JP2001081813A - 作業機械の作業腕制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業腕装置の作動シリンダに閉じ込められた
作動油の閉込圧を、シリンダリリーフ弁の設定圧力より
も低い所定の圧力において、かつその開閉を制御して解
放することができる、作業機械の作業腕制御装置を提供
する。 【解決手段】 作業腕装置の作動シリンダの圧油給排回
路を給排回路に備えられたシリンダリリーフ弁の設定圧
力より低い所定の圧力において解放する解放手段と、解
放手段の開閉を制御する制御手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業機械の作業腕
制御装置、さらに詳しくは、油圧ショベルのフロントシ
ョベル装置、ホイールローダのリフトアーム装置など作
業機械の作業腕装置に備えられる油圧シリンダに発生す
る閉込圧を適切に制御することのできる作業腕制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６を参照して説明すると、作業腕装置
を備える典型的な作業機械である全体を番号２で示す油
圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に旋回
軸線５を中心に旋回自在に装着された上部旋回体６とを
備え、上部旋回体６には作業腕装置であるフロントショ
ベル装置８が備えられている。フロントショベル装置８
は、上部旋回体６に上下方向に回動自在に取り付けられ
た第１の腕部材であるブーム１０、上部旋回体６とブー
ム１０との間に介在されたブーム作動シリンダ１２、ブ
ーム１０の先端に回動自在に取り付けられた第２の腕部
材であるアーム１４、アーム１４とブーム１０との間に
介在された腕部材作動シリンダであるアーム作動シリン
ダ１６、アーム１４の先端に回動自在に取り付けられた
回動部材である例えばブレーカのごときアタッチメント
１８、及びアタッチメント１８とブーム１０との間に介
在された回動部材作動シリンダであるアタッチメント作
動シリンダ２０を備えている。

【０００３】図６とともに図７を参照して説明すると、
油圧ショベル２は、上述の油圧アクチュエータ、さらに
はアタッチメント１８、旋回モータ２２、一対の走行モ
ータ２４ａ及び２４ｂなどの油圧アクチュエータの作動
を制御するための油圧制御装置を備えている。油圧制御
装置は、原動機２６によって駆動される油圧ポンプ２８
ａ、２８ｂと、その吐出油を制御して油圧アクチュエー
タに供給するコントロールバルブ３０とを備え、コント
ロールバルブ３０は油圧アクチュエータの各々に対応す
る複数個の方向制御弁を備えている。アーム作動シリン
ダ１６には方向制御弁３２が、アタッチメント作動シリ
ンダ２０には方向制御弁３４が、ブーム作動シリンダ１
２には方向制御弁３６がそれぞれ接続している。方向制
御弁３２はパイロット操作手段３８のアーム操作リモコ
ン弁３８ａにより、また方向制御弁３４は操作手段３８
のアタッチメント操作リモコン弁３８ｂにより、その操
作によって出力されるパイロット圧油によって操作され
る。アタッチメント作動シリンダ２０とその方向制御弁
３４とを結ぶ圧油給排回路であるロッド側油路４０ａに
は、油路４０ａの油圧力を規制するシリンダリリーフ弁
４２ａ及びタンク４６から油路４０ａへの作動油の流れ
を許容するチェック弁４４ａが接続されている。同様
に、ヘッド側油路４０ｂには、シリンダリリーフ弁４２
ｂ及びチェック弁４４ｂが接続されている。

【０００４】図８及び図９を参照して説明を続けると、
アタッチメント作動シリンダ２０をアタッチメント操作
リモコン弁３８ｂの操作によって伸縮作動させると、ア
タッチメント１８はアーム１４の先端を中心に図８に示
す上部旋回体６側に引き寄せた位置と図９に示す上部旋
回体６から遠くに離した位置との間を回動する。アーム
１４にはアタッチメント１８の回動端を規定する回動ス
トッパ１４ａ及び１４ｂが備えられている。アーム作動
シリンダ１６をアーム操作リモコン弁３８ａの操作によ
って伸縮作動させると、アーム１４はブーム１０の先端
を中心に図８及び図９に実線で示す上部旋回体６側に引
き寄せた位置と図８及び図９に二点鎖線で示す上部旋回
体６から遠くに離した位置との間を回動する。かくし
て、アタッチメント１８は作業の形態に合わせて任意の
所望の位置に位置付けられる。

【０００５】作業腕部材８の作動状況を示す図８は、ア
タッチメント作動シリンダ２０を縮めてアタッチメント
１８を一杯に回動させストッパ１４ａに当接させ、アタ
ッチメント作動シリンダ２０は操作しない保持状態に
し、アーム作動シリンダ１６を伸ばしてアーム１４を矢
印Ｕ方向に回動させ上方に持ち上げる状況を示してい
る。図９は、アタッチメント作動シリンダ２０を伸ばし
てアタッチメント１８を他方のストッパ１４ｂに当接さ
せ、アタッチメント作動シリンダ２０は保持状態にし、
アーム作動シリンダ１６を縮めてアーム１４を矢印Ｄ方
向に回動させ下方に降ろす状況を示している。

【０００６】この図８の状況においては、アーム作動シ
リンダ１６を伸ばすにしたがって保持状態のアタッチメ
ント作動シリンダ２０の全長は、アーム１４とアタッチ
メント作動シリンダ２０のブーム１０における取付位置
の違いに起因して、Ｘ１からＸ２に伸張する。保持状態
のアタッチメント作動シリンダ２０のこの伸張は、伸張
に伴って圧縮されるロッド側油室２０ａの閉込圧をシリ
ンダリリーフ弁４２ａの設定圧力でタンク４６に逃が
し、ヘッド側油室２０ｂにはチェック弁４４ａを介して
タンク４６の作動油が補充することにより達成される。

