ローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法および衝撃防止制御装置
【課題】土砂の影響によりバケット角度検出用のリンクの損傷を防止することができるローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法並びに衝撃防止制御装置を提供する。
【解決手段】アーム１２のブーム７に対するアーム回動角を検出するアーム角度検出器３０を備える。バケットシリンダ２０のブーム７への連結部近傍に、バケットシリンダ２０の回動角を検出するシリンダ角度検出器３１を設ける。シリンダ角度検出器３１により検出されるバケットシリンダ２０の回動角と、その増減信号と、アーム角度検出器３０により検出されるアーム回動角と、バケットシリンダ２０が伸長方向、収縮方向のいずれの方向に操作されているかを示す操作方向を示す信号とから、ローディングバケット１７の回動位置を検出する。
【解決手段】アーム１２のブーム７に対するアーム回動角を検出するアーム角度検出器３０を備える。バケットシリンダ２０のブーム７への連結部近傍に、バケットシリンダ２０の回動角を検出するシリンダ角度検出器３１を設ける。シリンダ角度検出器３１により検出されるバケットシリンダ２０の回動角と、その増減信号と、アーム角度検出器３０により検出されるアーム回動角と、バケットシリンダ２０が伸長方向、収縮方向のいずれの方向に操作されているかを示す操作方向を示す信号とから、ローディングバケット１７の回動位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローディングショベルのバケットシリンダのストロークエンドにおける衝撃防止制御方法および衝撃防止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローディングショベルにおいては、バケットシリンダのストロークエンドにおける衝撃や、ローディングバケットがアームに設けたストッパに衝突する際における衝撃を防止するため、ストロークエンド直前、あるいはローディングバケットがストッパに衝突する直前でバケットシリンダの伸縮速度を低下させて衝撃を防止する制御を行なっている。この衝撃防止制御は、運転室上のオペレータの乗り心地を向上させると同時に、構造物への悪影響を防止するために行なわれる。このような衝撃防止制御を行なうため、従来は、特許文献１に記載のように、アームの先端側にバケット角度を検出するための角度検出器（ポテンショメータ）を設け、この角度検出器のアームを、バケット回動用リンクに角度検出用リンクで連結して取付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−３５９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ローディングショベルは、バケットシリンダを伸長させてバケットをチルト方向（バケット前端が持ち上がる方向）に回動させて掘削を行なうものであるため、バケット回動用リンクに連結された角度検出用リンクが土砂に接触する等によりこの角度検出用リンクが損傷しやすい構造である。このように角度検出用リンクが損傷すると、バケット角度検出ができなくなり、バケットシリンダの衝撃防止制御機能が作用しなくなるので、衝撃が緩和できず、乗り心地が悪くなったり、衝撃が構造物の損傷を促進するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、土砂の影響によりバケット角度検出用のリンクの損傷を防止することができ、バケット角度検出機能を長期にわたって維持できるローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法および衝撃防止制御装置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】
【０００６】
請求項１のローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法は、
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器を備え、かつ前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍にバケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器を設けると共に、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される角度により表示される角度として、アーム回動角対応に記憶しておき、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とからローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出し、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダ回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較し、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達すると前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させる衝撃防止制御を行なうことを特徴とする。
【０００７】
請求項２のローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置は、
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルにおけるバケットシリンダの衝撃防止制御装置において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器と、
前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍に設けられ、前記バケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器と、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される回動角により表示される角度として、アームの回動角対応に記憶しておく記憶手段と、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とから、ローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出する回転位置検出手段と、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記シリンダ角度検出器によって検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達したことが判明した際に前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させるように前記バケットシリンダのコントロール弁の操作圧を低下させるパイロット弁制御回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ローディングバケットの回動位置を、バケットシリンダの回動角とアーム回動角とバケットシリンダの操作信号とから求めるものであり、このため、バケットの角度検出器をアームの前端側に取付ける必要がなく、バケットの角度検出器に連結されるリンクが掘削土砂によって損傷を受けることが防止される。このため、バケットの回動位置を検出するための角度検出器の角度検出機能を長期にわたって維持できる。また、角度検出器の角度検出機能が長期にわたり維持できるので、ストロークエンドにおける衝撃防止制御機能が長期にわたって維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用するローディングショベルの一例を示す側面図である。
【図２】本発明による衝撃防止制御装置の一実施の形態であるローディングショベルの作業用フロントを、バケットのダンプ状態で示す側面図である。
【図３】図２のローディングショベルの作業用フロントを、バケットのチルト状態で示す側面図である。
