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公開番号2021067146
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210430
出願番号2019195521
出願日20191028
発明の名称作業機
出願人株式会社クボタ
代理人個人
主分類E02F 9/20 20060101AFI20210402BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】簡単にオペレータの意図通りに油圧機器を操作することができるようにする。
【解決手段】作業機の油圧システムは、油圧機器と、油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって油圧機器に供給する作動油を変更可能な操作弁と、揺動自在に支持された操作部材を有し且つ、操作部材の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置と、操作信号に基づいて操作弁を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、操作信号に基づいて操作部材の揺れの度合を示す評価値を演算する揺れ演算部と、操作信号及び制御信号のいずれかに対して所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、揺れ演算部が演算した評価値に基づいて操作信号及び制御信号のいずれかに対してフィルタによる除去を行うか否かを判断する信号判断部と、を有している制御装置と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
油圧機器と、
前記油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって前記油圧機器に供給する作動油を変更可能な操作弁と、
揺動自在に支持された操作部材を有し且つ、操作部材の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置と、
前記操作信号に基づいて前記操作弁を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記操作信号に基づいて前記操作部材の揺れの度合を示す評価値を演算する揺れ演算部と、前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、前記揺れ演算部が演算した評価値に基づいて前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して前記フィルタ部による前記除去を行うか否かを判断する信号判断部と、を有している制御装置と、
を備えている作業機。
続きを表示(約 730 文字)【請求項2】
前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に変曲している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に変曲していない場合には、前記評価値を減少させる請求項1に記載の作業機。
【請求項3】
前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に中立位置に対応した中立信号値を通過している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に前記中立信号値を通過しなかった場合には、前記評価値を増加させない請求項1に記載の作業機。
【請求項4】
前記揺れ演算部は、前記除去を行う周波数を変更する請求項1〜3のいずれかに記載の作業機。
【請求項5】
前記揺れ演算部は、前記評価値が増加するにつれてカットオッフ周波数を低くする請求項4に記載の作業機。
【請求項6】
前記油圧機器は、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、
前記走行ポンプが出力した作動油の流量に応じて作動する走行モータと、
を含んでいる請求項1〜5のいずれかに記載の作業機。
【請求項7】
前記油圧機器は、
ブームを作動させるブームシリンダと、
ブームの先端に装着された作業具を作動させる作業具シリンダと、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記ブームシリンダへ供給する作動油を制御するブーム制御弁と、
前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記作業具シリンダへ供給する作動油を制御する作業具制御弁と、
を含んでいる請求項1〜5のいずれかに記載の作業機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、スキッドステアローダ、コンパクトトラックローダ等の作業機に関する。
続きを表示(約 7,600 文字)【背景技術】
【0002】
従来、作業機において、電動操作装置の処理に関する技術として特許文献1及び2に示すものが開示されている。
特許文献1では、電動操作装置から出力された操作信号に対してローパスフィルタを通すフィルタ処理を行った後に、フィルタ処理を行った信号を用いて電磁弁を作動させている。特許文献2では、電動操作装置から出力された操作信号とスプールの変位との関係を切り換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
米国特許公報6854554号公報
米国特許公報6725105号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1では、電動操作装置から出力された操作信号に対してローパスフィルタの処理を必ず行っているため、操作によっては応答性が低下して、油圧機器をオペレータの意図通りに操作を行うことが難しい場合がある。
また、特許文献2では、操作信号に対する油圧機器の動作が急変して、意図通りに操作が行うことが難しい場合がある。
【0005】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、簡単にオペレータの意図通りに油圧機器を操作することができる作業機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】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、以下の通りである。
作業機の油圧システムは、油圧機器と、前記油圧機器を作動させる作動油を出力可能で制御信号によって前記油圧機器に供給する作動油を変更可能な操作弁と、揺動自在に支持された操作部材を有し且つ、操作部材の操作量に応じて操作信号を出力可能な操作装置と、前記操作信号に基づいて前記操作弁を制御する制御信号を生成する制御信号生成部と、前記操作信号に基づいて前記操作部材の揺れの度合を示す評価値を演算する揺れ演算部と、前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して所定の周波数成分を除去するフィルタ部と、前記揺れ演算部が演算した評価値に基づいて前記操作信号及び前記制御信号のいずれかに対して前記フィルタ部による前記除去を行うか否かを判断する信号判断部と、を有している制御装置と、を備えている。
