(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部旋回体に装備されたブームの先端に、複数の中から選択された一つの交換アタッチメントが回動可能に取り付けられる油圧作業機械において、上記ブーム先端に取り付けられた交換アタッチメントを認識する認識手段として、上記ブームの先端部に近接スイッチが設けられる一方、上記交換アタッチメントにおける上記ブームに連結される部分に、交換アタッチメント取付状態で上記近接スイッチの検出面と対向して近接スイッチから信号を出力させる被検出部部が、同アタッチメントが回動しても常に上記検出面と対向する状態で設けられ、かつ、この認識手段による認識結果に応じ、交換アタッチメント駆動用の作動油流量を制御する流量制御手段を備えたことを特徴とする油圧作業機械。
【請求項２】
上記交換アタッチメントとしてのバケット付き伸縮アームにおけるブームに連結される部分に上記被検出部が設けられたことを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械。
【請求項３】
上記流量制御手段が、交換アタッチメントの油圧源としての油圧ポンプの傾転角を調整することにより作動油流量を制御するように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧作業機械。
【請求項４】
交換アタッチメントに作動油を供給する交換アタッチメント用油圧回路を有し、この交換アタッチメント用油圧回路のリリーフ圧を低下させることによってバケット付き伸縮アームを低圧で伸縮作動させるリリーフ圧調整手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交換アタッチメントを交換することにより例えばバックホウ作業と伸縮アーム（以下、通称に従ってテレスコアームと呼ぶ）による深穴掘削作業とを行うことのできる油圧作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、交換アタッチメントを交換することにより異なる種類の油圧作業を行うことのできる油圧作業機械が知られており、例えば掘削機では、バケット付きアームをバケット付きテレスコアームに交換することによりバックホウ作業と深穴掘削作業とを行うことができる。
【０００３】
この種の掘削機は、図４に示すように上記旋回体５０上に装備されたブーム５１の先端部に、多段伸縮式のテレスコアーム５２が取り付けられ、そのテレスコアーム５２の先端にバケット５３が設けられている。
【０００４】
テレスコアーム５２はその略中央下部がブーム５１の先端に軸支されており、アームシリンダ５４のロッドを伸縮させることにより上下方向に回動させることができるように構成されている。
【０００５】
深穴掘削時にはそのテレスコアーム５２を、二点鎖線で示すように起立させてバケット５３で地面を掘削する。そして掘削を行いつつテレスコアーム５２を伸長させていくことにより、深穴を掘削することができる。
【０００６】
ところで、このような伸縮式テレスコアーム５２を装着すると、重心が高くなって機体が不安定になるためテレスコアーム５２を装着した場合にはその作業速度を遅くして機体の安定性を確保する必要がある。そこで、通常は交換アタッチメントを交換する毎に可変絞り弁を調整して各アクチュエータの作業速度を変更している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の掘削機においては、可変絞り弁の調整がオペレータに任せられているため、テレスコアーム５２を装着した際にその調整を忘れると、作業速度が速い状態でテレスコアーム５２が動作し、機体の安定性が損なわれる虞れがある。
【０００８】
