(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機操作手段の操作量に応じたパイロット圧を第１のパイロット管路を介して操作部に受けて切換わり、油圧ポンプからの吐出油を作業機の油圧アクチュエータに供給する第１の操作弁と、
アタッチメント操作手段の操作量に応じたパイロット圧を第２のパイロット管路を介して操作部に受けて切換わり、油圧ポンプからの吐出油をアタッチメントの油圧アクチュエータに供給する第２の操作弁とを備えた油圧ショベルのアタッチメント制御装置において、
作業機操作手段が操作されたことを検出する操作検出手段と、
第２のパイロット管路に配設された電磁制御弁と、
操作検出手段からの信号により作業機操作手段が操作されたことが検出された場合に前記電磁制御弁にパイロット圧を減圧する所定電流値を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする油圧ショベルのアタッチメント制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧ショベルのアタッチメント制御装置において、
前記制御装置が電磁制御弁に出力する所定電流値が可変であることを特徴とする油圧ショベルのアタッチメント制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の油圧ショベルのアタッチメント制御装置において、
前記油圧ポンプを主油圧ポンプとし、
第１の操作弁及び第２の操作弁の油圧回路を応援する圧油を吐出する少なくとも１つの副油圧ポンプと、
主油圧ポンプの吐出側管路と副油圧ポンプの吐出側管路とを接続する管路に配設され、該回路の開閉を切換える切換弁とをさらに備え、
前記制御装置は、操作検出手段からの信号により作業機操作手段が操作されたことが検出された場合に、切換弁を「開」にする指令信号を出力することを特徴とする油圧ショベルのアタッチメント制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルのアタッチメント制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルは、作業機の先端に装着したバケットを用いて掘削作業を行なうほか、バケットの代わりに油圧ブレーカや圧砕機等の各種アタッチメントを装着して様々な作業を行なう。図１は、油圧ブレーカを装着して破砕作業を行なう油圧ショベルを示している。
油圧ショベル１は、作業機４の先端に油圧ブレーカ１０を装着し、破砕対象物（図１の場合は地面）に対しチゼル１０ｂを略垂直に押し当てて破砕作業を行なう。破砕対象物がコンクリートや岩石等の頑強なものの場合、ブームシリンダ１１を短縮駆動してブーム８を下げて作業機４で地面に対して突っ張ることにより、下部走行体２の前部を浮かせて、車体重量の一部をチゼル１０ｂに作用させることにより、破砕力を大きく稼いで作業効率を上げている。
【０００３】
図４は、従来技術に係る油圧回路を示している。
エンジン２０を駆動源として回転する第１の可変容量型油圧ポンプ２１（以後、主油圧ポンプ２１と呼ぶ）及び第２の可変容量型油圧ポンプ２２（以後、副油圧ポンプ２２と呼ぶ）の吐出側は、管路２３，２４にそれぞれ接続されており、管路２３，２４にはそれぞれリリーフ弁２５ａ，２５ｂが接続されている。
管路２３はブーム操作弁２６及びアタッチメント操作弁２７に接続され、主油圧ポンプ２１から吐出される圧油をこれらの操作弁２６，２７に供給している。ブーム操作弁２６は、２次側の管路２６Ａ，２６Ｂを介してブームシリンダ１１に接続されている。アタッチメント操作弁２７は、２次側の管路２７Ａを介して油圧ブレーカ１０に内設されたブレーカシリンダ１０ａに接続されている。管路２７Ａには安全弁２８が接続されている。また、ブレーカシリンダ１０ａのドレン側にはフィルター２９が接続されている。
管路２４は、図示しない操作弁（例えば、旋回操作弁やアーム操作弁等）に接続されている。
【０００４】