【図４】この実施の形態のローディングバケットを拡大して示す側面図である。
【図５】この実施の形態のシリンダ角度検出器の取付け構造を示す側面図である。
【図６】この実施の形態のアームの回動範囲とローディングバケットの回動範囲をバケットシリンダの長さと共に説明する側面図である。
【図７】この実施の形態におけるアームの回動角とバケットシリンダのストローク等との関係を示すグラフである。
【図８】この実施の形態のバケットシリンダ衝撃防止制御装置の電気油圧回路図である。
【図９】図８の装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】この実施の形態において、アーム回動角が中間程度の場合のシリンダ角度検出器の動作範囲を示す側面図である。
【図１１】図９の装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明を適用するローディングショベルを示す側面図である。図１において、１は建設機械の履帯式下部走行体、２ａはこの下部走行体１上に旋回装置３を介して設置した旋回フレーム、４は旋回フレーム２ａ上に搭載したエンジンや油圧源等を含むパワーユニット、５は旋回フレーム２ａに搭載した運転室である。旋回フレーム２ａとパワーユニット４と運転室５等により上部旋回体２が構成される。
【００１１】
６はローディングショベルの作業用フロントであり、このフロント６は、旋回フレーム２ａに起伏可能に取付けられたブーム７と、旋回フレーム２ａに一端をピン８により連結し、他端をブーム７にピン９により連結したブームシリンダ１０と、ブーム７にピン１１により回動可能に取付けられたアーム１２と、ブーム７に一端をピン１３により連結し、他端をアーム１２にピン１４により連結したアームシリンダ１５と、アーム１２の先端にピン１６により回動可能に取付けたローディングバケット１７と、ブーム７に一端をピン１８により連結し、他端をバケット１７にピン１９により連結したバケットシリンダ２０とからなる。
【００１２】
図２、図３はそれぞれフロント６をバケット１７のダンプ状態、チルト状態で示す側面図であり、図４はローディングバケットの拡大図である。図４に示すように、バケット１７は、リアバケット１７ａとフロントバケット１７ｂとをピン２１により開閉可能に結合したものであり、リアバケット１７ａは前記ピン１６，１９によりアーム１２とバケットシリンダ２０に連結される。２２はリアバケット１７ａに対してフロントバケット１７ｂを開閉する油圧シリンダであり、この油圧シリンダ２２はバケット１７の左右両側において、一端をリアバケット１７ａにピン２３により連結し、他端をフロントバケット１７ｂにピン２４により連結して取付ける。油圧シリンダ２２を伸長すると、フロントバケット１７ｂとリアバケット１７ａとの間が開き、バケット１７内の土砂を放土することができる。
【００１３】
アーム１２の先端部背面には、バケット１７のダンプ側回動限界位置において、バケット１７の一方の当接部１７ｃを当接させるダンプ側ストッパ２７を設ける。また、アーム１２の先端部前面には、バケット１７のチルト側回動限界位置において、バケット１７の他方の当接部１７ｄを当接させるチルト側ストッパ２８を設ける。
【００１４】
図２、図３において、３０は前記アーム回動角αを検出するアーム角度検出器であり、公知のものである。３１はブームシリンダ２０の回動角を検出するシリンダ角度検出器であり、このシリンダ角度検出器３１は、バケット１７の角度を直接検出する従来のバケット角度検出器の代わりに設けるものである。
【００１５】
図５はシリンダ角度検出器３１の取付け構造を示す側面図である。シリンダ角度検出器３１は、ブーム７におけるシリンダ角度検出器３１の連結ピン１８の近傍に取付けられる。このシリンダ角度検出器３１の角度検出アーム３１ａは、バケットシリンダ２０のボス２０ａの外周に設けたブラケット２０ｂに長さ調整可能なリンク３２およびピン３３，３４により連結される。このため、例えばバケットシリンダ２０が矢印Ｒ１に示すように回動するとリンク３２が矢印Ｒ２方向に引かれるかあるいは押されてシリンダ角度検出器３１の検出回動角が変化するものである。
【００１６】
図６はこのバケット１７の動作範囲とアームシリンダ１５およびバケットシリンダ２０の長さとの関係を示す。アーム１２は実線で示す状態がアームシリンダ１５を最も収縮させた状態（アーム回動角α＝０）であり、この時のアームシリンダ１５の長さはＬ１である。また、２点鎖線で示すアーム１２の状態（アーム回動角αが最大であり、この実施の形態においては、アーム回動角α＝６９度とした。）がアームシリンダ１５を最も伸長させた状態であり、この時のアームシリンダ１５の長さはＬ２である。
【００１７】
図６において、実線Ａで示すアーム１２の状態において、Ｌ３はバケットシリンダ２０を最も収縮させた状態におけるバケットシリンダ２０の長さである。このようにバケットシリンダ２０を最も収縮させた場合、バケット１７は実線Ｂに示す状態となり、この時はダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接できない。この時、バケットシリンダ２０のダンプ側衝撃防止制御の開始は、バケットシリンダ１７の収縮側ストロークエンドの直前で行なうことになる。また、このアーム回動角α＝０の状態において、バケットシリンダ２０を最大ストローク近くまで伸長させた状態では、バケット１７のチルト側当接部１７ｄは２点鎖線Ｃで示すようにチルト側ストッパ２８に当接する。この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する直前で行なうことになる。
【００１８】
また、アーム１２を２点鎖線Ｄで示すようにアーム回動角α＝６９度まで前出しした状態においては、バケットシリンダ２０を収縮させると、バケットシリンダ２０の長さがＬ４まで収縮した際（この長さはバケットシリンダ２０の最短長さＬ３より長く、Ｌ３＜Ｌ４である。）に、バケット１７は２点鎖線で示す状態となり、バケット１７のダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接する。このため、この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７がダンプ側ストッパ２７に当接する直前で行なうことになる。一方、バケットシリンダ２０を伸長させると、２点鎖線Ｆで示す状態となり、バケットシリンダ２０が最も長くなる前にバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する。このため、この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する直前で行なうことになる。
【００１９】
図７はアーム回動角αに対するバケットシリンダ２０のストローク長や衝撃防止制御開始点の変化を示す図である。図７に示すように、この実施の形態においては、アーム回動角αが所定の角（α＝４８度）に達するまでは、バケットシリンダ２０は最短の長さまで収縮し、ダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接しない。一方、アーム１２の全回動範囲において、バケットシリンダ２０の伸長側では、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した状態まで回動する。
【００２０】
図２、図３に示すように、バケットシリンダ２０の伸縮に伴い、バケットシリンダ２０をバケット１７に連結するピン１９の位置は、アーム１２にバケット１７を取付けているピン１６を中心とした円弧状の軌跡２９を描く。図２〜図４において、２９ａはバケットシリンダ２０が最も収縮した状態、すなわちこの場合はバケット１７のダンプ側当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接した場合のピン１９の位置である。２９ｂはブーム７に対するバケットシリンダ２０の角度ａが最も小さい（後述のバケットシリンダ回動角βが最大）場合のピン１９の位置である。２９ｃはバケットシリンダ２０が最も伸長した状態、すなわちこの場合はバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した場合のピン１９の位置である。このため、バケットシリンダ２０の伸縮に伴い、バケットシリンダ２０のブーム７に対する傾斜角度ａは角度ｂに示す範囲で変化する。
