JP3177097B2 - 建設機械の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば油圧ショベル等
の作業機、特に、予備のアクチュエータを備え、その予
備のアクチュエータの操作を既存のアクチュエータの操
作レバーと共用させている作業機の安全装置に関する。

【０００２】

【従来技術】図７および図８を用いて、従来技術による
既存のアクチュエータの操作レバーを予備のアクチュエ
ータの操作に共用している作業機の操作回路について説
明する。 図７は、この種の作業機、例えばホイール式
油圧ショベルの全体図で、図８は、その操作回路を示し
た図である。

【０００３】図７において、予備のアタッチメントとし
てのブレード１は、上下動可能に走行体２に設けられ、
走行体２上には、運転室３，機械室４および作業装置５
等からなる旋回体６が旋回可能に設けられている。作業
装置５は、一端側が旋回体６に俯仰動可能に設けられた
ブーム７と、このブーム７の他端側にその一端側が俯仰
動可能に設けられたアーム８と、このアーム８の他端側
に回動可能に設けられたバケット９とからなり、これら
は、作業用の既存のアクチュエータとしてのブームシリ
ンダ１０，アームシリンダ１１およびバケットシリンダ
１２によってそれぞれ駆動されるようになっている。ま
たブレード１は、図示しない予備のアクチュエータとし
てのブレードシリンダ１３によって駆動される。

【０００４】運転室３内には、作業装置５，旋回体６，
走行体２およびブレード１を操作する操作レバー等が配
置されているが、油圧ショベルの場合、操作対象が多数
あるため、例えばブーム７とバケット９、アーム８と旋
回体６というように１つの操作レバーで２つのアクチュ
エータを操作する一対の操作レバーが左右に設けられ
る。運転室３内のスペースは、オペレータが１人入れる
程度しかないため、ブレード１等の予備のアタッチメン
トの操作レバーを新たに追加することは、運転室３内の
レイアウト、美観の問題があり難しい。そこで従来、既
存の操作レバーで予備のアタッチメントの操作を共用す
ることが行われている。以下、その内容を図８を用いて
説明する。

【０００５】図において、１４は、ブームシリンダ１０
およびブレードシリンダ１３の油圧ポンプ、１５，１６
は、油圧ポンプ１４およびブームシリンダ１０，ブレー
ドシリンダ１３との間に介在され、ブームシリンダ１
０，ブレードシリンダ１３の駆動を制御する制御弁であ
る。これら制御弁１５，１６は、油圧パイロットによっ
て駆動されるもので、それぞれパイロット室１５Ａ，１
５Ｂおよび１６Ａ，１６Ｂを備えている。１７は油圧パ
イロット弁で、油圧ポンプ１８に接続される減圧弁１
９，２０からなり、操作レバー２１の操作量に応じた圧
油の圧力を出力する。この油圧パイロット弁１７は、後
述する切換弁２２によって、制御弁１５，１６のパイロ
ット室１５Ａ，１５Ｂおよび１６Ａ，１６Ｂと選択的に
接続される。電磁切換弁２２がスイッチ２４のオン，オ
フによって第１の切換位置２２Ａに切換わると、油圧パ
イロット弁１７と制御弁１５のパイロット室１５Ａ，１
５Ｂとが接続されるとともに、制御弁１６のパイロット
室１６Ａ，１６Ｂがタンク２３に接続される。第２の切
換位置２２Ｂに切換わると、油圧パイロット弁１７と制
御弁１６のパイロット室１６Ａ，１６Ｂとが接続される
とともに、制御弁１５のパイロット室１５Ａ，１５Ｂが
タンク２３に接続される。

【０００６】２５は切換弁２２の電源、２６は、油圧ポ
ンプ１４，制御弁１５，１６およびブームシリンダ１
０，ブレードシリンダ１３からなる駆動回路内の圧油の
最高圧力を規定するリリーフ弁、２７は、油圧ポンプ１
８，油圧パイロット弁１７，切換弁２２，および各制御
弁１５，１６の各パイロット室１５Ａ，１５Ｂ、１６
Ａ，１６Ｂからなる操作回路内の圧油の最高圧力を規定
するリリーフ弁である。