また、管路２４には減圧弁３０が接続されており、減圧弁３０の２次側の管路３１を介してブーム操作レバー３２のパイロット弁３３、アタッチメント操作ペダル３４のパイロット弁３５及び図示しないパイロット弁（例えば、旋回操作用のパイロット弁やアーム操作用のパイロット弁等）にパイロット圧を供給している。
パイロット弁３３は、減圧部３３ａ，３３ｂを備えている。減圧部３３ａはパイロット管路３６Ａを介してブーム操作弁２６の操作部２６ａと接続し、減圧部３３ｂはパイロット管路３６Ｂを介してブーム操作弁２６の操作部２６ｂと接続している。図２に示すとおり、減圧部３３ａはブーム下げ駆動を操作し、減圧部３３ｂはブーム上げ駆動を操作する。
パイロット弁３５は、減圧部３５ａ，３５ｂを備えている。減圧部３５ａはパイロット管路３７Ａを介してアタッチメント操作弁２７の操作部２７ａと接続し、減圧部３５ｂはパイロット管路３７Ｂを介してアタッチメント操作弁２７の操作部２７ｂと接続している。図２に示すとおり、減圧部３５ａはブレーカ駆動を行なう。
【０００５】
パイロット圧を供給する管路３１には、コントローラ５８からの指令信号により切換えられる電磁切換弁３９が接続されている。電磁切換弁３９からの出力油圧は、主油圧ポンプ２１の吐出側管路２３と、副油圧ポンプ２２の吐出側管路２４とを接続する管路４０上に介在する切換弁４１に接続され、切換弁４１の開閉を切換えている。コントローラ５８には合分流切換スイッチ４２が接続されており、この合分流切換スイッチ４２の切換信号に応じて、コントローラ５８は電磁切換弁３９に切換信号を出力する。
【０００６】
図１のように、ブーム８を下げながら油圧ブレーカ１０を駆動する複合操作を行なう場合、ブーム操作レバー３２を位置Ａに操作すると共に、アタッチメント操作ペダル３４をフル操作位置である位置Ｃに操作する。
ブーム操作レバー３２を位置Ａに操作すると、パイロット弁３３の減圧部３３ａにより減圧弁３０からのパイロット圧は、パイロット管路３６Ａを介してブーム操作弁２６の操作部２６ａに作用し、ブーム操作弁２６は中立位置ｎから位置ａに切換わる。アタッチメント操作ペダル３４を位置Ｃに操作すると、パイロット弁３５の減圧部３５ａにより減圧弁３０からのパイロット圧は、パイロット管路３７Ａを介してアタッチメント操作弁２７の操作部２７ａに作用し、アタッチメント操作弁２７は中立位置ｎから位置ａに切換わる。これにより、主油圧ポンプ２１から吐出する圧油は、管路２６Ａを介してブームシリンダ１１のヘッド室に供給されブーム８が下がり、管路２７Ａを介してブレーカシリンダ１０ａに供給され油圧ブレーカ１０が駆動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
すなわち、油圧ブレーカ１０には安全弁２８が備えられているため、管路２７Ａの油圧は安全弁２８の設定圧以下に抑えられてしまい、アタッチメント操作弁２７が位置ａに操作されているとき、アタッチメント操作弁２７の１次側の管路２３の油圧も安全弁２８の設定圧により抑えられてしまう。このため、ブームシリンダ１１に供給する圧油の油圧も上昇せずに、上部旋回体２の前部を持ち上げるまで作業機４を突っ張っることができない。これにより、車体重量を利用しての破砕作業を行なうことができない。
【０００８】
ブーム下げ駆動が可能な場合でも、ブーム下げの抗力が大きくなると、圧油が負荷の軽いブレーカシリンダ１０ａの方に多く流れてしまい、ブーム８の駆動速度が遅くなる。合分流スイッチ４２を切換えて切換弁４１を「開」にすることにより、副油圧ポンプ２２の吐出油を切換弁４１を介して管路２３に合流させた場合であっても、流量が増加するためブームの駆動速度は速くなるが、管路２３の油圧は上昇しないため、上部旋回体２の前部を持ち上げるまでブーム８を突っ張っることができない。
