(57)【要約】  可動油圧装置用ユニバーサル制御機構は、この装置を構成するために用いる多くの異なるツールまたは付属機器を駆動および／または制御するためのスイッチを有する。また、一つの制御装置の命令が、一組の油圧管路ペアから別の油圧管路ペアに再度割り当てられる。さらに、二つの独立した制御装置の命令が、異なった時間に、同じ油圧管路ペアを制御するのに用いられる。この制御機構は、油圧管路ペア機能を統合して、部材を伸長または退縮させるための、操作中の油圧シリンダに対応する管路ペアと、ツール操作用の作動油を供給するための管路ペアとを、専用使用として分ける。
2014508235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の種々の機能に必要な油圧回路を駆動するための装置であって、前記建設機械は、第一の油圧シリンダによって回動可能に移動される第一の部材としてのブームと、第二の油圧シリンダによって回動可能に移動される第二の部材としてのスティックと、作動油が入れられた油圧タンクと、作動油を油圧供給管路に供給するための油圧ポンプとを有し、前記各油圧供給管路はそれぞれ、作動油を前記油圧タンクに戻すための対応する油圧リターン管路を有しており、これにより油圧管路ペアが形成されており、前記各油圧管路ペアはそれぞれ、油圧操作付属機器を制御する端末まで延び、
前記装置が、
ａ）  作動油を供給して所定の機械機能を制御するのに使用される少なくとも二つの固定機能油圧管路ペアを備え、
ｂ）  バケット分岐管路ペアまたはツール分岐管路ペアの一方に作動油を供給するための第一の開放機能油圧管路ペアを備えており、前記バケット分岐管路ペア内の作動油は、第二の部材の端部から延びるバケットを屈曲／伸長させるための第三の油圧シリンダを制御し、前記ツール分岐管路ペアは油圧ツールを操作するための二重目的油圧管路ペアへ往復する作動油を制御し、
ｃ）  前記第一の開放機能管路ペアに付設され、前記バケット分岐管路ペアまたはツール分岐管路ペアの一方に作動油を転向させるための切替弁を備えており、
ｄ）  前記第一の開放機能油圧管路ペアのための第一の開放機能流通制御弁を備えており、当該弁は前記切替弁と前記ポンプとの間にあり、前記流通制御弁は前記開放機能管路ペアの流れを往復させ、これによって、前記バケット分岐管路内または前記ツール分岐管路ペア内の流れを往復させ、
ｅ）  単一方向に作動油を供給して油圧ハンマーを操作するためのハンマー固定管路ペアを備えており、前記ハンマー固定管路ペアはシャトルチェック弁のところで前記二重機能油圧管路ペアと合流し、前記ハンマー固定管路ペアまたは前記ツール分岐管路ペアの一方のみが同時に前記二重目的油圧管路ペアと連通するようにし、
ｆ）  加圧された作動油を前記ハンマーへと単一方向に移動させる前記ハンマー固定管路ペア用の流通制御弁を備えている、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
ｇ）  第三の部材を伸長／退縮するための前記第三の油圧シリンダに作動油を供給するための第三の油圧シリンダ固定管路ペアと、
ｈ）  加圧された作動油を、前記第三の油圧シリンダ固定管路ペアを通り往復するように移動させる前記第三の油圧シリンダ固定管路ペアのための流通制御弁と、
をさらに備えた装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記第三の油圧シリンダの前記流通制御弁が比例スライドスイッチである装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
前記建設機械は、前記第二の部材に回動可能に取り付けられた第三の部材をさらに有しており、前記第三の油圧シリンダは前記第三の部材を伸長／退縮させる装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記第三の部材に取り付けられた前記油圧ツールをさらに備え、前記油圧ツールは、シヤー、グラップル、ハンマー、バケットおよびマグネットからなるグループのうちの一つである装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
分流弁が作動油を前記主ポンプから前記第三の油圧シリンダに導く装置。
【請求項７】
請求項４に記載の装置において、
取り付けられたツール／部材を伸長／退縮させるための第四の油圧シリンダ取付部材と、
ｈ）加圧された作動油を、前記固定管路ペアを介して往復するように移動させる前記第三の油圧シリンダ用の流通制御弁と、
をさらに備えた装置。
【請求項８】
請求項４に記載の装置において、
前記建設機械が、前記第三の部材に回動可能に取り付けられた第四の部材と、前記第三の部材に回動可能に取り付けられた第四のとを有しており、前記第四の油圧シリンダが、前記第四の部材を伸長／退縮させ、かつ流通制御弁によって制御されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、
前記第四の油圧シリンダ用の前記流通制御弁が比例スライドスイッチである装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置において、
前記建設機械が前記第三の部材に回動可能に取り付けられた第四の部材をさらに有しており、前記第四の油圧シリンダが前記第四の部材を伸長／退縮させる装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の装置において、
前記第四の部材に取り付けられた前記油圧ツールをさらに備え、前記油圧ツールは、シヤー、グラップル、ハンマー、バケットおよびマグネットからなるグループのうちの一つである装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の装置において、
前記主ポンプからの分流弁が作動油を前記第四の油圧シリンダに導く装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の装置において、
取り付けられたツール／部材を伸長／退縮させるための第五の油圧シリンダ取付部材と、
ｈ）  加圧された作動油を、前記固定管路ペアを介して往復するように移動させる前記第五の油圧シリンダ用の流通制御弁と、
をさらに備えた装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の装置において、前記第四の油圧シリンダ用の前記流通制御弁が比例スライドスイッチである装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の装置において、
前記流通制御弁の一つ以上が、当該弁に対する制御装置の変位に比例する流体出力を有する比例弁である装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の装置において、
前記ハンマー固定管路ペアは、前記ハンマー固定管路ペアに接続された圧力リリーフ弁を有しており、当該圧力リリーフ弁は、前記主ポンプによる圧力より低い圧力に設定されている装置。
【請求項１７】
建設機械の種々の機能に必要な油圧回路を駆動するための装置であって、前記建設機械は、第一の油圧シリンダによって回動可能に移動される第一の部材としてのブームと、第二の油圧シリンダによって回動可能に移動される第二の部材としてのスティックと、作動油が入れられた油圧タンクと、作動油を油圧供給管路に供給するための油圧ポンプとを有し、前記各油圧供給管路はそれぞれ、作動油を前記油圧タンクに戻すための対応する油圧リターン管路を有しており、これにより油圧管路ペアが形成されており、前記各油圧管路ペアはそれぞれ、油圧操作付属機器を制御する端末まで延び、
前記装置が、
ａ）  少なくとも第一の主制御弁および第二の主制御弁を備えており、前記各主制御弁は、独立した第一パイロット管路ペアおよび第二パイロット管路ペアの一つに連結されて往復動させられ、
ｂ）  パイロットポンプから延び、分岐して少なくとも前記第一の主制御弁および前記第二の主制御弁に連結し作動油を供給する油圧供給管路ペアを備えており、
ｃ）前記各第一のパイロット管路ペアと前記油圧供給管路ペアと間に連結された独立した減圧モジュールを備えており、
ｄ）前記各第二のパイロット管路ペアと前記油圧供給管路ペアとの間に連結された独立した減圧モジュールを備えており、
ｅ）  前記各主制御弁からの作動油の流量は、前記減圧モジュールから前記主制御弁に入る圧力を変えることによって変えることができ、
ｆ）前記圧力モジュールは、前記端末に取り付けられた油圧操作付属機器の特定のサイズおよび形式に対して、あらかじめ決められた多くの設定のうちの一つを利用することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年３月２日提出の米国特許仮出願番号６１／４４８，４４８および２０１１年７月１２日提出の米国特許出願番号１３／１８１，１７９の利益を請求するものである。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、建設装置用または破砕装置用の油圧システムと主として関連するユニバーサル制御機構に関し、上記装置は、バケット、切断シヤー、グラップル、ハンマー、マグネットなどの油圧アタッチメントとともに使用することを意図したものである。
【０００３】
本出願を通じて建設装置について説明するが、この装置は、破砕装置、スクラップ処理装置などとも称されるものである。建設装置の説明は、この説明する装置に限定するものではない。大型の金属切断シヤー、グラップルおよびコンクリートクラッシャのような建設装置は、破砕現場で種々の作業用の油圧シリンダによって駆動されるバックホーに取り付けられてきた。この装置により、スクラップを効率的に切断しかつ取り扱うことができる。例えば、工業用建物の解体において、種々の径のパイプ、Ｉ型梁、導管、アングル、シート状金属板などの形態における金属スクラップは、大型金属シヤーによって効率的に切断し処理しなければならない。
【０００４】
しかしながら、そのような典型的なシヤーは、油圧シリンダに取り外し可能に連結されており、もしも油圧シリンダをバケットによる掘削のような異なる用途に使用しようとした場合には、シヤーを取り外し、バケットを所望の用途のための油圧シリンダに取り付ける。
【０００５】
図１には、バックホーのような建設機械１０に関連する油圧技術が示されている。具体的には、バックホーの多くの機能が作動油によって駆動され、それによって、エンジン１２が油圧ポンプ１４を作動する。油圧ポンプ１４は、作動油を油圧タンク１６から吸い込み、複数の制御弁１８に供給する。複数の油圧管路が制御弁１８からバックホー１０の様々な付属機器およびツールに延在している。特に、ベースプラットホームに回動可能に取り付けられたブーム２０は、制御弁１８からの作動油によって駆動されるブーム油圧シリンダ２４によって操作される。同様にして、スティック２６とバケット２８は、制御弁１８の一つから供給された作動油で駆動される対応する油圧シリンダによって回動可能に操作される。プラットホーム２２は、油圧旋回モータ３２を使用してベース３０の周りを回動し、制御弁１８の一つを介して供給される作動油によって再度駆動されてよい。一般に、制御弁１８は、異なる方向に回動する２つの独立したジョイスティックを使用し、かつジョイスティックのそれぞれに対応するボタンによって、バックホーの運転室（不図示）内で操作される。
【０００６】
多くの場合、図１に示されたバックホーのような油圧装置は、バックホーの種々の部品を交換することによって様々な機能を実施するように再構成することができる。
【０００７】
特に、図２は、スティック２６にシヤー３５が付設された建設機械１０を示している。シヤー３５は、ジョー３６、３８が開閉するほか、本体４０がシヤー軸４１を中心として回転する。図２に示された建設機械１０には、図１に示された建設機械が示す機能の他に少なくとも一つの追加的機能が存在することが理解できるであろう。具体的には、シヤーのジョー３６、３８が開閉可能であるのに加え、本体４０はその軸線４１を中心として回転可能である。従って、図１に示された建設機械１０を構成するためには、シヤーをその軸線４１を中心として回転させる油圧モータ、あるいはジョー３６、３８を開閉させる油圧モータ、あるいはその両方のための油圧モータを制御するための全油圧回路を追加することが必要である。
