JP2009156366A - 高所作業機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高所に設けた油圧シリンダに接続され、操作レバーの操作に連動する落下防止弁の切り換え動作の応答速度を高めて、操作の円滑性を確保する。
【解決手段】第２アーム１２を駆動する油圧シリンダ１３ｃに接続した落下防止弁ユニット１３０は、逆止弁１３３を組み込んだ落下防止弁１３１と、リリーフ弁１３２とから構成され、落下防止弁１３１は電磁パイロット方式のものであり、操作レバー１２８には方向流量制御弁２４の両油圧パイロット部２４ａ，２４ｂにパイロット配管２９ａ，２９ｂが接続されるが、また信号ライン４０により操作信号検知手段４１が接続され、操作レバー１２８が方向流量制御弁２４を切換位置（ニ）に切り換えると、操作信号検知手段４１がこれを検出して、電気駆動装置４２が作動して、落下防止弁１３１の電磁パイロット部１３１ａに電源が供給されて、切換位置（イ）から切換位置（ロ）に切り換わる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばビルディングの上階部分、その他の構築物等の高所部分の解体等の作業を行うために用いられる高所作業機において、多関節駆動機構や作業アタッチメントからなる作業手段を駆動するための駆動装置に関するものである。

高所作業機の構成としては、特許文献１に開示されているものが従来から知られている。この公知の高所作業機の構成を図２及び図３に示す。ここで、図２は高所作業機の外観を示しており、また図３は多関節駆動機構及び作業手段の駆動装置の回路図を示している。

まず、図２において、１は車両の下部走行体であって、本実施の形態ではクローラ式の走行手段を備えている。２は上部旋回体であって、この上部旋回体２は下部走行体１上に旋回可能に装着されている。上部旋回体２には、オペレータが着座して作業機の操作を行うための運転室３が設けられており、運転室３の後方部にはエンジンや油圧ポンプ等を収納した機械室建屋４が設置されている。

上部旋回体２には、さらに作業手段５が設けられている。作業手段５は、多関節駆動機構６と作業アタッチメントとしての破砕機７とから構成される。図示したものにあっては、作業手段５は、上部旋回体２に俯仰動作可能に設置したブーム１０と、このブーム１０の先端に上下方向に回動可能に連結した第１アーム１１及び第１アーム１１の先端に上下方向に回動可能に連結した第２アーム１２とから構成され、破砕機７はこの第２アーム１２の先端に連結されている。

以上のように構成される作業手段５は、それぞれ油圧シリンダ１３により駆動されるものである。具体的には、上部旋回体２とブーム１０との間にはブーム駆動用の油圧シリンダ１３ａが、またブーム１０と第１アーム１１との間には第１アーム駆動用の油圧シリンダ１３ｂが、さらに第１アーム１１と第２アーム１２との間には第２アーム駆動用の油圧シリンダ１３ｃが設けられている。そして、第２アーム１２と破砕機７との間にはリンク機構１４が設けられており、第２アーム１２とこのリンク機構１４との間には破砕機駆動用の油圧シリンダ１３ｄが設けられている。なお、破砕機７には上下一対からなる破砕爪７ａ，７ａを開閉駆動するための油圧シリンダも設けられているが、この油圧シリンダについては図示を省略する。

ここで、図２に示した高所作業機は、多関節駆動機構６を構成するブーム１０，第１アーム１１及び第２アーム１２を真っ直ぐ上方に伸ばしたときには、例えば３０ｍ乃至それ以上というように、破砕機７を高い位置まで届かせることができるものである。これによって、例えば１０階建て若しくはそれ以上の階層を有するビルディングにおいて、その上階部分を破砕して解体する作業を行うことができる。また、同図に仮想線で示したのは、多関節駆動機構６がコンパクトに折り畳まれた状態を示している。