【０００９】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、アタッチメントと作業機を同時操作した場合であっても、アタッチメントの安全弁の設定圧に影響されず、作業機のアクチュエータに高圧の圧油を供給することのできる油圧ショベルのアタッチメント制御装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、作業機操作手段の操作量に応じたパイロット圧を第１のパイロット管路を介して操作部に受けて切換わり、油圧ポンプからの吐出油を作業機の油圧アクチュエータに供給する第１の操作弁と、アタッチメント操作手段の操作量に応じたパイロット圧を第２のパイロット管路を介して操作部に受けて切換わり、油圧ポンプからの吐出油をアタッチメントの油圧アクチュエータに供給する第２の操作弁とを備えた油圧ショベルのアタッチメント制御装置において、作業機操作手段が操作されたことを検出する操作検出手段と、第２のパイロット管路に配設された電磁制御弁と、操作検出手段からの信号により作業機操作手段が操作されたことが検出された場合に前記電磁制御弁にパイロット圧を減圧する所定電流値を出力する制御装置とを備えたことを特徴としている。
また、前記制御装置が電磁制御弁に出力する所定電流値が可変であることを特徴としている。
さらに、前記油圧ポンプを主油圧ポンプとし、第１の操作弁及び第２の操作弁の油圧回路を応援する圧油を吐出する少なくとも１つの副油圧ポンプと、主油圧ポンプの吐出側管路と副油圧ポンプの吐出側管路とを接続する管路に配設され、該回路の開閉を切換える切換弁とをさらに備え、前記制御装置は、操作検出手段からの信号により作業機操作手段が操作されたことが検出された場合に、切換弁を「開」にする指令信号を出力することを特徴としている。
【００１１】
即ち、作業機操作手段が操作された場合にアタッチメント用の操作弁へのパイロット圧を電磁制御弁で減圧するので、アタッチメント操作手段をフル操作した場合であってもアタッチメント用の操作弁の開口量が絞られる。これにより、アタッチメントに安全弁が設けられていても、アタッチメント用の操作弁の１次側の油圧を、安全弁の設定圧により制限を受けるアタッチメント側の（２次側の）油圧よりも高圧にすることができる。したがって、この高圧になった油圧を作業機用の操作弁を介して作業機の油圧アクチュエータに供給することが可能となり、作業機の駆動力を大きくすることができ作業能力を向上することができる。
また、アタッチメント用の操作弁へのパイロット圧の減圧レベルを可変とすることができるので、安全弁の設定圧が異なる仕様のアタッチメントに対しても、作業機の駆動力を大きくできるようにアタッチメント用の操作弁の開口量を変更できる。すなわち、設定圧仕様の異なるアタッチメントに容易に対応することができる。
さらに、作業機操作手段が操作された場合に、副油圧ポンプの吐出油を合流するので、作業機への油量を確保することができ作業効率を向上できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。
図１は、油圧ショベルによる破砕作業の様子を示す側面図である。
油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２に対して旋回自在に装着された上部旋回体３と、上部旋回体３の前部に装着された作業機４とを有している。作業機４は、上部旋回体３の前部略中央に基端部を上部旋回体３に対して俯仰自在に装着されたブーム８と、ブーム８の先端に基端部を回動自在に装着されたアーム９とを有しており、作業用のアタッチメントとして油圧ブレーカ１０がその基端部をアーム９の先端部に回動自在に装着されている。作業機４はさらに、上部旋回体３とブーム８との間に介装されたブームシリンダ１１と、ブーム８とアーム９との間に介装されたアームシリンダ１２と、アーム９と油圧ブレーカ１０との間に介装されたバケットシリンダ１３とを有しており、これら油圧シリンダ１１，１２，１３の伸縮駆動により作業機４は駆動される。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る油圧回路を示している。なお、図４と同一の構成には同一の符号をつけて説明を省略する。
パイロット弁３３のブーム下げ側の減圧部３３ａとブーム操作弁２６の操作部２６ａとを接続するパイロット管路３６Ａには圧力スイッチ４３が装着され、コントローラ３８に検出信号を伝えている。