【０００８】
図３には、スティック２６に取り付けられたグラップル４４を使用する建設機械１０が示されており、前と同様に、グラップル４４はグラップル４４を通る軸線４５を中心として回転可能であり、また、前と同様に、油圧モータを駆動してグラップル４４をその軸線４５回りに回転させるために、および／または、グラップル４４のジョーを開閉させるために新たな油圧回路が必要である。図１〜３に示されるように、建設機械１０は、油圧モータを使用してアタッチメントをその軸線回りに回転させる。当然のことながら、この機能に対応する制御弁は、ツールをいずれの方向にも回転できるように、油圧モータ内の流れを逆にすることができる。こうした状況下において、この機能を提供する回路は、逆流が可能な制御弁を備えていなければならない。
【０００９】
図４には、スティック２６に取り付けられたハンマー４７を有する建設機械１０が示されている。前と同様に、ハンマー４７を操作するために独立した油圧機能が必要である。しかしながら、前述の構成と異なり、ハンマー４７は、逆回転可能な油圧モータを使用せず、ハンマーの先端を往復動させるために単一方向の加圧作動油を使用するだけである。これには、対応する油圧弁を有する別の油圧管路ペアを追加することが必要であるが、この油圧弁は流れを逆流させるものではない。というのは、そのような状況下において、逆流を必要としないからである。
【００１０】
図５には、スティック２６に取り付けられた電磁石５０を有する建設機械１０が示されている。
【００１１】
理解できるように、単一の建設機械を再構成することは非常に複雑であり、付属機器および装置を操作するために使用する油圧管路ペアが建設機械１０の様々な場所になければならない。
【００１２】
図６は、図１に示される建設機械１０に関連する油圧システムに類似した単純な油圧システムの概略図である。
【００１３】
図１に示される建設機械１０が、バケット２８を操作することを唯一の目的として設計される限りにおいては、制御弁１８は特定の油圧管路専用のものであり、これらの油圧管路自体は建設機械１０の特定の機能専用のものである。図６において、油圧タンク１６から作動油をポンプ１４に供給し、該ポンプ１４は、制御弁５８、６０、６２にそれぞれ連結された油圧管路５２、５４、５６に作動油を供給することで作動油の流れを制御して、種々の機能、例えば、機能Ｆ１、機能Ｆ２、機能Ｆ３、を達成する。図１に注目すると、機能Ｆ１はブーム２０に対応する油圧シリンダを操作しており、機能Ｆ２はスティック２６に対応する油圧シリンダへの作動油を制御しており、機能Ｆ３はバケット２８をカールさせ、かつ伸長させるシリンダに作動油を供給することに対応している。しかしながら、各制御弁５８、６０、６２の機能および対応する付属機器／ツールが決定された場合、この作業を行うための油圧システムの設計は比較的容易であり、また、それぞれの制御弁５８、６０、６２を選択的に開閉することができる制御装置も比較的単純である。
【００１４】
建設機械１０に関連する費用については、建設機械のオーナーは、多数の建設機械を購入する必要性を軽減するためばかりでなく、さらに、単一の建設機械１０に使用されるツールおよび付属機器一式を購入できるように、建設機械１０の適応性を最大にすることを望んでいる。
【００１５】
さらに、過去には、建設機械のメーカーや制御弁の制御装置の設計によって各建設機械１０の実施する機能が異なる場合、よくても、例えばジョイスティックの動作はメーカーごとに違っていた。その結果、建設機械のオペレータは、二台の建設機械の最終的機能が同一であったとしても、その建設機械を使用する前に、各メーカーの建設機械と関連する各制御装置のプロトコルを覚える必要があった。これは、建設機械ごとにかなりの学習能力を要するだけでなく、建設機械によってオペレータが異なる場合、リスクの要素を導き入れてしまう。何種類もの付属機器および／またはツールを受け入れ、またさらに、比較的均一かつ論理的な態様でこれらの機能をそれぞれ制御可能な中央制御装置を提供する汎用性を備えた建設機械が必要とされている。これによって、建設機械のオペレータは、各操作に関連したプロトコルを学習することができ、このようなプロトコルは、同じ設計を使用した種々の建設機械間で同一である。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の一実施態様は、建設機械の種々の機能に必要な油圧回路を作動させるための装置を対象としたものである。この建設機械は、第一の油圧シリンダによって回動可能に移動される第一の部材としてのブームと、第二の油圧シリンダによって回動可能に移動される第二の部材としてのスティックと、作動油が入れられた油圧タンクと、作動油を油圧供給管路に供給するための油圧ポンプとを有している。各油圧供給管路は、作動油を油圧タンクに戻すための対応する油圧リターン管路を有して油圧管路ペアを形成し、各油圧管路ペアは、油圧操作付属装置を制御する端末で終端している。少なくとも二つの固定機能油圧管路ペアが、作動油を供給して所定の機械機能を制御するのに使用される。第一の開放機能油圧管路ペアが、バケット分岐管路ペアの一つまたはツール分岐管路ペアに作動油を供給し、バケット分岐管路ペアの作動油は、第二の部材の端部から延びるバケットをカール（屈曲）／伸長させるための第三の油圧シリンダを制御し、ツール分岐管路ペアは油圧ツールを操作するための二重目的油圧管路ペアへ往復する作動油を制御する。切替弁が第一の開放機能管路ペアに付設され、バケット分岐管路ペアまたはツール分岐管路ペアの一方に作動油を転向させる。第一の開放機能油圧管路ペアに対する第一の開放機能流通制御弁があり、当該弁は切替弁とポンプの間にあり、また、該流通制御弁は開放機能管路ペアで流れを往復させ、それによって、バケット分岐管路内またはツール分岐管路ペア内の流れを往復させる。ハンマー固定管路ペアが単一方向に作動油を供給して油圧ハンマーを操作し、ハンマー固定管路ペアはシャトルチェック弁で二重機能油圧管路ペアと合流し、ハンマー固定管路ペアまたはツール分岐管路ペアの一方のみが同時に二重目的油圧管路ペアと連通する。ハンマー固定管路ペア用の流通制御弁が、加圧された作動油をハンマーへと単一方向に移動させる。
【００１７】
本発明の他の実施態様は、建設機械の種々の機能に必要な油圧回路を作動させるための装置を対象としたものである。この建設機械は、第一の油圧シリンダによって回動可能に移動される第一の部材としてのブームと、第二の油圧シリンダによって回動可能に移動される第二の部材としてのスティックと、作動油が入れられた油圧タンクと、作動油を油圧供給管路に供給するための油圧ポンプとを有している。各油圧供給管路は、作動油を油圧タンクに戻すための対応する油圧リターン管路を有して油圧管路ペアを形成し、各油圧管路ペアは、油圧操作付属機器を制御する端末まで延びている。装置は、少なくとも第一の主制御弁および第二の主制御弁を有し、各主制御弁は、独立した第一パイロット管路ペアおよび第二パイロット管路ペアの一つに連結され、かつ往復動される。装置は、パイロット弁から延び、分岐して少なくとも第一の主制御弁および第二の主制御弁に連結し作動油を供給する油圧供給管路ペアを有する。独立した減圧モジュールが第一のパイロット管路ペアのそれぞれと、油圧供給管路ペアの間に連結されている。独立した減圧モジュールが第二のパイロット管路ペアのそれぞれと、油圧供給管路ペアの間に連結されている。主制御弁のそれぞれからの作動油の流量は、減圧モジュールから主制御弁に入る圧力を変えることによって、変えられる。圧力モジュールは、端末に取り付けられた油圧操作付属機器の特定のサイズおよび形式に対してあらかじめ決められた多くの設定のうちの一つを利用する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は従来技術であって、バケットの操作に使用される建設機械の概略図である。
【図２】図２は従来技術であって、シヤーの操作に使用される建設機械の概略図である。
【図３】図３は従来技術であって、グラップルの操作に使用される建設機械の概略図である。
【図４】図４は従来技術であって、油圧ハンマーの操作に使用される建設機械の概略図である。
【図５】図５は従来技術であって、電磁石を操作するのに使用される建設機械の概略図である。
【図６】図６は従来技術であって、単純な建設機械に関連する油圧回路の概略図である。
【図７】図７は本発明による建設機械と関連する典型的な油圧管路の概略図である。
【図８】図８は、建設機械の油圧弁用制御装置として使用される、対応するピストルグリップをそれぞれ備えた二つのジョイスティックの概略図である。
【図９】図９は、図８に示されたジョイスティックおよびピストルグリップの機能を示す概略図である。
【図１０】図１０は、カスタマイズのためのジョイスティック／ピストルグリップボタンの種々な動作の機能を、特定のタスクに再度割り当てるために使用する主制御装置の概略図である。
【図１１】図１１は、油圧弁の制御に関連する電気回路の概略図である。
【図１２】図１２は、右側ジョイスティックの横動作と左側ピストルグリップ上のボタンの操作に関連する油圧回路である。
【図１３】図１３は、シヤー回転機能を稼動させる／停止させるための油圧回路の概略図である。
【図１４】図１４は、ハンマーを稼動させる／停止させるための油圧回路の概略図である。
【図１５】図１５は、ブームとスティックのアタッチメントに関連する急速分離カップリングを稼動させる／停止させるための油圧回路である。
【図１６】図１６は、全枝管が作動されているが、いくつかの枝管のみが付属機器またはツールとともに使用されている油圧回路の概略図である。
【図１７】図１７は、選択された枝管を稼動／停止させる油圧回路の概略図である。
【図１８】図１８は、一つの流通制御弁が二つの独立した機能を制御する油圧回路の概略図である。
【図１９】図１９は、二つの流通制御弁が同じ機能を制御する油圧回路の概略図である。
【図２０】図２０は、図１２に示された制御弁２６８と交換できる比例制御弁の概略図である。
【図２１】図２１は、シヤー回転回路の一部としての代用制御回路の概略図である。
【図２２】図２２は、パイロットポンプに対応するパイロット油圧管路と主ポンプに対応する主油圧管路との間の移行部を示す概略図である。
【図２３】図２３は、シヤーが第四の部材として取り付けられた第三の部材を使用する建設機械の概略図である。
【図２４】図２４は、第三の部材と、第四の部材として第三の部材に取り付けられたグラップルとを備えた建設機械の概略図である。
【図２５】図２５は、第三の部材と、第四の部材として第三の部材に取り付けられたハンマーとを備えた建設機械の概略図である。
【図２６】図２６は、第三の部材と、第四の部材として第三の部材に取り付けられたバケットとを備えた建設機械の概略図である。
【図２７】図２７は、第三の部材と、第四の部材として第三の部材に取り付けられたマグネットとを備えた建設機械の概略図である。
【図２８】図２８は、本発明による、第三の部材およびツールとしての第四の部材を有する建設機械に関連する典型的な油圧管路の概略図である。
【図２９】図２９は、第四のシリンダ機能をさらに有する、図１３と類似したシヤー回転機能の稼動と関連する油圧回路の概略図である。
【図３０】図３０は、第四のシリンダ機能をさらに有し、また、特定の機能のための制御装置を種々のボタンに変えた、図８に示されたジョイスティックおよびピストルグリップの機能を示す概略図である。
【図３１】図３１は、第四のシリンダ機能に対応する回路を有する油圧弁の制御に対応する電気回路の概略図である。
【図３２】図３２は、第三の部材と、第五の部材のシヤーが取り付けられた第四の部材との両方を使用する建設機械の概略図である。
【図３３】図３３は、右側ジョイスティックの横動作および、第四の部材に取り付けられた第五の部材と対応する第五のシリンダ機能の稼動に関連する油圧回路の概略図である。
【図３４】図３４は、ツール回転機能および第四のシリンダ機能に関連する油圧回路の概略図である。
