(57)【要約】【課題】  共通のベースマシン及びブームシリンダユニットを用いながら、ブームの起伏力と作動速度について異なる性能(低速・大起伏力と高速・小起伏力)を発揮させる。【解決手段】  ブームを起伏させるブームシリンダユニット１７を第１〜第３の三本のブームシリンダ１８，１９，２０によって構成する。各シリンダ１８〜２０を作動させるブームシリンダ回路２１，２２，２３のうち、第２ブームシリンダ回路２２に第１切換弁２４と第２切換弁２６を設け、ブームの起伏に高速を求められる高所解体作業時に、両切換弁２４，２６によって第２ブームシリンダ１９に対する油圧の給排を停止し、第１、第３両ブームシリンダ１８，２０のみを作動させることによって高速・小推力モードでブームを起伏させるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンと、このベースマシンに起伏自在に取付けられたブームを有する作業アタッチメントと、この作業アタッチメントのブームを起伏させる複数本のブームシリンダから成るブームシリンダユニットと、このブームシリンダユニットを構成するブームシリンダのうち油圧を供給して作動させるシリンダの本数を切換えてシリンダ作動速度とシリンダ合計推力を低速・大推力モードと高速・小推力モードとの間で切換えるモード切換手段とを具備することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
ブームシリンダユニットは左右に並設された三本のブームシリンダを備え、モード切換手段は、低速・大推力モードで全シリンダを作動させ、高速・小推力モードで両側二本のシリンダを作動させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項３】
ブームシリンダユニットの各ブームシリンダを作動させるシリンダ回路のうち、作動状態と非作動状態とに切換えられるブームシリンダのシリンダ回路に、同シリンダに対する油圧の給排を行う位置と油圧の給排を停止させる位置との間で作動する第１切換弁と、同シリンダの両側油室をタンクに開放する位置と遮断する位置との間で切換わる第２切換弁が設けられ、この第１及び第２切換弁によってモード切換手段が構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械。
【請求項４】
高速・小推力モードで油圧の給排を停止されるブームシリンダの両側油室が連通路によって連通接続され、かつ、上記連通路に設けられた第２切換弁を介してタンクに接続されたことを特徴とする請求項３記載の作業機械。
【請求項５】
ブームシリンダユニットの各ブームシリンダを作動させるシリンダ回路に、ブーム倒し方向のシリンダ作動速度を規制するスローリターン弁が設けられるとともに、両モードを通じて作動するブームシリンダのシリンダ回路に、上記スローリターン弁をバイパスさせるバイパス回路と、このバイパス回路を高速・小推力モードで開通させ低速・大推力モードで遮断するバイパス制御弁が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
作業アタッチメントが取付けられるベースマシンのアタッチメント取付部材が、取付部材本体と、この取付部材本体に着脱可能に連結されるアダプタとによって構成され、ブーム及び各ブームシリンダの基端部が上記アダプタに取付けられたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブームを備えた作業アタッチメントをベースマシンに取付け、ブームシリンダで起伏させる作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル等を解体する解体機を例にとって説明する。
【０００３】
たとえば高層ビルの解体作業には、建物の上部を解体する高所解体作業と、地下部分(地下構造物や基礎)を解体する低所解体作業とがあり、高所解体作業には、図５に示す超ロングアタッチメント付きの高所解体機が使用される。
【０００４】
この高所解体機は、下部走行体１と、この下部走行体１上に垂直軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２とから成るベースマシンＡの前部に、起伏自在な長尺のブーム３を備えた作業アタッチメントＢが装着されて構成される。
【０００５】
この作業アタッチメントＢのブーム３は、上下複数段の単位ブームが連結されて構成され、最も基端側の単位ブームである第１段ブーム４の基端部(ブームフット)が、上部旋回体２に設けられたアタッチメント取付部材５にブームフットピン６によって取付けられる。
