JP2992451B2 - 建設機械におけるブレーカの姿勢制御装置 - Google Patents

建設機械におけるブレーカの姿勢制御装置

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JP2992451B2 JP6299001A JP29900194A JP2992451B2 JP 2992451 B2 JP2992451 B2 JP 2992451B2 JP 6299001 A JP6299001 A JP 6299001A JP 29900194 A JP29900194 A JP 29900194A JP 2992451 B2 JP2992451 B2 JP 2992451B2
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啓蔵 高橋
晋也 広瀬
暁明 程
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、岩石や構造物を破砕す
るブレーカを備えた建設機械におけるブレーカの姿勢制
御装置に関するものである。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
この種建設機械のなかには、チゼルの打撃力で岩石や構
造物を破砕する所謂ブレーカを備えるものがあるが、破
砕作業における作業効率を考慮すれば、前記チゼルを被
破砕物の破砕面に対して可及的に直角に押付けることが
望ましい。そこで従来では、被破砕物の破砕面に対して
チゼルを直角に押付けるべく、オペレータがマニュアル
で操作していたが、この操作は、被破砕物やブレーカか
ら離れた運転室で行われるため、操作性に劣る許りでな
く、正確な押付け操作が困難で効率的な破砕作業を期待
できないのが実状であった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる建設機械
におけるブレーカの姿勢制御装置を提供することを目的
として創作されたものであって、チゼルの打撃力に基づ
いて破砕作業を行うブレーカを備えた建設機械であっ
て、該建設機械に、ブレーカの姿勢を調整する姿勢調整
手段と、被破砕物に対するブレーカの姿勢を検知する姿
勢検知手段と、被破砕物に対してブレーカを略直角姿勢
にすべく姿勢検知手段の検知に基づいて姿勢調整手段に
作動指令を出力する直角調整制御手段とを設けるにあた
り、姿勢検知手段はチゼルの歪みゲージであって、該歪
みゲージを、チゼルに外嵌する円筒状保持部材の内周面
部に装着したことを特徴とするものである。また、前記
直角調整制御手段は、チゼル先端を基準点としてブレー
カの直角調整を行うことを特徴とするものである。ま
た、前記建設機械は、被破砕物に対するチゼルの押付け
を検知する押付け検知手段と、該手段の検知に基づいて
直角調整制御を自動的に実行する直角調整自動実行手段
とを備えていることを特徴とするものである。また、前
記建設機械は、姿勢検知手段の検知に基づいてブレーカ
の姿勢を表示する姿勢表示手段を備えていることを特徴
とするものである。そして本発明は、この構成によっ
て、被破砕物に対してチゼルを略直角に押付けることを
可能にして破砕作業における作業効率を向上させると共
に、オペレータによる姿勢調整操作を軽減して操作性の
向上も計ることができるようにしたものである。
【0004】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、1は建設機械の一例である油圧
ショベルであって、該油圧ショベル1は、クローラ式の
下部走行体2、該下部走行体2の上方に旋回自在に設け
られる上部旋回体3、該上部旋回体3の前端部に上下回
動自在に連結されるブーム4、該ブーム4の先端部に前
後回動自在に連結されるアーム5等で構成されるが、ア
ーム5の先端部には、作業用アタッチメントであるブレ
ーカ6が前後回動自在に連結されている。さらに、油圧
ショベル1には、上部旋回体3を旋回作動させる旋回モ
ータ(図示せず)、ブーム4を上下に回動させるブーム
シリンダ7、アーム5を前後に回動させるアームシリン
ダ8、ブレーカ6を前後に回動させるアタッチメントシ
リンダ9等の油圧アクチュエータが設けられるが、これ
らの基本構成は何れも従来通りである。
【0005】前記ブレーカ6は、ブレーカ本体を構成す
るシリンダ10、該シリンダ10の下端面から突出する
ように組込まれるチゼル11、下端面がチゼル11の上
端面に対向し、かつ上端部がガス室10a内に入り込む