【図３５】図３５は、図７の配置に類似した、しかし、第四の部材および第五の部材として第四の部材に取り付けられたツールに対応する油圧管路をさらに有する建設機械と関連する典型的な油圧管路の概略図である。
【図３６】図３６は、図３５の機能Ａ〜Ｋが、第三の部材と、第五の部材としてツールが取り付けられた第四の部材との両方を有する建設機械にどの程度用いられるかを示す表である。
【図３７】図３７は、二つのジョイスティックの概略図であり、各ジョイスティックはピストルグリップを備え、ピストルグリップ上には、建設機械の制御装置として使用されるスライドスイッチが備えられている。
【図３８】図３８は、第三の部材と、第五の部材のツールが取り付けられた第四の部材との両方を使用する装置用の油圧弁の制御に関連する電気回路の概略図である。
【図３９】図３９は、第三の部材と、第五の部材のグラップルが取り付けられた第四の部材との両方を使用する建設機械の概略図である。
【図４０】図４０は、第三の部材と、第五の部材としてハンマーが取り付けられた第四の部材とを使用する建設機械の概略図である。
【図４１】図４１は、第三の部材と、第五の部材としてバケットが取り付けられた第四の部材とを使用する建設機械の概略図である。
【図４２】図４２は、第三の部材と、第五の部材としてマグネットが取り付けられた第四の部材とを使用する建設機械の概略図である。
【図４３】図４３は、特定の大きさおよび特定の形式のツールに対応するために多くの所定の流量から一つの流量を選択するために用いられる油圧回路の簡素化した概略図である。
【図４４】図４４は、図４３に見られる簡素化した概略図を示す詳細な油圧回路図である。
【図４５】図４５は、カスタマイズのためジョイスティック／ピストルグリップボタンの機能を特定のタスクに再度割り当てるのに使用される主制御装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１をよく見ると、建設機械１０の付属機器およびツールを駆動する油圧管路が建設機械１０の多くの異なる位置に加圧作動油を供給できなければならないことが理解されるであろう。簡単に言えば、ブーム２０に対応する油圧管路は、ブーム２０を制御する油圧シリンダ２４まで延びている。スティック２６を制御するシリンダに作動油を供給する油圧管路は別の場所まで延びており、また、バケット２８を制御するシリンダに至る油圧管路はさらに別の場所まで延びている。本発明によれば、多数ペアの油圧管路が、建設機械１０のいたるところに、また、多くの異なる構成を有する付属機器およびツールに適した場所に配置されている。特に、多数のカスタム構成用の油圧管路を図７に示しているが、これは単に構成の好例であって、本発明が適用される様々な構成の数を制限するものでないことは理解すべきである。
【００２０】
各ペアの油圧管路は、油圧ポンプ（不図示）から延設された供給管路（例えば、１０１ａ）および油圧タンク（不図示）に流入するリターン管路（例えば、１０１ｂ）を備えている。わかりやすくするため、供給管路は添え字「ａ」を付した参照番号とし、リターン管路は添え字「ｂ」を付した同じリターン管路である。図７に示す油圧装置は、例えば、図１〜図５に示すそれぞれの建設機械１０と共に使用することができ、油圧管路を新たに追加する必要がない、あるいは、油圧制御弁を操作する制御装置を物理的に修正する必要がない。
【００２１】
油圧管路ペア１０１ａ、１０１ｂを用いて旋回機能を制御し、それによって、図１に注目すると、プラットホーム２２はベース３０を中心に回動あるいは旋回する。
【００２２】
油圧管路ペア１０５ａ、１０５ｂはブーム２０に取り付けられた油圧シリンダに対応しており、ブームを上方および下方に動かして、ブームアップ／ダウン機能１０７を実現する。
【００２３】
油圧管路ペア１０９ａ、１０９ｂを用いてスティック２６に対応する油圧シリンダを制御し、スティック２６を外方と内方に動かして、スティック外／内機能１１１を実現する。
【００２４】
油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂを用いてバケット２８に取り付けられた油圧シリンダを制御して、バケットカール（屈曲）／ダンプ機能１１５を実現する。なお、同じ油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂは図２に示す装置と共に用いられてシヤー３５を屈曲（カール）、伸長させる。留意すべきは、ここで示される実施態様のように、バケットカール／ダンプ機能１１５およびシヤーカール／伸長機能１１７は同じ油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂを使用しているが、それぞれを駆動させるのに必要な制御装置の動作は異なる。別の表現をすれば、ジョイスティックの動きを利用してバケットカール／ダンプ機能１１５を実現し、ピストルグリップのボタンを用いてシヤーカール／伸長機能１１７を実現する。
【００２５】
油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを用いてシヤー３５に対応する油圧シリンダを制御してシヤー開／閉機能１２１を実現する。さらに、同じ油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを用いてブーム２４に取り付けられた油圧シリンダを制御し、かつ、補助ブーム伸長／退縮機能１２３を実現してブーム２４に取り付けられた付属機器あるいはツールを制御する。同じ油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを用いてシヤー開／閉機能１２１および補助ブームシリンダ伸長／退縮機能１２３の両方を制御することに、再度、留意すべきである。しかしながら、より詳細に説明するように、これらの機能は、それぞれ、制御装置の異なる動作によって実現される。具体的には、シヤー開／閉機能１２１は、右側ジョイスティックの横動作によって制御され、補助ブームシリンダ伸長／退縮１２３は、左側ジョイスティックのピストルグリップのボタンによって制御される。
【００２６】
油圧管路ペア１２５ａ、１２５ｂを用いてシヤー３５のシヤー回転機能１２７を実現する。
【００２７】
油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂをスティック２６の補助油圧管路に用いて、必要に応じて他の機能を実現する。このような他の機能は補助回路１３１によって特定される。
【００２８】
油圧管路ペア１３３ａ、１３３ｂを用いてハンマー機能１３５を介してハンマー４７（図４）を制御する。
【００２９】
前述のように、建設機械１０にはマグネットが取り付けられていてもよく、電線１３７が建設機械１０のフレームに沿って延び、磁石５０（図５）に到達してマグネット機能１３９を実現する。最後に、電線１４１がホーン（不図示）まで延びてホーン機能１４３を実現する。
【００３０】
図７には、ブーム２０とスティック２６の概要が示され、油圧管路の各ペアが付属機器またはツールにどこで連結されているかが示されている。
【００３１】
前述のように、油圧操作の建設機械１０がピストルグリップ付きのジョイスティックを有し、建設機械１０の多数の機能を制御することはよくあることである。図８は、矢印１５２で示される一方向への往復横動作と、矢印１５４で示される直角方向への往復横動作とが可能な右側ジョイスティック１５０を示している。右側ジョイスティック１５０には、４つの制御ボタン１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂを有するピストルグリップ１５６が取り付けられている。各ペア１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂは独立した機能の制御を意図したものであり、また、一つのペアの各ボタンは、作動油を一方向あるいは他の方向に供給してその機能の実現を意図したものである。
【００３２】
なお、ジョイスティック１５０の矢印１５２で示される往復横動作および矢印１５４で示される往復横動作は、それぞれ、単一の機能を制御するものであり、ジョイスティック１５０の位置に応じて正逆方向を指定するものである。
【００３３】
左側ジョイスティックに注目すると、ジョイスティック１６０の横動作の説明は、ジョイスティック１５０に関して前述したことと同一であり、また、便宜上、ジョイスティックの同一方向は１０だけ大きくした参照番号によって特定される、すなわち、ジョイスティック１６０の参照番号１６２は、ジョイスティック１５０の参照番号１５２と同等であり、他も同様である。同様に、ピストルグリップ１６６のボタンの操作はピストルグリップ１５６のボタンの操作と同様であり、そのため、ボタンは、１０だけ大きくした参照番号、すなわち、１６８ａ、１６８ｂ、１６９ａ、１６９ｂ（１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂと同様）で特定される。各ピストルグリップ１５６、１６６のボタン１５８ａ、１５８ｂ、１５９ａ、１５９ｂ、１６８ａ、１６８ｂ、１６９ａ、１６９ｂは、本質的に制御装置のオン／オフスイッチであり、油圧制御弁を制御する指令を生成する。
【００３４】
さらに、ピストルグリップ１５６は、作動油をハンマーに供給するように機能させるハンマートリガー１５７を備えており、一方、左ピストルグリップ１６６のトリガー１６７は、電気をホーンに供給するスイッチとして作用するようにしたものである。
【００３５】
図９は、図８に示す右側ジョイスティック１５０およびそのピストルグリップ１５６、左側ジョイスティック１６０およびそのピストルグリップ１６６の機能の概略図である。ジョイスティックの動作およびピストルグリップのボタンに関連する参照番号は図９にも示されている。なお、ジョイスティック／ピストルグリップの駆動動作は２つの独立した機能を制御する。具体的には、一例として、右側ジョイスティック１５０を方向１５２（図８）に動かすと、ブーム２０あるいはスティック２６に取り付けられたシヤーが開閉される。また、他の例として、この動作によってバケット２８がカールあるいはダンプする。一方、左側ジョイスティック１６０に注目すると、一例として、ボタン１６８ａ、１６８ｂを操作すると、シヤー１３５がカールまたは伸長する。他の例として、補助ブームシリンダが伸長あるいは退縮する。補助ブームシリンダを伸長あるいは退縮させるのに使用される油圧管路１１９ａ、１１９ｂはどのような機能にも使用できることを理解すべきである。
【００３６】
これは本発明の非常に重要な特徴である。建設機械のオペレータが建設機械の特定の機能と概して対応させるスティック／ピストルグリップ駆動動作がある。詳しくは、バケット２８を建設機械１０に取り付けた場合には、建設機械のオペレータは、右側ジョイスティックを方向１５２に横動作させることでバケットをカールおよびダンプさせることを予期している。さらに、シヤーを建設機械に取り付けた場合には、建設機械のオペレータは、右側ジョイスティックの同じ動作によりシヤーのジョーを開閉させることを予期している。ジョイスティックの動作が単一の機能のみと対応する場合には、そのように再度割り当てることは不可能である。本発明により、発明者は、主制御盤のスイッチを操作することにより、これらの制御装置の機能が変更されるという一つの構想に到達した。
【００３７】
左側ジョイスティック１６０およびボタン１６８ａ、１６８ｂに再度注目すると、シヤー３５を建設機械１０に取り付けた場合には、建設機械のオペレータは、これらのボタン１６８ａ、１６８ｂを使ってシヤー３５をカールおよび伸長させることを予期している。しかしながら、同様に、シヤー３５が建設機械に取り付けられていない場合には、同じボタン１６８ａ、１６８ｂを用いてブーム２０と対応する補助シリンダを伸長させることができる。
【００３８】
図１０に注目すると、主制御盤２００は、四つの独立したトグルスイッチ、すなわち、ブーム急速分離トグルスイッチ２０２、スティック急速分離トグルスイッチ２０４、回転／ハンマートグルスイッチ２０６、バケット／ツールトグルスイッチ２０８を備えている。ブーム急速分離トグルスイッチ２０２およびスティック急速分離トグルスイッチ２０４は、取り付けられた付属機器の取り外しを容易にするため、ブーム２０およびスティック２６における油圧カップリングに対応する油圧管路を操作する。しかしながら、本発明のうちの特別な利益となるのは、回転／ハンマートグルスイッチ２０６とバケット／ツールトグルスイッチ２０８である。