【0007】
前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に変曲している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に変曲していない場合には、前記評価値を減少させる。
前記揺れ演算部は、前記操作信号が所定時間内に中立位置に対応した中立信号値を通過している場合には、前記評価値を増加させ、前記操作信号が所定時間内に前記中立信号値を通過しなかった場合には、前記評価値を増加させない。
【0008】
前記揺れ演算部は、前記除去を行う周波数を変更する。
前記揺れ演算部は、前記評価値が増加するにつれてカットオッフ周波数を低くする。
前記油圧機器は、前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、前記走行ポンプが出力した作動油の流量に応じて作動する走行モータと、を含んでいる。
【0009】
前記油圧機器は、ブームを作動させるブームシリンダと、ブームの先端に装着された作業具を作動させる作業具シリンダと、前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記ブームシリンダへ供給する作動油を制御するブーム制御弁と、前記操作弁によって設定された作動油の圧力に応じて前記作業具シリンダへ供給する作動油を制御する作業具制御弁と、を含んでいる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、簡単にオペレータの意図通りに油圧機器を操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
走行系の作業機の油圧システムの概略図である。
操作量と操作信号との関係の一例を示す図である。
操作信号と評価値との関係を示す図である。
図3Aとは異なる操作信号と評価値との関係を示す図である。
図3A及び図3Bとは異なる操作信号と評価値との関係を示す図である。
制御装置における処理を示すフローである。
制御装置における図4Aとは異なる処理を示すフローである。
作業系の作業機の油圧システムの概略図である。
作業機の一例であるトラックローダを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明に係る作業機の好適な実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図6は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図6では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
【0013】
作業機1は、図6に示すように、作業機1は、機体2と、キャビン3と、作業装置4と、一対の走行装置5L、5Rとを備えている。本発明の実施形態において、作業機1の運転席8に着座した運転者の前側(図6の左側)を前方、運転者の後側(図6の右側)を後方、運転者の左側(図6の手前側)を左方、運転者の右側(図6の奥側)を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体2の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体2から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体2に近づく方向である。
【0014】
キャビン3は、機体2に搭載されている。このキャビン3には運転席8が設けられている。作業装置4は機体2に装着されている。一対の走行装置5L、5Rは、機体2の外側に設けられている。機体2内の後部には、原動機32が搭載されている。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、作業具シリンダ15とを有している。
【0015】
ブーム10は、キャビン3の右側及び左側に上下揺動自在に設けられている。作業具11は、例えば、バケットであって、当該バケット11は、ブーム10の先端部(前端部)に上下揺動自在に設けられている。リフトリンク12及び制御リンク13は、ブーム10が上下揺動自在となるように、ブーム10の基部(後部)を支持している。ブームシリンダ14は、伸縮することによりブーム10を昇降させる。作業具シリンダ15は、伸縮することによりバケット11を揺動させる。
【0016】
左側及び右側の各ブーム10の前部同士は、異形の連結パイプで連結されている。各ブーム10の基部(後部)同士は、円形の連結パイプで連結されている。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸17は、枢支軸16の下方に設けられている。
【0017】
ブームシリンダ14の上部は、枢支軸18を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸18は、各ブーム10の基部であって、当該基部の前部に設けられている。ブームシリンダ14の下部は、枢支軸19を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸19は、機体2の後部の下部寄りであって枢支軸18の下方に設けられている。
制御リンク13は、リフトリンク12の前方に設けられている。この制御リンク13の一端は、枢支軸20を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸20は、機体2であって、リフトリンク12の前方に対応する位置に設けられている。制御リンク13の他端は、枢支軸21を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸21は、ブーム10であって、枢支軸17の前方で且つ枢支軸17の上方に設けられている。
【0018】
ブームシリンダ14を伸縮することにより、リフトリンク12及び制御リンク13によって各ブーム10の基部が支持されながら、各ブーム10が枢支軸16回りに上下揺動し、各ブーム10の先端部が昇降する。制御リンク13は、各ブーム10の上下揺動に伴って枢支軸20回りに上下揺動する。リフトリンク12は、制御リンク13の上下揺動に伴って枢支軸17回りに前後揺動する。
【0019】
ブーム10の前部には、バケット11の代わりに別の作業具が装着可能とされている。別の作業具としては、例えば、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等のアタッチメント(予備アタッチメント)である。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
【0020】
作業具シリンダ15は、各ブーム10の前部寄りにそれぞれ配置されている。作業具シリンダ15を伸縮することで、バケット11が揺動される。
一対の走行装置5L、5Rのうち、走行装置5Lは機体2の左側に設けられ、走行装置5Rは機体2の右側に設けられている。一対の走行装置5L、5Rは、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。以下、説明の便宜上、走行装置5Lのことを左走行装置5L、走行装置5Rのことを右走行装置5Rということがある。
