JP2007070913A - クレーン仕様付油圧ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】クレーン仕様付油圧ショベルの可変容量型ポンプの流量制御機構に油量規制電磁弁の制御圧力を送る制御圧力配管の配管が難しい問題、また油量規制電磁弁の配置および長尺の制御圧力配管に起因した油量規制電磁弁の圧力設定が難しい問題等を解決する。
【解決手段】流量制御機構（２０）に制御圧力を出力する油量規制電磁弁（２６）を流量制御機構（２０）の近傍に設け、制御圧力を送る制御圧力配管を実質上除き、配管が難しい問題、また油量規制電磁弁の配置および配管に起因した流量規制電磁弁（２６）の圧力設定が難しい問題を除く。
【選択図】図１

Description

本発明は、掘削積込作業などの「通常モード」に加えて、作業腕装置に取り付けたフックを用いてクレーン作業を行なう「クレーンモード」を備えた、クレーン仕様付油圧ショベルに関する。

図２を参照して説明する。クレーン仕様付油圧ショベルは、クレーン作業用のフック４を上部旋回体５に取り付けられた作業腕装置６の先端部に備えている。フック４の位置は作業腕装置６を動かすことにより移動される。フック４による吊上げ許容荷重はフック４の位置によって変わるので吊荷重検出装置が備えられ「クレーンモード」においてフック４により吊上げた荷重が定格荷重になると、オペレータに例えば過負荷警報によって報らされる（例えば、特許文献１参照）。

クレーン仕様付油圧ショベルは、「クレーンモード」のときにフック４が過負荷方向に移動しないようにするために、作業腕装置４を動かす油圧アクチュエータの作動を規制する手段を備えている。図２とともに図３を参照してこの規制手段の概要を説明する。

オペレータが操作する複数個のパイロット操作弁を含む操作弁ユニット８の操作弁それぞれが、パイロット油路１０によって、作業腕装置６の油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁ユニット１２の複数個の方向制御弁それぞれに接続されている。

パイロット油路１０には、「クレーンモード」のときに所定の方向制御弁の操作を制御して油圧アクチュエータの作動を規制する複数個の作動規制電磁弁を有した電磁弁ユニット１４が備えられている。作動規制電磁弁は、コントローラ１６からの予めプログラムされた電気信号によって所定のパイロット油路のパイロット圧油を制御する。

電磁弁ユニット１４はまた、「クレーンモード」のときに、作動油を吐出する可変容量型ポンプ１８の最大吐出油量を減少させる制御圧力をポンプの流量制御機構２０に出力する油量規制電磁弁を含んでいる。

流量制御機構２０には、油量規制電磁弁の制御圧力と方向制御弁ユニット１２の操作状態に応じて変動する回路圧力の高圧側が選択されて入力され、可変容量型ポンプ１８は入力信号圧力に反比例した油量を吐出するようにネガティブ制御される。したがって「クレーンモード」のときの油圧アクチュエータは、減少した最大吐出油量の範囲で、方向制御弁の操作に応じた油量によって、「通常モード」のときよりも減速作動される。

可変容量型ポンプ１８は、上部旋回体５の後端部に位置したエンジン２２に装備されている。操作弁ユニット８は運転室５ａ内に設置されている。方向制御弁ユニット１２は運転室５ａとエンジン２２の中間の、エンジン室５ｂ内に設置されている。電磁弁ユニット１４は、多数のパイロット油路配管を接続する操作弁ユニット８に近い、運転室５ａの床下部分に設置されている。油量規制電磁弁の制御圧力をポンプの流量制御機構２０に送る制御圧力配管２４は、運転室５ａの部分から上部旋回体５ｂの後端部のポンプ１８の部分に延びている。
特開平１１−２３０８２１号公報（第１図、第２図）

