(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータの背圧が負圧になることによる不具合を防止しつつ、動力損失を可及的に低減し得る建設機械の油圧制御装置を提供する。【解決手段】油圧制御装置は、作業アタッチメントの先端側に設けた油圧アクチュエータ７に対し作動油を給排するものである。油圧アクチュエータと油圧ポンプ２１との間に設けられ、中立位置ｃで油圧ポンプからの作動油をセンターバイパス油路２８を通してタンク２７に戻しかつ油圧アクチュエータをセンターバイパス油路に連通させる方向切換弁２３と、センターバイパス油路に設けられ、油圧アクチュエータの背圧を調整可能にするための電磁比例リリーフ弁３１と、油圧アクチュエータの高さ位置を検出する高さ位置検出手段３５と、高さ位置検出手段で検出した油圧アクチュエータの高さ位置に応じて、油圧アクチュエータの背圧を調整するように電磁比例リリーフ弁を制御する制御手段３２とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械本体に作業アタッチメントの基端が回動可能に支持され、この作業アタッチメントの先端側に油圧アクチュエータが設けられ、この油圧アクチュエータに対し作動油を給排する建設機械の油圧制御装置であって、
上記油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に設けられ、中立位置で油圧ポンプからの作動油をセンターバイパス油路を通してタンクに戻しかつ油圧アクチュエータをセンターバイパス油路に連通させる方向切換弁と、
上記センターバイパス油路に設けられ、上記方向切換弁の中立位置での油圧アクチュエータの背圧を調整可能にするための電磁比例リリーフ弁と、
上記油圧アクチュエータの高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
この高さ位置検出手段で検出した油圧アクチュエータの高さ位置に応じて、上記油圧アクチュエータの背圧を調整するように上記電磁比例リリーフ弁を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。
【請求項２】
上記作業アタッチメントは、伸縮自在なブームと、このブームの先端に揺動可能に連結されたジブとを有しており、上記油圧アクチュエータは、ジブを揺動するための油圧シリンダである請求項１記載の建設機械の油圧制御装置。
【請求項３】
上記高さ位置検出手段は、上記ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段と、上記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度検出手段とを有してなる請求項２記載の建設機械の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の作業アタッチメントを搭載する建設機械の油圧制御装置に関し、特に、作業アタッチメントの先端側に設けられる油圧アクチュエータに対する作動油の給排を行うものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、建設機械として、長尺の作業アタッチメントを搭載し、その作業アタッチメントの先端側に油圧シリンダなどの油圧アクチュエータが設けられてなるものは種々知られている。例えば特許文献１には、作業アタッチメントとして、伸縮自在なブームと、このブームの先端に揺動可能に連結されたジブと、上記ブームの先端又はジブの先端からワイヤロープを介して吊り下げられたフックとを有する車載式クレーンが記載されており、このクレーンの場合、ブームの先端側にジブを揺動するための油圧シリンダとしてのチルトシリンダが設けられている。また特許文献２には、解体用の作業アタッチメントとして、建設機械の上部旋回体に基端が回動可能に支持されたブームと、このブームの先端に連結されたアームと、このアームの先端に取り付けられた破砕機とを有してなるものが記載されており、この場合、ブームの先端側に、アーム及び破砕機をそれぞれ揺動するための油圧シリンダとしてのアームシリンダ及び破砕機用シリンダが設けられている。
【０００３】
