JP2004176440A

JP2004176440A - ブレード制御装置

Info

Publication number: JP2004176440A
Application number: JP2002345014A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ota; 太田　　実
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24

Abstract

【課題】ブレードにおけるフロート機能の作動、解除が容易に行え、解除動作とともにブレード操作を迅速に行うことができるブレード制御装置を提供すること。
【解決手段】ブレード８を上下動作させるリフトシリンダ９と、リフトシリンダ９を操作する操作レバー１７と、リフトシリンダ９を、操作レバー１７の操作に応じて操作可能なレバー操作状態と、操作レバー１７の操作によらず、外力に応じた自由な動作を可能にする自由動作状態とに切り換える切換手段２９と、前記切換手段２９を操作し、前記レバー操作状態と自由動作状態とを切り換えるスイッチ２０と、前記操作レバー１７の操作状態を検出する操作状態検出手段２４と、前記操作状態検出手段２４により前記操作レバー１７の操作状態が検出されると、前記自由動作状態に切り換えられた前記切換手段２９を、前記レバー操作状態に切り換える制御手段３４とを備えた。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば掘削作業機である油圧ショベルに設けられる整地作業装置としてのブレード装置の制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
整地作業に用いられるブルドーザは需要が確実に存在する機械であるが、整地専用機であるため、機体の維持コストや回転率が悪く、昨今では敬遠するユーザも多い。そこで、近年では、掘削作業機としての油圧ショベルに整地機能を付加させたブレード付き油圧ショベルが開発されている。このブレード付き油圧ショベルは、ブレード装置のリフト（上下方向平行動作）、チルト（上下方向傾斜動作）、アングル（前後方向傾斜動作）の各動作が可能であり、よりブルドーザに近い動作が可能になっている。
【０００３】
また、通常、ブルドーザにはブレードのリフト動作に「フロート（浮き）」の機能が採用されている。フロート機能とは、ブレードのリフト動作の拘束をなくして、自由に可動できる状態にするもので、この機能によって整地後の地面の均し作業を行なうことができる（例えば、特許文献１参照）。そして近年では、ブレード付き油圧ショベルでよりブルドーザに近い作業を行いたいというニーズがあり、フロート機能の装着が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
実開平６−８５４４９号公報
【発明が解決しようとする課題】
ブルドーザのフロート機能は、ブレードのリフト動作を行うリフトシリンダをソレノイドバルブで電気的に制御することで行われている。すなわち、油圧シリンダのロッド室、ボトム室をソレノイドバルブで油圧回路上のタンクラインに接続し、リフトシリンダを油圧的にフリーにすることで行われる。ソレノイドバルブの操作は、通常電気的なスイッチで行われるが、そのスイッチがブレードを操作する操作レバー外に設けられたトグルスイッチである場合、オペレータは、操作レバーから手を離してスイッチ操作を行うためフロート状態の解除して、ブレードを上げ動作したい場合の操作が遅れる可能性がある。
【０００５】
また、ブレード操作を行う操作レバーに押しボタンスイッチを設け、スイッチが押されている間はフロート機能がＯＮ、離すとＯＦＦになる制御方式を採用する場合は、フロート解除の反応は早いが長時間の均し作業時に継続したスイッチの押し操作を伴うため、オペレータに負担がかかる。その上、機体の振動でボタンスイッチから手（指）が離れる恐れがあり、均し作業に支障をきたしてしまう。
【０００６】
また、押しボタンスイッチを押す度にＯＮ、ＯＦＦを切換、保持する場合、やはりとっさの場合に、押しボタンの操作と操作レバーの操作が伴うために、フロートを解除してブレードを上昇させる操作が遅れる可能性がある。
【０００７】