【０００６】
そして、このブーム３の先端に開閉式の圧砕装置７が設けられ、この圧砕装置７によりコンクリート塊等が圧砕されて建物の解体が行われる(特許文献１参照)。
【０００７】
一方、低所解体作業時には、ベースマシンＡはそのままで作業アタッチメントが取り替えられて図６に示す低所解体機が構成される。
【０００８】
この低所解体機の作業アタッチメントＣは、高所解体機のブーム３よりも短尺のブーム８の先端に圧砕装置またはバケット９が取付けられて成り、図６二点鎖線で示すようにブーム８を前傾させて地下構造物等の解体を行う。
【０００９】
この高所解体機及び低所解体機の両者を通じて、ブーム３，８とアタッチメント取付部材５との間にブームシリンダユニット１０が設けられる。
【００１０】
このブームシリンダユニット１０は、図７に示すように油圧的に並列に接続された状態でブーム幅方向(左右方向)に間隔を置いて設けられた二本のブームシリンダ１１，１２から成り、この両ブームシリンダ１１，１２が同期して伸縮作動することによりブーム３，８(作業アタッチメントＢ，Ｃ)が起伏作動する。
【００１１】
図７中、１３は油圧源としての油圧ポンプ、Ｔはタンク、１４は両シリンダ１１，１２の作動を制御するコントロールバルブ、１５は負荷保持用のカウンタバランス弁、１６，１６はブーム倒し方向のシリンダ作動速度をブーム起こし方向の作動速度よりも低くするスローリターン弁である。
【特許文献１】特開平７−３１０４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来、このように作業アタッチメントＢ，Ｃの取り替えによって高所解体機と低所解体機とに使い分けられる機械においては、次のような問題があった。
【００１３】
高所解体機の場合、機械の重心が高くて安定度が低いため、安全性の観点から作業アタッチメントＢの起伏速度(とくに起立速度)、すなわちブームシリンダ１１，１２の作動速度が比較的低速に設定される。
【００１４】
一方、作業アタッチメントＢは、長尺かつ大重量であるため、作業時に大きな起伏力を要する上に、同アタッチメントＢは図５二点鎖線で示すように地上で組立てられ、ブームシリンダユニット１０によって起こされるため、この自立操作のためにも大きな起伏力が必要となる。
【００１５】
これに対し、低所解体機においては、高所解体機とは対照的に、素早いブーム動作が必要な一方で、アタッチメントＣが軽くて重心も低いことから起伏力は小さくてよい。
【００１６】
このように、二種類の解体機は、アタッチメントの作動速度と起伏力の点で正反対の特性を要求される。
【００１７】
ここで、ブーム起伏力を決める要素としてブームシリンダユニット１０の推力があり、この推力は、両ブームシリンダ１１，１２の合計受圧面積と最大ポンプ圧とによって決まる。そして、上記受圧面積は両ブームシリンダ１１，１２のサイズ(径)によって決まるため、シリンダサイズは、必要とされる起伏力の最大値、すなわち、ブーム自立時の起立力によって決められる。
【００１８】
従って、シリンダサイズが大きく設定され、ブームシリンダ１１，１２の作動速度が低速に設定されるため、低所解体機におけるブーム作動速度が不足し、求められる作業性能が得られない。
【００１９】
なお、対策としてエンジンを大形化し、ポンプ流量を増加させることが考えられるが、こうするとベースマシンＡが大形化するため得策でない。また、ブームシリンダユニット１０の両ブームシリンダ１１，１２を作業の種類に適したサイズのものに取り替えることも考えられるが、設備の不十分な現場での取替えはきわめて困難で実情に合わない。
【００２０】
以上の理由で、従来、一つの機械(ベースマシンＡ)で低速・大起伏力の高所解体作業と、高速・小起伏力の低所解体作業を両立させることが困難となっていた。
【００２１】
そこで本発明は、共通のベースマシン及びブームシリンダユニットを用いながら、ブームの起伏力と作動速度について異なる性能(低速・大起伏力と高速・小起伏力)を発揮させることができる作業機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１の発明は、ベースマシンと、このベースマシンに起伏自在に取付けられたブームを有する作業アタッチメントと、この作業アタッチメントのブームを起伏させる複数本のブームシリンダから成るブームシリンダユニットと、このブームシリンダユニットを構成するブームシリンダのうち油圧を供給して作動させるシリンダの本数を切換えてシリンダ作動速度とシリンダ合計推力を低速・大推力モードと高速・小推力モードとの間で切換えるモード切換手段とを具備するものである。