上述したとおりの形態の従来のクレーン仕様付油圧ショベルには、次のとおりの解決すべき課題がある。

油量規制電磁弁の制御圧力配管２４には、油量規制電磁弁の制御圧力と方向制御弁ユニット１２の回路圧力によって圧力変動と激しい脈動が発生する。また、制御圧力配管２４は運転室５ａとポンプ１８の間を結ぶ長尺の油圧ホースによって形成されている。したがって、制御圧力配管２４は振動そして変動しやすいので、周辺の構造物、配管等との接触により破損しないようにするために、特に運転室５ａのオペレータに近い部分において破損しないように、十分な保護と適切なルーティングが必要になり配管が難しい問題がある。さらに、油量規制電磁弁は運転室５ａ床下のアクセスしにくい部分に設置されるので、また長尺の油圧ホースによる制御圧力配管２４はポンプの流量制御機構２０に伝える制御圧力を不安定にしやすいので、油量規制電磁弁の圧力設定が難しい問題がある。

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、クレーン仕様付油圧ショベルの可変容量型ポンプの流量制御機構に油量規制電磁弁の制御圧力を送る制御圧力配管の配管が難しい問題、また油量規制電磁弁の配置および長尺の制御圧力配管に起因して油量規制電磁弁の圧力設定が難しい問題等を解決することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決するクレーン仕様付油圧ショベルとして、作業腕装置を作動させる複数個の油圧アクチュエータそれぞれを制御する方向制御弁それぞれにパイロット油路を介し接続された複数個のパイロット操作弁と、所定のパイロット油路のパイロット操作弁の近傍に設けられ「クレーンモード」のときにはパイロット圧油を規制して所定の油圧アクチュエータの作動を減速あるいは停止させる作動規制電磁弁と、油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型ポンプの流量制御機構の近傍に設けられ「クレーンモード」のときには最大吐出油量を減少させる制御圧力をこの流量制御機構に出力する油量規制電磁弁とを備えている、ことを特徴とするクレーン仕様付油圧ショベルが提供される。

好適には、該油量規制電磁弁の制御圧力と該方向制御弁が中立位置のときのタンクに至る油路の回路圧力の高圧側を選択し該流量制御機構に導く高圧選択弁を備え、高圧選択弁が油量規制電磁弁の弁体に内蔵されている。

本発明に従って構成されたクレーン仕様付油圧ショベルは、可変容量型ポンプの流量制御機構に制御圧力を出力する油量規制電磁弁が、流量制御機構の近傍に設けられている。したがって、制御圧力を送る制御圧力配管を実質上除くことができ、配管が難しい問題、また油量規制電磁弁の配置および長尺の配管に起因した油量規制電磁弁の圧力設定が難しい問題等を除くことができる。

以下、本発明に従って構成されたクレーン仕様付油圧ショベルについて、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。

図２を参照して説明する。クレーン仕様付油圧ショベルは、下部走行体３上に鉛直軸線を中心に旋回自在に取り付けられた上部旋回体５を備え、上部旋回体５に、クレーン作業用のフック４を取り付けた作業腕装置６、運転室５ａ、エンジン室５ｂを備えている。

作業腕装置６は、上部旋回体５に上下方向に揺動自在に取り付けたブーム６ａ、ブーム６ａの先端に上下方向に揺動自在に取り付けたアーム６ｂ、アーム６ｂの先端に上下方向に揺動自在に取り付けたバケット６ｃを備え、上部旋回体５とブーム６ａの間にはブームシリンダ６ｄが、ブーム６ａとアーム６ｂの間にはアームシリンダ６ｅが、アーム６ｂとバケット６ｃの間にはバケットシリンダ６ｆがそれぞれ備えられている。フック４は、作業腕装置６の先端部のバケット６ｃの連結部分に取り付けられている。

フック４の位置は、ブーム６ａ、アーム６ｂ、バケット６ｃを、油圧アクチュエータのブームシリンダ６ｄ、アームシリンダ６ｅ、バケットシリンダ６ｆを適宜に伸縮作動させることにより動かされる。

フック４の吊上げ許容荷重はフック４の位置によって変わるので、吊荷重検出装置（図示していない）が備えられている。吊荷重検出装置は、フック４に荷を吊った状態の作業腕装置６の姿勢と、そのときの油圧シリンダに発生する油圧力に基づいて、演算装置により吊荷重を計算し、その姿勢における吊上げ許容荷重と比較する。この吊荷重検出装置は本発明の新規特徴を形成するものではないので、その詳細についての説明は省略する

