JP2017514079A - 液圧式の作業機械のための制御システム - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の可動性の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットの圧力オイルを供給するための複数の液圧式の作業回路（１２）、及び、機械部材による危険を避けるための作業回路用の非常停止回路（２４）を有する、液圧式の作業機械（１０）のための制御システムに関するものである。本発明に従い、非常停止回路（２４）が唯一の安全弁（２６）を有しており、当該安全弁（２６）がその入力部で複数の作業回路（１２）とそれぞれ少なくとも１つの分岐ライン（５２）を介して並行的に接続されており、また、出力部側で１つの圧力開放位置（５４）に接続されていること、が提案される。

Description

本発明は、特には、移動可能な又は固定式の粘性物質ポンプ、ミキサー車、ショベルカー、又は、クレーン車、といった液圧式の作業機械のための制御システムに関するものであり、当該液圧式の作業機械は、特には中央制御ユニットを介して制御可能な、複数の液圧式の作業回路を備えており、それらの液圧式の作業回路は、複数の可動性の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットの圧力オイルを供給するために調整されており、また、液圧式の作業機械は、機械部材による危険を避けるための、機械の動きを停止するために起動可能な、作業回路用の非常停止回路（緊急停止回路）を備えている。本発明は更に、その種の制御システムを備えた液圧式の作業機械に関している。

コンクリートポンプ車は、液圧式に可動する複数の機械部材を含んでおり、特には、現場敷地に必要とされるコンクリートを準備し、作業箇所に搬送するために、屈曲軸を介してジョイント接続された、コンクリート分配マストのマストアームを含んでいる。この種類の複雑なシステムにおける制御されていない様々な乱れは、作業環境又は機械に甚大な被害を導き得る。従って、場合によっては、機能プロセスに安全に介入し、望まれない様々なエラー結果及び破損を避けることが出来るような、安全回路或いは緊急回路が必要となる。

ＷＯ ９７／１８３９５

これに由来して本発明は、従来技術において知られている制御システムを更に改良し、また、可能な限り簡潔な手段で、同時に駆動する複数の液圧式の作業回路において、機械の動きを停止する、信頼性の高い非常停止機能を達成する、という課題に基づいている。

この課題を解決するために、請求項１或いは１５に記載の特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な構成及び実施形態は、従属請求項からもたらされる。

本発明は、全ての液圧式の作業回路を１つの共通の安全弁を介して圧力が除かれた状態に切り替え、また従って液圧的な駆動エネルギーを遮断することにより機械部材の運動を停止させる、という考えに基づいている。それに応じて、本発明に従い、緊急停止回路が唯一の安全弁を有することが提案され、当該安全弁はその入力部（入口部分）にて作業回路或いはその圧力オイル分岐部とそれぞれ少なくとも１つの分岐ラインを介して並列的に接続されており、また、出力側（出口部分側）で１つの圧力開放位置に連結されている。従って、それぞれの個別のアクチュエーター／消費装置が別々に検討されなければならないということなしに、消費装置のドライブユニット（運転ユニット）或いはアクチュエーターをごく僅かな切り替え消費でシャットダウンすることが可能である。従って、マストアームのような巨大な機械部材でも、危険をもたらす動きを、短い反応時間で停止させることが出来る。そのような非常停止は、従って、非常時における機械の動きを遮るが、これは、ここでは関連性のない、場合によっては減少された駆動エネルギー又は補助エネルギーを伴う種々の動きが依然として可能であるような緊急運転とは異なるものである。

有利には、安全弁は、方向弁として、通常駆動において占められる閉鎖位置と、非常停止機能を伝え、特には停止位置として弾性的に中心合わせされている貫流位置の間で、切替可能である。それにともない、（電気的な）制御に故障がある場合においても、安全位置を独立して取ることが保証される。

操作者に干渉の可能性を与えるために、安全弁が緊急停止入力部を介して手動で操作可能である場合が有利である。並行して、中央制御ユニットに自動の安全遮断部を組み込むこと、又は、弁を１つの適した安全要素を介して操作することも可能である。

