可変抵抗器VR-2は、右手レバースイッチSW1-Aの作動時のオフ時間t2を設定し、可変抵抗器VR-3は、図１９に示されるように右手レバースイッチSW1-Bの作動時のオン時間t3を設定し、可変抵抗器VR-4は、レバースイッチSW1-Bの作動時のオフ時間t4を設定する。
【００５５】
図１６は、メインシリンダ36およびサブシリンダ43を手動で開閉作動させるとともに自動的に繰返し開閉作動させる制御手段63を示し、パイロットポンプPpに、右足操作型パイロット切替弁PVと、パイロット電磁弁SOL1とが、並列に接続され、これらを経てシャトル弁Sh1，Sh2がそれぞれ接続され、これらのシャトル弁Sh1，Sh2に振動用パイロット切替電磁弁SOL2を経て、コントロール弁CVのパイロット圧作用部がそれぞれ接続されている。
【００５６】
一方、メインポンプPmに、コントロール弁CVおよびメイン・サブ切替用電磁弁SOL3を経て、メインシリンダ36と、サブシリンダ43とが接続されている。
【００５７】
パイロット電磁弁SOL1、振動用パイロット切替電磁弁SOL2、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3の各ソレノイドは、シーケンス回路SEに接続され、このシーケンス回路SEにより制御される。
【００５８】
図１７は、シーケンス回路SEを示し、右手レバースイッチSW1-A，SW1-Bと、左足フットスイッチSW2-A，SW2-Bと、左手レバースイッチSW3-A，SW3-Bと、リレーRL1，RL2，RL3，RL4，RL5，RL6，RL7と、第１のタイマT1および第２のタイマT2と、フリップフロップタイマ回路FF-A，FF-Bと、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-A，SOL1-Bと、振動用パイロット切替電磁弁SOL2のソレノイドと、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のソレノイドとによって構成されている。以下、振動用パイロット切替電磁弁SOL2、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3と電気回路上で言うときは、それらのソレノイドを指し示すこととする。
【００５９】
本バケット用制御装置の油圧回路および電気回路の特徴は、大別すると、「振動回路」と、「パイロットバルブと電気スイッチの併用による擬似１系統追加と連動回路」の２つに分けられる。
【００６０】
先ず、振動回路の操作と、作動原理を説明する。
【００６１】
本振動回路の操作は、図１４に示される右手レバースイッチSW1-AまたはSW1-Bにて行う。この右手レバースイッチSW1-AまたはSW1-Bを作動すると、リレーRL1またはRL2が作動して、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOL1-Bが励磁されてパイロット電磁弁SOL1が切替わるとともに、フリップフロップタイマ回路FF-AまたはFF-Bを経由して振動用パイロット切替電磁弁SOL2が同時に作動する。
【００６２】
この振動用パイロット切替電磁弁SOL2の作動時間は、図１５に示されたコントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4にて調整する。このコントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1にて図１８中のt1を、可変抵抗器VR-2にて図１８中のt2をそれぞれ調整するとともに、可変抵抗器VR-3にて図１９中のt3を、可変抵抗器VR-4にて図１９中のt4をそれぞれ調整する。
【００６３】
この振動回路は、フリップフロップタイマ回路FF-AまたはFF-Bにより、振動用パイロット切替電磁弁SOL2のオン／オフを繰返し動作させ、コントロール弁CVの両端に作用するパイロット油圧を交互に入れ替えることで、メインシリンダ36のヘッド側およびロッド側に作動油圧を交互に供給して、メインクランプ33を振動させるものであり、この振動回路の特徴は、オン時間t1およびオフ時間t2と、オン時間t3およびオフ時間t4の２系統のタイミングが設定可能で、各系統のオン時間およびオフ時間を、可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4により、それぞれ独立して設定することができる。
【００６４】
このように、２系統のタイミングを調整することにより、メインクランプ33の開放側に作動する時間と閉口側に作動する時間との比率を変化させることができ、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプ33を開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内に保持したまま振動圧縮することができる。よって、２種類の回路を別個に設ける通常の油圧式振動装置より安価に構成できる。
【００６５】
次に、パイロット弁と電気スイッチの併用による擬似１系統追加および連動回路を説明する。
【００６６】
メインクランプ33のメインシリンダ36を作動させる場合は、右足操作型パイロット切替弁PVを作動して開閉操作を行なう。この右足操作型パイロット切替弁PVを作動させると、シャトル弁Sh1またはSh2を経由してコントロール弁CVにパイロット油圧が供給され、このコントロール弁CVが、メインポンプPmから供給される作動油を切替制御して、メインシリンダ36を作動し、メインクランプ33を開閉作動する。
【００６７】
サブクランプ42のサブシリンダ43を作動させる場合は、左足フットスイッチSW2-AまたはSW2-Bにて操作を行なう。この左足フットスイッチSW2-AまたはSW2-Bを作動すると、リレーRL3またはRL4が作動し、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOLl-Bと、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3が同時に作動して、サブシリンダ43に油圧が供給され、サブクランプ42が屈曲または戻り作動する。
【００６８】
メインシリンダ36とサブシリンダ43の連動動作は、左手レバースイッチSW3-AまたはSW3-Bにて操作を行ない、この左手レバースイッチSW3-AまたはSW3-Bを作動すると、リレーRL5またはRL6と、第１のタイマT1または第２のタイマT2が同時に作動し、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOLl-Bが作動するとともに、各タイマT1，T2を経由してリレーRL7が作動し、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3が作動する。
【００６９】
