JP2006028744A - 油圧シリンダの圧力検出構造 - Google Patents

Abstract

【課題】配管構造をコンパクトにすることができる油圧シリンダの圧力検出構造を提供する。
【解決手段】下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けた上部旋回体３と、上部旋回体３に伏仰可能に設けられ、ブーム１６、アーム１７、バケット１８、及びフック２３を備えた多関節型のフロント作業機６と、ブーム用油圧シリンダ１９、アーム用油圧シリンダ２０、作業具用油圧シリンダ２１とを備えた吊り荷作業が可能な油圧ショベルに設けられた油圧シリンダの圧力検出構造において、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油圧配管３５及びロッド側油圧配管４３にそれぞれ接続され、ブーム用油圧シリンダ１９の軸方向に向けて分岐したチーズ型継手３６，４４と、チーズ型継手３６，４４の分岐側一方にそれぞれ接続され、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側及びロッド側の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ２７，２８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧シリンダの圧力検出構造に係わり、特に、フロント作業機の先端の吊り具で吊り荷作業が行える建設機械に設けられた油圧シリンダの圧力検出構造に関する。

建設機械である油圧ショベルは、掘削作業を行うことを基本とするが、限られた条件（吊り具(＝外れ止め付フック)装着、吊り荷の質量が所定の制限以下）において限定的に吊り荷作業（クレーン作業）を行う場合がある。この吊り荷作業を行う油圧ショベルは、例えば、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏仰可能に設けられ、ブーム、アーム、作業具、及び吊り具を備えた多関節型のフロント作業機と、ブーム、アーム、及び作業具をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及び作業具油圧シリンダと、アーム角度を検出するアーム角度センサと、ブーム角度を検出するブーム角度センサと、ブーム用油圧シリンダのボトム側油室及びロッド側油室の圧力をそれぞれ検出する圧力センサとを備えている（例えば、特許文献１参照）。そして、吊り荷作業を行う場合、フロント作業機の先端の吊り具で荷を吊り上げ、上部旋回体を旋回させて吊り荷を移動する。このとき、前述の角度センサ及び圧力センサで検出したアーム角度、ブーム角度、ブーム用油圧シリンダのボトム側油室及びロッド側油室の圧力より吊り荷重を算出し、その吊り荷重が制限を越えない範囲で吊り荷作業を行うようにしている。

特開平７−２５２０９１号公報

しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
すなわち、上記したブーム用油圧シリンダのボトム側油室及びロッド側油室の圧力をそれぞれ検出する圧力センサは、吊り荷重を正確に算出するため、ブーム用油圧シリンダに近接して設けることが好ましい。そこで従来、ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の油圧配管を、その使い勝手の良さから、直交軸方向（詳細には、ｘ軸方向に対しｙ軸方向及びｚ軸方向）に分岐したブロック型継手でそれぞれ分岐し、ブロック型継手の分岐側一方を圧力センサへと接続し、ブロック型継手の分岐側他方を油圧駆動装置へと接続していた。そのため、ブロック型継手に接続された油圧配管や圧力センサ等をブーム用油圧シリンダの幅寸法に納まるように配置することが難しく、ブーム用油圧シリンダから大幅にはみ出してしまい、吊り荷や周囲障害物などに干渉し損傷する可能性が生じていた。

本発明の目的は、配管構造をコンパクトにすることができる油圧シリンダの圧力検出構造を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏仰可能に設けられ、ブーム、アーム、作業具、及び吊り具を備えた多関節型のフロント作業機と、前記ブーム、前記アーム、及び前記作業具をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及び作業具用油圧シリンダとを備えた吊り荷作業が可能な建設機械に設けられた油圧シリンダの圧力検出構造において、前記ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の油圧配管にそれぞれ接続され、前記ブーム用油圧シリンダの軸方向に向けて分岐したチーズ型継手と、前記チーズ型継手の分岐側一方に接続され、前記ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の圧力をそれぞれ検出する圧力センサとを備える。

本発明においては、チーズ型継手を用いて、ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の油圧配管をそれぞれブーム用油圧シリンダの軸方向に向けて分岐し、チーズ型継手の分岐側一方に例えば直接接続した圧力センサで、ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の圧力をそれぞれ検出する。これにより、チーズ型継手に接続された油圧配管及び圧力センサ等をブーム用油圧シリンダの軸方向に配置することができ、配管構造をコンパクトにすることができる。

（２）上記（１）において、前記チーズ型継手は、分岐口に前記圧力センサを直接接続する。

本発明によれば、油圧シリンダの軸方向に向けて分岐したチーズ型継手を用いることで、配管構造をコンパクトにすることができる。

以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の適用対象となる吊り荷作業が行える小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。なお、以降、油圧ショベルが図１に示す状態にて操作者が運転席に着座した場合における操作者の前側（図１中左側）、後側（図１中右側）、左側（図１中紙面に向かって手前側）、右側（図１中紙面に向かって奥側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。

