(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動自在な腕部材と、回動自在に該腕部材に取り付けられた回動部材と、該腕部材を作動する腕部材作動シリンダと、該回動部材を作動する回動部材作動シリンダと、該回動部材の回動端を規定するストッパとを備える作業腕装置の、回動部材作動シリンダの圧油給排回路を、該給排回路に備えられたシリンダリリーフ弁の設定圧力より低い所定の圧力において解放する解放手段と、該解放手段の開閉を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、該回動部材が該ストッパに当接した状態で、該回動部材作動シリンダが非操作状態で、かつ該腕部材作動シリンダが操作状態のときに、該解放手段を解放させる、
ことを特徴とする作業機械の作業腕制御装置。
【請求項２】
該制御手段は、該回動部材と該ストッパとの当接を検出する当接検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する操作検出手段とを備え、該当接検出手段及び該操作検出手段の出力信号に基づいて、該腕部材作動シリンダを操作する操作信号により該解放手段を操作する、請求項１記載の作業機械の作業腕制御装置。
【請求項３】
該解放手段は、該圧油給排回路に接続する方向切換弁と、該方向切換弁の出口ポートに接続するリリーフ弁とを備え、該方向切換弁を該制御手段によって切り換える、請求項１又は２記載の作業機械の作業腕制御装置。
【請求項４】
該解放手段は、外部信号により設定圧力を変更する設定圧可変リリーフ弁と、該外部信号を調整操作する調整手段を備え、該外部信号を該制御手段によって制御する、請求項１又は２記載の作業機械の作業腕制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業機械の作業腕制御装置、さらに詳しくは、油圧ショベルのフロントショベル装置、ホイールローダのリフトアーム装置などの作業機械の作業腕装置に備えられる油圧シリンダに発生する閉込圧を適切に制御することができる作業腕制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８を参照して説明すると、作業腕装置を備える典型的な作業機械である全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に旋回軸線５を中心に旋回自在に装着された上部旋回体６とを備え、上部旋回体６には作業腕装置であるフロントショベル装置８が備えられている。フロントショベル装置８は、上部旋回体６に上下方向に回動自在に取り付けられたブーム１０、上部旋回体６とブーム１０との間に介在されたブーム作動シリンダ１２、ブーム１０の先端に回動自在に取り付けられたアーム１４、アーム１４とブーム１０との間に介在されたアーム作動シリンダ１６、アーム１４の先端に回動自在に取り付けられた例えばブレーカのごときアタッチメント１８、及びアタッチメント１８とブーム１０との間に介在されたアタッチメント作動シリンダ２０を備えている。
【０００３】
図８とともに図９を参照して説明すると、油圧ショベル２は、上述の油圧アクチュエータ、さらにアタッチメント１８、旋回モータ２２、一対の走行モータ２４ａ及び２４ｂなどの油圧アクチュエータの作動を制御する油圧制御装置を備えている。油圧制御装置は、原動機２６によって駆動される油圧ポンプ２８ａ、２８ｂと、その吐出油を制御して油圧アクチュエータに供給するコントロールバルブ３０とを備え、コントロールバルブ３０は油圧アクチュエータの各々に対応する複数個の方向制御弁を備えている。アーム作動シリンダ１６には方向制御弁３２が、アタッチメント作動シリンダ２０には方向制御弁３４が、ブーム作動シリンダ１２には方向制御弁３６がそれぞれ接続している。方向制御弁３２はパイロット操作手段３８のアーム操作リモコン弁３８ａにより、また方向制御弁３４は操作手段３８のアタッチメント操作リモコン弁３８ｂにより、その出力パイロット油によって操作される。アタッチメント作動シリンダ２０とその方向制御弁３４とを結ぶ圧油給排回路であるロッド側油路４０ａには、油路４０ａの油圧力を規制するシリンダリリーフ弁４２ａ及びタンク４６から油路４０ａへの作動油の流れを許容するチェック弁４４ａが接続されている。同様に、ヘッド側油路４０ｂには、シリンダリリーフ弁４２ｂ及びチェック弁４４ｂが接続されている。
【０００４】
図１０及び図１１を参照して説明を続けると、アタッチメント１８は、アタッチメント作動シリンダ２０をアタッチメント操作リモコン弁３８ｂの操作によって伸縮作動させると、アーム１４の先端を中心に図１０に示す上部旋回体６側に引き寄せた位置と図１１に示す上部旋回体６から遠くに離した位置との間を回動する。アーム１４にはアタッチメント１８の回動端を規定する回動ストッパ１４ａ及び１４ｂが備えられている。アーム１４は、アーム作動シリンダ１６をアーム操作リモコン弁３８ａの操作によって伸縮作動させると、ブーム１０の先端を中心に図１０及び図１１に示す上部旋回体６側に引き寄せた位置（実線で示す）と図１０及び図１１に示す上部旋回体６から遠くに離した位置（二点鎖線で示す）との間を回動する。かくして、アタッチメント１８は作業の形態に合わせて任意の所望の位置に位置付られる。
【０００５】
