JP2009041298A - ショベルクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切り替えられ、アクチュエータが流量制御弁を介した油圧ポンプの吐出油により作動されるショベルクレーンにおいて、クレーン仕様のときに旋回と他のアクチュエータを連動操作した場合においても、旋回速度が速くなるのを防止し、安定したクレーン作業が行なるようにする。
【解決手段】クレーン仕様の場合、旋回単独操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回速度を旋回用流量制御弁によって制限する制御装置（５４）を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、通常仕様とクレーン仕様とに切り替え可能なショベルクレーンの制御装置に関する。

旋回自在な機体に作業アームを備えたショベルクレーンは、作業アームに取付けたバケットにより土砂の掘削・積込などの作業を行なう通常仕様と、作業アームに取付けた吊りフックにより吊り荷の吊り作業を行なうクレーン仕様とに選択可能に切り替えることができる。

典型的なショベルクレーンにおいては、クレーン仕様の場合には旋回操作時のみ旋回の作動速度を抑止してクレーン作業の安全性を確保し、通常仕様の場合には通常の作業速度にして作業性を向上させるようにしている。そのために、クレーン仕様においては、旋回モータを操作するリモコン弁の操作がＯＮになると、コントローラの指令信号により油圧ポンプの吐出油量を小流量に変更し、旋回モータへの圧油の供給量を減少させ旋回モータの回転を低回転にするように制御している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−６０９７０号公報（図２）

上述したとおりの形態の従来のショベルクレーンには、次のとおりの解決すべき課題がある。

すなわち、クレーン仕様において、旋回単独操作のときには旋回速度は遅くなるが、旋回と他の、例えば作業アームのアクチュエータを連動操作した場合には、旋回の負荷圧が低いために旋回モータに油圧ポンプの圧油が多く流れ旋回速度が速くなり、安定したクレーン作業が難しい。

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、クレーン仕様において旋回と他のアクチュエータを連動操作した場合においても、旋回速度が速くなるのを防止でき、安定したクレーン作業を行なうことができる、ショベルクレーンを提供することである。

本発明によれば上記技術的課題を解決するために、通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切り替えられ、アクチュエータが流量制御弁を介した油圧ポンプの吐出油により作動されるショベルクレーンにおいて、クレーン仕様の場合、旋回単独操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回速度を旋回用流量制御弁によって制限する制御装置を備えていることを特徴とするショベルクレーンが提供される。

好適には、制御装置は、通常仕様とクレーン仕様とを切り替えるクレーンスイッチと、油圧ポンプの吐出油量を制御するためのネガコン圧を制限するネガコン圧制限手段と、旋回用流量制御弁を制御する旋回用リモコン弁のパイロット一次圧を制限する旋回パイロット圧制限手段と、旋回および他のアクチュエータそれぞれの作動操作を検出する操作検出手段と、コントローラとを備え、コントローラは、クレーン仕様において、旋回単独操作が検出されたときにはネガコン圧を制限し油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作が検出されたときにはネガコン圧を制御し油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回用リモコン弁のパイロット一次圧を制限し旋回用流量制御弁のスプールのストロークを制限する。

ネガコン圧制限手段は、コントローラの出力により、最大流量ネガコン圧、旋回単独ネガコン圧および旋回連動ネガコン圧のいずれかを出力する電磁比例減圧弁と、この電磁比例減圧弁のネガコン圧と油圧ポンプの吐出油路のネガコン圧との高圧側を選択し油圧ポンプの容量制御装置に出力するシャトル弁とを備えている。旋回パイロット圧制限手段は、コントローラの出力により旋回用リモコン弁のパイロット一次圧として、最大パイロット圧、旋回連動パイロット制限圧および旋回単独パイロット制限圧のいずれかを出力する電磁比例減圧弁を備えている。

他のアクチュエータは、走行のアクチュエータを含んでいる。

本発明に従って構成されたショベルクレーンは、クレーン仕様の場合、旋回単独操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回速度を旋回用流量制御弁によって制限する制御装置を備えている。したがって、クレーン仕様において旋回と他のアクチュエータを連動操作した場合においても、旋回速度が速くなるのを防止でき、安定したクレーン作業を行なうことができる。

以下、本発明に従って構成されたショベルクレーンについて、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５を参照して説明する。番号５０で示すショベルクレーンは、下部走行体１と、下部走行体１上に鉛直に延びる軸線Ｘを中心に旋回自在に取付けられた上部旋回体２を備え、上部旋回体２には、作業アーム５２が上下方向に揺動自在に取付けられている。

