ホイールローダ
【課題】平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダに対して、作業機としてバケットを装着した場合でも、バケットからの荷こぼれ量を減らして土砂のすくいこみ作業等を効率よく実施することが可能な作業車両を提供する。
【解決手段】ホイルローダ５０では、リンク機構２０に対して作業機としてバケット５３を装着している場合において、バケット５３が地面に置かれた状態で作業機のチルト角が所定の閾値以上である場合には、コントローラ３０が、ブーム５２の角度変化に応じて作業機のチルト角度を調整する制御を行う。
【解決手段】ホイルローダ５０では、リンク機構２０に対して作業機としてバケット５３を装着している場合において、バケット５３が地面に置かれた状態で作業機のチルト角が所定の閾値以上である場合には、コントローラ３０が、ブーム５２の角度変化に応じて作業機のチルト角度を調整する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンク機構によって、ブームの先端に装着された作業機を駆動するホイールローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ホイールローダでは、作業内容に応じて、車体の前方に回動可能な状態で装着されたブームの先端にバケットやフォーク等の各種アタッチメント（作業機）を取り付けて作業を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、このようなバケットやフォーク等の作業機を駆動する機構として、Ｚバーリンク機構を用いて、平行リンク機構のような動作が可能なホイールローダについて開示されている。以下、特許文献１に開示されるＺバーリンクを用いた機構や、平行リンク機構を総称して、本明細書では「平行リンク的モーション機構」と記述する。
【０００４】
すなわち、平行リンク的モーション機構は、作業機として装着されたフォークを地面に置いた状態でブームを持ち上げていった際に、フォークの姿勢を平行のまま維持できる機構である。このため、フォークを装着したホイールローダのオペレータは、荷物の積み込み作業時等においてフォークのチルト角度を調整することなく、積み込み作業等を実施することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、平行リンク的モーション機構を備えた従来のホイールローダでは、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダでは、作業機としてフォークを装着した際にブームの角度に関わらずフォークの姿勢を平行に保つという特性上、フォークに代えてバケットを装着した時に、土砂すくいこみ作業等で最大チルト角度までチルトさせてブームを持ち上げると、ブームに対するバケットの相対角度がほぼ一定の状態でバケットが持ち上げられることになる。
【０００６】
よって、そのままではバケットが前方側に傾いてしまって、バケットから土砂がこぼれてしまうおそれがあるため、オペレータはバケットの姿勢を水平に戻すために再操作する必要が生じる。
【０００７】
つまり、平行リンク的な動作を行わない一般的なＺバーリンク機構にバケットを装着して土砂をすくい込む作業を行う場合には、バケット装着時における作業を想定して設計されているため、上述した再操作は不要となる。これに対し、平行リンク的モーション機構にバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合には、アタッチメントとしてフォークを装着した場合の作業を想定して設計されているため、バケット装着時には使い勝手が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダに対して、アタッチメントとしてバケットを装着した場合でも、バケットからの荷こぼれ量を減らして土砂のすくいこみ作業等を効率よく実施することが可能なホイールローダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係るホイールローダは、ブームと、リンク機構と、制御部と、を備えている。ブームは、上下方向に回動可能な状態で車体の前方に装着される。リンク機構は、ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずにブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持される。制御部は、ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、バケットを地面に置いた状態からブームを持ち上げていく時に、バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、ブームの角度変化に応じてバケットのチルト角度調整制御を行う。
【００１０】
ここでは、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダにおいて、バケット装着時に土砂をすくい込む作業を実施する際に、土砂をすくい込んだバケットを最大限手前側にチルトさせ、その状態でブームを持ち上げる操作を行う場合に、ブームを持ち上げる動作を開始する際のバケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合には、ブームの角度に応じてバケットのチルト角度を自動的に調整する。
【００１１】
ここで、上記平行リンク的モーション機構とは、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であれば特に限定されるものではなく、純粋な平行リンク機構だけでなく、Ｚバーリンク機構の一種であるＰＺバーリンク機構（Ｚバーリンク構造でありながらフォークの平行姿勢を維持するような動きをする機構（上記特許文献１参照））も含まれる広い概念である。また、上記制御を実施する条件として閾値を設定したのは、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う際における土砂の荷こぼれを低減するためである。
【００１２】
これにより、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合でも、バケットのチルト角度を調整するための再操作を行うことなく、自動的にバケットの姿勢を略水平に維持することができる。よって、平行リンク的モーション機構を装着したホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。また、閾値を適切な値に設定すれば、フォーク装着時には上記制御が実施されないようにすることができるため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。
【００１３】
第２の発明に係るホイールローダは、第１の発明に係るホイールローダであって、閾値は、上限値となる第１閾値および下限値となる第２閾値の少なくとも一方である。
ここでは、上述したブーム持ち上げ時におけるバケットのチルト角度調整制御の実施の有無を決定する閾値として、上限値（第１閾値）および下限値（第２閾値）の少なくとも一方を用いる。
【００１４】
これにより、ブーム持ち上げ開始時におけるバケットのチルト角度が、第１閾値以上、第２閾値以下、第１閾値と第２閾値との間の範囲のいずれかの条件を満たす場合にのみ、上述した制御を実施することができる。よって、土砂のすくい込み作業以外の作業時等に、自動的に上述した制御が実行されてしまうことを回避しつつ、土砂すくい込み作業時等の必要な場合には上述した制御を実行することで作業性を向上させることができる。
【００１５】
第３の発明に係るホイールローダは、第１または第２の発明に係るホイールローダであって、閾値は、設定変更可能である。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定するために設定される閾値が、変更可能となっている。
【００１６】
これにより、ブームに装着されるバケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な範囲で閾値を設定することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な閾値を設定することで、より効果的に作業性の向上が図れる。
【００１７】
第４の発明に係るホイールローダは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、閾値は、約３５度〜４０度の範囲で設定される。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、具体的に３５〜４０度のチルト角度を設定している。
【００１８】
これにより、すくい込み作業時等において、バケットをフルチルト状態としてからブームを持ち上げていく場合でも、ブームの角度の変化に応じてバケットの姿勢が調整されていくため、バケットからの荷こぼれ量を低減することができる。よって、作業機としてバケットを装着した場合でも、土砂のすくい込み作業等を効率よく実施することができる。
【００１９】
なお、この角度はほぼフルチルトに近い角度であるため、バケットがほぼ地面と平行な状態でブーム上げ作業が行われるフォーク作業にはこの制御は行われず、平行リンク的な動きに悪影響を及ぼさない。すなわち、フォーク装着時には上記制御が実施されないため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。
