JP7134922B2

JP7134922B2 - 作業機

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Publication number: JP7134922B2
Application number: JP2019113795A
Authority: JP
Inventors: 啓司堀井
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2019-06-19
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2022-09-12
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Description

本発明は、バックホー等の作業機に関する。

従来、特許文献１に開示された作業機が知られている。
特許文献１に開示された作業機は、機体の前部に設けられたフロント作業装置を有している。フロント作業装置は、機体に上下揺動可能に枢支されたブームと、ブームに枢支されたアームとを有する。アームは、ブームから離れるダンプ方向及びブームに近づくクラウド方向に揺動可能である。ブームは、ブームシリンダによって揺動し、アームは、アームシリンダによって揺動する。

特開２０１８－６９８６７号公報

ところで、ブーム及びアームを備えた作業機において、ブーム及びアームを掘削方向へ伸ばした場合の掘削深さを大きく設定すると、ブーム及びアームを水平方向に伸ばした場合に、機体からアームの先端部までのリーチが大きくなり、機体安定性が悪化するという問題が生じる。
また、掘削深さを大きく設定するのに、ロングアーム（Ｌ/Ａ）仕様を設定する場合があるが、Ｌ/Ａ仕様では安定性の面で狭幅バケットとの組み合わせを推奨しており、またバケット底高さがかなり低くなるので、ダンプ積み込みなど土砂を上方へ移動する作業ではアームダンプ操作でバケット高さを上げていく必要があり、効率よく作業しにくいという問題がある。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、バケット高さ、掘削深さを大きく設定しつつ、ブーム及びアームを水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することを目的とする。

本発明の一態様に係る作業機は、機体と、前記機体にブーム枢軸を介して上下揺動可能に枢支されるブームと、前記ブームに、前記ブームから離れるダンプ方向及び前記ブームに近づくクラウド方向に揺動可能に枢支されるアームと、
前記ブームを揺動させるブームシリンダと、前記アームを揺動させるアームシリンダと、前記アームシリンダを制御可能な制御装置と、を備え、前記アームの先端部の前記機体からの距離が所定の制限距離にある場合における前記アームシリンダのストロークをＹ１とし、前記アームシリンダが前記ストロークＹ１で、かつ前記アームの先端部の高さが前記ブーム枢軸の高さ位置になるときにおけるブームシリンダのストロークをＸ１とし、前記アームシリンダが前記ストロークＹ１でかつ前記ブームシリンダが前記ストロークＸ１である場合の前記アームの先端部から下方に延びる垂直線と、前記アームシリンダがダンプ方向のストロークエンドにある状態で前記アームの先端部が前記ブーム枢軸を中心として描く第１軌跡との交点に前記アームの先端部が位置する場合における前記ブームシリンダのストロークをＸ２とすると、前記制御装置は、前記ブームシリンダのストロークが前記ストロークＸ１とブームを上方揺動させる上げ方向のストロークエンドとの間では、前記アームを前記アームシリンダが前記ストロークＹ１であるときよりもダンプ方向に揺動させないように、前記アームシリンダのダンプ方向のストロークを制限し、前記ブームシリンダを前記ストロークＸ１と前記ストロークＸ２との間のストローク範囲で作動させて前記ブームを揺動させる場合に、前記ブームの各揺動位置において、前記アームの先端部が前記垂直線よりも前記機体から遠い側に配置されないように前記アームシリンダのダンプ方向のストロークを制限し、且つ、前記アームを操作するための操作部材の操作により前記アームシリンダのストロークが前記ストロークＹ１よりもダンプ方向になるように操作された場合に前記アームの先端部が前記垂直線上を移動するように前記アームシリンダを自動制御し、前記ブームシリンダが前記ストロークＸ２である状態から前記ブームを下方揺動させる場合に、前記アームシリンダのストロークを制限しない。

上記の構成によれば、アームの先端部の機体からの距離が所定の制限距離にある場合にアームシリンダのダンプ方向のストロークを制限することにより、ブーム及びアームを水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することができる。これにより、ブーム及びアームを水平方向に伸ばした場合の安定性を確保しつつ、必要なバケット底高さ及び必要な掘削深さに届くようにブーム及びアームの長さを設定することができる。つまり、バケット高さ、掘削深さを大きく設定しつつ、ブーム及びアームを水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することができる。また、アームシリンダのダンプ方向のストロークを制限するだけなので、オペレータの操作感に違和感を与えてしまうことを防止できる。