【００３９】
図１１は本発明によるシステムの電子回路を示す図であり、図１２は図１０におけるバケット／ツールトグルスイッチ２０８に対応する油圧回路を示す図である。トグルスイッチ２０８に対応する操作の二つのモードについて説明する。第一モードの操作においては、シヤー３８（図２）はスティック２６に固定され、図１２に示す、切替弁２１０、２１５が付勢位置に有る状態において、油圧管路１１３ａ、１１３ｂはカール／伸長シヤー機能１１７と対応し、一方、油圧管路１１９ａ、１１９ｂは開／閉シヤー機能１２１と対応している。第二モードの操作においては、バケット２８（図１）がスティック２６に固定され、切替弁２１０、２１５が図１２に示される付勢位置と反対の作動位置あるいは非付勢位置にある状態において、油圧管路１１３ａ、１１３ｂは、バケットカール／ダンプ機能１１５と対応しており、一方、油圧管路１１９ａ、１１９ｂは補助ブーム伸長／退縮機能１２３と対応している。このブーム伸長／退縮機能１２３は、油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを使用する他の機能でもよい。バケット／ツールトグルスイッチ２０８を使用することによって、流動切替弁２１０と切替弁２１５は、作動油の流れを、油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを使用するシヤー開／閉機能１２１を作動させ、かつ油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂを使用するカール／伸長シヤー機能１１７を作動させる第一モードの操作から、油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂを使用するバケットカール／ダンプ機能１１５を作動させ、かつ油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを使用する補助ブームシリンダ伸長／退縮機能１２３を作動させる第二モードの操作に変更する。詳しくは、図１１に注目すると、図１０に示されるような「ツール」ラベルの方向にバケット／ツールトグルスイッチ２０８（ＴＳ−１）を動かすことによって、トグルスイッチＴＳ−１は開放されたままとなり、ソレノイドＳＯＬ１およびソレノイドＳＯＬ２は作動されないので、流動切替弁２１０と流動切替弁２１５は図１２に示される付勢位置のままとなる。例えば、第一モードの操作において、右側ジョイスティック１５０が図８の矢印１５２で示される横方向に動かされると、制御弁２５２は、正流位置から逆流位置まで前後に動き、それによって、作動油が供給されて開／閉シヤー機能１２１を実施する。主制御盤２００上の「ツール」という漠然とした表現は、油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂを通る流れが、これらの管路に接続されているどのようなツールまたは付属機器にも利用可能であることを単に示すものであるということを理解すべきである。
【００４０】
さらに、操作の第一モードにおいて、左側ジョイスティック１６０のピストルグリップ１６６のボタン１６８ａ、１６８ｂによって操作される流通制御弁は、回路を閉じて、ソレノイドＳＯＬ３およびソレノイドＳＯＬ４を作動させ、制御弁２６８を位置決めし、油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂを介して作動油を供給し、カール／伸長シヤー機能１１７を実施する。
【００４１】
そのような状況下において、ボタン／ツールトグルスイッチ２０８（ＴＳ−１）が「バケット」ラベルの方向に動く場合、トグルスイッチＴＳ−１（図１１）は閉じ、かつソレノイドＳＯＬ１およびソレノイドＳＯＬ２が付勢され、それによって流動切替弁２１０、２１５を操作して流れの方向を変更する。詳しくは、流動切替弁２１０が第二の位置に動かされた状態で、制御弁２５２を通り過ぎた作動油は、油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂに流れを変えてバケットカール／ダンプ機能１１５を作動させる第二モードの操作を実施する。
【００４２】
一方、流動切替弁２１５がその第二の位置に変位した状態で、制御弁２６８を通り過ぎた作動油は油圧管路ペア１１９ａ、１１９ｂに流れの方向を変えて第二モードの操作を実施し、補助ブームシリンダ伸長／退縮機能１２３の実施を可能とする。
【００４３】
ここまでに記載したことは、開／閉シヤー機能１２１（操作の第一モード）からカール／ダンプバケット機能１１５（操作の第二モード）への、右側ジョイスティック１５０の横動作１５２の変換であることを理解すべきである。同時に、左側ジョイスティック１６０のピストルグリップ１６６上のボタン１６８ａ、１６８ｂは、シヤーカール／伸長機能１１７（第一モードの操作）から補助シリンダブーム伸長／退縮機能１２３（第二モードの操作）へ変換される。これは、カール／ダンプバケット機能１１５を利用して実施してもよく、実施しなくてもよい。
【００４４】
この設計により、右側ジョイスティック１５０の方向１５２への横動作１５２は、カール／ダンプバケット機能１１５および開／閉シヤー機能１２１を含む二つの異なる機能に利用可能となっている。さらに、左側ジョイスティック１６０のピストルグリップ１６６のボタン１６８ａ、１６８ｂの起動は、シヤーカール／伸長機能１１７および補助シリンダブーム伸長／退縮機能１２３を含む二つの異なる機能に利用可能となっている。
【００４５】
ここまでに説明したことは、スティック動作またはピストルグリップボタン動作を変換してまったく異なる機能を実施することである。本発明の他の態様によれば、単一の制御装置の動作によって二つの異なる機能を制御させるのではなく、二つの異なる制御装置の動作によって同じ機能を操作することも可能である。図１２を参照すると、当然のことながら、カール／ダンプバケット機能１１５が、単に、スティック２６（図１）に接続された油圧シリンダを制御することで、バケット２８をカール位置とダンプ位置の間で動かす。バケット２８をカール位置とダンプ位置の間で移動させるスティック２６に取り付けられたこのシリンダは、また、図２に示されているように、シヤー３５をカール／伸長位置に移動させる。その結果、この油圧シリンダの動作は、異なるツールが取り付けられた状態で、バケット／ツールトグルスイッチ２０８の位置に応じて、制御弁２５２またはピストルグリップボタン１６８ａ、１６８ｂによって制御できる。
【００４６】
制御装置の動作の変換を一般的に必要としないが、用いられないときには全回路を停止させるのに十分な作動油の流れを必要とする機能がある。シヤー回転左／右機能１２７およびハンマー機能１３５はそのような二つの例である。図１０、図１１および図１３に注目すると、回転／ハンマートグルスイッチ２０６（ＴＳ−４Ｌ）を「回転」ラベルに向けて切り替えると、トグルスイッチＴＳ−４Ｌ（図１１）が閉じられて、ソレノイドＳＯＬ９が駆動され、分流弁２２０が作動油の流れを分割し、流れの一部が、制御弁２５９を用いて、シヤー回転左／右機能１２７に用いられる油圧管路ペア１２５ａ、１２５ｂを通る。詳しくは、右側ジョイスティック１５０のピストルグリップ１５６上のボタン１５９ａ、１５９ｂが操作されたとき、ソレノイドＳＯＬ１１およびソレノイドＳＯＬ１２が付勢され、それによって、制御弁２５９を正流状態と逆流状態の間で前後に切り替える。そうすることによって、シヤー回転方向は一方向あるいは他方向となる。
【００４７】
図１０、図１１および図１４に注目すると、ハンマー機能１３５を必要とする場合、回転／ハンマートグルスイッチ２０６（ＴＳ−４Ｒ）を「ハンマー」ラベルにより近い位置に切り替え、それによって、トグルスイッチＴＳ−４Ｒを閉じ、右側ジョイスティック１５０のピストルグリップ１５６のトリガー１５７を押したときに、回路が完成し、かつソレノイドＳＯＬ１０が付勢され、それによって、分流弁２２５を付勢し、流れの一部がハンマー機能１３５に対応する油圧管路ペア１３３ａ、１３３ｂに分岐される。なお、他の回路と異なり、ハンマー機能１３５は制御弁を含まない。というのは、油圧ハンマーのビットの動きは一定の往復運動であり、方向の制御を必要としないからである。
【００４８】
図１０、図１１および図１５に注目すると、ブーム急速分離トグルスイッチ２０２（ＴＳ−２）を駆動すると、安全トグルＴＳ−２は回路を閉じ、ソレノイドＳＯＬ６が付勢され、制御弁２３１をシフトして、油圧管路ペア２３２ａ、２３２ｂを介して流れを逆流させ、シリンダを駆動して、ブーム２０（図１）の急速接続カップリングを解放する。なお、ブーム急速分離機能２３０に対応する制御弁２３１は、急速分離カップリングをロック位置に強制的に移動させる位置までバネ付勢されており、また、建設機械の作動中は、制御弁２３１は常に作動している。ブーム急速分離機能２３０およびスティック急速分離機能２３５は油圧的に作動するカップリングを用いてスティック２６を固定し、また、バケット２８のようなアタッチメントをスティック２６に固定する。
【００４９】
図１５に示されたスティック急速分離機能２３５に注目すると、安全トグルＴＳ−３が駆動されたとき、ソレノイドＳＯＬ８が駆動され、制御弁２３６の位置をシフトし、油圧管路ペア２３７ａ、２３７ｂ内の作動油の流れを逆流させ、その結果、スティック急速分離機能２３５に対応したシリンダを反対方向に動かし、カップリングをロック解除する。ブーム急速分離機能２３０に関連して前述したように、スティック急速分離機能２３５に対応した制御弁２３６を一つの位置にバネ付勢することで、スティック急速分離がロックされる。建設機械が運転中であるときはいつも、加圧された作動油が制御弁２３６に供給されることを再度指摘すべきである。
【００５０】
図１６は、建設機械１０の種々の機能Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５に必要な油圧回路を作動させるための概念図を示しており、この建設機械１０は、中に作動油がある油圧タンク１６と、作動油を油圧供給管路に供給するための油圧ポンプ１４を有している。説明のため、図１６に関連して特定の機能を利用するが、次のことは理解すべきである。すなわち、建設機械１０に関わる様々な機能は置き換えることができ、本発明に与えられる保護の範囲は、図１６に関連して検討する特定の機能割り当てだけでなく、次の図１７〜図１９にも及ぶものである。
【００５１】
図１６に注目すると、ブームアップ／ダウン機能１０７に対応して示されたような各油圧管路ペアは供給管路１０５ａおよびリターン管路１０５ｂを有しており、供給管路１０５ａは油圧ポンプ１４から作動油を受け入れ、リターン管路１０５ｂは作動油を油圧タンク１６に戻す。図のリターン管路１０５ｂは油圧タンク１６に至る全経路に延在しているわけではないが、この特徴があることを理解すべきである。例えば、各ペアの油圧管路１２５ａ、１２５ｂは、油圧操作の付属機器に連結される端末１２６ａ、１２６ｂを終端とする。例えば、機能Ｆ２はシヤー回転左／右機能１２７と対応している。油圧管路ペア１２５ａ、１２５ｂは油圧管路端部１２６ａ、１２６ｂを有し、これらは、シヤー回転左／右機能１２７に対応した油圧操作の付属機器に連結される端末を形成している。シヤー回転左／右機能１２７は、建設機械のオペレータが他の構成を得ようと決めた場合、同じ油圧管路ペア１２５ａ、１２５ｂを使用する他の機能と交換できることを理解すべきである。
【００５２】