【０００７】図９の状況においては、アーム作動シリン
ダ１６を縮めるにしたがって保持状態のアタッチメント
作動シリンダ２０の全長はＸ３からＸ４に収縮する。こ
の収縮に伴って圧縮されるヘッド側油室２０ｂの閉込圧
は、シリンダリリーフ弁４２ｂの設定圧力でタンク４６
に逃がされ、ロッド側油室２０ａにはチェック弁４４ｂ
を介してタンク４６の作動油が補充される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したとおりの形態
の従来の作業腕装置には、次のとおりの解決すべき問題
がある。

【０００９】すなわち、アタッチメント１８がストッパ
１４ａ又は１４ｂに当接しアタッチメント作動シリンダ
２０が保持状態のときにアーム作動シリンダ１６を伸張
又は収縮作動させると、シリンダリリーフ弁４２ａ又は
４２ｂはアタッチメント作動シリンダ２０に閉じ込めら
れた閉込圧を逃がすように作動するので、アーム作動シ
リンダ１６を伸縮作動させる油圧力はリリーフ弁４２ａ
又は４２ｂから作動油を放出するエネルギーの分上昇す
る。したがって、その分がエネルギーロスになる。この
高圧力で放出されるエネルギーは熱になり作動油がオー
バヒートする要因にもなる。また、アーム作動シリンダ
１６が伸縮するときの負荷抵抗が大きくなるために、ア
ーム作動シリンダ１６の作動速度が低下し、アタッチメ
ント１８の重量、アタッチメント１８及びアーム１４の
回動位置によっては、この負荷抵抗によってアーム作動
シリンダ１６が動かなくなり、作業腕装置８の作業性が
悪化する。

【００１０】シリンダリリーフ弁４２ａ及び４２ｂの設
定圧力を低くし低い圧力で閉込圧を解放するようにすれ
ばこの問題を改善することができるが、設定圧力を低く
すると設定圧力によって規定されるアタッチメント作動
シリンダ２０の最高出力及びアタッチメント１８をアー
ム１４に保持する力が小さくなってしまい、アタッチメ
ント１８の作動力が弱くなり、また作業中にアタッチメ
ント１８が外力によって動いたり自重で動いてしまい、
作業を適切に行うことができなくなる。

【００１１】本発明は上記事実に鑑みてなされたもの
で、その技術的課題は、作業腕装置の作動シリンダに閉
じ込められた作動油の閉込圧を、シリンダリリーフ弁の
設定圧力を変えることなしに、その設定圧力よりも低い
所定の圧力において、かつその開閉を制御して解放する
ことのできる、作業機械の作業腕制御装置を提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
技術的課題を解決する作業機械の作業腕制御装置とし
て、作業腕装置の作動シリンダの圧油給排回路を、該給
排回路に備えられたシリンダリリーフ弁の設定圧力より
低い所定の圧力において解放する解放手段と、該解放手
段の開閉を制御する制御手段とを備えている、ことを特
徴とする作業機械の作業腕制御装置が提供される。

【００１３】そして、作動シリンダの圧油給排回路の解
放手段を、制御手段によって作業腕装置の作動状態に合
わせて操作し、作動シリンダに発生する閉込圧をシリン
ダリリーフ弁の設定圧力より低い圧力で解放する。

【００１４】好適実施形態においては、該作業腕装置
は、第１の腕部材と、該第１の腕部材に回動自在に取付
けられた第２の腕部材と、該第２の腕部材に回動自在に
取り付けられた回動部材と、該第１の腕部材と該第２の
腕部材との間に介在された腕部材作動シリンダと、該第
１の腕部材と該回動部材との間に介在された回動部材作
動シリンダと、該回動部材の回動端を規定するストッパ
とを備え、該解放手段は、該回動部材作動シリンダの圧
油給排回路に接続されており、該制御手段は、該回動部
材が該ストッパに当接した状態で、該回動部材作動シリ
ンダが非操作状態で、かつ該腕部材作動シリンダが操作
状態のときに、該解放手段を作動させる。

【００１５】そして、回動部材とその回動端のストッパ
とが当接し、回動部材作動シリンダが非操作状態で、か
つ腕部材作動シリンダが操作状態のときに上昇する回動
部材作動シリンダの閉込圧を、そのシリンダリリーフ弁
の設定圧力よりも低い圧力で解放する。

【００１６】好適実施形態における該解放手段は、該圧
油給排回路に接続する方向切換弁と、該方向切換弁の出
口ポートに接続するリリーフ弁とを備え、該制御手段に
よって該方向切換弁を切り換える。

【００１７】そして、制御手段によって解放手段の方向
切換弁を切り換え、回動部材作動シリンダの閉込圧を所
定の低圧力に設定したリリーフ弁に導いて解放する。

【００１８】好適実施形態によれば、該制御手段は、該
回動部材作動シリンダの該圧油給排回路の圧力を検出す
る圧力検出手段と、該回動部材作動シリンダの操作を検
出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダ
の操作を検出する腕部材操作検出手段と、該腕部材作動
シリンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号と
して該解放手段に断続する切換手段と、該圧力検出手
段、該回動部材操作検出手段、及び該腕部材操作検出手
段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作する信号
を出力するコントローラとを備えている。

【００１９】そして、制御手段のコントローラは、圧力
検出手段によって検出した回動部材作動シリンダの圧
力、回動部材操作検出手段によって検出した回動部材の
操作状態、及び腕部材操作検出手段によって検出した腕
部材の操作状態に基づいて、回動部材と回動端のストッ
パとが当接状態で、回動部材作動シリンダが非操作状態
で、かつ腕部材作動シリンダが操作状態のときに、切換
手段に信号を出力して切換手段を切り換え解放手段に操
作信号を接続する。

【００２０】他の実施の形態においては、該制御手段
は、該第１の腕部材と該第２の腕部材との相対回動角度
を検出する腕部材回動角検出手段と、該第１の腕部材と
該回動部材作動シリンダとの相対回動角度を検出するシ
リンダ回動角検出手段と、該回動部材作動シリンダの操
作を検出する回動部材操作検出手段と、該腕部材作動シ
リンダを操作する信号を該解放手段を操作する信号とし
て該解放手段に断続する切換手段と、該腕部材回動角検
出手段、該シリンダ回動角検出手段、及び該回動部材操
作検出手段からの出力信号に基づいて該切換手段を操作
する信号を出力するコントローラとを備えている。