ところで、図２から明らかなように、多関節駆動機構６を伸ばした状態では、重心位置が高い位置にあり、車両が不安定になる。この状態で、例えば第２アーム１２が第１アーム１１に対して突然折れ曲がると、車両の転倒等といった事態が発生するおそれがある。ここで、油圧シリンダ１３ｃに接続した油圧配管は、曲げ方向に可撓性を持たせる等のためにホースで構成される。従って、ホースからなる油圧配管は、破損、つまりホースバーストが発生するおそれがあり、このために油圧シリンダ１３ｃ内の作動油が流出することがある。その結果、第２アーム１２の重量が油圧シリンダ１３ｃに作用して、第１アーム１１に対して突然下方に向けて折れ曲がってしまう。具体的には、油圧シリンダ１３ｃには、そのロッド室及びボトム室に油圧配管が接続されているが、ロッド室側はともかく、ボトム室に接続した油圧配管が破損すると、油圧シリンダ１３ｃにおけるボトム室内の圧力が失われて、図２に矢印方向に向けて急激に回動することになる。このために、作業手段５の安定性が突然失われて、車両を転倒させてしまう等といった事態が発生するおそれがある。

そこで、安全確保のために、図３に示したように、落下防止機能付きの油圧回路を備えている。同図において、２０は油圧ポンプ、２１は作動油タンクである。油圧ポンプ２０に接続した供給側管路２２と、作動油タンク２１に接続した戻り側管路２３とは方向流量制御弁２４に接続されている。方向流量制御弁２４には、また油圧シリンダ１３ｃのロッド室Ｒからの第１管路２５と、ボトム室Ｂからの第２管路２６とが接続されている。さらに、図中において、２７はセンターバイパス流路である。

そして、油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂに接続した第２管路の途中に落下防止弁ユニット３０が介装されている。落下防止弁ユニット３０は、通常、図２に示したように、油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂ側の端部と一体的に設けられる。この落下防止弁ユニット３０は、落下防止弁３１とリリーフ弁３２とから構成される。

落下防止弁３１は、第２管路２６において、油圧シリンダ１３ｃ側におけるシリンダ側管路２６ａと、方向流量制御弁２４側における制御弁側管路２６ｂとを接続するものであり、切換位置（イ）と切換位置（ロ）とを有し、切換位置（イ）では、制御弁側管路２６ｂ側からシリンダ側管路２６ａへの作動油の流れは許すが、その逆方向の流れは阻止する逆止弁３３が設けられている。一方、切換位置（ロ）では制御弁側管路２６ｂとシリンダ側管路２６ａとの間が連通される。また、リリーフ弁３２はシリンダ側管路２６ａ内の圧力が所定の設定圧以上になったときに開いて、センターバイパス流路２７から作動油タンク２１に還流させる構成としている。つまり、油圧回路を保護するために、この油圧回路の最高圧を設定するものである。

方向流量制御弁２４は油圧パイロット部２４ａ，２４ｂを両端に設けた油圧パイロット式のものであって、操作手段としての操作レバー２８を左右に傾動させることによって、油圧パイロット部２４ａに接続したパイロット配管２９ａまたは油圧パイロット部２４ｂに接続したパイロット配管２９ｂのいずれかにパイロット圧が供給されるようになっている。また、両油圧パイロット部２４ａ，２４ｂにパイロット圧が供給されないときには、方向流量制御弁２４は中立位置となる。油圧パイロット部２４ａ側にパイロット圧が供給されると、方向流量制御弁２４は切換位置（ハ）に切り換わる。その結果、油圧ポンプ２０が油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂと接続され、ロッド室Ｒは作動油タンク２１と接続される結果、油圧シリンダ１３ｃは伸長する方向に作動する。これに対して、油圧パイロット部２４ｂ側にパイロット圧が供給されると、方向流量制御弁２４が切換位置（ニ）に切り換わる。その結果、油圧シリンダ１３ｃにおけるロッド室Ｒが油圧ポンプ２１と接続され、ボトム室Ｂは作動油タンク２１と接続されることになって、油圧シリンダ１３ｃが縮小する方向に作動する。

ここで、落下防止弁３１の切換位置（ロ）は、方向流量制御弁２４が切換位置（ニ）に切り換わったときに選択される位置であり、それ以外のときには切換位置（イ）に保持される。このために、落下防止弁３１には油圧パイロット部３１ａを設けて、この油圧パイロット部３１ａと操作レバー２８との間にパイロット配管２９ｃを接続する構成としている。