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、ブームシリンダユニットは左右に並設された三本のブームシリンダを備え、モード切換手段は、低速・大推力モードで全シリンダを作動させ、高速・小推力モードで両側二本のシリンダを作動させるように構成されたものである。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、ブームシリンダユニットの各ブームシリンダを作動させるシリンダ回路のうち、作動状態と非作動状態とに切換えられるブームシリンダのシリンダ回路に、同シリンダに対する油圧の給排を行う位置と油圧の給排を停止させる位置との間で作動する第１切換弁と、同シリンダの両側油室をタンクに開放する位置と遮断する位置との間で切換わる第２切換弁が設けられ、この第１及び第２切換弁によってモード切換手段が構成されたものである。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項３の構成において、高速・小推力モードで油圧の給排を停止されるブームシリンダの両側油室が連通路によって連通接続され、かつ、上記連通路に設けられた第２切換弁を介してタンクに接続されたものである。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、ブームシリンダユニットの各ブームシリンダを作動させるシリンダ回路に、ブーム倒し方向のシリンダ作動速度を規制するスローリターン弁が設けられるとともに、両モードを通じて作動するブームシリンダのシリンダ回路に、上記スローリターン弁をバイパスさせるバイパス回路と、このバイパス回路を高速・小推力モードで開通させ低速・大推力モードで遮断するバイパス制御弁が設けられたものである。
【００２７】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、作業アタッチメントが取付けられるベースマシンのアタッチメント取付部材が、取付部材本体と、この取付部材本体に着脱可能に連結されるアダプタとによって構成され、ブーム及び各ブームシリンダの基端部が上記アダプタに取付けられたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、モード切換手段(請求項３では第１及び第２切換弁)により、ブームシリンダユニットを構成する複数本のブームシリンダのうち油圧を供給して作動させるシリンダの本数を切換えて、低速・大推力(大起伏力)のモードと、高速・小推力(小起伏力)のモードとに切換える構成としたから、作業の種類に応じて適正なモードを選択することができる。
【００２９】
すなわち、高所解体作業時には、ブームシリンダユニットのすべて(請求項２では三本)のブームシリンダを作動させる低速・大推力モードにより作業アタッチメントの自立操作を含めて大きな起伏力で安定した作業を行うことができ、低所解体作業時には、少数(同、二本)のブームシリンダを作動させる高速・小推力モードにより作業アタッチメントを素早く作動させて能率良く作業することができる。
【００３０】
また、低所解体作業時において、地下の基礎スラブを根切りする際にブーム起伏力が不足する場合等に、低速・大推力モードに切換えてブーム起伏力をアップさせることもできる。
【００３１】
ここで、ブームシリンダユニットを構成するブームシリンダの本数は理論上は限定されないが、請求項２のように三本のブームシリンダを用い、低速・大推力モードで全ブームシリンダ、高速・小推力モードで両側二本のブームシリンダを作動させる構成をとれば、両モードでシリンダ推力がブームにバランス良く作用し、ブームに偏荷重を作用させずにシリンダ推力をブーム起伏力として効率良く作用させることができる。
【００３２】
この場合、高速・小推力モードで油圧を供給されない非作動シリンダは、作動する他のシリンダに追従して動くのみで推力は発生しない。
【００３３】
このとき、非作動シリンダの両側油室はそれぞれタンクに開放して作動油を自由に出入りさせるようにしてもよいし、両側油室の体積が同じで作動油の流入、流出量が等しい両ロッド型シリンダを用いる場合は両側油室を連通させるだけでもよい。
【００３４】
また、片ロッド型のシリンダを用いる場合に、請求項４のように非作動シリンダの両側油室を連通させてタンクに開放する構成をとれば、タンクに対する作動油の出入りが両側油室の体積差分だけの少量ですむため、タンク配管が小径ですむ。
【００３５】
ところで、ブームシリンダ回路においてブーム倒し方向のシリンダ作動速度をスローリターン弁で規制する技術は公知である。
【００３６】