メインクランプ33およびサブクランプ42の閉口動作では、第１のタイマT1のパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダ36の動作が一定時間（図２０にてオン時間t5）継続した後、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のオンにより、サブシリンダ43の屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮する。また、メインクランプ33およびサブクランプ42の開放動作では、第２のタイマT2のインターバル作動によって、サブシリンダ43の開放動作が一定時間（図２１にてオン時間t6）継続した後、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のオフにより、メインシリンダ36の開放動作に切替える。
【００７０】
これにより、通常は、２系統の油圧回路増設が必要であるが、本回路では、パイロット弁の操作とフットスイッチの操作を併用して、１系統の油圧回路を使用して擬似的に２系統の各操作を可能とした。これにより、通常使われている１系統の油圧回路を排除することなく電磁弁による操作回路を追加できる。同時に、油圧系統が多岐にわたると操作が煩雑になるため、本機はシーケンス回路SEにより、メインクランプ33に対するサブクランプ42の屈折を自動操作することも可能である。
【００７１】
次に、図１４乃至図２１に示された実施の形態の効果を説明する。
【００７２】
制御手段63によりクランプシリンダ36，43を繰返し開閉作動させて、バケット本体32に対しクランプ33，42を繰返し開閉作動させることで、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内で攪拌しながら効率良く脱水処理できるとともに、効率の良い攪拌および切り返しを行なうことができ、肥料化の効率を向上できる。
【００７３】
メインシリンダ36を繰返し開閉作動させ、サブシリンダ43を繰返し屈曲作動させることで、メインクランプ33の繰返し開閉作動だけでは得られない、効率の良い脱水処理、効率の良い攪拌および切り返し処理を、サブクランプ42によって行なうことができる。
【００７４】
制御手段63のフリップフロップタイマ回路FF-A，FF-Bが、コントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4によって、メインクランプ33を開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するので、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプ33を開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内に保持したまま振動圧縮することができる。
【００７５】
制御手段63のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3により、クランプ閉口動作では、第１のタイマT1のパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダ36の動作が一定時間継続した後、サブシリンダ43の屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮するとともに、クランプ開放動作では、第２のタイマT2のインターバル作動によって、サブシリンダ43の開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダ36の開放動作に切替えるので、時間設定の異なる２系統の作動回路を、１系統でシンプルに、かつ安価に構成できる。
【００７６】
車体12から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体18により、バケット装置19を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００７７】
下部走行体13、この下部走行体13に対し旋回可能な上部旋回体14、この上部旋回体14に対しブームシリンダ23により上下方向回動可能なブーム21、このブーム21に対しアームシリンダ24により前後方向回動可能なアーム22、このアーム22に対しバケットシリンダ26により回動可能なバケット装置19を備えているので、バケット装置19を自在に動かすことができ、作業性を向上できる。
【実施例】
【００７８】
図２２は、本バケット用制御装置により脱水処理されるとともに攪拌および切り返し処理された家畜糞尿内の温度変化を示すグラフであり、脱水、攪拌および切り返し処理された直後に、外気温が低下しているにも拘わらず、糞尿の表面に近い場所ほど醗酵が進んで急激な温度上昇が現れており、醗酵が進んでいることが分かる。
【００７９】
このように、本発明は、バケット装置19が装着可能な車輌において家畜糞尿などのバケット内の堆肥原料Ｗの水分を絞る(脱水する)ことが可能であり、また、攪拌、切り返しが可能なバケット用制御装置であり、クランプの断続的な開閉(圧縮)を繰り返すことによって、さらに脱水効果が得られるものであり、堆肥化を効率良く促進させるバケット用制御装置でもある。
【００８０】
本発明は、油圧ショベルなどの旋回型の作業機械11や、ローダなどのアーティキュレート車両型の作業機械に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係るバケット用制御装置により制御されるバケット装置を備えた作業機械の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】同上バケット装置の正面図である。
【図３】同上バケット装置の背面図である。
【図４】同上バケット装置の断面図である。
【図５】同上バケット装置のメインクランプ開状態を示す斜視図である。
【図６】同上バケット装置のメインクランプ閉状態を示す斜視図である。
【図７】同上バケット装置のサブクランプ作動状態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は同上バケット装置の可変容量機構のバケット内容量が最大の場合、（ｂ）はバケット内容量が最小の場合を示す断面図である。
【図９】同上バケット装置の堆肥原料すくい込み工程を示す断面図である。
【図１０】同上バケット装置のメインクランプによる圧縮工程を示す断面図である。
【図１１】同上バケット装置のサブクランプによる圧縮工程を示す断面図である。
【図１２】同上バケット装置の可変容量機構による圧縮工程を示す断面図である。
【図１３】同上バケット装置の堆肥原料放出工程を示す断面図である。
【図１４】同上バケット装置を操作するキャブ内スイッチ類の配置図である。
【図１５】同上バケット装置の作動時間を設定するコントロールボックスの正面図である。
【図１６】同上バケット装置を作動する油圧回路を含む制御手段を示す回路図である。
【図１７】同上バケット装置を制御するシーケンス回路の回路図である。
【図１８】同上バケット装置の右手レバースイッチSW1-Aオン時の振動用パイロット切替弁SOL2のオン／オフ作動を示すタイムチャートである。
【図１９】同上バケット装置の右手レバースイッチSW1-Bオン時の振動用パイロット切替弁SOL2のオン／オフ作動を示すタイムチャートである。
【図２０】同上バケット装置の左手レバースイッチSW3-Aオン時のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3の作動を示すタイムチャートである。