ブーム及びアームの動作を示す側面図である。ブーム及びアームの動作を示す側面図である。ブーム角センサの取付部分の側面図である。アーム角センサの取付部分の側面図である。制御システムの概略図である。作業機の側面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態に係る作業機１の全体構成を示す概略側面図である。本実施形態では、作業機１として旋回作業機であるバックホーが例示されている。
図６に示すように、作業機１は、機体（旋回台）２と、走行装置３と、フロント作業装置４とを備えている。機体２上には、オペレータ（運転者）が着座する運転席６が搭載されている。運転席６は、キャビン５内に配置されている。

本実施形態においては、作業機１の運転席６に着座したオペレータの前側に向かう方向（図６の矢印Ａ１方向）を前方、オペレータの後側に向かう方向（図６の矢印Ａ２方向）を後方、オペレータの左側に向かう方向（図６の手前側の方向）を左方、オペレータの右側に向かう方向（図６の奥側の方向）を右方として説明する。また、図６に示す前後方向（機体前後方向）Ｋ１に直交する方向である水平方向を機体幅方向（機体２の幅方向）として説明する。また、機体２の幅方向の中央部から右方、或いは、左方へ向かう方向を機体幅方向外方として説明する。機体幅方向外方とは反対の方向を、機体幅方向内方として説明する。

図６に示すように、走行装置３は、機体２の幅方向の一側（左側）に設けられた第１クローラ走行体３Ｌと、機体２の幅方向の他側（右側）に設けられた第２クローラ走行体３Ｒとを有するクローラ式の走行装置である。走行装置３によって機体２が走行可能に支持されている。走行装置３の前部には、ドーザ装置７が装着されている。また、機体２は、走行装置３上に、旋回ベアリング８を介して上下方向に延伸する旋回軸心Ｓ１回りに左及び右に旋回可能に支持されている。

図６に示すように、フロント作業装置４は、機体２の前方側に配置されている。また、フロント作業装置４は、機体２の前部に設けられたスイングブラケット１０に支持されている。スイングブラケット１０は、機体２に前方突出状に設けられた支持ブラケット１１に縦軸（上下方向に延伸する軸心）Ｓ１回りに回動可能に支持されている。スイングブラケット１０は、機体２に取り付けられたスイングシリンダ９によって左及び右に揺動される。フロント作業装置４は、ブーム１２と、アーム１３と、作業具（バケット）１４とを有している。

ブーム１２は、基端側１２ａがブーム枢軸１６を介してスイングブラケット１０の上部に枢支されている。詳しくは、ブーム枢軸１６は、水平方向に延伸する軸心（横軸）を有しており、ブーム１２は、横軸回りに上下に揺動可能に枢支されている。アーム１３は、基端側１３ａがブーム１２の先端側１２ｂにアーム枢軸１７を介して枢支されている。詳しくは、アーム枢軸１７は、ブーム枢軸１６と平行な軸心を有しており、アーム１３は、横軸回りにダンプ方向Ｄ１及びクラウド方向Ｄ２に揺動可能に枢支されている。ダンプ方向Ｄ１は、アーム１３がブーム１２から離れる方向であり、クラウド方向Ｄ２は、アーム１３がブーム１２に近づく方向である。作業具１４は、アーム１３の先端側１３ｂに揺動可能に枢支されている。

図６に示すように、フロント作業装置４は、ブーム１２を駆動するブームシリンダ１９と、アーム１３を駆動するアームシリンダ２０と、作業具１４を駆動する作業具シリンダ２１とを有する。スイングシリンダ９、ブームシリンダ１９、アームシリンダ２０、作業具シリンダ２１は、複動型の油圧シリンダによって構成されている。油圧シリンダは、シリンダチューブと、シリンダチューブから突出及び縮退可能なピストンロッドとを有して伸縮可能に構成されている。この油圧シリンダは、ピストンロッドがシリンダチューブから突出することで伸長し、ピストンロッドをシリンダチューブに対して縮退させることで収縮する。