作業腕部材８の作動状況を示す図１０及び図１１はまた、図１０は、アタッチメント作動シリンダ２０を縮めてアタッチメント１８を一杯に回動させストッパ１４ａに当接させ、アタッチメント作動シリンダ２０は操作しない保持状態にし、アーム作動シリンダ１６を伸ばしてアーム１４を矢印Ｕ方向に回動させ上方に持ち上げる状況を示している。図１１は、アタッチメント作動シリンダ２０を伸ばしてアタッチメント１８を他方のストッパ１４ｂに当接させ、アタッチメント作動シリンダ２０は保持状態にして、アーム作動シリンダ１６を縮めてアーム１４を矢印Ｄ方向に回動させ下方に降ろす状況を示している。
【０００６】
この図１０の状況においては、アーム作動シリンダ１６を伸ばすにしたがって保持状態のアタッチメント作動シリンダ２０の全長は、アーム１４とアタッチメント作動シリンダ２０のブーム１０における取付位置の違いに起因して、Ｘ１からＸ２に伸張する。保持状態のアタッチメント作動シリンダ２０のこの伸張は、伸張に伴って圧縮されるロッド側油室２０ａの作動油をシリンダリリーフ弁４２ａの設定圧力でタンク４６に逃がし、ヘッド側油室２０ｂにチェック弁４４ａを介してタンク４６の作動油が補充することにより達成される。
【０００７】
図１１の状況においては、アーム作動シリンダ１６を縮めるにしたがって保持状態のアタッチメント作動シリンダ２０の全長はＸ３からＸ４に収縮する。この収縮に伴って圧縮されるヘッド側油室２０ｂの作動油は、シリンダリリーフ弁４２ｂの設定圧力でタンク４６に逃がされ、ロッド側油室２０ａにはチェック弁４４ｂを介してタンク４６の作動油が補充される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の作業腕装置には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００９】
すなわち、アタッチメント１８がストッパ１４ａ又は１４ｂに当接しアタッチメント作動シリンダ２０が保持状態のときにアーム作動シリンダ１６を伸張又は収縮作動させると、シリンダリリーフ弁４２ａ又は４２ｂはアタッチメント作動シリンダ２０の閉じ込められた作動油を逃がすように作動するので、アーム作動シリンダ１６を伸縮作動させる油圧力は、リリーフ弁４２ａ又は４２ｂから作動油を放出するエネルギーの分上昇する。したがって、その分がエネルギーロスになる。この高圧力で放出されるエネルギーは熱になり作動油がオーバヒートする要因になる。また、アーム作動シリンダ１６の作動速度は伸縮するときの負荷抵抗が大きくなるために低下し、さらにはアタッチメント１８の重量、アタッチメント１８及びアーム１４の回動位置によってはこの負荷抵抗によってアーム作動シリンダ１６が動かなくなり、作業腕装置８の作業性が悪化する。
【００１０】
シリンダリリーフ弁４２ａ及び４２ｂの設定圧力を低くすればこの問題を改善することができるが、設定圧力を低くすると、設定圧力により規定されるアタッチメント作動シリンダ２０の最高出力及びアタッチメント１８をアーム１４に保持する力が小さくなってしまい、アタッチメント１８の作動力が弱くなり、また作業中にアタッチメント１８が外力によって動いたりアタッチメント１８が自重で動いてしまい、作業を適切に行うことができなくなる。
【００１１】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、作業腕装置の作動シリンダに閉じ込められた作動油の閉込圧を、シリンダリリーフ弁の設定圧力を変えることなしに、その設定圧力よりも低い所定の圧力において、かつその開閉を制御して解放することができる、作業機械の作業腕制御装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記技術的課題を解決する作業機械の作業腕制御装置として、回動自在な腕部材と、回動自在に該腕部材に取り付けられた回動部材と、該腕部材を作動する腕部材作動シリンダと、該回動部材を作動する回動部材作動シリンダと、該回動部材の回動端を規定するストッパとを備える作業腕装置の、回動部材作動シリンダの圧油給排回路を、該給排回路に備えられたシリンダリリーフ弁の設定圧力より低い所定の圧力において解放する解放手段と、該解放手段の開閉を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、該回動部材が該ストッパに当接した状態で、該回動部材作動シリンダが非操作状態で、かつ該腕部材作動シリンダが操作状態のときに、該解放手段を解放させる、ことを特徴とする作業機械の作業腕制御装置が提供される。
【００１３】
そして、制御手段によって作業腕装置の作動状態に合わせて解放手段を操作し、作動シリンダに発生する閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定圧力より低い圧力で解放する。
【００１６】
好適実施形態においては、該制御手段は、該回動部材と該ストッパとの当接を検出する当接検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する操作検出手段とを備え、該当接検出手段及び該操作検出手段の出力信号に基づいて、該腕部材作動シリンダを操作する操作信号により該解放手段を操作する。
【００１７】
そして、当接検出手段が当接状態を検出し操作検出手段が非操作状態を検出しているときに、腕部材作動シリンダを操作している信号により解放手段を操作する。
【００１８】
好適実施形態においては、該解放手段は、該圧油給排回路に接続する方向切換弁と、該方向切換弁の出口ポートに接続するリリーフ弁とを備え、該方向切換弁を該制御手段によって切り換える。
【００１９】
