(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業腕装置の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、
該作業腕装置は、第１の腕部材と、該第１の腕部材に回動自在に取付けられた第２の腕部材と、該第２の腕部材に回動自在に取り付けられた回動部材と、該第１の腕部材と該第２の腕部材との間に介在された腕部材作動シリンダと、該第１の腕部材と該回動部材との間に介在された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、
該解放手段は、該回動部材作動シリンダの圧油給排回路に接続されており、
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作動させ、この作用中に該回動部材作動シリンダを作動操作した場合には該解放手段を作動させない、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、該回動部材作動シリンダの該圧油給排回路の圧力を検出する圧力検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダの操作を検出する腕部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号として該解放手段に断続する切換手段と、該圧力検出手段、該回動部材操作検出手段、及び該腕部材操作検出手段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作する信号を出力するコントローラとを備えている、請求項１記載の作業機械の作業腕制御装置。
【請求項３】
該制御手段は、該第１の腕部材と該第２の腕部材との相対回動角度を検出する腕部材回動角検出手段と、該第１の腕部材と該回動部材作動シリンダとの相対回動角度を検出するシリンダ回動角検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号として該解放手段に断続する切換手段と、該腕部材回動角検出手段、該シリンダ回動角検出手段、及び該回動部材操作検出手段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作する信号を出力するコントローラとを備えている、請求項１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のできる作業腕制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６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第１の腕部材であるブーム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第２の腕部材であるアーム１４、アーム１４とブーム１０との間に介在された腕部材作動シリンダである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回動部材である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を備えている。
【０００３】
図６とともに図７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、さらにはアタッチメント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ための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、その操作によって出力されるパイロット圧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８及び図９を参照して説明を続けると、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、アタッチメント１８はアーム１４の先端を中心に図８に示す上部旋回体６側に引き寄せた位置と図９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、アーム１４はブーム１０の先端を中心に図８及び図９に実線で示す上部旋回体６側に引き寄せた位置と図８及び図９に二点鎖線で示す上部旋回体６から遠くに離した位置との間を回動する。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けられる。
【０００５】
作業腕部材８の作動状況を示す図８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９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、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８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の閉込圧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にはチェック弁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９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の閉込圧は、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に閉じ込められた閉込圧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もなる。