図６に示すように、本実施形態では、ブームシリンダ１９は、ブーム１２の下部の前方側に配置されている。ブームシリンダ１９は、シリンダチューブ１９Ａのボトム側がスイングブラケット１０の前部に横軸回りに回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１９のピストンロッド１９Ｂは、ブーム１２の長手方向の中途部に固定された第１ステー部２２に横軸回りに回動可能に枢支されている。したがって、ブームシリンダ１９を伸長（ブーム１２を上方揺動させる上げ方向に作動）させると、ブーム１２が上方揺動し、ブームシリンダ１９を収縮（ブーム１２を下方揺動させる下げ方向に作動）させると、ブーム１２が下方揺動する。

また、本実施形態では、アームシリンダ２０は、ブーム１２の上部の上方側に配置されている。アームシリンダ２０は、シリンダチューブ２０Ａのボトム側がブーム１２の長手方向の中途部に固定された第２ステー部２３に横軸回りに回動可能に枢支されている。アームシリンダ２０のピストンロッド２０Ｂは、アーム１３の上部に固定されたブラケット部材に横軸回りに回動可能に枢支されている。したがって、アームシリンダ２０を伸長させるとアーム１３がクラウド方向に揺動し、アームシリンダ２０を収縮させると、アーム１３がダンプ方向に揺動する。

図３に示すように、スイングブラケット１０には、機体２に対するブーム１２の揺動角度を検出するブーム角センサ２６が取り付けられている。ブーム角センサ２６は、例えば、ポテンショメータによって形成されている。ブーム角センサ２６は、第１連動リンク２７によってブーム１２に連動連結されている。ブーム角センサ２６は、ブーム枢軸１６回りのブーム１２の回転角度を検出し、これによって、機体２に対するブーム１２の揺動角度を検出する。

図４に示すように、ブラケット部材２４には、ブーム１２に対するアーム１３の揺動角度を検出するアーム角センサ２８が取り付けられている。アーム角センサ２８は、例えば、ポテンショメータによって形成されている。アーム角センサ２８は、第２連動リンク２９によってアームシリンダ２０のピストンロッド２０Ｂに連動連結されている。詳しくは、第２連動リンク２９は、アーム枢軸１７に連結されるピストンロッド２０Ｂのボス部２０Ｃに連結されている。したがって、アーム角センサ２８は、アームシリンダ２０のストロークを検出することによりアーム枢軸１７回りのアーム１３の回動角度を検出し、これによって、ブーム１２に対するアーム１３の揺動角度を検出する。なお、アーム角センサ２８は、アーム枢軸１７回りのアーム１３の回動角度を、直接検出するものであってもよい。

図５に示すように、作業機１は、アーム１３の揺動を制御する制御装置３０と、アームシリンダ２０を制御するアーム制御弁３１とを有している。
制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などを備えたマイクロコンピュータを利用して構成される。

アーム制御弁３１は、制御装置３０によって電気的に制御される制御弁であり、例えば、パイロット式の電磁比例方向制御弁が採用される。このパイロット式の電磁比例方向制御弁は、ソレノイドによって制御されるパイロット圧によりメインスプールを動かして作動油の流れを制御する弁である。また、アーム制御弁３１は、中立位置３１ａと、第１位置３１ｂと、第２位置３１ｃとに切り換え可能な３位置切換弁によって構成される。アーム制御弁３１は、第１ソレノイド３１ｄ及び第２ソレノイド３１ｅを有している。第１ソレノイド３１ｄ及び第２ソレノイド３１ｅは制御装置３０に接続されていて、制御装置３０から出力される指令信号によって励磁又は消磁される。第１ソレノイド３１ｄ及び第２ソレノイド３１ｅを励磁又は消磁することによって、アーム制御弁３１を中立位置３１ａから第１位置３１ｂ又は第２位置３１ｃに切換可能である。

アーム制御弁３１は、供給油路３２Ａを介して油圧ポンプ３３に接続されると共にドレン油路３２Ｂを介してタンク３４に接続されている。また、アーム制御弁３１は、第１シリンダ油路３２Ｃ及び第２シリンダ油路３２Ｄを介してアームシリンダ２０のシリンダチューブ２０Ａに接続されている。詳しくは、第１シリンダ油路３２Ｃはシリンダチューブ２０Ａのヘッド側（ピストンロッドが突出する側）に接続され、第２シリンダ油路３２Ｄはシリンダチューブ２０Ａのボトム側に接続される。

