JP2008133842A - 油圧作業機械のリリーフ圧切換装置 - Google Patents

油圧作業機械のリリーフ圧切換装置 Download PDF

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Abstract

【課題】作業装置に応じたリリーフ圧の切換えを、オペレータの選択操作という遠隔操作によって自動的に行う。
【解決手段】装着される圧砕装置またはブレーカの仕様に応じて油圧アクチュエータ回路のリリーフ圧を切換える油圧作業機械のリリーフ圧切換装置において、リリーフ圧を決める電磁可変式のリリーフ１９,２０弁を設け、コントローラ１８により、予め流量との組み合わせにおいて設定・記憶された複数通りのリリーフ圧のうちからオペレータにより作業装置に適合するものとして選択されたリリーフ圧をリリーフ弁１９,２０に指令するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は装着される作業装置（圧砕装置やブレーカ）の仕様に応じてリリーフ圧を切換える油圧作業機械のリリーフ圧切換装置に関するものである。
たとえば建築物等を破砕するための破砕機において、用途に応じて作業装置を二種類のうちから選択して使用する場合がある。
図４,５に油圧ショベルを母体として構成される破砕機を例示している。
この破砕機は、クローラ走行式のベースマシン１に起伏、屈伸可能な作業アタッチメント２を装着し、この作業アタッチメント２の先端に、作業の内容に応じて、作業装置としてニブラと称される開閉式の圧砕装置３(図４)、または振動式のブレーカ４(図５)を取付けて構成される。以下、圧砕装置３による作業を圧砕作業、ブレーカ４による作業をブレーカ作業という。
この場合、油圧アクチュエータは圧砕装置３とブレーカ４とで異なり、両アクチュエータに対する油の給排ルートも異ならせる必要があるため、取付けられる作業装置に応じて油圧回路の回路状態を切換える必要がある。
図６はこの回路状態を自動的に切換える機能を持った油圧回路を示す。
図において、５はたとえばペダル操作式のリモコン弁６によって操作される油圧パイロット切換式のコントロールバルブ、７はアクチュエータ油圧源としての油圧ポンプ、Ｔはタンクで、コントロールバルブ５の操作時に、油圧ポンプ７からの油が油圧アクチュエータである圧砕シリンダ８またはブレーカシリンダ９に送られてこれらが作動する。
ここで、圧砕作業時には、一般的なシリンダ回路と同様に、圧砕シリンダ８の入口側及び出口側がいずれもコントロールバルブ５を介して油圧ポンプ７、タンクＴに接続される。
これに対し、ブレーカ作業時には、コントロールバルブ５の絞り作用によってブレーカシリンダ９のリターンラインに背圧が立つと図５のブレーカ４の力が弱くなり、最悪、作動しなくなる等の理由から、ブレーカシリンダ９のリターンラインを直接タンクＴに接続する必要がある。
この回路状態の切換えを行うために、コントローラ１０によって制御される切換弁１１が設けられている。
この切換弁１１は、圧砕作業位置ａとブレーカ作業位置ｂとの間で切換わる油圧パイロット切換式の主弁１２と、コントローラ１０からの電気信号に基づいて主弁１２を切換制御する電磁弁１３とによって構成される。
この電磁弁１３は、主弁１２のパイロットポート１２ａに対してパイロット油圧源１４（リモコン弁６のパイロット油圧源を兼ねる）からのパイロット圧を遮断する(同ポート１２ａをタンクＴに連通させる)圧砕作業位置イと、パイロットポート１２ａにパイロット圧を供給するブレーカ作業位置ロとを備えている。
この切換弁１１は、オペレータによる作業切換スイッチ１５の操作(作業選択)によって次のように作動する。
作業切換スイッチ１５が圧砕作業側に操作された状態では、コントローラ１０から電磁弁１３に電気信号が送られない。このため、電磁弁１３及び主弁１２はそれぞれ図示の圧砕作業位置イ,ａにある。
