(57)【要約】【課題】複数の把持爪を備えたグラップルにおいて特定の爪を選択的に開閉させることができるグラップル制御回路およびそれを備えた作業機械を提供する。【解決手段】油圧ポンプ２１と、この油圧ポンプ２１からの圧油の方向および流量を制御する方向制御弁２２と、この方向制御弁２２に対し給排路を介して接続され複数の把持爪１４ａ〜１４ｄを開閉動作させる複数の油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄと、全把持爪を連動して開閉させる全開閉動作と特定の把持爪のみ開閉させる特定開閉動作とを切り換える切換スイッチ３０と、この切換スイッチ３０によって特定開閉動作に切り換えられたときに特定の把持爪１４ａ，１４ｂのみ開閉可能とし、特定の把持爪以外の把持爪１４ｃ，１４ｄを開状態に固定するように油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄを制御するカット弁２８および電磁切換弁２９とを備えてなることを要旨とする。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油の方向および流量を制御する方向制御弁と、この方向制御弁に対し給排路を介して接続され複数の把持爪を開閉動作させる複数の油圧シリンダと、全把持爪を連動して開閉させる全開閉動作と特定の把持爪のみ開閉させる特定開閉動作とを切り換える切換手段と、この切換手段によって特定開閉動作に切り換えられたときに上記特定の把持爪のみ開閉可能とし、特定の把持爪以外の把持爪を開状態に固定するように上記油圧シリンダを制御する制御手段とを備えてなることを特徴とするグラップル制御回路。
【請求項２】
対向する一対の把持爪を特定の把持爪として開閉させるように構成されている請求項１記載のグラップル制御回路。
【請求項３】
上記給排路として、上記油圧シリンダにおける特定の把持爪を開動作させる側の油室に通じる第一油路と上記油圧シリンダにおける特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる側の油室に通じる第二油路とが上記方向制御弁に並列に接続され、上記制御手段として、上記切換手段によって特定開閉動作に切り換えられたときに上記第二油路を遮断する切換弁が備えられている請求項１または２記載のグラップル制御回路。
【請求項４】
上記切換弁下流側の上記第二油路と上記第一油路とがバイパス油路で接続されており、このバイパス油路に、上記油圧シリンダにおける特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる側の油室からの戻り油を第一油路に流す逆止弁が設けられている請求項３記載のグラップル制御回路。
【請求項５】
上記第一油路に流量制御弁が設けられ、この流量制御弁は上記切換弁によって上記第二油路が遮断されたときに第一油路を流れる圧油の流量を抑制するように構成されている請求項３または４記載のグラップル制御回路。
【請求項６】
下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体の前端部に装備された作業アタッチメントと、この作業アタッチメントの先端部に設けられ複数の把持爪を有するグラップルと、このグラップルを制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載のグラップル制御回路とを備えてなることを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばスクラップヤード等においてスクラップを把持し搬送するためのグラップルに関し、より詳しくは、グラップル制御回路およびそれを備えた作業機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スクラップ処理機に装着されるグラップルとして、図４に示すような４本爪を備えたものが一般的に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
同図に示すグラップルは、スクラップ処理機のアーム５０の先端部に設けたブラケット５１に、連結ピン５２を介して回転機構５３が吊持され、この回転機構５３から４本の把持爪５４が垂下されている。
【０００４】
各把持爪５４は把持爪毎に備えられた把持爪開閉シリンダ５５によって開閉できるように構成されており、各把持爪開閉シリンダ５５には共通の圧源から作動油が分配して給排されているため、ヘッド側に作動油が供給されるとすべての把持爪５４が同時に閉じ、この逆にロッド側に作動油が供給されるとすべての把持爪５４が同時に開くようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