図１６は、作動油を所定の機械機能Ｆ４、Ｆ５に供給することにのみ用いられる少なくとも二つの固定機能油圧ペア１０５ａ、１０５ｂおよび１０１ａ、１０１ｂを示している。複数の開放機能油圧管路ペア１０９ａ、１０９ｂ、１２５ａ、１２５ｂ、１２９ａ、１２９ｂは作動油を他の機械機能に供給するのに使用できる。明らかなように、油圧管路１０９ａ、１０９ｂおよび１２５ａ、１２５ｂはそれらの端部が付属機器に、詳しくは、機能Ｆ２、Ｆ３と対応する付属機器に連結され、その付属機器を操作する。残りの開放機能油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂは補助回路１３１であり、付属機器には連結されていない。油圧制御弁２５０、２５９、２６０、２４０、２４５は、各油圧管路ペア１０９ａ、１０９ｂ、１２５ａ、１２５ｂ等と対応しており、各油圧制御弁は、対応する油圧管路ペアの第一管路と第二管路の間で作動油の流れを逆流させる。制御装置（不図示）は、油圧管路ペアと対応した制御弁２５０、２５９、２６０、２４０、２４５を選択的に開閉することができ、それによって、割り当てられていない油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂと共に、開放機能Ｆ２、Ｆ３の油圧管路ペアおよび所定の機械機能Ｆ４、Ｆ５の両方への作動油の流れを制御する。
【００５３】
建設機械１０は、トラクター３０を中心として回転可能に搭載されたベースと、ベース２２に回動可能に取り付けられたブーム２０を備えている。固定機能油圧管路Ｆ４、Ｆ５は、ベース２２をトラクター３０を中心として回転あるいは回動させ、かつ、ブーム２０を上下方向に回動可能に移動させるのに使用される。
【００５４】
油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂは特定の付属機器やツールに取り付けられていないが、これらの油圧管路を必要に応じて他のツールあるいは付属機器に取り付けることは可能である。
【００５５】
他の実施態様によれば、付属機器をブーム２０に直接連結してもよく、あるいは、ブーム２０に取り付けられたスティック２６に直接連結してもよい。ツールはバケット２８、シヤー３５（図２）、あるいはハンマー４７（図４）からなり、少なくとも一組の開放機能油圧管路がツールと対応している。
【００５６】
本発明によれば、一組の油圧管路１０１ａ、１０１ｂはベース２２をトラクター３０を中心として旋回させるのに使用され、他の一組の油圧管路１０５ａ、１０５ｂはブーム２０を上下に移動させるのに使用される。これらの機能は油圧建設機械１０において極めて重要であると考えられるため、これらの機能に使用される油圧管路が常に存在する。一方、本発明による建設機械１０は、必ずしも同じ機能のために使用されない複数の他の油圧管路ペアを有している。これらの油圧管路における機能の互換性は、これらの油圧管路を開放機能油圧管路と称するための根拠である。
【００５７】
ツールがシヤー３５の場合、ジョーを開閉するためのシヤーのジョーセットに連結された少なくとも一組の油圧管路と、シヤー３５を回転するための他の一組の油圧管路とがある。
【００５８】
図８に関連して先に説明したように、制御装置は二つのジョイスティック１５０、１６０とジョイスティック１５０上の一連のスイッチ１５８、１５９およびジョイスティック１６０上の一連のスイッチ１６８、１６９からなる。ジョイスティック１５０、１６０は、それぞれ、横に動いて制御信号を生成し、また、スイッチ１５８、１５９およびスイッチ１６８、１６９は、押されてさらに制御信号を生成し、各制御信号は制御弁を制御する。
【００５９】
図１６に示された実施態様において、油圧管路ペアのすべてが作動され、そこで、一部の油圧管路ペアだけが機能と接続されていることに注目すべきである。例えば、油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂは、制御弁と連結されているが、油圧ポンプ１４によって作動されているにも関わらず、油圧管路ペア１２９ａ、１２９ｂにはツールも付属機器も連結されていない。
【００６０】
図１７は、図１６に示された実施態様と類似した他の実施態様を示す。しかしながら、油圧管路ペアが存在するが、これらに供給される作動油は分流弁によって遮断される。
【００６１】
図１７に注目すると、この概略図は図１３および図１４に概略示された回路に焦点を合わせたものである。少なくとも二つの固定油圧管路ペア１０５ａ、１０５ｂおよび１０１ａ、１０１ｂが、所定の機械機能、詳しくは、プラットホームの旋回右／左機能１０３およびブームアップ／ダウン機能１０７に作動油を供給するのに使用される。これらの油圧管路１０５ａ、１０５ｂ、１０１ａ、１０１ｂは通常の装置の運転時に作動する。複数の開放機能油圧管路ペア１３３ａ、１３３ｂ、１２５ａ、１２５ｂおよび１４５ａ、１４５ｂは、他の機械機能に対して作動油を供給するのに用いることができる。これらの開放機能油圧管路ペア１３３ａ、１３３ｂ、１２５ａ、１２５ｂおよび１４５ａ、１４５ｂは、ハンマー機能１３５またはシヤー回転機能１２７のような他の油圧付属機器に連結される端末に、油圧ペア端部を有している。
【００６２】
ハンマー機能１３５に注目すると、分流弁２２５は油圧管路１３３ａ、１３３ｂと対応しており、また油圧ポンプ１４の下流にある。分流弁２２５は、流れを分割し、かつハンマー機能１３５に対応する油圧管路ペア１３３ａ、１３３ｂに作動油を供給し、同時に、分割されなかった作動油を建設機械１０の他の機能に供給するように作用する。なお、少なくともハンマー機能１３５に関しては、ハンマー機能１３５は特定の方向を考慮することなく単にハンマーを往復動させるだけなので、油圧制御弁はない。しかしながら、他の油圧管路ペアはそれぞれ油圧制御弁と対応する。主制御装置（不図示）は流動切替弁２２５を操作して、対応する開放機能管路ペア１３３ａ、１３３ｂを選択的に作動させて、ハンマー機能１３５を作動させる。
【００６３】
さらに、制御装置（不図示）は、油圧管路に対応する油圧流通制御弁２４０、２４５、２５９のすべて、および割り当てられていない油圧管路１４５ａ、１４５ｂを選択的に制御することができる。図１７に示されているように、分流弁２２５に対応する付属機器はハンマー機能１３５であり、流動切替弁２２０に対応する付属機器はシヤー回転機能１２７である。なお、ハンマー機能１３５は、ハンマー機能１３５と油圧ポンプ１４の間に制御弁を必要とせず、制御弁２５９は、油圧管路ペアの第一管路１２５ａと第二管路１２５ｂの間で作動油の流れを逆流させる。
【００６４】
本発明の他の実施態様において、一つの制御装置の動作を利用して種々の機能を実施することができる。そのような一例が図１２および図１８に関連して示されている。油圧制御弁２５２は油圧供給管路ペア２５３ａ、２５３ｂに対する流れを制御する。また、流動切替弁２１０は油圧供給管路ペア２５３ａ、２５３ｂからの流れを分岐する。流動切替弁２１０は、第一の位置において、油圧供給管路２５３ａ、２５３ｂから第一ペアの分岐油圧管路１１９ａ、１１９ｂに流れを分岐し、第二の位置において、第二ペアの分岐油圧管路１１３ａ、１１３ｂに流れを導く。このとき、分岐油圧管路１１３ａ、１１３ｂ、１１９ａ、１１９ｂの各ペアには付属機器が取り付けられた状態である。なお、油圧供給管路ペア２５３ａ、２５３ｂに対応する制御２５２は、流動切替弁２１０と油圧ポンプ１４の間に配置されている。制御弁２５２は、油圧管路ペアの第一管路２５３ａと第二管路２５３ｂの間において作動油の流れを逆流させる。図１８に示されるように、二つの固定機能管路があり、一方がブームアップ／ダウン機能１０７と対応し、他方が旋回左／右機能１０３と対応している。
【００６５】
前と同様に、主制御装置（不図示）を用いて流動切替弁２１０を操作し、対応する油圧管路ペア１１９または１１３を選択的に作動させるようにしている。ジョイスティック／ピストルグリップ制御装置は、油圧管路に対応する油圧制御弁２５２、１０４、１０２を選択的に制御することが可能である。
【００６６】
図１８に示す実施態様において、単一制御弁２５２は流動切替弁２１０の位置に応じて二つの機能を制御することができる。流動切替弁の第一の位置において、開／閉シヤー機能１２１である機能Ｆ１が作動し、一方、流動切替弁２１０の第二の位置において、カール／ダンプバケット機能１１５である機能Ｆ２が作動する。
【００６７】
さらに他の実施態様において、二つの制御弁が単一の機能を制御することができる。図９および図１９に注目すると、バケットカール／ダンプ機能１１５は右側ジョイスティック１５０の横動作によって作動される。右側ジョイスティック１５０は、シヤーシリンダカール／伸長と称される左側ジョイスティック１６０上のボタン１６８ａ、１６８ｂによって操作される同じ油圧シリンダを操作する。図１２および図１９に注目すると、カール／ダンプバケット機能１１５およびカール／伸長シヤー機能１１７の両方が管路ペア１１３ａ、１１３ｂを介して供給される作動油によって制御される。流動切替弁２１０、２１５（図１２も参照）の位置に応じて、制御弁２６８または制御弁２５２が機能Ｆ１を操作し、その結果、カール／ダンプバケット機能１１５またはカール／伸長シヤー機能１１７が実施される。なお、図１２には二つの独立した流動切替弁２１０、２１５が示されているが、二つの独立した制御弁で一つの機能を制御するという概念は、図１９に示されるように、同様にあてはまるものである。
【００６８】
概略、説明してきたものは、トラクター３０上のベース２２の左／右旋回およびブーム２０の上下回動動作として定義された少なくとも二つの固定機能を有する建設機械１０である。ここで説明した制御弁用の制御装置は、複数のボタンが取り付けられたピストルグリップ１５６を備えたジョイスティック１５０であり、ここで、一つのジョイスティックの横動作あるいはピストルグリップ上の一つのボタンの押圧は、制御弁を作動させるように作用する。
【００６９】
建設機械とともにシヤーを使用する場合、一般に、このシヤーは、回転、開閉および軸線の回りを回動することが可能である。この状況下において、三つの開放機能油圧管路は、作動油をシヤーに供給してこれらの仕事を達成するためのものであることを理解すべきである。
【００７０】
ツールがバケット２８の場合、バケット２８は回動または伸長が可能でなければならず、この一つの仕事は、作動油をバケットに供給してこの仕事を達成するための、一つの開放機能油圧管路を介して達成される。
【００７１】
さらに他の実施態様において、油圧ハンマー４７は、これが取り付けられた構造要素の回りを回動できなければならず、さらに、繰り返し衝撃を付与できなければならない。そのため、ハンマーを使用する時には、二つの開放機能油圧管路ペアを用いて作動油をハンマー４７に供給し、これらの仕事を実施する。
【００７２】
図１〜図５における建設機械１０上に図示されたツールと付属機器の構成は、本発明に従って構成可能な多くの建設機械１０のうちの幾つかの構成を示すことだけを意図したものであり、本発明の範囲を制限するものと見なすべきではない。他の例として、スティック２６は取り除くことができ、スティック２６に取り付けられた、図１〜図５に図示された各ツールを、ブーム２０に直接取り付けることができる。
【００７３】
説明したのは、建設機械のツールと付属機器を制御する弁を操作するため、一連の手動スイッチを使用するシステムである。これらの手動スイッチはＰＬＣ回路と交換でき、このような変更は油圧装置の当業者には明らかである。
【００７４】
図１２は、切替弁２１５の位置に応じて、油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂまたは１１９ａ、１１９ｂを介して作動油を逆流させる制御弁２８６を示している。この制御弁２６８は図２０に示す比例制御弁８００と交換できる。この比例制御弁８００は、リモート油圧スプールシフト回路における多数の制御機能を提供する。この電気制御弁は、圧力低減／解放機能と４方向制御機能を統合する特徴を有し、ソフトシフトランプ（ramp）信号を増幅制御ボードから受信し、別々に調整可能なパイロット圧をＡとＢのワークポートに供給する。この比例制御弁８００は１０ＧＰＭで６０００ＰＳＩに設定してもよい。
【００７５】
この比例制御弁８００は電気的に操作され、一方の電気的接続は「方向制御」機能に対するものであり、他の電気的接続は「減圧機能」に対するものである。比例制御弁８００は両方の機能に補助手動装置を備えており、本分野におけるトラブルシューティングは容易に実施できる、すなわち、比例制御弁８００は、電気的な機能に問題がある場合には手動操作が可能である。
【００７６】
比例制御弁８００は、建設機器によく見受けられる油圧パイロット回路の圧力と流量に適している。また、比例制御弁８００は、必要な場合には、より高圧の回路に内蔵することもできる。