【００２０】
第５の発明に係るホイールローダは、第１から第４の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、チルト角度調整制御の実施の有無を切り換え可能とする選択機構を、さらに備えている。
【００２１】
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を、オペレータによって切り換え可能としている。
これにより、常時、上述した制御を実施するのではなく、バケット装着時における土砂のすくい込み作業等のような作業条件やホイールローダのオペレータの好み等に応じて、適宜、制御の実行の有無を設定することができる。また、フォークを装着した場合のチルト角調整制御を確実に回避することができる。
【００２２】
第６の発明に係るホイールローダは、第１から第５の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、制御部は、チルト角度調整制御によるチルト角度の制御量を調整可能とするチルト補正量調整機構を、さらに備えている。
【００２３】
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行時において、ブームの角度に応じてどの程度までチルト角度を調整するのかを、オペレータによって調整可能としている。
これにより、バケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な制御を実行しつつ作業を実施することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な調整量を設定して、より効果的に作業性の向上が図れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るホイールローダによれば、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るホイールローダの構成を示す斜視図。
【図２】図１のホイールローダにおいてブームを持ち上げていった際のバケットの角度（姿勢）を示す側面図。
【図３】図１のホイールローダに搭載されたバケットシリンダを駆動する油圧回路図。
【図４】図１のホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４のチルト角度調整制御におけるブーム角度に対するＥＰＣ電流値、減圧弁２次圧の変化を示すグラフ。
【図６】図４のフローチャートに従って処理されるチルト角度調整制御によるチルト角の変化を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施形態に係るホイールローダに搭載されたバケットシリンダを駆動する油圧回路図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
本発明の一実施形態に係るホイールローダ５０について、図１〜図６を用いて説明すれば以下の通りである。
【００２７】
［ホイールローダ５０全体の構成］
本実施形態に係るホイールローダ５０は、図１に示すように、車体５１と、車体の前部に装着されたブーム５２と、このブーム５２の先端に取り付けられた作業機としてのバケット５３と、車体５１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ５４と、車体５１の上部に搭載されたキャブ５５と、ブーム５２およびバケット５３を駆動するリンク機構２０と、を備えている。なお、作業機としては、バケット５３に代えてフォークが装着可能とされている。
【００２８】
車体５１は、エンジンを収納するエンジンルームと、ブーム５２およびバケット５３を駆動するための制御バルブ、アクチュエータ等を制御するコントローラ（制御部）３０（図３参照）と、を搭載している。なお、コントローラ３０によって構成される制御ブロックについては、後段にて詳述する。
【００２９】
ブーム５２は、図２に示すように、先端に取り付けられたバケット５３を持ち上げるための部材であって、併設されたリフトシリンダ２４によって駆動される。
バケット５３は、ブーム５２の先端に取り付けられており、バケットシリンダ２２によってダンプおよびチルトされる。
【００３０】
リンク機構２０は、ブーム５２の先端部に装着される作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に水平に置いた状態からバケットシリンダ２２を操作せずにブーム５２を持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるように構成されている。なお、このリンク機構２０の詳細な構成については、後段にて詳述する。
【００３１】
（リンク機構２０）
リンク機構２０は、図１および図２に示すように、ベルクランク２１、バケットシリンダ２２、連結リンク２３、およびリフトシリンダ２４を含むように構成されており、ブーム５２とバケット５３とを駆動する。
【００３２】
ベルクランク２１は、ブーム５２の長手方向における中央部付近に回動可能な状態で取り付けられており、一方の端部（上端部）がバケットシリンダ２２に、他方の端部（下端部）が連結リンク２３に、それぞれ連結されている。
【００３３】
バケットシリンダ２２は、本体側の端部が車体５１側に固定され、伸縮する駆動側の端部がベルクランク２１の上端部に連結されている。
ブーム５２の車体５１への枢軸部には、ブーム５２の角度（ブーム角）を検出するためのブーム角度センサ（図示せず）が設けられている。
また、バケットシリンダ２２上には、バケット５３のチルト角度が所定の閾値を超えたことを検出するための近接スイッチ２２ａおよび検出バー２２ｂが設けられている。
【００３４】
検出バー２２ｂはバケットシリンダ２２のロッド側に設けられ、近接スイッチ２２ａはバケットシリンダ２２のシリンダ側に設けられる。バケットシリンダ２２が最も伸びた状態では近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われていない。この状態からバケットシリンダ２２を徐々に縮めていくと、ある位置で近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われ、その後バケットシリンダ２２が最も縮んだ状態となるまで近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われたままとなる。すなわち、近接スイッチ２２ａと検出バー２２ｂによって、バケットシリンダ２２の伸縮量が所定の値を超えたかどうかを検出することができる。なお、近接スイッチ２２ａの検出バー２２ｂに対する相対的な取り付け位置は調整可能となっており、取り付け位置を変更することにより、上述の閾値を変更することができる。
【００３５】
連結リンク２３は、一方の端部がバケット５３の背面側に、他方の端部がベルクランク２１の下端部に、それぞれが移動可能な状態で連結されている。
【００３６】
（コントローラ３０）
本実施形態では、図３に示すように、コントローラ３０を中心に制御ブロックが構成され、所定の条件下（後述）では、ブーム５２を持ち上げていく際のバケット５３のチルト角度（バケット５３の姿勢）が自動的に制御される。
コントローラ３０には、図３に示すように、モニタ（選択機構、補正量調整機構）３１、電磁比例減圧弁３３と接続されており、ブーム角度センサ、近接スイッチ２２ａ、アタッチメント切換スイッチ（アタッチメント切換設定情報）、および後述するチルト角度調整制御に関する制御量調整情報等を含む入力信号が入力される。
【００３７】
モニタ３１は、ホイールローダ５０のキャブ５５内に設置された運転席の側方に取り付けられており、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効／無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力される。これにより、モニタ３１を介して、チルト角度調整制御の実施を無効とするか否かの選択、チルト角度調整制御による調整量の変更を行うことができる。また、オペレータによって、モニタ３１を用いて作業機の種類（バケットやフォークなど）に関する情報（作業機設定情報）が直接入力できるようにされている。
【００３８】
電磁比例減圧弁３３は、コントローラ３０からの指令によって作動し、パイロット圧を発生させる。高圧選択弁３５によって、電磁比例減圧弁３３で発生したパイロット圧とバケットＰＰＣ弁３２で発生したパイロット圧のうちの高圧側のパイロット圧が選択され、選択されたパイロット圧に応じてバケットスプール３４が移動し、バケットシリンダ２２が作動する。すなわち、バケット操作レバーの操作量が大きく、電磁比例減圧弁３３よりもバケットＰＰＣ弁３２のパイロット圧の方が大きい場合には、実質的に、コントローラ３０によるバケット５３のチルト動作への介入は行われない。なお、この電磁比例減圧弁３３を用いたコントローラ３０によるバケット５３のチルト角度調整制御については、後段にて詳述する。
【００３９】
バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによってキャブ５５内に設けられたバケット操作レバーがチルト側、あるいはダンプ側に操作されると、バケットスプール３４の作動回路内にレバー操作量に応じた圧力のパイロット圧油を供給するように作動する。すなわち、バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット５３のチルト角度を調整する。
【００４０】
バケットスプール３４は、バケットＰＰＣ弁３２から供給されるパイロット圧油によって作動し、バケットシリンダ２２をチルト側、あるいはダンプ側へ駆動させる。すなわち、バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット５３のチルト角度を調整する。
【００４１】
なお、当業者にとって自明であるため詳細な説明を省略するが、リフトシリンダ２４についても同様の回路が構成されており、操作レバーの操作によってブームが昇降する。
ここで、バケット側の回路には、図３に示すように、コントローラ３０、電磁比例減圧弁３３および高圧選択弁３５などが付加されており、操作レバーが操作されなくてもコントローラ３０からの信号によってバケットシリンダ２２の作動が可能となっている。
【００４２】
＜バケット５３のチルト角度制御＞
ここで、上述したコントローラ３０によるバケット５３のチルト角度調整制御について、具体的に説明すれば以下の通りである。
【００４３】
すなわち、本実施形態のホイールローダ５０では、図２に示すように、バケット５３を用いて土砂のすくい込み作業等を行う場合には、図４に示すフローチャートに従ってバケット５３のチルト角度を調整する制御を行う。
【００４４】
なお、本実施形態では、上述したように、操作レバーの操作量に応じてバケットＰＰＣ弁３２がバケット５３のチルト角度を調整するとともに、近接スイッチ２２ａによってバケット角度を検出し、角度センサによってブーム角度を測定する構成となっている。
【００４５】
まず、ステップＳ１において、モニタ３１からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００４６】
次に、ステップＳ２では、コントローラ３０が、ブーム角を読み込む。ここで、ブーム角の検出については、上述したブーム角度センサ（図示しない）を用いて実施される。
次に、ステップＳ３では、バケット操作レバーが中立またはチルト状態であるか否かを確認する。ここで、中立またはチルト状態である場合には、ステップＳ４へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。なお、バケット操作レバーの操作位置に関しては、バケットＰＰＣ弁３２が出力するパイロット圧を検出することによって判断することができる。
【００４７】
なお、本実施形態において、ステップＳ３において、バケット操作レバーが中立のときだけでなく、チルト状態にある場合もチルト角度の調整制御を行うように設定されているのは、作業者が、チルト角度調整制御中にチルト操作してもチルト角度調整制御を中止しないようにするためである。これにより、本実施形態によるチルト角度調整制御の実行によって作業者が意図するチルト角度になっていない場合に、作業者が意図するチルト角度になるように、制御中のチルト角度の微調整のための操作を許容することができる。
【００４８】
次に、ステップＳ４では、ブーム操作レバーが上げ操作中であるか否かを確認する。ここで、上げ操作中である場合には、ステップＳ５へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。なお、ブーム操作レバーの位置に関しても、バケット操作レバーと同様に、ＰＰＣ弁から出力されるパイロット圧を検出することによって判断すればよい。
【００４９】
次に、ステップＳ５では、フラグがＯＮになっているか否かを確認する。ここで、フラグがＯＮになっていればステップＳ６へ進み、ＯＦＦの場合にはステップＳ９へ進む。
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５においてフラグがＯＮになった後で、ブーム角の単位時間当たりの変化量に基づいてブーム角速度θ２を演算する。
【００５０】
次に、ステップＳ７では、ステップＳ６において演算されたブーム角速度θ２に基づいて、対応するＥＰＣ電流値の演算を行う（図５（ａ）参照）。これにより、図５（ｂ）に示すように、ブーム角度が大きくなるにつれて減圧弁の２次圧を変化させて、バケット角を変化させて、バケット５３からの荷こぼれを低減するように制御することができる（図６の実線参照）。なお、図５（ａ）に示すＥＰＣ電流値は、図３に示す制御量調整情報によって調整が可能である。
【００５１】
次に、ステップＳ８では、ステップＳ７において演算されたＥＰＣ電流値を出力する。これにより、バケット５３のチルト角度を所望の角度に自動的に変化させることができる。
【００５２】
続いて、ステップＳ５においてフラグがＯＦＦの場合に進むステップＳ９では、近接スイッチ２２ａがＯＮになっているか否か、すなわち、作業機のチルト角度が所定の閾値以上であるか否かを確認する。ここで、近接スイッチ２２ａがＯＮになっていれば、ステップＳ１０へ進む。一方、近接スイッチ２２ａがＯＦＦになっている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとしてスタートまで戻る。
【００５３】
次に、ステップＳ１０では、ブーム角θ２が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ２が閾値より小さい場合には、ステップＳ１１へ進む。一方、θ２が閾値以上である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００５４】
次に、ステップＳ１１では、フラグをＯＮとし、ステップＳ６へ進む。
なお、上述したチルト角度調整制御は、例えば、ブーム５２の角度が変化し始めてから３秒以上経過した場合には、図５（ｃ）の点線で示すように、補正を止めるように制御してもよい。これにより、バケット５３による土砂のすくい込み作業からブーム５２を持ち上げていく作業以外の作業時における本制御の実施を停止させることができる。
【００５５】
さらに、上述したバケット５３のチルト角度調整制御は、オペレータの設定や作業内容に応じて、実施の有無を切り換え可能である。これにより、諸条件を満たす場合には必ず実施されることを回避して、必要な場合にのみ上記チルト角度調整制御を実施することができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態のホイールローダ５０では、図１に示すように、平行リンク的モーション機構であるリンク機構２０に対して作業機としてバケット５３を装着している場合において、図４に示すように、バケット５３が地面に置かれた状態でバケット５３のチルト角が所定の閾値以上である場合には、コントローラ３０が、ブーム５２の角度変化に応じてバケット５３のチルト角度を調整する制御を行う。
【００５７】
これにより、バケット５３のチルト角が閾値以上であるか否かに応じて制御の実施の有無を決定することができるため、作業機としてフォークを装着している際等、フルチルト状態でブーム５２を上昇させていく場合に自動的にチルト角を制御することができる。よって、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ５０において、バケット５３を装着して土砂のすくい込み作業等を実施する場合でも、オペレータはバケット操作レバーを再操作することなく、荷こぼれ量を低減することができる。この結果、オペレータは、平行リンク的な動作を行わない一般的なＺバーリンク機構を装着したホイールローダを操作する際と同様の感覚で土砂のすくい込み作業等を実施することができる。
【００５８】
より具体的には、図６に示すように、ブーム５２のヒンジピン高さ（ブーム５２の持ち上げ角度）が大きくなるに従って、従来はほぼ一直線状（図中点線参照）であったチルト角度を、図中実線で示すように徐々に大きくなるように補正してチルト角度調整制御を行う。これにより、図中２点鎖線で示すＺバーリンク機構と同じ様にチルト角を補正することで、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ５０であってもバケット５３からの荷こぼれを低減することができる。
【００５９】
（実施形態２）
本発明に係る他の実施形態について、図８のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００６０】
ここで、上記実施形態１においては、バケット角度を近接スイッチで検出したが、本実施形態では、近接スイッチではなく角度センサを用いて検出している。
具体的には、ステップＳ１において、モニタ３１からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他の作業機が装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００６１】
次に、ステップＳ２２では、コントローラ３０が、バケット角、ブーム角を読み込む。ここで、バケット５３のチルト角（バケット角）、ブーム角の検出については、それぞれ一般的なブーム角度センサ（図示せず）を用いて実施される。
【００６２】
なお、ステップＳ３〜ステップＳ８については、上記実施形態１と同様であるから、説明を省略する。