【００２１】
このように、バケットシリンダ２０のブーム７に対する角度ａはバケットシリンダ２０の伸縮に伴って変化するが、しかしながら、軌跡２９を見れば分かるように、バケット１７の回動角（バケットシリンダ２０の伸長度合）が異なっていても、バケットシリンダ２０のブーム７に対する角度が一致する位置が存在する。このため、仮にアーム２の回動角が既知であるとしても、バケットシリンダ２０の回動角だけではピン１９の位置が点２９ａと２９ｂとの間の領域（ダンプ位置）にあるかあるいは点２９ｂと点２９ｃとの間の領域（チルト位置）にあるかは不明であり、この位置を検出する必要がある。このため、本発明においては、後述のように、シリンダ角度検出器３１の角度が増加しているか否かを検出すると共に、バケットシリンダ２０が伸長方向に操作されているかまたは収縮方向に操作されているかを検出して、バケット２０の回動位置を求めるものである。
【００２２】
さらに、バケットシリンダ２０の回動角は、アーム１２の回動角αの変化によっても変化する。このため、本発明においては、シリンダ角度検出器３１により得られるバケットシリンダ回動角と、その増減信号と、バケットシリンダ２０の操作方向と、アーム角度検出器３０により得られるアーム回動角とから、バケット１７の衝撃防止制御の準備をすべきかどうかを判断するための回動位置、すなわちチルト側にあるか、ダンプ側にあるかの回動位置を検出する。さらにそのバケット１７の回動位置が衝撃防止制御を開始すべき位置に達すると衝撃防止制御を開始する。
【００２３】
図８は上述した検出要素に基づいた本発明による衝撃防止制御方法を実施する装置の構成を示す電気油圧回路図である。図８において、３５，３６はそれぞれパワーユニット４に含まれる主油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプである。３７はコントローラであり、このコントローラ３７には前記アーム角度検出器３０やシリンダ角度検出器３１の出力信号が入力されると共に、バケットシリンダ２０の操作レバー３８の操作信号が入力される。３９は各油圧アクチュエータの動作を可能とするリードオフ弁、４０，４１はそれぞれ主油圧ポンプ３５、パイロット油圧ポンプ３６の吐出圧の最高圧を設定するリリーフ弁である。
【００２４】
４２はバケットシリンダ２０のコントロール弁、４３，４４はそれぞれコントロール弁４２のパイロット弁となる比例電磁弁であり、コントローラ３７からソレノイド４３ａ，４４ａへの電流を調整することにより、コントロール弁４２の操作室４２ａ，４２ｂに加えられるパイロット油圧が調整されてコントロール弁内に形成される流路の開度を調整できるものである。４５，４６はそれぞれコントロール弁４２の二次側管路の油圧が過大になることを防止して装置を保護するリリーフ弁である。
【００２５】
図９はアーム角度検出器３０、シリンダ角度検出器３１および操作レバー３８の各出力信号から、コントローラ３７により衝撃防止制御を行なうための構成の一例を示す機能ブロック図である。図９において、符号５０〜５５はコントローラ３７により実現される構成要素であり、一部は演算装置により実現される。角度増減検出手段５０は、シリンダ角度検出器３１の出力信号を監視し、角度信号の前後の大小関係から、バケットシリンダ２０の角度β(図１０参照)が増大方向にあるか減少方向にあるかを検出するものである。
【００２６】
操作方向検出手段５１は操作レバー３８の操作により発生する操作信号から操作方向がチルト側（バケットシリンダ２０の伸長側）、ダンプ側（バケットシリンダ２０の収縮側）に操作されているかを判定するものである。回動位置検出手段５２は、角度増減検出手段５０による検出信号と操作方向検出手段５１による検出信号とから、バケット１７がダンプ側（図４において、ピン１９の位置が点２９ａ〜２９ｂの範囲にある場合）にあるか、あるいはチルト側（図４において、ピン１９の位置が点２９ｂ〜２９ｃの範囲にある場合）にあるかを判定するものである。
【００２７】
例えば、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を伸長させるもの（チルト方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の回動角βが増大する方向（図２の矢印Ｒの方向）である場合、バケット１７はダンプ側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備は不要である。
【００２８】
一方、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を伸長させるもの（チルト方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が減少する方向（図２の矢印Ｒの反対方向）である場合、バケット１７はチルト側にあると判定する。この時は衝撃防止制御の準備は必要となる。
【００２９】
反対に、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を収縮させるもの（ダンプ方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が増大する方向（図２の矢印Ｒ方向）である場合、バケット１７はチルト側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備は不要である。
【００３０】
一方、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を収縮させるもの（ダンプ方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が減少する方向（図２の矢印Ｒの反対方向）である場合、バケット１７はダンプ側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備が必要となる。
【００３１】
制御開始シリンダ角度メモリ５３は、アーム角度検出器３０により検出される種々のアーム回動角αについて、それぞれバケットシリンダ２０がチルト（伸長）方向、ダンプ（収縮）方向に操作される時の、衝撃防止制御を開始する角度βｓを、バケットシリンダ２０の回動角βの値で表示される角度データとして記憶しておくものである。
【００３２】
表１にアーム回動角αに対するダンプ操作、チルト操作における制御の終点が油圧シリンダの最収縮状態で終わるかあるいはストップ接触で終わるかを示すと共に、ダンプ側、チルト側ストロークエンド角と、検出される最大角と、衝撃防止制御開始角の一例をアーム回動角の一部について示す。ここで、シリンダ角度検出器３１により検出される角度とは、図５に示したシリンダ角度検出器３１の取付け位置、バケットシリンダ２０のボス２０ａに設けられるブラケット２０ｂの位置、検出アーム３１ａの向きや長さ、およびリンク３２の長さ等によって決定される角度である。
【００３３】
【表１】
【００３４】
例えば、図１０に示すように、アーム回動角α＝４０度の場合、検出アーム３１ａの向きが線５７上にあるときのシリンダ角度検出器３１の検出角度βが０度であるように設定されている場合、シリンダ角度検出器３１の検出角度はβで示され、検出される最大角（図５において、ピン１９の位置が点２９ｂの位置にある角度）は１０８．０度であり、バケットシリンダ２０が最も収縮した時（ダンプエンド＝ピン１９の位置が点２９ａの位置にある角度）の角度βは９６．４度である。また、バケット１７の当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した時（チルトエンド＝ピン１９の位置が点２９ｃの位置にある角度）の角度βは９８．９度である。Δβは最大角からダンプエンド角に至る変化角である。
【００３５】
なお、バケットシリンダ２０が最も短い長さＬ３で終わるダンプエンド状態から、バケットの当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接することによりダンプエンド状態に変化するアーム回動角αは、この実施例の場合、前述のように４８度であった。従って、アーム回動角αが４８度未満では、表１にも示すように、ダンプ側の制御終点は、バケットシリンダ２０が最も収縮した状態でのストロークエンドであり、４８度以上では、バケット１７のダンプ側当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接した状態が制御終点となる。また、チルト側の制御終点は、すべてバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した状態である。