作業アーム５２は、上部旋回体２に回動自在に取付けられたブーム３と、ブーム３の先端に回動自在に取付けられたアーム４と、アーム４の先端に回動自在に取付けられたバケット５と、バケット５の基部に取付けられた吊りフック６を備えている。作業アーム５２は、アクチュエータとして、ブーム３と上部旋回体２の間に介在されたブームシリンダ３ａ、アーム４とブーム３の間に介在されたアームシリンダ４ａ、およびバケット５とアーム４の間に介在されたバケットシリンダ５ａを備えている。

ショベルクレーン５０はまた、アクチュエータとして上部旋回体２に旋回用の旋回モータ１４、下部走行体１に左右一対の走行用の走行モータ１３ａ、１３ｂを備えている。

上記の複数のアクチュエータを適宜に作動操作することにより、バケット５を用いた土砂の掘削・積込などの通常作業が、また吊りフック６を用いた吊り荷７のクレーン作業が遂行される。

図５とともに図１を参照して、複数のアクチュエータの作動を制御する油圧回路について説明する。ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ、バケットシリンダ５ａ、走行モータ１３ａ、１３ｂ、および旋回モータ１４等のアクチュエータは、コントロールバルブ１１のそれぞれに対応した流量制御弁を介した、エンジン８により駆動される一対の油圧ポンプ９，１０の吐出油により作動される。油圧ポンプ９，１０はそれぞれ容量制御器９ａ、１０ａを有した可変容量型ポンプである。

流量制御弁、例えば旋回用流量制御弁１４ａは、パイロット圧油によりスプールが操作され開口面積が調整され流量が制御される周知のオープンセンタ形の３位置弁である。流量制御弁それぞれには、パイロット圧油を給排する手動操作弁である、旋回用リモコン弁１８、アーム用リモコン弁１９、バケット用リモコン弁２０、ブーム用リモコン弁２１、一対の走行用リモコン弁２２、２３のパイロット圧油の管路が接続されている（管路の図示は省略されている）。

ショベルクレーン５０は、通常仕様とクレーン仕様を選択可能に切り替え制御する制御装置５４を備えている。制御装置５４は、後に詳述するように、クレーン仕様において、旋回操作のみの旋回単独操作のときには、油圧ポンプ９，１０の最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには、油圧ポンプ９，１０の最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに、旋回用流量制御弁１４ａを制御して流量を制御し旋回速度を制限する。

制御装置５４は、通常仕様とクレーン仕様を切り替えるショベルクレーンスイッチ２５と、油圧ポンプ９，１０の吐出油量を制御するためのネガコン圧を制限するネガコン圧制限手段５６と、旋回用リモコン弁１８のパイロット一次圧を制限する旋回パイロット圧制限手段としてのパイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２と、旋回および他のアクチュエータそれぞれの作動操作を検出する操作検出手段としての、旋回系圧力スイッチ２７、作業アーム系圧力スイッチ２９、走行系圧力スイッチ３１と、コントローラ２４を備えている。

ショベルクレーンスイッチ２５は、オペレータにより操作されるＯＮ・ＯＦＦスイッチである。クレーン仕様のときにＯＮ信号が、通常仕様のときにＯＦＦ信号が、コントローラ２４に入力される。

ネガコン圧制限手段５６は、コントローラ２４の出力により、油圧源１５のパイロット油圧を、最大流量ネガコン圧、旋回単独ネガコン圧および旋回連動ネガコン圧のいずれかに減圧して出力するネガコン圧制限用電磁比例減圧弁１６と、電磁比例減圧弁１６のネガコン圧と油圧ポンプ９，１０の吐出油路９ｂ、１０ｂのネガコン圧との高圧側を選択して油圧ポンプ９，１０の容量制御器９ａ、１０ａに出力するシャトル弁１７ａ、１７ｂを備えている。

油圧ポンプ９，１０の吐出油路９ｂ、１０ｂのネガコン圧は、コントロールバルブ１１のセンタバイパス通路の出口側に備えられたネガコン圧用リリーフ弁１１ａ、１１ｂによって規定されている。

パイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２は、コントローラ２４の出力により旋回用リモコン弁１８のパイロット一次圧として、油圧源１５のパイロット油圧を、最大パイロット圧、連動パイロット制限圧および旋回単独パイロット制限圧のいずれかに減圧して出力する。