【０００７】以上のように構成される従来技術におい
て、操作レバー２１によるブーム操作とブレード操作は
それぞれ次のように行われる。

【０００８】通常のブーム７の作業時には、スイッチ２
４を図のようにオフ状態にし、切換弁２２を第１の切換
位置２２Ａに保持する。例えば操作レバー２１を図中Ａ
方向に操作すると、油圧ポンプ１８から吐出される圧油
は、油圧パイロット弁１７の減圧弁２０によってその操
作量に応じて減圧され、この圧力が切換弁２２を介して
制御弁１５のパイロット室１５Ａに伝達され、制御弁１
５は図中右位置に移動する。ブームシリンダ１０のボト
ム側室は油圧ポンプ１４と接続され、ロッド側室はタン
ク２３に接続され、その結果、ブームシリンダ１０は伸
張し、ブーム７は上げ動作する。

【０００９】ブレード１の作業時には、スイッチ２４を
オン状態とする。これにより、切換弁２２は第２の切換
位置２２Ｂに切り換わり、油圧パイロット弁１７と、制
御弁１６のパイロット室１６Ａ，１６Ｂとが接続される
とともに、制御弁１５のパイロット室１５Ａ，１５Ｂは
タンク２３に接続される。制御弁１５は図示するばねに
よって中立位置に保持される。操作レバー２１を図中Ａ
方向に操作すると、上述したように減圧弁２０から出力
される圧力が切換弁２２を介して制御弁１６のパイロッ
ト室１６Ａに伝達され、制御弁１６は図中右位置に移動
する。するとブレードシリンダ１３のボトム側室は油圧
ポンプ１４と接続され、ロッド側室はタンク２３に接続
され、その結果、ブレードシリンダ１３は伸張し、ブレ
ード１は上昇する。

【００１０】なお、操作レバー２１を図中Ｂ方向に操作
した場合も、その基本的な動きは同様である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
技術にあっては、切換弁２２が機械的あるいは電気的に
故障した場合、例えば、ゴミによって切換弁２２のスプ
ールがスティックしたり、電気の接触不良等により切り
換わらなくなった場合に、オペレータがブレード１を作
動させようとスイッチ２４をオンして操作レバー２１を
操作すると、ブーム７が作動するおそれがある。

【００１２】本発明の目的は、少なくとも２つのアクチ
ュエータのいずれか一方を選択手段で選択して共通の操
作手段で操作するようにした建設機械において、オペレ
ータが他方のアクチュエータを選択する操作をしたとき
に選択手段が作動不良を引き起こした場合に、その状態
をオペレータに知らせるようにした作業機の安全装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応づけて本発明を説明すると、本発明は、原動機によっ
て駆動される少なくとも２つのアクチュエータ１０，１
３と、２つのアクチュエータ１０，１３のうち操作する
１つのアクチュエータを選択する選択手段２８と、前記
選択手段２８で選択されたアクチュエータを操作する単
一の操作手段１７とを備えた建設機械の安全装置に適用
される。そして請求項１の発明は、前記選択手段２８の
作動状態を検出する検出手段２９と、この検出手段２９
により前記選択手段２８の作動不良が検出されたとき警
告を発する警告手段３２とを設けたことにより、上述し
た目的が達成される。

【００１４】請求項２の発明は、原動機によって駆動さ
れる油圧源１４と、この油圧源１４からの圧油によって
駆動される少なくとも２つのアクチュエータ１０，１３
と、前記アクチュエータ１０，１３の駆動をそれぞれ制
御する少なくとも２つの制御弁１５，１６と、前記制御
弁１５，１６を操作する単一の操作手段１７と、前記少
なくとも２つの制御弁１５，１６のうち１つを選択的に
操作するための選択手段２８とを備えた建設機械の安全
装置に適用される。そして請求項２の発明は、前記選択
手段２８の作動状態を検出する検出手段２９と、この検
出手段２９により前記選択手段２８の作動不良が検出さ
れたとき警告を発する警告手段３２とを設け、これによ
り上述した目的が達成される。