【００３６】
表１に示すように、制御開始角は、ストロークエンド角に若干の角度γを加えた角度であり、この角度は、アーム回動角αの大小によって変化させてもよい。
【００３７】
図１１は図７、図８に示す操作、動作を説明するフローチャートである。図１１において、ローディングショベルが稼働状態にある時、操作レバー３８の操作を待つ状態（Ｓ１）にあり、操作レバー３８が操作されると、図８に示した操作方向検出手段５１は操作方向（Ｓ２，Ｓ３）を検出し、チルト操作であれば、図７の回路図において、比例電磁弁４３のソレノイド４３ａに通電され、この比例電磁弁４３が左位置に切換えられ、コントロール弁４２の操作室４２ａにパイロット油圧ポンプ３６からのパイロット圧油が供給され、コントロール弁４２が右位置に切換えられるので、バケットシリンダ２０のボトム室２０ｃに主油圧ポンプ３５からの圧油が供給され、バケットシリンダ２０が伸長する。このようなバケットシリンダ２０を伸長させる動作において、シリンダ角度検出器３１によりシリンダ角βを検出する（Ｓ４）。角度増減検出手段５０は、このシリンダ角βが減少中であるか否かを検出する（Ｓ５）。
【００３８】
回動位置検出手段５２は、操作方向検出手段５１の出力信号がチルト操作であることに基づき、角度増減検出手段５０の出力信号がシリンダ角βが増大中を表示するものであれば、図４において、バケットの回動位置は、ピン１９の位置が２９ａから２９ｂの間にある位置（ダンプ位置）にあると判定し、ステップＳ２に戻る。反対にシリンダ角βが減少中であることを示すものであれば、図４において、バケットの回動位置は、ピン１９の位置が２９ｂから２９ｃの間にある位置(チルト位置)と判定し、衝撃防止制御に備える。
【００３９】
このようにチルト操作においてバケット１７がチルト位置にある場合、アーム角度検出器３０によりアーム回動角αを検出し（Ｓ６）、予めアーム回動角α対応にメモリ５３に記憶されている衝撃防止制御を開始すべき角度βｓ（＝制御終点となる角度+γ）を抽出し、バケットシリンダの検出角度βと衝撃防止制御を開始すべき角度βｓとを比較手段５４により比較する（Ｓ８）。そしてバケットシリンダの検出角度βが衝撃防止制御を開始すべき角度βｓに達していなければ（β＞βｓ）、ステップＳ２に戻る。
【００４０】
反対に、バケットシリンダの検出角度βが衝撃防止制御を開始すべき角度βｓに達していれば（β≦βｓ）、比較手段５４はパイロット弁制御回路５５に制御信号を送り、このパイロット弁制御回路５５は、操作レバー３８の操作信号を抑制し、比例電磁弁４３のソレノイド４３ａに供給する電流を減少させて比例電磁弁４３の二次側パイロット油圧を低下させ（Ｓ９）、コントロール弁４２の流量を減少させてバケットシリンダ２０の伸長速度を低下させ、バケット１７の当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する際の衝撃を緩和する。
【００４１】
操作レバー３８がダンプ側に操作された際には、コントローラ３７は比例電磁弁４４のソレノイド４４ａに通電し、コントロール弁４２の操作室４２ｂにパイロット圧油が供給され、バケットシリンダ２０のロッド室２０ｃに圧油が供給されてバケットシリンダ２０が収縮する。この場合、図１１のＳ１０〜Ｓ１５のステップによりチルト側の衝撃防止制御と同様の制御を行なう。
【００４２】
この実施の形態によれば、バケット１７の回動位置をバケットシリンダ２０の回動角とアーム回動角とバケットシリンダ２０の操作信号から求めるようにしたので、バケット１７の角度検出器をアーム１２の前端側に取付ける必要がなく、角度検出器３１に連結されるリンク３２が掘削土砂によって損傷を受けることが防止される。このため、バケットの回動位置を検出するための角度検出器の角度検出機能を長期にわたって維持できる。また、角度検出器の角度検出機能が長期にわたり維持できるので、ストロークエンドにおける衝撃防止制御機能を長期にわたって維持することができる。
【００４３】
以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、バケットシリンダ２０とバケット１７との間に、バケットシリンダ２０とアーム１２との間を連結するアームリンクと、バケットシリンダ２０とバケット１７との間を連結するバケットリンクとを備えて構成されるローディングショベルにも適用できる。その他、本発明を実施する場合、上記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加を行なうことが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：履帯式下部走行体、２ａ：旋回フレーム、３：旋回装置、４：パワーユニット、５：運転室、６：作業用フロント、７：ブーム、１０：ブームシリンダ、１２：アーム、１５：アームシリンダ、１７：ローディングバケット、１７ｃ：ダンプ側当接部、１７ｄ：チルト側当接部、１８，１９：ピン、２０：バケットシリンダ、２０ａ：ボス、２０ｂ：ブラケット、２１：ピン、２２：油圧シリンダ、２７：ダンプ側ストッパ、２８：チルト側ストッパ、２９：ピン１９の軌跡、３０：アーム角度検出器、３１：シリンダ角度検出器、３１ａ：角度検出アーム、３２：リンク、３５：主油圧ポンプ、３６：パイロット油圧ポンプ、３７：コントローラ、３８：操作レバー、４２：コントロール弁、４３，４４：比例電磁弁、４３ａ，４４ａ：ソレノイド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローディングショベルのバケットシリンダのストロークエンドにおける衝撃防止制御方法および衝撃防止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローディングショベルにおいては、バケットシリンダのストロークエンドにおける衝撃や、ローディングバケットがアームに設けたストッパに衝突する際における衝撃を防止するため、ストロークエンド直前、あるいはローディングバケットがストッパに衝突する直前でバケットシリンダの伸縮速度を低下させて衝撃を防止する制御を行なっている。この衝撃防止制御は、運転室上のオペレータの乗り心地を向上させると同時に、構造物への悪影響を防止するために行なわれる。このような衝撃防止制御を行なうため、従来は、特許文献１に記載のように、アームの先端側にバケット角度を検出するための角度検出器（ポテンショメータ）を設け、この角度検出器のアームを、バケット回動用リンクに角度検出用リンクで連結して取付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−３５９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、ローディングショベルは、バケットシリンダを伸長させてバケットをチルト方向（バケット前端が持ち上がる方向）に回動させて掘削を行なうものであるため、バケット回動用リンクに連結された角度検出用リンクが土砂に接触する等によりこの角度検出用リンクが損傷しやすい構造である。このように角度検出用リンクが損傷すると、バケット角度検出ができなくなり、バケットシリンダの衝撃防止制御機能が作用しなくなるので、衝撃が緩和できず、乗り心地が悪くなったり、衝撃が構造物の損傷を促進するという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑み、土砂の影響によりバケット角度検出用のリンクの損傷を防止することができ、バケット角度検出機能を長期にわたって維持できるローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法および衝撃防止制御装置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】
【０００６】
請求項１のローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法は、