また、アーム作動シリンダ１６が伸縮するときの負荷抵抗が大きくなるために、アーム作動シリンダ１６の作動速度が低下し、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の設定圧力を低くし低い圧力で閉込圧を解放するように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って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のできる、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として、作業腕装置の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、該作業腕装置は、第１の腕部材と、該第１の腕部材に回動自在に取付けられた第２の腕部材と、該第２の腕部材に回動自在に取り付けられた回動部材と、該第１の腕部材と該第２の腕部材との間に介在された腕部材作動シリンダと、該第１の腕部材と該回動部材との間に介在された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、該解放手段は、該回動部材作動シリンダの圧油給排回路に接続されており、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作動させ、この作用中に該回動部材作動シリンダを作動操作した場合には該解放手段を作動させない、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、作動シリンダの圧油給排回路の解放手段を、制御手段によって作業腕装置の作動状態に合わせて操作し、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。
【００１８】
好適実施形態によれば、該制御手段は、該回動部材作動シリンダの該圧油給排回路の圧力を検出する圧力検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダの操作を検出する腕部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号として該解放手段に断続する切換手段と、該圧力検出手段、該回動部材操作検出手段、及び該腕部材操作検出手段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作する信号を出力するコントローラとを備えている。
【００１９】
そして、制御手段のコントローラは、圧力検出手段によって検出した回動部材作動シリンダの圧力、回動部材操作検出手段によって検出した回動部材の操作状態、及び腕部材操作検出手段によって検出した腕部材の操作状態に基づいて、回動部材と回動端のストッパとが当接状態で、回動部材作動シリンダが非操作状態で、かつ腕部材作動シリンダが操作状態のときに、切換手段に信号を出力して切換手段を切り換え解放手段に操作信号を接続する。
【００２０】
他の実施の形態においては、該制御手段は、該第１の腕部材と該第２の腕部材との相対回動角度を検出する腕部材回動角検出手段と、該第１の腕部材と該回動部材作動シリンダとの相対回動角度を検出するシリンダ回動角検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号として該解放手段に断続する切換手段と、該腕部材回動角検出手段、該シリンダ回動角検出手段、及び該回動部材操作検出手段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作する信号を出力するコントローラとを備えている。
【００２１】
そして、制御手段のコントローラは、腕部材回動角検出手段によって検出した腕部材の位置、シリンダ回動角検出手段によって検出した回動部材作動シリンダの位置、及び回動部材操作検出手段によって検出した回動部材の操作状態に基づいて、回動部材と回動端のストッパとが当接状態で、回動部材作動シリンダが非操作状態で、かつ腕部材作動シリンダが操作状態のときに、切換手段に操作信号を出力する。
【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、作業腕装置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５において図６〜図９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の実施の形態について図１及び図２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には制御手段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。方向切換弁５４は、パイロット圧油が導かれ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との接続は断たれている。パイロット圧油を受けて方向切換弁５４が切り換えられると油路４０ａ又は油路４０ｂはリリーフ弁５８に接続される。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、アタッチメント作動シリンダ２０の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各々の圧力を検出する圧力検出手段６０と、アタッチメント作動シリンダ２０の操作をアタッチメント操作リモコン弁３８ｂの出力により検出する回動部材操作検出手段６２と、腕部材作動シリンダであるアーム作動シリンダ１６の操作をアーム操作リモコン弁３８ａの出力により検出する腕部材操作検出手段６４と、アーム操作リモコン弁３８ａを操作したときに出力されるパイロット圧油を解放手段５０に操作信号として断続する切換手段６６と、圧力検出手段６０、回動部材操作検出手段６２、及び腕部材操作検出手段６４からの出力信号に基づいて切換手段６６を操作する信号を出力するコントローラ６８とを備えている。
【００２８】
圧力検出手段６０は、ロッド側油路４０ａに接続された圧力センサ６０ａと、ヘッド側油路４０ｂに接続された圧力センサ６０ｂとを備え、圧力センサ６０ａによってアタッチメント作動シリンダ２０のロッド側油室２０ａの圧力が、また圧力センサ６０ｂによってアタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油室２０ｂの圧力がそれぞれ検出される。
【００２９】