本発明のブレード制御装置は、これらの問題を解決し、ブレードにおけるフロート機能の作動、解除が容易に行え、解除動作とともにブレード操作を迅速に行うことができるブレード制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のブレード制御手段は、上記目的を達成するために、請求項１の発明では、走行可能な車体に設けられるブレードと、前記ブレードを上下動作させる油圧シリンダと、前記油圧シリンダを操作する操作レバーと、前記油圧シリンダを、前記操作レバーの操作に応じて操作可能なレバー操作状態と、操作レバーの操作によらず、外力に応じた自由な動作を可能にする自由動作状態とに切り換える切換手段と、前記切換手段を操作し、前記レバー操作状態と、自由動作状態とを切り換えるスイッチと、前記操作レバーの操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記操作状態検出手段により操作レバーの操作状態が検出されると、前記自由動作状態に切り換えられた前記切換手段を、前記レバー操作状態に切り換える制御手段とを備えるものである。
【０００９】
請求項２の発明は、前記油圧シリンダへの圧油の供給を許容、禁止して、前記操作レバーによる操作の有効、無効を制御するロック装置を備え、前記切換手段は、前記ロック装置が前記油圧シリンダへの圧油の供給を許容したときのみ前記自由動作状態に切り換わるものである。
【００１０】
請求項３の発明は、走行可能な車体に設けられる作業装置と、前記作業装置を駆動する作業用アクチュエータと、前記作業装置とは別に前記車体に設けられるブレードと、前記ブレードを上下動させるブレード用油圧シリンダと、前記作業用アクチュエータの動作を許可し、前記ブレード用油圧シリンダの動作を禁止する作業モードと、前記作業用アクチュエータの動作を禁止し、前記ブレード用油圧シリンダの動作を許可するブレードモードとを切り換えるモード切換手段と、前記ブレード用油圧シリンダを操作する操作レバーと、前記ブレード用油圧シリンダを、前記操作レバーの操作に応じて操作可能なレバー操作状態と、前記操作レバーの操作によらず、外力に応じた自由な動作を可能にする自由動作状態とに切り換える切換手段と、前記切換手段を、前記レバー操作状態と自由動作状態とに切り換えるスイッチと、前記操作レバーの操作状態を検出する操作状態検出手段と、前記操作状態検出手段により操作レバーの操作状態が検出されると、前記自由動作状態に切り換えられた前記切換手段を、前記レバー操作状態に切り換える制御手段とを備えるものである。
【００１１】
請求項４の発明は、前記モード切換手段が作業モードに切り換えられると、前記操作レバーによる操作対象を前記ブレード用シリンダに代えて前記作業用アクチュエータに切り換える操作切換手段を備えるものである。
【００１２】
請求項５の発明は、前記スイッチは、前記操作レバーに設けられるものである。
【００１３】
請求項６の発明は、前記制御手段は、前記操作状態検出手段が、前記操作レバーのブレード上昇動作を検出したときに、前記切換手段を前記レバー操作状態に切り換えるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明におけるブレード制御装置の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明のブレード制御装置を備えた作業機械の全体図、図２ａ、図２ｂは、それぞれ図１におけるブレード装置の構成を示す図１の要部拡大平面図、及び側面図、図３は、図１におけるキャブ内のブレード装置の操作装置を示す平面図である。
【００１６】
図１において、１は履帯式の走行体、２は走行体１に不図示の旋回装置を介して旋回可能に設けられた旋回体、３は旋回体２に設けられ、後述するフロント装置４及びブレード装置５などを操作するための運転室、４は旋回体２に設けられたフロント装置で、このフロント装置４は通常土砂の掘削作業に用いられるもので、旋回体２に回動可能に設けられたブーム４ａ、ブーム４ａに回動可能に設けられたアーム４ｂ及びアーム４ｂに回動可能に設けられたバケット４ｃと、ブーム４ａ、アーム４ｂ、及びバケット４ｃをそれぞれ駆動させるブームシリンダ４ａｓ、アームシリンダ４ｂｓ、バケットシリンダ４ｃｓからなる。
【００１７】