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器を備え、かつ前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍にバケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器を設けると共に、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される角度により表示される角度として、アーム回動角対応に記憶しておき、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とからローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出し、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダ回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較し、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達すると前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させる衝撃防止制御を行なうことを特徴とする。
【０００７】
請求項２のローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置は、
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルにおけるバケットシリンダの衝撃防止制御装置において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器と、
前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍に設けられ、前記バケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器と、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される回動角により表示される角度として、アームの回動角対応に記憶しておく記憶手段と、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とから、ローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出する回転位置検出手段と、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記シリンダ角度検出器によって検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達したことが判明した際に前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させるように前記バケットシリンダのコントロール弁の操作圧を低下させるパイロット弁制御回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ローディングバケットの回動位置を、バケットシリンダの回動角とアーム回動角とバケットシリンダの操作信号とから求めるものであり、このため、バケットの角度検出器をアームの前端側に取付ける必要がなく、バケットの角度検出器に連結されるリンクが掘削土砂によって損傷を受けることが防止される。このため、バケットの回動位置を検出するための角度検出器の角度検出機能を長期にわたって維持できる。また、角度検出器の角度検出機能が長期にわたり維持できるので、ストロークエンドにおける衝撃防止制御機能が長期にわたって維持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用するローディングショベルの一例を示す側面図である。
【図２】本発明による衝撃防止制御装置の一実施の形態であるローディングショベルの作業用フロントを、バケットのダンプ状態で示す側面図である。
【図３】図２のローディングショベルの作業用フロントを、バケットのチルト状態で示す側面図である。
【図４】この実施の形態のローディングバケットを拡大して示す側面図である。
【図５】この実施の形態のシリンダ角度検出器の取付け構造を示す側面図である。
【図６】この実施の形態のアームの回動範囲とローディングバケットの回動範囲をバケットシリンダの長さと共に説明する側面図である。
【図７】この実施の形態におけるアームの回動角とバケットシリンダのストローク等との関係を示すグラフである。
【図８】この実施の形態のバケットシリンダ衝撃防止制御装置の電気油圧回路図である。
【図９】図８の装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図１０】この実施の形態において、アーム回動角が中間程度の場合のシリンダ角度検出器の動作範囲を示す側面図である。
【図１１】図９の装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明を適用するローディングショベルを示す側面図である。図１において、１は建設機械の履帯式下部走行体、２ａはこの下部走行体１上に旋回装置３を介して設置した旋回フレーム、４は旋回フレーム２ａ上に搭載したエンジンや油圧源等を含むパワーユニット、５は旋回フレーム２ａに搭載した運転室である。旋回フレーム２ａとパワーユニット４と運転室５等により上部旋回体２が構成される。
【００１１】
６はローディングショベルの作業用フロントであり、このフロント６は、旋回フレーム２ａに起伏可能に取付けられたブーム７と、旋回フレーム２ａに一端をピン８により連結し、他端をブーム７にピン９により連結したブームシリンダ１０と、ブーム７にピン１１により回動可能に取付けられたアーム１２と、ブーム７に一端をピン１３により連結し、他端をアーム１２にピン１４により連結したアームシリンダ１５と、アーム１２の先端にピン１６により回動可能に取付けたローディングバケット１７と、ブーム７に一端をピン１８により連結し、他端をバケット１７にピン１９により連結したバケットシリンダ２０とからなる。
【００１２】
図２、図３はそれぞれフロント６をバケット１７のダンプ状態、チルト状態で示す側面図であり、図４はローディングバケットの拡大図である。図４に示すように、バケット１７は、リアバケット１７ａとフロントバケット１７ｂとをピン２１により開閉可能に結合したものであり、リアバケット１７ａは前記ピン１６，１９によりアーム１２とバケットシリンダ２０に連結される。２２はリアバケット１７ａに対してフロントバケット１７ｂを開閉する油圧シリンダであり、この油圧シリンダ２２はバケット１７の左右両側において、一端をリアバケット１７ａにピン２３により連結し、他端をフロントバケット１７ｂにピン２４により連結して取付ける。油圧シリンダ２２を伸長すると、フロントバケット１７ｂとリアバケット１７ａとの間が開き、バケット１７内の土砂を放土することができる。
【００１３】
アーム１２の先端部背面には、バケット１７のダンプ側回動限界位置において、バケット１７の一方の当接部１７ｃを当接させるダンプ側ストッパ２７を設ける。また、アーム１２の先端部前面には、バケット１７のチルト側回動限界位置において、バケット１７の他方の当接部１７ｄを当接させるチルト側ストッパ２８を設ける。
【００１４】
図２、図３において、３０は前記アーム回動角αを検出するアーム角度検出器であり、公知のものである。３１はブームシリンダ２０の回動角を検出するシリンダ角度検出器であり、このシリンダ角度検出器３１は、バケット１７の角度を直接検出する従来のバケット角度検出器の代わりに設けるものである。
【００１５】
図５はシリンダ角度検出器３１の取付け構造を示す側面図である。シリンダ角度検出器３１は、ブーム７におけるシリンダ角度検出器３１の連結ピン１８の近傍に取付けられる。このシリンダ角度検出器３１の角度検出アーム３１ａは、バケットシリンダ２０のボス２０ａの外周に設けたブラケット２０ｂに長さ調整可能なリンク３２およびピン３３，３４により連結される。このため、例えばバケットシリンダ２０が矢印Ｒ１に示すように回動するとリンク３２が矢印Ｒ２方向に引かれるかあるいは押されてシリンダ角度検出器３１の検出回動角が変化するものである。
【００１６】
