JP2011052372A - ショベルクレーン - Google Patents

Abstract

【課題】クレーン仕様の場合、吊り荷重が重くなるほど旋回速度を遅くなるようにした、また旋回アクチュエータの単独操作あるいは他のアクチュエータとの連動操作においても吊り荷重が重くなるほど旋回速度が遅くなるようにしたショベルクレーンを提供する。
【解決手段】クレーン仕様のときには油圧ポンプの吐出流量および投入馬力を、作業アームの吊り荷重が重くなるほど小さくなるように制御する、制御装置を備える。また、制御装置は、旋回アクチュエータの単独操作のときには他のアクチュエータとの連動操作のときよりも、油圧ポンプの吐出流量および投入馬力の閾値を小さく設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベルをベースとした、通常仕様とクレーン仕様とに切換え可能なショベルクレーンの制御装置に関する。

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って土砂の掘削・積込などの作業を行なう通常仕様と、作業アームのバケットの部分に取付けた吊りフックによって吊り作業を行なうクレーン仕様とに選択可能に切換えることができる。

クレーン仕様においては、吊り荷の扱いを容易にするために、旋回アクチュエータの操作がＯＮになると油圧ポンプの吐出流量を小流量に変更し、旋回アクチュエータへの供給油量を減少させて旋回操作時のみ旋回速度を抑制するようにしている。通常仕様においては、旋回速度を通常の速い速度にしてバケットなどによる作業性を向上させている（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は、旋回の速度を下げるようにしているが、吊り荷が重くても軽くても旋回速度が変わらない。したがって、吊り荷を吊っての旋回操作がやりにくい。また、旋回操作と吊り荷の吊り上げ操作を同時に行う連動操作のときには、通常のショベル仕様と同じ速い速度設定になるのでクレーンの操作性が良くない。

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、ショベルクレーンにおいて、クレーン仕様の場合、吊り荷重が重くなるほど旋回の速度を遅くなるようにしたショベルクレーンを提供することである。他の技術的課題は、クレーン仕様の場合、旋回アクチュエータの単独操作あるいは旋回と他のアクチュエータの連動操作においても、吊り荷重が重くなるほど旋回の速度が遅くなるようにした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ショベルクレーンとして、通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切換えられ、旋回および作業アームのアクチュエータが可変容量型の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は、油圧ポンプの吐出流量および投入馬力を、作業アームの吊り荷重が重くなるほど小さくなるように制御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。

他の技術的課題を解決するショベルクレーンとして、制御装置は、旋回アクチュエータの単独操作あるいは旋回と作業アームのアクチュエータの連動操作によって、油圧ポンプの吐出流量および投入馬力の閾値を、単独操作のときには連動操作のときよりも小さく設定する、ことを特徴とするショベルクレーンが提供される。

本発明に従って構成されたショベルクレーンは、クレーン仕様のときには、作業アームの吊り荷重によって油圧ポンプの吐出流量と投入馬力を調整し吊り荷重が重くなるほど吐出流量と投入馬力を下げる。さらに、旋回アクチュエータの単独操作と、旋回と作業アームのアクチュエータの連動操作とで、油圧ポンプの吐出流量と投入馬力の閾値を単独操作のときには連動操作のときよりも下げる。

したがって、クレーン仕様の場合、吊り荷重が重くなるほど旋回の速度を遅くすることができ、旋回アクチュエータの単独操作あるいは旋回と他のアクチュエータの連動操作においても、吊り荷重が重くなるほど旋回の速度を遅くすることができる。

そして、吊り荷重が重くなるほどアクチュエータの作動速度が下がり、かつ加速が緩やかになり、吊り荷がないときはアクチュエータの作動速度が通常の速い速度となるので、クレーン作業がより容易になり、作業の能率を向上させることができる。

本発明に従って構成された制御装置を備えたショベルクレーンの油圧制御回路図。 図１の制御装置の制御ブロック図。 図１の油圧ポンプの特性線図。 図２のポンプ投入馬力設定器の特性線図。 図２のポンプ流量設定器の特性線図。 ショベルクレーンの構成説明図。

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６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の上に水平方向に旋回自在に取付けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に取付けられた作業アーム５２と、作業アーム５２の先端に取付けられたバケット５と、バケット５に取付けられた吊りフック６を備えている。吊り作業においては、吊りフック６によって吊り荷Ｗが吊られる。

作業アーム５２は、上部旋回体２に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム３、ブーム３の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム４を備えている。アーム４の先端にバケット５が取付けられている。上部旋回体２とブーム３の間にはブーム３を作動させるアクチュエータであるブームシリンダ３ａが、ブーム３とアーム４の間にはアーム４を作動させるアクチュエータであるアームシリンダ４ａが、アーム４とバケット５の間にはバケット５を作動させるアクチュエータであるバケットシリンダ５ａが備えられている。