旋回系圧力スイッチ２７は、旋回用リモコン弁１８の出力を、シャトル弁２６を介して検出しコントローラ２４に出力する。作業アーム系圧力スイッチ２９は、作業アーム５２の、アーム用リモコン弁１９、バケット用リモコン弁２０、ブーム用リモコン弁２１のいずれかの出力の有無を、5個のシャトル弁２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅを用いて検出しコントローラ２４に出力する。走行系圧力スイッチ３１は、走行用リモコン弁２２、２３のいずれかの出力の有無を、３個のシャトル弁３０ａ、３０ｂ、３０ｃを用いて検出しコントローラ２４に出力する。

図２を参照してコントローラ２４について説明する。コントローラ２４は下記の構成を備えている。

走行系圧力スイッチ３１の信号が入力されるＮＯＴ演算器３４、作業アーム系圧力スイッチ２９の信号が入力されるＮＯＴ演算器３５、およびこのＮＯＴ演算器３４，３５の出力信号と旋回系圧力スイッチ２７の信号が入力されるＡＮＤ演算器３６。

旋回単独ネガコン圧設定器３７、旋回連動ネガコン圧設定器３８、およびＡＮＤ演算器３６の出力がＯＮのときに設定器３７の信号を選択し、ＯＦＦのときに設定器３８の信号を選択する信号切替器３９。

最大流量ネガコン圧設定器４０、およびショベルクレーンスイッチ２５の信号がＯＦＦのときにはこの設定器４０の信号を選択し、ＯＮのときに切換器３９の信号を選択してネガコン圧制限用電磁比例減圧弁１６に出力する信号切替器４１。

旋回単独パイロット制限圧設定器４２、旋回連動パイロット制限圧設定器４３、およびＡＮＤ演算器３６の出力がＯＮのときに設定器４２の信号を、ＯＦＦのときに設定器４３の信号を選択する信号切替器４４。

最大パイロット圧設定器４５、およびショベルクレーンスイッチ２５の信号がＯＦＦのときにはこの設定器４５の信号を選択し、ＯＮのときに切換器４４の信号を選択してパイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２に出力する信号切替器４６。

図２とともに図３の「油圧ポンプの特性線図」を参照してネガコン圧の設定について説明する。最大流量ネガコン圧設定器４０は、ネガコン圧としてポンプ最大流量が「実線」で示す最大の「通常時ポンプ最大流量」となるネガコン圧を設定する。旋回単独ネガコン圧設定器３７は、ネガコン圧としてポンプ最大流量をこの「通常時ポンプ最大流量」より下げた「点線」で示す「旋回単独時ポンプ最大流量」となるネガコン圧を設定する。旋回連動ネガコン圧設定器３８は、ネガコン圧としてポンプ最大流量を「通常時ポンプ最大流量」と「旋回単独時ポンプ最大流量」の中間の「二点鎖線」で示す「旋回連動時ポンプ最大流量」となるネガコン圧を設定する。

この二点鎖線で示した「旋回連動時ポンプ最大流量」は、例えば、連動するアクチュエータの数が多い作業形態が想定される場合には「通常時ポンプ最大流量」に近づけ、あるいは同じに設定すればよい。

図２とともに図４の「旋回系流量制御弁の特性線図」を参照して旋回用リモコン弁１８のパイロット一次圧の設定について説明する。図４は旋回用流量制御弁１４ａ（図１）におけるパイロット圧油によるスプールのストロークとスプールの開口面積との関係を示している。最大パイロット圧設定器４５はパイロット一次圧を制限しない「最大パイロット圧」に設定し、旋回単独パイロット制限圧設定器４２は「旋回単独パイロット制限圧」として本実施の形態においては、この「最大パイロット圧」と同じ圧力に設定し、最大ストロークにおいて開口面積が最大となる「通常／旋回単独時最大ストローク」を規定する。

旋回連動パイロット制限圧設定器４３は「旋回連動パイロット制限圧」としてパイロット一次圧を「最大パイロット圧」および「旋回単独パイロット制限圧」よりも低い「旋回単独パイロット制限圧」に設定し、最大ストロークにおいて開口面積を制限した「連動時最大ストローク」を規定する。