【図２１】同上バケット装置の左手レバースイッチSW3-Bオン時のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3の作動を示すタイムチャートである。
【図２２】同上バケット装置により処理された家畜糞尿内の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
11 作業機械
12 車体
13 下部走行体
14 上部旋回体
18 作業腕体
19 バケット装置
21 ブーム
22 アーム
23 ブームシリンダ
24 アームシリンダ
26 バケットシリンダ
31 開口部
32 バケット本体
33 クランプとしてのメインクランプ
36 クランプシリンダとしてのメインシリンダ
42 クランプとしてのサブクランプ
43 クランプシリンダとしてのサブシリンダ
63 制御手段
FF-A，FF-B フリップフロップタイマ回路
T1 第１のタイマ
T2 第２のタイマ
SOL3 メイン・サブ切替用電磁弁
Ｗ 堆肥原料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆肥の切返し作業に適するバケット用制御装置および作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
家畜の糞尿の堆肥化は、従来農業用トラクタおよびホイールローダなどで攪拌、切り返しによって堆肥化を促進している。
【０００３】
または、定置式の脱水装置によって糞尿に圧縮をかけ、水分を抜き、さらに攪拌して堆肥化している。
【０００４】
糞尿に水分量が多いと、堆肥になるための時間がかかり、堆肥舎からの搬出が遅くなる。また、定置式の脱水装置は、非常に高価である。
【０００５】
一方、バケット本体の開口部に対して押し板を開閉自在に設け、油圧シリンダにより、この押し板を開閉作動することで、汚泥処理における液分離をするバケット装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２９５１４号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記液分離用のバケット装置は、バケット本体に対して押し板を一度だけ閉じることで汚泥から水分を一度で搾り出す脱水処理をするもので、汚泥処理には適した動作であるが、このような動作は、家畜の糞尿などの堆肥原料を堆肥化する際の脱水、攪拌および切り返し処理には適さない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、堆肥原料を効率良く脱水処理するとともに攪拌および切り返し処理することにより効率の良い堆肥化が可能な制御をすることができるバケット用制御装置および作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、開口部を有するバケット本体と、バケット本体の開口部に開閉自在に設けられたクランプと、クランプを開閉作動させるクランプシリンダと、クランプシリンダを繰返し開閉作動させる制御手段とを具備したバケット用制御装置である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のバケット用制御装置におけるクランプが、バケット本体の開口部内に開閉自在に設けられたメインクランプと、メインクランプの先端側にバケット本体内へ屈曲可能に軸支されたサブクランプとを備え、クランプシリンダは、メインクランプを開閉作動させるメインシリンダと、サブクランプを屈曲作動させるサブシリンダとを備え、制御手段は、メインシリンダおよびサブシリンダをそれぞれ繰返し作動させる機能を備えたものである。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のバケット用制御装置における制御手段が、クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するフリップフロップタイマ回路を具備したものである。
【００１１】
請求項４に記載された発明は、請求項２または３記載のバケット用制御装置における制御手段が、メインクランプおよびサブクランプの閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、メインクランプおよびサブクランプの開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるメイン・サブ切替用電磁弁を具備したものである。
【００１２】
請求項５に記載された発明は、車体と、車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体と、作業腕体の先端部に取付けられた請求項１乃至４のいずれか記載のバケット用制御装置で制御されるバケット装置とを具備した作業機械である。
【００１３】
請求項６に記載された発明は、請求項５記載の作業機械における車体が、下部走行体と、下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、作業腕体は、上部旋回体に上下方向回動可能に軸支されたブームと、ブームの先端に前後方向回動可能に軸支されたアームと、ブームを回動するブームシリンダと、アームを回動するアームシリンダと、バケット装置を回動するバケットシリンダとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載された発明によれば、制御手段によりクランプシリンダを繰返し開閉作動させて、バケット本体に対しクランプを繰返し開閉作動させることで、堆肥原料をバケット本体内で攪拌しながら効率良く脱水処理できるとともに、効率の良い攪拌および切り返し処理を行なうことができ、肥料化の効率を向上できる。
【００１５】
請求項２に記載された発明によれば、メインシリンダを繰返し開閉作動させ、サブシリンダを繰返し屈曲作動させることで、メインクランプの繰返し開閉作動だけでは得られない、効率の良い脱水処理、効率の良い攪拌および切り返し処理を、サブクランプによって行なうことができる。
【００１６】
請求項３に記載された発明によれば、制御手段のフリップフロップタイマ回路が、クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するので、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプを開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料をバケット本体内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料をバケット本体内に保持したまま振動圧縮することができる。
【００１７】
請求項４に記載された発明によれば、制御手段のメイン・サブ切替用電磁弁により、クランプ閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、クランプ開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるので、時間設定の異なる２系統の作動回路を、１系統でシンプルに、かつ安価に構成できる。
【００１８】