そして、方向切換弁を制御手段によって切り換え、所定の低圧力に設定したリリーフ弁を通して閉込圧を低圧力で解放する。
【００２０】
他の実施の形態においては、該解放手段は、外部信号により設定圧力を変更する設定圧可変リリーフ弁と、該外部信号を調整操作する調整手段を備え、該外部信号を該制御手段によって制御する。
【００２１】
そして、設定圧可変リリーフ弁の設定圧力を所定の低圧力に設定する外部信号を、調整手段によって調整操作し、制御手段によって制御する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された作業機械の作業腕制御装置を、作業腕を備える典型的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。なお、図１〜図７において図８〜図１１と実質的に同一の部分には同一の符号を付してある。また、その説明は原則として省略されている。
【００２５】
第１の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。図１を参照して説明すると、作業腕制御装置は、作動シリンダの閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定圧力よりも低い所定の圧力において解放する解放手段５０と、解放手段５０の開閉を作業腕装置の作動状態に応じて制御する制御手段５２とを備えている。
【００２６】
解放手段５０は、回動部材作動シリンダであるアタッチメント作動シリンダ２０とその方向制御弁３４とを結ぶ圧油給排回路であるロッド側油路４０ａ及びヘッド側油路４０ｂの各々に接続された方向切換弁５４と、方向切換弁５４の出口ポートとタンク５６との間に設けられたリリーフ弁５８とを備えている。方向切換弁５４は、パイロット圧油により切換操作される３位置弁で、そのパイロット室５４ａ及び５４ｂに制御手段５２からの操作信号であるパイロット圧油を導く油路が接続されている。パイロット圧油のないときには中立位置に保持され（図１に示す状態）油路４０ａ及び油路４０ｂとリリーフ弁５８との接続は断たれ、パイロット圧油を受けて切り換えられると油路４０ａ又は油路４０ｂはリリーフ弁５８に接続する。リリーフ弁５８の設定圧力は、シリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂの設定圧力よりも低い、例えばアタッチメント１８の自重を保持することができる最小の所定の圧力に設定されている。
【００２７】
制御手段５２は、操作検出手段６０、当接検出手段６６、コントローラ６８、並びに一対の電磁切換弁７０ａ及び７０ｂを備えている。操作検出手段６０は、アタッチメント操作リモコン弁３８ｂの一対の出口ポートに接続された高圧選択弁６２及び高圧選択弁６２の出口ポートに設けられた圧力検出スイッチ６４を有している。当接検出手段６６は、回動部材であるアタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとの当接を検出するリミットスイッチ６６ａ及び６６ｂを有している（当接検出手段６６については後に詳述する）。コントローラ６８には、操作検出手段６０及び当接検出手段６６が接続されている（コントローラ６８については後に詳述する）。一対の電磁切換弁７０ａ及び７０ｂには、腕部材であるアーム１４を操作するアーム操作リモコン弁３８ａの一対の出力油路Ｌ１、Ｌ２が分岐され入口ポートに接続され出口ポートは解放手段５０の方向切換弁５４のパイロット室５４ａ及び５４ｂにそれぞれ接続されている。電磁切換弁７０ａ及び７０ｂは２位置の切換弁で、コントローラ６８からの出力信号によって切り換えられ、入口ポートと出口ポートとの接続は出力信号のないときには断たれ、出力信号を受けると切り換えられて接続される。
【００２８】
図２を参照してコントローラ６８を説明すると、コントローラ６８は、ＮＯＴ演算器６８ａ、ＡＮＤ演算器６８ｂ及び６８ｃ、並びに電磁切換弁駆動器６８ｄ及び６８ｅを備えている。ＮＯＴ演算器６８ａは圧力検出スイッチ６４の出力信号を反転する。ＡＮＤ演算器６８ｂはＮＯＴ演算器６８ａ及びリミットスイッチ６６ａの出力信号を演算して電磁切換弁駆動器６８ｄに、またＡＮＤ演算器６８ｃはＮＯＴ演算器６８ａ及びリミットスイッチ６６ｂの出力信号を演算して電磁切換弁駆動器６８ｅに、それぞれその結果を出力する。電磁切換弁駆動器６８ｄは電磁切換弁７０ａに、また電磁切換弁駆動器６８ｅは電磁切換弁７０ｂにそれぞれ接続している。
【００２９】
図３を参照して当接検出手段６６について説明すると、リミットスイッチ６６ａ及び６６ｂはアーム１４に設置され、アタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとの当接を、アタッチメント作動シリンダ２０とアタッチメント１８との間に介在され一端がアーム１４に回動自在に取り付けられたリンク２１の回動凸部２１ａの回動位置によって検出する。すなわち、アタッチメント１８が、アタッチメント作動シリンダ２０を縮めてストッパ１４ａと当接している状態（実線で示す）をリミットスイッチ６６ａで検出し、アタッチメント作動シリンダ２０を伸ばしてストッパ１４ｂと当接している状態（二点鎖線で示す）をリミットスイッチ６６ｂで検出する。
【００３０】
