JP2010047421A - 掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム - Google Patents

Abstract

【課題】ブームなどの作業装置により送油管などを持ち上げた状態で走行を行う複合作業時、走行途中に走行速度の急激な変化の発生を防止しする流量分配システムを提供する。
【解決手段】走行直進弁６６を切り換えさせる信号圧により開放され、開放時、走行直進弁の切換によって第１、２油圧ポンプ５２、５３のセンタバイパス通路７７に過負荷が発生することを防止するアンロード弁６８と、走行直進弁の切換モード時、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１と、左・右側走行モータ５５、５９とのうち、何れか一つを駆動させる場合、該当アンロード弁のアンロード機能を解除させるセレクター弁６９とを含む流量分配システムからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、掘削機に作業装置(ブーム、ウインチなど)を交換せしめ、重量のある送油管などを持ち上げ、埋設場所に移動させるパイプレイング作業(ｐｉｐｅ ｌａｙｉｎｇ ｗｏｒｋ)の時、走行装置の走行速度が急変化することを防止し得るようにした掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムに関する。

さらに詳しくは、ブームなどの作業装置により送油管などを持ち上げた状態で走行を行う複合作業時、作業装置又は走行装置に供給されるはずの流量を強制に分配供給することによって、走行途中に走行速度が急激に変化することを予防できるようにした掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムに関する。

通常、重量の送油管(原油、ガスなどを輸送するための管)、送水管などを埋設する作業を行うとき、送油管を埋設場所(送油管を埋設させるために形成された掘削溝)に運搬し得るように専用パイプレイヤ(ｐｉｐｅ ｌａｙｅｒ)を用いることになる。この際、パイプレイヤは、掘削機の基本作業(走行、スイングなど)が可能となるように構成され、掘削機の作業装置(ブーム、アーム、バケットなど)をブームとウインチなどに交換して使用するようになっている。

この際、柔軟なワイヤロープを用いて重量のある送油管などを持ち上げた状態で埋設場所に移動するか、または旋回動作を行う場合、掘削機のような速い速度で走行、旋回が行われたり、走行途中に急に走行速度が増速したり、減速したりすると、致命的ともいえる問題点が発生する。

一般に、掘削機の油圧回路の基本的な構成は、２つの油圧ポンプのうち何れか一つの油圧ポンプは、左側走行モータと右側走行モータを駆動させ、他の油圧ポンプは、ブーム、アームなどの作業装置を駆動させるようになっている。そのことから、走行中、作業装置を駆動させる場合、各走行モータに供給される作動油のアンバランスに起因して片走行になってしまう問題点が発生する。

前述した問題点に鑑みて、走行途中に作業装置を駆動させる場合、片走行することを防止し得るように走行直進弁を用いる。即ち、走行装置と作業装置とを同時に操作する場合、走行直進弁の切換により二つの油圧ポンプのうち何れか一つの油圧ポンプが、左側走行モータと右側走行モータへの作動油供給を担当するようにして、片走行を防止することができる。

この際、走行直進弁の切換モード時、作業装置又は走行装置のうちの何れか一つのみを駆動させる場合(複合作業モードが解除された場合)、即ち、作業装置の操作有無によって走行装置に供給される作動油の量が変化するので、走行速度の急変化(走行速度の増速、減速をいう)を招来する。

この際、掘削機の場合は、走行中、走行速度が急変化する場合でも作業装置(ブーム、アームなど)が剛性部材(ｒｉｇｉｄ ｍｅｍｂｅｒ)からなっている構造物の特性により格別な問題点が発生しない。

しかし、パイプレイヤを用いて送油管などを持ち上げた状態で走行を行う途中、走行速度が急変化すると、慣性に起因して被持上げ物が機械の走行方向に振れることになるので、機械と送油管が接触するような事故が発生したり、ワイヤロープから送油管が離脱するような深刻な事故が生じる虞があった。

本発明の実施例は、作業装置により送油管などを持ち上げた状態で走行を行う複合作業時、作業装置又は走行装置に供給される流量を強制に分配供給することによって、走行中、走行速度の急激な変化の発生を予防すると共に、慣性に起因する被持上げ物の揺れを防止できるようにした掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムに係る。

また、本発明の実施例は、掘削作業を行う場合には、速い走行速度により作業能率を向上させると共に、パイプレイング作業を行う場合には走行速度の急変化を防止し、慣性により振れる送油管などの破損及び安全事故の発生を防止することができるようにした掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムに係る。