図１において、この油圧ショベルは、走行手段としての左・右の無限軌道履帯（クローラ）１Ｌ，１Ｒ（但し１Ｌのみ図１に図示）を備えた下部走行体２と、この下部走行体２の上部に旋回可能に設けられた上部旋回体３と、この上部旋回体３の基礎下部構造をなす旋回フレーム４に垂直ピン（図示せず）を中心にして水平方向に回動可能に取り付けられたスイングポスト５と、このスイングポスト５に上下方向に回動可能に（俯仰可能に）設けられた多関節型のフロント作業機６と、旋回フレーム４上に設けられたいわゆるキャノピータイプの運転室７と、旋回フレーム４上の運転室７以外の大部分を覆う上部カバー８とを備えている。

下部走行体２は、略Ｈ字形状のトラックフレーム９と、このトラックフレーム９の左・右両側に回転自在に支持された駆動輪１０Ｌ，１０Ｒ（但し１０Ｌのみ図１に図示）と、駆動輪１０Ｌ，１０Ｒをそれぞれ駆動する左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ（但し１１Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９の左・右両側に回転自在に支持され、履帯１Ｌ，１Ｒを介し駆動輪１０Ｌ，１０Ｒの駆動力でそれぞれ回転される従動輪（アイドラ）１２Ｌ，１２Ｒ（但し１２Ｌのみ図１に図示）と、トラックフレーム９に上下動可能に設けられ、ブレード用油圧シリンダ（図示せず）により上下動する排土用のブレード１３とを備えている。また下部走行体２の中央部には旋回台軸受（旋回輪）１４が配置され、この旋回輪１４の中心近傍に、下部走行体２に対し旋回フレーム４を旋回させる旋回用油圧モータ（図示せず）が内蔵されている。

スイングポスト５は、垂直ピン（図示せず）を介し旋回フレーム４に対し水平に回動可能となっている。またスイングポスト５は、旋回フレーム４に設けられたスイング用油圧シリンダ１５に、連結ピン（図示せず）を介して連結されており、スイング用油圧シリンダ１５の伸縮でスイングポスト５全体が鉛直方向の軸心まわりに回動することによって、フロント作業機６が左・右にスイングするようになっている。

フロント作業機６は、ブーム１６と、ブーム１６に回動可能に結合されたアーム１７と、アーム１７に回動可能に結合されたバケット（作業具）１８とを備えている。そして、ブーム１６、アーム１７、及びバケット１８は、それぞれブーム用油圧シリンダ１９、アーム用油圧シリンダ２０、及び作業具用油圧シリンダ２１により動作する。また、アーム１７の先端部付近には、後述する吊り荷作業時に吊り荷２２を吊るフック（吊り具）２３が設けられている。但し通常、吊り荷作業時には、作業具用油圧シリンダ２１は駆動しない。また、ブーム用油圧シリンダ１９及びアーム用油圧シリンダ２０には、油圧配管が万一破損した場合でも圧油の流出を防止するための配管破断制御弁（ホースラプチャバルブ）２４がそれぞれ設けられている。

また、ブーム１６の回動基部には、旋回フレーム４に対するブーム１６の回動角度を検出するブーム角度センサ２５が取り付けられ、アーム１７の回動基部には、ブーム１６に対するアーム１７の回動角度を検出するアーム角度センサ２６が取り付けられている。また、上記ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油室及びロッド側油室の圧力をそれぞれ検出する圧力センサ２７，２８（後述の図２及び図３参照）が取り付けられている。

そして、図示しない制御装置は、それら角度センサ２５，２６及び圧力センサ２７，２８で検出したブーム１６及びアーム１７の回動角度、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油室及びロッド側油室の圧力を入力して所定の演算処理を行い（詳細には、ボトム側油室及びロッド側油室の圧力からブーム用油圧シリンダ１９の保持力モーメントを算出し、ブーム角度及びアーム角度等からフロント作業機６のモーメント及び吊り荷２２位置を算出する。そして、前記保持力モーメントとフロント作業機６のモーメントとの差が吊り荷２２のモーメントとなり、このモーメントにより）吊り荷重Ｗを算出するようになっている。

運転室７は、上記した旋回フレーム４上の左側に設けられており、操作者が着
座する座席（運転席）２９と、この座席２９の上方に設けられたルーフ３０と、このルーフ３０を支持する支柱３１とを有している。