図１〜図３とともに図１０及び図１１を参照して上述の第１の実施の形態の作用を説明する。先ず、アタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態でアタッチメント１８がストッパ１４ａに当接すると（図３に実線で示す）、リミットスイッチ６６ａがＯＮになる。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作しない場合には、圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＦＦとなりＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＮ信号が出力される。したがって、リミットスイッチ６６ａのＯＮ信号が入力されたＡＮＤ演算器６８ｂはＯＮ信号を出力し、電磁切換弁駆動器６８ｄにより電磁切換弁７０ａを駆動し切り換える。この状態でアーム操作リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を伸ばす側に操作すると（アーム１４は図１０に矢印Ｕで示す方向に回動する）、その出力パイロット油は油路Ｌ１に流れ、アーム用方向制御弁３２の一方のパイロット室３２ａに導かれるとともに、切り換えられた電磁切換弁７０ａを介して解放手段５０の方向切換弁５４の一方のパイロット室５４ａに切換信号として導かれ、方向切換弁５４は切り換わりアタッチメント作動シリンダ２０のロッド側油室２０ａはリリーフ弁５８に接続される。したがって、ロッド側油室２０ａの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。また、リリーフ弁５８はアタッチメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら伸張する。
【００３１】
次に、アタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態でアタッチメント１８がストッパ１４ｂに当接すると（図３に二点鎖線で示す）、リミットスイッチ６６ｂがＯＮになる。アタッチメント操作リモコン弁３８ａを操作しない場合には、圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＦＦとなりＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＮ信号が出力される。したがって、リミットスイッチ６６ｂのＯＮ信号が入力されたＡＮＤ演算器６８ｃはＯＮ信号を出力し、電磁切換弁駆動器６８ｅにより電磁切換弁７０ｂを駆動し切り換える。この状態でアーム操作リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を縮める側に操作すると（アーム１４は図１１に矢印Ｄで示す方向に回動する）、その出力パイロット油は油路Ｌ２に流れ、アーム用方向制御弁３２の他方のパイロット室３２ｂに導かれるとともに、切り換えられた電磁切換弁７０ｂを介して解放手段５０の方向切換弁５４の他方のパイロット室５４ｂに切換信号として導かれ、方向切換弁５４は切り換わり、アタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油室２０ｂはリリーフ弁５８に接続される。したがって、ヘッド側油室２０ｂの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。また、リリーフ弁５８はアタッチメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら収縮する。
【００３２】
上記の作用中にアタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作した場合には、高圧選択弁６２によって導かれたその出力パイロット油により圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＮになり、ＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＦＦ信号が出力される。そして、ＡＮＤ演算器６８ｂ又は６８ｃはＯＦＦ信号を出力し、電磁切換弁７０ａ又は７０ｂはＯＦＦになり（図１に示す位置）、方向切換弁５４はそのパイロット室５４ａ及び５４ｂがタンク５６にドレーンされ中立位置に復帰する（図１に示す位置）。したがって、解放手段５０は作動しない。
【００３３】
以上の作用により、アタッチメント１８がその回動ストッパ１４ａ又は１４ｂに当接した状態で、アタッチメント作動シリンダ２０が保持状態のときに、アーム作動シリンダ１６を作動しても、アタッチメント作動シリンダ２０の閉込圧はシリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂの設定圧力よりも低い所定の圧力で解放され、またアタッチメント１８の自重を保持しながらアタッチメント作動シリンダ２０を伸縮させることができるので、エネルギーロスを改善することができ、また操作性を向上することができる。
【００３４】
第２の実施の形態について図４及び図５を参照して説明する。図４を参照して説明すると、作業腕制御装置は、作動シリンダの閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定圧力よりも低い所定の圧力において解放する解放手段５０と、解放手段５０の開閉を作業腕装置の作動状態に応じて制御する制御手段７２とを備えている。なお、解放手段５０は上述の第１の実施の形態において用いられているのでその説明は省略する。
【００３５】