本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムは、
エンジンに連結される可変容量型第１、２油圧ポンプ及びパイロットポンプと、
第１油圧ポンプに連結される左側走行モータ及びブームシリンダと、
第１油圧ポンプのセンタバイパス通路に設けられ、切換時、左側走行モータ及びブームシリンダに供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁と、
第２油圧ポンプに連結される右側走行モータ、旋回モータ及びウインチモータと、
第２油圧ポンプのセンタバイパス通路に設けられ、切換時、右側走行モータ及び旋回モータ、ウインチモータに供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁と、
第１油圧ポンプのセンタバイパス通路の上流側に設けられ、ブームシリンダ、旋回モータ、ウインチモータと、左・右側走行モータを同時に駆動させる作業モードを選択したとき、外部から供給される信号圧により切り換えられ、切換時、第１油圧ポンプの作動油をブームシリンダ及び旋回モータ、ウインチモータ用制御弁にそれぞれ分配供給し、第２油圧ポンプの作動油を左側及び右側走行モータ用制御弁にそれぞれ分配供給する走行直進弁と、
走行直進弁を切り換えさせる信号圧により開放され、開放時、走行直進弁の切換によって第１、２油圧ポンプのセンタバイパス通路に過負荷が発生することを防止するアンロード弁と、
走行直進弁の切換モード時、ブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータと、左・右側走行モータとのうち、何れか一つを駆動させる場合、該当アンロード弁のアンロード機能を解除させるセレクター弁とを含める。

望ましい実施例によれば、前述したブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータと、左・右側走行モータとを同時に駆動させる作業モードを選択したとき、外部から電気的信号の入力に応じて切り換えられ、切換時、パイロットポンプからのパイロット信号圧を走行直進弁とセレクター弁とにそれぞれ供給するソレノイド弁を包含する。

前述したブームシリンダ、旋回モータ、ウインチモータを駆動させるようにパイロット信号圧を制御弁に出力するパイロット制御弁と、左・右側走行モータを駆動させるようにパイロット信号圧を走行装置用制御弁に出力する走行ペダルを包含する。

前述したパイロット制御弁の操作によって、ブームシリンダ、旋回モータ、ウインチモータの操作信号をセレクター弁に出力する作業装置用シャトル弁と、前記走行ペダルの操作によって走行装置の操作信号をセレクター弁に出力する走行装置用シャトル弁を包含する。

前述した走行直進弁の切換モード時、走行直進弁を切り換えさせるパイロット信号圧によりアンロード弁を開放させ、第１、２油圧ポンプの斜板傾転角を最小状態にする。

前述したセレクター弁に供給されるパイロット信号圧と、第２油圧ポンプのセンタバイパス通路の下流側圧力とのうち選択される圧力により第２油圧ポンプの斜板傾転角を制御する第１シャトル弁と、
セレクター弁に供給されるパイロット信号圧と、第１油圧ポンプのセンタバイパス通路の下流側圧力とのうち選択される圧力により第１油圧ポンプの斜板傾転角を制御する第２シャトル弁とを包含する。

前述したような本発明の実施例によれば、掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムは、次のような利点を有する。
作業装置により重量のある送油管などを持上げた状態で走行を行う複合作業の際、走行途中に走行速度の急激な変化の発生を予防することによって、慣性に起因して持ち上げられた物品が揺れるのを防止できるので、運転者に走行操作の利便性を提供することができる。

また、掘削作業を行う場合には、速い走行速度により作業能率を向上できると共に、パイプレイング作業を行う場合には、走行速度の急変化を防止し、慣性による振動に起因した送油管などの破損及び事故の発生を抑制することができる。

本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムの油圧回路図である。 本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムを適用したパイプレイヤの斜視図である。

以下で、本発明の望ましい実施例について添付図面を参照して詳述するが、これは、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施し得る程度に詳しく説明するためのものであって、これに本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることを意味するのではない。