請求項５に記載された発明によれば、車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体により、バケット装置を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００１９】
請求項６に記載された発明によれば、下部走行体、下部走行体に対し旋回可能な上部旋回体、上部旋回体に対しブームシリンダにより上下方向回動可能なブーム、ブームに対しアームシリンダにより前後方向回動可能なアーム、アームに対しバケットシリンダにより回動可能なバケット装置を備えているので、バケット装置を自在に動かすことができ、作業性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るバケット用制御装置および作業機械を、図１乃至図２１に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は、堆肥原料の脱水、攪拌および切り返し処理に用いる作業機械11を示し、この作業機械11は、車体12が、下部走行体13と、この下部走行体13に旋回可能に設けられた上部旋回体14とを備え、この上部旋回体14に、エンジンおよびこのエンジンにより駆動されるポンプなどを有する動力装置15と、オペレータの運転室を形成するキャブ16と、作業装置17とが搭載され、この作業装置17は、上部旋回体14から、少なくとも上下方向に回動される作業腕体18が突設され、この作業腕体18の先端部にバケット装置19が取付けられている。
【００２２】
作業腕体18は、上部旋回体14にブーム21が上下方向回動可能に軸支され、ブーム21の先端にアーム22が前後方向回動可能に軸支され、ブーム21は、上部旋回体14とブーム21との間に設けられたブームシリンダ23により回動され、アーム22は、ブーム21とアーム22との間に設けられたアームシリンダ24により回動され、アーム22の背面には、バケットリンケージ25を介してバケット装置19を回動するバケットシリンダ26が設けられている。
【００２３】
このバケットシリンダ26のロッド先端は、リンク27によりアーム22の先端近傍に連結されている。バケット装置19は、そのブラケット28の一端が支軸29によりアーム22の先端に回動自在に連結され、ブラケット28の他端にバケットリンケージ25の先端が軸30により回動自在に連結されている。
【００２４】
図２乃至図７に示されるように、バケット装置19は、開口部31を有するバケット本体32を備え、このバケット本体32の開口部31にクランプとしてのメインクランプ33がバケット本体上部ブラケット34の支軸35により開閉自在に軸支され、このメインクランプ33を開閉作動させる２本のクランプシリンダとしてのメインシリンダ36が、バケット本体32の背面ブラケット37に嵌着された軸38と、メインクランプ33の基端ブラケット39に嵌着された軸40との間に設けられ、さらに、メインクランプ33の先端側に支軸41により、クランプとしてのサブクランプ42がバケット本体32内へ屈曲可能に軸支され、このサブクランプ42をメインクランプ33に対してバケット本体32内へ屈曲動作させる２本のクランプシリンダとしてのサブシリンダ43が、メインクランプ33上のブラケット44に嵌着された軸45と、サブクランプ42の基端ブラケット46に嵌着された軸47との間に設けられている。
【００２５】
図４および図５に示されるように、サブクランプ42からバケット本体32内に複数の刃板48が突設され、また、図４に示されるように、サブクランプ42の先端から外側には、サブクランプ42の先端を補強する補強板49が取付けられている。
【００２６】
図２に示されるように、バケット本体32の左右部の内側板32sと、メインクランプ33およびサブクランプ42との間には、開口部31にて最大の隙間50が設けられ、この隙間50がバケット内部に進むほど狭くなるように、左右部の内側板32sが、中央寄りに傾斜されている。この構造により、メインクランプ33およびサブクランプ42がバケット本体32の内部に移動するほど、バケット内の堆肥原料Ｗは、左右部の内側板32sに沿って中央側へ圧縮される。
【００２７】
図３乃至図５に示されるように、バケット本体32の底板部から背板部にわたって中央部に切欠部51が開口形成され、この切欠部51の内側に、底板部52にヒンジ53により取付けられた押出板54が、バケット本体32の開口部31と対向する背面部から開口部31側へ押出し可能に設けられている。
【００２８】
この押出板54は、図４に示されるように、バケットリンケージ25に設けられたブラケット55に、屈曲形のリンク56の一端が軸57により回動自在に連結され、このリンク56の他端が、押出板54の背面ブラケット58に軸59により回動自在に連結されている。
【００２９】
図２乃至図７に示されるように、バケット本体32、メインクランプ33、サブクランプ42、刃板48および押出板54には、パンチングメタルが用いられ、円形の通液孔60が穿設されているので、家畜糞尿などの堆肥原料を圧縮したときに出る水分を透過する。
【００３０】
バケット本体32に対しメインクランプ33を開閉し、メインクランプ33に対しサブクランプ42を屈曲させるクランプ機構61は、バケット内の堆肥原料Ｗの単なる密閉だけではなく、山積みとなった堆肥原料を圧縮するため、油圧のメインシリンダ36およびサブシリンダ43にて動作し、アーム22、ブーム21等の作業装置17より独立して稼働される。
【００３１】
図８は、メインシリンダ36にて圧縮された家畜糞尿などの堆肥原料をさらに圧縮するために設けられた可変容量機構62の動作を示す。この可変容量機構62は、バケット容量を変動させる機構で、サブクランプ42を屈折させ容量を変化させるサブシリンダ43と、バケットバケットリンケージ25にリンク56を介して押出板54を連結して、この押出板54によりバケット動作と同期してバケット容量を変化させる。
【００３２】
次に、このバケット装置19の作用を説明する。
【００３３】
クランプ機構61は、そのメインクランプ33およびサブクランプ42の圧縮作用により、バケット本体32、メインクランプ33およびサブクランプ42の全面に穿設された通液孔より糞尿水分を透過させて絞り出す。さらに、メインクランプ33およびサブクランプ42の断続的な加減圧を繰り返すことにより、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌して均一化するとともに、バケット内の堆肥原料Ｗ全体の水分を全面の通液孔を透過させて放出させる。
【００３４】
このとき、家畜糞尿の粘度によって通液孔60に目詰まりが起こり、通液孔60のみでは十分な透過が行えない場合も起こり得るので、図２に示されるように、バケット本体32の左右部の内側板32sとメインクランプ33およびサブクランプ42との間に隙間50を設けて、通液孔60の日詰まりにより透過できない余剰水分を、これらの左右の隙間50より放出させる。
【００３５】
バケット本体32内からバケット内の堆肥原料Ｗを放出するときは、メインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰り返しながら、断続的に開放することにより、加圧により締め固まった家畜糞尿などの堆肥原料を粉砕攪拌しながら放出して、堆肥原料に空気を混入させることができる。