本発明は以上のような交換アタッチメント装着時における課題を考慮してなされたものであり、装着されるアタッチメントに応じた作業速度を自動的に設定できるようにした油圧作業機械を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上部旋回体に装備されたブームの先端に、複数の中から選択された一つの交換アタッチメントが回動可能に取り付けられる油圧作業機械において、上記ブーム先端に取り付けられた交換アタッチメントを認識する認識手段として、上記ブームの先端部に近接スイッチが設けられる一方、上記交換アタッチメントにおける上記ブームに連結される部分に、交換アタッチメント取付状態で上記近接スイッチの検出面と対向して近接スイッチから信号を出力させる被検出部部が、同アタッチメントが回動しても常に上記検出面と対向する状態で設けられ、かつ、この認識手段による認識結果に応じ、交換アタッチメント駆動用の作動油流量を制御する流量制御手段を備えたものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記交換アタッチメントとしてのバケット付き伸縮アームにおけるブームに連結される部分に上記被検出部が設けられたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、上記流量制御手段が、交換アタッチメントの油圧源としての油圧ポンプの傾転角を調整することにより作動油流量を制御するように構成されたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、交換アタッチメントに作動油を供給する交換アタッチメント用油圧回路を有し、この交換アタッチメント用油圧回路のリリーフ圧を低下させることによってバケット付き伸縮アームを低圧で伸縮作動させるリリーフ圧調整手段を備えたものである。
【００１３】
上記構成によると、ブーム先端に交換アタッチメントを取り付けると、認識手段(近接スイッチと被検出部)によってその取り付けられた交換アタッチメントの種別が認識され、流量制御手段は、その認識された交換アタッチメントを駆動させるのに適した流量の作動油を供給する。
【００１４】
この場合、被検出部を交換アタッチメントにおけるブーム連結部分、すなわち、交換アタッチメントにおいて運動変位量が最も小さい回動支点部分に設けたため、交換アタッチメント運動時においてもその種別を確実に認識することができる。
【００１５】
また、認識手段として非接触式の近接スイッチを用い、しかも被検出部をアタッチメントが回動しても常に近接スイッチの検出面と対向する状態で設けたから、交換アタッチメント(請求項２ではバケット付き伸縮アーム)の回動に拘わらず交換アタッチメントの認識を確実に行うことができる。
【００１６】
請求項４の構成によると、交換アタッチメントが取り付けられると、リリーフ圧調整手段は、バケット付き伸縮アームを低圧で伸縮作動させるため、伸長動作時に穴底に衝突して伸縮アームが停止した場合であっても伸縮アームに発生する衝撃を緩和することができ、伸縮アームを保護することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る油圧作業機械を掘削機に適用した場合の一実施形態を示したものである。なお、本実施形態では、交換アタッチメントを取り換えることにより、バックホウ作業をテレスコアームによる深穴掘削作業に切り換える場合について説明する。
【００１９】
同図において、掘削機１は、クローラ式の下部走行体２上に上部旋回体３が旋回自在に搭載されており、この上部旋回体３に掘削装置４が取り付けられている。
【００２０】
掘削装置４は、上部旋回体３に対して起伏自在に取り付けられたブーム５と、そのブーム５の先端に水平軸まわりに回動自在に取り付けられたテレスコアーム６と、このテレスコアーム６の先端に設けられたバケット７とを備えており、ブーム５と上部旋回体３との間にブームシリンダ５ａが架設され、ブーム５とテレスコアーム６との間にアームシリンダ６ａが架設され、テレスコアーム先端部６ａとバケット７との間にバケットを開閉させるバケットシリンダ７ａが設けられている。なお、図中６ａはテレスコアーム６の略中央下面に形成されたブラケットであり、連結ピン６ｂでブーム５の先端に連結されている。
【００２１】
多段伸縮式のテレスコアーム６は、深穴掘削時には図に示すように垂直姿勢に保持され、テレスコアーム６を伸長させながらバケット７による掘削を行なう。一方、掘削した土砂を排出する場合には、テレスコアーム６を縮小させた後、テレスコアーム６を水平に近い姿勢に変位させ、上部旋回体３を旋回させて排出位置にバケット７を移動させ、バケット７内の土砂を排出する。
【００２２】
図２は上記掘削機１の油圧回路を示したものである。同図において、エンジン１０の駆動によって第一油圧ポンプ１１、第二油圧ポンプ１２及びパイロットポンプＰがそれぞれ作動する。パイロットポンプＰはこの油圧回路に制御用の圧源Ｐａを供給する。