上部旋回体２と下部走行体１の間には、上部旋回体２を旋回させる油圧アクチュエータである旋回モータ１６が取付けられている。

ブーム３の上部旋回体２への取付部にはブーム３の揺動角を検出するブーム角センサ７が、アーム４のブーム３への取付部にはアーム４の揺動角を検出するアーム角センサ８が取付けられている。ブームシリンダ３ａのヘッド側にはブームヘッド圧センサ９が、ロッド側にはブームロッド圧センサ１０が取付けられている。

図６とともに図１を参照して説明する。ショベルクレーン５０の油圧アクチュエータであるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ、バケットシリンダ５ａ、走行モータ１５ａ、１５ｂ、および旋回モータ１６は、コントロールバルブ１３のそれぞれに対応した方向制御弁を介して、エンジンＥにより駆動される一対の可変容量型の油圧ポンプ１１，１２の吐出油によって作動される。油圧ポンプ１１，１２はそれぞれ可変容量制御装置としての斜板制御装置１１ａ、１２ａを備えている。コントロールバルブ１３は、油圧ポンプ１１，１２それぞれに対応したセンタバイパス通路の出口側に、周知のネガコン圧生成用のリリーフ弁１４ａ、１４ｂを備えている。

ショベルクレーン５０は、通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切換えるクレーンモードスイッチ２９を備え、クレーン仕様のときに油圧ポンプ１１，１２の吐出流量および投入馬力を制御する制御装置５４を備えている。制御装置５４は、油圧ポンプ１１，１２の吐出流量および投入馬力を制御するコントローラ２５と、コントローラ２５の設定に基づいて、油圧ポンプ１１，１２に、吐出流量調整のネガコン圧を出力するネガコン圧制御弁であるネガコン圧制御電磁比例減圧弁１７および投入馬力調整のパワーシフト圧を出力するパワーシフト圧制御弁であるパワーシフト圧制御電磁比例減圧弁１９を備えている。

電磁比例減圧弁１７は、パイロット圧力源２３のパイロット圧油をコントローラ２５の出力に基づいて制御する。そして、シャトル弁１８ａ、１８ｂを介して、この出力とコントロールバルブ１３からのネガコン圧との高圧側が選択され、斜板制御装置１１ａ、１２ａに出力される。

電磁比例減圧弁１９は、パイロット圧力源２３のパイロット圧油をコントローラ２５の出力に基づいて制御し斜板制御装置１１ａ、１２ａに出力する。

コントローラ２５には前記の、クレーンモードスイッチ２９、ブーム角センサ７、アーム角センサ８、ブームヘッド圧センサ９、ブームロッド圧センサ１０が接続されている。

コントローラ２５にはさらに、旋回操作スイッチ２６および作業アーム操作スイッチ２７が接続されている。旋回操作スイッチ２６は、コントロールバルブ１３の旋回モータ１６に対応した方向制御弁を操作するパイロット油圧により旋回操作の有無を検出する。また、作業アーム操作スイッチ２７は、コントロールバルブ１３の作業アーム５２のアクチュエータであるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ、バケットシリンダ５ａに対応した方向制御弁を操作するパイロット油圧により作業アーム操作の有無を検出する。

コントローラ２５について図２を参照して説明する。

コントローラ２５は、吊り上げ荷重演算器３０で、ブーム角センサ７、アーム角センサ８、ブームヘッド圧センサ９，ブームロッド圧センサ１０の信号と、作業アーム５２の重量、重心位置、寸法などのデータを予め入力した作業アームデータ記憶器３１のデータに基づいて吊り上げ荷重を演算する。

演算した吊り上げ荷重の変動成分をフィルタ３２で除去して滑らかな荷重値にし、この荷重値に基づいて旋回単独操作ポンプ投入馬力設定器３５、連動操作ポンプ投入馬力設定器３６、旋回単独操作ポンプ流量設定器３９、および連動操作ポンプ流量設定器４０で吊り上げ荷重に応じたポンプ投入馬力およびポンプ流量を設定する。

信号反転器３３で作業アーム操作スイッチ２７の信号を反転し論理演算器３４で旋回操作スイッチ２６の信号と論理演算を行う。旋回単独操作の時は論理演算器３４の出力はＯＮになる。この信号に基づいて、信号切換器３７および４１によって、ポンプ投入馬力設定器３５，３６およびポンプ流量設定器３９，４０の旋回単独操作／連動操作を切換え、その出力によってバルブ駆動器３８を介してパワーシフト圧制御電磁比例減圧弁１９、同時にバルブ駆動器４２を介してネガコン圧制御電磁比例減圧弁１７を制御する。

図３を参照して可変容量型の油圧ポンプ１１，１２のポンプ吐出流量とポンプ吐出圧力の関係について説明する。この図は、ポンプの吐出流量と吐出圧力の積である馬力の、最大馬力線、最小馬力線、変動する中間馬力線（点線）の例を示した周知のものである。