図５に示すように、制御装置３０には、アーム１３を操作する操作部材３５が接続されている。制御装置３０は、操作部材３５からの操作信号を取得可能である。操作部材３５は、運転席６の近傍に設けられていて、オペレータが把持して操作可能なレバー３５ａを有している。レバー３５ａは、中立位置から一方向及び一方向とは逆の他方向に揺動可能である。例えば、レバー３５ａを一方向に揺動させると第１ソレノイド３１ｄが励磁されて、アーム制御弁３１は第１位置３１ｂに切り換えられる。アーム制御弁３１が第１位置３１ｂに切り換えられると、アームシリンダ２０が収縮してアーム１３はダンプ方向Ｄ１に揺動する。また、レバー３５ａを他方向に揺動させると第２ソレノイド３１ｅが励磁されて、アーム制御弁３１は第２位置３１ｃに切り換えられる。アーム制御弁３１が第２位置３１ｃに切り換えられると、アームシリンダ２０が伸長してアーム１３はクラウド方向Ｄ２に揺動する。レバー３５ａを中立位置に戻すと、アーム制御弁３１は中立位置３１ａに戻り、アームシリンダ２０の伸縮が停止する。つまり、アーム１３の動作が停止する。

なお、アーム制御弁３１は、比例弁による直動式の電磁方向切換弁であってもよい。また、アーム制御弁３１をパイロット圧によって操作されるパイロット操作弁によって構成し、アーム制御弁３１を第１位置３１ｂに切り換える受け圧部に接続されるパイロット油路にON-OFF弁（ショック低減絞り付き）を介装し、ON-OFF弁を制御することによりアームシリンダ２０のダンプ方向のストロークを制限する構造としてもよい。また、アームシリンダ２０がストロークエンドに近づくと、作動油の供給量を調整してピストンロッド２０Ｂを減速させるクッション制御を行う電子クッションを備えていてもよい。

また、制御装置３０には、ブーム角センサ２６とアーム角センサ２８とが接続されている。制御装置３０は、ブーム角センサ２６及びアーム角センサ２８の検出値を取得可能である。制御装置３０は、算出部３６を有する。算出部３６は、ブーム角センサ２６とアーム角センサ２８の検出値に基づいてアーム１３の先端部１３ｃ（アーム先端部という。図１参照）の位置を算出する。

制御装置３０は、アームダンプ制限部３７と、アームクラウド制御部３８とを有している。アームダンプ制限部３７は、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。アームクラウド制御部３８は、アーム１３のクラウド方向Ｄ２の動きを制御する。
図１を参照して、アームダンプ制限部３７によるアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストローク制限について説明する。

図１において、仮想線Ｐ１は、アームシリンダ２０をダンプ方向Ｄ１のストロークエンドＹＥに収縮させたアーム１３の状態（第１状態）を示している。実線Ｐ２は、ブーム１２を最上げ位置に上方揺動させた状態を示している。
アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストローク制限をする位置を決めるのに、先ず、制限したいアーム先端部１３ｃの旋回軸心Ｓ１（機体２）からの所定の制限距離３９を決める。言い換えると、安定性の面から制限するアーム先端部１３ｃの最大半径を決定する。このアーム先端部１３ｃの制限距離３９にある場合の位置は、ブーム枢軸１６を通る水平線４０と、第１状態Ｐ１におけるアーム先端部１３ｃがブーム枢軸１６を中心として描く第１軌跡Ｔ１とが交わる点４１よりも後方である。より具体的には、制限距離３９におけるアーム先端部１３ｃの位置は、第１軌跡Ｔ１と、ブーム１２の先端部１２ｃがブーム枢軸１６を中心として描く第２軌跡Ｔ２との間の範囲である。