【００１５】請求項３の発明は、図２に示すように前記
検出手段２９により前記選択手段２８の作動不良が検出
されたとき、前記操作手段１７が操作されても前記アク
チュエータを作動不能とするロック装置３３を設けたも
のである。

【００１６】請求項４の発明は、図３に示すように前記
検出手段２９により前記選択手段２８の作動不良が検出
されたとき、原動機３７の回転数を予め設定された回転
数に低減する原動機制御手段３５，３６を設けたもので
ある。

【００１７】

【作用】請求項１の発明では、選択手段２８が作動不良
を起こし、単一の操作手段１７によって操作される２つ
のアクチュエータ１０，１３のうちの１つのアクチュエ
ータ１３を選択できなくなった場合、その選択手段２８
の作動不良が検出手段２９によって検出され、その状態
は警告手段３２によってオペレータに報知される。請求
項２の発明では、選択手段２８が作動不良を起こして１
つの制御弁１６を選択できないとき、その状態が検出手
段２９によって検出され、その状態は警告手段３２によ
ってオペレータに報知される。請求項３の発明では、選
択手段２８の作動不良の状態が検出手段２９によって検
出されると、その状態が警告手段３２によってオペレー
タに報知されるとともに、ロック装置３３の作動により
操作手段１７が操作されてもアクチュエータ１０の作動
が防止される。請求項４の発明では、選択手段２８の作
動不良の状態が検出手段２９によって検出されると、そ
の状態が警告手段３２によってオペレータに報知される
とともに、原動機制御手段３５，３６によって原動機の
回転数が予め設定される低回転数に変更される。

【００１８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために、実施例の図を用いたがこれにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１９】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１に、第２の実施
例を図２に、第３の実施例を図３に、第４の実施例を図
４に、第５の実施例を図５，図６に示す。なお、上述の
従来技術（図７，図８）と同一の構成のものには同一の
符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００２０】図１において、２８は、油圧パイロット弁
１７と制御弁１５，１６との間に介在される電磁切換弁
であり、スイッチ２４のオン，オフにより第１の切換位
置２８Ａと第２の切換位置２８Ｂとの間で切換わる。切
換弁２８が第１の切換位置２８Ａに切換わると、油圧パ
イロット弁１７と制御弁１５のパイロット室１５Ａ，１
５Ｂとが接続されるとともに、制御弁１６のパイロット
室１６Ａ，１６Ｂがタンク２３に接続される。第２の切
換位置２８Ｂに切換わると、油圧パイロット弁１７と制
御弁１６のパイロット室１６Ａ，１６Ｂとが接続される
とともに、制御弁１５のパイロット室１５Ａ，１５Ｂが
タンク２３に接続される。この切換弁２８には、第１の
切換位置２８Ａでタンク２３に接続され、第２の切換位
置２８Ｂで油圧ポンプ１８に接続される圧力検出ポート
２８ｃが設けられている。２９は、圧力検出ポート２８
ｃに接続された圧力スイッチであり、この圧力スイッチ
２９は、圧力検出ポート２８ｃに所定の圧力が作用する
と接点が開放、圧力検出ポート２８ｃがタンク圧になる
と接点が閉成する。３０はリレーであり、そのリレーコ
イルはスイッチ２４を介して電源２５に接続され、接点
は圧力スイッチ２９を介して電源２５に接続される。３
２は、後述する遅延装置３１を介してリレー３０の出力
側に接続されるブザーである。

【００２１】以上のように構成される第１の実施例にあ
っては、スイッチ２４をオフしてブーム操作を行う場
合、およびスイッチ２４をオンしてブレード操作を行う
場合の制御弁１５，１６およびブームシリンダ１０，ブ
レードシリンダ１３の動作については、従来技術と同様
である。そこで以下では、切換弁２８が正常に作動する
場合と、正常に作動しない場合をどのように検出し、作
動不良の場合にどのようにしてブザー３２を作動させる
かについて説明する。