図６はこのバケット１７の動作範囲とアームシリンダ１５およびバケットシリンダ２０の長さとの関係を示す。アーム１２は実線で示す状態がアームシリンダ１５を最も収縮させた状態（アーム回動角α＝０）であり、この時のアームシリンダ１５の長さはＬ１である。また、２点鎖線で示すアーム１２の状態（アーム回動角αが最大であり、この実施の形態においては、アーム回動角α＝６９度とした。）がアームシリンダ１５を最も伸長させた状態であり、この時のアームシリンダ１５の長さはＬ２である。
【００１７】
図６において、実線Ａで示すアーム１２の状態において、Ｌ３はバケットシリンダ２０を最も収縮させた状態におけるバケットシリンダ２０の長さである。このようにバケットシリンダ２０を最も収縮させた場合、バケット１７は実線Ｂに示す状態となり、この時はダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接できない。この時、バケットシリンダ２０のダンプ側衝撃防止制御の開始は、バケットシリンダ１７の収縮側ストロークエンドの直前で行なうことになる。また、このアーム回動角α＝０の状態において、バケットシリンダ２０を最大ストローク近くまで伸長させた状態では、バケット１７のチルト側当接部１７ｄは２点鎖線Ｃで示すようにチルト側ストッパ２８に当接する。この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する直前で行なうことになる。
【００１８】
また、アーム１２を２点鎖線Ｄで示すようにアーム回動角α＝６９度まで前出しした状態においては、バケットシリンダ２０を収縮させると、バケットシリンダ２０の長さがＬ４まで収縮した際（この長さはバケットシリンダ２０の最短長さＬ３より長く、Ｌ３＜Ｌ４である。）に、バケット１７は２点鎖線で示す状態となり、バケット１７のダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接する。このため、この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７がダンプ側ストッパ２７に当接する直前で行なうことになる。一方、バケットシリンダ２０を伸長させると、２点鎖線Ｆで示す状態となり、バケットシリンダ２０が最も長くなる前にバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する。このため、この時の衝撃防止制御の開始は、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する直前で行なうことになる。
【００１９】
図７はアーム回動角αに対するバケットシリンダ２０のストローク長や衝撃防止制御開始点の変化を示す図である。図７に示すように、この実施の形態においては、アーム回動角αが所定の角（α＝４８度）に達するまでは、バケットシリンダ２０は最短の長さまで収縮し、ダンプ側当接部１７ｃはダンプ側ストッパ２７に当接しない。一方、アーム１２の全回動範囲において、バケットシリンダ２０の伸長側では、バケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した状態まで回動する。
【００２０】
図２、図３に示すように、バケットシリンダ２０の伸縮に伴い、バケットシリンダ２０をバケット１７に連結するピン１９の位置は、アーム１２にバケット１７を取付けているピン１６を中心とした円弧状の軌跡２９を描く。図２〜図４において、２９ａはバケットシリンダ２０が最も収縮した状態、すなわちこの場合はバケット１７のダンプ側当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接した場合のピン１９の位置である。２９ｂはブーム７に対するバケットシリンダ２０の角度ａが最も小さい（後述のバケットシリンダ回動角βが最大）場合のピン１９の位置である。２９ｃはバケットシリンダ２０が最も伸長した状態、すなわちこの場合はバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した場合のピン１９の位置である。このため、バケットシリンダ２０の伸縮に伴い、バケットシリンダ２０のブーム７に対する傾斜角度ａは角度ｂに示す範囲で変化する。
【００２１】
このように、バケットシリンダ２０のブーム７に対する角度ａはバケットシリンダ２０の伸縮に伴って変化するが、しかしながら、軌跡２９を見れば分かるように、バケット１７の回動角（バケットシリンダ２０の伸長度合）が異なっていても、バケットシリンダ２０のブーム７に対する角度が一致する位置が存在する。このため、仮にアーム２の回動角が既知であるとしても、バケットシリンダ２０の回動角だけではピン１９の位置が点２９ａと２９ｂとの間の領域（ダンプ位置）にあるかあるいは点２９ｂと点２９ｃとの間の領域（チルト位置）にあるかは不明であり、この位置を検出する必要がある。このため、本発明においては、後述のように、シリンダ角度検出器３１の角度が増加しているか否かを検出すると共に、バケットシリンダ２０が伸長方向に操作されているかまたは収縮方向に操作されているかを検出して、バケット２０の回動位置を求めるものである。
【００２２】
さらに、バケットシリンダ２０の回動角は、アーム１２の回動角αの変化によっても変化する。このため、本発明においては、シリンダ角度検出器３１により得られるバケットシリンダ回動角と、その増減信号と、バケットシリンダ２０の操作方向と、アーム角度検出器３０により得られるアーム回動角とから、バケット１７の衝撃防止制御の準備をすべきかどうかを判断するための回動位置、すなわちチルト側にあるか、ダンプ側にあるかの回動位置を検出する。さらにそのバケット１７の回動位置が衝撃防止制御を開始すべき位置に達すると衝撃防止制御を開始する。
【００２３】
図８は上述した検出要素に基づいた本発明による衝撃防止制御方法を実施する装置の構成を示す電気油圧回路図である。図８において、３５，３６はそれぞれパワーユニット４に含まれる主油圧ポンプおよびパイロット油圧ポンプである。３７はコントローラであり、このコントローラ３７には前記アーム角度検出器３０やシリンダ角度検出器３１の出力信号が入力されると共に、バケットシリンダ２０の操作レバー３８の操作信号が入力される。３９は各油圧アクチュエータの動作を可能とするリードオフ弁、４０，４１はそれぞれ主油圧ポンプ３５、パイロット油圧ポンプ３６の吐出圧の最高圧を設定するリリーフ弁である。
【００２４】
４２はバケットシリンダ２０のコントロール弁、４３，４４はそれぞれコントロール弁４２のパイロット弁となる比例電磁弁であり、コントローラ３７からソレノイド４３ａ，４４ａへの電流を調整することにより、コントロール弁４２の操作室４２ａ，４２ｂに加えられるパイロット油圧が調整されてコントロール弁内に形成される流路の開度を調整できるものである。４５，４６はそれぞれコントロール弁４２の二次側管路の油圧が過大になることを防止して装置を保護するリリーフ弁である。
【００２５】
図９はアーム角度検出器３０、シリンダ角度検出器３１および操作レバー３８の各出力信号から、コントローラ３７により衝撃防止制御を行なうための構成の一例を示す機能ブロック図である。図９において、符号５０〜５５はコントローラ３７により実現される構成要素であり、一部は演算装置により実現される。角度増減検出手段５０は、シリンダ角度検出器３１の出力信号を監視し、角度信号の前後の大小関係から、バケットシリンダ２０の角度β(図１０参照)が増大方向にあるか減少方向にあるかを検出するものである。
【００２６】
操作方向検出手段５１は操作レバー３８の操作により発生する操作信号から操作方向がチルト側（バケットシリンダ２０の伸長側）、ダンプ側（バケットシリンダ２０の収縮側）に操作されているかを判定するものである。回動位置検出手段５２は、角度増減検出手段５０による検出信号と操作方向検出手段５１による検出信号とから、バケット１７がダンプ側（図４において、ピン１９の位置が点２９ａ〜２９ｂの範囲にある場合）にあるか、あるいはチルト側（図４において、ピン１９の位置が点２９ｂ〜２９ｃの範囲にある場合）にあるかを判定するものである。
【００２７】
例えば、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を伸長させるもの（チルト方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の回動角βが増大する方向（図２の矢印Ｒの方向）である場合、バケット１７はダンプ側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備は不要である。