請求項５の構成によると、この公知技術を前提として、高速・小推力モードでバイパス制御弁とバイパス回路によってスローリターン弁をバイパスさせるため、ブーム倒し方向のシリンダ速度を速め、低所解体作業等の作業能率を高めることができる。
【００３７】
また、本発明において三本以上のブームシリンダを用いる場合、作業アタッチメントの分解・組立時に太くて重いこのブームシリンダをベースマシンに対して脱着するとなると、従来以上に面倒な作業となる。
【００３８】
この点、請求項６の構成によると、ベースマシンのアタッチメント取付部材を、取付部材本体と、これに着脱可能に連結されるアダプタとによって構成し、このアダプタにブーム及び各ブームシリンダの基端部を取付けたから、アタッチメントの分解・組立時に、ブームシリンダユニットをアダプタに取付けた状態のままアダプタとともに取付部材本体から取外して分解し、輸送し、組立てることができる。すなわち、ブームシリンダユニット単独での脱着作業が不要となり、組立、分解、輸送に有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００４０】
この実施形態においては、図１，２に示すようにブームシリンダユニット１７が、左右に並設された三本のブームシリンダ(以下、片側から順に第１、第２、第３ブームシリンダという)１８，１９，２０によって構成される。
【００４１】
各ブームシリンダ１８〜２０を作動させる第１〜第３各ブームシリンダ回路２１，２２，２３は、カウンタバランス弁１５及びスローリターン弁１６を備え、互いに並列状態で、方向制御弁１４を介して共通の油圧ポンプ１３及びタンクＴに接続されている。
【００４２】
各ブームシリンダ回路２１〜２３のうち、第２ブームシリンダ回路２２は、シリンダ縮小側及び伸長側の双方が、モード切換手段を構成する第１切換弁２４，２４を介してコントロールバルブ１４に接続されている。
【００４３】
この第１切換弁２４，２４は、手動操作、もしくは油圧式または電磁式の遠隔操作により、図１に示すように第２ブームシリンダ回路２２をコントロールバルブ１４に接続して油圧の給排を可能とする接続状態と、図２に示すようにコントロールバルブ１４から遮断して油圧の給排を停止する遮断状態との間で切換わり作動する。
【００４４】
従って、第２ブームシリンダ１９は、この第１切換弁２４，２４の接続状態でのみ、コントロールバルブ１４の操作時に油圧の給排を受けて作動する。
【００４５】
これに対し、第１及び第２両ブームシリンダ回路２１，２３は直接、コントロールバルブ１４に接続され、コントロールバルブ１４の操作時に常時作動する。
【００４６】
また、第２ブームシリンダ回路２２には、第２ブームシリンダ１９の両側油室１９ａ，１９ｂ同士を連通させる連通路２５が設けられ、この連通路２５に、モード切換手段を構成する手動式、油圧パイロット式または電磁式の第２切換弁２６，２６が設けられている。
【００４７】
この第２切換弁２６，２６は、シリンダ両側油室１９ａ，１９ｂを連通させる連通状態(図２の状態)と、遮断する遮断状態(図１の状態)との間で切換わり作動し、連通状態で両側油室１９ａ，１９ｂが相連通してタンクＴに開放される。
【００４８】
この構成において、図５に示す高所解体機による作業時には、図１に示すように第１切換弁２４，２４が接続状態、第２切換弁２６，２６が遮断状態とされる。
【００４９】
この状態では、全ブームシリンダ１８〜２０が同時に油圧の給排を受け、負荷を均等に分担しながら同期作動する。従って、速度は低いが大きなシリンダ推力(ブーム起伏力)を発揮する低速・大推力モードとなり、アタッチメント自立操作も楽に行うことができる。
【００５０】
一方、図６に示す低所解体機による作業時には、図２に示すように第１切換弁２４，２４が遮断状態、第２切換弁２６，２６が連通状態にそれぞれ切換えられる。
【００５１】
この状態では、第２ブームシリンダ１９への油圧の給排が停止するとともに、シリンダ両側油室１９ａ，１９ｂが相連通してタンクＴに開放するため、同シリンダ１９は、推力を発生しないフリーな状態で第１、第３両ブームシリンダ１８，２０に追従した動きのみを行う。
【００５２】
従って高速・小推力モードとなり、ブーム起伏力は高所解体機の場合の２／３となるが速度は１．５倍に増加するため、素早い動きで作業を能率良く行うことができる。
【００５３】
このとき、両側油室１９ａ，１９ｂの体積差による作動油の流入、流出量の差はタンクＴからの油の吸収、排出によって自動的に吸収される。
【００５４】
このように、ポンプ流量を増やすためにエンジンを大形化し、またはブームシリンダを取り替えることなく、第１及び第２両切換弁２４，２６の切換操作のみによって、高所解体機に適した低速・大推力モードと、低所解体機に適した高速・小推力モードとに切換えることができる。
