JP2005113502A - 油圧ショベルの干渉防止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショックレス弁を備えた油圧ショベルの干渉防止装置の配管工事を容易にする。
【解決手段】 ブームリモコン弁９ａ、オフセットリモコン弁９ｂおよびアームリモコン弁９ｃとブームシリンダ３ｂ、オフセットシリンダ４ａおよびアームシリンダ５ａの各コントロール弁１２ｂ、１２ｃ、１２ａのパイロットポートとを連絡する油圧配管の途中にブーム上げ減速、オフセット左減速およびアーム引き減速の各電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａを設けた油圧ショベルの干渉防止装置において、ブームシリンダ３ｂのコントロール弁１２ｂとブームリモコン弁９ａとを連絡する油圧配管の途中にパイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞るショックレス弁１を設けるとともに、上記各電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａとショックレス弁１とを一体に形成したものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、いわゆる超小旋回型の油圧ショベルの干渉防止のための制御装置に関する。

油圧ショベルに装備される作業機には、上下左右に揺動するオフセット型のブームと、該ブームの先端部に前後に揺動自在に連結されるアームと、該アームの先端部に連結されるバケットを備えたものがあるが、このものにおいてブームやアームを揺動させたときにバケットが運転席キャビンに接触（干渉）してしまう恐れがある場合があり、バケットと運転席キャビンとの接触を回避するための配慮が必要となる。そこで従来、作業機の姿勢を検出する姿勢検出手段と、該姿勢検出手段からの検出信号に基づいてバケットが運転席キャビンの所定範囲以内に接近しているか否かの判断を行なう制御部とを設け、そしてバケットが運転席キャビンの所定範囲内まで接近していると判断された場合には、作業機用油圧アクチュエータの油圧回路に対して制御部から制御指令を出力して、作業機を停止させるようにしたものがある（たとえば、特許文献１）。

特開平３−２１７５２３

上記特許文献に開示された発明は運転室の前面側、上面側および側面側に沿ってそれぞれ前方側設定面、上面側設定面および側方側設定面を設定し、かつ、運転室の前面、上面および側面から上記各設定面までのそれぞれ所用距離を作業機の動きに対応する設定値で設定し、作業機の先端部が運転室士に向かって接近し、その先端部の位置がすべての上記設定面より運転室側に移動したとき作業機の作動を停止処理するように構成したものである。

しかしながら、前記従来のものは、前述したようにバケットが運転席キャビンに接近した場合に作業機を停止させるものであるため、作業の途中で作業が中断してしまうことになる。この場合には、一旦バケットを運転席キャビンから遠ざけてから、中断した作業を続行する操作をしなければならず、作業能率が低下するという問題がある。

かかる問題を解決するため、バケット先端が運転席キャビンに近づいて、危険領域に入ってきた場合に、それを検出して自動的にアームを前方に逃がすようにコントロールすることが提案されている（たとえば、特許文献2）。

特許第３１５３１９２号公報

しかし、アームを引き寄せようとする運転中に自動的にアームを前方に逃がすような運転モードに入れることは、運転士に違和感を与えることになる。そこで本願出願人は、従来技術のかかる問題点に鑑みブーム上昇中に、干渉を防止する際、アームを前方に逃がす領域と、アームやオフセットの動きを単に止めるだけにする領域を区別し、前方に逃がす領域をできるだけ狭くして運転士の違和感を軽減することができる油圧ショベルの干渉防止制御装置を提供するべく特許出願を行った（特許文献３）。

特願２００２−３２６５３０（未公開）

図２は上記特許文献３に開示された油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図である。以下図２について説明する。図において、３ｂは基端ブームを上下（昇降）させるブームシリンダ、４ａはオフセットブームを左右に揺動させるオフセットシリンダ、５ａはアームを前後（押し引き）させるアームシリンダである。