方向流量制御弁２４が切換位置（ニ）に切り換えるために、操作レバー２８が操作されると、パイロット配管２９ｂから油圧パイロット部２４ｂにパイロット圧が供給されるが、これと同時にパイロット配管２９ｃから落下防止弁３１の油圧パイロット部３１ａにもパイロット圧が供給される。それ以外では、つまり操作レバー２８が中立位置にあるときには復帰ばね３１ｂの作用で、方向流量制御弁２４が切換位置（ハ）に切り換えられたときには、油圧パイロット部２４ｂにパイロット圧が供給されることになるから、落下防止弁３１は切換位置（イ）に保持される。これによって、第２管路２６のうちの制御弁側管路２６ｂが破損した場合には、操作レバー２８を中立位置とすることによって、落下防止弁３１における逆止弁３３の作用により油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂから作動油が流出することがなく、従って油圧シリンダ１３ｃは動くことはない。ただし、ボトム室Ｂ内の圧力が上昇することになり、リリーフ弁３２の設定圧以上になると、このリリーフ弁３２が開いて、ボトム室Ｂ内の圧油が作動油タンク２１に戻される。
特許第２９６０７４３号公報

ここで、前述した構成の落下防止弁３１において、それが機能するのは、制御弁側管路２６ｂが破損したときである。ここで、落下防止弁３１と油圧シリンダ１３との間、つまりシリンダ側管路２６ａから作動油が流出しても、第２アーム１２の落下防止機能を発揮しない。ただし、シリンダ側管路２６ａを油圧シリンダ１３ｃのシリンダチューブに一体に設けておけば、管路が損傷することはない。これに対して、方向流量制御弁２４は機械室建屋４に配置されており、ブーム１０及び第１アーム１１の位置を通過して第２アーム１２の位置まで延在させることになり、しかもこれらの部材は可動部材である。従って、制御弁側管路２６ｂは曲げ方向に可撓性のあるホースで構成しなければならず、このために破損、つまりホースバーストのおそれがあるのは、この制御弁側管路２６ｂであり、落下防止弁ユニット３０は制御弁側管路２６ｂを構成するホースのバースト対策のためのものである。

ところで、方向流量制御弁２４は上部旋回体２の機械室建屋４に設置されており、操作レバー２８は運転室３内に設けられている。一方、油圧シリンダ１３ｃは第１アーム１１と第２アーム１２との間に装着されている。作業手段５は３０ｍ前後の高さ位置で作業を行うためのものであるから、多関節駆動機構６における第１アーム１１と第２アーム１２との連結部は、１５ｍ乃至それ以上の高さ位置となる。従って、パイロット配管２９ｃは運転室３から第１アーム１１と第２アーム１２との間に設けた油圧シリンダ１３ｃの位置まで引き回す必要があり、しかもこのパイロット配管２９ｃは、制御弁側管路２６ｂと同様、曲げ方向に可撓性を有するホースで形成しなければならない。さらにパイロット配管２９ｃは、落下防止弁３１の油圧パイロット部３１ａを駆動するものである。パイロット圧は復帰ばね３１ｂに抗して弁体を移動させるために導入されることから、作動油の供給量は極めて少ないものとなり、小径のホースが使用されることになる。

以上のことから、方向流量制御弁２４が中立位置にあり、落下防止弁３１が切換位置（イ）となっているときにおいて、第２アーム１２を引き下げるために、操作レバー２８を操作した場合に、操作レバー２８の近傍に配置されている方向流量制御弁２４へのパイロット配管２９ｂは、その間の管路長が短いために、方向流量制御弁２４の油圧パイロット部２４ｂには直ちにパイロット圧が供給されて、方向流量制御弁２４が切換位置（ニ）に切り換わる。しかしながら、長尺で、細いホースからなるパイロット配管２９ｃを介してのパイロット圧の供給は、管路抵抗や管路の変形等に起因する圧損が大きくなることから、落下防止弁３１の切り換えはかなりの遅れが生じることになる。この間に、油圧シリンダ１３ｃのロッド室Ｒにポンプ圧が導入されるので、油圧シリンダ１３ｃのロッド室Ｒ内の圧力が高くなるが、なおボトム室Ｂ側は封じ込められた状態を保持する。その結果、ボトム室Ｂがリリーフ弁３２のリリーフ圧まで上昇する。勿論、やがては落下防止弁３１の油圧パイロット部３１ａにパイロット圧が作用して、復帰ばね３１ｂに抗して切換位置（ロ）に切り換わることになるが、油圧シリンダの配設位置が高所であればあるほど、落下防止弁３１が切り換わるまでの遅延時間が長くなる。