【００２１】そして、制御手段のコントローラは、腕部
材回動角検出手段によって検出した腕部材の位置、シリ
ンダ回動角検出手段によって検出した回動部材作動シリ
ンダの位置、及び回動部材操作検出手段によって検出し
た回動部材の操作状態に基づいて、回動部材と回動端の
ストッパとが当接状態で、回動部材作動シリンダが非操
作状態で、かつ腕部材作動シリンダが操作状態のとき
に、切換手段に操作信号を出力する。

【００２２】また、該腕部材作動シリンダはパイロット
操作手段により操作され、該解放手段を操作する信号と
して該操作手段を操作したときに出力されるパイロット
圧油が用いられる。

【００２３】そして、腕部材作動シリンダを操作すると
きにその操作手段から出力されるパイロット圧油を切換
手段を介して解放手段に導き、解放手段を作動させる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
作業機械の作業腕制御装置を、作業腕装置を備える典型
的な作業機械である油圧ショベルにおける好適実施形態
を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明
する。なお、図１〜図５において図６〜図９と実質的に
同一の部分には同一の符号を付してある。また、その説
明は原則として省略されている。

【００２５】第１の実施の形態について図１及び図２を
参照して説明すると、作業腕制御装置は、作動シリンダ
の閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定圧力よりも低い所
定の圧力において解放する解放手段５０と、解放手段５
０の開閉を作業腕装置の作動状態に応じて制御する制御
手段５２とを備えている。

【００２６】解放手段５０は、回動部材作動シリンダで
あるアタッチメント作動シリンダ２０とその方向制御弁
３４とを結ぶ圧油給排回路であるロッド側油路４０ａ及
びヘッド側油路４０ｂの各々に接続された方向切換弁５
４と、方向切換弁５４の出口ポートとタンク５６との間
に設けられたリリーフ弁５８とを備えている。方向切換
弁５４は、パイロット圧油により切換操作される３位置
弁で、そのパイロット室５４ａ及び５４ｂには制御手段
５２からの操作信号であるパイロット圧油を導く油路が
接続されている。方向切換弁５４は、パイロット圧油が
導かれないときには中立位置に保持され（図１に示す状
態）油路４０ａ及び油路４０ｂとリリーフ弁５８との接
続は断たれている。パイロット圧油を受けて方向切換弁
５４が切り換えられると油路４０ａ又は油路４０ｂはリ
リーフ弁５８に接続される。リリーフ弁５８の設定圧力
は、シリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂの設定圧力より
も低い、例えばアタッチメント１８の自重を保持するこ
とができる最小の所定の圧力に設定されている。

【００２７】制御手段５２は、アタッチメント作動シリ
ンダ２０の圧油給排回路であるロッド側油路４０ａ及び
ヘッド側油路４０ｂ各々の圧力を検出する圧力検出手段
６０と、アタッチメント作動シリンダ２０の操作をアタ
ッチメント操作リモコン弁３８ｂの出力により検出する
回動部材操作検出手段６２と、腕部材作動シリンダであ
るアーム作動シリンダ１６の操作をアーム操作リモコン
弁３８ａの出力により検出する腕部材操作検出手段６４
と、アーム操作リモコン弁３８ａを操作したときに出力
されるパイロット圧油を解放手段５０に操作信号として
断続する切換手段６６と、圧力検出手段６０、回動部材
操作検出手段６２、及び腕部材操作検出手段６４からの
出力信号に基づいて切換手段６６を操作する信号を出力
するコントローラ６８とを備えている。

【００２８】圧力検出手段６０は、ロッド側油路４０ａ
に接続された圧力センサ６０ａと、ヘッド側油路４０ｂ
に接続された圧力センサ６０ｂとを備え、圧力センサ６
０ａによってアタッチメント作動シリンダ２０のロッド
側油室２０ａの圧力が、また圧力センサ６０ｂによって
アタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油室２０ｂ
の圧力がそれぞれ検出される。

【００２９】回動部材操作検出手段６２は、アタッチメ
ント操作リモコン弁３８ｂのパイロット圧油が出力され
る一対の管路の間に接続され高圧側の管路を選択する高
圧選択弁６２ａと、高圧選択弁６２ａに接続された圧力
スイッチ６２ｂとを備えている。アタッチメント操作リ
モコン弁３８ｂが操作され何れかの管路にパイロット圧
油が出力されるとパイロット圧油は高圧選択弁６２ａを
介して圧力スイッチ６２ｂに導かれ、圧力スイッチ６２
ｂはアタッチメント操作リモコン弁３８ｂが操作状態で
あることが検出される。

【００３０】腕部材操作検出手段６４は、アーム操作リ
モコン弁３８ａのパイロット圧油が出力される一対の出
力管路の一方の管路Ｌ１に接続された圧力検出スイッチ
６４ａと、他方の管路Ｌ２に接続された圧力スイッチ６
４ｂとを備えている。アーム操作リモコン弁３８ａを管
路Ｌ１にパイロット圧油を出力するように操作すると方
向制御弁３２はアーム作動シリンダ１６を伸張する方向
に作動するように切り換えられ、管路Ｌ２にパイロット
圧油を出力するように操作すると方向制御弁３２はアー
ム作動シリンダ１６を収縮する方向に作動するように切
り換えられる。