【００２３】
上記第一及び第二油圧ポンプ１１，１２は可変容量形油圧ポンプからなり、斜板の傾転角に基づいて吐出流量が変化するいわゆる斜板式アキシャルピストンポンプで構成されている。１１ａ，１２ａはその斜板の傾斜を制御するレギュレータである。
【００２４】
これらの第一及び第二油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油は、図中左側のセンターバイパスラインＬＣ上に配設された方向制御弁、具体的には右走行モータ用制御弁１３、バケットシリンダ用制御弁１４、ブームシリンダ用制御弁１５に供給されるとともに、図中右側のセンターバイパスラインＲＣ上に配設された方向制御弁、具体的には左走行モータ用制御弁１６、旋回モータ用制御弁１７、アームシリンダ用制御弁１８及びテレスコアーム用制御弁１９に供給される。
【００２５】
各制御弁に接続されるアクチュエータのうち本実施形態の特徴部分に関係するものについて説明する。ブームシリンダ用制御弁１５の給排油路１５ａ，１５ｂに一対のブームシリンダ（ブーム５の左右両側に配設される）１５ｃ，１５ｄが接続され、各給排油路１５ａ，１５ｂの圧力は圧力センサ１５ｅ，１５ｆによって検出され、後述するコントローラ２１に与えられる。
【００２６】
旋回モータ用制御弁１７の給排油路１７ａ，１７ｂには油圧旋回モータ１７ｃが接続されており、旋回モータ用制御弁１７を切り換えるパイロットライン１７ｄ，１７ｅのパイロット圧は圧力センサ１７ｆ，１７ｇによって検出され、コントローラ２１に与えられる。なお、１７ｈ，１７ｉは旋回レバーのリモコン弁である。
【００２７】
テレスコアーム用制御弁１９は、交換アタッチメント用油圧回路としての給排油路１９ａ，１９ｂを通じてテレスコアーム６を伸縮させるための多段アームシリンダ１９ｃ，１９ｄに接続されている。この給排油路１９ａにはリリーフ弁１９ｅが、給排油路１９ｂにはリリーフ弁１９ｆがそれぞれ介設されており、これらのリリーフ弁１９ｅ，１９ｆのリリーフ圧は、二段リリーフソレノイド弁２０から出力される油圧パイロット信号で調整できるようになっている。この二段リリーフソレノイド弁２０はコントローラ２１によって制御されるようになっている。このようにして各制御弁にそれぞれアクチュエータが接続されている。
【００２８】
また、第一油圧ポンプ１１から旋回モータ用制御弁１７側に通じる油路Ｌ1及び第二油圧ポンプ１２から右走行モータ用制御弁１３に通じる油路Ｌ2には走行直進弁２２が介設されている。
【００２９】
この走行直進弁２２は切換位置ア、イを有しており、通常、切換位置アにあるが、左右の走行モータのみ操作する場合には切換位置イに切り換えられる。それにより、第一油圧ポンプ１１から吐出される作動油はＬ2を通じて左センターバイパスラインＬＣに、第二油圧ポンプ１２から吐出される作動油は油路Ｌ3を通じて右センターバイパスラインＲＣに振り分けられ、右走行モータ用制御弁１３及び左走行モータ用制御弁１６にそれぞれ作動油が分配供給される。
【００３０】
ところが、左右走行レバーを同一位置に操作した状態で、例えばブームやアームを操作すると、走行直進弁２２は切換位置イからアに切り換わり、第一油圧ポンプ１１から吐出される圧油は、油路Ｌ1を通じて旋回モータ用制御弁６、アームシリンダ用制御弁１８及びテレスコアーム用制御弁１９ａ，１９ｂにそれぞれ分配供給される。
【００３１】
一方、第２ポンプ１２から吐出される作動油は、油路Ｌ2とＬ3とにパラレルに流れ、左右走行モータ用制御弁１３及び１６に供給される。従って、例えば走行モータを駆動しつつブームを起伏させるような複合操作を行う場合であっても、一方の圧油供給源である第二油圧ポンプ１２から吐出される作動油を左右の走行モータに等しく供給することができるため、走行直進性を保つことができる。
【００３２】
また、右センターバイパスＲＣにおけるアームシリンダ用制御弁１８の下流側にはカット弁２３が設けられ、一方、左センターバイパスＬＣ上におけるブームシリンダ用制御弁１５の下流側にもカット弁２４が設けられている。
【００３３】