そして、このような長尺の作業アタッチメントの先端側に設けられる油圧シリンダなどの油圧アクチュエータに対し作動油を給排する建設機械の油圧回路ないし油圧制御装置としては、例えば図５に示すようなものが知られている。ここで、図５において、１０１は作業アタッチメントの先端側に設けられた油圧シリンダ、１０２は原動機１０３により駆動される油圧ポンプであり、この油圧ポンプ１０２と油圧シリンダ１０１との間には方向切換弁１０４が設けられている。この方向切換弁１０４は、リモコン弁１０５により伸長位置ａと縮小位置ｂと中立位置ｃとに切り換えられるものである。そして、方向切換弁１０４を伸長位置ａに切り換えたときには、油圧ポンプ１０２からの作動油を給排路１０６を通して油圧シリンダ１０１のヘッド側油室１０１ａに供給し、油圧シリンダ１０１のロッド側油室１０１ｂ内の作動油を給排路１０７などを通してタンク１０８に戻すことにより、油圧シリンダ１０１が伸長動作をする。一方、方向切換弁１０４を縮小位置ｂに切り換えたときには、油圧ポンプ１０２からの作動油を給排路１０７を通して油圧シリンダ１０１のロッド側油室１０１ｂに供給し、油圧シリンダ１０１のヘッド側油室１０１ａ内の作動油を給排路１０６などを通してタンク１０８に戻すことにより、油圧シリンダ１０１が縮小動作をする。
【０００４】
上記方向切換弁１０４は、中立位置ｃで油圧ポンプ１０２からの作動油をセンターバイパス油路１０９を通してタンク１０８に戻しかつ油圧シリンダ１０１のヘッド側油室１０１ａ及びロッド側油室１０１ｂを共に給排路１０６，１０７及び油路１１０を介してセンターバイパス油路１０９に連通させるようになっている。また、センターバイパス通路１０９には背圧チェック弁１１１が設けられている。この背圧チェック弁１１１は、油圧シリンダ１０１が最大高さ位置のとき、例えば車載式クレーンのチルトシリンダの場合ブームが最伸長状態でかつ最大起伏角度のときでも油圧シリンダ１０１の背圧が負圧にならないように設定されており、これにより、特に方向切換弁１０４を中立位置ｃに切り換えているとき、作業アクチュエータの動作状況に拘わらず油圧シリンダ１０１の状態を保持し得るようになっている。尚、図５中、１１２はリリーフ弁、１１３はホースリール、１１４はパイロットチェック弁である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−９９２４２号公報（第２−３頁、図３）
【特許文献２】特開２００２−２９４７５９号公報（第２頁、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記従来のものでは、背圧チェック弁１１１によって油圧シリンダ１０１の背圧が油圧シリンダ１０１の最大高さ位置のときでも負圧にならないよう比較的高い圧力値に設定されているため、油圧シリンダ１０１が最大高さ位置にないときには必要以上の背圧を油圧シリンダ１０１に対し与えることになり、その分動力損失が大きくなるという欠点がある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、長尺の作業アタッチメントの先端側に設けられる油圧アクチュエータの高さ位置に応じてその背圧を調整することにより、油圧アクチュエータの背圧が負圧になることによる不具合を防止しつつ、動力損失を可及的に低減し得る建設機械の油圧制御装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、機械本体に作業アタッチメントの基端が回動可能に支持され、この作業アタッチメントの先端側に油圧アクチュエータが設けられ、この油圧アクチュエータに対し作動油を給排する建設機械の油圧制御装置として、上記油圧アクチュエータと油圧ポンプとの間に設けられ、中立位置で油圧ポンプからの作動油をセンターバイパス油路を通してタンクに戻しかつ油圧アクチュエータをセンターバイパス油路に連通させる方向切換弁と、上記センターバイパス油路に設けられ、上記方向切換弁の中立位置での油圧アクチュエータの背圧を調整可能にするための電磁比例リリーフ弁と、上記油圧アクチュエータの高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、この高さ位置検出手段で検出した油圧アクチュエータの高さ位置に応じて、上記油圧アクチュエータの背圧を調整するように上記電磁比例リリーフ弁を制御する制御手段とを備える構成にする。
【０００９】