回動部材操作検出手段６２は、アタッチメント操作リモコン弁３８ｂのパイロット圧油が出力される一対の管路の間に接続され高圧側の管路を選択する高圧選択弁６２ａと、高圧選択弁６２ａに接続された圧力スイッチ６２ｂとを備えている。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂが操作され何れかの管路にパイロット圧油が出力されるとパイロット圧油は高圧選択弁６２ａを介して圧力スイッチ６２ｂに導かれ、圧力スイッチ６２ｂはアタッチメント操作リモコン弁３８ｂが操作状態であることが検出される。
【００３０】
腕部材操作検出手段６４は、アーム操作リモコン弁３８ａのパイロット圧油が出力される一対の出力管路の一方の管路Ｌ１に接続された圧力検出スイッチ６４ａと、他方の管路Ｌ２に接続された圧力スイッチ６４ｂとを備えている。アーム操作リモコン弁３８ａを管路Ｌ１にパイロット圧油を出力するように操作すると方向制御弁３２はアーム作動シリンダ１６を伸張する方向に作動するように切り換えられ、管路Ｌ２にパイロット圧油を出力するように操作すると方向制御弁３２はアーム作動シリンダ１６を収縮する方向に作動するように切り換えられる。
【００３１】
切換手段６６は、一対の電磁切換弁６６ａ及び６６ｂを備え、電磁切換弁６６ａの入口ポートにはアーム操作リモコン弁３８ａの出力管路Ｌ１が分岐されて接続され、電磁切換弁６６ｂの入口ポートにはアーム操作リモコン弁３８ａの出力管路Ｌ２が分岐されて接続されている。電磁切換弁６６ａ及び６６ｂの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６６ａ及び６６ｂ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、出力信号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口ポートはタンク５６にドレーンされ、出力信号を受けると切換えられて入口ポートと出口ポートとが接続される。
【００３２】
コントローラ６８は、入出力インターフェース、判定器、処理器などを含み、圧力検出手段６０、回動部材操作検出手段６２、及び腕部材操作検出手段６４から入力される信号を演算し、回動部材であるアタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとが当接状態で、アタッチメント作動シリンダが２０が非操作状態で、かつアーム作動シリンダ１６が操作状態にあるときには、切換手段６６に切換手段６６を切り換えるための信号を出力する（コントローラ６８における制御演算の手順については後に詳述する）。
【００３３】
図１とともに図２に示すフローチャートを参照して、コントローラ６８の制御演算の手順及び上述の第１の実施の形態の作用を説明する。
【００３４】
ステップＳ−１においては、コントローラ６８に、回動部材操作検出手段６２の圧力スイッチ６２ｂの出力信号、腕部材操作検出手段６４の圧力スイッチ６４ａ及び６４ｂの出力信号、並びに圧力検出手段６０の圧力センサ６０ａ及び６０ｂの出力信号が読み込まれる。
【００３５】
ステップＳ−２においては、圧力スイッチ６２ｂ（回動部材作動シリンダの操作を検出）の出力信号が判定され、出力信号がＯＦＦのときにはステップ−３に進み、出力信号がＯＮのときにはステップ−４に進みＳＯＬフラグ１及びＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１１に進む。
【００３６】
ステップＳ−３においては、圧力スイッチ６４ｂ（腕部材作動シリンダの収縮方向への操作を検出）の出力信号が判定され、出力信号がＯＮのときにはステップＳ−５に進みＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１７に進み、出力信号がＯＦＦのときにはステップＳ−６に進みＳＯＬフラグ１をＯＦＦにしてステップＳ−７に進む。
【００３７】
ステップＳ−７においては、圧力スイッチ６４ａ（腕部材作動シリンダの伸張方向への操作を検出）の出力信号が判定され、圧力スイッチ６４ａがＯＮのときにはステップＳ−８に進み、ＯＦＦのときにはステップＳ−９に進む。
【００３８】
ステップＳ−８においては、圧力センサ６０ａの出力信号（アタッチメント作動シリンダ２０のロッド側油室２０ａの圧力）が所定時間以上連続して規定値をオーバーしたか否かが判定され、アタッチメント１８が当接ストッパ１４ａに当接状態で、アーム作動シリンダ１６が伸張作動状態であるかが判定される。アタッチメント１８が当接ストッパ１４ａに当接しアーム作動シリンダ１６が伸張作動状態にあれば、圧力センサ６０ａは規定値をオーバーした所定時間以上連続する圧力信号を出力する。出力信号が所定時間以上連続して規定値をオーバーした場合にはステップＳ−１０に進みＳＯＬフラグ２をＯＮにしてステップＳ−１１に進み、出力信号が所定時間以上連続して規定値をオーバーしていないときにはステップＳ−９に進む。
【００３９】
ステップＳ−９においてはＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１１に進む。
【００４０】
ステップＳ−１１においては、ＳＯＬフラグ１がＯＮか否かが判定され、ＯＮのときにはステップＳ−１２に進み電磁切換弁６６ｂをＯＮにする信号を出力してステップＳ−１３に進み、ＯＦＦのときにはステップＳ−１４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてステップＳ−１３に進む。
【００４１】
ステップＳ−１３においては、ＳＯＬフラグ２がＯＮか否かが判定され、ＯＮのときにはステップＳ−１５に進み電磁切換弁６６ａをＯＮにする信号を出力してステップＳ−１に戻り、ＯＦＦのときにはステップＳ−１６に進み電磁切換弁６６ａをＯＦＦにしてステップＳ−１に戻る。
【００４２】
ステップＳ−１７においては、圧力センサ６０ｂの出力信号（アタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油室２０ｂの圧力）が所定時間以上連続して規定値をオーバーしたか否かが判定され、アタッチメント１８が当接ストッパ１４ｂに当接状態で、アーム作動シリンダ１６が収縮作動状態であるかが判定される。アタッチメント１８が当接ストッパ１４ｂに当接しアーム作動シリンダ１６が収縮作動状態にあれば、圧力センサ６０ｂは規定値をオーバーした所定時間以上連続する圧力信号を出力する。出力信号が所定時間以上連続して規定値をオーバーした場合にはステップＳ−１８に進みＳＯＬフラグ１をＯＮにしてステップＳ−１１に進み、出力信号が所定時間以上連続して規定値をオーバーしていないときにはステップＳ−１９に進みＳＯＬフラグ１をＯＦＦにしてステップＳ−１１に進む。