５は整地作業を行なうブレード装置である。図２に示すように、６は後述するブレード８を走行体１のフレームに装着するためのブラケット、７はブラケット６に回動可能に設けられたＵ字型フレーム、８はブレードで、このブレード８は、走行体１の幅より広い幅を有し、ブルドーザと同等の作業範囲を確保している。そしてブレード８とフレーム７とは、ブレード８の中心部を回動中心としてフレーム７に対して前後方向に傾斜動（アングル）、上下方向に傾斜動（チルト）するように連結されている。９はフレーム７を上下動させるリフトシリンダ、１０はブレード８をフレーム７に対してアングルさせるアングルシリンダで、このアングルシリンダ１０は、フレーム７の上部と、ブレード８とをそれぞれ連結する一対からなり、一方のシリンダを伸張、他方を収縮することでアングルする。１１はブレード８をフレーム７に対してチルトさせるチルトシリンダで、このチルトシリンダ１１は、ブレード８の右端部とフレーム７の中央に設けられたポスト上部とを連結しており、このシリンダを伸張、収縮することでチルトする。１２はフレーム７中央のポスト上部と、ブレード８を連結するためのリンクである。
【００１８】
図３において、１３は運転室３の底部に設置されたフロアプレート、１４はフロアプレート１３の上に設置された操縦時に座るシートである。１５はシート１４の右側に設けられた右コンソール、１６はシート１４の左側に設けられた左コンソールで、右コンソール１５には、右操作レバー１７が、左コンソール１６には、左操作レバー１８がそれぞれ上面前方に設置されている。右操作レバー１７は、フロント装置４とブレード装置５の操作レバーを兼用しており、後述のフロント／ブレード切換スイッチ２１でフロント動作モードにした場合、レバー前後入力でブーム４ａの回動、レバー左右入力でバケット４ｃの回動を行ない、ブレード動作モードにした場合、レバー前後入力でブレード装置５のリフト動作、レバー左右入力でチルト動作を行なう。なお、アングル動作は、右操作レバー１７に設けられた不図示のアングルスイッチによって回動を行なう。左操作レバー１８はフロント動作モード、ブレード動作モードに関わらず、レバー前後入力で旋回体２の旋回、レバー左右入力でアーム４ｂの回動を行なう。１９は、左コンソール１６の外側に設置されたロックレバーで、後述のロックバルブ２２の制御を行なう。レバーを上げると、ブレード操作を含めた全ての本油圧ショベルの操作がロックされ、レバーを下げると、前述のロックが解除され操作可能となる。２０は、右操作レバー１７の先端に設けられたフロート動作用スイッチで、スイッチを押すとブレード装置５がフロート状態となる。２１は右コンソール１５の上面に設置されたフロント／ブレード切換スイッチである。このスイッチ２１により、フロント装置４の動作を許可し、ブレード装置５の動作を禁止するフロント動作モードと、ブレード装置５の動作を許可し、フロント装置４の動作を禁止するブレード動作モードとに切り換えることができる。
【００１９】
図４は本実施の形態のブレード制御装置の油圧回路図である。なお、本実施の形態では、右操作レバー１７および左操作レバー１８は、油圧パイロット式による操作方式を用いているため、特に右操作レバー１７には、前後入力で、ブーム下げ（ブレードリフト下げ）、ブーム上げ（ブレードリフト上げ）の操作信号を出力する右操作レバーパイロットバルブ１７ａを備える。
【００２０】
図４において、２２は、パイロット圧を制御するロックバルブで、ロックレバー１９を下げることでパイロット圧を供給、上げることで遮断する。２３、２４は圧力スイッチで、ロックバルブ２２と右操作レバーパイロットバルブ１７ａをつなぐ配管２５、後述の切換バルブ２８とブレード動作用コントロールバルブ３０をつなぐ配管２６にそれぞれ設置される。すなわち、圧力スイッチ２３はロックバルブ２２の動作状態を、圧力スイッチ２４はリフトシリンダ７の動作状態を検知する。２７は、フロント／ブレード切換スイッチ２１により制御される電気信号を受け取って動作するソレノイドバルブで、後述のフロント／ブレード切換バルブ２８へのパイロット圧を供給、遮断する。２８は、フロント／ブレード切換バルブで、ソレノイドバルブ２７で制御されるパイロット圧により、後述のブレード動作用コントロールバルブ３０、ショベル動作用コントロールバルブ３１へそれぞれ作動油を供給、遮断する。２９は、ブレード動作モード時において、フロート動作用スイッチ２０、及び右操作レバー１７の後方入力によって制御されるソレノイドバルブで、リフトシリンダ９と不図示のタンクとをつなぐ。３０はブレード動作用コントロールバルブ、３１はショベル動作用コントロールバルブで、それぞれブレード装置５、フロント装置４へ作動油を供給、遮断する。３２はパイロットポンプ、３３はメインポンプである。
【００２１】