従って、圧砕シリンダ８の両側ラインがいずれもコントロールバルブ５を介して油圧ポンプ７及びタンクＴに接続された状態となる。
一方、作業切換スイッチ１５がブレーカ作業側に切換えられると、コントローラ１０からの電気信号によって電磁弁１３がブレーカ作業位置ロに切換わるため、主弁１２もブレーカ位置ｂに切換わる。
従って、ブレーカシリンダ９のリターンラインがコントロールバルブ５を介さずにタンクＴに直接接続される。
図６中、１６,１７は油圧アクチュエータ回路の最高圧力を決めるリリーフ弁である。
このように、作業装置の種類に応じて切換弁によって回路状態を自動的に切換える技術は、特許文献１に示されている。
ところで、圧砕装置３とブレーカ４とでは、それぞれのシリンダ８,９の流量及び作動圧力が異なる。
そこで、油圧ポンプ７として可変容量型のものを用い、作業切換スイッチ１５の操作に基づくコントローラ１０からの信号により同ポンプ７の傾転が制御されてポンプ吐出量が調整されるようになっている。
また、作動圧力については、リリーフ弁１６,１７として手動可変式のリリーフ弁（メカニカルリリーフ弁）を用い、設定圧力を、指定された流量との関係で決まる値に変更している。
一方、ブレーカとそれ以外の作業装置という二種類の分け方でリリーフ圧を高低二段に自動的に切換える技術は特許文献２に示されている。
特開平１１−１３５４８号公報 特開２００２−２９４７５８号公報
上記のように、装着される作業装置の種類に応じて回路圧力を手動で切換える技術、及びこの切換えを高低二段で自動的に行う技術はそれぞれ公知である。
ところが、同種の作業装置でも、その仕様によって流量が異なり、この流量に応じて圧力が異なるため、作業装置の種類だけでなく、それぞれの仕様に応じて回路圧力を多様に切換える必要がある。
この場合、公知の自動切換え技術ではこの要請に応えることができない。また、手動切換技術では、作業装置が交換される都度、仕様書等を見ながらリリーフ弁１６,１７を手動操作して設定圧力を調整し直さなければならず、この切換操作が非常に面倒となっていた。
そこで本発明は、作業装置に応じたリリーフ圧の切換えを、オペレータの選択操作という遠隔操作によって自動的に行うことができる油圧作業機械のリリーフ圧切換装置を提供するものである。
請求項１の発明は、装着される作業装置に応じて油圧アクチュエータ回路のリリーフ圧を切換える油圧作業機械のリリーフ圧切換装置において、上記リリーフ圧を決める電磁可変式のリリーフ弁と、コントローラとを具備し、このコントローラは、予め流量との組み合わせにおいて設定された複数通りのリリーフ圧を記憶し、この記憶されたリリーフ圧のうちからオペレータにより作業装置に適合するものとして選択されたリリーフ圧を上記リリーフ弁に指令するように構成されたものである。
請求項２の発明は、請求項１の構成において、コントローラは、複数通りのリリーフ圧を設定する設定モードと、リリーフ圧をこの設定モードで設定された複数通りのうちから選択する選択モードとの間で切換えられ、設定モードにおいて、対象となる作業装置について組み合わされる流量のもとで実際に油圧アクチュエータを作動させたときに発生した圧力に基づいてリリーフ圧を設定するように構成されたものである。
請求項３の発明は、請求項２の構成において、設定モード及び選択モードにおいてリリーフ圧を画面で表示する表示部と、設定モードにおけるリリーフ圧の設定及び選択モードにおけるリリーフ圧の選択を行う操作部とが設けられたものである。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの構成において、作業装置として開閉式の圧砕装置と振動式のブレーカとが選択的に装着され、コントローラは、予めこの両者について流量との組み合わせにおいて設定された複数通りのリリーフ圧を記憶し、装着された作業装置について選択されたリリーフ圧をリリーフ弁に指令するように構成されたものである。