また、アーム先端部１３ｃが制限距離３９にある場合におけるアームシリンダ２０のストロークをＹ１とする。さらに、アームシリンダ２０がストロークＹ１で、かつアーム先端部１３ｃの高さがブーム枢軸１６の高さ位置になるとき（図１に符号Ｐ３で示す第２状態）におけるブームシリンダ１９のストロークをＸ１とする。
そして、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ１と上げ方向のストロークエンドＸＥとの間のストローク範囲Ｘｂでは、アームダンプ制限部３７（制御装置３０）は、アーム１３をアームシリンダ２０がストロークＹ１であるときよりもダンプ方向Ｄ１に揺動させないように、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。詳しくは、操作部材３５のレバー３５ａを一方向に操作しつづけた場合、アームダンプ制限部３７は、アームシリンダ２０をダンプ方向Ｄ１のストロークエンドＹＥまで収縮させるようにアーム制御弁３１を制御することなく、アームシリンダ２０がストロークＹ１までしか収縮しないようにアームシリンダ２０のストロークを制限する。つまり、アームダンプ制限部３７は、アームシリンダ２０が収縮してストロークＹ１までくると、アームシリンダ２０の収縮動作を停止させる。

次に、図２を参照して、アーム先端部１３ｃが水平線４０よりも下方側に位置する場合におけるアームダンプ制限部３７によるアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストローク制限について説明する。
図２において、符号Ｔ３は、アームシリンダ２０がストロークＹ１でかつブームシリンダ１９がストロークＸ１である場合のアーム先端部１３ｃから下方に延びる垂直線を示している。この垂直線Ｔ３と第１軌跡Ｔ１との交点４２にアーム先端部１３ｃが位置する場合におけるブームシリンダ１９のストロークをＸ２とする。

そして、ストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａでブームシリンダ１９を作動させてブーム１２を揺動させる場合に、アームダンプ制限部３７（制御装置３０）は、ブーム１２の各揺動位置において、アーム先端部１３ｃが垂直線Ｔ３を越えないようにアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。即ち、ブームシリンダ１９がストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａでは、操作部材３５のレバー３５ａを一方向に操作しつづけても、アームダンプ制限部３７は、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限し、アーム先端部１３ｃを垂直線Ｔ３から前方（機体２とは反対側）に出さない。

次に、図２を参照して、アームクラウド制御部３８によるアーム１３のクラウド方向Ｄ２の動きの自動制御について説明する。
ストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａでブームシリンダ１９を作動させてブーム１２を揺動させる場合において、アームシリンダ２０のストロークがＹ１よりも小さいストロークでブーム１２を上方揺動させる際には、アームクラウド制御部３８（制御装置３０）は、アーム１３をクラウド方向Ｄ２に揺動させてアーム先端部１３ｃが垂直線Ｔ３上を移動するようにアームシリンダ２０を自動制御する。また、ストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａでブームシリンダ１９を作動させてブーム１２を揺動させる場合において、アーム１３を下方揺動させる場合は、アームシリンダ２０（アーム制御弁３１）を自動制御しない。

また、ブームシリンダ１９がストロークＸ２である状態からブーム１２を下方揺動させる場合には、アームダンプ制限部３７（制御装置３０）は、アームシリンダ２０のストロークを制限しない。
図５に示すように、制御装置３０は、警告部４３と、解除部４４とを有している。また、制御装置３０には、報知部４５と、解除操作部４６とが接続されている。

警告部４３は、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ２よりもブーム１２を上方に位置させるストローク範囲であってアームシリンダ２０がストロークＹ１よりもダンプ方向Ｄ１のストローク（本実施形態では、ストロークＹ１よりも小さいストローク）である場合に警告を行う。警告部４３は、報知部４５に警告信号を出力する。報知部４５は、ランプ又は警告音を発するブザー等によって構成され、警告部４３からの警告信号によって作動する。

解除部４４は、解除操作部４６の操作によって、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークの制限（アームダンプ制限）及び警告部４３による警告を解除する。解除操作部４６は、押しボタンスイッチやロータリースイッチなどの物理的に操作されるハードウェアスイッチでもよいし、スイッチのオン・オフ切り替えをソフトウェアで行うソフトウェアスイッチでもよい。ソフトウェアスイッチは、例えば、運転席６の前方に設けられるメータパネルやモニタ等の表示部（画面）に表示される。なお、解除部４４が、解除操作部４６の操作により、アームダンプ制限及び警告部４３による警告をそれぞれ個別に解除できるようにしてもよい。