クレーン仕様付油圧ショベルは、「クレーンモード」において、フック４が吊上げ許容荷重を超える過負荷方向に移動しないようにするための作業腕装置６の油圧アクチュエータの作動を規制する手段と、油圧アクチュエータの作動を遅くするために作動油を吐出する油圧ポンプの吐出油量を規制する手段を備えている。

図２とともに図１を参照して、これらの規制手段を備えたクレーン仕様付油圧ショベルの制御油圧回路について説明する。

番号５０で示す制御油圧回路は、作業腕装置６を作動させる油圧アクチュエータであるアームシリンダ６ｅ、バケットシリンダ６ｆ、ブームシリンダ６ｄそれぞれを制御する方向制御弁ユニット１２の方向制御弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃそれぞれにパイロット油路１０を介して接続された操作弁ユニット８のパイロット操作弁８ａ、８ｂ、８ｃと、所定のパイロット油路のパイロット操作弁の近傍に設けられ「クレーンモード」のときにはパイロット圧油を規制して所定の油圧アクチュエータの作動を減速あるいは停止させる作動規制電磁弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃを含む電磁弁ユニット１４と、油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型ポンプ１８の流量制御機構２０の近傍に設けられ「クレーンモード」のときには最大吐出油量を減少させる制御圧力を流量制御機構２０に出力する油量規制電磁弁２６を備えている。

可変容量型ポンプ１８は、エンジン２２に直結された一対のポンプを備えている。

方向制御弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、パイロット操作弁８ａ、８ｂ、８ｃのパイロット圧油によって操作される。方向制御弁ユニット１２はさらに、上部旋回体５を旋回動させる旋回モーター５ｃを制御する方向制御弁１２ｄ、一対の走行モーター３ａ、３ｂそれぞれを制御する方向制御弁１２ｅ、１２ｆを含んでいる。方向制御弁ユニット１２はまた、周知の機構である、タンク２８に至る中立油路の回路圧力を可変容量型ポンプ１８に吐出油量制御用のネガティブコントロール圧として導く一対の信号油路３０、３０を備えている。

パイロット操作弁８ａ、８ｂ、８ｃは、パイロット油圧源３２のパイロット圧油をオペレータの操作量に応じた圧力でパイロット油路１０を介し方向制御弁１２ａ、１２ｂ、１２ｃに出力する周知の比例減圧弁である。

パイロット油路１０において、作動規制電磁弁１４ａはアームシリンダ６ｅを収縮方向に作動させる油路（符号Ｂで示す）に備えられ、作動規制電磁弁１４ｂはバケットシリンダ６ｆを収縮方向に作動させる油路（符号Ｃで示す）に備えられ、作動規制電磁弁１４ｃはブームシリンダ６ｄを伸長方向に作動させる油路（符号Ｅで示す）に備えられている。

作動規制電磁弁１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、コントローラ１６からの予めプログラムされた電気信号によって操作され、それぞれのパイロット油路の圧油を規制して、所定の油圧アクチュエータの作動を制御する方向制御弁の操作を規制し、所定の油圧アクチュエータを、荷を吊ったフック４が過負荷方向に移動しないように減速あるいは停止させる。

油量規制電磁弁２６は、コントローラ１６からの電気信号によって「クレーンモード」のときに、パイロット油圧源３２の圧油を所定の圧力Ｐ３（圧力Ｐ３については後に説明する）に減圧して出力する。

ポンプの流量制御機構２０には、油量規制電磁弁２６の制御圧力Ｐ３と方向制御弁ユニット１２の信号油路３０の回路圧力Ｐの高圧側が、高圧選択弁３４を介して選択され導かれる。高圧選択弁３４はシャトル弁によって形成され、油量規制電磁弁２６の弁体に一体に内蔵されている。

油量規制電磁弁２６の作用について図４を参照して説明する。可変容量型ポンプ１８の吐出油量Ｑは、流量制御機構２０に入力される信号圧力Ｐによっていわゆるネガティブ制御される。すなわち、吐出油量Ｑは、信号圧力Ｐの高圧側Ｐ１で規定される最小吐出油量Ｑ１と低圧側Ｐ２で規定される最大吐出油量Ｑ２との間で信号圧力Ｐの大きさに応じて増減される。