【００２８】
一方、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を伸長させるもの（チルト方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が減少する方向（図２の矢印Ｒの反対方向）である場合、バケット１７はチルト側にあると判定する。この時は衝撃防止制御の準備は必要となる。
【００２９】
反対に、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を収縮させるもの（ダンプ方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が増大する方向（図２の矢印Ｒ方向）である場合、バケット１７はチルト側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備は不要である。
【００３０】
一方、操作方向検出手段５１によって検出される操作レバー３８の操作信号がバケットシリンダ２０を収縮させるもの（ダンプ方向）であって、角度増減検出手段５０による検出信号がバケットシリンダ２０の傾斜角度が減少する方向（図２の矢印Ｒの反対方向）である場合、バケット１７はダンプ側にあると判定する。この時、衝撃防止制御の準備が必要となる。
【００３１】
制御開始シリンダ角度メモリ５３は、アーム角度検出器３０により検出される種々のアーム回動角αについて、それぞれバケットシリンダ２０がチルト（伸長）方向、ダンプ（収縮）方向に操作される時の、衝撃防止制御を開始する角度βｓを、バケットシリンダ２０の回動角βの値で表示される角度データとして記憶しておくものである。
【００３２】
表１にアーム回動角αに対するダンプ操作、チルト操作における制御の終点が油圧シリンダの最収縮状態で終わるかあるいはストップ接触で終わるかを示すと共に、ダンプ側、チルト側ストロークエンド角と、検出される最大角と、衝撃防止制御開始角の一例をアーム回動角の一部について示す。ここで、シリンダ角度検出器３１により検出される角度とは、図５に示したシリンダ角度検出器３１の取付け位置、バケットシリンダ２０のボス２０ａに設けられるブラケット２０ｂの位置、検出アーム３１ａの向きや長さ、およびリンク３２の長さ等によって決定される角度である。
【００３３】
【表１】
【００３４】
例えば、図１０に示すように、アーム回動角α＝４０度の場合、検出アーム３１ａの向きが線５７上にあるときのシリンダ角度検出器３１の検出角度βが０度であるように設定されている場合、シリンダ角度検出器３１の検出角度はβで示され、検出される最大角（図５において、ピン１９の位置が点２９ｂの位置にある角度）は１０８．０度であり、バケットシリンダ２０が最も収縮した時（ダンプエンド＝ピン１９の位置が点２９ａの位置にある角度）の角度βは９６．４度である。また、バケット１７の当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した時（チルトエンド＝ピン１９の位置が点２９ｃの位置にある角度）の角度βは９８．９度である。Δβは最大角からダンプエンド角に至る変化角である。
【００３５】
なお、バケットシリンダ２０が最も短い長さＬ３で終わるダンプエンド状態から、バケットの当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接することによりダンプエンド状態に変化するアーム回動角αは、この実施例の場合、前述のように４８度であった。従って、アーム回動角αが４８度未満では、表１にも示すように、ダンプ側の制御終点は、バケットシリンダ２０が最も収縮した状態でのストロークエンドであり、４８度以上では、バケット１７のダンプ側当接部１７ｃがダンプ側ストッパ２７に当接した状態が制御終点となる。また、チルト側の制御終点は、すべてバケット１７のチルト側当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接した状態である。
【００３６】
表１に示すように、制御開始角は、ストロークエンド角に若干の角度γを加えた角度であり、この角度は、アーム回動角αの大小によって変化させてもよい。
【００３７】
図１１は図７、図８に示す操作、動作を説明するフローチャートである。図１１において、ローディングショベルが稼働状態にある時、操作レバー３８の操作を待つ状態（Ｓ１）にあり、操作レバー３８が操作されると、図８に示した操作方向検出手段５１は操作方向（Ｓ２，Ｓ３）を検出し、チルト操作であれば、図７の回路図において、比例電磁弁４３のソレノイド４３ａに通電され、この比例電磁弁４３が左位置に切換えられ、コントロール弁４２の操作室４２ａにパイロット油圧ポンプ３６からのパイロット圧油が供給され、コントロール弁４２が右位置に切換えられるので、バケットシリンダ２０のボトム室２０ｃに主油圧ポンプ３５からの圧油が供給され、バケットシリンダ２０が伸長する。このようなバケットシリンダ２０を伸長させる動作において、シリンダ角度検出器３１によりシリンダ角βを検出する（Ｓ４）。角度増減検出手段５０は、このシリンダ角βが減少中であるか否かを検出する（Ｓ５）。
【００３８】
回動位置検出手段５２は、操作方向検出手段５１の出力信号がチルト操作であることに基づき、角度増減検出手段５０の出力信号がシリンダ角βが増大中を表示するものであれば、図４において、バケットの回動位置は、ピン１９の位置が２９ａから２９ｂの間にある位置（ダンプ位置）にあると判定し、ステップＳ２に戻る。反対にシリンダ角βが減少中であることを示すものであれば、図４において、バケットの回動位置は、ピン１９の位置が２９ｂから２９ｃの間にある位置(チルト位置)と判定し、衝撃防止制御に備える。
【００３９】
このようにチルト操作においてバケット１７がチルト位置にある場合、アーム角度検出器３０によりアーム回動角αを検出し（Ｓ６）、予めアーム回動角α対応にメモリ５３に記憶されている衝撃防止制御を開始すべき角度βｓ（＝制御終点となる角度+γ）を抽出し、バケットシリンダの検出角度βと衝撃防止制御を開始すべき角度βｓとを比較手段５４により比較する（Ｓ８）。そしてバケットシリンダの検出角度βが衝撃防止制御を開始すべき角度βｓに達していなければ（β＞βｓ）、ステップＳ２に戻る。
【００４０】
反対に、バケットシリンダの検出角度βが衝撃防止制御を開始すべき角度βｓに達していれば（β≦βｓ）、比較手段５４はパイロット弁制御回路５５に制御信号を送り、このパイロット弁制御回路５５は、操作レバー３８の操作信号を抑制し、比例電磁弁４３のソレノイド４３ａに供給する電流を減少させて比例電磁弁４３の二次側パイロット油圧を低下させ（Ｓ９）、コントロール弁４２の流量を減少させてバケットシリンダ２０の伸長速度を低下させ、バケット１７の当接部１７ｄがチルト側ストッパ２８に当接する際の衝撃を緩和する。
【００４１】
操作レバー３８がダンプ側に操作された際には、コントローラ３７は比例電磁弁４４のソレノイド４４ａに通電し、コントロール弁４２の操作室４２ｂにパイロット圧油が供給され、バケットシリンダ２０のロッド室２０ｃに圧油が供給されてバケットシリンダ２０が収縮する。この場合、図１１のＳ１０〜Ｓ１５のステップによりチルト側の衝撃防止制御と同様の制御を行なう。
【００４２】
この実施の形態によれば、バケット１７の回動位置をバケットシリンダ２０の回動角とアーム回動角とバケットシリンダ２０の操作信号から求めるようにしたので、バケット１７の角度検出器をアーム１２の前端側に取付ける必要がなく、角度検出器３１に連結されるリンク３２が掘削土砂によって損傷を受けることが防止される。このため、バケットの回動位置を検出するための角度検出器の角度検出機能を長期にわたって維持できる。また、角度検出器の角度検出機能が長期にわたり維持できるので、ストロークエンドにおける衝撃防止制御機能を長期にわたって維持することができる。
【００４３】