制御手段７２は、操作検出手段７６、当接検出手段８０、一対のパイロット切換弁７４ａ及び７４ｂ、並びに一対のパイロット切換弁８２ａ及び８２ｂを備えている。操作検出手段７６は、操作手段３８のアタッチメント操作リモコン弁３８ｂの一対の出口ポートに接続された高圧選択弁６２を備えている。当接検出手段８０は、アタッチメント１８がストッパ１４ａ又は１４ｂと当接したときに切り換えられてパイロットポンプ７８からのパイロット吐出油を出力する切換弁８０ａ及び８０ｂを有している（当接検出手段８０については後に詳述する）。パイロット切換弁７４ａ及び７４ｂは、高圧選択弁６２の出力によりオンオフされる２位置の切換弁で、入口ポートは切換弁８０ａ及び８０ｂの出口ポートにそれぞれ接続されている。高圧選択弁６２から出力のないときには入口ポートと出口ポートは接続しており、出力を受けると入口ポートと出口ポートの接続は断たれる。パイロット切換弁８２ａ及び８２ｂは、パイロット切換弁７４ａ及び７４ｂの出力によりオンオフされる２位置の切換弁で、入口ポートにはアーム操作リモコン弁３８ａの出力油路Ｌ１、Ｌ２が分岐されて接続され、出口ポートは解放手段５０の方向切換弁５４のパイロット室５４ａ及び５４ｂにそれぞれ接続されている。パイロット切換弁７４ａ及び７４ｂからの出力のないときには入口ポートと出口ポートとの接続は断たれており出力を受けると入口ポートと出口ポートは接続する。
【００３６】
図５を参照して当接検出手段８０について説明すると、切換弁８０ａ及び８０ｂはアーム１４に設置され、アタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとの当接を、切換弁８０ａ及び８０ｂをアタッチメント作動シリンダ２０とアタッチメント１８との間に介在され一端がアーム１４に回動自在に取り付けられたリンク２１の回動凸部２１ａに当接させて切り換えて検出する。すなわち、アタッチメント１８が、アタッチメント作動シリンダ２０を縮めてストッパ１４ａと当接している状態（実線で示す）を切換弁８０ａで検出し、アタッチメント作動シリンダ２０を伸ばしてストッパ１４ｂと当接している状態（二点鎖線で示す）を切換弁８０ｂで検出する。
【００３７】
図４及び図５とともに図１０及び図１１を参照して上述の第２の実施の形態の作用を説明する。先ず、アタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態でアタッチメント１８がストッパ１４ａに当接すると（図５に実線で示す）、切換弁８０ａが切り換えられる。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作しない場合にはパイロット切換弁７４ａは切り換えられないので、パイロットポンプ７８の圧油は切換弁８０ａ、パイロット切換弁７４ａを経て、パイロット切換弁８２ａのパイロット室に導かれ、パイロット切換弁８２ａを切り換える。この状態でアーム操作リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を伸ばす側に操作すると（アーム１４は図１０に矢印Ｕで示す方向に回動する）、その出力パイロット油は油路Ｌ１に流れ、アーム用方向制御弁３２の一方のパイロット室３２ａに導かれるとともに、切り換えられたパイロット切換弁８２ａを介して解放手段５０の方向切換弁５４の一方のパイロット室５４ａに切換信号として導かれ、方向切換弁５４は切り換わりアタッチメント作動シリンダ２０のロッド側油室２０ａはリリーフ弁５８に接続される。したがって、ロッド側油室２０ａの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。また、リリーフ弁５８はアタッチメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら伸張する。
【００３８】
次に、アタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態でアタッチメント１８がストッパ１４ｂに当接すると（図５に二点鎖線で示す）、切換弁８０ｂが切り換えられる。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作しない場合にはパイロット切換弁７４ｂは切り換えられないので、パイロットポンプ７８の圧油は切換弁８０ｂ、パイロット切換弁７４ｂを経て、パイロット切換弁８２ｂのパイロット室に導かれ、パイロット切換弁８２ｂを切り換える。この状態でアーム操作リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を縮める側に操作すると、その出力パイロット油は油路Ｌ２に流れ、アーム用方向制御弁３２の他方のパイロット室３２ｂに導かれるとともに、切り換えられたパイロット切換弁８２ｂを介して解放手段５０の方向切換弁５４の他方のパイロット室５４ｂに切換信号として導かれ、方向切換弁５４は切り換わり、アタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油室２０ｂはリリーフ弁５８に接続される。したがって、ヘッド側油室２０ｂの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。また、リリーフ弁５８はアタッチメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら収縮する。
【００３９】