請求項５の発明は、請求項４の構成において、コントローラは、圧砕装置については油圧アクチュエータに対する油の供給／排出の両側、ブレーカについては油圧アクチュエータに対する油の供給側のみのリリーフ圧をそれぞれ複数通り記憶し、かつ、選択されるように構成されたものである。
本発明によると、コントローラにより、予め流量との組み合わせで設定・記憶された複数通りのリリーフ圧のうちからオペレータが選択したリリーフ圧を電磁可変式のリリーフ弁に指令する構成としたから、作業装置の交換に伴うリリーフ圧の切換えを選択操作のみによって自動的に行うことができる。
しかも、流量とリリーフ圧の組み合わせとして設定・記憶し、選択するため、流量とリリーフ圧を同時に切換えることができる。
また、請求項２の発明によると、リリーフ圧の設定モードにおいて、対象となる作業装置ごとに決められた流量のもとで実際に油圧アクチュエータを作動させたときに発生した圧力に基づいてリリーフ圧を設定するため、仕様通りに設定する場合のようにリリーフ弁のばらつきによって設定圧力が実際と食い違うおそれがない。すなわち、正確なリリーフ圧の設定が可能となる。
請求項３の発明によると、設定モード及び選択モードにおいて、画面表示に従ってリリーフ圧を選択できるため、両モードでの操作が簡単となる。しかも、設定、選択両モードで表示部と操作部を共用できるため、設備コスト及びスペースの点で有利となる。
請求項４,５の発明によると、破砕機に多用される圧砕装置とブレーカの双方についてリリーフ圧の選択、自動切換えを行うことができる。
この場合、請求項５の発明によると、圧砕装置では圧砕シリンダの入口側及び出口側がいずれもコントロールバルブを介して油圧ポンプ及びタンクに接続されるのに対し、ブレーカではブレーカシリンダのリターンラインを直接タンクに接続するという回路状態の違いに応じたリリーフ圧の切換えを行うことができる。
実施形態では、背景技術の説明に合わせて、作業装置として圧砕装置とブレーカが選択的に装着される破砕機を適用対象として例示している。
図１に実施形態にかかるリリーフ圧切換装置を含む油圧回路の構成を示す。図１において、図６に示す従来の回路と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
実施形態において、
（ｉ） コントロールバルブ５によって圧砕シリンダ８またはブレーカシリンダ９の作動が制御される点、
（ｉｉ） 圧砕装置とブレーカとに応じて回路状態を切換える切換弁１１を有する点、
（ｉｉｉ） この切換弁１１が、パイロット切換式の主弁１２と、作業切換スイッチ１５の操作に基づくコントローラ１８からの指令信号（電気信号）に基づいてこの主弁１２を切換制御する電磁弁１３とによって構成される点
は従来の回路と同じである。
実施形態においては、回路の最高圧力を決めるリリーフ弁として、油圧ポンプ７と油圧アクチュエータ８,９とを結ぶ両側管路に電磁可変式のリリーフ弁１９,２０が設けられ、この両リリーフ弁１９,２０（ブレーカの場合は圧油供給側のリリーフ弁１９のみ）の設定圧力が、キャビン内のコントローラ１８からの指令信号によって切換えられるように構成されている。
また、可変容量型の油圧ポンプ７の吐出流量（傾転）を制御するポンプレギュレータ２１もコントローラ１８によって制御され、作業装置（同種、異種を問わない）の仕様に応じてアクチュエータ流量が変更されるようになっている。
さらに、ポンプ吐出回路に圧力センサ２２が接続され、ポンプ吐出圧（回路圧力）がこの圧力センサ２２で検出されてコントローラ１８に送られる。
一方、コントローラ１８に、リリーフ圧等を画面表示する表示部と操作部を一体にした表示／操作部２３が接続され、コントローラ１８とこの表示操作部２３により、流量との組み合わせによる複数通りのリリーフ圧の設定、及び作業装置の交換時におけるリリーフ圧の選択が行われる。