図５は、本実施の形態のブレード制御装置の電気回路図である。３４は、ブレードのフロート動作制御回路で、フロート動作用スイッチ２０、圧力スイッチ２４、ソレノイドバルブ２９、及びリレー３６、リレー３７、リレー３８から構成される。フロント／ブレード切換スイッチ２１、及び圧力スイッチ２３が共に閉じるとリレー３５におけるコイル３５ａが励磁し、接点３５ｂが閉じることでソレノイドバルブ２７、及び回路３４に通電する。その状態でフロート動作用スイッチ２０を閉じるとリレー３６におけるコイル３６ａが励磁し、接点３６ｂが閉じる。同時にリレー３８におけるコイル３８ａが励磁し、接点３８ｂが閉じることで、ソレノイドバルブ２９に電気が流れる。この時点でフロート動作用スイッチ２０を開いても、ソレノイドバルブ２９に流れる電気は保持される。また、圧力スイッチ２４が閉じるとリレー３７におけるコイル３７ａが励磁し、接点３７ｂが開くことでコイル３６ａ、コイル３８ａが非励磁される。接点３６ｂ、接点３８ｂが開き、ソレノイドバルブ２９に流れる電気が遮断され、回路３４は当初の状態に戻る。
【００２２】
本実施の形態によるブレード付き油圧ショベルは上記のような構成を有するもので、以下、その作動について説明する。
【００２３】
フロント装置４の操作を行なう場合は、ロックレバー１９を下げてロックバルブ２２を切換位置２２ｂにし、作動油を下流に供給する。次にスイッチ２１を開いた状態（これをフロント操作モードと呼ぶ）にする。このスイッチ２１が開いた状態ではリレー３５のコイル３５ａには通電されず、非励磁状態となり、接点３５ｂは開いた状態となる。その結果、ソレノイドバルブ２７には通電されず、ソレノイドバルブ２７は２７ａの位置にあるから、切換バルブ２８の切換位置は２８ｂの状態になり、右操作レバーパイロットバルブ１７ａを経由した作動油はショベル動作用コントロールバルブ３１へと供給され、フロント装置４が動作する。
【００２４】
ブレード装置５の操作を行なう場合はフロント装置４の操作時と同様、ロックレバー１９を下げてロックバルブ２２を切換位置２２ｂにし、作動油を下流に供給する。この時、配管２５に圧力が生じることにより圧力スイッチ２３が閉じる。次にフロント／ブレード切換スイッチ２１を閉じた状態（これをブレード操作モードと呼ぶ）にすると、リレー３５におけるコイル３５ａが励磁し、接点３５ｂが閉じることでソレノイドバルブ２７が通電し、切換位置は２７ｂの状態になる。これによりフロント／ブレード切換バルブ２８にパイロット圧が送られ、切換位置は２８ａの状態になり、右操作レバーパイロットバルブ１７ａを経由した作動油はブレード動作用コントロールバルブ３１へと供給され、その結果、ブレード装置５が動作する。
【００２５】
また、ブレード装置５の操作時は、フロート動作用スイッチ２０を閉じるとリレー３６におけるコイル３６ａが励磁し、接点３６ｂが閉じ、同時にリレー３８におけるコイル３８ａが励磁し、接点３８ｂが閉じることで、ソレノイドバルブ２９が通電し、切換位置は２９ａの状態になる。その結果、リフトシリンダ７の圧力はタンクに開放されることになり、ブレード装置５はフロート（浮き）の状態となる。この時点でフロート動作用スイッチ２０を開いても、ソレノイドバルブ２９に流れる電気は保持されるため、一旦スイッチ２０を閉じればフロートの状態は保持される。なお、スイッチ２１を開いた状態、またはロックバルブ２２の切換位置が２２ａの状態、すなわち、フロント操作モード時と作業ロック時には、リレー３５におけるコイル３５ａが非励磁し、接点３５ｂが開くことにより回路３４に流れる電気が遮断されるため、フロート動作は禁止される。
【００２６】
次に、ブレード装置５がフロートの状態で、ブレードリフト上げ動作を行なう入力、すなわち、右操作レバー１７を後方に入力すると、配管２６に圧力が生じることにより圧力スイッチ２４が閉じる。すると、リレー３７におけるコイル３７ａが励磁し、接点３８ｂが開くことでコイル３６ａ、コイル３８ａが非励磁され、接点３６ｂ、接点３８ｂが開く。その結果、ソレノイドバルブ２９に流れる電気が遮断されることで切換位置は２９ｂの状態となり、ブレード装置５のフロート状態は解除される。なお、この時点で回路３４は当初の状態に戻る。これにより、ブレード８のフロート状態が操作レバー１７に設けられたスイッチ２０の操作によって容易に切り換えでき、その後スイッチ２０の操作を解除してもその状態が保持される。また、ブレード８を操作する操作レバー１７の操作により、容易且つ迅速にフロート状態を解除できるから、安全性を向上させるだけでなく、操作レバー１７を握ったまますぐに次のブレード８の作業に移ることができることにより、ブレード操作に対するオペレータの負担が軽減される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のブレード制御装置は、ブレードの自由動作状態（フロート状態）が操作レバーに設けられたスイッチの操作によって容易に切り換えでき、その後スイッチを開いてもその状態が保持される。