上記の作用中にアタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作した場合には、高圧選択弁６２によって導かれた出力パイロット油によりパイロット切換弁７４ａ及び７４ｂが切り換えられ、パイロット切換弁７４ａ及び７４ｂからパイロット切換弁８２ａ及び８２ｂへの出力が断たれる。そしてパイロット切換弁８２ａ及び８２ｂは方向切換弁５４のパイロット室５４ａ及び５４ｂへの出力を断つ位置に切り換わり、方向切換弁５４は中立位置に復帰する（図１に示す位置）。したがって、解放手段５０は作動しない。
【００４０】
以上の作用により、アタッチメント１８がその回動ストッパ１４ａ又は１４ｂに当接した状態で、アタッチメント作動シリンダ２０が保持状態のときに、アーム作動シリンダ１６を作動しても、アタッチメント作動シリンダ２０の閉込圧はシリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂの設定圧力よりも低い所定の圧力で解放され、またアタッチメント１８の自重を保持しながらアタッチメント作動シリンダ２０を伸縮させることができるので、エネルギーロスを改善することができ、また操作性を向上することができる。
【００４１】
第３の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。図６を参照して説明すると、作業腕制御装置は、作動シリンダの閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定圧力よりも低い所定の圧力において解放する解放手段８４と、解放手段８４の開閉を作業腕装置の作動状態に応じて制御する制御手段８６とを備えている。
【００４２】
解放手段８４は、アタッチメント作動シリンダ２０とその方向制御弁３４とを結ぶロッド側油路４０ａに接続された設定圧可変リリーフ弁８６ａ及びヘッド側油路４０ｂに接続された設定圧可変リリーフ弁８６ｂ、設定圧を調整操作する調整手段９２である一対の電磁比例減圧弁９２ａ及び９２ｂ、並びに一対のパイロット切換弁８８ａ及び８８ｂを備えている。設定圧可変リリーフ弁８６ａ及び８６ｂは、外部信号により設定圧力が変更されるリリーフ弁で、外部信号としてパイロット圧油をそのパイロット室に導くと設定圧力はその圧力に応じた低い圧力に変更される。外部信号の入力のないときには従来のシリンダリリーフ弁４２ａ及び４２ｂに相当する設定圧力のリリーフ弁として機能する。この低い設定圧力は、例えばアタッチメント１８の自重を保持することができる最小の所定の圧力に設定される（圧力設定については後に詳述する）。電磁比例減圧弁９２ａ及び９２ｂは、パイロットポンプ７８からの出力パイロット油をコントローラ９０からの出力信号に基づいて減圧制御して出力する電磁比例減圧弁である（コントローラ９０については後に詳述する）。電磁比例減圧弁９２ａの出口ポートはパイロット切換弁８８ａを介して設定圧可変リリーフ弁８６ａのパイロット室に、また電磁比例減圧弁９２ｂの出口ポートはパイロット切換弁８８ｂを介して設定圧可変リリーフ弁８６ｂのパイロット室にそれぞれ接続されている。パイロット切換弁８８ａ及び８８ｂは、パイロット圧油により切り換えられる２位置の切換弁で、パイロット切換弁８８ａのパイロット室にはアーム操作リモコン弁３８ａの出力油路Ｌ１が、パイロット切換弁８８ｂのパイロット室にはアーム操作リモコン弁３８ａの出力油路Ｌ２がそれぞれ分岐されて接続されており、アーム操作リモコン弁３８ａからの出力のないときには入口ポートと出口ポートとの接続は断たれ、出力を受けると入口ポートと出口ポートは接続する。
【００４３】
制御手段８６は、操作検出手段６０、当接検出手段６６、コントローラ９０、並びに荷重設定器９４を備えている。なお、操作検出手段６０及び当接検出手段６６は、前述の第１の実施の形態において用いられているのでその説明は省略する。コントローラ９０には、操作検出手段６０、当接検出手段６６、及び荷重設定器９４が接続されており、その出力信号が入力される（コントローラ９０及び荷重設定器９４については後に詳述する）。
【００４４】
図７を参照してコントローラ９０及び荷重設定器９４を説明すると、コントローラ９０は、ＮＯＴ演算器６８ａ、ＡＮＤ演算器６８ｂ及び６８ｃ、信号設定器９０ａ及び９０ｂ、信号切換器９０ｃ及び９０ｄ、並びに電磁比例減圧弁駆動器９０ｅ及び９０ｆを備えている。ＮＯＴ演算器６８ａは圧力検出スイッチ６４の出力信号を反転する。ＡＮＤ演算器６８ｂはＮＯＴ演算器６８ａ及びリミットスイッチ６６ａの出力信号を演算して、またＡＮＤ演算器６８ｃはＮＯＴ演算器６８ａ及びリミットスイッチ６６ｂの出力信号を演算して、信号切換器９０ｃ及び信号切換器９０ｄに、その結果をそれぞれ出力する。信号設定器９０ａ及び９０ｂは荷重設定器９４の信号に基づいて設定圧可変リリーフ弁８６ａ及び８６ｂの設定圧力を所定の低圧力に変更するための信号を設定する。信号切換器９０ｃ及び９０ｄはＡＮＤ演算器６８ｂ、６８ｃの出力に基づいて信号設定器９０ａ、９０ｂの出力信号をオンオフする。電磁比例減圧弁駆動器９０ｅ及び９０ｆは信号設定器９０ａ及び９０ｂの出力信号に基づいて電磁比例減圧弁９２ａ及び９２ｂをそれぞれ駆動する。荷重設定器９４は、設定圧可変リリーフ弁８６ａ及び８６ｂの設定圧力を、アタッチメント１８の種類、大きさなど、荷重の違いに合わせて変更するように、アタッチメントの情報を信号設定器９０ａ、９０ｂに出力する。
【００４５】