このように、落下防止弁３１の切り換わりが遅延すると、操作を行うオペレータにとって違和感が生じることになり、また、リリーフ弁３２が設けられているものの、油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂ側の圧力が異常に上昇することによって、落下防止弁ユニット３０を構成する各部に大きな負担が生じることになり、その一部を故障させる等といった不都合が生じる可能性もある。さらに、落下防止弁３１が切換位置（ロ）に切り換わるまでは、油圧シリンダ１３ｃのロッド室Ｒに高圧油が供給し続けることになるので、その分だけエネルギーロスが生じることになる。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、操作レバーの操作に連動する落下防止弁の切り換え動作の応答速度を高めて、操作の円滑性を確保することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、運転室を有する車両に俯仰動作可能に設けたブームと、このブームに連結した複数のアームとからなる多関節駆動機構の先端に作業アタッチメントが装着され、これら多関節駆動機構及び作業アタッチメントから構成される作業手段は、前記車両に設けた操作手段の操作により供給される油圧パイロット信号で切り換わる方向流量制御弁により作動する油圧シリンダで駆動されるものであり、少なくとも最先端アームを駆動する油圧シリンダには縮小時に流出する側の管路に落下防止弁を接続して設け、この落下防止弁は前記操作手段の操作により前記方向流量制御弁と連動して切り換わり、前記落下防止弁より方向流量制御弁側の管路が破損したときには前記油圧シリンダからの作動油の流出を阻止する構成としたものであって、前記操作手段により前記最先端アームを下降させるように操作したときに、この操作を検出する操作検出手段と、前記操作検出手段からの検出信号に基づいて前記落下防止弁を切り換える電気駆動装置とを備える構成としたことをその特徴とするものである。

要するに、操作手段の操作により方向流量制御弁と落下防止弁とを連動して切り換える際に、操作手段に近接した位置に配置されている方向流量制御弁は油圧パイロット式で切り換わるように構成する一方、遠隔位置に設けた落下防止弁については、油圧パイロット信号ではなく、電気信号により切り換わるように構成している。これによって、遠隔位置に設けた落下防止弁は、近接位置に設けた方向流量制御弁とほぼ同時に切り換えることができるようになる。しかも、多関節駆動機構と作業アタッチメントとからなる作業手段を有する作業機において、操作レバー等からなる操作手段と、この操作手段により切換操作される方向流量制御弁とを有する基本の油圧回路において、油圧回路の構成をあまり大きく改変することなく、落下防止弁を組み込むことができる。

管路が損傷すると、作業は継続できないが、多関節駆動機構を、安全で安定した姿勢状態とするために、折り畳む必要がある。このために、油圧シリンダを駆動させるが、管路が損傷していると、油圧シリンダを駆動して、損傷した管路に作動油を流したときには、外部に流出してしまう。そこで、油圧シリンダと落下防止弁との間の管路に作動油タンクと連通した分岐配管を設けて、この分岐配管の途中位置にストップ弁を設ける。このストップ弁はオペレータが手動で操作できるようにするのが望ましいことから、ストップ弁は上部旋回体に設け、より好ましくは車両の運転室内に設けるようになし、かつ手動操作で開閉でき、かつ開度も調整できるようにする。

落下防止弁は多関節駆動機構の各所に設けることができる。ただし、ブーム駆動用の油圧シリンダのように、操作手段に近い位置に配置されている場合には、必ずしも電気的に切換駆動する構成としなくても良い。操作手段の配設位置から遠隔になればなるほど、油圧パイロット方式で切り換えるようにした場合における作動遅延時間が長くなるので、遠隔位置の油圧シリンダに設けた落下防止弁ユニットには、電気的に切り換わるようにする。パイロット配管の構造にもよるが、１５ｍを超える距離に設けた１または複数の落下防止弁は油圧パイロット方式とすると、作動遅延時間が操作性に問題が生じる程度にまで顕著になるから、電気的に切り換わるようになし、それ以下の距離の場合には油圧パイロット方式で切り換わるようにしても差し支えない。