実開平０５−０８１１７９号公報（第（４）頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグラップルでは４本の把持爪５４が連動して同時に開閉するため、例えば、幅の広い板状のスクラップや柱材として使用されていた径の大きい棒状スクラップ等についてはつかむことができないという不都合があった。
【０００７】
本発明は以上のような従来のグラップルにおける課題を考慮してなされたものであり、複数の把持爪を備えたグラップルにおいて特定の爪を選択的に開閉させることができるグラップル制御回路およびそれを備えた作業機械を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のグラップル制御回路は、油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油の方向および流量を制御する方向制御弁と、この方向制御弁に対し給排路を介して接続され複数の把持爪を開閉動作させる複数の油圧シリンダと、全把持爪を連動して開閉させる全開閉動作と特定の把持爪のみ開閉させる特定開閉動作とを切り換える切換手段と、この切換手段によって特定開閉動作に切り換えられたときに特定の把持爪のみ開閉可能とし、特定の把持爪以外の把持爪を開状態に固定するように油圧シリンダを制御する制御手段とを備えてなることを要旨とする。
【０００９】
また、本発明において、対向する一対の把持爪を特定の把持爪として開閉させるように構成することができる。
【００１０】
本発明に従えば、切換手段によって特定開閉動作に切り換えると、特定の把持爪のみ制御手段によって開閉させることができ、特定の把持爪以外の把持爪については開いたまま固定することができる。それにより、例えば、対向する一対の把持爪を特定の把持爪として開閉させれば、幅の広い板状のスクラップや径の大きい棒状スクラップ等も把持することができるようになる。
【００１１】
本発明において、上記給排路として、油圧シリンダにおける特定の把持爪を開動作させる側の油室に通じる第一油路と油圧シリンダにおける特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる側の油室に通じる第二油路とを方向制御弁に並列に接続し、上記制御手段として、切換手段によって特定開閉動作に切り換えられたときに第二油路を遮断する切換弁が備えることができる。
【００１２】
本発明において、上記切換弁下流側の第二油路と第一油路とをバイパス油路で接続し、このバイパス油路に、油圧シリンダにおける特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる側の油室からの戻り油を第一油路に流す逆止弁を設けることが好ましい。
【００１３】
本発明において、上記第一油路に流量制御弁を設け、この流量制御弁は切換弁によって第二油路が遮断されたときに第一油路を流れる圧油の流量を抑制するように構成することが好ましい。
【００１４】
本発明の作業機械は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体の前端部に装備された作業アタッチメントと、この作業アタッチメントの先端部に設けられ複数の把持爪を有するグラップルと、このグラップルを制御する上記構成を有するグラップル制御回路とを備えてなることを要旨とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明のグラップル制御回路を搭載した作業機械の全体構成を示したものである。
【００１７】
同図において、作業機械１は、クローラ２を装着した下部走行体３上に上部旋回体４を旋回自在に搭載しており、この上部旋回体４の左側前方にキャビン５が配置され、このキャビン５の右側に作業アタッチメント６が備えられている。
【００１８】
作業アタッチメント６は、ブーム７とこのブームの先端部に連結されたアーム８とを有し、ブーム７はブームシリンダ９を伸縮させることにより起伏し、アーム８はアームシリンダ１０を伸縮させることにより前後方向に揺動するようになっている。
【００１９】
アーム８の先端部にはグラップル１１が取り付けられている。
【００２０】
グラップル１１は、作業アタッチメント８の先端部８ａから垂下されるハンガー部１２と、本体部１３と、その本体部１３に支持される４本の把持爪１４ａ〜１４ｄ（総称する場合は把持爪１４と呼ぶ）と、それらの把持爪１４を開閉動作させる油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄ（総称する場合は油圧シリンダ１５と呼ぶ）とから主として構成されている。