【００３１】切換手段６６は、一対の電磁切換弁６６ａ
及び６６ｂを備え、電磁切換弁６６ａの入口ポートには
アーム操作リモコン弁３８ａの出力管路Ｌ１が分岐され
て接続され、電磁切換弁６６ｂの入口ポートにはアーム
操作リモコン弁３８ａの出力管路Ｌ２が分岐されて接続
されている。電磁切換弁６６ａ及び６６ｂの出口ポート
は解放手段５０の方向切換弁５４のパイロット室５４ａ
及び５４ｂにそれぞれ接続されている。電磁切換弁６６
ａ及び６６ｂは２位置の切換弁で、コントローラ６８か
らの出力信号によって切り換えられ、出力信号のないと
きには入口ポートと出口ポートとの接続は断たれ出口ポ
ートはタンク５６にドレーンされ、出力信号を受けると
切換えられて入口ポートと出口ポートとが接続される。

【００３２】コントローラ６８は、入出力インターフェ
ース、判定器、処理器などを含み、圧力検出手段６０、
回動部材操作検出手段６２、及び腕部材操作検出手段６
４から入力される信号を演算し、回動部材であるアタッ
チメント１８とストッパ１４ａ又は１４ｂとが当接状態
で、アタッチメント作動シリンダが２０が非操作状態
で、かつアーム作動シリンダ１６が操作状態にあるとき
には、切換手段６６に切換手段６６を切り換えるための
信号を出力する（コントローラ６８における制御演算の
手順については後に詳述する）。

【００３３】図１とともに図２に示すフローチャートを
参照して、コントローラ６８の制御演算の手順及び上述
の第１の実施の形態の作用を説明する。

【００３４】ステップＳ−１においては、コントローラ
６８に、回動部材操作検出手段６２の圧力スイッチ６２
ｂの出力信号、腕部材操作検出手段６４の圧力スイッチ
６４ａ及び６４ｂの出力信号、並びに圧力検出手段６０
の圧力センサ６０ａ及び６０ｂの出力信号が読み込まれ
る。

【００３５】ステップＳ−２においては、圧力スイッチ
６２ｂ（回動部材作動シリンダの操作を検出）の出力信
号が判定され、出力信号がＯＦＦのときにはステップ−
３に進み、出力信号がＯＮのときにはステップ−４に進
みＳＯＬフラグ１及びＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてス
テップＳ−１１に進む。

【００３６】ステップＳ−３においては、圧力スイッチ
６４ｂ（腕部材作動シリンダの収縮方向への操作を検
出）の出力信号が判定され、出力信号がＯＮのときには
ステップＳ−５に進みＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてス
テップＳ−１７に進み、出力信号がＯＦＦのときにはス
テップＳ−６に進みＳＯＬフラグ１をＯＦＦにしてステ
ップＳ−７に進む。

【００３７】ステップＳ−７においては、圧力スイッチ
６４ａ（腕部材作動シリンダの伸張方向への操作を検
出）の出力信号が判定され、圧力スイッチ６４ａがＯＮ
のときにはステップＳ−８に進み、ＯＦＦのときにはス
テップＳ−９に進む。

【００３８】ステップＳ−８においては、圧力センサ６
０ａの出力信号（アタッチメント作動シリンダ２０のロ
ッド側油室２０ａの圧力）が所定時間以上連続して規定
値をオーバーしたか否かが判定され、アタッチメント１
８が当接ストッパ１４ａに当接状態で、アーム作動シリ
ンダ１６が伸張作動状態であるかが判定される。アタッ
チメント１８が当接ストッパ１４ａに当接しアーム作動
シリンダ１６が伸張作動状態にあれば、圧力センサ６０
ａは規定値をオーバーした所定時間以上連続する圧力信
号を出力する。出力信号が所定時間以上連続して規定値
をオーバーした場合にはステップＳ−１０に進みＳＯＬ
フラグ２をＯＮにしてステップＳ−１１に進み、出力信
号が所定時間以上連続して規定値をオーバーしていない
ときにはステップＳ−９に進む。

【００３９】ステップＳ−９においてはＳＯＬフラグ２
をＯＦＦにしてステップＳ−１１に進む。

【００４０】ステップＳ−１１においては、ＳＯＬフラ
グ１がＯＮか否かが判定され、ＯＮのときにはステップ
Ｓ−１２に進み電磁切換弁６６ｂをＯＮにする信号を出
力してステップＳ−１３に進み、ＯＦＦのときにはステ
ップＳ−１４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてス
テップＳ−１３に進む。

【００４１】ステップＳ−１３においては、ＳＯＬフラ
グ２がＯＮか否かが判定され、ＯＮのときにはステップ
Ｓ−１５に進み電磁切換弁６６ａをＯＮにする信号を出
力してステップＳ−１に戻り、ＯＦＦのときにはステッ
プＳ−１６に進み電磁切換弁６６ａをＯＦＦにしてステ
ップＳ−１に戻る。

【００４２】ステップＳ−１７においては、圧力センサ
６０ｂの出力信号（アタッチメント作動シリンダ２０の
ヘッド側油室２０ｂの圧力）が所定時間以上連続して規
定値をオーバーしたか否かが判定され、アタッチメント
１８が当接ストッパ１４ｂに当接状態で、アーム作動シ
リンダ１６が収縮作動状態であるかが判定される。アタ
ッチメント１８が当接ストッパ１４ｂに当接しアーム作
動シリンダ１６が収縮作動状態にあれば、圧力センサ６
０ｂは規定値をオーバーした所定時間以上連続する圧力
信号を出力する。出力信号が所定時間以上連続して規定
値をオーバーした場合にはステップＳ−１８に進みＳＯ
Ｌフラグ１をＯＮにしてステップＳ−１１に進み、出力
信号が所定時間以上連続して規定値をオーバーしていな
いときにはステップＳ−１９に進みＳＯＬフラグ１をＯ
ＦＦにしてステップＳ−１１に進む。