【００５５】
また、高速・小推力モードでの低所解体作業時において、地下の基礎スラブを根切りする際にブーム起伏力が不足する場合等に、低速・大推力モードに切換えてブーム起伏力をアップさせることもできる。
【００５６】
一方、この実施形態では、上記基本構成に加えて次の(Ｉ)(ＩＩ)の構成がとられている。
【００５７】
(Ｉ)  第1及び第３両ブームシリンダ回路２１，２３に、スローリターン弁１６をバイパスさせるバイパス回路２８，２８と、このバイパス回路２８，２８を開閉するバイパス制御弁２９とが設けられている。
【００５８】
バイパス制御弁２９は、図1に示す低速・大推力モードではバイパス回路２８を遮断し、図２に示す高速・小推力モードでバイパス回路２８を開通させる。
【００５９】
これにより、高速・小推力モードによる低所解体作業時に、第１及び第３両ブームシリンダ１８，２０のスローリターン作用を無効とし、ブーム倒し操作を高速化して作業能率をさらに上げることができる。
【００６０】
(ＩＩ)  この実施形態のように三本のブームシリンダ１８〜２０によってブームシリンダユニット１７を構成した場合、図５，６に示す両解体機における作業アタッチメントＢ，Ｃの分解・組立時に、太くて重い三本のブームシリンダ１８〜２０をベースマシンＡに対して脱着するとなると、きわめて面倒な作業となる。
【００６１】
そこで、この点の対策として、図３，４に示すようにベースマシンＡの上部旋回体２に設けられるアタッチメント取付部材３０が、取付部材本体３１と、これに着脱可能に連結されるアダプタ３２とによって構成され、ブーム３及び各ブームシリンダ１８〜２０基端部がアダプタ３２にブームフットピン３３、シリンダフットピン３４によって取付けられている。
【００６２】
なお、ブーム３は、組立・分解・輸送の便を考慮して、最も基端側の単位ブームである第１段ブーム４が複数のセクションに分割され、この第１段ブーム４の最も基端側のセクション４ａにブームシリンダユニット１７の先端側が取付けられている。
【００６３】
この構成とすれば、作業アタッチメントＢ，Ｃの分解・組立時に、図４に示すようにブームシリンダユニット１７をアダプタ３２に取付けた状態のままアダプタ３２とともに取付部材本体３１から取外して分解し、輸送し、組立てることができる。すなわち、ブームシリンダユニット１７単独での脱着作業が不要となり、組立、分解、輸送に有利となる。
【００６４】
ところで、上記実施形態では三本のブームシリンダ１８〜２０によってブームシリンダユニット１７を構成したが、ブーム支持のバランス等の点で問題がなければ二本または４本以上のブームシリンダでブームシリンダユニットを構成してもよい。
【００６５】
また、本発明は解体機に限らず、高所または低所の作業を行う他のアタッチメント付き作業機械(たとえば深掘掘削機)にも上記実施形態同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態にかかる解体機に用いられるブームシリンダユニットの油圧回路図である。
【図２】図１の状態からシリンダの作動状態を切換えた油圧回路図である。
【図３】同解体機の一部側面図である。
【図４】図３のさらに一部を拡大して示す図である。
【図５】高所解体機の概略側面図である。
【図６】低所解体機の概略側面図である。
【図７】従来の解体機におけるブームシリンダユニットの油圧回路図である。
【符号の説明】
【００６７】
Ａ  ベースマシン
１  下部走行体
２  上部旋回体
３，８  ブーム
Ｂ，Ｃ  作業アタッチメント
１７  ブームシリンダユニット
１８，１９，２０  ブームシリンダ
２１，２２，２３  ブームシリンダ回路
２４  モード切換手段を構成する第１切換弁
２６  同、第２切換弁
２５  シリンダの両側油室を連通させる連通路
２７  連通路をタンクに接続するタンクライン
１６  スローリターン弁
２８  バイパス回路
２９  バイパス制御弁
３０  アタッチメント取付部材
３１  取付部材本体
３２  アダプタ
【図１】
2005105522.tif 000003
【図２】
2005105522.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005105522.tif 000007
【図６】
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【図７】
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