ようにシリンダ10に上下摺動自在に組込まれる打撃ピ
ストン12、該打撃ピストン12を油圧昇降作動させる
ためのコントロールピストン13、打撃ピストン12の
作動ストロークを切換えるための変速ピストン14等で
構成されている。即ち、所定の操作に基づいてブレーカ
6に高圧油を供給すると、この高圧油がピストン高圧室
C1に入るため、打撃ピストン12は、ガス室10aに
注入される窒素ガスを圧縮しながら上昇する。この上昇
行程においては、コントロールピストン高圧室C2にも
高圧油が供給されるため、コントロールピストン13
は、下側に位置してピストン高圧室C1への圧油供給を
継続することになるが、打撃ピストン12の上昇終了に
伴ってパイロット室C3に高圧油が入ると、この高圧油
は、前記コントロールピストン高圧室C2よりも受圧面
積が大きいコントロールピストンパイロット室C4に達
してコントロールピストン13を上昇させる。そして、
コントロールピストン13が上昇すると、ピストン反転
室C5に高圧油が入り、その油圧力と圧縮された窒素ガ
スの膨張力とを受けて打撃ピストン12が力強く下降し
てチゼル11を打撃する。そして打撃後は、パイロット
室C3およびコントロールピストンパイロット室C4が
低圧となるため、コントロールピストン高圧室C2の圧
力でコントロールピストン13が下側に移動して前記上
昇行程に移行し、これらの一連動作を繰り返すことでチ
ゼル11に断続的な破砕力を与えるように構成されてい
る。
【0006】また、所定の操作に基づいて前記変速ピス
トン14に高圧油を供給すると、変速ピストン14は一
側方に移動して補助パイロット室C6をコントロールピ
ストンパイロット室C4に連通させる。つまり、前記補
助パイロット室C6は、上昇行程の中間位置でピストン
高圧室C1に連通し、その高圧油をコントロールピスト
ンパイロット室C4に供給するため、約半分のストロー
クで上昇行程を終了させ、その結果、打撃力を略半分に
制限する反面、打撃数を約2倍に増加させるようになっ
ている。
【0007】15は前記ガス室10a内の圧力変化を検
知する圧力センサ(押付け検知手段)であって、該圧力
センサ15は、被破砕物に対するチゼル11の押付け操
作を検知すべく設けられている。即ち、被破砕物に対し
てチゼル11を押付けた場合、その力を受けて打撃ピス
トン12が僅かに上昇して窒素ガスを圧縮するため、圧
力センサ15の圧力検知に基づいてチゼル11の押付け
操作を判断することができるようになっている。
【0008】さらに、16は前記チゼル11に外嵌する
円筒状の保持部材であって、該保持部材16は、チゼル
11の外周面に密着状に接当するため、チゼル11が被
破砕物に対して傾斜状に押付けられた場合には、傾斜角
に応じた曲げモーメントを受けて歪みを生じることにな
るが、保持部材16の内周面部には、周方向に所定間隔
を存して4個の歪みゲージ(姿勢検知手段)17が装着
されているため、該歪みゲージ17の検知に基づいてチ
ゼル11の傾斜方向および傾斜量を判断することができ
るようになっている。
【0009】さらに、18はマイクロコンピュータを用
いて構成されるコントローラ(直角調整制御手段)であ
って、該コントローラ18は、前記圧力センサ15、歪
みゲージ17、自動調整スイッチ19等から信号を入力
する一方、ブレーカ6のX方向の姿勢を調整する第一ア
クチュエータX、ブレーカ6のY方向の姿勢を調整する
第二アクチュエータY、ブレーカ6のZ方向の姿勢を調
整する第三アクチュエータZ、ブレーカ6の姿勢を表示
する表示装置20等に対して作動指令を出力するように
構成されている。つまり、コントローラ18には、ブレ
ーカ6の姿勢を自動調整する自動調整制御、ブレーカ6
の姿勢を表示装置20に表示する表示制御等の制御プロ
グラムが予め記憶設定されており、その制御手順をフロ
ーチャートに基づいて以下に詳述する。
【0010】さて、前記自動調整制御においては、まず
自動調整スイッチ20のON−OFFに基づいて自動調
整モードであることを確認し、しかる後、前記圧力セン
サ15の検知信号に基づいてチゼル11の押付け操作を
判断する。そして、該判断がYESの場合には、前記各
歪みゲージ17の検知値が所定の許容値を越えているか
否かを判断すると共に、該判断がNOである場合には、
チゼル11が被破砕物に対して略直角であると判断して
そのまま自動調整制御を抜けることになるが、何れかの
歪みゲージ17が許容値を越える歪みを検知した場合に
は、チゼル11の先端を基準点(固定点)としてブレー