続いて、ステップＳ５においてフラグがＯＦＦの場合に進むステップＳ１９では、バケット角θ１が所定の閾値よりも大きいか否かを確認する。ここで、θ１が閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１０へ進む。一方、θ１が閾値以下である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとしてスタートまで戻る。
【００６３】
次に、ステップＳ２０では、ブーム角θ２が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ２が閾値より小さい場合には、ステップＳ１１へ進む。一方、θ２が閾値以上である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
次に、ステップＳ１１では、フラグをＯＮとし、ステップＳ６へ進む。
【００６４】
（実施形態３）
本発明に係るさらに他の実施形態について、図９のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００６５】
ここで、上記実施形態１，２では、操作レバーの操作量に応じてバケットＰＰＣ弁３２を用いてバケット５３のチルト角度を調整する構成となっているが、本実施形態では、ＰＰＣ弁の代わりにＥＰＣ弁を用いてバケット５３のチルト角度を調整する構成としている。以下、その実施形態について説明する。
【００６６】
本実施形態では、図７に示すように、バケット操作レバーの操作量を示す信号が、コントローラ３０に入力される。バケットスプール作動回路内には、ＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂが配置されている。コントローラ３０は、バケット操作レバーの操作量に応じた指令電流をＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂに出力する。これにより、バケット５３が作動する。なお、このＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂについては、メインバルブに内蔵されてもよいし、バルブ外に外付けされてもよい。
【００６７】
本実施形態においては、上記実施形態２と同様に、バケット角、ブーム角ともに角度センサによって検出される。
また、上記実施形態１，２と同様に、コントローラ３０には、モニタ３１が接続されるとともに、ブーム角度センサ、バケット角度センサ、およびチルト角度調整制御に関する制御量調整情報や作業機設定情報等を含む入力信号が入力される。
【００６８】
さらに、モニタ３１は、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効／無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力され、オペレータによってモニタ３１を用いて作業機設定情報が直接入力できるようにされている点についても、上記実施形態１，２と同様である。
【００６９】
コントローラ３０は、図９のフローチャートに示す制御を実行する。
具体的には、ステップＳ１において、モニタ３１からの信号等に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００７０】
次に、ステップＳ２２では、コントローラ３０が、バケット角、ブーム角を読み込む。
ステップＳ３〜ステップＳ７については、上記実施形態１と同様である。
本実施形態では、上記実施形態１，２とは異なり、ステップＳ７の後にステップ１７が実行される。
【００７１】
ステップＳ１７では、ステップＳ７において演算されたＥＰＣ電流値と操作レバーから入力されるＥＰＣ電流値とのうち、値が大きい方を選択する。なお、ここで値が大きい方のＥＰＣ電流値を選択するのは、バケット操作レバーの操作によってＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂを使用する場合には、図３に示す高圧選択弁３５の機能を電気的に補う必要があるためである。
ステップＳ８、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１９、Ｓ２０については、図８に示した上記実施形態２と同じであるので、説明を省略する。
【００７２】
（実施形態４）
本発明に係るさらに他の実施形態について、図１０のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００７３】
ここで、上記実施形態３においては、バケット角度を角度センサで検出しているが、本実施形態では、実施形態１のように角度センサの代わりに近接スイッチ２２ａを用いて検出している。この場合においては、コントローラ３０は、図１０のフローチャートに示す制御を行う。
【００７４】
図１０のフローチャートは、図９のフローチャートにおけるステップＳ１９を、図４のフローチャートにおけるステップＳ９に置き換えただけであり、その他のステップについては図９のフローチャートと変わるところはないので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７６】
（Ａ）
上記実施形態では、Ｚバーリンクを用いて平行リンクのような動作が可能な機構を搭載したホイールローダ５０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
本発明の適用範囲としては、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であればよく、例えば、いわゆる純粋な平行リンク機構を搭載したホイールローダに対して本発明を適用してもよい。
【００７８】
（Ｂ）
上記実施形態では、チルト角度調整制御を、いわゆるオープン制御によって実施した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７９】
例えば、現在のバケット角と目標チルト角度との差を検出してフィードバック制御をかけてもよい。
【００８０】
（Ｃ）
上記実施形態では、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、下限値となる閾値を３５〜４０度の範囲内に１つだけ設定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、閾値として、上限値、下限値の双方をチルト角度調整制御の閾値として設定してもよい。
【００８１】
（Ｄ）
上記実施形態では、バケット角度を、近接スイッチ２２ａや角度センサによって検出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バケットシリンダストロークセンサを用いてバケット角度を検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明のホイールローダは、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができるという効果を奏することから、バケットを装着して作業を行う建設機械等の各種作業車両に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
２０ リンク機構
２１ ベルクランク
２２ バケットシリンダ
２２ａ 近接スイッチ
２２ｂ 検出バー
２３ 連結リンク
２４ リフトシリンダ
３０ コントローラ（制御部）
３１ モニタ（選択機構、補正量調整機構）
３２ バケットＰＰＣ弁
３３ 電磁比例減圧弁
３４ バケットスプール
３５ 高圧選択弁
５０ ホイールローダ
５１ 車体
５２ ブーム
５３ バケット
５４ タイヤ
５５ キャブ
１３２ａ，１３２ｂ ＥＰＣ減圧弁
θ０ａ，θ０ｂ バケット相対角
θ１ａ〜θ１ｃ バケット角
θ２ａ〜θ２ｃ ブーム角
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２６５３号パンフレット（平成１７年２月１０日公開）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リンク機構によって、ブームの先端に装着された作業機を駆動するホイールローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ホイールローダでは、作業内容に応じて、車体の前方に回動可能な状態で装着されたブームの先端にバケットやフォーク等の各種アタッチメント（作業機）を取り付けて作業を行っている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、このようなバケットやフォーク等の作業機を駆動する機構として、Ｚバーリンク機構を用いて、平行リンク機構のような動作が可能なホイールローダについて開示されている。以下、特許文献１に開示されるＺバーリンクを用いた機構や、平行リンク機構を総称して、本明細書では「平行リンク的モーション機構」と記述する。
【０００４】