パイロット弁３５のブレーカ駆動側の減圧部３５ａとアタッチメント操作弁２７の操作部２７ａとを接続するパイロット管路３７Ａには、コントローラ３８からの指令信号により駆動する電磁比例制御弁４４が装着されている。
コントローラ３８には、ブレーカモードのオンオフを切換えるモードスイッチ４５と、電磁比例制御弁４４への出力電流値を設定する出力設定器４６とがさらに接続されている。
作業用アタッチメントとして、バケットや圧砕機等が装着されブレーカモードオフが選択されている場合には、コントローラ３８は電磁比例制御弁４４が全開となる電流を電磁比例制御弁４４に出力している。油圧ブレーカ１０が装着されブレーカモードが選択された場合、圧力スイッチ４３からの検出信号によりブーム下げ操作が検出されたとき、コントローラ３８は出力設定器４６に設定された出力電流を電磁比例制御弁４４に出力する。
【００１４】
次に、上記構成による作動に付いて説明する。
まず、ブームシリンダ１１を短縮駆動するときには、ブーム操作レバー３２を位置Ａに操作すると、減圧弁３０からのパイロット圧は管路３１を介してパイロット弁３３の減圧部３３ａに導かれ、この減圧部３３ａの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部３３ａの入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記パイロット圧はこの減圧部３３ａのパイロット管路３６Ａを介してブーム操作弁２６の下げ側操作部２６ａに作用し、ブーム操作弁２６は中立位置ｎから位置ａに切換わる。これにより、主油圧ポンプ２１からの吐出油は管路２６Ａを介してブームシリンダ１１のヘッド室に流入する。このため、ブームシリンダ１１のボトム室からの戻り油はブーム操作弁２６を介してタンクへドレーンし、ブームシリンダ１１は短縮駆動する。
ブームシリンダ１１を伸長駆動するときには、ブーム操作レバー３２を位置Ｂに操作することにより、上記と同様にしてブームシリンダ１１を伸長駆動することができる。また、図示しない操作手段のパイロット弁（例えば、旋回操作用パイロット弁やアーム操作用パイロット弁等）を操作することにより、同様にしてそれぞれに対応する油圧アクチュエータを駆動（伸縮駆動または旋回駆動）することができる。
なお、例えば、ブーム操作レバー３２をレバーの中立位置と位置Ａとの中間まで操作（ハーフ操作）したときは、管路３１からのパイロット圧は減圧部３３ａによりレバー操作量に応じて減圧され、パイロット管路３６Ａを介してブーム操作弁２６の下げ側操作部２６ａに作用し、ブーム操作弁２６はレバー操作量に応じて中立位置ｎと位置ａとの中間位置に切換わり、管路２６Ａへの圧油が絞られ流量が減少するので、ブーム８はレバー操作量に応じた駆動速度となる。
【００１５】
油圧ブレーカ１０を駆動するときにも、アタッチメント操作ペダル３４をフル操作位置である図中の位置Ｃに操作することにより、上記と同様に、パイロット圧は減圧部３５ａのパイロット管路３７Ａを介してアタッチメント操作弁２７の操作部２７ａに作用し、アタッチメント操作弁２７は中立位置ｎから位置ａに切換わる。（ブーム操作レバー３２が中立位置であり圧力スイッチ４３がオフであるため、コントローラ３８は電磁比例制御弁４４に全開指令電流を出力しているので、電磁比例制御弁４４によるパイロット圧の減圧はなされていない。）これにより、主油圧ポンプ２１から吐出する圧油は管路２７Ａを介してブレーカシリンダ１０ａに供給され油圧ブレーカ１０が駆動する。このとき、安全弁２８の作用により、管路２７Ａの油圧は安全弁２８の設定圧以下に制限されている。
本実施形態における作業用アタッチメントの油圧ブレーカ１０は、単方向流れの単動アクチュエータであるので、アタッチメント操作弁２７の中立位置ｎ及び位置ａの切換のみで駆動可能で、アタッチメント操作弁２７の位置ｂへの切換は不要である。このため、アタッチメントとして油圧ブレーカ１０を作業機４に装着する場合には、アタッチメント操作ペダル３４が図中の矢印Ｄ方向に傾動しないように、アタッチメント操作ペダル３４にストッパ４７を設けている。