図１及び図２に示した本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業(ｐｉｐｅ ｌａｙｉｎｇ ｗｏｒｋ)のための流量分配システムは、
エンジン５１に連結される可変容量型第１、２油圧ポンプ５２、５３及びパイロットポンプ５４と、
第１油圧ポンプ５２に連結される左側走行モータ５５及びブームシリンダ５６と、
第１油圧ポンプ５２のセンタバイパス通路７７に設けられ、切換時、左側走行モータ５５及びブームシリンダ６６に供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁５７、５８と、
第２油圧ポンプ５３に連結される右側走行モータ５９、旋回モータ６０及びウインチモータ６１と、
第２油圧ポンプ５３のセンタバイパス通路６２に設けられ、切換時、右側走行モータ５９、旋回モータ６０及びウインチモータ６１に供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁６３、６４、６５と、
第１油圧ポンプ５２のセンタバイパス通路７７の上流側に設けられ、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１と、左・右側走行モータ５５、５９を同時に駆動させる作業モードを選択したとき、パイロットポンプ５４からパイロット信号圧の供給により切り換えられ、切換時、第１油圧ポンプ５２の作動油をブームシリンダ用制御弁５８及び旋回モータ、ウインチモータ用制御弁６４、６５にそれぞれ分配供給し、第２油圧ポンプ５３の作動油を左側及び右側走行モータ用制御弁５７、６３にそれぞれ分配供給する走行直進弁６６と、
走行直進弁６６を切り換えさせる信号圧により開放され、開放時、走行直進弁６６の切換により第１、２油圧ポンプ５２、５３の閉鎖されるセンタバイパス通路７７、６２に発生する過負荷に当たる作動油を油圧タンク６７にそれぞれ復帰させるアンロード弁６８と、
走行直進弁６６の切換モード時、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０、ウインチモータ６１と、左・右側走行モータ５５、５９のうち何れか一つを駆動させる場合、該当アンロード弁のアンロード機能を解除させるセレクター弁６９とを包含する。

ブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１と、左・右側走行モータ５５、５９とを同時に駆動させる作業モードを選択したとき、外部から電気的信号の入力により切り換えられ、切換時、パイロットポンプ５４からのパイロット信号圧を走行直進弁６６とセレクター弁６９にそれぞれ供給するソレノイド弁７０を包含する。

前述したブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１を駆動させるようにパイロット信号圧をブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータ用制御弁５８、６４、６５に出力するパイロット制御弁７１(ＲＣＶ)と、左・右側走行モータ５５、５９を駆動させるようにパイロット信号圧を走行装置用制御弁５７、６３に出力する走行ペダル７２とを包含する。

前述したパイロット制御弁７１の操作によってブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１の操作信号をセレクター弁６９に出力する作業装置用シャトル弁７３と、走行ペダル７２の操作によってセレクター弁６９に走行装置の操作信号を出力する走行装置用シャトル弁７４を包含する。

前述した走行直進弁６６の切換モード時、走行直進弁６６を切り換えさせるパイロット信号圧Ｐｉ１、Ｐｉ２によりアンロード弁６８を開放せしめ、第１、２油圧ポンプ５２、５３の斜板５２ａ、５３ａ傾転角を最小状態にする。

前述したセレクター弁６９に供給のパイロット信号圧Ｐｉ２と、第２油圧ポンプ５３のセンタバイパス通路６２の下流側圧力とのうち選択された圧力により第２油圧ポンプ５３の斜板５３ａ傾転角を制御する第１シャトル弁７８と、
セレクター弁６９に供給のパイロット信号圧Ｐｉ１と、第１油圧ポンプ５２のセンタバイパス通路７７の下流側圧力とのうち選択された圧力により第１油圧ポンプ５２の斜板５２ａ傾転角を制御する第２シャトル弁７９を包含する。

図中、説明されていない符号７５は、油圧回路内に予め設定された圧力を超過するような過負荷が発生したとき、作動油の一部を油圧タンク６７にドレーンさせ、油圧システムを保護するメインリリーフ弁である。

図２に示したように、本発明の実施例による旋回速度調整システムを装着したパイプレイヤは、
下部走行体８０と、
下部走行体８０の上に旋回可能に搭載され、運転室８１及びエンジンルーム８２が装着される上部フレーム８３と、
上部フレーム８３に下端部が回動可能に取り付けられ、ブームシリンダ８４の駆動により回動することになるブーム８５と、
ブーム８５の上端部に固定のシーブ(ｓｈｅａｖｅ)８６に支持されるワイヤロープ８７により昇降するフック８８と、ウインチモータ(図示せず)の駆動方向に沿ってワイヤロープ８７によりフック８８を昇降させるウインチモータ８９とを包含する。

以下では、本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムの使用例について添付図面を参照しながら説明する。
図１及び図２に示したように、前述したパイロット制御弁７１を操作すると、パイロット信号圧が供給される制御弁５８、６５の切換により、ブームシリンダ５６とウインチモータ６１を駆動させ、送油管Ａを持ち上げた後、次いで走行ペダル７２を操作すると、パイロット信号圧が供給される制御弁５７、６３の切換により左側走行モータ５５と右側走行モータ５９を駆動させることによって、送油管Ａを埋設場所に移動させることになる。