以上の本実施形態にあっては、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ１と上げ方向のストロークエンドＸＥとの間では、アーム１３をアームシリンダ２０がストロークＹ１であるときよりもダンプ方向Ｄ１に揺動させないように、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限し、また、ブームシリンダ１９をストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａで作動させてブーム１２を揺動させる場合には、ブーム１２の各揺動位置において、アーム１３の先端部１３ｃが垂直線Ｔ３を越えないようにアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。これにより、必要なバケット底高さ（バケットの底面の地面ＧＬからの高さ）及び必要な掘削深さに届くようにブーム１２及びアーム１３の長さを設定しても、ブーム１２及びアーム１３を前方に伸ばした場合の安定性を確保することができる。即ち、バケット底高さ及び掘削深さを大きく設定しつつ、ブーム１２及びアーム１３を水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することができる（バケット底高さ及び掘削深さと安定性とを共立できる）。

また、ブーム１２及びアーム１３を従来より長くし、掘削深さを深く設定してもバケット底高さと安定性を確保できるので、ダンプ積み込みなど上方への土砂の移動が効率よく行え、また狭所作業性がよい。
また、一般にアーム及びブームの自動制御はオペレータが違和感を感じる場合が多いが、本実施形態では、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ１となる位置よりもブーム１２の位置が上方である場合には、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１の制限を行うアームダンプ制限機能を行うだけであり、自動制御の違和感はない。

また、本実施形態では、ブームシリンダ１９をストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲で作動させてブーム１２を揺動させる場合であって且つアームシリンダ２０のストロークがストロークＹ１よりも小さい場合にのみ、アーム１３をクラウド方向Ｄ２に自動制御する。これにより、自動制御域を最小限に設定でき、オペレータの違和感を軽減できる。

特に、深堀りからバケットを持ち上げる際には、通常オペレータはアームクラウドと同時操作を実施するので、オペレータに違和感はほぼない。
また、作業具１４として、安定性に余裕がでる狭幅バケットを装着した時には、アームダンプ制限（或いはアームダンプ制限と警告部４３による警告）を解除することで、安定性を確保しながら、より大きな最大掘削半径で作業ができる。

なお、本実施形態では、ブームシリンダ１９を伸長させることでブーム１２を上方揺動し、ブームシリンダ１９を収縮させることでブーム１２を下方揺動させる構成としたが、ブームシリンダ１９を収縮させることでブーム１２を上方揺動し、ブームシリンダ１９を伸長させることでブーム１２を下方揺動させる構成としてもよい。また、アームシリンダ２０を伸長させることでアーム１３をクラウド方向Ｄ２に揺動し、アームシリンダ２０を収縮させることでアーム１３をダンプ方向Ｄ１に揺動させる構成としたが、アームシリンダ２０を収縮させることでアーム１３をクラウド方向Ｄ２に揺動し、アームシリンダ２０を伸長させることでアーム１３をダンプ方向Ｄ１に揺動させる構成としてもよい。

また、本実施形態では、ブームシリンダ１９がブーム１２の下面側に配置しているが、これに限らず、ブーム１２の上面側に配置してもよい。この場合、ブームシリンダ１９のストロークが増すほどブーム１２は下方へ揺動する。
本実施形態の作業機１は、機体２と、機体２にブーム枢軸１６を介して上下揺動可能に枢支されるブーム１２と、ブーム１２に、ブーム１２から離れるダンプ方向Ｄ１及びブーム１２に近づくクラウド方向Ｄ２に揺動可能に枢支されるアーム１３と、ブーム１２を揺動させるブームシリンダ１９と、アーム１３を揺動させるアームシリンダ２０と、アームシリンダ２０を制御可能な制御装置３０と、を備え、アーム１３の先端部１３ｃの機体２からの距離が所定の制限距離３９にある場合におけるアームシリンダ２０のストロークをＹ１とし、アームシリンダ２０がストロークＹ１で、かつアーム１３の先端部１３ｃの高さがブーム枢軸１６の高さ位置になるときにおけるブームシリンダ１９のストロークをＸ１とすると、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ１とブーム１２を上方揺動させる上げ方向のストロークエンドＸＥとの間では、制御装置３０は、アーム１３をアームシリンダ２０がストロークＹ１であるときよりもダンプ方向Ｄ１に揺動させないように、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。