すなわち、平行リンク的モーション機構は、作業機として装着されたフォークを地面に置いた状態でブームを持ち上げていった際に、フォークの姿勢を平行のまま維持できる機構である。このため、フォークを装着したホイールローダのオペレータは、荷物の積み込み作業時等においてフォークのチルト角度を調整することなく、積み込み作業等を実施することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、平行リンク的モーション機構を備えた従来のホイールローダでは、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダでは、作業機としてフォークを装着した際にブームの角度に関わらずフォークの姿勢を平行に保つという特性上、フォークに代えてバケットを装着した時に、土砂すくいこみ作業等で最大チルト角度までチルトさせてブームを持ち上げると、ブームに対するバケットの相対角度がほぼ一定の状態でバケットが持ち上げられることになる。
【０００６】
よって、そのままではバケットが前方側に傾いてしまって、バケットから土砂がこぼれてしまうおそれがあるため、オペレータはバケットの姿勢を水平に戻すために再操作する必要が生じる。
【０００７】
つまり、平行リンク的な動作を行わない一般的なＺバーリンク機構にバケットを装着して土砂をすくい込む作業を行う場合には、バケット装着時における作業を想定して設計されているため、上述した再操作は不要となる。これに対し、平行リンク的モーション機構にバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合には、アタッチメントとしてフォークを装着した場合の作業を想定して設計されているため、バケット装着時には使い勝手が悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、平行リンク的モーション機構を備えたホイールローダに対して、アタッチメントとしてバケットを装着した場合でも、バケットからの荷こぼれ量を減らして土砂のすくいこみ作業等を効率よく実施することが可能なホイールローダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明に係るホイールローダは、ブームと、リンク機構と、制御部と、を備えている。ブームは、上下方向に回動可能な状態で車体の前方に装着される。リンク機構は、ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずにブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持される。制御部は、ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、バケットを地面に置いた状態からブームを持ち上げていく時に、バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、ブームの角度変化に応じてバケットのチルト角度調整制御を行う。
【００１０】
ここでは、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダにおいて、バケット装着時に土砂をすくい込む作業を実施する際に、土砂をすくい込んだバケットを最大限手前側にチルトさせ、その状態でブームを持ち上げる操作を行う場合に、ブームを持ち上げる動作を開始する際のバケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合には、ブームの角度に応じてバケットのチルト角度を自動的に調整する。
【００１１】
ここで、上記平行リンク的モーション機構とは、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であれば特に限定されるものではなく、純粋な平行リンク機構だけでなく、Ｚバーリンク機構の一種であるＰＺバーリンク機構（Ｚバーリンク構造でありながらフォークの平行姿勢を維持するような動きをする機構（上記特許文献１参照））も含まれる広い概念である。また、上記制御を実施する条件として閾値を設定したのは、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う際における土砂の荷こぼれを低減するためである。
【００１２】
これにより、作業機としてバケットを装着して土砂のすくい込み作業を行う場合でも、バケットのチルト角度を調整するための再操作を行うことなく、自動的にバケットの姿勢を略水平に維持することができる。よって、平行リンク的モーション機構を装着したホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。また、閾値を適切な値に設定すれば、フォーク装着時には上記制御が実施されないようにすることができるため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。
【００１３】
第２の発明に係るホイールローダは、第１の発明に係るホイールローダであって、閾値は、上限値となる第１閾値および下限値となる第２閾値の少なくとも一方である。
ここでは、上述したブーム持ち上げ時におけるバケットのチルト角度調整制御の実施の有無を決定する閾値として、上限値（第１閾値）および下限値（第２閾値）の少なくとも一方を用いる。
【００１４】
これにより、ブーム持ち上げ開始時におけるバケットのチルト角度が、第１閾値以上、第２閾値以下、第１閾値と第２閾値との間の範囲のいずれかの条件を満たす場合にのみ、上述した制御を実施することができる。よって、土砂のすくい込み作業以外の作業時等に、自動的に上述した制御が実行されてしまうことを回避しつつ、土砂すくい込み作業時等の必要な場合には上述した制御を実行することで作業性を向上させることができる。
【００１５】
第３の発明に係るホイールローダは、第１または第２の発明に係るホイールローダであって、閾値は、設定変更可能である。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定するために設定される閾値が、変更可能となっている。
【００１６】
これにより、ブームに装着されるバケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な範囲で閾値を設定することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な閾値を設定することで、より効果的に作業性の向上が図れる。
【００１７】
第４の発明に係るホイールローダは、第１から第３の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、閾値は、約３５度〜４０度の範囲で設定される。
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、具体的に３５〜４０度のチルト角度を設定している。
【００１８】
これにより、すくい込み作業時等において、バケットをフルチルト状態としてからブームを持ち上げていく場合でも、ブームの角度の変化に応じてバケットの姿勢が調整されていくため、バケットからの荷こぼれ量を低減することができる。よって、作業機としてバケットを装着した場合でも、土砂のすくい込み作業等を効率よく実施することができる。
【００１９】
なお、この角度はほぼフルチルトに近い角度であるため、バケットがほぼ地面と平行な状態でブーム上げ作業が行われるフォーク作業にはこの制御は行われず、平行リンク的な動きに悪影響を及ぼさない。すなわち、フォーク装着時には上記制御が実施されないため、フォーク装着時の作業効率の低下が防止できる。
【００２０】
第５の発明に係るホイールローダは、第１から第４の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、チルト角度調整制御の実施の有無を切り換え可能とする選択機構を、さらに備えている。
【００２１】
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を、オペレータによって切り換え可能としている。
これにより、常時、上述した制御を実施するのではなく、バケット装着時における土砂のすくい込み作業等のような作業条件やホイールローダのオペレータの好み等に応じて、適宜、制御の実行の有無を設定することができる。また、フォークを装着した場合のチルト角調整制御を確実に回避することができる。
【００２２】
第６の発明に係るホイールローダは、第１から第５の発明のいずれか１つに係るホイールローダであって、制御部は、チルト角度調整制御によるチルト角度の制御量を調整可能とするチルト補正量調整機構を、さらに備えている。
【００２３】
ここでは、上述したチルト角度調整制御の実行時において、ブームの角度に応じてどの程度までチルト角度を調整するのかを、オペレータによって調整可能としている。
これにより、バケットの大きさや形状、種類等の各種条件に応じて、適切な制御を実行しつつ作業を実施することができる。よって、各種条件に応じて適宜最適な調整量を設定して、より効果的に作業性の向上が図れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るホイールローダによれば、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るホイールローダの構成を示す斜視図。
【図２】図１のホイールローダにおいてブームを持ち上げていった際のバケットの角度（姿勢）を示す側面図。
【図３】図１のホイールローダに搭載されたバケットシリンダを駆動する油圧回路図。
【図４】図１のホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４のチルト角度調整制御におけるブーム角度に対するＥＰＣ電流値、減圧弁２次圧の変化を示すグラフ。