【００２２】（１）切換弁２８が正常に作動する場合 ブーム７による作業を行うためにスイッチ２４がオフさ
れている状態では、切換弁２８は第１の切換位置２８Ａ
に保持され、圧力検出ポート２８ｃはタンク２３に接続
される。そのため、圧力スイッチ２９の接点は閉状態を
維持し、リレー３０の接点は電源２５と接続されるが、
スイッチ２４がオフであるため、リレー３０のコイルは
励磁されず、電源２５とブザー３２とはリレー接点の開
放により遮断状態となり、ブザー３２は鳴らない。

【００２３】ブレード１による作業を行うためにスイッ
チ２４をオン状態にすると、リレー３０のコイルが励磁
されて接点が閉じるから、電源２５とブザー３２は遅延
装置３１を介して接続される。しかし同時に、切換弁２
８は第２の切換位置２８Ｂに切り換わり、圧力検出ポー
ト２８ｃが油圧ポンプ１８に接続されるため、圧力スイ
ッチ２９にはこのポンプ圧が作用してその接点が開放さ
れ、電源２５とリレー３０の接点とが遮断される。よっ
てブザー３２は鳴らない。なお、遅延装置３１は、スイ
ッチ２４をオン状態としたとき、切換弁２８が第２の切
換位置２８Ｂに切り換わりポンプ圧が圧力スイッチ２９
に作用するまでの間にブザー３２が鳴るのを防止するも
のである。

【００２４】（２）切換弁２８がゴミなどによりスティ
ックし、作動不良となった場合 切換弁２８がスティックしている場合には、ブレード１
を操作するためにスイッチ２４をオン状態にしても切換
弁２８は作動せず、第１の切換位置２８Ａを保持する。
圧力検出ポート２８ｃはタンク２３に接続されたままと
なり、圧力スイッチ２９の接点は閉状態を維持する。し
たがって、電源２５とリレー３０の接点とは圧力スイッ
チ２９の閉成により接続される。一方、スイッチ２４を
オン状態にしたことでリレー３０のコイルは励磁されて
リレー接点が閉じるので、電源２５とブザー３２は遅延
装置３１を介して接続され、ブザー３２が鳴り出す。

【００２５】これにより、ブレード１を操作するために
スイッチ２４をオン状態にしても切換弁２８が作動しな
い場合には、操作レバー２１を操作するとブーム７が動
きだす状態であることをオペレータに知らせることがで
きる。

【００２６】図２により第２の実施例を説明する。これ
は、第１の実施例の構成に加え、図２に示すように、油
圧ポンプ１８と油圧パイロット弁１７との間にロック弁
３３を介在させ、遅延装置３１から出力される信号によ
ってブザー３２とともにそのロック弁３３を作動させる
ようにしたものである。このロック弁３３は、油圧ポン
プ１８から吐出される圧油を油圧パイロット弁１７に連
通する位置３３Ａと、遮断する位置３３Ｂとの間で切換
可能な弁であり、上述したように切換弁２８が作動不良
を起こしたときに、ロック弁３３は遮断位置３３Ｂに切
り換えられる。

【００２７】この第２の実施例では、スイッチ２４をオ
ン状態にしても切換弁２８が切り換わらなかった場合、
第１の実施例と同様にブザー３２が鳴動されるのと同時
にロック弁３３が遮断位置３３Ｂに切り換えられ、油圧
ポンプ１８から吐出される圧油はロック弁３３で遮断さ
れ、操作レバー２１を操作しても制御弁１５は作動しな
い。

【００２８】これにより、オペレータに切換弁２８が切
り換わっていないことを知らせるとともに、操作レバー
２１を誤って操作してしまってもブーム７が動き出すこ
とがない。

【００２９】図３により第３の実施例を説明する。これ
は、第１の実施例の構成に加え、図３に示すように、油
圧ポンプ１４，１８の駆動源となるエンジン３７と、エ
ンジン３７の回転数を制御するガバナを駆動するための
油圧シリンダ３６と、遅延装置３１から出力される信号
によって油圧シリンダ３６における圧油の給排を制御す
る切換弁３５と、油圧シリンダ３６を駆動するための油
圧源３４とを備えるようにしたものである。