この点を詳述する。
コントローラ１８は、図示しないモード切換手段により、機械の出荷段階等でサービスマンが予めリリーフ圧を設定するリリーフ圧設定モードと、作業装置の交換時に機械のオペレータがリリーフ圧を選択するリリーフ圧切換モードとに切換えられ、両モードで次のように操作される。
リリーフ圧設定モード（図２参照）
図２の右側に圧砕装置用の設定操作手順、左側にブレーカ用の設定操作手順をそれぞれ示す。なお、ブレーカ用の設定操作手順は圧砕装置用のそれと基本的に同じのため一部のみを示している。
圧砕装置を例にとると、図１の表示／操作部２３のキー操作（タッチパネルのタッチ操作でもよい）によって圧砕装置を選択すると、図の最上段に示すように画面に対象としての「圧砕装置」の文字が表示される。
次いでリターンキーを押すと、図の下側に示すように圧砕装置の仕様によって変わる設定の種類（たとえばＳＥＴ１〜ＳＥＴ９）を示す画面に切換わり、これがフォワード／バックキー操作によって順次切換えられる。
たとえばＳＥＴ１でリターンキーを押すと、流量と圧力の組み合わせを決める画面に切換わり、まず、選択的に使用される作業装置ごとの仕様に応じて流量を決定する。図では流量１５０Ｌ／ｍｉｎに決定した場合を示し、この決定流量の信号が図１のコントローラ１８からポンプレギュレータ２１に送られてポンプ吐出量が調整される。
次にリターンキーを押すと、図１の両リリーフ弁１９,２０の圧力設定に移行し、この状態でリモコン弁６を操作して油圧アクチュエータ（圧砕シリンダ）８を作動させ、そのとき圧力センサ２２で検出される最高圧力が画面に表示される。
図では圧力Ａ（リリーフ弁１９の設定圧力）が３３ＭＰａの場合を示し、リターンキーを押すとこの圧力に設定される。圧力Ｂ（リリーフ弁２０の設定圧力）も同様に設定される。
なお、検出された圧力よりも少し低い値または高い値に設定してもよい。
ＳＥＴ１の設定操作が終わるとリターンキー操作によってＳＥＴ２に移り、以下、同じ手順、操作でＳＥＴ９までの設定が行われる。また、図左側のブレーカ（リリーフ弁１９のみ）についても同様の設定が行われる。
リリーフ圧選択モード（図３参照）
作業装置の交換時に、その作業装置が圧砕装置かブレーカかが選択され、表示／操作部２３の画面に、選択された作業装置の流量と圧力の暫定値（たとえばその直前の作業装置の流量と圧力）が表示される。
リターンキーを押すと、図下段のリリーフ圧選択画面に切換わり、フォワード／バックキーの操作によってＳＥＴ１〜ＳＥＴ９のいずれかを選択すると、両リリーフ弁１９,２０について選択された流量と圧力の組み合わせが決定される。
この選択操作に基づき、コントローラ１８からポンプレギュレータ２１及びリリーフ弁１９,２０（ブレーカの場合はリリーフ弁１９のみ）にポンプ吐出量とリリーフ圧の指令信号が送られ、回路の流量と圧力が決まる。
なお、リリーフ圧選択画面のＳＥＴ１〜ＳＥＴ９でリターンキーを押すと図の最上段の流量と圧力の組み合わせを表示する画面に切換わる。このため、ＳＥＴ１〜ＳＥＴ９の内容を画面で確認することができる。
このように、予め流量との組み合わせで設定・記憶された複数通りのリリーフ圧のうちからオペレータが選択したリリーフ圧をコントローラ１８から電磁可変式のリリーフ弁１９,２０に指令する構成としたから、作業装置の交換に伴うリリーフ圧の切換えをキャビン内での選択操作のみによって自動的に行うことができる。
しかも、流量とリリーフ圧の組み合わせとして設定・記憶し、選択するため、作業装置の交換時に流量とリリーフ圧を同時に切換えることができる。
また、リリーフ圧を予め設定する設定モードにおいて、対象となる作業装置ごとに決められた流量のもとで実際に油圧アクチュエータ８,９を作動させたときに発生した最高圧力を圧力センサ２２で検出し、この検出値に基づいてリリーフ圧を設定するため、仕様通りに設定する場合のようにリリーフ弁１９,２０のばらつきによって設定圧力が実際と食い違うおそれがなく、正確なリリーフ圧の設定が可能となる。