【００４３】図２とともに図８を参照して、作業腕装置
８の具体的な作動状態における作業腕制御装置の作用を
先ずアタッチメント作動シリンダ２０が収縮状態で、か
つ非操作状態で、アーム作動シリンダ１６が伸張方向、
すなわちアタッチメント１８とストッパ１４ａとが当接
する方向に操作状態の場合について説明する。ステップ
Ｓ−２においてはアタッチメント作動シリンダ２０は操
作されていないので圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦである
からステップＳ−３に進む。ステップＳ−３においては
アーム作動シリンダ１６は収縮方向に操作されていない
ので圧力スイッチ６４ｂはＯＦＦ状態であるからステッ
プＳ−６に進みＳＯＬフラグ１をＯＦＦにしてステップ
Ｓ−７に進む。ステップＳ−７においてはアーム作動シ
リンダ１６は伸張方向に操作されているので圧力スイッ
チ６４ａはＯＮ状態であるからステップＳ−８に進む。
ステップＳ−８においてはアタッチメント１８がストッ
パ１４ａに当接状態でアーム作動シリンダ１６が伸張方
向に操作されていることを示す圧力センサ６０ａの値が
所定の時間以上連続して規定値をオーバしたことが判定
され、ステップＳ−１０に進みＳＯＬフラグ２をＯＮに
してステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１１におい
てはＳＯＬフラグ１はＯＦＦであるのでステップＳ−１
４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてステップＳ−
１３に進む。ステップＳ−１３においては、ＳＯＬフラ
グ２がＯＮであるのでステップＳ−１５に進み電磁切換
弁６６ａをＯＮにする信号を出力してステップＳ−１に
戻る。

【００４４】したがって、コントローラ６８からの信号
によって切り換えられた電磁切換弁６６ａを介して、解
放手段５０を操作する信号であるパイロット圧油が方向
切換弁５４のパイロット室５４ａに導かれ、方向切換弁
５４は切り換えられアタッチメント作動シリンダ２０の
ロッド側油室２０ａはリリーフ弁５８に接続される。そ
して、ロッド側油室２０ａの作動油は所定の低圧力でリ
リーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。リリー
フ弁５８は、アタッチメント１８の自重を保持可能な圧
力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ
２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら伸張す
る。

【００４５】図２とともに図９を参照して、次にアタッ
チメント作動シリンダ２０が伸張状態で、かつ非操作状
態で、アーム作動シリンダ１６が収縮する方向、すなわ
ちアタッチメント１８とストッパ１４ｂとが当接する方
向に操作状態の場合について説明する。ステップＳ−２
においてはアタッチメント作動シリンダ２０は操作され
ていないので圧力スイッチ６２ｂはＯＦＦであるからス
テップＳ−３に進む。ステップＳ−３においてはアーム
作動シリンダ１６は収縮方向に操作されているので圧力
スイッチ６４ａはＯＮ状態であるからステップＳ−５に
進みＳＯＬフラグ２をＯＦＦにしてステップＳ−１７に
進む。ステップＳ−１７においてはアタッチメント１８
がストッパ１４ｂに当接状態でアーム作動シリンダ１６
が収縮方向に操作されていることを示す圧力センサ６０
ｂの値が所定の時間以上連続して規定値をオーバしたこ
とが判定され、ステップＳ−１８に進みＳＯＬフラグ１
をＯＮにしてステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１
１においてはＳＯＬフラグ１はＯＮであるのでステップ
Ｓ−１２に進み電磁切換弁６６ｂをＯＮにしてステップ
Ｓ−１３に進む。ステップＳ−１３においては、ＳＯＬ
フラグ２がＯＦＦであるのでステップＳ−１６に進み電
磁切換弁６６ａをＯＦＦにする信号を出力してステップ
Ｓ−１に戻る。

【００４６】したがって、コントローラ６８からの信号
によって切り換えられた電磁切換弁６６ｂを介して、解
放手段５０を操作する信号であるパイロット圧油が方向
切換弁５４のパイロット室５４ｂに導かれ、方向切換弁
５４は切り換えられアタッチメント作動シリンダ２０の
ヘッド側油室２０ｂはリリーフ弁５８に接続される。そ
して、ヘッド側油室２０ｂの作動油は所定の低圧力でリ
リーフ弁５８を介してタンク５６に解放される。リリー
フ弁５８は、アタッチメント１８の自重を保持可能な圧
力に設定されているので、アタッチメント作動シリンダ
２０はアタッチメント１８の自重を保持しながら収縮す
る。

【００４７】上記の作用中にアタッチメント操作リモコ
ン弁３８ｂを操作した場合、すなわちアタッチメント作
動シリンダ２０を作動操作した場合には、ステップＳ−
２において圧力スイッチ６２ｂがＯＮであるのでステッ
プ−４に進み、ＳＯＬフラグ１及びＳＯＬフラグ２をＯ
ＦＦにしてステップＳ−１１に進む。ステップＳ−１１
においてはＳＯＬフラグ１がＯＦＦであるのでステップ
Ｓ−１４に進み電磁切換弁６６ｂをＯＦＦにしてステッ
プＳ−１３に進む。ステップＳ−１３においてはＳＯＬ
フラグ２がＯＦＦであるのでステップＳ−１６に進み電
磁切換弁６６ａをＯＦＦにしてステップＳ−１に戻る。

【００４８】したがって、電磁切換弁６６ａ及び６６ｂ
はＯＦＦになり、解放手段５０の方向切換弁５４のパイ
ロット室５４ａ及び５４ｂは電磁切換弁６６ａ及び６６
ｂを介してそれぞれタンク５６にドレーンされるから、
方向切換弁５４は中立位置に復帰し解放手段５０は作動
しない。

【００４９】以上の作用により、アタッチメント１８が
ストッパ１４ａ又は１４ｂと当接した状態で、アタッチ
メント作動シリンダ２０が保持状態のときに、アーム作
動シリンダ１６を作動しても、アタッチメント作動シリ
ンダ２０の閉込圧はシリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂ
の設定圧力よりも低い所定の圧力で解放され、アタッチ
メント１８の自重を保持しながらアタッチメント作動シ
リンダ２０を伸縮させることができるので、エネルギー
ロスを改善することができ、また操作性を向上すること
ができる。さらに、アタッチメント１８とストッパ１４
ａ又は１４ｂとの当接状態の検出にリミットスイッチな
どの機械的手段を用いないで圧力センサ及び圧力スイッ
チを用いたので、振動、衝撃、異物との接触などによる
機械的故障も生じにくく信頼性が高い。