この構成によれば、アーム１３の先端部１３ｃの機体２からの距離が所定の制限距離３９にある場合にアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限することにより、ブーム１２及びアーム１３を水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することができる。これにより、ブーム１２及びアーム１３を水平方向に伸ばした場合の安定性を確保しつつ、必要なバケット底高さ及び必要な掘削深さに届くようにブーム１２及びアーム１３の長さを設定することができる。つまり、バケット高さ、掘削深さを大きく設定しつつ、ブーム１２及びアーム１３を水平方向に伸ばした場合の安定性を確保することができる。また、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限するだけなので、オペレータの操作感に違和感を与えてしまうことを防止できる。

また、制限距離３９にある場合におけるアーム１３の先端部１３ｃの位置は、アームシリンダ２０がダンプ方向Ｄ１のストロークエンドＹＥにある状態でアーム１３の先端部１３ｃがブーム枢軸１６を中心として描く第１軌跡Ｔ１と、ブーム１２の先端部１２ｃがブーム枢軸１６を中心として描く第２軌跡Ｔ２との間の位置である。
また、アームシリンダ２０がストロークＹ１でかつブームシリンダ１９がストロークＸ１である場合のアーム１３の先端部１３ｃから下方に延びる垂直線Ｔ３と、第１軌跡Ｔ１との交点４２にアーム１３の先端部１３ｃが位置する場合におけるブームシリンダ１９のストロークをＸ２とすると、ブームシリンダ１９をストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａで作動させてブーム１２を揺動させる場合に、制御装置３０は、ブーム１２の各揺動位置において、アーム１３の先端部１３ｃが垂直線Ｔ３を越えないようにアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限する。

この構成によれば、掘削深さを大きく設定しつつ、作業機１の安定性を確保することができる。
また、ブームシリンダ１９をストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａで作動させる場合であって且つアームシリンダ２０のストロークがストロークＹ１よりも小さい場合に、制御装置３０は、アーム１３をクラウド方向Ｄ２に揺動させてアーム１３の先端部１３ｃが垂直線Ｔ３上を移動するようにアームシリンダ２０を自動制御する。

この構成によれば、ブームシリンダ１９をストロークＸ１とストロークＸ２との間のストローク範囲Ｘａで作動させる場合に、安定性を確保するためにオペレータがアーム１３をクラウド方向Ｄ２に操作する必要がなく、操作を簡素化できる。
また、ブームシリンダ１９がストロークＸ２である状態からブーム１２を下方揺動させる場合に、制御装置３０は、アームシリンダ２０のストロークを制限しない。

この構成によれば、従来通りの深堀り作業を行うことができる。
また、制御装置３０は、ブームシリンダ１９のストロークがストロークＸ２よりもブーム１２を上方に位置させるストローク範囲であってアームシリンダ２０がストロークＹ１よりもダンプ方向Ｄ１のストロークである場合に警告を行う警告部４３を有している。
この構成によれば、アームシリンダ２０がストロークＹ１よりもダンプ方向Ｄ１のストロークであることをオペレータに警告することができる。

また、制御装置３０は、アームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークの制限を解除する解除部４４を有している。
この構成によれば、例えば安定性に余裕がでる狭幅バケットの装着時などには、アームダンプ制限を解除することで、最大掘削半径を大きくできる。
また、機体２の前部に縦軸Ｓ２回りに回動可能に設けられたスイングブラケット１０と、機体２に対するブーム１２の揺動角度を検出するブーム角センサ２６と、ブーム１２に対するアーム１３の揺動角度を検出するアーム角センサ２８と、を備え、ブーム１２は、スイングブラケット１０にブーム枢軸１６を介して枢支され、制御装置３０は、ブーム角センサ２６とアーム角センサ２８の検出値に基づいてアーム１３の先端部１３ｃの位置を算出する算出部３６を有していてもよい。