この「旋回単独パイロット制限圧」は、クレーン作業の形態などに応じて、スプールのストロークが「通常／旋回単独時最大ストローク」と「連動時最大ストローク」の間になるようにしてもよい。

図１〜図４、主として図２を参照して、制御装置５４の作用について説明する。

通常仕様：
通常仕様においては、ショベルクレーンスイッチ２５はＯＦＦである。したがって、信号切替器４１は最大流量ネガコン圧設定器４０の信号を出力し、ネガコン圧制限用電磁比例減圧弁１６を駆動するので、ポンプ９，１０は最大吐出流量を吐出することができる。また、信号切替器４６は最大パイロット圧設定器４５の信号を出力し、パイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２を駆動するので、旋回用リモコン弁１８のパイロット一次圧は常に最大パイロット圧になる。

したがって、ポンプ流量は図３の「通常時ポンプ最大流量」まで、そして旋回系流量制御弁１４ａは図４の「通常時最大ストローク」まで作動可能になり、ショベルクレーン５０の通常作業が可能になる。

クレーン仕様、旋回単独操作：
クレーン仕様で旋回単独操作のときは、旋回系圧力スイッチ２７はＯＮになる。走行系圧力スイッチ３１および作業アーム系圧力スイッチ２９はＯＦＦであり、ＮＯＴ演算器３４，３５で反転されＯＮになる。したがって、ＡＮＤ演算器３６の入力は全てＯＮになり出力はＯＮになる。

ＡＮＤ演算器３６のＯＮ出力により、信号切替器３９は旋回単独ネガコン制限圧設定器３７の信号を出力する。したがって、ネガコン圧制限用電磁比例減圧弁１６は、ＯＮ状態の信号切替器４１を介した旋回単独ネガコン制限圧設定器３７の出力で制御され、ポンプ最大流量は図３の「旋回端独時ポンプ最大流量」に下げられる。また、ＡＮＤ演算器３６のＯＮ出力により、信号切替器４４は旋回単独パイロット制限圧設定器４２の信号を出力する。ショベルクレーンスイッチ２５はＯＮであるので、信号切替器４６は信号切替器４４の信号を出力する。パイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２は、旋回単独パイロット制限圧設定器４２の出力で制御され、旋回系流量制御弁１４ａは図４の「旋回単独時最大ストローク」まで作動可能なパイロット圧に設定される。

すなわち、ポンプ最大流量は図３の「旋回端独時ポンプ最大流量」に制限され、旋回系流量制御弁１４ａは図４の「旋回単独時最大ストローク」まで作動可能になり、旋回速度はクレーン作業に応じた低速に設定される。

クレーン仕様での連動操作：
クレーン仕様において旋回とともに他のアクチュエータを連動操作したときは、旋回系圧力スイッチ２７はＯＮになり、走行系圧力スイッチ３１および作業アーム系圧力スイッチ２９のいずれか、または両方がＯＮになり、ＮＯＴ演算器３４、３５によりいずれか、または両方が反転されＯＦＦになると、ＡＮＤ演算器３６の出力はＯＦＦになる。

ＡＮＤ演算器３６のＯＦＦ出力により、信号切替器３９は旋回連動ネガコン制限圧設定器３８の信号を出力する。したがって、ネガコン圧制限用電磁比例減圧弁１６は、ＯＮ状態の信号切替器４１を介した旋回連動ネガコン制限圧設定器３８の出力で制御され、ポンプ最大流量は図３の「旋回単独時ポンプ最大流量」よりも大きい「旋回連動時ポンプ最大流量」に上げられる。また、信号切替器４４は、ＡＮＤ演算器３６の出力ＯＦＦにより旋回連動パイロット制限圧設定器４３の信号を出力する。ショベルクレーンスイッチ２５はＯＮであるので、信号切替器４６は信号切替器４４の信号を出力し、パイロット圧制限用電磁比例減圧弁３２は、連動パイロット制限圧設定器４３の出力で制御され、旋回系流量制御弁１４ａは図４の「通常／旋回単独時最大ストローク」より小さい「連動時最大ストローク」まで作動可能になり、旋回速度はクレーン作業に応じた低速に設定される。

したがって、ポンプ最大流量は図３の「旋回連動時ポンプ最大流量」まで増加し、一方旋回系のパイロット圧は下げられ旋回系流量制御弁１４ａは図４の「連動時最大ストローク」に制限されるので、旋回と作業アームや走行の連動操作では、旋回速度はクレーン作業に応じた低速になるように制限される。一方、ポンプ流量が増え、旋回速度は抑制されるので作業アームや走行の速度は低下することがない。