有利には、安全弁は、電気液圧式の方向弁として電気的な制御ラインを介して操作可能である。これは特には、停電時においても緊急停止が保証されるように行われる。

開作業回路又は閉作業回路での駆動に応じて、圧力開放位置が圧力オイル源の逆流フィルター又はタンクによって形成されている場合が有利である。

異なる消費装置の間での短絡を防止するため、それぞれの分岐ラインに、安全弁の方向に通過可能な一つの逆止弁が配設されている場合が、有利である。

更なる構造上の簡潔化は、複数の逆止弁が１つの共通の弁ブロック（弁閉鎖部）に配設されていることによって、達成することが出来る。

特には粘性物質ポンプ用の有利な本発明の可能性は、少なくとも一つのアクチュエーターが調整ポンプに作用する調整シリンダーによって形成されていることによって、もたらされる。両方の調整チャンバーを同時に同一圧力で切り替えるために、調整シリンダーがそれぞれ一つの分岐ラインを介して、それ自体の両側（特には差動シリンダーの場合には底部側及びロッド側）で、安全弁の入力部に接続されている場合が、有利である。

少なくとも１つのドライブユニットが開駆動回路でポンプを介して圧力油による作用を受けている限り、分岐ラインが、ポンプ及びポンプの主オイル流内のドライブユニットの間で、分岐している場合又はその代わりにポンプコントローラーにて分岐している場合も、有利であり得る。

種々の安全要求を更に満たすために、位置監視部（ポジションモニター）を有する安全弁が設けられている場合が、有利である。

格別に有利な使用のために、作業回路が、粘性物質ポンプ、分配マスト、ミキサー（撹拌機）、アキュームレーター（蓄圧器）、支持脚部からなる一群の少なくとも１つの要素を駆動するために、調整されていること、が企図されている。

制御機能或いは運転機能を実現するため、複数の液圧式の作業回路はそれぞれ１つの、可動式の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットへ圧力オイルを供給するための、液圧式の圧力源を含んでいる。その際、複数の分岐ラインがそれぞれ、液圧式の圧力源の押圧側から或いは作業回路の圧力オイル分岐部から、安全弁の入力部へ通じていることが企図されている。

本発明に従う制御システムを備える液圧式の作業機械もまた、本発明の対象である。

本発明は以下において、図中において概略的に表された実施例を用いてより詳細に説明される。

緊急停止回路を備えるコンクリートポンプ車用の制御システムの液圧配線図を示す。

配線図内に単に象徴的に挿入されているコンクリートポンプ車１０は、液圧式の作業機械として、液圧式の作業回路１２を介して駆動される可動性の複数の機械部品を含んでいる、特には、液圧的に操作可能な屈曲ジョイント１６を備えるコンクリート分配マスト１４、液圧的に駆動される搬送ピストン及びパイプダイバータを備える２シリンダー式コンクリートポンプ１８、液圧式のミキサーを備え、ポンプ１８の上流に配されたコンクリート供給容器２０、及び、液圧的に張り出し可能な支持脚部を備える側方に展開可能なアウトリガー２２、を含んでいる。緊急時において、特には危険をもたらす、液圧に由来する全ての動きを、可能な限り簡潔な制御構成で、停止或いはシャットダウンすることを可能にするために、緊急停止回路２４が設けられており、当該緊急停止回路２４はただ一つの電気液圧式の安全弁２６を含んでいる。

全ての液圧式の作業回路１２は、１つの中央制御ユニット２８を介して、制御可能である。その際、複数の電気ライン３０が電気的な弁反転を可能にする。

コンクリートポンプ１８の液圧駆動の圧力オイル供給のために、２つの、斜板アキシャルピストンポンプとして形成されているリバース液圧ポンプ３２が設けられており、それらの斜板角度は調整シリンダー３４を介して調整可能である。調整シリンダー３４は、それぞれに割り当てられている１つの制御弁３６を介して、所望の搬送量に応じて操作され得る。それぞれの作業回路１２を介して、切り替え位置Ｉでは調整シリンダー３４の底部側での圧力作用が可能とされ、また、切り替え位置ＩＩでは調整シリンダー３４のロッド側での圧力作用が可能とされる。その際、この作業回路はそれぞれ、液圧式の圧力源（液圧ポンプ）２７からタンク３８へと通じており、また、制御弁３６及び調整シリンダー３４を含んでいる。そのようなポンプ制御の更なる詳細は、これに関連して参照される特許文献１からもたらされる。