７はコントローラであり、基端ブームの仰角の検出手段であるブームセンサ７ａ、オフセットブームのオフセット角度の検出手段であるオフセットセンサ７ｂ、アーム５の揺動角度の検出手段であるアームセンサ７ｃに接続している。８はコントローラ７からの指令により作動する電磁比例弁であり、電磁比例弁８ａはアーム引き、電磁比例弁８bはアーム押し、電磁比例弁８ｃはブーム上げ、電磁比例弁８ｄはオフセット左にそれぞれ作動する。９はリモコン弁で、運転士がレバーを前後左右に動かすことにより、開閉する四方切換弁である。９ａはレバーを前後に動かすことにより基端ブームを昇降させるブームリモコン弁、９cはレバーを前後に動かすことによりアームを押し引きするアームリモコン弁、９ｂはレバーを左右に動かすことによりオフセットブームを左右に揺動させるオフセットリモコン弁である。

ここで電磁比例弁８について説明する。電磁比例弁８はコントローラ７からの信号電流の大きさに比例した流量を流すようにするコントロール弁であって、信号電流が最大のときは、電磁比例弁８ａ、８ｃ、８ｄ、は図の右の位置となり、絞りは働かず流量が最大となる。信号電流が０のときは、図の左の位置で、流れはブロックされ、流量は０になる。なお、電磁比例弁８ｂは他の弁と反対である。また、４個の電磁比例弁８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは一体として１つのブロックに形成されている。

１０は油圧発生装置である。１１は手動切換弁で、干渉防止装置の故障時に手動運転を可能にする。１２はコントロール弁であり、各シリンダ３ｂ、４ａ、５aに送る圧油を制御する油圧切換弁であり、１２ａはアームシリンダ５ａ、１２bはブームシリンダ３ｂ、１２ｃはオフセットシリンダ４aのそれぞれに送る圧油を制御する。コントロール弁１２は、内部のスプールにより３位置に切り替えができる。スプールは、両側のスプリングにより中立の位置に保たれ、パイロットポートに圧油を送ることにより、他の位置に切り替えられる。また、シリンダ３ｂ、４ａ、５aのピストンの一方の側に圧油を送るときは、ピストンの他方の側の油はタンクに戻るようになっている。１３はシャトル弁であり、圧力の高い側に連通するチェック弁である。

３個のシリンダ３ｂ、４ａ、５aの内、ブームシリンダ３ｂは大型であり、被駆動物は大きな慣性を持っているため作動中に急停止すると、ショックが大きく、機械全体が揺動してしまう。そこでブームシリンダ３ｂのコントロール弁１２ｂのパイロットポートとブームリモコン弁９ａとを連絡する油圧配管の途中にパイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞って、スプールの中立の位置への復帰を遅くし、ブームシリンダ３ｂの停止時のショックを緩和するショックレス弁を設けることが行われる。

図３は、図２に示す油圧回路図にショックレス弁を追加して設けた油圧回路図であり、関係のない部分の図示は省略し、共通する部分には同一の符号を付している。図３において、１はショックレス弁である。ショックレス弁１は２個の絞り弁１ａ、１ｂと１個の３位置、３ポートの切換弁１ｃとを一体に形成したものである。切換弁１ｃはブームを上げまたは下げに始動するときに、ショックレス機能が働かないようにするために設けられており、杭打ち作業を行えるようにするためである。なお、Ｔは作動油タンク、ａはリモコン弁９ａと電磁比例弁8ｃとの間の配管、ｂは電磁比例弁8ｃとショックレス弁１との間の配管、ｃおよびｄはショックレス弁１とコントロール弁１２ｂとの間の配管、ｆはショックレス弁１と作動油タンクＴとの間の配管である。

次に、ショックレス弁１の作用を説明する。ブームを上げている途中に停止する場合について説明する。この際ブーム上げ減速の電磁比例弁８ｃは全開であると仮定する。ブームを上げようとするときに、運転士はリモコン弁９ａを後ろに引く。そうすると圧油は配管ａ、電磁比例弁８ｃ、手動切換弁１１、配管ｂを通り、絞り弁１ａのチェック弁を通って、配管ｃからコントロール弁１２ｂの下側のパイロットポートに流入し、スプールを上に押し上げる。そうするとコントロール弁１２ｂの上側のパイロットポート内の圧油は配管ｄを通って流出する。一方配管ｂ内の圧力が高いときには、切換弁１ｃ内のスプールが押されて切換弁１ｃは図の右側の位置になり、配管ｄ内の圧油は切換弁１ｃを通ってタンクＴに流出し、絞り弁１ｂを通らない。したがって、ブーム上昇の始動時にはショックレス機能が働かない。