さらに、設定モード及び選択モードにおいて、表示／操作部２３の画面表示に従ってリリーフ圧を選択できるため、両モードでの操作が簡単となる。しかも、設定、選択両モードで表示／操作部２３を共用するため、設備コスト及びスペースの点で有利となる。
ところで、上記実施形態では、設定および選択両モードにおいてリリーフ圧を画面で表示する表示部と、選択モードにおけるリリーフ圧の設定及び選択モードにおけるリリーフ圧の選択を行う操作部とを表示／操作部２３として一体にした場合を例示したが、この表示部と操作部を分けて設けてもよい。
また、上記実施形態では圧砕装置とブレーカを対象とした場合を例示したが、他の作業装置を対象とする場合も上記同様に適用することができる。
本発明の実施形態にかかるリリーフ圧切換装置を含む油圧回路図である。 実施形態によるリリーフ圧設定の操作手順を説明するための図である。 同リリーフ圧選択の操作手順を説明するための図である。 作業アタッチメントに開閉式の圧砕装置を取付けた破砕機の概略側面図である。 作業アタッチメントにブレーカを取付けた破砕機の概略側面図である。 リリーフ圧の切換えを手動で行う従来技術を示す油圧回路図である。
符号の説明
３ 作業装置としての圧砕装置
４ 同ブレーカ
５ コントロールバルブ
７ 油圧ポンプ
８ 油圧アクチュエータとしての圧砕シリンダ
９ 同ブレーカシリンダ
１６ リリーフ弁
１８ コントローラ
１９,２０ 電磁可変式のリリーフ弁
２１ ポンプレギュレータ
２２ 圧力センサ
２３ 表示／操作部

Claims (5)

  1. 装着される作業装置に応じて油圧アクチュエータ回路のリリーフ圧を切換える油圧作業機械のリリーフ圧切換装置において、上記リリーフ圧を決める電磁可変式のリリーフ弁と、コントローラとを具備し、このコントローラは、予め流量との組み合わせにおいて設定された複数通りのリリーフ圧を記憶し、この記憶されたリリーフ圧のうちからオペレータにより作業装置に適合するものとして選択されたリリーフ圧を上記リリーフ弁に指令するように構成されたことを特徴とする油圧作業機械のリリーフ圧切換装置。
  2. コントローラは、複数通りのリリーフ圧を設定する設定モードと、リリーフ圧をこの設定モードで設定された複数通りのうちから選択する選択モードとの間で切換えられ、設定モードにおいて、対象となる作業装置について組み合わされる流量のもとで実際に油圧アクチュエータを作動させたときに発生した圧力に基づいてリリーフ圧を設定するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧作業機械のリリーフ圧切換装置。
  3. 設定モード及び選択モードにおいてリリーフ圧を画面で表示する表示部と、設定モードにおけるリリーフ圧の設定及び選択モードにおけるリリーフ圧の選択を行う操作部とが設けられたことを特徴とする請求項２記載の油圧作業機械のリリーフ圧切換装置。
  4. 作業装置として開閉式の圧砕装置と振動式のブレーカとが選択的に装着され、コントローラは、予めこの両者について流量との組み合わせにおいて設定された複数通りのリリーフ圧を記憶し、装着された作業装置について選択されたリリーフ圧をリリーフ弁に指令するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧作業機械のリリーフ圧切換装置。
  5. コントローラは、圧砕装置については油圧アクチュエータに対する油の供給／排出の両側、ブレーカについては油圧アクチュエータに対する油の供給側のみのリリーフ圧をそれぞれ複数通り記憶し、かつ、選択されるように構成されたことを特徴とする請求項４記載の油圧作業機械のリリーフ圧切換装置。
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