カ6を直角姿勢に補正し得る第一アクチュエータXおよ
び第二アクチュエータYの作動位置(もしくは作動量)
を演算すると共に、該アクチュエータX、Yの作動に伴
うZ方向のズレを補正し得る第三アクチュエータZの作
動位置(もしくは作動量)を演算する。そして、これら
の演算を終了した後は、各アクチュエータX、Y、Zに
作動指令を出力して自動的な姿勢調整を行うと共に、被
破砕物に対して略直角となった段階でブレーカ作動を許
容するようになっている。
【0011】また、表示制御は、各歪みゲージ17の検
知値に基づいて被破砕物に対するブレーカ6の姿勢を
X、Y、Zの各方向について演算すると共に、その演算
結果を表示装置20に出力してブレーカ6の姿勢表示を
行うものである。
【0012】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、旋回モータ、ブームシリンダ7、アームシリンダ
8、アタッチメントシリンダ9の操作に基づいてブレー
カ6のチゼル11を被破砕物に押付けると、被破砕物に
対するブレーカ6の姿勢を歪みゲージ17の検知に基づ
いて判断すると共に、該判断に基づいてアクチュエータ
X、Y、Zを作動させてブレーカ6を略直角姿勢に自動
的に調整することになる。従って、いちいちマニュアル
操作でブレーカ姿勢を調整していた従来に比して操作労
力を著しく軽減できるうえに、極めて正確な姿勢調整を
行うことが可能になり、この結果、破砕作業における操
作性を著しく向上できる許りでなく、作業効率の大幅な
向上を計ることができる。
【0013】しかも、前記姿勢判断は、チゼル11が被
破砕物に対して傾斜状に押付けられた場合に生じる保持
部材16の歪み検知に基づいて行われるため、歪みゲー
ジ17の様に構造が簡略で安価なデバイスを用いて姿勢
検知ができることになり、この結果、構造の複雑化や大
幅なコストアップを確実に回避することができる。
【0014】さらに、前記自動調整は、チゼル11の先
端を基準点として行われるため、自動調整中にチゼル1
1の押付け位置がずれたり、チゼル11の押付けが外れ
たりするような不都合を確実に回避することができる。
【0015】また、前記自動調整は、チゼル11の押付
け検知に基づいて自動的に実行されるため、自動調整を
開始するための操作を不要にして操作労力をさらに軽減
することができる。
【0016】また、前記押付け力検知は、シリンダ10
に注入される窒素ガスが押付けに伴って圧縮されること
を利用して行われるため、単に圧力センサ15を設ける
程度の極めて簡略な構成で実施できるという利点があ
る。
【0017】また、ブレーカ6の姿勢を表示装置20に
表示するため、オペレータは、表示装置20の表示に基
づいて被破砕物に対するブレーカ6の姿勢を正確に把握
することができ、この結果、自動調整制御に基づく調整
状況を容易に確認できる許りでなく、手動調整モードに
おいても正確な姿勢調整を行うことが可能になる。
【0018】尚、本発明は、前記実施例に限定されない
ものであることは勿論であって、例えば、自動調整の方
向は、必ずしもX、Y、Zの全ての方向について行うこ
となく、少なくとも一方向の自動調整を行うものであれ
ば本発明の範囲に含まれるものである。また、前記実施
例では、専用のアクチュエータを設けてブレーカ姿勢を
調整しているが、旋回モータ、ブームシリンダ、アーム
シリンダ、アタッチメントシリンダ等の既存のアクチュ
エータを利用して自動調整を行うようにしても良いもの
であり、そしてこの場合には、アクチュエータの兼用化
に基づいて大幅なコストダウンを計ることができる。
【0019】
【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、ブレーカを用いて破砕作業を行う
場合には、被破砕物に対してチゼルを略直角に押付ける
ことが要求されるが、本発明においては、被破砕物に対
するブレーカの姿勢を検知すると共に、該検知に基づい
てブレーカの姿勢を自動的に調整するため、マニュアル
操作による姿勢調整が不要になる許りでなく、正確な姿
勢調整が可能になる。従って、破砕作業における操作労
力を軽減して操作性を著しく向上できるうえに、正確な
姿勢調整に基づいて効率の良い破砕作業を行うことがで
きる。
【0020】また、チゼル先端を基準点としてブレーカ
の直角調整を行うようにした場合には、自動調整中にチ
ゼルの押付け位置がずれたり、チゼルの押付けが外れた
りする不都合を防止できるという利点がある。