上昇中のブームを止める場合には、運転士はリモコン弁９ａを中立位置に戻す。そうすると配管ｂ内の圧油はタンクに戻り圧力は０になる。そのとき、コントロール弁１２ｂ内のスプールはばねの力で中立位置に戻ろうとし、コントロール弁１２ｂの下側のパイロットポート内の圧油は配管ｃを通って絞り弁１ａに流入する。絞り弁１ａは配管ｃ内の圧力が高いときには、２段絞りとし、圧力が低いときには１段絞りとする。このとき切換弁１ｃは中立の位置になっている。このようにブームを上げている途中に停止する場合に、絞り弁１ａの働きで、コントロール弁１２ｂ内のスプールがばねの力で中立位置に戻ろうとする動きを緩やかし、急停止によるショックを防止する。なお、下降中のブームを止める場合にも同様である。

図４は超小旋回型の油圧ショベルの上部旋回体２の内部の平面配置図である。図において１はショックレス弁、２は上部旋回体、８は電磁比例弁、１２はコントロール弁、Ｔは作動油タンクである。上部旋回体２の内部は非常に狭く、機器や配管の配置に苦労するものであるが、図３で説明した油圧ショベルの干渉防止制御装置では電磁比例弁８とショックレス弁１とが別体であるため、それらの配置やそれらの間の配管の取り付けが困難である。

本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、ショックレス弁の配置や配管の容易な油圧ショベルの干渉防止制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の油圧ショベルの干渉防止制御装置は、運転室の側方にブームの支点を有する超小旋回型油圧ショベルの干渉防止装置であって、ブームリモコン弁、オフセットリモコン弁およびアームリモコン弁とブームシリンダ、オフセットシリンダおよびアームシリンダの各コントロール弁のパイロットポートとを連絡する油圧配管の途中にブーム上げ減速、オフセット減速およびアーム引き減速の各電磁比例弁を設けるとともに、バケットを枢支するアーム先端の位置を検出する先端位置検出手段を設け、アーム先端が運転室の前面または側面から所要の距離以下に近づかないように上記先端位置検出手段からの信号に基づいて上記各電磁比例弁を制御するようになっている油圧ショベルの干渉防止装置において、ブームシリンダのコントロール弁のパイロットポートとブームリモコン弁とを連絡する油圧配管の途中にパイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞って、ブームシリンダの停止時のショックを緩和するショックレス弁を設けるとともに、上記各電磁比例弁とショックレス弁とを一体に形成したものである。

上記3個の電磁比例弁にアーム押し増速の電磁比例弁を追加して、ショックレス弁とともに一体に形成してもよい。

次に本発明の作用効果を説明する。ショックレス弁はブームシリンダのコントロール弁内のスプールが、ブームの上昇位置または下降位置からばねの力で中立（停止）に戻ろうとするときに、パイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞るので、ブームが上昇または下降中に停止したときのショックを和らげるとともに、ブームが上昇または下降の始動時には急速に動き、杭打ち作業をすることができる。電磁比例弁とショックレス弁とを一体に形成したので、これらを別体とした場合に比べて、機器の配置やそれらの間の配管工事が容易になる。

以下本発明の1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図であり、図3と同様の範囲を示している。図1が図3と異なる点は、図3では電磁比例弁８とショックレス弁１とが別体であるのに対し、図1では電磁比例弁とショックレス弁１とを一体として形成した電磁比例弁８Ａとしたことである。