高圧力Ｐ１および低圧力Ｐ２は、方向制御弁ユニット１２の信号油路３０からの方向制御弁の切換えにより変動する回路圧力によって規定され、「通常モード」のときの吐出油量Ｑは、図４に実線で示すように、高圧側の圧力Ｐ１で規定される最小吐出油量Ｑ１と低圧側の圧力Ｐ２で規定される最大吐出油量Ｑ２との間で信号圧力である回路圧力の大きさに応じて増減制御される。

油量規制電磁弁２６は、「クレーンモード」のときに、最大吐出油量Ｑ２を減少させるように高圧力Ｐ１と低圧力Ｐ２の間の制御圧力Ｐ３を出力する。したがって「クレーンモード」のときの吐出油量は、図４に点線で示すように、信号圧力の低圧側が圧力Ｐ３で規定され、圧力Ｐ３で規定される最大吐出油量Ｑ３と圧力Ｐ１で規定される最小吐出油量Ｑ１との間で増減制御される。

上述したとおりの制御油圧回路５０を備えたクレーン仕様付油圧ショベルの効果について説明する。

制御油圧回路５０を備えたクレーン仕様付油圧ショベルは、可変容量型ポンプ１８の流量制御機構２０に制御圧力を出力する油量規制電磁弁２６が、流量制御機構２０の近傍に設けられている。したがって、制御圧力を送る制御圧力配管を実質上除くことができ、特に運転室５ａのオペレータの付近から除くことができ、従来の制御圧力配管における振動、変動、損傷等を回避するための配管が難しい問題を除くことができる。

また、油量規制電磁弁２６が流量制御機構２０の近傍に設けられ、運転室５ａの床下のアクセスの悪い部分からアクセスの良いエンジン室５ｂになり、さらに制御圧力を送る長尺の制御圧力配管が実質上除かれるので、従来の油量規制電磁弁の配置および制御圧力配管に起因した制御圧力不安定による、油量規制電磁弁の圧力設定が難しい問題を除くことができる。

さらに、ポンプの流量制御機構２０に、制御圧力と回路圧力の高圧側を選択し導く高圧選択弁３４が、油量規制電磁弁２６の弁体に一体に内蔵されているので、配管をさらに簡素化することができ、配管途中に高圧選択弁を設置する場合の組付不良による油漏れ問題を除くことができ、配管簡素化により油漏れ不具合を改善することができる。

本発明に従って構成されたクレーン仕様付油圧ショベルの制御油圧回路図。 クレーン仕様付油圧ショベルの側面図。 従来の規制手段の概要説明図。 可変容量型油圧ポンプにおける信号圧力と吐出油量との関係を示す特性線図。

符号の説明

６：作業腕装置
６ｄ：ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
６ｅ：アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
６ｆ：バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
８：操作弁ユニット
８ａ：パイロット操作弁
８ｂ：パイロット操作弁
８ｃ：パイロット操作弁
１０：パイロット油路
１２：方向制御弁ユニット
１４：電磁弁ユニット
１４ａ：作動規制電磁弁
１４ｂ：作動規制電磁弁
１４ｃ：作動規制電磁弁
１８：可変容量型ポンプ
２０：流量制御機構
２６：油量規制電磁弁
３４：高圧選択弁
５０：制御油圧回路

Claims (2)

1. クレーン仕様付の油圧ショベルであって、
   作業腕装置を作動させる複数個の油圧アクチュエータそれぞれを制御する方向制御弁それぞれにパイロット油路を介し接続された複数個のパイロット操作弁と、
   所定のパイロット油路のパイロット操作弁の近傍に設けられ「クレーンモード」のときにはパイロット圧油を規制して所定の油圧アクチュエータの作動を減速あるいは停止させる作動規制電磁弁と、
   油圧アクチュエータの作動油を吐出する可変容量型ポンプの流量制御機構の近傍に設けられ「クレーンモード」のときには最大吐出油量を減少させる制御圧力をこの流量制御機構に出力する油量規制電磁弁と
   を備えている、ことを特徴とするクレーン仕様付油圧ショベル。
2. 該油量規制電磁弁の制御圧力と該方向制御弁が中立位置のときのタンクに至る油路の回路圧力の高圧側を選択し該流量制御機構に導く高圧選択弁を備え、
   高圧選択弁が油量規制電磁弁の弁体に内蔵されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のクレーン仕様付油圧ショベル。

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