【００４３】
図２とともに図８を参照して、作業腕装置８の具体的な作動状態における作業腕制御装置の作用を先ずアタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態で、かつ非操作状態で、アーム作動シリンダ１６が伸張方向、すなわちアタッチメント１８とストッパ１４ａとが当接する方向に操作状態の場合について説明する。ステップＳ−２においてはアタッチメント作動シリンダ２０は操作されていないので圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦであるからステップＳ−３に進む。ステップＳ−３においてはアーム作動シリンダ１６は収縮方向に操作されていないので圧力スイッチ６４ｂはＯＦＦ状態であるからステップＳ−６に進みＳＯＬフラグ１をＯＦＦにしてステップＳ−７に進む。ステップＳ−７においてはアーム作動シリンダ１６は伸張方向に操作されているので圧力スイッチ６４ａはＯＮ状態であるからステップＳ−８に進む。ステップＳ−８においてはアタッチメント１８がストッパ１４ａに当接状態でアーム作動シリンダ１６が伸張方向に操作されていることを示す圧力センサ６０ａの値が所定の時間以上連続して規定値をオーバしたことが判定され、ステップＳ−１０に進みＳＯＬフラグ２をＯＮにしてステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１１においてはＳＯＬフラグ１はＯＦＦであるのでステップＳ−１４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてステップＳ−１３に進む。ステップＳ−１３においては、ＳＯＬフラグ２がＯＮであるのでステップＳ−１５に進み電磁切換弁６６ａをＯＮにする信号を出力してステップＳ−１に戻る。
【００４４】
したがって、コントローラ６８からの信号によって切り換えられた電磁切換弁６６ａを介して、解放手段５０を操作する信号であるパイロット圧油が方向切換弁５４のパイロット室５４ａに導かれ、方向切換弁５４は切り換えられ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。そして、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。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。
【００４５】
図２とともに図９を参照して、次にアタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態で、かつ非操作状態で、アーム作動シリンダ１６が収縮する方向、すなわちアタッチメント１８とストッパ１４ｂとが当接する方向に操作状態の場合について説明する。ステップＳ−２においてはアタッチメント作動シリンダ２０は操作されていないので圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦであるからステップＳ−３に進む。ステップＳ−３においてはアーム作動シリンダ１６は収縮方向に操作されているので圧力スイッチ６４ａはＯＮ状態であるからステップＳ−５に進みＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１７に進む。ステップＳ−１７においてはアタッチメント１８がストッパ１４ｂに当接状態でアーム作動シリンダ１６が収縮方向に操作されていることを示す圧力センサ６０ｂの値が所定の時間以上連続して規定値をオーバしたことが判定され、ステップＳ−１８に進みＳＯＬフラグ１をＯＮにしてステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１１においてはＳＯＬフラグ１はＯＮであるのでステップＳ−１２に進み電磁切換弁６６ｂをＯＮにしてステップＳ−１３に進む。ステップＳ−１３においては、ＳＯＬフラグ２がＯＦＦであるのでステップＳ−１６に進み電磁切換弁６６ａをＯＦＦにする信号を出力してステップＳ−１に戻る。
【００４６】
したがって、コントローラ６８からの信号によって切り換えられた電磁切換弁６６ｂを介して、解放手段５０を操作する信号であるパイロット圧油が方向切換弁５４のパイロット室５４ｂに導かれ、方向切換弁５４は切り換えられ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。そして、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。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。
【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、すなわちアタッチメント作動シリンダ２０を作動操作した場合には、ステップＳ−２において圧力スイッチ６２ｂがＯＮであるのでステップ−４に進み、ＳＯＬフラグ１及びＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１１においてはＳＯＬフラグ１がＯＦＦであるのでステップＳ−１４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてステップＳ−１３に進む。ステップＳ−１３においてはＳＯＬフラグ２がＯＦＦであるのでステップＳ−１６に進み電磁切換弁６６ａをＯＦＦにしてステップＳ−１に戻る。
【００４８】
したがって、電磁切換弁６６ａ及び６６ｂはＯＦＦになり、解放手段５０の方向切換弁５４のパイロット室５４ａ及び５４ｂは電磁切換弁６６ａ及び６６ｂを介してそれぞれタンク５６にドレーンされるから、方向切換弁５４は中立位置に復帰し解放手段５０は作動しない。
【００４９】