【００１６】
つぎに、ブーム下げ駆動とブレーカ駆動との複合操作での作動に付いて説明する。
油圧ブレーカ１０を用いて地面の破砕作業を行なう場合、油圧ブレーカ１０単独の破砕力では不十分な場合に破砕力を大きくするため、図１に示すように、ブーム８を下げ方向に駆動して下部走行体２の前部が浮き上がるまで突っ張り、油圧ショベル１の車体重量の一部を油圧ブレーカ１０のチゼル１０ｂを介して地面に加えることにより、破砕力をアップして作業を行なう。すなわち、ブーム下げ駆動とブレーカ駆動との複合操作である。
【００１７】
ブレーカモードにてブーム操作レバー３２をブーム下げの位置Ａまで操作すると同時に、アタッチメント操作ペダル３４を位置Ｃまで操作した場合、パイロット弁３３の減圧部３３ａからのパイロット圧により、ブーム操作弁２６は中立位置ｎから位置ａに切換わる。また、パイロット弁３３の減圧部３３ａからのパイロット圧により、パイロット管路３６Ａに装着された圧力スイッチ４３がオンとなり、ブーム８の下げ操作が行なわれたことが検出される。コントローラ３８は、ブレーカーモードにおいてブーム下げ操作が行なわれている場合には、出力設定器４６の設定値に応じた指令電流値を電磁比例制御弁４４に出力する。このため、アタッチメント操作ペダル３４の操作により、パイロット弁３５の減圧部３５ａからのパイロット圧は、このパイロット圧を導くパイロット管路３７Ａに装着された電磁比例制御弁４４により減圧されてアタッチメント操作弁２７の操作部２７ａに作用し、アタッチメント操作弁２７は中立位置ｎと位置ａとの中間位置に切換わる。すなわち、電磁比例制御弁４４によりパイロット圧を減圧されることにより、アタッチメント操作弁２７の開口量は絞られる。
主油圧ポンプ２１から吐出する圧油は、アタッチメント操作弁２７により減圧されて管路２７Ａを介してブレーカシリンダ１０ａに供給され油圧ブレーカ１０が駆動する。このとき、管路２７Ａの油圧は安全弁２８により制限されているが、アタッチメント操作弁２７の１次側の管路２３の油圧は、アタッチメント操作弁２７の絞り効果により管路２７Ａの油圧より高くすることができる。
【００１８】
このため、安全弁２８に影響されることなく、主油圧ポンプ２１から吐出する圧油を安全弁２８の設定圧力よりも高圧にしてブーム操作弁２６を介してブームシリンダ１１に供給することができる。これにより、ブームシリンダ１１の駆動力は大きくなり、ブーム８を下げ方向に駆動して下部走行体２の前部が浮き上がるまで突っ張ることができ、車体重量を利用した大きな破砕力を得ることができる。
また、アタッチメント操作弁２７の絞り効果により、油圧ブレーカ１０への圧油の流量を減らしブームシリンダ１１への圧油の流量を増加できるので、ブーム８の駆動速度を確保できる。
また、従来のようなアタッチメント操作ペダル３４のハーフ操作をする必要がなく、フル操作でよいので操作が簡単になる。
【００１９】
上記実施形態は、ブーム８と油圧ブレーカ１０とを主油圧ポンプ２１からの吐出油のみによって駆動する例であるが、コントローラ３８は、圧力スイッチ４３からの信号によりブーム下げ操作が検出された場合に、電磁切換弁３９に「合流」指令電流を送信するように設定することが可能で、これにより電磁切換弁３９を切換え、切換弁４１を「開」にすることにより、副油圧ポンプからの吐出油を管路２３に供給することが可能となる。これにより、ブレーカモードにおいてブーム下げと駆動とブレーカ駆動とを同時に行なった場合でも、ブームシリンダ１１への圧油の流量をさらに十分確保でき、作業効率を上げることができる。
出力設定器４６を設けて電磁比例制御弁４４への指令電流値を可変としているので、ブレーカ１０の仕様により安全弁２８の設定圧が異なっていても、油圧ブレーカ１０側とブームシリンダ１１側との圧油の流量バランスや、操作弁２６,２７の１次側の管路２３の油圧が、好適な値となるようなアタッチメント操作弁２７の開口量が得られる電磁比例制御弁４４への指令電流値を設定することが可能である。これにより、油圧ブレーカ１０の仕様が異なっていても、それに対応して流量バランスが良く、ブームシリンダ１１の駆動力の大きいブレーカ作業装置を得ることができる。