【００３６】
図８に示されるように、可変容量機構62は、（ａ）に示されるようにメインシリンダ36によりメインクランプ33を閉じて１次圧縮した状態で、（ｂ）に示されるようにサブシリンダ43によりサブクランプ42を屈曲させて、バケット本体32の内容量を縮小変化させることで２次圧縮するとともに、バケットシリンダ26によりバケット本体32を引き起こす動作により、相対的にリンクが押出板54をバケット本体32内に押出し、バケット本体32内容量をさらに縮小変化させることで、バケット内の堆肥原料Ｗを３次圧縮する。
【００３７】
要するに、図８（ａ）に示されるように、バケット本体32を抱え込んだ姿勢で閉じられたバケット内容量が最大となり、図８（ｂ）に示されるように、バケット本体32を返した姿勢でサブクランプ42を屈曲させるとバケット内容量は最小となる。これにより、２割程度の減容量が可能となる。
【００３８】
次に、図９乃至図１３を参照しながら、一連の作業工程を説明する。
【００３９】
図９に示されるように、メインシリンダ36を収縮させて、メインクランプ33をバケット本体32から開放させ、バケット本体32の開口部31を開き、メインクランプ33およびサブクランプ42の閉じ動作により、堆肥原料をバケット本体32内にすくい込む。
【００４０】
図１０に示されるように、メインシリンダ36を伸長させて、メインクランプ33をバケット本体32内に押込むことで、堆肥をバケット内に密閉し、圧縮する。
【００４１】
図１１に示されるように、サブクランプ42を折り曲げることによってさらにバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮する。この状態において、電磁油圧弁の操作によりメインクランプ33の全体で断続的な加減圧を繰り返すことによって、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌して均一化するとともに、圧縮し、脱水する。
【００４２】
図１２に示されるように、バケットシリンダ26によりバケットを引き起こすことで、バケットバケットリンケージ25とリンクとの移動量の相違によって、バケット本体32内の押出板54が押し出され、バケット内の堆肥原料Ｗを、より圧縮する。
【００４３】
図１３に示されるように、バケット内の堆肥原料Ｗを放出するときは、メインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰り返しながらバケット内の堆肥原料Ｗを放出することにより、固まった堆肥を粉砕攪拌して、空気を混入させる。このとき、メインクランプ33およびサブクランプ42は、電磁油圧弁の操作により、開閉を繰り返しながら徐々に開けられていく。電磁油圧弁は、メインクランプ33およびサブクランプ42の開時間および閉時間を設定するタイマにより開閉作動されるので、開閉時間は調整可能である。
【００４４】
このようにして、家畜糞尿などの堆肥原料は、そのままでは含水率が高く、堆肥化するには適切な状態とは言えないが、適度に脱水することで、堆肥化の期間を短縮することができる。さらに、定期的に堆肥を攪拌して微生物に酸素を供給する切り返し作業を行なうことで、堆肥化を効率よく行うことができる。
【００４５】
次に、図１乃至図１３に示された実施の形態の効果を説明する。
【００４６】
バケット本体32内にバケット内の堆肥原料Ｗを収納して、メインクランプ33を閉じることで、バケット内の堆肥原料Ｗから第１段階の脱水をし、メインクランプ33に対しサブクランプ42を閉じることで、さらにバケット内の堆肥原料Ｗから第２段階の脱水をするので、バケット内の堆肥原料Ｗを効率良く脱水処理でき、効率の良い堆肥化を図れる。また、バケット本体32に対するメインクランプ33およびサブクランプ42の開閉を繰返すことで、効率の良い攪拌および切り返し処理を行なうことが可能である。
【００４７】
バケット本体32の開口部31と対向する背面部から開口部側へ押出板54を押出すことで、メインクランプ33およびサブクランプ42の閉じ動作で縮小されたバケット本体32内の容積を、さらに縮小させることができ、バケット内の堆肥原料Ｗの脱水効率をさらに向上させて、効率の良い堆肥化を図れる。
【００４８】
サブクランプ42からバケット本体32内に突設された複数の刃板48により、バケット本体32内のバケット内の堆肥原料Ｗを粉砕しながら落下させることができ、堆肥化に必要な醗酵を促がすことができる。
【００４９】
バケット本体32、メインクランプ33およびサブクランプ42に穿設された通液孔60を通してバケット内の堆肥原料Ｗから絞り出された液を外部へ効率良く排出できるとともに、円形の通液孔60には、バケット内の堆肥原料Ｗが引掛かり難い効果がある。
【００５０】
車体12から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体18により、バケット装置19を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００５１】
下部走行体13、下部走行体13に対し旋回可能な上部旋回体14、上部旋回体14に対しブームシリンダ23により上下方向回動可能なブーム21、ブーム21に対しアームシリンダ24により前後方向回動可能なアーム22、アーム22に対しバケットシリンダ26により回動可能なバケット装置19を備えているので、このバケット装置19を自在に動かすことができ、堆肥の脱水、攪拌および切り返し作業における作業性を向上できる。
【００５２】
次に、図１４乃至図２１は、バケット装置19のメインシリンダ36およびサブシリンダ43を制御する油圧回路および電気回路と、その制御時のタイムチャートを示し、家畜糞尿などのバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮して脱水する際は、バケット本体32の開口部31に開閉可能に取付けられたメインクランプ33を閉じるとともに、サブクランプ42を屈曲作動して、バケット内の堆肥原料Ｗを圧縮し、また、バケット内の堆肥原料Ｗの圧縮時および放出時に、バケット内の堆肥原料Ｗを攪拌するために、メインクランプ33およびサブクランプ42に断続的な開閉機能を設け、断続的な開閉操作を自動的に実現させる。
【００５３】
図１４は、キャブ16内に設置された座席STの周囲に設けられたスイッチ類の配置を示し、座席STの右側に位置する操作レバーLV-Rの先端には、右手で操作される振動用の右手レバースイッチSW1-A，SW1-Bが設けられ、座席の左側に位置する操作レバーLV-Lの先端には、左手で操作される連動用の左手レバースイッチSW3-A，SW3-Bが設けられ、座席STの前方に設置された走行用レバー・ペダルTrの右側には、右足で中央の支点軸を中心に双方向操作されるメインクランプ作動用の右足操作型パイロット切替弁PVが設けられ、走行用レバー・ペダルTrの左側には、左足中央の支点軸を中心に双方向操作されるサブクランプ作動用の左足フットスイッチSW2-A，SW2-Bが設けられている。
【００５４】