【図６】図４のフローチャートに従って処理されるチルト角度調整制御によるチルト角の変化を示すグラフ。
【図７】本発明の他の実施形態に係るホイールローダに搭載されたバケットシリンダを駆動する油圧回路図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係るホイールローダにおいて実施されるチルト角度調整制御の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
本発明の一実施形態に係るホイールローダ５０について、図１〜図６を用いて説明すれば以下の通りである。
【００２７】
［ホイールローダ５０全体の構成］
本実施形態に係るホイールローダ５０は、図１に示すように、車体５１と、車体の前部に装着されたブーム５２と、このブーム５２の先端に取り付けられた作業機としてのバケット５３と、車体５１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ５４と、車体５１の上部に搭載されたキャブ５５と、ブーム５２およびバケット５３を駆動するリンク機構２０と、を備えている。なお、作業機としては、バケット５３に代えてフォークが装着可能とされている。
【００２８】
車体５１は、エンジンを収納するエンジンルームと、ブーム５２およびバケット５３を駆動するための制御バルブ、アクチュエータ等を制御するコントローラ（制御部）３０（図３参照）と、を搭載している。なお、コントローラ３０によって構成される制御ブロックについては、後段にて詳述する。
【００２９】
ブーム５２は、図２に示すように、先端に取り付けられたバケット５３を持ち上げるための部材であって、併設されたリフトシリンダ２４によって駆動される。
バケット５３は、ブーム５２の先端に取り付けられており、バケットシリンダ２２によってダンプおよびチルトされる。
【００３０】
リンク機構２０は、ブーム５２の先端部に装着される作業機としてフォークを装着した場合に、フォークを地面に水平に置いた状態からバケットシリンダ２２を操作せずにブーム５２を持ち上げた際に、フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるように構成されている。なお、このリンク機構２０の詳細な構成については、後段にて詳述する。
【００３１】
（リンク機構２０）
リンク機構２０は、図１および図２に示すように、ベルクランク２１、バケットシリンダ２２、連結リンク２３、およびリフトシリンダ２４を含むように構成されており、ブーム５２とバケット５３とを駆動する。
【００３２】
ベルクランク２１は、ブーム５２の長手方向における中央部付近に回動可能な状態で取り付けられており、一方の端部（上端部）がバケットシリンダ２２に、他方の端部（下端部）が連結リンク２３に、それぞれ連結されている。
【００３３】
バケットシリンダ２２は、本体側の端部が車体５１側に固定され、伸縮する駆動側の端部がベルクランク２１の上端部に連結されている。
ブーム５２の車体５１への枢軸部には、ブーム５２の角度（ブーム角）を検出するためのブーム角度センサ（図示せず）が設けられている。
また、バケットシリンダ２２上には、バケット５３のチルト角度が所定の閾値を超えたことを検出するための近接スイッチ２２ａおよび検出バー２２ｂが設けられている。
【００３４】
検出バー２２ｂはバケットシリンダ２２のロッド側に設けられ、近接スイッチ２２ａはバケットシリンダ２２のシリンダ側に設けられる。バケットシリンダ２２が最も伸びた状態では近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われていない。この状態からバケットシリンダ２２を徐々に縮めていくと、ある位置で近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われ、その後バケットシリンダ２２が最も縮んだ状態となるまで近接スイッチ２２ａの検出面は検出バー２２ｂによって覆われたままとなる。すなわち、近接スイッチ２２ａと検出バー２２ｂによって、バケットシリンダ２２の伸縮量が所定の値を超えたかどうかを検出することができる。なお、近接スイッチ２２ａの検出バー２２ｂに対する相対的な取り付け位置は調整可能となっており、取り付け位置を変更することにより、上述の閾値を変更することができる。
【００３５】
連結リンク２３は、一方の端部がバケット５３の背面側に、他方の端部がベルクランク２１の下端部に、それぞれが移動可能な状態で連結されている。
【００３６】
（コントローラ３０）
本実施形態では、図３に示すように、コントローラ３０を中心に制御ブロックが構成され、所定の条件下（後述）では、ブーム５２を持ち上げていく際のバケット５３のチルト角度（バケット５３の姿勢）が自動的に制御される。
コントローラ３０には、図３に示すように、モニタ（選択機構、補正量調整機構）３１、電磁比例減圧弁３３と接続されており、ブーム角度センサ、近接スイッチ２２ａ、アタッチメント切換スイッチ（アタッチメント切換設定情報）、および後述するチルト角度調整制御に関する制御量調整情報等を含む入力信号が入力される。
【００３７】
モニタ３１は、ホイールローダ５０のキャブ５５内に設置された運転席の側方に取り付けられており、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効／無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力される。これにより、モニタ３１を介して、チルト角度調整制御の実施を無効とするか否かの選択、チルト角度調整制御による調整量の変更を行うことができる。また、オペレータによって、モニタ３１を用いて作業機の種類（バケットやフォークなど）に関する情報（作業機設定情報）が直接入力できるようにされている。
【００３８】
電磁比例減圧弁３３は、コントローラ３０からの指令によって作動し、パイロット圧を発生させる。高圧選択弁３５によって、電磁比例減圧弁３３で発生したパイロット圧とバケットＰＰＣ弁３２で発生したパイロット圧のうちの高圧側のパイロット圧が選択され、選択されたパイロット圧に応じてバケットスプール３４が移動し、バケットシリンダ２２が作動する。すなわち、バケット操作レバーの操作量が大きく、電磁比例減圧弁３３よりもバケットＰＰＣ弁３２のパイロット圧の方が大きい場合には、実質的に、コントローラ３０によるバケット５３のチルト動作への介入は行われない。なお、この電磁比例減圧弁３３を用いたコントローラ３０によるバケット５３のチルト角度調整制御については、後段にて詳述する。
【００３９】
バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによってキャブ５５内に設けられたバケット操作レバーがチルト側、あるいはダンプ側に操作されると、バケットスプール３４の作動回路内にレバー操作量に応じた圧力のパイロット圧油を供給するように作動する。すなわち、バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット５３のチルト角度を調整する。
【００４０】
バケットスプール３４は、バケットＰＰＣ弁３２から供給されるパイロット圧油によって作動し、バケットシリンダ２２をチルト側、あるいはダンプ側へ駆動させる。すなわち、バケットＰＰＣ弁３２は、オペレータによる操作レバーの操作量に連動して作動し、オペレータの意図に従ってバケット５３のチルト角度を調整する。
【００４１】
なお、当業者にとって自明であるため詳細な説明を省略するが、リフトシリンダ２４についても同様の回路が構成されており、操作レバーの操作によってブームが昇降する。
ここで、バケット側の回路には、図３に示すように、コントローラ３０、電磁比例減圧弁３３および高圧選択弁３５などが付加されており、操作レバーが操作されなくてもコントローラ３０からの信号によってバケットシリンダ２２の作動が可能となっている。
【００４２】
＜バケット５３のチルト角度制御＞
ここで、上述したコントローラ３０によるバケット５３のチルト角度調整制御について、具体的に説明すれば以下の通りである。
【００４３】
すなわち、本実施形態のホイールローダ５０では、図２に示すように、バケット５３を用いて土砂のすくい込み作業等を行う場合には、図４に示すフローチャートに従ってバケット５３のチルト角度を調整する制御を行う。
【００４４】
なお、本実施形態では、上述したように、操作レバーの操作量に応じてバケットＰＰＣ弁３２がバケット５３のチルト角度を調整するとともに、近接スイッチ２２ａによってバケット角度を検出し、角度センサによってブーム角度を測定する構成となっている。
【００４５】
まず、ステップＳ１において、モニタ３１からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００４６】
次に、ステップＳ２では、コントローラ３０が、ブーム角を読み込む。ここで、ブーム角の検出については、上述したブーム角度センサ（図示しない）を用いて実施される。
次に、ステップＳ３では、バケット操作レバーが中立またはチルト状態であるか否かを確認する。ここで、中立またはチルト状態である場合には、ステップＳ４へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。なお、バケット操作レバーの操作位置に関しては、バケットＰＰＣ弁３２が出力するパイロット圧を検出することによって判断することができる。
【００４７】