図６及び図７とともに図１０及び図１１を参照して上述の第３の実施の形態の作用を説明する。先ず、アタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態でアタッチメント１８がストッパ１４ａに当接すると（図１０参照）、リミットスイッチ６６ａがＯＮになる。アタッチメント用リモコン弁３８ｂを操作しない場合には、圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＦＦとなりＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＮ信号が出力される。したがって、リミットスイッチ６６ａのＯＮ信号が入力されたＡＮＤ演算器６８ｂはＯＮ信号を出力し、信号切換器９０ｃがＯＮになり電磁比例減圧弁駆動器９０ｅを介して電磁比例減圧弁９２ａが駆動される。この状態でアーム用リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を伸ばす側に操作すると（アーム１４は図１０に矢印Ｕで示す方向に回動する）、その出力パイロット油は油路Ｌ１に流れ、アーム用方向制御弁３２の一方のパイロット室３２ａに導かれるとともに、切換弁８８ａのパイロット室に切換信号として導かれ、切換弁８８ａを切り換える。それに伴い、電磁比例減圧弁９２ａのパイロット圧油は、切換弁８８ａを介してリリーフ弁８６ａに設定圧力を変更する外部信号として導かれる。したがって、荷重設定器９４で予めアタッチメント１８の荷重を設定しておくと、信号設定器９０ａでアタッチメント１８に応じた信号が出力されリリーフ弁８６ａはアタッチメント１８の自重に応じた所定の設定圧力に変更される。そして、ロッド側油室２０ａの作動油はリリーフ弁８６ａを介してタンク５６に解放される。また、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら伸張する。
【００４６】
次に、アタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態でアタッチメント１８がストッパ１４ｂに当接すると（図１１参照）、リミットスイッチ６６ｂがＯＮになる。アタッチメント用リモコン弁３８ｂを操作しない場合には、圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＦＦとなりＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＮ信号が出力される。したがって、リミットスイッチ６６ａのＯＮ信号が入力されたＡＮＤ演算器６８ｃはＯＮ信号を出力し、信号切換器９０ｄがＯＮになり電磁比例減圧弁駆動器９０ｆを介して電磁比例減圧弁９２ｂが駆動される。この状態でアーム用リモコン弁３８ａをアーム作動シリンダ１６を縮める側に操作すると（アーム１４は図１１に矢印Ｄで示す方向に回動する）、その出力パイロット油は油路Ｌ２に流れ、アーム用方向制御弁３２の他方のパイロット室３２ｂに導かれるとともに、切換弁８８ｂのパイロット室に切換信号として導かれ、切換弁８８ｂを切り換える。それに伴い、電磁比例減圧弁９２ｂの圧油は、切換弁８８ｂを介してリリーフ弁８６ｂに導かれる。したがって、荷重設定器９４で予めアタッチメント１８の荷重を設定しておくと、信号設定器９０ｂでアタッチメント１８に応じた信号が出力されリリーフ弁８６ｂはアタッチメント１８の自重に応じた所定の設定圧力に変更される。そして、ヘッド側油室２０ｂの作動油はリリーフ弁８６ｂを介してタンク５６に解放される。また、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら収縮する。
【００４７】
上記の作用中にアタッチメント操作リモコン弁３８ｂを操作した場合には、高圧選択弁６２によって導かれたその出力パイロット油により圧力検出スイッチ６４の出力信号はＯＮになり、ＮＯＴ演算器６８ａで反転されＯＦＦ信号が出力される。そして、ＡＮＤ演算器６８ｂ又は６８ｃはＯＦＦ信号を出力し、対応する信号切換器９０ｃ又は９０ｄはＯＦＦになり、接続する電磁比例減圧弁駆動器９０ｅ又は９０ｆ、そして電磁比例減圧弁９２ａ又は９２ｂは駆動されない。したがって、解放手段８４は作動しない。
【００４８】
以上の作用により、アタッチメント１８がその回動ストッパ１４ａ又は１４ｂに当接した状態で、アタッチメント作動シリンダ２０が保持状態のときに、アーム作動シリンダ１６を作動しても、アタッチメント作動シリンダ２０の閉込圧は設定圧可変リリーフ弁８６ａ、８６ｂの変更された所定の低圧力で解放され、またアタッチメント１８の自重を保持しながらアタッチメント作動シリンダ２０を伸縮させることができるので、エネルギーロスを改善することができ、また操作性を向上することができる。
【００４９】
この第３の実施の形態においては、従来のシリンダリリーフ弁４２ａ及び４２ｂに相当する圧力に設定した設定圧可変リリーフ弁８６ａ及び８６ｂの設定圧力を外部信号によって所定の低圧力に変更するので、前述の第１及び第２の実施の形態のようにリリーフ弁４２ａ及び４２ｂを別途設ける必要がない。また、アタッチメント１８をブレーカでなく、作業に合わせて例えば圧砕機、クラムシェルバケット、フォーク、コンパクタなどに交換したときに、設定圧力を荷重設定器９４によって容易に変更することができる。
【００５０】