本実施形態の油圧ショベルの干渉防止制御装置は、運転室の側方にブームの支点を有する超小旋回型油圧ショベルの干渉防止装置であって、ブームリモコン弁９ａ、オフセットリモコン弁９ｂおよびアームリモコン弁９ｃとブームシリンダ３ｂ、オフセットシリンダ４ａおよびアームシリンダ５ａの各コントロール弁１２ｂ、１２ｃ、１２ａのパイロットポートとを連絡する油圧配管の途中にブーム上げ減速、オフセット左減速、アーム引き減速およびアーム押しの各電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａ、８ｂを設けるとともに、バケットを枢支するアーム先端の位置を検出する先端位置検出手段を設け、アーム先端が運転室の前面または側面から所要の距離以下に近づかないように上記先端位置検出手段からの信号に基づいて上記各電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａ、８ｂを制御するようになっている油圧ショベルの干渉防止装置において、ブームシリンダ３ｂのコントロール弁１２ｂのパイロットポートとブームリモコン弁９ａとを連絡する油圧配管の途中にパイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞って、ブームシリンダ３ｂの停止時のショックを緩和するショックレス弁１を設けるとともに、上記各電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａ、８ｂとショックレス弁１とを一体に形成してあらたに電磁比例弁８Ａとしたものである。

次に本実施形態の作用効果を説明する。ショックレス弁１はブームシリンダ３ｂのコントロール弁１２ｂ内のスプールが、ブームの上昇位置（図1では下側に図示されている）または下降位置（図1では上側に図示されている）からばねの力で中立（停止）（図1では中央に図示されている）に戻ろうとするときに、パイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞るので、ブームが上昇または下降中に停止したときのショックを和らげるとともに、ブームが上昇または下降の始動時には急速に動き、杭打ち作業をすることができる。電磁比例弁８ｃ、８ｄ、８ａ、８ｂとショックレス弁１とを一体に形成してあらたに電磁比例弁８Ａとしたので、これらを図3に示すように別体とした場合に比べて、配管ｂ、ｅ、ｆを無くすことができ、機器の配置や配管工事が容易になる。

図5は本発明の別の実施形態の油圧回路図である。図5が図1と異なる点は、ブーム下げ減速の電磁比例弁８ｅを追加したことであり、所要の値以上に深く掘り下げることができないようにしたものである。電磁比例弁８ｅを追加したものを新たに電磁比例弁８Ｂとして図示している。それ以外の変更はないので重複した説明は省略する。

本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明の油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図である。 従来の油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図である。 油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図である。 超小旋回型の油圧ショベルの上部旋回体２の内部の平面配置図である。 本発明の他の実施形態の油圧ショベルの干渉防止制御装置の油圧回路図である。

符号の説明

１ ショックレス弁
８ 電磁比例弁
９ リモコン弁
１２ コントロール弁

Claims (2)

1. 運転室の側方にブームの支点を有する超小旋回型油圧ショベルの干渉防止装置であって、ブームリモコン弁、オフセットリモコン弁およびアームリモコン弁とブームシリンダ、オフセットシリンダおよびアームシリンダの各コントロール弁のパイロットポートとを連絡する油圧配管の途中にブーム上げ減速、オフセット減速およびアーム引き減速の各電磁比例弁を設けるとともに、バケットを枢支するアーム先端の位置を検出する先端位置検出手段を設け、アーム先端が運転室の前面または側面から所要の距離以下に近づかないように上記先端位置検出手段からの信号に基づいて上記各電磁比例弁を制御するようになっている油圧ショベルの干渉防止装置において、ブームシリンダのコントロール弁のパイロットポートとブームリモコン弁とを連絡する油圧配管の途中にパイロットポートの戻り側の油の流れのみを絞って、ブームシリンダの停止時のショックを緩和するショックレス弁を設けるとともに、上記各電磁比例弁とショックレス弁とを一体に形成したことを特徴とする油圧ショベルの干渉防止装置。
2. 上記3個の電磁比例弁にアーム押し増速電磁比例弁を追加して、ショックレス弁とを一体に形成した請求項1記載の油圧ショベルの干渉防止装置。

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