【００５０】第２の実施の形態について図３〜図５を参
照して説明する。第２の実施の形態の作業腕制御装置
は、作動シリンダの閉込圧をシリンダリリーフ弁の設定
圧力よりも低い所定の圧力において解放する解放手段５
０と、解放手段５０の開閉を作業腕装置の作動状態に応
じて制御する制御手段７２とを備えている。

【００５１】解放手段５０は、上述の第１の実施の形態
において詳述したものと同じであるので、その説明は省
略する。

【００５２】主として図３を参照して説明すると、制御
手段７２は、第１の腕部材であるブーム１０と第２の腕
部材であるアーム１４との相対回動角を検出する腕部材
回動角検出手段であるアーム角センサ７４と、ブーム１
０と回動部材作動シリンダであるアタッチメント作動シ
リンダ２０との相対回動角を検出するシリンダ回動角検
出手段であるシリンダ角センサ７６と、アタッチメント
作動シリンダ２０の操作をアタッチメント操作リモコン
弁３８ｂの出力により検出する回動部材操作検出手段６
２と、アーム操作リモコン弁３８ａを操作したときに出
力されるパイロット圧油を解放手段５０に操作信号とし
て断続する切換手段６６と、アーム角センサ７４、シリ
ンダ角センサ７６、及び回動部材操作検出手段６２から
の出力信号に基づいて切換手段６６を操作する信号を出
力するコントローラ７８とを備えている。

【００５３】回動部材操作検出手段６２及び切換手段６
６は、上述の第１の実施の形態において詳述したものと
同じであるので、その説明は省略する。

【００５４】主として図４を参照してアーム角センサ７
４及びシリンダ角センサ７６について説明すると、アー
ム角センサ７４及びシリンダ角センサ７６は周知のポテ
ンショメータなどで構成された角度センサである。アー
ム角センサ７４は、ブーム１０に回動自在に取り付けら
れたアーム１４の回動中心に取り付けられ、ブーム１０
とアーム１４との相対回動角度であるアーム角度αを検
出する。シリンダ角センサ７６は、ブーム１０に回動自
在に取り付けられたアタッチメント作動シリンダ２０の
回動中心に取り付けられ、ブーム１０とアタッチメント
作動シリンダ２０との相対回動角度であるシリンダ角度
βを検出する。

【００５５】主として図５を参照してコントローラ７８
について説明すると、コントローラ７８は、シリンダ上
限角設定器７８ａ、シリンダ下限角設定器７８ｂ、減算
器７８ｃ及び７８ｄ、信号設定器７８ｅ及び７８ｆ、切
換器７８ｇ及び７８ｈ、並びに電磁弁駆動器７８ｊ及び
７８ｋを備えている。

【００５６】シリンダ上限角設定器７８ａはアーム角セ
ンサ７４によって検出されるアーム角度αに基づいてア
タッチメント作動シリンダ２０の伸張側においてアタッ
チメント１８とストッパ１４ｂとが当接するときのシリ
ンダ角度βを設定する。シリンダ下限角設定器７８ｂ
は、アーム角センサ７４によって検出されるアーム角度
αに基づいてアタッチメント作動シリンダ２０の収縮側
においてアタッチメント１８とストッパ１４ａとが当接
するシリンダ角度βを設定する。シリンダ上限角設定器
７８ａ及びシリンダ下限角設定器７８ｂにはアーム角度
αを入力としアタッチメント１８とストッパ１４ａ、１
４ｂとの当接するシリンダ角度βを出力する関数テーブ
ルが設けられている。

【００５７】減算器７８ｃはシリンダ上限角設定器７８
ａの出力からシリンダ角センサ７６によって検出される
シリンダ角度βを、また減算器７８ｄはシリンダ下限角
設定器７８ｂの出力からシリンダ角センサ７６によって
検出されるシリンダ角度βをそれぞれ減算する。そし
て、信号設定器７８ｅは減算器７８ｃの出力がゼロから
マイナスのときにはストッパ１４ａと当接状態であるの
でＯＮ信号を出力する。同様に、信号設定器７８ｆは減
算器７８ｄの出力がゼロからマイナスのときにはストッ
パ１４ｂと当接状態であるのでＯＮ信号を出力する。

【００５８】切換器７８ｇは、回動部材操作検出手段６
２の圧力スイッチ６２ｂの信号に基づいて圧力スイッチ
６２ｂの信号がＯＦＦのときに信号設定器７８ｅの出力
信号を電磁弁駆動器７８ｊに接続する。同様に、切換器
７８ｈは、圧力スイッチ６２ｂの信号に基づいて圧力ス
イッチ６２ｂの信号がＯＦＦのときに信号設定器７８ｆ
の出力信号を電磁弁駆動器７８ｋに接続する。

【００５９】電磁弁駆動器７８ｊは切換器７８ｇからの
信号により電磁切換弁６６ｂを、また電磁弁駆動器７８
ｋは切換器７８ｈからの信号により電磁切換弁６６ｂａ
をそれぞれ駆動する。

【００６０】図３〜図５とともに図８及び図９を参照し
て上述の第２の実施の形態の作用を説明する。先ず図３
〜図５とともに図８を参照して、アタッチメント作動シ
リンダ２０が収縮状態で、かつ非操作状態で、アーム作
動シリンダ１６が伸張方向、すなわちアタッチメント１
８とストッパ１４ａとが当接する方向に操作状態の場合
について説明する。