なお、本実施形態において、ステップＳ３において、バケット操作レバーが中立のときだけでなく、チルト状態にある場合もチルト角度の調整制御を行うように設定されているのは、作業者が、チルト角度調整制御中にチルト操作してもチルト角度調整制御を中止しないようにするためである。これにより、本実施形態によるチルト角度調整制御の実行によって作業者が意図するチルト角度になっていない場合に、作業者が意図するチルト角度になるように、制御中のチルト角度の微調整のための操作を許容することができる。
【００４８】
次に、ステップＳ４では、ブーム操作レバーが上げ操作中であるか否かを確認する。ここで、上げ操作中である場合には、ステップＳ５へ進み、それ以外の場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。なお、ブーム操作レバーの位置に関しても、バケット操作レバーと同様に、ＰＰＣ弁から出力されるパイロット圧を検出することによって判断すればよい。
【００４９】
次に、ステップＳ５では、フラグがＯＮになっているか否かを確認する。ここで、フラグがＯＮになっていればステップＳ６へ進み、ＯＦＦの場合にはステップＳ９へ進む。
次に、ステップＳ６では、ステップＳ５においてフラグがＯＮになった後で、ブーム角の単位時間当たりの変化量に基づいてブーム角速度θ２を演算する。
【００５０】
次に、ステップＳ７では、ステップＳ６において演算されたブーム角速度θ２に基づいて、対応するＥＰＣ電流値の演算を行う（図５（ａ）参照）。これにより、図５（ｂ）に示すように、ブーム角度が大きくなるにつれて減圧弁の２次圧を変化させて、バケット角を変化させて、バケット５３からの荷こぼれを低減するように制御することができる（図６の実線参照）。なお、図５（ａ）に示すＥＰＣ電流値は、図３に示す制御量調整情報によって調整が可能である。
【００５１】
次に、ステップＳ８では、ステップＳ７において演算されたＥＰＣ電流値を出力する。これにより、バケット５３のチルト角度を所望の角度に自動的に変化させることができる。
【００５２】
続いて、ステップＳ５においてフラグがＯＦＦの場合に進むステップＳ９では、近接スイッチ２２ａがＯＮになっているか否か、すなわち、作業機のチルト角度が所定の閾値以上であるか否かを確認する。ここで、近接スイッチ２２ａがＯＮになっていれば、ステップＳ１０へ進む。一方、近接スイッチ２２ａがＯＦＦになっている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとしてスタートまで戻る。
【００５３】
次に、ステップＳ１０では、ブーム角θ２が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ２が閾値より小さい場合には、ステップＳ１１へ進む。一方、θ２が閾値以上である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００５４】
次に、ステップＳ１１では、フラグをＯＮとし、ステップＳ６へ進む。
なお、上述したチルト角度調整制御は、例えば、ブーム５２の角度が変化し始めてから３秒以上経過した場合には、図５（ｃ）の点線で示すように、補正を止めるように制御してもよい。これにより、バケット５３による土砂のすくい込み作業からブーム５２を持ち上げていく作業以外の作業時における本制御の実施を停止させることができる。
【００５５】
さらに、上述したバケット５３のチルト角度調整制御は、オペレータの設定や作業内容に応じて、実施の有無を切り換え可能である。これにより、諸条件を満たす場合には必ず実施されることを回避して、必要な場合にのみ上記チルト角度調整制御を実施することができる。
【００５６】
以上のように、本実施形態のホイールローダ５０では、図１に示すように、平行リンク的モーション機構であるリンク機構２０に対して作業機としてバケット５３を装着している場合において、図４に示すように、バケット５３が地面に置かれた状態でバケット５３のチルト角が所定の閾値以上である場合には、コントローラ３０が、ブーム５２の角度変化に応じてバケット５３のチルト角度を調整する制御を行う。
【００５７】
これにより、バケット５３のチルト角が閾値以上であるか否かに応じて制御の実施の有無を決定することができるため、作業機としてフォークを装着している際等、フルチルト状態でブーム５２を上昇させていく場合に自動的にチルト角を制御することができる。よって、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ５０において、バケット５３を装着して土砂のすくい込み作業等を実施する場合でも、オペレータはバケット操作レバーを再操作することなく、荷こぼれ量を低減することができる。この結果、オペレータは、平行リンク的な動作を行わない一般的なＺバーリンク機構を装着したホイールローダを操作する際と同様の感覚で土砂のすくい込み作業等を実施することができる。
【００５８】
より具体的には、図６に示すように、ブーム５２のヒンジピン高さ（ブーム５２の持ち上げ角度）が大きくなるに従って、従来はほぼ一直線状（図中点線参照）であったチルト角度を、図中実線で示すように徐々に大きくなるように補正してチルト角度調整制御を行う。これにより、図中２点鎖線で示すＺバーリンク機構と同じ様にチルト角を補正することで、平行リンク的モーション機構を搭載したホイールローダ５０であってもバケット５３からの荷こぼれを低減することができる。
【００５９】
（実施形態２）
本発明に係る他の実施形態について、図８のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００６０】
ここで、上記実施形態１においては、バケット角度を近接スイッチで検出したが、本実施形態では、近接スイッチではなく角度センサを用いて検出している。
具体的には、ステップＳ１において、モニタ３１からの作業機設定情報に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他の作業機が装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００６１】
次に、ステップＳ２２では、コントローラ３０が、バケット角、ブーム角を読み込む。ここで、バケット５３のチルト角（バケット角）、ブーム角の検出については、それぞれ一般的なブーム角度センサ（図示せず）を用いて実施される。
【００６２】
なお、ステップＳ３〜ステップＳ８については、上記実施形態１と同様であるから、説明を省略する。
続いて、ステップＳ５においてフラグがＯＦＦの場合に進むステップＳ１９では、バケット角θ１が所定の閾値よりも大きいか否かを確認する。ここで、θ１が閾値よりも大きい場合には、ステップＳ１０へ進む。一方、θ１が閾値以下である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとしてスタートまで戻る。
【００６３】
次に、ステップＳ２０では、ブーム角θ２が所定の閾値よりも小さいか否かを確認する。ここで、θ２が閾値より小さい場合には、ステップＳ１１へ進む。一方、θ２が閾値以上である場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
次に、ステップＳ１１では、フラグをＯＮとし、ステップＳ６へ進む。
【００６４】
（実施形態３）
本発明に係るさらに他の実施形態について、図９のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００６５】
ここで、上記実施形態１，２では、操作レバーの操作量に応じてバケットＰＰＣ弁３２を用いてバケット５３のチルト角度を調整する構成となっているが、本実施形態では、ＰＰＣ弁の代わりにＥＰＣ弁を用いてバケット５３のチルト角度を調整する構成としている。以下、その実施形態について説明する。
【００６６】
本実施形態では、図７に示すように、バケット操作レバーの操作量を示す信号が、コントローラ３０に入力される。バケットスプール作動回路内には、ＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂが配置されている。コントローラ３０は、バケット操作レバーの操作量に応じた指令電流をＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂに出力する。これにより、バケット５３が作動する。なお、このＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂについては、メインバルブに内蔵されてもよいし、バルブ外に外付けされてもよい。
【００６７】
本実施形態においては、上記実施形態２と同様に、バケット角、ブーム角ともに角度センサによって検出される。
また、上記実施形態１，２と同様に、コントローラ３０には、モニタ３１が接続されるとともに、ブーム角度センサ、バケット角度センサ、およびチルト角度調整制御に関する制御量調整情報や作業機設定情報等を含む入力信号が入力される。
【００６８】
さらに、モニタ３１は、オペレータによって、チルト角度調整制御の有効／無効の選択、制御量の調整に関する情報が直接入力され、オペレータによってモニタ３１を用いて作業機設定情報が直接入力できるようにされている点についても、上記実施形態１，２と同様である。
【００６９】
コントローラ３０は、図９のフローチャートに示す制御を実行する。