図４を参照してポンプ投入馬力設定器３５，３６について説明する。ポンプ投入馬力は吊り上げ荷重が重く（大きく）なるほど小さくなるように設定され、設定器３５の旋回単独操作（破線で示す）では設定器３６の連動操作（実線で示す）のときよりも閾値が小さく設定される。

図５を参照してポンプ流量設定器３９，４０について説明する。ポンプ吐出流量は吊り上げ荷重が重く（大きく）なるほど小さくなるように設定され、設定器３９の旋回単独操作（破線で示す）では設定器４０の連動操作（実線で示す）のときよりも閾値が小さく設定される。ただし、吊り上げ荷重無負荷の最大流量は、設定器３９の旋回単独操作、設定器４０の連動操作とも同じに設定されている。

図１〜図５、主として図２を参照して、ショベルクレーンの制御装置５４の作用効果について説明する。

（１）吊り上げ無負荷、旋回単独あるいは連動操作：
吊り上げ荷重無負荷で旋回単独操作の場合には、ポンプ吐出流量（図５）は最大に設定されるので、通常仕様と同じ旋回速度を得ることができる。また、無負荷で連動操作の場合には、ポンプ投入馬力は図４の実線、ポンプ吐出流量は図５の実線に設定されるので、旋回単独操作と同様に通常仕様と同じ作動速度が得られる。

（２）吊り上げ負荷時、旋回単独操作：
吊り上げ負荷時で旋回単独操作の場合には、吊り上げ荷重が重く（大きく）なると、図３のポンプ特性の最小馬力線に近づくので、旋回加速時に緩やかに加速される。また、吊り上げ荷重が重く（大きく）なるとポンプ吐出流量は抑える方向に制御される（図５の破線）ので、吊り上げ荷重が大きくなるほど旋回速度が遅くなる。

（３）吊り上げ負荷時、連動操作：
連動操作（図４、図５の実線）では、単独操作と同様に吊上げ荷重が大きくなるとポンプ投入馬力およびポンプ吐出流量が下がる方向に制御されるので、吊り上げ荷重が重くなると緩やかに加速され、かつ最大吐出流量が少なくなるので吊り上げ荷重が重くなるほど全体的に作動速度が下がる。

（４）本発明に従って構成されたショベルクレーン５０は、クレーン仕様のときには、作業アーム５２の吊り荷重によって油圧ポンプ１１，１２の吐出流量と投入馬力を調整し吊り荷重が重くなるほど吐出流量と投入馬力を下げる。さらに、旋回アクチュエータの単独操作と、旋回と作業アームのアクチュエータの連動操作とで、油圧ポンプ１１，１２の吐出流量と投入馬力の閾値を単独操作のときには連動操作のときよりも下げる。

したがって、クレーン仕様の場合、吊り荷重が重くなるほどアクチュエータの作動速度が下がり、かつ加速が緩やかになり、吊り荷がないときはアクチュエータの作動速度が通常の速い速度となるので、クレーン作業がより容易になり、作業の能率を向上させることができる。

１１，１２：油圧ポンプ
１７：ネガコン圧制御電磁比例減圧弁（ネガコン圧制御弁）
１９：パワーシフト圧制御電磁比例減圧弁（パワーシフト圧制御弁）
２５：コントローラ
５０：ショベルクレーン
５２：作業アーム
５４：制御装置

Claims (4)

1. 通常仕様とクレーン仕様とに選択可能に切換えられ、旋回および作業アームのアクチュエータが可変容量型の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は、油圧ポンプの吐出流量および投入馬力を、作業アームの吊り荷重が重くなるほど小さくなるように制御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、
   作業アームのアクチュエータの油圧力および姿勢に基づいて演算した吊り荷重の大きさに応じてポンプの吐出流量および投入馬力を設定するコントローラと、
   コントローラの設定に基づいて、油圧ポンプに、吐出流量調整のネガコン圧を出力するネガコン圧制御弁および投入馬力調整のパワーシフト圧を出力するパワーシフト圧制御弁と、を備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載のショベルクレーン。
3. 請求項１または２記載のショベルクレーンにおいて、
   制御装置が、
   旋回アクチュエータの単独操作あるいは旋回と作業アームのアクチュエータの連動操作によって、油圧ポンプの吐出流量および投入馬力の閾値を、単独操作のときには連動操作のときよりも小さく設定する、
   ことを特徴とするショベルクレーン。
4. 請求項３記載のショベルクレーンにおいて、
   制御装置のコントローラが、
   吊り荷重に応じたポンプの吐出流量および投入馬力の設定を、旋回と作業アームのアクチュエータの連動操作時と、連動操作時よりも閾値を小さくした旋回アクチュエータの単独操作時の２種類とし、
   旋回と作業アームのアクチュエータの操作の有無に基づいて、単独操作のときには単独操作時の信号を、連動操作のときには連動操作時の信号を、ネガコン圧制御弁およびパワーシフト圧制御弁に出力する、
   ことを特徴とするショベルクレーン。

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