以上により、操作レバーの操作に連動する落下防止弁の切り換え動作の応答速度が高くなって、操作の円滑性が確保され、また回路の一部に長時間にわたって異常な高圧が作用するのを抑制することができ、油圧回路構成部材の保護を図ることもできる。

以下、図１に基づいて本発明の実施の形態について説明する。同図において、図３に示したものと同一または均等な部材については、同一の符号を付して、それらの詳細な説明は省略する。１３０は落下防止弁ユニットであって、この落下防止弁ユニット１３０は、逆止弁１３３を組み込んだ落下防止弁１３１と、リリーフ弁１３２とから構成されている点についは、前述した従来技術で説明した落下防止弁ユニット３０と同様である。しかしながら、従来技術における落下防止弁３１は油圧パイロット式のものであるのに対して、落下防止弁ユニット１３０における落下防止弁１３１は、そのパイロット部として、電磁パイロット方式のものとしている。

従って、操作レバー１２８には、方向流量制御弁２４の両油圧パイロット部２４ａ，２４ｂにパイロット圧を作用させるパイロット配管２９ａ，２９ｂが接続して設けられているが、この油圧配管に加えて、落下防止弁１３１の電磁パイロット部１３１ａに電気信号を伝送するための信号ライン４０が操作レバー１２８に接続されている。この信号ライン４０には操作信号検知手段４１が接続されており、操作レバー１２８が方向流量制御弁２４を切換位置（ニ）となるように切り換え操作がなされると、操作信号検知手段４１がこれを検出して、電気駆動装置４２にトリガー信号を出力する。そして、この電気駆動装置４２は落下防止弁１３１の電磁パイロット部１３１ａと電源供給ライン４０ａにより電気的に接続されており、操作信号検知手段４１の検知信号に基づいてこの電磁パイロット部１３１ａに電源が供給されて、落下防止弁１３１が切換位置（イ）から切換位置（ロ）に切り換わるようになっている。

従って、電気駆動装置４２が上部旋回体２の機械室建屋４内等に設置されて、落下防止弁１３１から遠く離れていたとしても、操作レバー１２８の操作に対して、直ちに落下防止弁１３１が切り換わるようになる。その結果、操作レバー１２８の操作に対する応答性が高くなり、オペレータによる操作に違和感を生じさせることがなくなり、また油圧回路全体において、リリーフ弁１３２が開くような高い圧力が作用するのを極力抑制することができるようになり、回路保護が図られる。

ところで、高所作業機がその作業手段５を構成する多関節駆動機構６を真っ直ぐ上方に向けた図２の実線の状態としているときに、何らかの理由で電磁パイロット部１３１ａに電源供給がなされず、落下防止弁１３１が切り換わらずに、油圧シリンダ１３ｃを縮小させることができなくなることがある。このために、高所での作業を終えた後、図２の実線の姿勢状態から同図に仮想線で示したように、多関節駆動機構６を折り畳むようにしてコンパクトに格納することができなくなる。

多関節駆動機構６が真っ直ぐ上方に伸びているときには、油圧シリンダ１３ｃのロッドには重力が作用し、油圧シリンダ１３ｃは縮小する方向に負荷が作用している。従って、油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂ側の作動油を還流させれば、この油圧シリンダ１３ｃに作用する負荷により縮小することになる。このために、このボトム室Ｂに接続した第２管路２６において、シリンダ側管路２６ａに分岐配管４３が接続されており、この分岐配管４３はセンターバイパス流路２７を介して作動油タンク２１と連通させている。そして、この分岐配管４３の途中には、具体的にはこの分岐配管４３を運転室３の内部にまで引き回して、この運転室３内の位置にストップ弁４４を設けている。