また、制御装置３０は、警告部４３による警告を解除する解除部４４を有していてもよい。
なお、スイング式の作業機１の場合、スイングブラケット１０が機体前部に設けられるため、ブーム１２及びアーム１３を前方に水平に伸ばした場合の機体安定性が特に低下しやすいが、本実施形態では、ブーム１２及びアーム１３を水平方向に伸ばした場合のアームシリンダ２０のダンプ方向Ｄ１のストロークを制限することにより、スイング式の作業機１でブーム１２及びアーム１３の長さを長くした場合であっても安定性を確保することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２機体
１０スイングブラケット
１２ブーム
１３アーム
１３ｃ先端部
１６ブーム枢軸
１９ブームシリンダ
２０アームシリンダ
２６ブーム角センサ
２８アーム角センサ
３０制御装置
３６算出部
３９制限距離
４２交点
４３警告部
４４解除部
Ｄ１ダンプ方向
Ｄ２クラウド方向
Ｓ２縦軸
Ｔ１第１軌跡
Ｔ２第２軌跡
Ｔ３垂直線
Ｘ１ストローク
Ｘ２ストローク
Ｘａストローク範囲
ＸＥストロークエンド
Ｙ１ストローク
ＹＥストロークエンド

Claims

機体と、
前記機体にブーム枢軸を介して上下揺動可能に枢支されるブームと、
前記ブームに、前記ブームから離れるダンプ方向及び前記ブームに近づくクラウド方向に揺動可能に枢支されるアームと、
前記ブームを揺動させるブームシリンダと、
前記アームを揺動させるアームシリンダと、
前記アームシリンダを制御可能な制御装置と、
を備え、
前記アームの先端部の前記機体からの距離が所定の制限距離にある場合における前記アームシリンダのストロークをＹ１とし、
前記アームシリンダが前記ストロークＹ１で、かつ前記アームの先端部の高さが前記ブーム枢軸の高さ位置になるときにおけるブームシリンダのストロークをＸ１とし、
前記アームシリンダが前記ストロークＹ１でかつ前記ブームシリンダが前記ストロークＸ１である場合の前記アームの先端部から下方に延びる垂直線と、前記アームシリンダがダンプ方向のストロークエンドにある状態で前記アームの先端部が前記ブーム枢軸を中心として描く第１軌跡との交点に前記アームの先端部が位置する場合における前記ブームシリンダのストロークをＸ２とすると、
前記制御装置は、
前記ブームシリンダのストロークが前記ストロークＸ１とブームを上方揺動させる上げ方向のストロークエンドとの間では、前記アームを前記アームシリンダが前記ストロークＹ１であるときよりもダンプ方向に揺動させないように、前記アームシリンダのダンプ方向のストロークを制限し、
前記ブームシリンダを前記ストロークＸ１と前記ストロークＸ２との間のストローク範囲で作動させて前記ブームを揺動させる場合に、前記ブームの各揺動位置において、前記アームの先端部が前記垂直線よりも前記機体から遠い側に配置されないように前記アームシリンダのダンプ方向のストロークを制限し、且つ、前記アームを操作するための操作部材の操作により前記アームシリンダのストロークが前記ストロークＹ１よりもダンプ方向になるように操作された場合に前記アームの先端部が前記垂直線上を移動するように前記アームシリンダを自動制御し、
前記ブームシリンダが前記ストロークＸ２である状態から前記ブームを下方揺動させる場合に、前記アームシリンダのストロークを制限しない作業機。
前記制限距離にある場合における前記アームの先端部の位置は、前記第１軌跡と、前記ブームの先端部が前記ブーム枢軸を中心として描く第２軌跡との間の位置である請求項１に記載の作業機。
前記制御装置は、前記ブームシリンダのストロークが前記ストロークＸ２よりも前記ブームを上方に位置させるストローク範囲であって前記アームシリンダが前記ストロークＹ１よりもダンプ方向のストロークである場合に警告を行う警告部を有している請求項１または２に記載の作業機。
前記制御装置は、前記アームシリンダのダンプ方向のストロークの制限を解除する解除部を有している請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機。
前記機体の前部に縦軸回りに回動可能に設けられたスイングブラケットと、
前記機体に対する前記ブームの揺動角度を検出するブーム角センサと、
前記ブームに対する前記アームの揺動角度を検出するアーム角センサと、
を備え、
前記ブームは、前記スイングブラケットに前記ブーム枢軸を介して枢支され、
前記制御装置は、前記ブーム角センサと前記アーム角センサの検出値に基づいて前記アームの先端部の位置を算出する算出部を有する請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機。
前記制御装置は、前記警告部による警告を解除する解除部を有している請求項３に記載の作業機。