【００２０】
アタッチメントとして圧砕機や掴み機等を装着して作業を行なう場合には、モードスイッチ４５によりブレーカモードをオフとすることにより、ブーム下げ操作を行なっても、コントローラ３８からは減圧の指令電流が電磁比例制御弁４４に出力されず電磁比例制御弁４４は全開となるので、パイロット弁３５からのパイロット圧は減圧されることなくアタッチメント操作弁２７に作用し、通常どおりの作業を行なえる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではない。
例えば、実施形態においては、ブーム下げ操作のときにアタッチメント操作弁２７へのパイロット圧を減圧する例にて説明したが、図３に示すように車体正面の壁面に対して略水平方向に破砕作業を行なう場合にも適用することができる。この場合、アームシリンダ１２を伸長する駆動力を大きく確保して破砕能力をアップするため、アームシリンダ１２の伸長操作が検出された場合に、アタッチメント操作弁２７へのパイロット圧を減圧するように構成すればよい。
また、油圧ポンプを２つ備えたシステムの例で説明したが、油圧ポンプを１つのみ備えたシステムに適用してもかまわないし、主油圧ポンプと複数の副油圧ポンプとを備えたシステムに適用できるのは勿論である。
油圧回路も、実施形態に限定されず、切換弁４１を電磁式のものに置き換えてもよいし、また、減圧弁３０によりパイロット圧を得たが、パイロットポンプを用いてもよい。
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、ブーム下げ操作が行なわれた場合に、アタッチメント操作弁へのパイロット圧をパイロット管路に設けられた電磁比例制御弁により減圧するので、アタッチメント操作ペダルをフル操作した場合であってもアタッチメント操作弁の開口量が絞られる。このため、油圧ブレーカに備えられた安全弁の設定圧制限されることなく、アタッチメント操作弁の１次側油圧を高圧にすることができ、この高圧の油圧によりブームシリンダを駆動することができる。これにより、ブームシリンダの駆動力を大きくできるので、ブームを下げ方向に駆動して車体の前部が浮き上がるまで突っ張ることができ、車体重量を利用した大きな破砕力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】破砕作業を行なう油圧ショベルの様子を示す側面図である。
【図２】実施形態に係わる油圧回路図である。
【図３】別形態の破砕作業を行なう油圧ショベルの様子を示す側面図である。
【図４】従来技術の油圧回路図である。
【符号の説明】
１…油圧ショベル、２…下部走行体、４…作業機、８…ブーム、９…アーム、１０…油圧ブレーカ、１０ａ…ブレーカシリンダ、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、２１，２２…油圧ポンプ、２３，２４，２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，３１，４０…管路、２６…ブーム操作弁、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…操作部、２７…アタッチメント操作弁、２８…安全弁、３２…ブーム操作レバー、３３，３５…パイロット弁、３４…アタッチメント操作ペダル、３６Ａ，３６Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ…パイロット管路、３８…コントローラ、４１…切換弁、４３…圧力スイッチ、４４…電磁比例制御弁、４６…出力設定器。
【図１】
0004155381.tif 000002
【図２】
0004155381.tif 000003
【図３】
0004155381.tif 000004
【図４】
0004155381.tif 000005