ストップ弁４４はオペレータによる手動で操作されるものであり、全閉状態から全開状態まで任意の開度に調整できるようになっている。従って、落下防止弁１３１が何らかの理由で切り換わらなくなったときには、このストップ弁４４を操作して、油圧シリンダ１３ｃのボトム室Ｂ内から作動油を作動油タンク２１に戻すことによって、しかもこの戻り油を任意の流量とすることによって、第２アーム１２を安全に、しかも円滑に第１アーム１１側に折り曲げることができる。

以上のように、高所作業機においては、車両の安定化を図り、安全な作業を可能にするために、特に多関節駆動機構６を構成する各駆動機構のうち、高所に位置する第２アーム１２を駆動する油圧シリンダ１３ｃに落下防止弁ユニット１３０を設けているが、本願発明では、この高所に落下防止弁ユニット１３０を設けたことにより生じる不都合を落下防止弁ユニット１３０の機能を全く損なうことなく解消している。即ち、運転室３内に設けられる操作手段としての操作レバー１２８と落下防止弁１３１とが遠く離れているが、操作レバー１２８の操作に対する追従性は、落下防止弁１３１の切り換え制御を時間遅れが生じない電気的に動作させることにより改善される。そして、作動時間遅れが生じると、油圧シリンダ１３ｃのロッド室Ｒに油圧ポンプ２０からの高圧油が供給されることによりエネルギーロスが生じるが、応答性を速くすることによって、ポンプ効率が良好となる。また、落下防止弁１３１が高所に配置されることから、この落下防止弁１３１が故障したときにも、最低限必要な第２アーム１２を第１アーム１１側に折り畳む操作を可能にすることを、油圧シリンダ１３ｃの戻り側に分岐配管４３を接続して、この分岐配管４３にストップ弁４４を設けるという簡単な構成により達成している。

本発明の実施の一形態を示す高所作業機の駆動装置の構成を示す油圧回路図である。 高所作業機の構成を示す正面図である。 従来技術による高所作業機の駆動装置の回路図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ 運転室
６ 多関節駆動機構
７ 破砕機
１０ ブーム
１１ 第１アーム
１２ 第２アーム
１３ａ〜１３ｃ 油圧シリンダ
２４ 方向流量制御弁
４０ 信号ライン
４１ 操作信号検知手段
４２ 電気駆動装置
４３ 分岐配管
４４ ストップ弁
１２８ 操作レバー
１３０ 落下防止弁ユニット
１３１ 落下防止弁
１３２ リリーフ弁
１３３ 逆止弁

Claims (4)

1. 運転室を有する車両に俯仰動作可能に設けたブームと、このブームに連結した複数のアームとからなる多関節駆動機構の先端に作業アタッチメントが装着され、これら多関節駆動機構及び作業アタッチメントから構成される作業手段は、前記車両に設けた操作手段の操作により供給される油圧パイロット信号で切り換わる方向流量制御弁により作動する油圧シリンダで駆動されるものであり、少なくとも最先端アームを駆動する油圧シリンダには縮小時に流出する側の管路に落下防止弁を接続して設け、この落下防止弁は前記操作手段の操作により前記方向流量制御弁と連動して切り換わり、前記落下防止弁より方向流量制御弁側の管路が破損したときには前記油圧シリンダからの作動油の流出を阻止する構成としたものにおいて、
   前記操作手段により前記最先端アームを下降させるように操作したときに、この操作を検出する操作検出手段と、
   前記操作検出手段からの検出信号に基づいて前記落下防止弁を切り換える電気駆動装置と
   から構成したことを特徴とする高所作業機の駆動装置。
2. 前記油圧シリンダと前記落下防止弁との間の管路に作動油タンクと連通する分岐配管を接続し、この分岐配管にストップ弁を設ける構成としたことを特徴とする請求項１記載の高所作業機の駆動装置。
3. 前記ストップ弁は、前記運転室内に設けられ、手動操作により開閉及び開度調整可能な構成としたことを特徴とする請求項２記載の高所作業機の駆動装置。
4. 前記落下防止弁を接続した油圧シリンダは、前記操作手段の配設位置から１５ｍ以上離れた位置に設けた油圧シリンダであることを特徴とする請求項１記載の高所作業機の駆動装置。

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