【００７７】
電気制御ボックスを用いて比例制御弁８００を操作してもよい。電気制御ボックスは、ロック可能なＮＥＭＡ４容器を収容し、また、比例制御弁８００の方向圧力制限機能に対して信号を比例的に制御するための二つの増幅器ボードを収容している。調節装置を電気制御ボックスの内部に取り付けることもできる。バケットモード時には掘削機から全圧が選択され、ツールモード時には低圧のパイロット圧が弁を介して送られる。パイロット圧増幅器ボードは、２００ＰＳＩという低圧から最大の６００ＰＳＩの機械パイロット圧に至る、ＡポートとＢポートへの出口圧信号を別々にあらかじめ設定することができる。また、独立した増幅器ボードは、制御弁８００の４ウェイ機能の「シフトタイム」を減衰させることができる。この「シフトタイム」調整は、中心から両方向全シフトへ、最大約４秒から５秒である。
【００７８】
電気容器は入出力配線用の密閉接続部および／またはグロメットを備えている。電気的接続は、入力電圧および接地電線、ジョイスティック上のボタンからの入力信号、４ウェイ機能および圧力制御機能への出力電線、およびツールすなわちバケット用スイッチからの入力選択信号である。
【００７９】
図１３に注目して、矢印ＸＸＩ−ＸＸＩは、図２１に示された代用制御回路９００と交換できるシヤー回転回路の断面を示している。代用制御回路９００のアタッチメントのポイントは、油圧管路ペア１２５ａ、１２５ｂにある。代用制御回路９００は、回転駆動成分への衝撃負荷を最小にしながら、速度、圧力および回転制御を行う。異なる圧力が設定された二つの同一弁がシヤーの大きさに基づいて使用される。
【００８０】
代用制御回路９００は次のように作用する。油圧回路マニホルドは、シヤー回転モータへの入力に対して、調整可能な圧力補償、制限タイプの流量制御（ＦＬＯＷ−ＣＯＮＴＲＯＬＳ）を行う。油圧回路マニホルドは、さらに、弾性が付与されるブレーキをシヤー回転駆動に対してパイロット開放するため、および低圧ブレーキリリーフ弁をパイロット閉鎖するため、圧力を検知するためのシャトル弁（ＳＨＵＴＴＬＥ  ＶＡＬＶＥ）を備えている。油圧回路マニホルドは、さらに、シヤー回転油圧モータへの自由な流れを実現するカウンターバランス弁を備え、回転駆動シヤーアセンブリに対してオーバーハングロード、オーバーランニングロードが負荷された時に、シヤー回転油圧モータへの給油不能がないようにしている。油圧回路マニホルドは、さらに、二組のリリーフ弁を備え、一方の組のリリーフ弁は、シヤーを回転させながら、駆動モータへの最高圧力を制限し、他方の組のリリーフ弁は、シヤーの減速のため低圧制御を行うものである。こういった低圧リリーフカートリッジは、シヤーの停止時および／またはシヤーの保持時にだけ作動するものであり、回転マスに対するよりソフトな制動を可能としている。油圧回路マニホルドは、さらに、低圧リリーフ弁のパイロットを可能とする固定減衰オリフィスとスプリングチャンバを備え、加えて、シヤーの非回転時に、タンクに排出するブレーキ安全パイロット圧を提供する。
【００８１】
図１２は、パイロットポンプを通る作動油を備えた油圧管路を示している。油圧操作のアタッチメントを有する建設機械に精通した者にはよく知られていることであるが、パイロットポンプおよびより小型で低廉の関連油圧管路により供給されるより低い圧力を利用して主制御弁を操作することが、より効率的である。これらの主制御弁は、建設機械の伸長部材あるいはツール部材を操作する油圧ピストンへの主ポンプの高圧作動油を制御する。このような配置は、装置の駆動と、制御弁の操作の両方を行う主ポンプに関わる高圧作動油を使用するよりも、効率的である。
【００８２】
図２２は、図１２の拡張バージョンを示している。詳しくは、図２２は、図１２と同一であるが、説明のために、パイロットポンプ１８６によって作動される油圧管路と、主ポンプ１８７によって作動される油圧管路との間のアタッチメントを示している。
【００８３】
詳しくは、例えば、油圧管路ペア１１３ａ、１１３ｂは、両方ともパイロットポンプ１８６に接続されているが、主制御弁１７５に接続されており、油圧管路１１３ａからの加圧作動油は弁構成部を右にスライドさせ、管路１７６ａが作動油を管路１７７ａに供給し、管路１７６ｂが作動油を１７７ｂに供給する。これによって、油圧シリンダ１７９を往復動させるような機能を実施する。あるいは別の方法では、より単純に、加圧作動油を管路ペア１７７ａ、１７７ｂに供給して、ツールを回転するなど異なる方法でツールを操作する。その結果、パイロット油圧管路１１３ａ、１１３ｂ内の作動油の流れは主管路１７７ａ、１７７ｂ内の作動油の流れと同様な方法で移動するが、パイロット管路内の軽減圧力を利用すると、主ポンプ１８７によって供給される高圧を利用する必要がなく、主制御弁１７５を制御するのに効果的である。さらに、作動油がパイロット管路１１３ｂに供給されると、主制御弁１７５は左にシフトし、作動油を管路１７６ｂから管路１７７ａに供給し、かつ、作動油を管路１７６ａから１７７ｂに供給し、シリンダ１７９への作動油の流れを逆流させる。
【００８４】
同様なメカニズムが管路１１９ａ、１１９ｂに適用される。この管路１１９ａ、１１９ｂは、作動油が管路１１９ａと管路１１９ｂのどちらへ加圧供給されるかに応じて左または右にシフトすることによって、主制御弁１８０を制御するものである。上記と同じように、作動油が管路１１９ｂに供給されたとき、主制御弁は右にシフトし、作動油は管路１８１ｂから１８３ｂに直接供給され、また、管路１８１ａから管路１８３ａに直接供給される。作動油が管路１１９ａに供給されたとき、主制御弁は左にシフトし、管路１８１ｂからの流れは管路１８３ａに入り、管路１８１ａからの流れは管路１８３ｂに入り、逆の流れがシリンダ１８５に供給される。なお、管路１７６ａ、１７６ｂおよび管路１８１ａ、１８１ｂには主ポンプ１８７から供給され、また、主ポンプ１８７によって供給される典型的な圧力は約５，０００ｐｓｉｇ、パイロットポンプ１８６によって供給される圧力は約２００〜６００ｐｓｉｇである。
【００８５】
これまで検討してきたことは、ブームである第一の部材と、端末部材が取り付けられたスティックである第二の部材を使用する標準的な構成を備えた建設機械の使用についてである。そのような端末部材にはいくつもの装置が挙げられるが、この装置は、第二の部材上の第三のシリンダに係合され、および／または第三の部材の機能に利用可能な油圧管路ペアを使用する。
【００８６】
図２３は建設機械の概略図である。この建設機械は追加部材、すなわち、第三の部材Ｍ３を使用しており、第三の部材Ｍ３は、第二の部材Ｍ２であるスティック２６に取り付けられ、第二の部材Ｍ２自体はブーム２０すなわち第一の部材Ｍ１に取り付けられている。ブームすなわち第一の部材Ｍ１は第一の油圧シリンダＨＣ１によって回動され、第一の油圧シリンダＨＣ１は建設機械１０のプラットホーム２２に取り付けられている。スティック２６すなわち第二の部材Ｍ２は第二の油圧シリンダＨＣ２によって回動される。第二の油圧シリンダＨＣ２は第一の部材Ｍ１に取り付けられている。第三の部材Ｍ３は、第二の部材Ｍ２に取り付けられた第三の油圧シリンダＨＣ３によって回動される。第三の部材Ｍ３にはシヤー１９５すなわち第四の部材Ｍ４が取り付けられており、第四の部材Ｍ４は第四の油圧シリンダＨＣ４によって第三の部材Ｍ３の回りを回動する。第四の油圧シリンダＨＣ４は第三の部材Ｍ３に取り付けられている。
【００８７】
明確にするために、場合によっては、油圧シリンダを用いて隣接する部材を回動することができるが、この油圧シリンダは、スティック２６である部材Ｍ２を回動する油圧シリンダＨＣ２のようなものである。また、部材Ｍ２に取り付けられた油圧シリンダＨＣ３を用いて第三の部材Ｍ３を回動する。しかしながら、第三の油圧シリンダＨＣ３を用いてシヤー１９５のようなツールを回動するように、第二の部材Ｍ２の端部にツールがあってもよい。これは、油圧シリンダＨＣ３、ＨＣ４に同様に適用され、第三の油圧シリンダＨＣ３および第四の油圧シリンダＨＣ４の操作は第三シリンダ機能ＣＦ３および第四シリンダ機能ＣＦ４と称される。同じことが第二シリンダ機能ＣＦ２および第五シリンダ機能ＣＦ５に対応する機能にも適用される。
【００８８】
油圧シリンダによってもたらされる回動に加えて、個々のツールには独自の要件がある。詳しくは、シヤー１９５はそのジョーが操作できなければならず、さらに、シヤーは回転できなければならない。これらの二つの追加的機能は二つの追加的油圧管路ペアを必要とする。
【００８９】
本発明による油圧回路は、制御装置が単にブームとスティックを備えた装置に対応できるだけではなく、さらに、図２３に示されたような、追加された第三の部材Ｍ３およびこれに取り付けられた部材Ｍ４としてのツール１９５を備えた装置に対応できる。
【００９０】
図２３は、第四の部材Ｍ４としてのシヤー１９５を示しており、油圧シリンダＨＣ４を用いて第四の部材Ｍ４を伸縮させる。しかし、当然ながら、図２４、図２５、図２６および図２７に示されるように、ツールは、それぞれ、グラップル２９５、ハンマー２９６、バケット２９７、マグネット２９８でもよい、あるいは、一般的に建設機械の部材の端部に取り付けられる多数の様々なツールのいずれであってもよい。
【００９１】
図２８は、図２３に示した装置に対応する典型的な油圧管路の概略図である。この油圧管路の配置は図７に示した配置に非常に類似している。しかしながら、補助回路１３１に対して元々使用可能だった管路１２９ａ、１２９ｂが、第三の部材Ｍ３に連結された第四の部材Ｍ４を伸縮させるのに使用される第四シリンダ機能１９０専用に使用される。図２３に示したように、この第四の部材Ｍ４はシヤー１９５である。
【００９２】
図２９は、第四シリンダ機能１９０、ＣＦ４を油圧装置内で実施する方法を示している。詳しくは、分流弁２２０からの供給管路２２２が管路２２３、２２４に分割され、管路２２３はシヤー回転機能１２７に対応し、管路２２４は第四シリンダ機能１９０、ＣＦ４に対応する。各供給管路２２３、２２４はリターン管路と対応している。分流弁２２０は、主バルブバンク（複数の主制御弁）と、シヤー回転機能１２７および第四シリンダ機能ＨＣ４に対応する管路２２２との間における主ポンプ１８７からの流れを分流する。しかしながら、管路２２２には追加分岐路が追加されているため、主ポンプ１８７からの流れがシヤー回転機能１２７に分配されるだけではなく、さらに、第四シリンダ機能１９０、ＣＦ４へも分配することができる。詳しくは、主ポンプ１８７からの分流が、流通制御弁２６０内へ延びる管路２２４に入り、流通制御弁２６０の向きに従って、管路ペア２６２ａ、２６２ｂに直接流れ、あるいは、管路２６２ａ、２６２ｂへの作動油の流れを逆にし、第四シリンダ機能１９０、ＣＦ４が油圧シリンダＨＣ４を一方向あるいは他の方向に動かす。ブームとスティックを備えた元々の装置機械が、ツールではないが、第四の部材のツールが取り付けられる延長部材である第三の部材Ｍ３に対応するように変更できるのはこの配置によるものである。
【００９３】
図２３に少し注目して、シヤー１９５は三つの独立した管路ペアの働きを必要としたことを理解すべきである。詳しくは、また図２８にも関連して、シヤー１９５は、油圧シリンダＨＣ４を用いてカールさせ伸長させる１１７ための管路ペア１１３ａ、１１３ｂを必要とし、シヤー１９５はシヤーのジョーを開閉する１２３ための管路ペア１１９ａ、１１９ｂを必要とし、また、シヤー１９５は回転１２７のために管路ペア１２５ａ、１２５ｂを必要としている。
【００９４】
しかしながら、これらの少なくとも二つの機能、詳しくは、シヤー開／閉１２３とシヤー回転１２７は、シヤー１９５内部の機能であり、ＨＣ４のような独立した油圧シリンダを必要としないが、シヤー１９５に接続しなければならない油圧管路ペアを必要とする。シヤー開／閉１２３およびシヤー回転１２７のような、ある機能は、作動する油圧管路ペアのみを必要とするが、独立した外部のシリンダを必要としないので、これらの作動する管路ペアを建設機械のどのような端末部材まででも伸長することは比較的容易である。その結果、この建設機械の構成で利用できる機能は、例えば、シヤー１９５が装置内のどこで連結されるかに関わらず、シヤーのようなツールと対応する。詳しくは、シヤー１９５は、第一の部材Ｍ１、第二の部材Ｍ２、または第三の部材Ｍ３に連結できる。最後から二番目の部材に取り付けられた油圧シリンダはシヤーをカールあるいは伸長することができる一方、シヤーを開閉１２３し、かつシヤーを回転１２７するのに必要な二つの他の管路ペアは、部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３のいずれかの端部に取り付けられたシヤー１９５に対応するように異なる長さに沿って簡単に連結または分離できる単なる油圧管路である。