上述したとおりのショベルクレーン５０の作用効果について説明する。

本発明に従って構成されたショベルクレーン５０は、クレーン仕様の場合、旋回単独操作のときには油圧ポンプ９，１０の最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには油圧ポンプ９，１０の最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回速度を旋回用流量制御弁１４ａによって制限する制御装置５４を備えている。

したがって、クレーン仕様において旋回と他のアクチュエータを連動操作した場合においても、旋回速度が速くなるのを防止でき安定したクレーン作業を行なうことができる。

また、他のアクチュエータとして走行のアクチュエータである走行モータ１３ａ、１３ｂを含んでいる。したがって、吊り荷７が揺れやすい走行時の、旋回速度を制限することにより、安定したクレーン作業を行なうことができる。

本発明に従って構成されたショベルクレーンの油圧制御回路図。 図１の制御装置の演算回路図。 図１の油圧ポンプの特性線図。 図１の旋回系流量制御弁の特性線図。 ショベルクレーンの構成説明図。

符号の説明

３ａ：ブームシリンダ（アクチュエータ）
４ａ：アームシリンダ（アクチュエータ）
５ａ：バケットシリンダ（アクチュエータ）
９，１０：油圧ポンプ
９ａ、１０ａ：容量制御装置
１３ａ、１３ｂ：走行モータ（アクチュエータ）
１４：旋回モータ（アクチュエータ）
１４ａ：旋回用流量制御弁
１６：電磁比例減圧弁
１７ａ、１７ｂ：シャトル弁
１８：旋回用リモコン弁
２４：コントローラ
２５：ショベルクレーンスイッチ
２７：旋回系圧力スイッチ（操作検出手段）
２９：作業アーム系圧力スイッチ（操作検出手段）
３１：走行系圧力スイッチ（操作検出手段）
３２：電磁比例減圧弁（旋回パイロット圧制限手段）
５０：ショベルクレーン
５４：制御装置
５６：ネガコン圧制限手段

Claims (5)

1. 通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切り替えられ、アクチュエータが流量制御弁を介した油圧ポンプの吐出油により作動されるショベルクレーンにおいて、
   クレーン仕様の場合、旋回単独操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作のときには油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回速度を旋回用流量制御弁によって制限する制御装置を備えている
   ことを特徴とするショベルクレーン。
2. 制御装置が、
   通常仕様とクレーン仕様とを切り替えるショベルクレーンスイッチと、
   油圧ポンプの吐出油量を制御するためのネガコン圧を制限するネガコン圧制限手段と、
   旋回用流量制御弁を制御する旋回用リモコン弁のパイロット一次圧を制限する旋回パイロット圧制限手段と、
   旋回および他のアクチュエータそれぞれの作動操作を検出する操作検出手段と、
   コントローラとを備え、
   コントローラは、クレーン仕様において、旋回単独操作が検出されたときにはネガコン圧を制限し油圧ポンプの最大吐出油量を下げ、旋回と他のアクチュエータとの連動操作が検出されたときにはネガコン圧を制御し油圧ポンプの最大吐出油量を旋回単独操作のときよりも上げるとともに旋回用リモコン弁のパイロット一次圧を制限し旋回用流量制御弁のスプールのストロークを制限する
   ことを特徴とする請求項１記載のショベルクレーン。
3. ネガコン圧制限手段が、
   コントローラの出力により、最大流量ネガコン圧、旋回単独ネガコン圧および旋回連動ネガコン圧のいずれかを出力する電磁比例減圧弁と、
   この電磁比例減圧弁のネガコン圧と油圧ポンプの吐出油路のネガコン圧との高圧側を選択し油圧ポンプの容量制御装置に出力するシャトル弁とを備えている
   ことを特徴とする請求項２記載のショベルクレーン。
4. 旋回パイロット圧制限手段が、
   コントローラの出力により旋回用リモコン弁のパイロット一次圧として、最大パイロット圧、旋回連動パイロット制限圧および旋回単独パイロット制限圧のいずれかを出力する電磁比例減圧弁を備えている
   ことを特徴とする請求項２記載のショベルクレーン。
5. 他のアクチュエータが、走行のアクチュエータを含んでいる
   ことを特徴とする請求項１または２記載のショベルクレーン。

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