【００６１】コントローラ７８のシリンダ下限角設定器
７８ｂにアーム角センサ７４で検出されるアーム角度α
が入力され、アーム角度αにおけるアタッチメント１８
がストッパ１４ａに当接するシリンダ角度βが設定され
る。減算器７８ｄにおいてシリンダ下限角設定器７８ｂ
で設定されたシリンダ角度βとシリンダ角センサ７６で
検出されるシリンダ角度βとが比較され、アタッチメン
ト１８とストッパ１４ａが当接すると信号設定器７８ｆ
からＯＮ信号が出力される。アタッチメント操作リモコ
ン弁３８ｂは非操作状態であり圧力スイッチ６２ｂはＯ
ＦＦであるから切換器７８ｈを介して電磁弁駆動器７８
ｋに信号が与えられ電磁切換弁６６ａに駆動信号が出力
される。アーム操作リモコン弁３８ａはアーム作動シリ
ンダ１６の伸張方向に操作されているので、出力管路Ｌ
１に流れるパイロット圧油は切り換えられた電磁切換弁
６６ａを介して解放手段５０の方向切換弁５４の一方の
パイロット室５４ａに導かれ、方向切換弁５４は切り換
わりアタッチメント作動シリンダ２０のロッド側油室２
０ａはリリーフ弁５８に導かれる。そして、ロッド側油
室２０ａの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８を介
してタンク５６に解放される。リリーフ弁５８はアタッ
チメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されている
ので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチメン
ト１８の自重を保持しながら伸張する。

【００６２】次に図３〜図５とともに図９を参照して、
アタッチメント作動シリンダ２０が伸張状態で、かつ非
操作状態で、アーム作動シリンダ１６が収縮方向、すな
わちアタッチメント１８とストッパ１４ｂとが当接する
方向に操作状態の場合について説明する。

【００６３】コントローラ７８のシリンダ上限角設定器
７８ａにアーム角センサ７４で検出されるアーム角度α
が入力され、アーム角度αにおいてアタッチメント１８
がストッパ１４ｂに当接するシリンダ角度βが設定され
る。減算器７８ｃにおいてシリンダ上限角設定器７８ａ
で設定されたシリンダ角度βとシリンダ角センサ７６で
検出されるシリンダ角度βとが比較され、アタッチメン
ト１８とストッパ１４ｂが当接すると信号設定器７８ｅ
からＯＮ信号が出力される。アタッチメント操作リモコ
ン弁３８ｂは非操作状態であり圧力スイッチ６２ｂはＯ
ＦＦであるから切換器７８ｇを介して電磁弁駆動器７８
ｊに信号が与えられ電磁切換弁６６ｂに駆動信号が出力
される。アーム操作リモコン弁３８ａはアーム作動シリ
ンダ１６を収縮する方向に操作されているので、出力管
路Ｌ２に流れるパイロット圧油は切り換えられた電磁切
換弁６６ｂを介して解放手段５０の方向切換弁５４の他
方のパイロット室５４ｂに導かれ、方向切換弁５４は切
り換わりアタッチメント作動シリンダ２０のヘッド側油
室２０ｂはリリーフ弁５８に導かれる。そして、ヘッド
側油室２０ｂの作動油は所定の低圧力でリリーフ弁５８
を介してタンク５６に解放される。リリーフ弁５８はア
タッチメント１８の自重を保持可能な圧力に設定されて
いるので、アタッチメント作動シリンダ２０はアタッチ
メント１８の自重を保持しながら伸張する。

【００６４】上記の作用中にアタッチメント操作リモコ
ン弁３８ｂを操作した場合には、圧力スイッチ６２ｂが
ＯＮになり切換器７８ｇ及び７８ｈにおいて、電磁弁駆
動器７８ｊ及び７８ｋの各々に出力される信号がカット
されるので、電磁切換弁６６ａ及び６６ｂはＯＦＦにな
り、方向切換弁５４は中立位置に復帰し、解放手段５０
は作動しない。

【００６５】以上の作用により、アタッチメント１８が
ストッパ１４ａ又は１４ｂと当接した状態で、アタッチ
メント作動シリンダ２０が保持状態のときに、アーム作
動シリンダ１６を作動しても、アタッチメント作動シリ
ンダ２０の閉込圧はシリンダリリーフ弁４２ａ、４２ｂ
の設定圧力よりも低い所定の圧力で解放され、アタッチ
メント１８の自重を保持しながらアタッチメント作動シ
リンダ２０を伸縮させることができるので、エネルギー
ロスを改善することができ、また操作性を向上すること
ができる。さらに、アタッチメント１８とストッパ１４
ａ又は１４ｂとの当接状態の検出にリミットスイッチな
どの機械的手段を用いないでアーム角センサ７４及びシ
リンダ角センサ７６などを用いたので、振動、衝撃、異
物との接触などによる機械的故障も生じにくく信頼性が
高い。

【００６６】以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。

【００６７】（１）作業腕装置：本発明の実施の形態に
おいては、油圧ショベルのフロントショベル装置におけ
る実施の形態が示されているが、本発明の作業腕制御装
置は、例えばホイールローダのリフトアーム装置など他
の作業腕装置にも適用することができるものである。

【００６８】（２）解放手段の操作信号：本発明の実施
の形態においては、解放手段を操作する制御手段からの
操作信号として、パイロット操作手段から出力されるパ
イロット圧油が用いられているが、操作手段として電気
操作手段を有する作業機械においては、その出力電気信
号を解放手段の操作信号として用い解放手段の方向切換
弁を操作するようにしてもよい。

【００６９】（３）解放手段のリリーフ弁：本発明の実
施の形態においては、解放手段のリリーフ弁は、設定圧
力が予め所定の圧力に設定される形式であるが、これを
外部信号により適宜に設定圧力を変えることができる形
式のリリーフ弁にしてもよい。

【００７０】（４）回動部材：本発明の実施の形態にお
いては、回動自在な回動部材としてアタッチメント１８
が腕部材に取り付けられているが、回動部材はこのアタ
ッチメント１８に限定されるものではなく、腕部材をさ
らに連結して構成したものでもよい。