以上の作用により、アタッチメント１８がストッパ１４ａ又は１４ｂと当接した状態で、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、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。さらに、アタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとの当接状態の検出にリミットスイッチなどの機械的手段を用いないで圧力センサ及び圧力スイッチを用いたので、振動、衝撃、異物との接触などによる機械的故障も生じにくく信頼性が高い。
【００５０】
第２の実施の形態について図３〜図５を参照して説明する。第２の実施の形態の作業腕制御装置は、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。
【００５１】
解放手段５０は、上述の第１の実施の形態において詳述したものと同じであるので、その説明は省略する。
【００５２】
主として図３を参照して説明すると、制御手段７２は、第１の腕部材であるブーム１０と第２の腕部材であるアーム１４との相対回動角を検出する腕部材回動角検出手段であるアーム角センサ７４と、ブーム１０と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との相対回動角を検出するシリンダ回動角検出手段であるシリンダ角センサ７６と、アタッチメント作動シリンダ２０の操作をアタッチメント操作リモコン弁３８ｂの出力により検出する回動部材操作検出手段６２と、アーム操作リモコン弁３８ａを操作したときに出力されるパイロット圧油を解放手段５０に操作信号として断続する切換手段６６と、アーム角センサ７４、シリンダ角センサ７６、及び回動部材操作検出手段６２からの出力信号に基づいて切換手段６６を操作する信号を出力するコントローラ７８とを備えている。
【００５３】
回動部材操作検出手段６２及び切換手段６６は、上述の第１の実施の形態において詳述したものと同じであるので、その説明は省略する。
【００５４】
主として図４を参照してアーム角センサ７４及びシリンダ角センサ７６について説明すると、アーム角センサ７４及びシリンダ角センサ７６は周知のポテンショメータなどで構成された角度センサである。アーム角センサ７４は、ブーム１０に回動自在に取り付けられたアーム１４の回動中心に取り付けられ、ブーム１０とアーム１４との相対回動角度であるアーム角度αを検出する。シリンダ角センサ７６は、ブーム１０に回動自在に取り付けられたアタッチメント作動シリンダ２０の回動中心に取り付けられ、ブーム１０とアタッチメント作動シリンダ２０との相対回動角度であるシリンダ角度βを検出する。
【００５５】
主として図５を参照してコントローラ７８について説明すると、コントローラ７８は、シリンダ上限角設定器７８ａ、シリンダ下限角設定器７８ｂ、減算器７８ｃ及び７８ｄ、信号設定器７８ｅ及び７８ｆ、切換器７８ｇ及び７８ｈ、並びに電磁弁駆動器７８ｊ及び７８ｋを備えている。
【００５６】
シリンダ上限角設定器７８ａはアーム角センサ７４によって検出されるアーム角度αに基づいてアタッチメント作動シリンダ２０の伸張側においてアタッチメント１８とストッパ１４ｂとが当接するときのシリンダ角度βを設定する。シリンダ下限角設定器７８ｂは、アーム角センサ７４によって検出されるアーム角度αに基づいてアタッチメント作動シリンダ２０の収縮側においてアタッチメント１８とストッパ１４ａとが当接するシリンダ角度βを設定する。シリンダ上限角設定器７８ａ及びシリンダ下限角設定器７８ｂにはアーム角度αを入力としアタッチメント１８とストッパ１４ａ、１４ｂとの当接するシリンダ角度βを出力する関数テーブルが設けられている。
【００５７】
減算器７８ｃはシリンダ上限角設定器７８ａの出力からシリンダ角センサ７６によって検出されるシリンダ角度βを、また減算器７８ｄはシリンダ下限角設定器７８ｂの出力からシリンダ角センサ７６によって検出されるシリンダ角度βをそれぞれ減算する。そして、信号設定器７８ｅは減算器７８ｃの出力がゼロからマイナスのときにはストッパ１４ａと当接状態であるのでＯＮ信号を出力する。同様に、信号設定器７８ｆは減算器７８ｄの出力がゼロからマイナスのときにはストッパ１４ｂと当接状態であるのでＯＮ信号を出力する。
【００５８】
切換器７８ｇは、回動部材操作検出手段６２の圧力スイッチ６２ｂの信号に基づいて圧力スイッチ６２ｂの信号がＯＦＦのときに信号設定器７８ｅの出力信号を電磁弁駆動器７８ｊに接続する。同様に、切換器７８ｈは、圧力スイッチ６２ｂの信号に基づいて圧力スイッチ６２ｂの信号がＯＦＦのときに信号設定器７８ｆの出力信号を電磁弁駆動器７８ｋに接続する。
【００５９】
電磁弁駆動器７８ｊは切換器７８ｇからの信号により電磁切換弁６６ｂを、また電磁弁駆動器７８ｋは切換器７８ｈからの信号により電磁切換弁６６ｂａをそれぞれ駆動する。
【００６０】
図３〜図５とともに図８及び図９を参照して上述の第２の実施の形態の作用を説明する。先ず図３〜図５とともに図８を参照して、アタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態で、かつ非操作状態で、アーム作動シリンダ１６が伸張方向、すなわちアタッチメント１８とストッパ１４ａとが当接する方向に操作状態の場合について説明する。
【００６１】
コントローラ７８のシリンダ下限角設定器７８ｂにアーム角センサ７４で検出されるアーム角度αが入力され、アーム角度αにおけるアタッチメント１８がストッパ１４ａに当接するシリンダ角度βが設定される。減算器７８ｄにおいてシリンダ下限角設定器７８ｂで設定されたシリンダ角度βとシリンダ角センサ７６で検出されるシリンダ角度βとが比較され、アタッチメント１８とストッパ１４ａが当接すると信号設定器７８ｆからＯＮ信号が出力される。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂは非操作状態であり圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦであるから切換器７８ｈを介して電磁弁駆動器７８ｋに信号が与えられ電磁切換弁６６ａに駆動信号が出力される。アーム操作リモコン弁３８ａはアーム作動シリンダ１６の伸張方向に操作されているので、出力管路Ｌ１に流れるパイロット圧油は切り換えられた電磁切換弁６６ａ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に導かれる。そして、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。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。