また、ブレードを操作する操作レバーの操作により、容易且つ迅速に自由動作状態を解除できるから、安全性を向上させるだけでなく、操作レバーを握ったまますぐに次のブレードの作業に移ることができることにより、ブレード操作に対するオペレータの負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が適用されたブレード付き油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】（２ａ）は図１中のブレード部の拡大平面図、（２ｂ）はその側面図である。
【図３】図１中のキャブ内部の平面図である。
【図４】本実施の形態のフロート制御装置の油圧回路図である。
【図５】本実施の形態のフロート制御装置の電気回路図である。
【符号の説明】
４；フロント部、５；ブレード部、９；リフトシリンダ、１７；右レバー、１９；ロックレバー、２０；フロート動作用スイッチ、２１；フロント／ブレード切換スイッチ、２２；ロックバルブ、２４；圧力スイッチ

Claims

走行可能な車体に設けられるブレードと、
前記ブレードを上下動作させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダを操作する操作レバーと、
前記油圧シリンダを、前記操作レバーの操作に応じて操作可能なレバー操作状態と、操作レバーの操作によらず、外力に応じた自由な動作を可能にする自由動作状態とに切り換える切換手段と、
前記切換手段を操作し、前記レバー操作状態と自由動作状態とを切り換えるスイッチと、
前記操作レバーの操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態検出手段により前記操作レバーの操作状態が検出されると、前記自由動作状態に切り換えられた前記切換手段を、前記レバー操作状態に切り換える制御手段とを備えたことを特徴とするブレード制御装置。
請求項１に記載のブレード制御装置において、
前記油圧シリンダへの圧油の供給を許容、禁止して、前記操作レバーによる操作の有効、無効を制御するロック装置を備え、前記切換手段は、前記ロック装置が前記油圧シリンダへの圧油の供給を許容したときのみ前記自由動作状態に切り換わることを特徴とするブレード制御装置。
走行可能な車体に設けられる作業装置と、
前記作業装置を駆動する作業用アクチュエータと、
前記作業装置とは別に前記車体に設けられるブレードと、
前記ブレードを上下動させるブレード用油圧シリンダと、
前記作業用アクチュエータの動作を許可し、前記ブレード用油圧シリンダの動作を禁止する作業モードと、前記作業用アクチュエータの動作を禁止し、前記ブレード用油圧シリンダの動作を許可するブレードモードとを切り換えるモード切換手段と、
前記ブレード用油圧シリンダを操作する操作レバーと、
前記ブレード用油圧シリンダを、前記操作レバーの操作に応じて操作可能なレバー操作状態と、前記操作レバーの操作によらず、外力に応じた自由な動作を可能にする自由動作状態とに切り換える切換手段と、
前記切換手段を、前記レバー操作状態と自由動作状態とに切り換えるスイッチと、
前記操作レバーの操作状態を検出する操作状態検出手段と、
前記操作状態検出手段により操作レバーの操作状態が検出されると、前記自由動作状態に切り換えられた前記切換手段を、前記レバー操作状態に切り換える制御手段と
を備えたことを特徴とするブレード制御装置。
請求項３に記載のブレード制御装置において、
前記モード切換手段が作業モードに切り換えられると、前記操作レバーによる操作対象を前記ブレード用シリンダに代えて前記作業用アクチュエータに切り換える操作切換手段を備えることを特徴とするブレード制御装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載のブレード制御装置において、
前記スイッチは、前記操作レバーに設けられることを特徴とするブレード制御装置。
請求項１から５のいずれか１項に記載のブレード制御装置において、
前記制御手段は、前記操作状態検出手段が、前記操作レバーのブレード上昇動作を検出したときに、前記切換手段を前記レバー操作状態に切り換えることを特徴とするブレード制御装置。