この構成では、作業アタッチメントが作動し、その先端側に設けた油圧アクチュエータの高さ位置が変化したときには、その高さ位置が高さ位置検出手段によって検出され、制御手段によって高さ位置に応じて電磁比例リリーフ弁が制御されることにより、油圧アクチュエータの背圧がその高さ位置に応じて変更されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の建設機械の油圧制御装置において、上記作業アタッチメント及び油圧アクチュエータの一つの具体的な形態を提供するものである。すなわち、上記作業アタッチメントは、車載用クレーンに代表されるように、伸縮自在なブームと、このブームの先端に揺動可能に連結されたジブとを有してなり、上記油圧アクチュエータは、ジブを揺動するための油圧シリンダからなる構成にする。この構成では、伸縮自在なブームの先端側に設けたジブ揺動用の油圧シリンダの高さ位置が伸縮自在なブームの伸縮動作及び傾斜角度（起伏角度）によって大きく変化することから、この油圧シリンダの高さ位置に応じてその背圧が変更される場合背圧の変更量が大きくなる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の建設機械の油圧制御装置において、上記高さ位置検出手段の好ましい形態を提供するものである。すなわち、上記高さ位置検出手段を、上記ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段と、上記ブームの傾斜角度を検出するブーム角度検出手段とを有する構成にする。この構成では、伸縮自在なブームの先端側に設けたジブ揺動用の油圧シリンダの高さ位置を、ブームの長さと傾斜角度とを基に正確に検出することができる上、ブームの長さを検出するブーム長さ検出手段とブームの傾斜角度を検出するブーム角度検出手段とは、車載用クレーンに通常装備される過負荷防止装置に共に用いられるものであるため、これを兼用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明における建設機械の油圧制御装置によれば、作業アタッチメントが作動し、その先端側に設けた油圧アクチュエータの高さ位置が変化したときには、油圧アクチュエータの背圧がその高さ位置に応じて変更されるため、油圧アクチュエータの背圧が負圧になることによる不具合を防止しながら、油圧アクチュエータに必要以上の背圧を与えるのを防止することができ、動力損失を可及的に低減することができる。
【００１３】
特に、請求項２に係る発明では、伸縮自在なブームの先端側に設けたジブ揺動用の油圧シリンダの高さ位置が伸縮自在なブームの伸縮動作及び傾斜角度によって大きく変化することから、この油圧シリンダの高さ位置に応じてその背圧が変更される場合背圧の変更量が大きくなるので、その分動力損失の低減効果を大きくすることができる。
【００１４】
また、請求項３に係る発明では、伸縮自在なブームの先端側に設けたジブ揺動用の油圧シリンダの高さ位置をブームの長さと傾斜角度とを基に正確に検出することができる上、車載用クレーンに通常装備される過負荷防止装置のブーム長さ検出手段及びブーム角度検出手段を兼用することができるので、実施化を図る上で有利なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る油圧制御装置を装備するホイールクレーンの作業状態の側面図である。
【図２】図２は図１のＸ付近の拡大図である。
【図３】図３は上記ホイールクレーンの油圧制御装置の油圧回路図である。
【図４】図４はジブシフトシリンダの高さ位置と背圧との関係を示す特性図である。
【図５】図５は従来例を示す図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態である実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態に係る油圧制御装置を装備する建設機械としてのホイールクレーンを示し、１は下部走行体、２は下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体であり、この上部旋回体２には作業アタッチメントとしてのクレーン装置３が装備されている。
【００１８】
上記クレーン装置３は、基端が機械本体としての上部旋回体２に回動可能に支持された伸縮ブーム４と、この伸縮ブーム４の先端に基端が回動可能に連結されたジブ５とを有している。伸縮ブーム４は、６つのボックスブームつまり基本ブーム４ａ及び２段〜６段ブーム４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆを互いに嵌め合わせて構成され、かつ内蔵する伸縮用油圧シリンダなどの機構（図示せず）により６段に伸縮可能なものである。この伸縮ブーム４の基本ブーム４ａと上部旋回体２との間には起伏用油圧シリンダ６が設けられ、この油圧シリンダ６の伸縮動作により伸縮ブーム４の傾斜角度θが変更されるようになっている。