作業モード選択スイッチ(図示せず)を操作し、パイプレイングモード（ｐｉｐｅ ｌａｙｉｎｇ ｍｏｄｅ）を選択することによって、ソレノイド弁７０に電気的信号を供給し、スプールを、図面において下側方向に切り換えさせる。そのことから、パイロットポンプ５４から吐き出され、ソレノイド弁７０を経由するパイロット信号圧は走行直進弁６６に供給され、スプールを、図において右側方向に切り換えさせる。

従って、第１油圧ポンプ５２から吐き出される作動油の一部は、センタバイパス通路７７、走行直進弁６６、流路Ｌ１を次々に経由し、制御弁６４、６５に供給されることにより、旋回モータ６０とウインチモータ６１を駆動させる。同時に第１油圧ポンプ５２からの作動油の一部は、センタバイパス通路７７、流路Ｌ２を通過し、制御弁５８に供給されることにより、ブームシリンダ５６を駆動させる。

しかし、第２油圧ポンプ５３から吐き出される作動油の一部は、センタバイパス通路６２を経て制御弁６３に供給されることにより、右側走行モータ５９を駆動させる。同時に、第２油圧ポンプ５３からの作動油一部は、センタバイパス通路６２、流路Ｌ３、走行直進弁６６を次々に経由し、制御弁５７に供給されることにより、左側走行モータ５５を駆動させる。

即ち、送油管Ａを持ち上げた状態で走行を行う場合、作業モード選択スイッチの操作により供給されるパイロット信号圧により走行直進弁６６が切り換わる。そのことから、第１油圧ポンプ５２から吐き出される作動油は、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０、ウインチモータ６１の方に分配供給され、且つ、第２油圧ポンプ５３から吐き出される作動油は、左・右側走行モータ５５、５９の方に分配供給される。

前述したように、送油管Ａを持ち上げた状態で走行を行う場合、第１、２油圧ポンプ５２、５３から吐き出される作動油は、それぞれ左・右側走行モータ５５、５９と、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０、ウインチモータ６１に独立的に供給され、それらを駆動させる。したがって、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０及びウインチモータ６１と、左・右側走行モータ５５、５９を同時に駆動させる場合、ブームシリンダ５６、旋回モータ６０、ウインチモータ６１、又は左・右側走行モータ５５、５９に発生する負荷圧力差により、走行速度の急変化を防止できる。

即ち、送油管Ａなどを持ち上げたうえで埋設場所に移動するため、走行時、走行速度の急変化の発生を減らすることによって、慣性に起因した送油管Ａの揺れを防止できる。

一方、走行直進弁６６の切換により第１、２油圧ポンプ５２、５３の閉鎖されるセンタバイパス通路６２、７７に高圧発生による過負荷が形成される。この際、走行直進弁６６を切り換えさせるパイロット信号圧Ｐｉ１、Ｐｉ２によりアンロード弁６８を開放させることによって、センタバイパス通路６２、７７の過負荷圧力に当たる作動油を油圧タンク６７に復帰せしめ、過負荷の発生を防止することができる。

この際、走行直進弁６６を切り換えさせるパイロット信号圧により第１、２油圧ポンプ５２、５３の斜板５２ａ、５３ａ傾転角を最小状態にし、吐出流量を最小化させる。

一方、走行直進弁６６が切り換えられた状態で、走行装置又は作業装置を単独で操作する場合を説明する。
パイロット制御弁７１を操作すると、作業装置用シャトル弁７３を通過する作業装置操作用パイロット信号圧によりセレクター弁６９(図において、左側に図示される)のスプールを、図において左側方向に切り換えさせる。

走行ペダル７２を操作すると、走行装置用シャトル弁７４を通過する走行装置操作用パイロット信号圧によりセレクター弁６９(図において、右側に図示される)のスプールを、図において左側方向に切り換えさせる。

そのことから、走行直進弁６６を切り換えさせるようにパイロットポンプ５４から吐き出されるパイロット信号圧のうち、アンロード弁６８へのパイロット信号圧Ｐｉ１、Ｐｉ２の供給が遮断されるので、該当アンロード弁６８のアンロード機能が停止されることになる。

したがって、第１油圧ポンプ５２のセンタバイパス通路７７又は第２油圧ポンプ５３のセンタバイパス通路６２に作動圧が形成されるので、走行装置又は作業装置を作動させることができる。