図１５は、キャブ16内に設置されたコントロールボックスCBの外観を示し、その正面には、クランプ振動用のフリップフロップタイマ回路の作動時間を設定する４個の可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4が設けられ、可変抵抗器VR-1は、図１８に示されるように右手レバースイッチSW1-Aの作動時のオン時間t1を設定し、可変抵抗器VR-2は、右手レバースイッチSW1-Aの作動時のオフ時間t2を設定し、可変抵抗器VR-3は、図１９に示されるように右手レバースイッチSW1-Bの作動時のオン時間t3を設定し、可変抵抗器VR-4は、レバースイッチSW1-Bの作動時のオフ時間t4を設定する。
【００５５】
図１６は、メインシリンダ36およびサブシリンダ43を手動で開閉作動させるとともに自動的に繰返し開閉作動させる制御手段63を示し、パイロットポンプPpに、右足操作型パイロット切替弁PVと、パイロット電磁弁SOL1とが、並列に接続され、これらを経てシャトル弁Sh1，Sh2がそれぞれ接続され、これらのシャトル弁Sh1，Sh2に振動用パイロット切替電磁弁SOL2を経て、コントロール弁CVのパイロット圧作用部がそれぞれ接続されている。
【００５６】
一方、メインポンプPmに、コントロール弁CVおよびメイン・サブ切替用電磁弁SOL3を経て、メインシリンダ36と、サブシリンダ43とが接続されている。
【００５７】
パイロット電磁弁SOL1、振動用パイロット切替電磁弁SOL2、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3の各ソレノイドは、シーケンス回路SEに接続され、このシーケンス回路SEにより制御される。
【００５８】
図１７は、シーケンス回路SEを示し、右手レバースイッチSW1-A，SW1-Bと、左足フットスイッチSW2-A，SW2-Bと、左手レバースイッチSW3-A，SW3-Bと、リレーRL1，RL2，RL3，RL4，RL5，RL6，RL7と、第１のタイマT1および第２のタイマT2と、フリップフロップタイマ回路FF-A，FF-Bと、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-A，SOL1-Bと、振動用パイロット切替電磁弁SOL2のソレノイドと、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のソレノイドとによって構成されている。以下、振動用パイロット切替電磁弁SOL2、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3と電気回路上で言うときは、それらのソレノイドを指し示すこととする。
【００５９】
本バケット用制御装置の油圧回路および電気回路の特徴は、大別すると、「振動回路」と、「パイロットバルブと電気スイッチの併用による擬似１系統追加と連動回路」の２つに分けられる。
【００６０】
先ず、振動回路の操作と、作動原理を説明する。
【００６１】
本振動回路の操作は、図１４に示される右手レバースイッチSW1-AまたはSW1-Bにて行う。この右手レバースイッチSW1-AまたはSW1-Bを作動すると、リレーRL1またはRL2が作動して、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOL1-Bが励磁されてパイロット電磁弁SOL1が切替わるとともに、フリップフロップタイマ回路FF-AまたはFF-Bを経由して振動用パイロット切替電磁弁SOL2が同時に作動する。
【００６２】
この振動用パイロット切替電磁弁SOL2の作動時間は、図１５に示されたコントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4にて調整する。このコントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1にて図１８中のt1を、可変抵抗器VR-2にて図１８中のt2をそれぞれ調整するとともに、可変抵抗器VR-3にて図１９中のt3を、可変抵抗器VR-4にて図１９中のt4をそれぞれ調整する。
【００６３】
この振動回路は、フリップフロップタイマ回路FF-AまたはFF-Bにより、振動用パイロット切替電磁弁SOL2のオン／オフを繰返し動作させ、コントロール弁CVの両端に作用するパイロット油圧を交互に入れ替えることで、メインシリンダ36のヘッド側およびロッド側に作動油圧を交互に供給して、メインクランプ33を振動させるものであり、この振動回路の特徴は、オン時間t1およびオフ時間t2と、オン時間t3およびオフ時間t4の２系統のタイミングが設定可能で、各系統のオン時間およびオフ時間を、可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4により、それぞれ独立して設定することができる。
【００６４】
このように、２系統のタイミングを調整することにより、メインクランプ33の開放側に作動する時間と閉口側に作動する時間との比率を変化させることができ、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプ33を開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内に保持したまま振動圧縮することができる。よって、２種類の回路を別個に設ける通常の油圧式振動装置より安価に構成できる。
【００６５】
次に、パイロット弁と電気スイッチの併用による擬似１系統追加および連動回路を説明する。
【００６６】
メインクランプ33のメインシリンダ36を作動させる場合は、右足操作型パイロット切替弁PVを作動して開閉操作を行なう。この右足操作型パイロット切替弁PVを作動させると、シャトル弁Sh1またはSh2を経由してコントロール弁CVにパイロット油圧が供給され、このコントロール弁CVが、メインポンプPmから供給される作動油を切替制御して、メインシリンダ36を作動し、メインクランプ33を開閉作動する。
【００６７】
サブクランプ42のサブシリンダ43を作動させる場合は、左足フットスイッチSW2-AまたはSW2-Bにて操作を行なう。この左足フットスイッチSW2-AまたはSW2-Bを作動すると、リレーRL3またはRL4が作動し、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOLl-Bと、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3が同時に作動して、サブシリンダ43に油圧が供給され、サブクランプ42が屈曲または戻り作動する。
【００６８】
メインシリンダ36とサブシリンダ43の連動動作は、左手レバースイッチSW3-AまたはSW3-Bにて操作を行ない、この左手レバースイッチSW3-AまたはSW3-Bを作動すると、リレーRL5またはRL6と、第１のタイマT1または第２のタイマT2が同時に作動し、パイロット電磁弁ソレノイドSOL1-AまたはSOLl-Bが作動するとともに、各タイマT1，T2を経由してリレーRL7が作動し、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3が作動する。
【００６９】