【００２１】
以下、各部の構成について図２を参照しながら説明する。
【００２２】
本体部１３は、ハンガー部１２の下部に水平方向に設けられた回転軸１２ａ（図１参照）から吊り下げられる一対のプレート部１３０と、これらのプレート部１３０の下端が接続される継手機構１３１と、この継手機構１３１の下面から十字状（平面から見て）に垂下される支持ブラケット１３２とを備えている。
【００２３】
上記継手機構１３１は、ベアリング装置を挟んで円盤状の固定側プレート１３１ａと同じく円盤状の回転側プレート１３１ｂとを上下に対向配置しており、固定側プレート１３１ａの上面外周部分には、支持ブラケット１３２を垂直軸まわりに回転させるための旋回モータ１３３が備えられている。
【００２４】
回転側プレート１３１ｂの下面には、上記支持ブラケット１３２が垂設されている。
【００２５】
各支持ブラケット１３２は垂直方向に平行して垂下された一対のプレート１３２ａ，１３２ａを有し、両プレート１３２ａの上部同士は上側ピン１３３で接続され、下部同士は下側ピン１３４で接続されている。
【００２６】
上側ピン１３３には油圧シリンダ１５のチューブ側ブッシュが連結され、下側ピン１３４には把持爪１４の上端部１４０ａが連結され、さらに油圧シリンダ１５のロッド側ブッシュはピン１４１を介して把持爪１４の略中間部位に連結されている。
【００２７】
図３（ａ）は上記グラップル１１を駆動させる油圧制御回路を示したものであり、同図（ｂ）は図３（ａ）に示されるイからニの油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄと把持爪１４ａ〜１４ｄとの配置を平面から模式的に示したものである。
【００２８】
図３において、モータ２０を駆動源として可変容量形の油圧ポンプ２１が駆動し、この油圧ポンプ２１から吐出される圧油は、方向制御弁としてのコントロールバルブ２２によってその方向および流量が制御される。
【００２９】
コントロールバルブ２２は非作業時には中立位置ａに切り換えられ、操作ペダル２３が開方向（ｄ方向）に操作されるとｂ位置に切り換わり、閉方向（ｅ方向）に操作されるｃ位置に切り換わるようになっている。
【００３０】
このコントロールバルブ２２は給排路２４ａ〜２４ｃを通じてグラップル開閉回路２５に接続されている。
【００３１】
グラップル開閉回路２５は、イ〜ニで示す４本の油圧シリンダ１５ａ〜１５ｂを有し、給排路（第一油路）２４ａはイの油圧シリンダ１５ａとロの油圧シリンダ１５ｂの各ヘッド側油室（特定の把持爪を閉動作させる側の油室）に分岐して接続され、給排路（第二油路）２４ｂはハの油圧シリンダ１５ｃとニの油圧シリンダ１５ｄの各ヘッド側油室（特定の把持爪以外の把持爪を閉動作させる側の油室）に分岐して接続されている。
【００３２】
また、給排路２４ｃは、イ〜ニの油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄの各ロッド側油室にそれぞれ接続されている。
【００３３】
本実施形態では、対向するイの油圧シリンダ１５ａとロの油圧シリンダ１５ｂを特定の把持爪とし、この油圧シリンダ１５ａ，１５ｂについては、特定の把持爪のみ開閉させる特定作業、４本の把持爪１４ａ〜１４ｄを連動させて開閉させる通常作業のいずれの場合であっても開閉させることができるものとする。
【００３４】
一方、ハの油圧シリンダ１５ｃとニの油圧シリンダ１５ｄについては特定の把持爪以外の把持爪とし、上記通常作業の場合は開閉させることができるが、特定作業に切り換えられた場合は、開いた状態に固定される。
【００３５】
すなわち、従来のグラップルでは４本の把持爪１４ａ〜１４ｄを連動させて同時に開閉させていたが、本実施形態では幅の広い板状のスクラップや柱材として使用されていた径の大きい棒状スクラップ等もつかむことができるように、特定の把持爪１４ａ，１４ｂを選択的に開閉できるようにしている。
【００３６】
また、上記給排路２４ｃにはカウンタバランス弁１９が設けられている。特定の把持爪を閉じ動作させると、閉じ動作させない側の把持爪のシリンダロッド側の保持圧力も開放されるため、閉じ動作させない側の把持爪が自重降下によって徐々に閉じてしまう。そのため、油圧シリンダ１５のロッド側油室とコントロールバルブ２２との間にカウンタバランス弁１９を介在させ、把持爪１４の自重降下を防止するようになっている。
【００３７】