この際、走行直進弁６６は、ソレノイド弁７０を介して供給されるパイロット信号圧により切換モードを維持することによって、送油管Ａを持ち上げたうえで走行を行う場合、作業装置の操作有無に拘わらず、走行装置の走行速度を一定に保持することが可能となる。

本発明の実施例による掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システムは、掘削機に交換されるブームなどのような作業装置を用いて重量のある送油管などを持ち上げた状態で走行を行う場合、作業装置の方に供給される作動油が走行装置の方に供給されるのを遮断することができる。そのことから、走行速度の急変化を防止することによって、慣性に起因する被持上げ物の揺れを防止することができる。

５１ エンジン
５３ 第２油圧ポンプ
５５ 左側走行モータ
５７ 制御弁
５９ 右側走行モータ
６１ 第２作業装置
６３、６５ 制御弁
６７ 油圧タンク
６９ セレクター弁
７１ パイロット制御弁
７３ 作業装置用シャトル弁
７５ メインリリーフ弁
７７ センタバイパス通路
７９ 第２シャトル弁

Claims (6)

1. エンジンに連結される可変容量型第１、２油圧ポンプ及びパイロットポンプ、
   前記第１油圧ポンプに連結される左側走行モータ及びブームシリンダ、
   前記第１油圧ポンプのセンタバイパス通路に設けられ、切換時、左側走行モータ及びブームシリンダに供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁、
   前記第２油圧ポンプに連結される右側走行モータ、旋回モータ及びウインチモータ、
   前記第２油圧ポンプのセンタバイパス通路に設けられ、切換時、右側走行モータ、旋回モータ及びウインチモータに供給される作動油の流れ方向、量をそれぞれ制御する制御弁、
   前記第１油圧ポンプのセンタバイパス通路の上流側に設けられ、ブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータと、左・右側走行モータを同時に駆動させる作業モードを選択したとき、外部から供給される信号圧により切り換えられ、切換時、第１油圧ポンプの作動油をブームシリンダ用制御弁及び旋回モータ、ウインチモータ用制御弁にそれぞれ分配供給し、第２油圧ポンプの作動油を左側及び右側走行モータ用制御弁にそれぞれ分配供給する走行直進弁、
   前記走行直進弁を切り換えさせる信号圧により開放され、開放時、走行直進弁の切換によって第１、２油圧ポンプのセンタバイパス通路に過負荷が発生することを防止するアンロード弁、及び、
   前記走行直進弁の切換モード時、前記ブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータと、前記左・右側走行モータのうち、何れか一つを駆動させる場合、該当アンロード弁のアンロード機能を解除させるセレクター弁を含めることを特徴とする掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム。
2. 前記ブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータと、前記左・右側走行モータを同時に駆動させる作業モードを選択したとき、外部から電気的信号の入力に応じて切り換えられ、切換時、前記パイロットポンプからのパイロット信号圧を前記走行直進弁とセレクター弁とにそれぞれ供給するソレノイド弁を包含することを特徴とする請求項１に記載の掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム。
3. 前記ブームシリンダ、旋回モータ及びウインチモータを駆動させるように前記制御弁にパイロット信号圧を出力するパイロット制御弁と、
   前記左側走行モータ及び右側走行モータを駆動させるように走行装置用制御弁にパイロット信号圧を出力する走行ペダルとを包含することを特徴とする請求項２に記載の掘削及パイプレイング作業のための流量分配システム。
4. 前記パイロット制御弁の操作に応じて前記ブームシリンダ、旋回モータ、ウインチモータの操作信号をセレクター弁に出力するシャトル弁と、
   前記走行ペダルの操作に応じて、前記走行装置の操作信号をセレクター弁に出力する走行装置用シャトル弁を包含することを特徴とする請求項３に記載の掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム。
5. 前記走行直進弁の切換モード時、前記走行直進弁を切り換えさせるパイロット信号圧により前記アンロード弁を開放し、前記第１、２油圧ポンプの斜板傾転角を最小状態にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム。
6. 前記セレクター弁に供給されるパイロット信号圧と、第２油圧ポンプのセンタバイパス通路の下流側圧力とのうち選択された圧力により第２油圧ポンプの斜板傾転角を制御する第１シャトル弁と、
   前記セレクター弁に供給されるパイロット信号圧と、第１油圧ポンプのセンタバイパスの下流側圧力とのうち選択された圧力により第１油圧ポンプの斜板傾転角を制御する第２シャトル弁とを包含することを特徴とする請求項４に記載の掘削及びパイプレイング作業のための流量分配システム。

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