座席２９より前方には、左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒをそれぞれ駆動し油圧ショベルの前進又は後進走行等をさせるための手でも足でも操作可能な左・右走行用操作レバー３２Ｌ，３２Ｒ（但し３２Ｌのみ図１に図示）とを備えている。また、座席２９の左側には、左側又は右側に操作することで旋回用油圧モータを駆動し上部旋回体３を左側又は右側に旋回させるとともに、前側又は後側に操作することでアーム用油圧シリンダ２０を駆動しアーム１７をダンプ又はクラウドさせる十字操作式の旋回・アーム用手動操作レバー３３Ｌを備えた油圧パイロット方式の操作レバー装置（図示せず）を備えている。また、座席２９の右側には、左側又は右側に操作することで作業具用油圧シリンダ２１を駆動しバケット１８をクラウド又はダンプさせるとともに、前側又は後側に操作することでブーム用油圧シリンダ１９を駆動しブーム１６を下げ又は上げる十字操作式のバケット・ブーム用手動操作レバー３３Ｒ（図示せず）を備えた油圧パイロット方式の操作レバー装置（図示せず）と、各種表示（吊り荷２２位置、吊り荷２２の定格荷重Ｗｍ、吊り荷重Ｗ等の表示）を行う表示装置３４とを備えている。

上部カバー８は、その内部詳細は図示しないが、エンジン、このエンジンに駆動される油圧ポンプ、及び油圧ポンプの圧油源となる作動油タンク等の機器を収納している。

以上説明した構成において、左・右無限軌道履帯１Ｌ，１Ｒ、上部旋回体３、スイングポスト５、ブレード１３、ブーム１６、アーム１７、及びバケット１８は、この油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置により駆動される被駆動部材を構成している。油圧駆動装置は、詳細は図示しないが、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、操作レバー３３Ｌ又は３３Ｒの操作に応じて操作パイロット圧をそれぞれ生成する操作レバー装置と、これら操作レバー装置からの操作パイロット圧が入力され、油圧ポンプから油圧アクチュエータ（上記左・右走行用油圧モータ１１Ｌ，１１Ｒ、上記ブレード用油圧シリンダ、上記スイング用油圧シリンダ１５、上記旋回用油圧モータ、上記ブーム用油圧シリンダ、上記アーム用油圧シリンダ、上記バケット用油圧シリンダ）に供給される圧油の流量をそれぞれ制御する油圧パイロット式のコントロールバルブ等で構成されている。

次に、本発明の要部であるブーム用油圧シリンダ１９における上記圧力センサ２７，２８の取付構造について説明する。

図２は、図１中II部の部分拡大側面図で、本実施形態による圧力センサ２７，２８の取付構造を表しており、図３は、図２中矢印III方向から見た矢視側面図である。なお、これら図２及び図３において、ブーム用油圧シリンダ１９に接続され圧力センサ２７，２８を含む配管構造は、ブーム用油圧シリンダ１９の左側面側（図２中紙面に向かって手前側、図３中右側）に配設されている。

図２及び図３において、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油室に開口する給排ポート１９ａには、ボトム側油圧配管３５を介しチーズ型継手３６が接続されている。チーズ型継手３６は、ボトム側油圧配管３５を例えばブーム用油圧シリンダ１９の幅方向（図２中ほぼ左方向）から接続し、ブーム用油圧シリンダ１９の軸方向（図２及び図３中ほぼ上下方向）に分岐した構造となっている。そして、チーズ型継手３６の分岐側一方（図２及び図３中ほぼ下側）である分岐口３６ａには、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油室の圧力を検出する圧力センサ２７が直接接続され、チーズ型継手３６の分岐側他方（図２及び図３中ほぼ上側）である分岐口３６ｂには、ストレート継手（アダプタ）３７を介し上記配管破断制御弁２４が接続されている。

配管破断制御弁２４は、この種のものとして公知のものであり、例えば、前述したようにブーム用油圧シリンダ１９へと接続される入出力ポート２４ａと、上記油圧駆動装置へと接続される入出力ポート２４ｂと、上記手動操作レバー３３Ｒの前後方向の操作に応じて生成した操作パイロット圧が油圧配管３８等を介し導入されるパイロットポート２４ｃと、油圧配管３９等を介し上記作動油タンクへと接続されるドレンポート２４ｄとを有する。そして、配管破断制御弁２４は、パイロットポート２４ｃに導入された操作パイロット圧に応じて、入出力ポート２４ａ，２４ｂ間の流路（図示せず）を遮断状態及び連通状態に切り換えるようになっている。

そして、配管破断制御弁２４は、図示のように、ブーム用油圧シリンダ１９からのはみ出し量が少なくなるように、ブラケット４０を介しブーム用油圧シリンダ１９のほぼ左側面側に取り付けられている（なお、実際には配管破断制御弁２４を覆うための保護カバーも取り付けられるが、便宜上図示していない）。このとき、配管破断制御弁２４の入出力ポート２４ａ、パイロットポート２４ｃ、ドレンポート２４ｄはブーム用油圧シリンダ１９の軸方向（図２中ほぼ上・下方向）に向けられ、入出力ポート２４ｂはブーム用油圧シリンダ１９の幅方向（図２中ほぼ左方向）に向けられている。そして、配管破断制御弁２４の入出力ポート２４ｂは、エルボ継手４１及び油圧配管４２等を介し油圧駆動装置へと接続されている。