分配マスト１４の圧力オイル供給は別の開作業回路１２、４０内で行われ、その作業回路においては、調整ポンプ４２は圧力源として、リバース液圧ポンプ３２と比較して明らかに、より僅かな油量を供給する。追加のポンプ４４は、コンクリート供給容器２０内のミキサーのモータ４６に、作業回路１２、４８を介して、液圧的な駆動エネルギーを供給する。更に、２シリンダー式コンクリートポンプ１８のパイプダイバータの切り替えを支援するために、アキュームレーター４７が、調整ポンプ５７によって負荷を与えられ得る圧力源として、設けられている。

安全弁２６は、２／２方向弁として、緊急停止機能を伝える貫流位置Ｉと遮断位置ＩＩの間で切り替え可能である。貫流位置Ｉが停止位置として電力なしで弾性的に中心合わせされている一方で、遮断位置ＩＩは通常駆動において操作要素５０によって、（制御ユニット２８及び／又は個別の緊急停止監視ユニットによって、）電気的に制御される。緊急停止入力装置５１を介して、操作要素５０の手動起動が可能である。その際、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １３８４９の要求を満たすために、安全弁２６の位置監視もまた調整されているべきである。

全ての液圧式の作業回路の圧力開放を介した緊急停止を実現するために、これらは、それぞれ少なくとも１つの分岐ライン５２を介して、互いに並行的に、安全弁２６の入力部に接続されている。それらの出力部は圧力開放位置５４に通じており、当該圧力開放位置５４は図示されている例ではタンク３８によって形成されている。閉回路での駆動では、吸引−逆流フィルターでの圧力開放も考えられる（不図示）。

安全弁２６は十分に大きく寸法決定されているので、最大の油量及び最低許容駆動温度の場合であっても、圧力開放を維持することを可能とするため、動圧は十分に小さい。

個々の消費装置の間での短絡を避けるために、複数の逆止弁５６が複数の分岐ライン５２に配設されている。これらは、１つの共通の弁ブロックに配設されていてもよいし又は分散的に配設されていてもよい。

リバース液圧ポンプ３２の大きな供給量に基いて、これらは、安全弁２６を介して直接的に圧力負荷を掛けられるべきではない。その代わりに、複数の調整シリンダー３４が、ロッド側及び底部側でそれぞれ１つの分岐路を介して、同圧力で接続されており、その結果、リバースポンプの斜板角度はそれ自体を「ゼロ搬送量」に合わせる。必要不可欠な最低圧力では、ストッロルが設けられてもよい。

開回路での駆動の場合、緊急停止状態においては、調整ポンプ４２のために示されているように、主オイル流を直接電気液圧式の安全弁２６を介して転流することが出来る。代替として、そのポンプコントローラーが、分岐ライン５２’を介して、圧力負荷を掛けられてもよい。

１０ 液圧式の作業機械、コンクリートポンプ車
１２ 液圧式の作業回路
１４ 分配マスト
１６ ドライブユニット
１８ 粘性物質用ポンプ
２０ コンクリート供給容器、ミキサー
２２ アウトリガー
２４ 緊急停止回路
２６ 安全弁
２８ 中央制御ユニット
３０ 電気ライン
３２ リバース液圧ポンプ
３４ 調整シリンダー
３７ 圧力源
３８ タンク
４２ ポンプ、圧力源
４４ ポンプ、圧力源
４６ ドライブユニット
４７ 圧力源、アキュームレーター
５１ 緊急停止入力部
５２ 分岐ライン
５４ 圧力開放位置
５６ 逆止弁
Ｉ 貫流位置（切り替え位置）
ＩＩ 遮断位置（切り替え位置）

Claims (15)