【００９５】
用語を明瞭にすると、第四シリンダ機能ＣＦ４は第四の油圧シリンダＨＣ４によって提供できる往復動を指すものであり、一方、用語「ツール機能」は、端部開放油圧管路を表現しており、この端部開放油圧管路は、ツールに連結されており、このツールの内部機構は付勢されて、シヤー１９５とともに利用できるジョー開／閉１２３またはツール回転１２７のような特定の機能を提供できる。
【００９６】
図３０は、図９に示すものと同様のジョイスティックの動作とボタンを示しているが、ボタン１５８ａ、１５８ｂによって操作される第四シリンダ機能ＣＦ４が追加され、また、異なるボタンにシフトされた機能の制御を備えている。これらのボタン１５８ａ、１５８ｂは、以前には、補助回路のシリンダ伸縮に用いられていた。さらに、図３１に示される電気回路は図１１の電気回路に類似しているが、ジョイスティックボタン１５８ａ、１５８ｂ（図３０）を用いる第四シリンダ機能ＣＦ４の回路が追加されている。
【００９７】
本発明に従って、図２３に示された部材Ｍ３のほかにさらなる伸長部材を追加することもできる。
【００９８】
図３２は、第五の部材Ｍ５を備えた建設機械を示しており、第五の部材Ｍ５は、シヤー１９５であり、第四の部材Ｍ４に取り付けられ、また第五の油圧シリンダＨＣ５によって制御される。部材Ｍ４にツール部材Ｍ５を追加するには、第五の部材Ｍ５を回動するための追加的油圧シリンダＨＣ５を使用することが必要である。この油圧シリンダＨＣ５を制御するには管路ペアを追加することが必要である。
【００９９】
本発明の一実施態様において、二つの独立した管路ペアに利用される二つの機能が一組の管路ペアに統合されている。これが可能なのは、二つの機能が同時に実施されることがないからである。
【０１００】
図２および図４に少し注目すると明らかなように、シヤー３５（図２）はスティック２６すなわち部材Ｍ２に取り付けることができ、あるいは、別の方法によれば、ハンマー４７（図４）はスティック２６すなわち第二の部材Ｍ２に取り付けることができるが、それらを同時に取り付けることはできない。
【０１０１】
図１２に注目すると、操作の一モードにおいて、二つの管路ペア１１３ａ、１１３ｂおよび１１９ａ、１１９ｂはシヤーのカール／伸長１１７およびシヤーの開閉１２１に用いられ、また、操作の他のモードにおいて、バケットのカールまたはダンプ１１５に用いられる。管路１１３ａ、１１３ｂは図２におけるＨＣ３のような特定の油圧シリンダに対応し、一方、管路１１９ａ、１１９ｂは、ツール機能に適した加圧油圧管路である。図１４に示した先の実施態様において、ハンマー１３５には主ポンプ１８９の作動油から分割された作動油が供給された。ハンマー１３５は、加圧された油圧管路によって操作されるので、出願人は、ハンマー１３５を操作でき、かつ、管路ペア１１９ａ、１１９ｂを用いて、同じ管路ペア１１９ａ、１１９ｂによってもたらされる他のツール機能を提供できることを実現した。そうすることによって、ハンマー１３５に元から用いられる管路ペア１３３ａ、１３３ｂは、制限をなくして他の機能に利用できる。
【０１０２】
各別部材を追加した場合、油圧シリンダを用いてその追加部材に対応する、対応したシリンダ機能を操作する必要がある。図３２は五つの部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５を備えた装置を示している。追加的油圧管路ペアを追加する必要なく追加部材に対応するため、出願人は、管路ペア１１３ａ、１１３ｂおよび１１９ａ、１１９ｂもハンマー１３５を操作するのに利用され、それによって、前にハンマー１３５に用いられた高圧管路１３３ａ、１３３ｂに関する制限をなくして、他の操作ができるように、管路ペア１１３ａ、１１３ｂおよび１１９ａ、１１９ｂ（図１２）の機能を補うことができることを、実現した。
【０１０３】
その結果、図１４に注目して、管路ペア１３３ａ、１３３ｂに対応するハンマー１３５は、建設機械の端部におけるツール機能に既に用いられた油圧管路ペアに切り替えることができる。その結果、主ポンプ１８９と対応する管路ペア１３３ａ、１３３ｂは他の目的のため制限が解かれる。
【０１０４】
制限が解かれた管路ペア１３３ａ、１３３ｂは、その構成に追加することができるであろう他の部材に対応する油圧シリンダを操作するために使用することができる。図３２に示すように、第五の部材Ｍ５が第四の部材Ｍ４に取り付けられている。図３３に示すように、この制限が解かれた管路ペア１３３ａ、１３３ｂは、第四の部材Ｍ４に取り付けられた油圧シリンダＨＣ５を制御して第５シリンダ機能ＣＦ５を操作するのに使用してもよい。
【０１０５】
図３３を注目すると、管路１３３ａ、１３３ｂは、第五のシリンダＨＣ５を操作するための第五シリンダ機能ＣＦ５の操作に対応することができる。この第五のシリンダＨＣ５は、例えば、第四の部材Ｍ４に回動可能に取り付けられたツールＭ５をカールまたは伸長させるのに使用される。管路１３３ａからの作動油は制御弁２７０に加圧作動油を供給し、第一の位置における制御弁２７０は作動油を管路２７２ａに直接供給し、逆の位置では、制御弁２７０は作動油を管路２７２ｂに直接供給する。各構成において、作動油が供給されていない管路は、作動油を管路１３３ｂに排出する排出管路として作用し、作動油が排出される。
【０１０６】
図３３に示すように、ハンマー固定管路ペア２８０ａ、２８０ｂは作動油を供給して油圧ハンマー（不図示）を操作する。ハンマー固定管路ペア２８０ａ、２８０ｂのうちの供給管路２８０ａは、シャトルチェック弁２８５で二重機能油圧管路ペア２８２ａ、２８２ｂと合流し、ハンマー固定管路ペア２８０ａ、２８０ｂまたはツール分岐管路ペア１１９ａ、１１９ｂの一方だけが同時に二重目的油圧管路ペア２８２ａ、２８２ｂと連通する。ハンマー固定管路ペア２８０ａ、２８０ｂの流通制御弁２９０は、作動油をハンマー（不図示）に向けて単一方向に移動させる。
【０１０７】
さらに興味深いことに、図３３に関連して、この方法によって、パイロットポンプ１８６は管路２８０ａ、２８０ｂを用いて作動油を供給してハンマー機能を制御するだけでなく、ブランド（ｂｒａｎｄ）管路２５３ａ、２５３ｂを用いて他のツール機能のために作動油を供給し、さらに、同時に、管路２５３ａ、２５３ｂを用いて第三シリンダ機能ＣＦ３のために作動油を供給する。
【０１０８】
図３３に注目して、第一の開放機能油圧管路ペア２５３ａ、２５３ｂは、作動油をバケット分岐管路ペア１１３ａ、１１３ｂまたはツール分岐管路ペア１１９ａ、１１９ｂに供給する。バケット分岐管路ペア１１３ａ、１１３ｂ内の作動油は、部材の端部から延びる、バケットのようなカール／伸長部材に対する第三シリンダ機能ＣＦ３を介して第三の油圧シリンダＨＣ３を制御する。また、ツール分岐管路ペア１１９ａ、１１９ｂは、二重目的油圧管路ペア２８２ａ、２８２ｂに対して往復する作動油を制御して、油圧ツールを操作する。第一の開放機能管路ペア２５３ａ、２５３ｂに対応する切替弁２１０は、バケット管路ペア１１３ａ、１１３ｂまたはツール分岐管路ペア１１９ａ、１１９ｂの一方に作動油を分流するために用いられる。第一の開放機能油圧管路ペア２５３ａ、２５３ｂのための第一の開放機能流通制御弁２５２は切替弁２５２とパイロット弁１８６の間に配置される。流通制御弁２５２は開放機能管路ペア２５３ａ、２５３ｂ内の流れを往復させ、バケット分岐管路１１３ａ、１１３ｂまたはツール分岐管路１１９ａ、１１９ｂ内の流れを往復させる。
【０１０９】
図３３において更に開示するように、第三シリンダ機能ＣＦ３に対応する第三の油圧シリンダＨＣ３は、第三の部材Ｍ３を伸長／退縮するための第三の油圧シリンダＨＣ３に作動油を供給するための管路ペア１１３ａ、１１３ｂを有している。さらに、第三の油圧シリンダＨＣ３固定管路ペア１１３ａ、１１３ｂに対する流通制御弁２５２は、加圧作動油を、固定管路ペア１１３ａ、１１３ｂを介して往復するように、移動させる。
【０１１０】
端末部材に取り付けられる油圧ツールは、図２５、図２６、図２７、図２８に示すように、グラップル２９５、ハンマー２９６、バケット２９７、マグネット２９８、あるいは、建設機械部材の端部に一般的に取り付けられる多くの種々のツールのいずれかである。
【０１１１】
本出願のすべてにおいて示された流通制御弁は、本質的にオンオフ弁を示す概略図であるが、これらの概略図は機能を説明することだけを意図しており、当然のことながらこの形式のオンオフ弁は利用可能であるが、比例弁も利用可能であり、これによって、この比例弁を介した流量は比例弁の制御レバーの変位量に比例するものである。この形式の弁は比例弁と称され、ここで、流通制御弁が示されるかあるいは説明されるいずれの場合も、比例弁がその場で交換されてオペレータに対してより広範囲の制御を提供し、その弁を通る流量をいずれの方向でも変更できる。そのような比例弁にはレバーまたはスライドスイッチを備えることができ、レバーまたはスライドスイッチの配置によってこれらの各弁の通過を許容される流量を決定する。比例スライドスイッチ（proportional slider switch）として知られる比例弁の一つの特定の用途は、第三シリンダ機能ＣＦ３に対する第三のシリンダ機能管路２９２ａ、２９２ｂに対応する流通制御弁２８１への適用である。
【０１１２】
上記実施態様と同様に、切替弁２１０は、やはり、流通制御弁２５２を管路ペア１１３ａ、１１３ｂまたは１１９ａ、１１９ｂで作動させる。しかしながら、第三の部材Ｍ３を導入すると、それ自体がツールに対応し、流通制御弁２５２をツール／ハンマー機能１２１に割り当てた場合、他の回路を介して第三シリンダ機能ＦＣ３  に対する第三の油圧シリンダＨＣ３を制御する必要がある。
【０１１３】
これを達成するには、分流弁３００が主ポンプ１８７からの流れを流通制御弁２８１へと分割する。主ポンプ１８７は、もともと単独で、作動油を主制御弁に供給するものである。流通制御弁２８１は、第三シリンダ機能ＣＦ３を制御する第三の油圧シリンダＨＣ３に連結された管路ペア２９２ａ、２９２ｂと流体連通している。この態様において、ツールが第三の部材Ｍ３に取り付けられた状態で、図２３に示されるように、第三シリンダ機能ＣＦ３を用いて流通制御弁２８１で第三の部材Ｍ３を伸長／退縮させることができ、また、ツール機能に対する流通制御弁２１０あるいはハンマー機能に対する流通制御弁２９０を用いて、第三の部材Ｍ３に取り付けられたツールの内部ツール操作を制御することができる。
【０１１４】
なお、図３３において、管路ペア２９２ａ、２９２ｂから第三の油圧シリンダＨＣ３に至る直接の線が引かれているが、第三の油圧シリンダＨＣ３に対応する管路ペア１１３ａ、１１３ｂと管路ペア３０２ａ、３０２ｂの間には破線が引かれている。管路ペア２９２ａ、２９２ｂは、主ポンプ１８７から約５，０００ｐｓｉの圧力で作動油を直接受ける。この圧力は第三の油圧シリンダＨＣ３を操作するのに十分な圧力である。しかしながら、管路ペア１１３ａ、１１３ｂは、パイロットポンプ１８６からの作動油をかなり低い圧力で受ける油圧管路のネットワークの一部であり、これらの油圧管路は、同様に、高圧作動油を管路ペア３０２ａ、３０２ｂに供給する主制御弁（不図示）を制御する。
【０１１５】
なお、単一の管路ペア２８２ａ、２８２ｂは、往復する作動油を必要とするツール機能１２１を提供する、あるいは、別法として、一方向のみの加圧作動油を必要とするハンマー機能を提供する。
【０１１６】
図２３および図３２に示すように、建設機械は、図２３のシヤー１９５のようなツール、または図３２に示すような伸長部材からなる第四の部材Ｍ４を備えてもよい。いずれの例においても、第四の油圧シリンダＨＣ４からなる第四シリンダ機能ＣＦ４は、第四の部材Ｍ４を伸長／退縮するのに用いられる。第四の部材Ｍ４の伸長／退縮を制御するための方法は、第四の部材Ｍ４がツールと伸長部材のどちらであろうと、同様である。