また、コントローラ９０の信号切換器９０ｃ、９０ｄと電磁比例減圧弁駆動器９０ｅ、９０ｆとの間に、信号設定器９０ａ、９０ｂの出力信号を緩やかに立ち上げそして緩やかに閉じる周知のフィルタを付加すれば、オンオフ的に切り換えられる設定圧力を滑らかに切り換えることができ、切り換えにより作業腕装置に発生するショックを減らすことができる。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００５２】
（１）作業腕装置：
本発明の実施の形態においては、油圧ショベルのフロントショベル装置における実施の形態が示されているが、本発明の作業腕制御装置は、例えばホイールローダのリフトアーム装置など他の作業腕装置にも適用することができる。ホイールローダの周知のリフトアーム装置は、回動自在な腕部材であるリフトアームと、回動自在にリフトアームに取り付けられた回動部材であるバケットと、リフトアームを作動する腕部材作動シリンダであるリフトシリンダと、バケットを作動する回動部材作動シリンダであるチルトシリンダと、バケットの回動端を規定するストッパとを備えている。したがって、バケットがストッパに当接した状態でチルトシリンダが非操作状態で、リフトシリンダを伸縮作動させるときに、チルトシリンダに発生する閉込圧を低圧力で解放することができる。
【００５３】
（２）解放手段の操作信号：
本発明の実施の形態においては、解放手段を操作する制御手段からの操作信号としてパイロット操作手段の出力パイロット油が用いられているが、操作手段として電気操作手段を有する作業機械においては、その出力電気信号を解放手段の操作信号として用い、それにより切換弁を操作したり、設定圧可変リリーフ弁を操作してもよい。
【００５４】
（３）解放手段のリリーフ弁：
本発明の第１及び第２の実施の形態においては、解放手段５０のリリーフ弁５８は所定の設定圧力に予め設定されているが、これを外部信号により適宜に設定圧力を変えることができる、例えば第３の実施の形態における設定圧可変リリーフ弁のようなリリーフ弁にしてもよい。
【００５５】
（４）回動部材：
本発明の実施の形態においては、回動自在な回動部材としてアタッチメント１８が腕部材に取り付けられているが、回動部材はこのアタッチメント１８に限定されるものではなく、腕部材をさらに連結して構成したものでもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に従って構成された作業機械の作業腕制御装置によれば、作業腕装置の作動シリンダに閉じ込められた作動油の閉込圧を、シリンダリリーフ弁の設定圧力を変えることなしに、その設定圧力よりも低い所定の圧力において、かつその開閉を制御して解放することができる作業機械の作業腕制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された作業機械の作業腕制御装置の第１の実施の形態を示す油圧回路図。本発明に直接関連しない部分については簡略図示されている。
【図２】図１に示すコントローラの演算回路図。
【図３】図１に示す当接検出手段のリミットスイッチの取付状態を示す作業腕装置の部分側面図。
【図４】本発明に従って構成された作業機械の作業腕制御装置の第２の実施の形態を示す油圧回路図。図１と同様一部簡略図示されている。
【図５】図４に示す当接検出手段の切換弁の取付状態を示す作業腕装置の部分側面図。
【図６】本発明に従って構成された作業機械の作業腕制御装置の第３の実施の形態を示す油圧回路図。図１と同様一部簡略図示されている。
【図７】図６に示すコントローラの演算回路図。
【図８】フロントショベル装置を装着した油圧ショベルの側面図。
【図９】図８に示す油圧ショベルの油圧回路図。図１と同様一部簡略図示されている。
【図１０】作業腕装置のアタッチメント作動シリンダを縮めた状態に保持しアーム作動シリンダを伸ばす状況を示した説明図。
【図１１】作業腕装置のアタッチメント作動シリンダを伸ばした状態に保持しアーム作動シリンダを縮める状況を示した説明図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（作業機械）
８：フロントショベル装置（作業腕装置）
１４：アーム（腕部材）
１４ａ、１４ｂ：ストッパ
１６：アーム作動シリンダ（腕部材作動シリンダ）
１８：アタッチメント（回動部材）
２０：アタッチメント作動シリンダ（回動部材作動シリンダ）
３８：パイロット操作手段
３８ａ：アーム操作リモコン弁
３８ｂ：アタッチメント操作リモコン弁
４０ａ：ロッド側油路（圧油給排回路）
４０ｂ：ヘッド側油路（圧油給排回路）
４２ａ、４２ｂ：シリンダリリーフ弁
５０：解放手段
５２：制御手段
５４：方向切換弁
５８：リリーフ弁
６０：操作検出手段
６６：当接検出手段
７２：制御手段
７６：操作検出手段
８０：当接検出手段
８４：解放手段
８６：制御手段
８６ａ：設定圧可変リリーフ弁
８６ｂ：設定圧可変リリーフ弁
９２：調整手段
９２ａ：電磁比例減圧弁（調整手段）
９２ｂ：電磁比例減圧弁（調整手段）
【図１】
0003622142.tif 000002
【図２】
0003622142.tif 000003
【図３】
0003622142.tif 000004
【図４】
0003622142.tif 000005
【図５】
0003622142.tif 000006
【図６】
0003622142.tif 000007
【図７】
0003622142.tif 000008
【図８】
0003622142.tif 000009
【図９】
0003622142.tif 000010
【図１０】
0003622142.tif 000011
【図１１】
0003622142.tif 000012