【００６２】
次に図３〜図５とともに図９を参照して、アタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態で、かつ非操作状態で、アーム作動シリンダ１６が収縮方向、すなわちアタッチメント１８とストッパ１４ｂとが当接する方向に操作状態の場合について説明する。
【００６３】
コントローラ７８のシリンダ上限角設定器７８ａにアーム角センサ７４で検出されるアーム角度αが入力され、アーム角度αにおいてアタッチメント１８がストッパ１４ｂに当接するシリンダ角度βが設定される。減算器７８ｃにおいてシリンダ上限角設定器７８ａで設定されたシリンダ角度βとシリンダ角センサ７６で検出されるシリンダ角度βとが比較され、アタッチメント１８とストッパ１４ｂが当接すると信号設定器７８ｅからＯＮ信号が出力される。アタッチメント操作リモコン弁３８ｂは非操作状態であり圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦであるから切換器７８ｇを介して電磁弁駆動器７８ｊに信号が与えられ電磁切換弁６６ｂに駆動信号が出力される。アーム操作リモコン弁３８ａはアーム作動シリンダ１６を収縮する方向に操作されているので、出力管路Ｌ２に流れるパイロット圧油は切り換えられた電磁切換弁６６ｂ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に導かれる。そして、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。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。
【００６４】
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、圧力スイッチ６２ｂがＯＮになり切換器７８ｇ及び７８ｈにおいて、電磁弁駆動器７８ｊ及び７８ｋの各々に出力される信号がカットされるので、電磁切換弁６６ａ及び６６ｂはＯＦＦになり、方向切換弁５４は中立位置に復帰し、解放手段５０は作動しない。
【００６５】
以上の作用により、アタッチメント１８がストッパ１４ａ又は１４ｂと当接した状態で、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、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。さらに、アタッチメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとの当接状態の検出にリミットスイッチなどの機械的手段を用いないでアーム角センサ７４及びシリンダ角センサ７６などを用いたので、振動、衝撃、異物との接触などによる機械的故障も生じにくく信頼性が高い。
【００６６】
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。
【００６７】
（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ものである。
【００６８】
（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から出力されるパイロット圧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解放手段の方向切換弁を操作するようにしてもよい。
【００６９】
（３）解放手段のリリーフ弁：
本発明の実施の形態においては、解放手段のリリーフ弁は、設定圧力が予め所定の圧力に設定される形式であるが、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形式のリリーフ弁にしてもよい。
【００７０】
（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。
【００７１】
【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によって、エネルギーのロスを改善でき、操作性を向上させ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に示す作業腕制御装置のコントローラにおける制御演算手順を示すフローチャート。
【図３】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４】図３に示すアーム角センサ及びシリンダ角センサの配置説明図。
【図５】図３に示すコントローラの演算回路図。
【図６】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７】図６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８】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作動状況を示した説明図。
【図９】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作動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）
１０：ブーム（第１の腕部材）
１４：アーム（第２の腕部材）
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：圧力検出手段
６０ａ：圧力センサ
６０ｂ：圧力センサ
６２：回動部材操作検出手段
６６：切換手段
６８：コントローラ
７４：アーム角センサ（腕部材回動角検出手段）
７６：シリンダ角センサ（シリンダ回動角検出手段）
７８：コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003603258.tif 000009
【図９】
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