【0021】また、被破砕物に対するチゼルの押付けを
検知する押付け検知手段と、該手段の検知に基づいて直
角調整制御を自動的に実行する直角調整自動実行手段と
を設けた場合には、自動調整の開始操作が不要になるた
め、操作労力をさらに軽減して操作性の向上に寄与する
ことができる。
【0022】また、姿勢検知手段の検知に基づいてブレ
ーカの姿勢を表示する姿勢表示手段を設けた場合には、
自動調整に基づく調整状況を容易に把握できるうえに、
マニュアル調整においても正確な調整を可能にすること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブレーカを装着した油圧ショベルの斜視図であ
る。
【図2】ブレーカの概略縦断面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】制御機構の概略構成を示すブロック図である。
【図5】自動調整制御を示すフローチャートである。
【図6】表示制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 油圧ショベル 6 ブレーカ 11 チゼル 15 圧力センサ 17 歪みゲージ 18 コントローラ 20 表示装置 X 第一アクチュエータ Y 第二アクチュエータ Z 第三アクチュエータ
フロントページの続き (72)発明者 程 暁明 東京都世田谷区用賀四丁目10番1号 新 キャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 平林 繁 東京都世田谷区用賀四丁目10番1号 新 キャタピラー三菱株式会社内 (56)参考文献 実開 平6−27949(JP,U) 実公 平5−44715(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04G 23/08 E02F 9/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チゼルの打撃力に基づいて破砕作業を行
    うブレーカを備えた建設機械であって、該建設機械に、
    ブレーカの姿勢を調整する姿勢調整手段と、被破砕物に
    対するブレーカの姿勢を検知する姿勢検知手段と、被破
    砕物に対してブレーカを略直角姿勢にすべく姿勢検知手
    段の検知に基づいて姿勢調整手段に作動指令を出力する
    直角調整制御手段とを設けるにあたり、姿勢検知手段は
    チゼルの歪みゲージであって、該歪みゲージを、チゼル
    に外嵌する円筒状保持部材の内周面部に装着したことを
    特徴とする建設機械におけるブレーカの姿勢制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の直角調整制御手段は、チゼル
    先端を基準点としてブレーカの直角調整を行うことを特
    徴とする建設機械におけるブレーカの姿勢制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1の建設機械は、被破砕物に対す
    るチゼルの押付けを検知する押付け検知手段と、該手段
    の検知に基づいて直角調整制御を自動的に実行する直角
    調整自動実行手段とを備えていることを特徴とする建設
    機械におけるブレーカの姿勢制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項1の建設機械は、姿勢検知手段の
    検知に基づいてブレーカの姿勢を表示する姿勢表示手段
    を備えていることを特徴とする建設機械におけるブレー
    カの姿勢制御装置。
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EP3889388A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-06 Sandvik Mining and Construction Oy Apparatus, rock breaking machine and method of monitoring rock breaking machine
JP2024018117A (ja) * 2022-07-29 2024-02-08 コベルコ建機株式会社 ブレーカ姿勢判定装置及びこれを備えた作業機械

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