以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、バケットシリンダ２０とバケット１７との間に、バケットシリンダ２０とアーム１２との間を連結するアームリンクと、バケットシリンダ２０とバケット１７との間を連結するバケットリンクとを備えて構成されるローディングショベルにも適用できる。その他、本発明を実施する場合、上記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加を行なうことが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１：履帯式下部走行体、２ａ：旋回フレーム、３：旋回装置、４：パワーユニット、５：運転室、６：作業用フロント、７：ブーム、１０：ブームシリンダ、１２：アーム、１５：アームシリンダ、１７：ローディングバケット、１７ｃ：ダンプ側当接部、１７ｄ：チルト側当接部、１８，１９：ピン、２０：バケットシリンダ、２０ａ：ボス、２０ｂ：ブラケット、２１：ピン、２２：油圧シリンダ、２７：ダンプ側ストッパ、２８：チルト側ストッパ、２９：ピン１９の軌跡、３０：アーム角度検出器、３１：シリンダ角度検出器、３１ａ：角度検出アーム、３２：リンク、３５：主油圧ポンプ、３６：パイロット油圧ポンプ、３７：コントローラ、３８：操作レバー、４２：コントロール弁、４３，４４：比例電磁弁、４３ａ，４４ａ：ソレノイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器を備え、かつ前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍にバケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器を設けると共に、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される角度により表示される角度として、アーム回動角対応に記憶しておき、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とからローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出し、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダ回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較し、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達すると前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させる衝撃防止制御を行なうことを特徴とするローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法。
【請求項２】
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器と、
前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍に設けられ、前記バケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器と、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される回動角により表示される角度として、アームの回動角対応に記憶しておく記憶手段と、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とから、ローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出する回転位置検出手段と、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記シリンダ角度検出器によって検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達したことが判明した際に前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させるように前記バケットシリンダのコントロール弁の操作圧を低下させるパイロット弁制御回路とを備えたことを特徴とするローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置。
【請求項１】
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器を備え、かつ前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍にバケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器を設けると共に、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される角度により表示される角度として、アーム回動角対応に記憶しておき、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とからローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出し、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダ回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較し、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達すると前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させる衝撃防止制御を行なうことを特徴とするローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御方法。
【請求項２】
上部旋回体にブームシリンダにより起伏可能に取付けられたブームと、前記ブームの先端に回動可能に取付けられたアームと、前記ブームと前記アームとの間に取付けられ、前記アームを回動させるアームシリンダと、前記アームの先端に回動可能に取付けられたローディングバケットと、前記ブームと前記ローディングバケットとの間に設けられ、前記ローディングバケットを回動させるバケットシリンダとを備えたローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置において、
前記アームの回動角を検出するアーム角度検出器と、
前記バケットシリンダの前記ブームへの連結部近傍に設けられ、前記バケットシリンダの回動角を検出するシリンダ角度検出器と、
前記ローディングバケットのチルト側衝撃防止制御開始角と、ダンプ側衝撃防止制御開始角とを、前記シリンダ角度検出器により検出される回動角により表示される角度として、アームの回動角対応に記憶しておく記憶手段と、
前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角の増減を示す信号と、前記バケットシリンダの操作方向を示す信号とから、ローディングバケットがチルト側、ダンプ側のいずれの回動位置にあるかを検出する回転位置検出手段と、
検出された前記回動位置が衝撃防止制御開始を準備すべきチルト側またはダンプ側の回動位置に達した後、前記シリンダ角度検出器により検出されるシリンダの回動角と前記チルト側またはダンプ側衝撃防止制御開始角とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記シリンダ角度検出器によって検出されるシリンダの回動角が前記衝撃防止制御開始角に達したことが判明した際に前記バケットシリンダの伸長速度または収縮速度を低下させるように前記バケットシリンダのコントロール弁の操作圧を低下させるパイロット弁制御回路とを備えたことを特徴とするローディングショベルのバケットシリンダの衝撃防止制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１１３０３５（Ｐ２０１３−１１３０３５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１６４５（Ｐ２０１１−２６１６４５）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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