これらのカット弁２３及び２４は下記の目的で配設されている。すなわち、切換位置アにおいて、右センターバイパスＲＣ側のいずれかの制御弁を操作する場合にはカット弁２４を閉じて作動油を右センターバイパスＲＣ側に流し、この逆に左センターバイパスＬＣ側のいずれかの制御弁を操作する場合にはカット弁２３を閉じて作動油を左センターバイパスＬＣＢ側に流すようにしている。
【００３４】
なお、図中、２５はブーム合流弁、２６はアーム合流弁、２７は第一油圧ポンプ１１の吐出量を調整するための電磁比例減圧弁、２８は第二油圧ポンプ１２の吐出量を調整するための電磁比例減圧弁である。この電磁比例減圧弁２７及び２８は、流量制御手段としてのコントローラ２１によって制御されるようになっている。
【００３５】
また、コントローラ２１には防浸形の近接スイッチ（認識手段）３０が接続されている。
【００３６】
この近接スイッチ３０は、図３（ａ）の平面図及び同図（ｂ）の正面図に示すように、ブーム先端部５ａの前壁面５ｂに対して取付金具３１を介して固定されている。ブーム５の先端にテレスコアーム６を取り付けると、近接スイッチ３０の検出面３０ａと対向する位置に、被検出部としての検出板３２が位置するようになっている。なお、この検出板３２は、テレスコアーム６のブラケット６ａ，６ａを接続しているボス部（テレスコアームの回動支点となる部位）６ｃから延設されている。
【００３７】
詳しくは、検出板３２は、ボス部６ｃからブーム先端５ａに向けて突設されており、テレスコアーム６が上下に回動しても常に近接スイッチ３０の検出面３０ａと対向することができるように扇状に形成されている。なお、図中３０ｂは近接スイッチ３０から延設されている耐油性ケーブルである。
【００３８】
上記構成を有する油圧回路の動作を以下に説明する。
【００３９】
テレスコアーム６をブーム先端部５ａに装着すると、検出板３２が近接スイッチ３０の検出面３０ａと対向する。この状態でコントローラ２１の電源を入れると、検出面３０ａ近傍に検出板３２が位置することから信号が出力される。
【００４０】
なお、本実施形態では近接スイッチ３０から信号が出力された場合をテレスコアーム装着と決めており、テレスコアーム６が装着されていない場合は、可変容量形油圧ポンプ１１，１２の吐出量はスタンバイ流量から最大吐出流量まで調整することができるようにしている。それにより、バックホウの作業速度を通常速度で行うことができる。
【００４１】
近接スイッチ３０から出力される信号を受けたコントローラ２１は、まず、テレスコアーム６及びその周辺油圧回路に作動油を供給する側の油圧ポンプ、すなわち、第二油圧ポンプ１２の作動油吐出量を減少させるために電磁比例減圧弁２８に対して流量低下信号Ｓ1を出力する。
【００４２】
次に、二段リリーフソレノイド弁２０をウ位置からエ位置に切り換える。このとき、二段リリーフソレノイド弁２０からパイロット圧が導出されないためにリリーフ弁１９ｅ，１９ｆのスプリング押圧力が低下し、それによりリーフ圧が低く設定される。
【００４３】
具体的には、テレスコアーム６を装着しないときは、二段リリーフソレノイド弁２０がウ位置にあり、二次圧Ｐａ′がスプリングに与えられることにより、リリーフ圧が２４．５MPaに設定される。これに対してテレスコアーム６が装着されると、エ位置に切り換られ、二次圧Ｐａ′が導出されないことによりリリーフ圧が２．４MPaに設定される。従って、多段アームシリンダ１９ｃ，１９ｄに作動油を供給する給排油路の回路圧が低下し、テレスコアーム６は低圧で駆動することになる。
【００４４】
それにより、テレスコアーム伸長時に伸長させたテレスコアーム６の先端が穴底に衝突して停止しリリーフ状態になった場合であってもリリーフ圧が低く設定されているために伸縮アームに発生する衝撃を緩和することができ、テレスコアーム６を保護することができる。
【００４５】
上記コントローラ２１，二段リリーフソレノイド弁２０は、リリーフ圧調整手段として機能する。
【００４６】
なお、上記実施形態では第二油圧ポンプ１２の吐出流量を絞ることによって作動油流量を低下させている。この構成によれば、テレスコアーム６を装着した場合に、テレスコアーム６の伸縮速度に限らず、上部旋回体の旋回速度及びアームシリンダ６ａの作業速度も低下させることができるため、機体を不安定にすることなく安全に運転することができる。
【００４７】
なお、旋回速度を低下させる場合には、旋回用リモコン弁の操作圧を旋回圧力センサで検出してコントローラ２１に与え、旋回圧力に応じて電磁比例減圧弁２８に対して流量低下信号Ｓ1を出力する構成であってもよい。