なお、把持爪１４の自重降下を防止する手段としては、これに限らず、個々の油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄについてそのロッド側油室に通じる給排路にそれぞれ逆止弁を設け、この逆止弁の二次側を油圧シリンダ１５のヘッド側油路２４ａ，２４ｂに接続してもよい。この構成においても、油圧シリンダ１５のヘッド側に作動油が供給された場合にのみロッド側が開放されるため、把持爪１４の自重降下を防止することができる。
【００３８】
また、給排路２４ａには速度調節回路２６が設けられている。この速度調節回路２６は、流量制御弁としての可変絞り２６ａと逆止弁２６ｂと、給排路２４ａに介設された方向切換弁２７とからなり、この方向切換弁２７はパイロット圧を受けてｆ位置からｇ位置に切り換わり、圧油を絞り２６ａ側に流して圧油の流量を一定量絞るようになっている。
【００３９】
上記絞られる一定量は、通常作業で４本の把持爪１４ａ〜１４ｄが閉じる速度と略一致するような値に設定される。
【００４０】
一方、給排路２４ｂには油路を開閉するための切換弁としてのカット弁２８が介設され、パイロット圧を受けて連通位置ｈから遮断位置ｉに切り換わるようになっている。
【００４１】
上記方向切換弁２７と上記カット弁２８のパイロット圧は、電磁切換弁２９から分岐して供給されるようになっており、したがって方向切換弁２７とカット弁２８の切換動作は連動する。
【００４２】
電磁切換弁２９は、通常、タンクに連通する連通位置ｊに切り換られており、切換手段としての特定作業切換スイッチ３０が閉じられると、ｋ位置に切り換わってパイロット圧Ｐａを供給するようになっている。
【００４３】
また、給排路２４ａと給排路２４ｂはバイパス油路２４ｄで接続されており、このバイパス油路２４ｄに逆止弁３１が設けられている。この逆止弁３１は、カット弁２８がｉ位置に切り換えられたときに、給排路２４ｂの圧油を給排路２４ａに導くことができるようになっている。
【００４４】
次に、上記グラップル作動回路の動作について説明する。
【００４５】
ａ）特定作業切換スイッチ３０が押されていない場合
操作ペダル２３を開方向（ｄ方向）に操作すると、コントロールバルブ２２がｂ位置に切り換わり、油圧ポンプ２１からの圧油は各油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄのロッド側油室に供給され、４本の把持爪１４ａ〜１４ｄが同時に開く。
【００４６】
操作ペダル２３を閉方向（ｅ方向）に操作すると、コントロールバルブ２２が中立位置ａを経由してｃ位置に切り換わり、油圧ポンプ２１からの圧油は給排路２４ａおよび２４ｃを通じて各油圧シリンダ１５ａ〜１５ｄのヘッド側油室に供給され、４本の把持爪１４ａ〜１４ｄが同時に閉じる。以上の開閉動作は従来のグラップルのそれと同じである。
【００４７】
ｂ）特定作業切換スイッチ３０が押された場合
４本の把持爪１４ａ〜１４ｄが全開状態にあることを前提とする。
【００４８】
特定作業切換スイッチ３０が押されると、電磁切換弁２９がｊ位置からｋ位置に切り換えられ、パイロット圧Ｐａが方向切換弁２７とカット弁２８の各制御ポートに与えられる。
【００４９】
カット弁２８がｈ位置からｉ位置に切り換わると、給排路２４ｂが遮断され、油圧ポンプ２１から吐出される圧油は専ら給排路２４ａを流れることになる。ただし、この給排路２４ａの方向切換弁２７はｆ位置からｇ位置に切り換わっているため、圧油は速度調節回路２６の絞り２６ａに導入され、それにより、流量が抑制される。すなわち、給排路２４ｂが遮断されることによって給排路２４ａを流れる圧油の流量が一気に増加し、把持爪１４ａ，１４ｂが高速で閉じ動作してしまわないようにしている。
【００５０】
操作ペダル２３を閉方向（ｅ方向）に操作すると、コントロールバルブ２２がｃ位置に切り換えられ、給排路２４ａを通じて供給される圧油はイおよびロの油圧シリンダ１５ａ，１５ｂのみに与えられる。それにより、４本爪を備えたグラップル１１は、２本爪のグラップルとして使用することができ、幅の広い板状のスクラップや柱材として使用されていた径の大きい棒状スクラップ等をつかんで持ち上げることができるようになる。
【００５１】
一方、操作ペダル２３を開方向（ｄ方向）に操作すると、コントロールバルブ２２がｂ位置に切り換わり、油圧ポンプ２１からの圧油はイおよびロの油圧シリンダ１５ａ，１５ｂのロッド側油室に供給され、油圧シリンダ１５ａ，１５ｂが縮小し、把持爪１４ａ，１４ｂが開かれる。
【００５２】
なお、特定作業を行う場合、一旦、すべての把持爪１４を全開状態にする必要があるが、カット弁２８が閉じられてもハおよびニの油圧シリンダ１５ｃ，１５ｄのヘッド側油室から排出される圧油については逆止弁３１を通じて給排路２４ａに流すことができるため、ハおよびニの油圧シリンダ１５ｃ，１５ｄについても迅速に開くことができる。