1. 液圧式の作業機械のための、特には移動可能な又は固定式の粘性物質ポンプ、ミキサー車、ショベルカー、又は、クレーン車のための、制御システムにして、
   特には１つの中央制御ユニット（２８）を介して制御可能な、液圧式の作業回路（１２）にして、複数の可動性の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットの圧力オイルを供給するための、複数の液圧式の作業回路（１２）を備え、また、前記機械部材による危険を避けるための、機械の動きを止めるために起動可能な、前記作業回路（１２）用の緊急停止回路（２４）を備えている、液圧式の作業機械のための、制御システムにおいて、
   前記緊急停止回路（２４）が唯一の安全弁（２６）を有しており、当該安全弁（２６）が、その入力部にて前記複数の作業回路（１２）とそれぞれ少なくとも１つの分岐ライン（５２）を介して並行的に接続されており、また、出力部側で１つの圧力開放位置（５４）に接続されていること、
   を特徴とする制御システム。
2. 請求項１に記載の制御システムにおいて、
   前記安全弁（２６）が、方向弁として、通常駆動において占められる遮断位置、及び、緊急停止機能を伝え、特には停止位置として弾性的に中心合わせされている貫流位置の間で、切替可能であること、
   を特徴とする制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の制御システムにおいて、
   前記安全弁（２６）が、操作者によって、緊急停止入力部（５１）を介して手動で操作可能であること、
   を特徴とする制御システム。
4. 請求項１から３にいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
   前記安全弁（２６）が、電気液圧式の方向弁として、電気的な制御ラインを介して操作可能であること、
   を特徴とする制御システム。
5. 請求項１から４にいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
   前記圧力開放位置（５４）が、圧力オイル源の吸引−逆流フィルター又はタンク（３８）によって、形成されていること、
   を特徴とする制御システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
   それぞれの分岐ライン（５２）に、前記安全弁（２６）の方向に貫流可能な１つの逆止弁（５６）が配設されていること、
   を特徴とする制御システム。
7. 請求項６に記載の制御システムにおいて、
   複数の前記逆止弁（５６）が、１つの共通の弁ブロックに配設されていること、
   を特徴とする制御システム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
   少なくとも１つのアクチュエーターが、調整ポンプに作用する調整シリンダー（３４）によって形成されていること、
   を特徴とする制御システム。
9. 請求項８に記載の制御システムにおいて、
   前記調整シリンダー（３４）が、それぞれ１つの分岐ライン（５２）を介して、底部側及びロッド側で、或いは、その両側で、前記安全弁（２６）の入力部に接続されていること、
   を特徴とする制御システム。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    少なくとも１つのドライブユニット（１６；４６）が、開駆動回路内でポンプ（４２；４４）を介して圧力オイルによる作用を受けていること、及び、前記分岐ライン（５２）が、ポンプ及びポンプの主オイル流内のドライブユニットの間で、又は、ポンプコントローラーにて、分岐していること、
    を特徴とする制御システム。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記安全弁（２６）が位置監視部を備えていること、
    を特徴とする制御システム。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    前記作業回路が、粘性物質用ポンプ（１８）、分配マスト（１４）、ミキサー（２０）、液圧式アキュームレーター（４７）、アウトリガー（２２）の一群から、少なくとも１つの要素を駆動するために、調整されていること、
    を特徴とする制御システム。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の制御システムにおいて、
    複数の液圧式の前記作業回路（１２）が、それぞれ、可動式の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットへ圧力オイルを供給するための、１つの液圧式の圧力源（３７、４２、４４、４７）を含んでいること、
    を特徴とする制御システム。
14. 請求項１３に記載の制御システムにおいて、
    複数の前記分岐ライン（５２）が、それぞれ、液圧式の前記圧力源（３７、４２、４４、４７）の押圧側から、前記安全弁（２６）の入力側へ通じていること、
    を特徴とする制御システム。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の制御システムを特徴とする、
    特にはコンクリートポンプ車、ミキサー車、ショベルカー、又はクレーン車といった液圧式の作業機械であって、可動式の機械部材のアクチュエーター及び／又はドライブユニットへ圧力オイルを供給するための、特には１つの中央制御ユニット（２８）を介して制御可能な、複数の液圧式の作業回路（１２）を備える作業機械（１０）。
    

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