【００１９】
また、上記ジブ５は、基本ジブ５ａと２段及び３段ジブ５ｂ，５ｃを互いに嵌め合わせて構成され、かつ手動により３段に伸縮可能なものである。このジブ５の基本ジブ５ａと伸縮ブーム４（６段ブーム４ｆ）の先端との間には、図２に拡大詳示するように、油圧シリンダないし油圧アクチュエータとしてのジブチルトシリンダ７が設けられている。このジブチルトシリンダ７のシリンダ本体７ａは、基本ジブ５ａに固定されている一方、ジブチルトシリンダ７のピストンロッド７ｂ先端は、連結ロッド８を介して伸縮ブーム４の先端に設けたブラケット９に連結されており、ジブチルトシリンダ７の伸縮動作によりジブ５が伸縮ブーム４（詳しくはブラケット９）との連結軸１０回りに回動するようになっている。
【００２０】
上記伸縮ブーム４の先端からは主フック１１が吊り下げられているとともに、上記ジブ５の先端からは補フック１２が吊り下げられている。主フック１１を巻き上げ又は巻き下げするための主巻ウインチは、図示していないが上部旋回体３の後部に設けられており、補巻フック１２を巻き上げ又は巻き下げするための補巻ウインチ１３は、伸縮ブーム４の基本ブーム４ａに取り付けられている。
【００２１】
そして、本発明の一実施形態に係る油圧制御装置は、上記ジブチルトシリンダ７に対し作業油を給排するものであり、この油圧制御装置の構成は、図３に示している。
【００２２】
すなわち、図３において、２１は原動機２２により駆動される油圧ポンプであり、この油圧ポンプ２１とジブチルトシリンダ７との間には方向切換弁２３が設けられている。この方向切換弁２３は、リモコン弁２４により伸長位置ａと縮小位置ｂと中立位置ｃとに切り換えられるものである。そして、方向切換弁２３を伸長位置ａに切り換えたときには、油圧ポンプ２１からの作動油を給排路２５を通してジブチルトシリンダ７のヘッド側油室７ｃに供給し、ジブチルトシリンダ７のロッド側油室７ｄ内の作動油を給排路２６などを通してタンク２７に戻すことにより、ジブチルトシリンダ７が伸長動作をする。一方、方向切換弁２３を縮小位置ｂに切り換えたときには、油圧ポンプ２１からの作動油を給排路２６を通してジブチルトシリンダ７のロッド側油室７ｄに供給し、ジブチルトシリンダ７のヘッド側油室７ｃ内の作動油を給排路２５などを通してタンク２７に戻すことにより、ジブチルトシリンダ７が縮小動作をする。
【００２３】
上記方向切換弁２３は、中立位置ｃで油圧ポンプ２１からの作動油をセンターバイパス油路２８を通してタンク２７に戻しかつジブチルトシリンダ７のヘッド側油室７ｃ及びロッド側油室７ｄを共に給排路２５，２６及び油路２９を介してセンターバイパス油路２８に連通させるようになっている。また、センターバイパス通路２８には、方向切換弁２３の中立位置ｃでのジブチルトシリンダ７の背圧を調整可能にするための電磁比例リリーフ弁３１が設けられており、この電磁比例リリーフ弁３１は、制御手段としてのコントローラ３２により制御される。
【００２４】
上記コントローラ３２は、伸縮ブーム４の長さＬを検出するブーム長さ検出手段３３からの検出信号と、伸縮ブーム４の傾斜角度θを検出するブーム角度検出手段３４からの信号とを共に受け、この両検出信号に基づいて、先ず、ジブチルトシリンダ７の高さ位置、例えば地上を基準高さとした地上高Ｈを下記の数式（１）により求める。
【００２５】
Ｈ＝Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｈ１＋Ｈ２    …（１）
【００２６】
但し、Ｈ１は伸縮ブーム４の基端の地上高、Ｈ２はジブ５の基端からジブチルトシリンダ７取付箇所までの高さ寸法である。ここで、本実施形態の場合、上記ブーム長さ検出手段３３及びブーム角度検出手段３４、並びにこの両検出手段３３，３４の検出信号に基づいてジブチルトシリンダ７の高さ位置を算出するコントローラ３２によって、請求項１に係る発明にいう高さ位置検出手段３５が構成されている。また、ブーム長さ検出手段３３及びブーム角度検出手段３４は、共に車載クレーンに装備される過負荷防止装置（図示せず）のものが用いられている。ブーム長さ検出手段３３は、図示していないが、ワイヤの一端を伸縮ブーム４の先端に固定し、ワイヤの他端側を伸縮ブーム４の基端側に取り付けたワイヤ巻き取り機で巻き取り、このワイヤ巻き取り機の巻き取り軸の回転から伸縮ブーム４の長さＬを検出する構成のものであり、ブーム角度検出手段３４は、重錘を用いてなるものである。
【００２７】