【００５３】
また、可変絞り２６ａの絞り開度を調節すれば、特定作業時における把持爪１４ａ，１４ｂの閉じ速度を必要に応じて変更することができる。
【００５４】
また、上記したグラップルは垂直軸まわりに回転できるものであるが、回転機能を持たないグラップルもある。この場合、特定作業時に作動させる把持爪を把持爪１４ａ，１４ｂに特定してしまうと作業がやりづらくなる場合がある。
【００５５】
このような回転機能を持たないグラップルでは、例えば、バイパス油路２４ｄの下流側に、給排路２４ａと２４ｂの流路を切り換える流路切換弁を設け、オペレータがこの流路切換弁を切り換えることにより、把持爪１４ａ，１４ｂを開閉動作させるか、または把持爪１４ｃ，１４ｄを開閉動作させるかを選択できるようにすればよい。そうすれば、作業環境に応じて特定の把持爪を選択することができるため、作業性が向上する。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、請求項１および２の本発明によれば、複数の把持爪を開閉動作させる複数の油圧シリンダと、全把持爪を連動して開閉させる全開閉動作と特定の把持爪のみ開閉させる特定開閉動作とを切り換える切換手段と、特定開閉動作に切り換えられたときに特定の把持爪のみ開閉可能とし、特定の把持爪以外の把持爪を開状態に固定するように油圧シリンダを制御する制御手段とを備えたため、切換手段によって特定開閉動作に切り換えると、特定の把持爪のみ制御手段によって開閉させることができ、特定の把持爪以外の把持爪については開いたまま固定することができる。それにより、例えば、対向する一対の把持爪を特定の把持爪として開閉させれば、幅の広い板状のスクラップや径の大きい棒状スクラップ等も把持することができるようになる。
【００５７】
請求項３の本発明によれば、上記給排路として、特定の把持爪を開動作させる油圧シリンダに通じる第一油路と特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる油圧シリンダに通じる第二油路とを方向制御弁に並列に接続し、制御手段として、切換手段によって特定開閉動作に切り換えられたときに第二油路を遮断する切換弁を備えたため、既存の油圧回路を大幅に変更することなく本発明を適用することができる。
【００５８】
請求項４の本発明によれば、切換弁によって第二油路が閉じられても特定の把持爪以外の把持爪を開動作させる油圧シリンダから排出される圧油は逆止弁を通じて第一油路に流れるため、特定の把持爪以外の把持爪についても迅速に開くことができる。
【００５９】
請求項５の本発明によれば、切換弁によって第二油路が閉じられても第一油路を流れる圧油の流量を抑制することができるため把持爪が高速で閉じ動作せず、通常の速度で閉じ動作を行うことができる。
【００６０】
請求項６の本発明によれば、作業機械が、下部走行体と、この下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体と、この上部旋回体の前端部に装備された作業アタッチメントと、この作業アタッチメントの先端部に設けられ複数の把持爪を有するグラップルと、このグラップルを制御する上記構成を有するグラップル制御回路とを備えているため、従来の４本爪を用いたスクラップつかみ作業と、特定の把持爪、例えば２本の把持爪を用いた作業とを使い分けることができ、スクラップの形状に影響されず、つかみ作業を確実に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のグラップルを備えた作業機械の全体図である。
【図２】図１に示すグラップルの要部拡大図である。
【図３】本発明のグラップル駆動回路図である。
【図４】従来のグラップルの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  作業機械
２  クローラ
３  下部走行体
４  上部旋回体
５  キャビン
６  作業アタッチメント
７  ブーム
８  アーム
１１  グラップル
１３  本体部
１４  把持爪
１５  油圧シリンダ
２１  油圧ポンプ
２２  コントロールバルブ
２３  操作ペダル
２４ａ〜２４ｃ  給排路
２５  グラップル開閉回路
２６  速度調節回路
２８  カット弁
２９  電磁切換弁
３０  特定作業切換スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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