メインクランプ33およびサブクランプ42の閉口動作では、第１のタイマT1のパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダ36の動作が一定時間（図２０にてオン時間t5）継続した後、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のオンにより、サブシリンダ43の屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮する。また、メインクランプ33およびサブクランプ42の開放動作では、第２のタイマT2のインターバル作動によって、サブシリンダ43の開放動作が一定時間（図２１にてオン時間t6）継続した後、メイン・サブ切替用電磁弁SOL3のオフにより、メインシリンダ36の開放動作に切替える。
【００７０】
これにより、通常は、２系統の油圧回路増設が必要であるが、本回路では、パイロット弁の操作とフットスイッチの操作を併用して、１系統の油圧回路を使用して擬似的に２系統の各操作を可能とした。これにより、通常使われている１系統の油圧回路を排除することなく電磁弁による操作回路を追加できる。同時に、油圧系統が多岐にわたると操作が煩雑になるため、本機はシーケンス回路SEにより、メインクランプ33に対するサブクランプ42の屈折を自動操作することも可能である。
【００７１】
次に、図１４乃至図２１に示された実施の形態の効果を説明する。
【００７２】
制御手段63によりクランプシリンダ36，43を繰返し開閉作動させて、バケット本体32に対しクランプ33，42を繰返し開閉作動させることで、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内で攪拌しながら効率良く脱水処理できるとともに、効率の良い攪拌および切り返しを行なうことができ、肥料化の効率を向上できる。
【００７３】
メインシリンダ36を繰返し開閉作動させ、サブシリンダ43を繰返し屈曲作動させることで、メインクランプ33の繰返し開閉作動だけでは得られない、効率の良い脱水処理、効率の良い攪拌および切り返し処理を、サブクランプ42によって行なうことができる。
【００７４】
制御手段63のフリップフロップタイマ回路FF-A，FF-Bが、コントロールボックスCBの可変抵抗器VR-1，VR-2，VR-3，VR-4によって、メインクランプ33を開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するので、開放側に作動する時間の比率を大きくしてメインクランプ33を開放方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内から放出する際の破砕を行い、また、閉口側に作動する時間の比率を増加させて閉口方向に作用させると、バケット内の堆肥原料Ｗをバケット本体32内に保持したまま振動圧縮することができる。
【００７５】
制御手段63のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3により、クランプ閉口動作では、第１のタイマT1のパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダ36の動作が一定時間継続した後、サブシリンダ43の屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料Ｗを圧縮するとともに、クランプ開放動作では、第２のタイマT2のインターバル作動によって、サブシリンダ43の開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダ36の開放動作に切替えるので、時間設定の異なる２系統の作動回路を、１系統でシンプルに、かつ安価に構成できる。
【００７６】
車体12から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体18により、バケット装置19を移動させるとともに所定の高さ位置で開閉作動することができ、脱水、攪拌および切り返しの処理作業を効率良くできる。
【００７７】
下部走行体13、この下部走行体13に対し旋回可能な上部旋回体14、この上部旋回体14に対しブームシリンダ23により上下方向回動可能なブーム21、このブーム21に対しアームシリンダ24により前後方向回動可能なアーム22、このアーム22に対しバケットシリンダ26により回動可能なバケット装置19を備えているので、バケット装置19を自在に動かすことができ、作業性を向上できる。
【実施例】
【００７８】
図２２は、本バケット用制御装置により脱水処理されるとともに攪拌および切り返し処理された家畜糞尿内の温度変化を示すグラフであり、脱水、攪拌および切り返し処理された直後に、外気温が低下しているにも拘わらず、糞尿の表面に近い場所ほど醗酵が進んで急激な温度上昇が現れており、醗酵が進んでいることが分かる。
【００７９】
このように、本発明は、バケット装置19が装着可能な車輌において家畜糞尿などのバケット内の堆肥原料Ｗの水分を絞る(脱水する)ことが可能であり、また、攪拌、切り返しが可能なバケット用制御装置であり、クランプの断続的な開閉(圧縮)を繰り返すことによって、さらに脱水効果が得られるものであり、堆肥化を効率良く促進させるバケット用制御装置でもある。
【００８０】
本発明は、油圧ショベルなどの旋回型の作業機械11や、ローダなどのアーティキュレート車両型の作業機械に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明に係るバケット用制御装置により制御されるバケット装置を備えた作業機械の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】同上バケット装置の正面図である。
【図３】同上バケット装置の背面図である。
【図４】同上バケット装置の断面図である。
【図５】同上バケット装置のメインクランプ開状態を示す斜視図である。
【図６】同上バケット装置のメインクランプ閉状態を示す斜視図である。
【図７】同上バケット装置のサブクランプ作動状態を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は同上バケット装置の可変容量機構のバケット内容量が最大の場合、（ｂ）はバケット内容量が最小の場合を示す断面図である。
【図９】同上バケット装置の堆肥原料すくい込み工程を示す断面図である。
【図１０】同上バケット装置のメインクランプによる圧縮工程を示す断面図である。
【図１１】同上バケット装置のサブクランプによる圧縮工程を示す断面図である。
【図１２】同上バケット装置の可変容量機構による圧縮工程を示す断面図である。
【図１３】同上バケット装置の堆肥原料放出工程を示す断面図である。
【図１４】同上バケット装置を操作するキャブ内スイッチ類の配置図である。
【図１５】同上バケット装置の作動時間を設定するコントロールボックスの正面図である。
【図１６】同上バケット装置を作動する油圧回路を含む制御手段を示す回路図である。
【図１７】同上バケット装置を制御するシーケンス回路の回路図である。
【図１８】同上バケット装置の右手レバースイッチSW1-Aオン時の振動用パイロット切替弁SOL2のオン／オフ作動を示すタイムチャートである。
【図１９】同上バケット装置の右手レバースイッチSW1-Bオン時の振動用パイロット切替弁SOL2のオン／オフ作動を示すタイムチャートである。
【図２０】同上バケット装置の左手レバースイッチSW3-Aオン時のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3の作動を示すタイムチャートである。