続いて、コントローラ３２は、数式（１）により求めたジブチルトシリンダ７の高さ位置としての地上高Ｈに応じて、図４に示す相関関係を基に、ジブチルトシリンダ７の背圧を設定し、この設定値になるように上記電磁比例リリーフ弁３１を制御する。図４に示す相関関係では、地上高Ｈの大きさに比例して背圧が大きくなるように設定されている。
【００２８】
尚、図３中、４１は油圧ポンプ２１から吐出される作動油の圧力を所定値以下にするためのリリーフ弁、４２は伸縮ブーム４の伸縮動作に応じて給排路２５，２６を繰り出し又は巻き取るためのホースリール、４３はジブチルトシリンダ７のロッド側油室７ｄに連通する給排路２６に設けられたパイロットチェック弁であり、このパイロットチェック弁４３は、方向切換弁１０４を伸長位置ａに切り換えたとき以外にジブチルトシリンダ７のロッド側油室７ｄから作動油が抜けてジブ５の傾斜が変化するのを防止するためのものである。
【００２９】
次に、上記実施形態の作用・効果について説明するに、クレーン装置３の伸縮ブーム４が伸縮動作をし、あるいは伸縮ブーム４の傾斜角度θが起伏用油圧シリンダ６の伸縮動作により変化し、伸縮ブーム４の先端側に設けたジブチルトシリンダ７の高さ位置が変化したとき、コントローラ３２は、ブーム長さ検出手段３３で検出した伸縮ブーム４の長さＬと、ブーム角度検出手段３４で検出した伸縮ブーム４の傾斜角度θとから上記ジブチルトシリンダ７の高さ位置を算出し、その高さ位置に応じて電磁比例リリーフ弁３１を制御することにより、ジブチルトシリンダ７の背圧がその高さ位置に応じて変更される。このため、例えば方向切換弁２３を中立位置ｃに切り換えた状態で補フック１２にて吊り荷を吊り上げる作業中にジブチルトシリンダ７の背圧が負圧になり、ジブチルトシリンダ７の油室７ｃ，７ｄが作動油で満たされなくなることによる不具合（ジブチストシリンダ７が吊り荷の重みなどにより伸長したり、方向切換弁２３を中立位置ｃから伸長位置ａ又は縮小位置ｂに切り換えたときにショックが発生したりすることなど）を防止しながら、ジブチルトシリンダ７に必要以上の背圧を与えるのを防止することができ、動力損失を可及的に低減することができる。
【００３０】
しかも、上記ブーム長さ検出手段３３及びブーム角度検出手段３４は、共に車載クレーンに通常装備される過負荷防止装置に用いられるものであり、これを兼用するに過ぎないので、実施化を容易に図ることができる。
【００３１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の形態を包含するものである。例えば上記実施形態では、ジブチルトシリンダ７の高さ位置である地上高Ｈを検出する高さ位置検出手段３５を、伸縮ブーム３３の長さＬを検出するブーム長さ検出手段３３と、伸縮ブーム３３の傾斜角度θを検出するブーム角度検出手段３４とを用いる構成としたが、本発明は、上記実施形態の場合、ジブ５の傾斜角度がジブチルトシリンダ７の地上高Ｈに関係することから、このジブ５の傾斜角度を検出するジブ角度検出手段を更に組み合わせて構成し、あるいはジブチルトシリンダ７の地上高Ｈを直接検出する従来公知の高さ測定器などを用いて構成してもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、伸縮ブーム４の先端側に設けたジブチルトシリンダ７に対し作動油を給排する場合について述べたが、本発明は、この場合に限らず、機械本体に長尺の作業アタッチメントの基端が回動可能に支持され、この作業アタッチメントの先端側に油圧シリンダや油圧モータなどの油圧アクチュエータが設けられ、この油圧アクチュエータに対し作動油を給排する建設機械の油圧制御装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
２    上部旋回体（機械本体）
３    クレーン装置（作業アタッチメント）
４    伸縮ブーム
５    ジブ
７    ジブチルトシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）
２１    油圧ポンプ
２３    方向切換弁
２７    タンク
２８    センターバイパス油路
３１    電磁比例リリーフ弁
３２    コントローラ（制御手段）
３３    ブーム長さ検出手段
３４    ブーム角度検出手段
３５    高さ位置検出手段
【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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