一方、ブーム用油圧シリンダ１９のロッド側油室に開口する給排ポート１９ｂには、ロッド側油圧配管４３を介しチーズ型継手４４が接続されている。チーズ型継手４４は、ロッド側油圧配管４３をブーム用油圧シリンダ１９の幅方向（図３中ほぼ左方向）から接続し、ブーム用油圧シリンダ１９の軸方向に分岐した構造となっている。そして、チーズ型継手４４の分岐側一方（図２及び図３中ほぼ下方向）である分岐口４４ａには、ブーム用油圧シリンダ１９のロッド側油室の圧力を検出する圧力センサ２８が直接接続され、チーズ型継手４４の分岐側他方（図２及び図３中ほぼ上方向）である分岐口４４ｂは、油圧配管４５等を介し油圧駆動装置へと接続されている。

次に、本実施形態の油圧シリンダの圧力検出構造が適用された油圧ショベルの動作を説明する。

操作者が油圧ショベルのブーム１６を上下動作させるために手動操作レバー３３Ｒを前後方向に操作すると、これに応じて生成した操作パイロット圧が操作レバー装置からコントロールバルブに入力され、コントロールバルブは油圧ポンプからブーム用油圧シリンダ１９への圧油の流量を制御し、これによってブーム用油圧シリンダ１９が伸縮駆動しブーム１６が上下に動作する。このとき、例えば操作者が吊り荷作業を行うことを意図した場合には、フロント作業機６のフック２３で吊り下げた吊り荷２２が運転室７側に振られ、ブーム用油圧シリンダ１９の前方側に近づく可能性がある。また、例えば操作者が掘削作業を行うことを意図した場合には、ブーム用油圧シリンダ１９の前方側が周囲障害物（例えば土砂等）に近づく可能性がある。

そこで本実施形態においては、ブーム用油圧シリンダ１９に接続された配管構造をブーム用油圧シリンダ１９の左側面側に配設するとともに、チーズ型継手３６，４４を用いて、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油圧配管３５及びロッド側油圧配管４３をそれぞれブーム用油圧シリンダ１９の軸方向に向けて分岐し、チーズ型継手３６，４４の分岐側一方にそれぞれ直接接続した圧力センサ２７，２８で、ブーム用油圧シリンダ１９のボトム側油室及びロッド側油室の圧力をそれぞれ検出する。これにより、チーズ型継手３６，４４に接続された継手３７、油圧配管４５、及び圧力センサ２７，２８等をブーム用油圧シリンダ１９の軸方向に配置することができ、配管構造をコンパクトにすることができる。したがって、吊り荷２２や周囲障害物に干渉するのを防止することができる。

本発明の油圧シリンダの圧力検出構造の適用対象である小型の油圧ショベルの全体構造を表す側面図である。 図１中II部の部分拡大側面図であり、本発明の油圧シリンダの圧力検出構造の一実施形態を表す。 図２中矢印III方向から見た矢視側面図である。

符号の説明

２ 下部走行体
３ 上部旋回体
６ フロント作業機
１６ ブーム
１７ アーム
１８ バケット（作業具）
１９ ブーム用油圧シリンダ
２０ アーム用油圧シリンダ
２１ 作業具用油圧シリンダ
２３ フック（吊り具）
２７ 圧力センサ
２８ 圧力センサ
３５ ボトム側油圧配管
３６ チーズ型継手
４３ ロッド側油圧配管
４４ チーズ型継手

Claims (2)

1. 下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けた上部旋回体と、この上部旋回体に伏仰可能に設けられ、ブーム、アーム、作業具、及び吊り具を備えた多関節型のフロント作業機と、前記ブーム、前記アーム、及び前記作業具をそれぞれ駆動するブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及び作業具用油圧シリンダとを備えた吊り荷作業が可能な建設機械に設けられた油圧シリンダの圧力検出構造において、
   前記ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の油圧配管にそれぞれ接続され、前記ブーム用油圧シリンダの軸方向に向けて分岐したチーズ型継手と、
   前記チーズ型継手の分岐側一方に接続され、前記ブーム用油圧シリンダのボトム側及びロッド側の圧力をそれぞれ検出する圧力センサとを備えたことを特徴とする油圧シリンダの圧力検出構造。
2. 請求項１記載の油圧シリンダの圧力検出構造において、前記チーズ型継手は、分岐口に前記圧力センサを直接接続したことを特徴とする油圧シリンダの圧力検出構造。

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