【図２１】同上バケット装置の左手レバースイッチSW3-Bオン時のメイン・サブ切替用電磁弁SOL3の作動を示すタイムチャートである。
【図２２】同上バケット装置により処理された家畜糞尿内の温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
11 作業機械
12 車体
13 下部走行体
14 上部旋回体
18 作業腕体
19 バケット装置
21 ブーム
22 アーム
23 ブームシリンダ
24 アームシリンダ
26 バケットシリンダ
31 開口部
32 バケット本体
33 クランプとしてのメインクランプ
36 クランプシリンダとしてのメインシリンダ
42 クランプとしてのサブクランプ
43 クランプシリンダとしてのサブシリンダ
63 制御手段
FF-A，FF-B フリップフロップタイマ回路
T1 第１のタイマ
T2 第２のタイマ
SOL3 メイン・サブ切替用電磁弁
Ｗ 堆肥原料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するバケット本体と、
バケット本体の開口部に開閉自在に設けられたクランプと、
クランプを開閉作動させるクランプシリンダと、
クランプシリンダを繰返し開閉作動させる制御手段と
を具備したことを特徴とするバケット用制御装置。
【請求項２】
クランプは、
バケット本体の開口部内に開閉自在に設けられたメインクランプと、
メインクランプの先端側にバケット本体内へ屈曲可能に軸支されたサブクランプとを備え、
クランプシリンダは、
メインクランプを開閉作動させるメインシリンダと、
サブクランプを屈曲作動させるサブシリンダとを備え、
制御手段は、
メインシリンダおよびサブシリンダをそれぞれ繰返し作動させる機能を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のバケット用制御装置。
【請求項３】
制御手段は、
クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するフリップフロップタイマ回路
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のバケット用制御装置。
【請求項４】
制御手段は、
メインクランプおよびサブクランプの閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、メインクランプおよびサブクランプの開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるメイン・サブ切替用電磁弁
を具備したことを特徴とする請求項２または３記載のバケット用制御装置。
【請求項５】
車体と、
車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体と、
作業腕体の先端部に取付けられた請求項１乃至４のいずれか記載のバケット用制御装置で制御されるバケット装置と
を具備したことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
車体は、
下部走行体と、
下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、
作業腕体は、
上部旋回体に上下方向回動可能に軸支されたブームと、
ブームの先端に前後方向回動可能に軸支されたアームと、
ブームを回動するブームシリンダと、
アームを回動するアームシリンダと、
バケット装置を回動するバケットシリンダとを備えた
ことを特徴とする請求項５記載の作業機械。
【請求項１】
開口部を有するバケット本体と、
バケット本体の開口部に開閉自在に設けられたクランプと、
クランプを開閉作動させるクランプシリンダと、
クランプシリンダを繰返し開閉作動させる制御手段と
を具備したことを特徴とするバケット用制御装置。
【請求項２】
クランプは、
バケット本体の開口部内に開閉自在に設けられたメインクランプと、
メインクランプの先端側にバケット本体内へ屈曲可能に軸支されたサブクランプとを備え、
クランプシリンダは、
メインクランプを開閉作動させるメインシリンダと、
サブクランプを屈曲作動させるサブシリンダとを備え、
制御手段は、
メインシリンダおよびサブシリンダをそれぞれ繰返し作動させる機能を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のバケット用制御装置。
【請求項３】
制御手段は、
クランプを開く開放時間と、閉じる閉口時間との比率を可変設定するフリップフロップタイマ回路
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のバケット用制御装置。
【請求項４】
制御手段は、
メインクランプおよびサブクランプの閉口動作では、第１のタイマのパワーオンディレイ作動によって、メインシリンダの動作が一定時間継続した後、サブシリンダの屈曲動作に移行させてバケット内の堆肥原料を圧縮するとともに、メインクランプおよびサブクランプの開放動作では、第２のタイマのインターバル作動によって、サブシリンダの開放動作が一定時間継続した後、メインシリンダの開放動作に切替えるメイン・サブ切替用電磁弁
を具備したことを特徴とする請求項２または３記載のバケット用制御装置。
【請求項５】
車体と、
車体から突設されて少なくとも上下方向に回動される作業腕体と、
作業腕体の先端部に取付けられた請求項１乃至４のいずれか記載のバケット用制御装置で制御されるバケット装置と
を具備したことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
車体は、
下部走行体と、
下部走行体に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備え、
作業腕体は、
上部旋回体に上下方向回動可能に軸支されたブームと、
ブームの先端に前後方向回動可能に軸支されたアームと、
ブームを回動するブームシリンダと、
アームを回動するアームシリンダと、
バケット装置を回動するバケットシリンダとを備えた
ことを特徴とする請求項５記載の作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００８−２６６９１３（Ｐ２００８−２６６９１３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０８３２０（Ｐ２００７−１０８３２０）
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度農林水産省委託研究（農林水産研究高度化事業）、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１７日（２００７．４．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１８年度農林水産省委託研究（農林水産研究高度化事業）、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【Ｆターム（参考）】
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