【００７１】

【発明の効果】本発明に従って構成された作業機械の作
業腕制御装置によれば、作業腕装置の作動シリンダに閉
じ込められた作動油の閉込圧を、シリンダリリーフ弁の
設定圧力を変えることなしに、その設定圧力よりも低い
所定の圧力において、かつその開閉を制御して解放する
ことによって、エネルギーのロスを改善でき、操作性を
向上させることができる作業機械の作業腕制御装置が提
供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された作業機械の作業腕制
御装置の第１の実施の形態を示す油圧回路図。本発明に
直接関連しない部分については簡略図示されている。

【図２】図１に示す作業腕制御装置のコントローラにお
ける制御演算手順を示すフローチャート。

【図３】本発明に従って構成された作業機械の作業腕制
御装置の第２の実施の形態を示す油圧回路図。図１と同
様一部簡略図示されている。

【図４】図３に示すアーム角センサ及びシリンダ角セン
サの配置説明図。

【図５】図３に示すコントローラの演算回路図。

【図６】フロントショベル装置を装着した油圧ショベル
の側面図。

【図７】図６に示す油圧ショベルの油圧回路図。図１と
同様一部簡略図示されている。

【図８】作業腕装置のアタッチメント作動シリンダを縮
めた状態に保持しアーム作動シリンダを伸ばす作動状況
を示した説明図。

【図９】作業腕装置のアタッチメント作動シリンダを伸
ばした状態に保持しアーム作動シリンダを縮める作動状
況を示した説明図。

【符号の説明】

２：油圧ショベル（作業機械） ８：フロントショベル装置（作業腕装置） １０：ブーム（第１の腕部材） １４：アーム（第２の腕部材） １４ａ、１４ｂ：ストッパ １６：アーム作動シリンダ（腕部材作動シリンダ） １８：アタッチメント（回動部材） ２０：アタッチメント作動シリンダ（回動部材作動シリ
ンダ） ３８：パイロット操作手段 ３８ａ：アーム操作リモコン弁 ３８ｂ：アタッチメント操作リモコン弁 ４０ａ：ロッド側油路（圧油給排回路） ４０ｂ：ヘッド側油路（圧油給排回路） ４２ａ、４２ｂ：シリンダリリーフ弁 ５０：解放手段 ５２：制御手段 ５４：方向切換弁 ５８：リリーフ弁 ６０：圧力検出手段 ６０ａ：圧力センサ ６０ｂ：圧力センサ ６２：回動部材操作検出手段 ６６：切換手段 ６８：コントローラ ７４：アーム角センサ（腕部材回動角検出手段） ７６：シリンダ角センサ（シリンダ回動角検出手段） ７８：コントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的場 信明 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 野崎 晋也 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 黒川 義一 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB04 BA01 BA05 CA04 DA03 DA04 DB02 DB04 DB07 3H089 AA70 BB15 CC01 CC08 CC11 DA02 DA07 DA13 DB03 DB33 DB45 DB47 DB49 EE16 EE36 FF02 FF03 FF07 GG02 JJ02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業腕装置の作動シリンダの圧油給排回
   路を、該給排回路に備えられたシリンダリリーフ弁の設
   定圧力より低い所定の圧力において解放する解放手段
   と、該解放手段の開閉を制御する制御手段とを備えてい
   る、ことを特徴とする作業機械の作業腕制御装置。
2. 【請求項２】 該作業腕装置は、第１の腕部材と、該第
   １の腕部材に回動自在に取付けられた第２の腕部材と、
   該第２の腕部材に回動自在に取り付けられた回動部材
   と、該第１の腕部材と該第２の腕部材との間に介在され
   た腕部材作動シリンダと、該第１の腕部材と該回動部材
   との間に介在された回動部材作動シリンダと、該回動部
   材の回動端を規定するストッパとを備え、該解放手段
   は、該回動部材作動シリンダの圧油給排回路に接続され
   ており、 該制御手段は、該回動部材が該ストッパに当接した状態
   で、該回動部材作動シリンダが非操作状態で、かつ該腕
   部材作動シリンダが操作状態のときに、該解放手段を作
   動させる、請求項１記載の作業機械の作業腕制御装置。
3. 【請求項３】 該解放手段は、該圧油給排回路に接続す
   る方向切換弁と、該方向切換弁の出口ポートに接続する
   リリーフ弁とを備え、該制御手段によって該方向切換弁
   を切り換える、請求項１又は２記載の作業機械の作業腕
   制御装置。
4. 【請求項４】 該制御手段は、該回動部材作動シリンダ
   の該圧油給排回路の圧力を検出する圧力検出手段と、該
   回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検
   出手段と、該腕部材作動シリンダの操作を検出する腕部
   材操作検出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信
   号を該解放手段を操作する信号として該解放手段に断続
   する切換手段と、該圧力検出手段、該回動部材操作検出
   手段、及び該腕部材操作検出手段からの出力信号に基づ
   いて該切換手段を操作する信号を出力するコントローラ
   とを備えている、請求項２又は３記載の作業機械の作業
   腕制御装置。
5. 【請求項５】 該制御手段は、該第１の腕部材と該第２
   の腕部材との相対回動角度を検出する腕部材回動角検出
   手段と、該第１の腕部材と該回動部材作動シリンダとの
   相対回動角度を検出するシリンダ回動角検出手段と、該
   回動部材作動シリンダの操作を検出する回動部材操作検
   出手段と、該腕部材作動シリンダを操作する信号を該解
   放手段を操作する信号として該解放手段に断続する切換
   手段と、該腕部材回動角検出手段、該シリンダ回動角検
   出手段、及び該回動部材操作検出手段からの出力信号に
   基づいて該切換手段を操作する信号を出力するコントロ
   ーラとを備えている、請求項２又は３記載の作業機械の
   作業腕制御装置。
6. 【請求項６】 該腕部材作動シリンダはパイロット操作
   手段により操作され、該解放手段を操作する信号として
   該操作手段を操作したときに出力されるパイロット圧油
   が用いられる、請求項３から５までのいずれかに記載の
   作業機械の作業腕制御装置。