具体的には、ステップＳ１において、モニタ３１からの信号等に基づいて、作業機としてバケット５３が装着されているか否かを確認する。ここで、バケット５３の装着が確認できればステップＳ２へ進む。一方、バケット以外の他のアタッチメントが装着されている場合には、ステップＳ１２へ進み、フラグをＯＦＦとする。
【００７０】
次に、ステップＳ２２では、コントローラ３０が、バケット角、ブーム角を読み込む。
ステップＳ３〜ステップＳ７については、上記実施形態１と同様である。
本実施形態では、上記実施形態１，２とは異なり、ステップＳ７の後にステップ１７が実行される。
【００７１】
ステップＳ１７では、ステップＳ７において演算されたＥＰＣ電流値と操作レバーから入力されるＥＰＣ電流値とのうち、値が大きい方を選択する。なお、ここで値が大きい方のＥＰＣ電流値を選択するのは、バケット操作レバーの操作によってＥＰＣ減圧弁１３２ａ，１３２ｂを使用する場合には、図３に示す高圧選択弁３５の機能を電気的に補う必要があるためである。
ステップＳ８、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１９、Ｓ２０については、図８に示した上記実施形態２と同じであるので、説明を省略する。
【００７２】
（実施形態４）
本発明に係るさらに他の実施形態について、図１０のフローチャートを用いて説明すれば以下の通りである。
【００７３】
ここで、上記実施形態３においては、バケット角度を角度センサで検出しているが、本実施形態では、実施形態１のように角度センサの代わりに近接スイッチ２２ａを用いて検出している。この場合においては、コントローラ３０は、図１０のフローチャートに示す制御を行う。
【００７４】
図１０のフローチャートは、図９のフローチャートにおけるステップＳ１９を、図４のフローチャートにおけるステップＳ９に置き換えただけであり、その他のステップについては図９のフローチャートと変わるところはないので、詳細な説明は省略する。
【００７５】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７６】
（Ａ）
上記実施形態では、Ｚバーリンクを用いて平行リンクのような動作が可能な機構を搭載したホイールローダ５０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７７】
本発明の適用範囲としては、ブームの先端部にフォークを装着した場合に、フォークを地面に置いた状態からブームを持ち上げた際に、フォークの姿勢が平行のままで維持される機構であればよく、例えば、いわゆる純粋な平行リンク機構を搭載したホイールローダに対して本発明を適用してもよい。
【００７８】
（Ｂ）
上記実施形態では、チルト角度調整制御を、いわゆるオープン制御によって実施した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７９】
例えば、現在のバケット角と目標チルト角度との差を検出してフィードバック制御をかけてもよい。
【００８０】
（Ｃ）
上記実施形態では、上述したチルト角度調整制御の実行の有無を決定する閾値として、下限値となる閾値を３５〜４０度の範囲内に１つだけ設定した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、閾値として、上限値、下限値の双方をチルト角度調整制御の閾値として設定してもよい。
【００８１】
（Ｄ）
上記実施形態では、バケット角度を、近接スイッチ２２ａや角度センサによって検出する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、バケットシリンダストロークセンサを用いてバケット角度を検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明のホイールローダは、平行リンク的モーション機構を有するホイールローダ等のホイールローダにおいても、バケット装着時における作業性の低下を回避して、効率よくバケットを用いた作業を実施することができるという効果を奏することから、バケットを装着して作業を行う建設機械等の各種作業車両に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
２０ リンク機構
２１ ベルクランク
２２ バケットシリンダ
２２ａ 近接スイッチ
２２ｂ 検出バー
２３ 連結リンク
２４ リフトシリンダ
３０ コントローラ（制御部）
３１ モニタ（選択機構、補正量調整機構）
３２ バケットＰＰＣ弁
３３ 電磁比例減圧弁
３４ バケットスプール
３５ 高圧選択弁
５０ ホイールローダ
５１ 車体
５２ ブーム
５３ バケット
５４ タイヤ
５５ キャブ
１３２ａ，１３２ｂ ＥＰＣ減圧弁
θ０ａ，θ０ｂ バケット相対角
θ１ａ〜θ１ｃ バケット角
θ２ａ〜θ２ｃ ブーム角
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２６５３号パンフレット（平成１７年２月１０日公開）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に回動可能な状態で車体の前方に装着されるブームと、
前記ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、前記フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずに前記ブームを持ち上げた際に、前記フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるリンク機構と、
前記ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、前記バケットを地面に置いた状態から前記ブームを持ち上げていく時に、前記バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、前記ブームの角度変化に応じて前記バケットのチルト角度調整制御を行う制御部と、
を備えているホイールローダ。
【請求項２】
前記閾値は、上限値となる第１閾値および下限値となる第２閾値の少なくとも一方である、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項３】
前記閾値は、変更可能である、
請求項１または２に記載のホイールローダ。
【請求項４】
前記閾値は、約３５度〜４０度の範囲で設定される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【請求項５】
前記チルト角度調整制御の実施の有無を切り換え可能とする選択機構を、さらに備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【請求項６】
前記チルト角度調整制御によるチルト角度の制御量を調整可能とするチルト補正量調整機構を、さらに備えている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【請求項１】
上下方向に回動可能な状態で車体の前方に装着されるブームと、
前記ブームの先端部に作業機としてフォークを装着した場合に、前記フォークを地面に置いた状態から作業機を回動させずに前記ブームを持ち上げた際に、前記フォークの姿勢が地面とほぼ平行のままで維持されるリンク機構と、
前記ブームの先端部に作業機としてバケットを装着した場合に、前記バケットを地面に置いた状態から前記ブームを持ち上げていく時に、前記バケットのチルト角度が所定の閾値以上である場合に、前記ブームの角度変化に応じて前記バケットのチルト角度調整制御を行う制御部と、
を備えているホイールローダ。
【請求項２】
前記閾値は、上限値となる第１閾値および下限値となる第２閾値の少なくとも一方である、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項３】
前記閾値は、変更可能である、
請求項１または２に記載のホイールローダ。
【請求項４】
前記閾値は、約３５度〜４０度の範囲で設定される、
請求項１から３のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【請求項５】
前記チルト角度調整制御の実施の有無を切り換え可能とする選択機構を、さらに備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【請求項６】
前記チルト角度調整制御によるチルト角度の制御量を調整可能とするチルト補正量調整機構を、さらに備えている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２９６０６（Ｐ２０１２−２２９６０６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４９８０１（Ｐ２０１２−１４９８０１）
【出願日】平成２４年７月３日（２０１２．７．３）
【分割の表示】特願２００９−１１６７５３（Ｐ２００９−１１６７５３）の分割
【原出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月３日（２０１２．７．３）
【分割の表示】特願２００９−１１６７５３（Ｐ２００９−１１６７５３）の分割
【原出願日】平成２１年５月１３日（２００９．５．１３）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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