【００４８】
また、深穴掘削作業を行う場合にはテレスコアーム６の装着によって重心が高くなりバックホウ作業に比べ機体が不安定になる。そこで、ブーム角度センサ、アーム角度センサ、テレスコ長さ計を備えた掘削機では、上記各センサ及び長さ計から得られるデータに基づいてテレスコアームの姿勢、すなわち、機体中心からテレスコアーム先端までの回転半径を求め、各姿勢毎に決まる定格荷重を求め、次にブームシリンダ１５ｃ，１５ｄのヘッド圧を検出している圧力センサ１５ｅ及びロッド圧を検出している圧力センサ１５ｆから出力される圧力信号に基づいて実荷重を求め、上記定格荷重と実荷重とを比較することにより、実荷重＞定格荷重であるときにモニタ４０の画面上に警報表示を行うとともに警告音をブザー４１で報知するようにしてもよい。
【００４９】
このようにテレスコアーム６が不安定な姿勢を取る場合に警報を報知するように構成すれば、テレスコアームに不慣れなオペレータであっても安全に作業を行うことができる。
【００５０】
また、上記実施形態では認識手段として近接スイッチを用いたが、これに限らず光電スイッチやリミットスイッチ等の任意の位置センサを使用することもできる。
【００５１】
また、上記実施形態では２種類の交換アタッチメントを認識して流量を制御する構成について説明したが、近接スイッチの個数を２以上配設すれば、複数種類の交換アタッチメントを認識することができる。ただし、この場合、別の近接スイッチと干渉しない位置に配置する必要がある。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によると、ブーム先端に交換アタッチメントを取り付けると、認識手段(近接スイッチと被検出部)によってその取り付けられた交換アタッチメントの種別が認識され、流量制御手段は、その認識された交換アタッチメントを駆動させるのに適した流量の作動油を供給する。
【００５３】
従って、オペレータは交換アタッチメントを交換したときに可変絞り弁を手動で絞ることにより作業速度を遅くするという繁雑な操作を行う必要がなく、また、調整を忘れることによる誤動作を防止することができる。
【００５４】
この場合、被検出部を交換アタッチメントにおけるブーム連結部分、すなわち、交換アタッチメントにおいて運動変位量が最も小さい回動支点部分に設けたため、交換アタッチメント運動時においてもその種別を確実に認識することができる。
【００５５】
また、認識手段として非接触式の近接スイッチを用い、しかも被検出部をアタッチメントが回動しても常に近接スイッチの検出面と対向する状態で設けたから、交換アタッチメント(請求項２ではバケット付き伸縮アーム)の姿勢に拘わらず、交換アタッチメントの種別を確実に認識することができる。
【００５６】
請求項４の発明によると、交換アタッチメントが取り付けられると、リリーフ圧調整手段は、バケット付き伸縮アームを低圧で伸縮作動させるため、伸長動作時に穴底に衝突して伸縮アームが停止した場合であっても伸縮アームに発生する衝撃を緩和することができ、伸縮アームを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るアタッチメント切換回路が適用される掘削機の外観図である。
【図２】  本発明に係るアタッチメント切換動作を示す油圧回路図である。
【図３】  （ａ）は本発明の近接スイッチの取付状態を示す平面図、（ｂ）は一部切り欠きを有する正面図である。
【図４】  従来のテレスコアーム付き掘削機の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  掘削機
２  下部走行体
３  上部旋回体
４  掘削装置
５  ブーム
６  テレスコアーム
７  バケット
１９  テレスコアーム用制御弁
１９ｃ，１９ｄ  多段アームシリンダ
１９ｅ，１９ｆ  リリーフ弁
２０  二段リリーフソレノイド弁
２１  コントローラ
２８  電磁比例減圧弁
３０  近接スイッチ
【図１】
0003643300.tif 000002
【図２】
0003643300.tif 000003
【図３】
0003643300.tif 000004
【図４】
0003643300.tif 000005