【０１１７】
その結果、図３４の詳細は、図２９の詳細と類似している。図３４は伸長部材としての第四の部材Ｍ４の好例であり、図２９は、シヤーのようなツールとしての第四の部材Ｍ４の好例である。
【０１１８】
図３４に示すように、第四の油圧シリンダＨＣ４を制御するために必要な回路は、主ポンプ１８７と分流弁２２０から延びる管路３０４ａである。第四の油圧シリンダＨＣ４に対する流通制御弁３１０は、加圧作動油を、固定管路ペア３０４ａ、３０４ｂを介して往復するように移動させる。
【０１１９】
第四の油圧シリンダＨＣ４は流通制御弁３１０によって制御される。流通制御弁３１０は分流弁２２０から延びる管路３０４ａであり、分流弁２２０は作動油をツール回転機能１２７へも供給する。
【０１２０】
第四の油圧シリンダＨＣ４に対する流通制御弁３１０、あるいは他の流通制御弁を操作して比例制御弁をシミュレートしてもよい。詳しくは、制御カードを前もってプログラムして、ボタン１５８ａ、１５８ｂを押し下げて作動させるときに、ボタン１５８ａ、１５８ｂにおける「立ち上げ」遅れを付与してもよい。
【０１２１】
図３３に注目すると、ハンマー固定管路ペア２８０ａ、２８０ｂは、ハンマー機能が作動しているとき、管路ペア２８２ａ、２８２ｂに接続されている。これらの状況下において、パイロット管路ペア２８２ａ、２８２ｂによって制御される高圧管路（不図示）は、自身と、主ポンプによってもたらされる圧力より低く設定された圧力逃し弁とを対応させている。これは、ハンマー機能が約３，０００ｐｓｉｇで作用するのが好ましく、一方、主ポンプによってもたらされる圧力が約５，０００ｐｓｉｇだからである。
【０１２２】
図３２は、第三の部材Ｍ３  に取り付けられた第四の部材Ｍ４を示しており、油圧ツールＭ５が第四の部材Ｍ４に回動可能に取り付けられている。図示のごとく、部材Ｍ５は、シヤー１９５である油圧ツールである。しかしながら、図２３および図２４〜図２７に示されているような第三の部材Ｍ３に対するアタッチメントに関すると同様に、第五の部材Ｍ５に対応する油圧ツールは、図３９〜図４２に示されるように、それぞれ、グラップル２９５、ハンマー２９６、バケット２９７、またはマグネット２９８とすることもできる。
【０１２３】
ここに記載された構成により、これらの油圧管路ペアの長さを短くするかあるいは長くすることによって、すべての部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の端部に取り付けられた油圧ツールに対応するツール機能に対応する管路を伸長することができることを理解すべきである。従って、ツール機能は、建設機能に関連する部材の数には本質的に無関係である。しかしながら、各部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、制御機能ＣＦ１、ＣＦ２、ＣＦ３、ＣＦ４を有する対応油圧シリンダＨＣ１、ＨＣ２、ＨＣ３、ＨＣ４を備えなければならないので、相違が生ずる。従って、ツール機能のコマンドが同じままでも、各部材を追加した状態では油圧管路ペアと流通制御弁を追加的に設けることが必要となる。
【０１２４】
さらに、本油圧制御装置の構成は、建設機械をＯＥＭ構成へと簡単に戻すことができるようなものであり、また、バケット伸長／カール機能に対応する制御装置（ジョイスティック）の動作は、本発明による改造前の元の装置で使用されるのと同じ動作である。
【０１２５】
油圧管路ペアは図３５および図３６においてＡ〜Ｋで特定される。図３６は、これらの油圧管路ペアのそれぞれが、建設機械の様々な構成にどのように用いることができるかを示す表である。詳しくは、管路ペアＡ、Ｂ、Ｃは油圧シリンダＨＣ３、ＨＣ４、ＨＣ５の操作に用いられ、部材の構成に応じて、各部材は、油圧シリンダＨＣ３、ＨＣ４、ＨＣ５の操作により対応する部材Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５を回動させるのに用いることができる。しかしながら、例えば、第三の部材Ｍ３だけが建設機械に取り付けられた場合、油圧シリンダＨＣ４はシヤーを伸長あるいはカールさせる、あるいはバケットをカールあるいはダンプさせるように、ツールを操作するのに利用できる。しかしながら、第四の部材Ｍ４が取り付けられる場合、第四のシリンダＨＣ４が第四の部材Ｍ４を操作するのに用いられ、第五のシリンダＨＣ５はシヤーをカールあるいは伸長させる、あるいはバケットをカールあるいはダンプさせるようにツールを回動するのに利用できる。また、油圧管路Ｉ、Ｊ、Ｋは、部材Ｍ２と部材Ｍ３、部材Ｍ３と部材Ｍ４、および部材Ｍ４と部材Ｍ５のそれぞれの間のカプラーを急速分離するのに用いられる。
【０１２６】
図３６に示す表を精査することによって、前述のようなツール機能が、シヤーの回転やハンマーおよびシヤーの開閉のように、ツールを操作する作動油を供給する油圧管路ペアを示していることを理解すべきである。これらの機能は、一つ以上の部材Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の存在に対するそのようなツールの位置に無関係に実施できる。
【０１２７】
図３０は、部材Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５の操作を制御するため、ブームおよびツールを備えたスティックを有する、あるいは、スティックＭ２に取り付けられた第三の部材Ｍ３を有する建設機械を操作するためのジョイスティックの動作およびボタンの制御を示しているが、図３７に示すジョイスティックが使用できる。図３７に示されるジョイスティックは、建設機械への部材追加に関連する追加シリンダ機能に対する追加制御装置を備えている。ジョイスティックの近くに見られる文字表示は、図３３および図３４において特定されており、ジョイスティックの動作またはボタン／スイッチの作動を建設機械のジョイスティックシリンダ機能、ツール機能の操作と相互に関連づけている。
【０１２８】
図３８は、ジョイスティックの動作の回路、すなわち、建設機械の種々のソレノイドおよび種々の操作に関するジョイスティックの操作の制御を示す電子回路図である。
【０１２９】
本発明は、部材Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の各端部におけるツールの使用に対して融通性をもたらすものであるが、部材を追加する場合、多くの部材が建設機械に追加されるに伴い、建設機械の安定性に対してこれらの部材の片持ち重量を考慮しなければならない。その結果、各部材が追加された状態で、端末側終端におけるツールの最大許容重量はより小さくなければならない。最大動力および最大能力を達成するため油圧管路を通る大流量の作動油を必要とする非常に大きなシヤーを、ブーム部材Ｍ１に取り付けることができる。しかしながら、このツールの大きさは、ブームが支持できる最大重量に対するツールの重量によって部分的に制限される。より多くの部材がブームＭ１に追加されるに伴い、それに取り付けられるツールの重量はより小さくしなければならず、また、意図的に、ツールの大きさを小さくしなければならない。その結果、シヤー開閉のような、ツールを操作するのに必要な油圧回路ペアを通る作動油の流れは、部材Ｍ４に取り付けられるツールＭ５に対するものよりも、ブーム部材Ｍ１に取り付けられる大きなツールに対しての方が、非常に大きくなるであろう。
【０１３０】
本発明は、ツールが固定される部材Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４の数に応じて、ツール機能に使用される油圧管路ペアを通る作動油の流れを調節する追加的な特徴を包含している。詳しくは、図４３は油圧回路を示しており、この油圧回路により、パイロットポンプによって供給される作動油は、三組の減圧弁を介して、各組が主制御弁と対応した状態で、供給される。特に、減圧弁ペアＡ１、Ａ２は主制御弁１に対応し、減圧弁モジュールＢ１、Ｂ２は主制御弁２に対応し、減圧弁モジュールＣ１、Ｃ２は主制御弁３に対応している。これらの全開状態において、パイロットポンプから利用可能な全部の流れが主制御弁１、２、３に送られ、各主制御弁は主ポンプからの作動油の最大量がツール機能に使用されることを許容する。この構成は、例えば、シヤーがブーム部材Ｍ１に直接取り付けられた場合に、利用される。しかしながら、追加部材がブームＭ１に追加され、かつツールの大きさが小さくなるに伴い、これらのツールへの作動油の流れを減らすことが必要となる。減圧弁ペアＡ１−Ａ２、Ｂ１−Ｂ２、Ｃ１−Ｃ２は、それぞれ、１／３だけ流れを減らすことができる。さらに、各減圧弁ペアは、全流量を供給でき、あるいは、１／２だけ流量を減らすことができる。その場合、一つまたはそれ以上の減圧弁モジュールが作動したがどうかによって、ツール機能に対する流量は、全流量の１／１６から全流量まで、ツール機能に対して１／１６の流量ずつ、変動する。これらは前もって調整された設定であり、建設機械に追加された部材の数に完全に依存しており、これらの設定はオペレータの介入とは無関係である。この特徴によって、建設機械に対して多数の部材Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５を追加することが可能となり、一方、同時に、流量を簡便に調整して、取り付けられた各ツールの周辺設計に対応することができる。
【０１３１】
図４４は、各弁と弁操作の詳細を示す油圧流詳細図を示している。
【０１３２】
その結果、図４３および図４４に示される装置は、少なくとも第一と第二の主制御弁１、２を示しており、ここで、各主制御弁１、２は、独立した第一と第二の組のパイロット管路Ｐ１Ａ、Ｐ１ＢおよびＰ２Ａ、Ｐ２Ｂの一つに接続され、往復動される。一組の油圧供給管路ＳＬ１Ａ、ＳＬ１Ｂはパイロットポンプから延びて、分岐し、少なくとも第一と第二の主制御弁１、２と接続し、作動油を供給する。独立した減圧弁モジュールが、第一の組のＰ１Ａ、Ｐ１Ｂのそれぞれと油圧供給管路ＳＬ１Ａ、ＳＬ１Ｂとの間に連結される。独立した減圧弁モジュールが、第二の組のＰ２Ａ、Ｐ２Ｂのそれぞれと油圧供給管路ＳＬ１Ａ、ＳＬ１Ｂとの間に連結される。各主制御弁１、２の作動油の流量は、主制御弁への減圧弁モジュールＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の圧力を変えることによって、変えられる。前述のように、減圧弁モジュールＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、端末に取り付けられた油圧操作の付属機器の特定の大きさと形式に対する多数の所定の設定のうちの一つを利用する。これまで説明してきたのは、二組の減圧弁モジュールＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の導入についてであるが、図４３に示されるように、さらに他の組の減圧弁モジュールＣ１、Ｃ２が導入されることを理解すべきである。また、本発明は三組のこのような減圧弁モジュールに制限されるべきでなく、必要に応じて増えた作動油の流量を供給するのに必要な多くの減圧弁モジュールを導入してもよいことを理解すべきである。
【０１３３】
図４５に注目すると、主制御盤４００は、ブーム急速分離トグルスイッチ２０２、スティック急速分離トグルスイッチ２０４およびバケット／ツール／ハンマートグルスイッチ４０５の三つの独立したトグルスイッチを備えている。トグルスイッチは、図３３の油圧回路で説明した種々の機能を付勢し、図３３で説明した三つのモードを実行する。
【０１３４】
本発明の具体的な実施態様について詳細に説明したが、その詳細な事柄に対する変更および代替案が、開示事項のすべての内容を踏まえて展開されうることは、当業者によって理解されるであろう。ここで説明した目下好適な実施態様は、説明のみを意図したものであって、添付されたクレームの全範囲および、そのいずれかおよびすべての同等物が付与される本発明の範囲について、限定するものではない。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【国際調査報告】
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