【0021】
原動機32は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関、電動モータ等である。この実施形態では、原動機32は、ディーゼルエンジンであるが限定はされない。
次に、作業機の走行系の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の走行系の油圧システムは、第1油圧ポンプP1を備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
【0022】
第2油圧ポンプP2は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第2油圧ポンプP2は、作動油タンク22に貯留された作動油を吐出可能であって、例えば、作業系の油路に作動油を供給する。例えば、第2油圧ポンプP2は、ブーム10を作動させるブームシリンダ14、バケットを作動させる作業具シリンダ15、予備油圧アクチュエータを作動させる予備油圧アクチュエータを制御する制御弁(流量制御弁)に作動油を供給する。
【0023】
また、作業機の走行系の油圧システムは、一対の走行モータ36L、36Rと、一対の走行ポンプ53L、53Rと、を備えている。一対の走行モータ36L、36Rは、一対の走行装置5L、5Rに動力を伝達するモータである。一対の走行モータ36L、36Rのうち、一方の走行モータ36Lは、走行装置(左走行装置)5Lに回転の動力を伝達し、他方の走行モータ36Rは、走行装置(右走行装置)5Rに回転の動力を伝達する。
【0024】
一対の走行ポンプ53L、53Rは、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、例えば、斜板形可変容量アキシャルポンプである。一対の走行ポンプ53L、53Rは、駆動することによって、一対の走行モータ36L、36Rのそれぞれに作動油を供給する。一対の走行ポンプ53L、53Rのうち、一方の走行ポンプ53Lは、走行ポンプ53Lに作動油を供給し、他方の走行ポンプ53Rは、走行ポンプ53Rに作動油を供給する。
【0025】
以下、説明の便宜上、走行ポンプ53Lのことを左走行ポンプ53L、走行ポンプ53Rのことを右走行ポンプ53R、走行モータ36Lのことを左走行モータ36L、走行モータ36Rのことを右走行モータ36Rということがある。
左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rには、第1油圧ポンプP1からの作動油(パイロット油)の圧力(パイロット圧)が作用する前進用受圧部53aと後進用受圧部53bとを有している、受圧部53a、53bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、左走行ポンプ53L及び右走行ポンプ53Rの出力(作動油の吐出量)や作動油の吐出方向を変えることができる。
【0026】
左走行ポンプ53Lと、左走行モータ36Lとは、接続油路57hによって接続され、左走行ポンプ53Lが吐出した作動油が左走行モータ36Lに供給される。右走行ポンプ53Rと、右走行モータ36Rとは、接続油路57iによって接続され、右走行ポンプ53Rが吐出した作動油が右走行モータ36Rに供給される。
左走行モータ36Lは、左走行ポンプ53Lから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。左走行モータ36Lには、斜板切換シリンダ37Lが接続され、当該斜板切換シリンダ37Lを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても左走行モータ36Lの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Lを収縮した場合には、左走行モータ36Lの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Lを伸長した場合には、左走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、左走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
【0027】
右走行モータ36Rは、右走行ポンプ53Rから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。右走行モータ36Rには、斜板切換シリンダ37Rが接続され、当該斜板切換シリンダ37Rを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても右走行モータ36Rの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Rを収縮した場合には、右走行モータ36Rの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Rを伸長した場合には、右走行モータ36Rの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、右走行モータ36Rの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
【0028】
図1に示すように、作業機の走行系の油圧システムは、走行切換弁34を備えている。走行切換弁34は、走行モータ(左走行モータ36L、右走行モータ36R)の回転速度(回転数)を第1速度にする第1状態と、第2速度にする第2状態とに切換可能である。走行切換弁34は、第1切換弁71L、71Rと、第2切換弁72と、を有している。
第1切換弁71Lは、左走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
【0029】
第1切換弁71Rは、右走行モータ36Rの斜板切換シリンダ37Rに油路を介して接続されていて、第1位置71R1及び第2位置71R2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Rは、第1位置71R1である場合、斜板切換シリンダ37Rを収縮し、第2位置71R2である場合、斜板切換シリンダ37Rを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第1切換弁71Rは、吐出油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第1切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
【0030】
つまり、第2切換弁72が第1位置72a、第1切換弁71Lが第1位置71L1、第1切換弁71Rが第1位置71R1である場合に、走行切換弁34は第1状態になり、走行モータ(左走行モータ36L、右走行モータ36R)の回転速度を第1速度にする。第2切換弁72が第2位置72b、第1切換弁71Lが第2位置71L2、第1切換弁71Rが第2位置71R2である場合に、走行切換弁34は第2状態になり、走行モータ(左走行モータ36L、右走行モータ36R)の回転速度を第2速度にする。
(【0031】以降は省略されています)

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