【００３０】この第３の実施例にあっては、スイッチ２
４をオンにしても切換弁２８が切り換わらなかった場
合、第１の実施例と同様にブザー３２が鳴動されるとと
もに、切換弁３５が切り換えられて油圧源３４の圧油が
油圧シリンダ３６に供給され、その結果、エンジン３７
のガバナが駆動されてエンジン回転数が予め設定される
回転数まで低減される。

【００３１】これによって、オペレータに切換弁２８が
切り換わっていないことを知らせるとともに、操作レバ
ー２１を誤って操作してしまった場合でも、エンジン回
転数の低減により、油圧ポンプ１４の吐出流量は抑制さ
れているのでブーム７が急激に動きだすことがない。

【００３２】図４により第４の実施例を説明する。これ
は、第２の実施例と第３の実施例を組み合わせたもの
で、図４に示すように、ロック弁３３と切換弁３５を遅
延装置３１から出力される信号によって同時に作動させ
るように構成してある。これにより、スイッチ２４をオ
ン状態にしても切換弁２８が切り換わらなかった場合、
油圧ポンプ１８から吐出される圧油が遮断され、操作レ
バー２１を操作しても制御弁１５は作動せず、ブーム誤
動作が防止される。また、エンジン回転数が所定の回転
数、例えばアイドリング状態まで下げられるので、省エ
ネを図ることができる。

【００３３】図５は第５の実施例を示し、第４の実施例
におけるリレー３０，遅延装置３１をマイコン３８に置
き換えたもので、その処理フローを図６に示す。ステッ
プＳ１でスイッチ２４のオンオフ状態を判定し、スイッ
チ２４がオン状態であればステップＳ２に移り、一定時
間待機する。これは、遅延装置３１と同じ役目をするも
のである。そしてステップＳ３で圧力スイッチ２９のオ
ンオフを判定し、オンであればステップＳ４に移り、ブ
ザー３２，ロック弁３３および切換弁３５をオンし、ブ
ザー３２を鳴動させ、油圧ポンプ１８から吐出される圧
油を遮断し、エンジン回転数を下げる。ステップＳ３が
オフであれば、ステップＳ１に戻り処理を継続する。な
お、ステップＳ１でスイッチ２４がオフの場合は、ステ
ップＳ５で、ステップＳ４の状態を解除する。この実施
例によれば、リレー３０，遅延装置３１をマイコンで兼
用するため、部品点数を減らすことができる。

【００３４】なお、上述の第１の実施例から第５の実施
例では、ブザー３２によって切換弁２８が切り換わらな
いことを知らせるようにしたが、ランプ、モニタなどの
表示装置を用いても良い。また、圧力スイッチ２９によ
って切換弁２８の切換状態を検出するようにしたが、リ
ミットスイッチ等の接触形のスイッチ、近接スイッチ等
のような非接触形のスイッチを用いても良く、その場合
は、切換弁２８のバルブケーシングのスプールの端部に
そのスイッチを取り付ける。接触形のスイッチの場合
は、スプールの移動によってスプール端部とスイッチを
接触させるようにし、非接触形のスイッチの場合は、ス
プールの移動に伴う磁界の変化によって切換弁の切換状
態を検出するようにする。また、磁気や電気抵抗を利用
したストロークセンサを切換弁２８のスプールに取り付
けることで切換状態を検出しても良い。

【００３５】また、第３の実施例から第５の実施例では
油圧源３４を別に設けたが、油圧源３４を油圧ポンプ１
８と兼用しても良く、またエンジン回転数を油圧シリン
ダ３６によってガバナを駆動することで行う構成とした
が、ステッピングモータなどを用いて電気的に行っても
良い。

【００３６】以上の実施例の構成において、エンジン３
７が原動機を、ブームシリンダ１０，ブレードシリンダ
１３が２つのアクチュエータを、切換弁２８が選択手段
を、油圧パイロット弁１７が操作手段を、圧力スイッチ
２９が検出手段を、ブザー３２が警告手段を、ロック弁
３３がロック装置を、切換弁３５，油圧シリンダ３６が
原動機制御手段をそれぞれ構成する。

【００３７】以上では、ブーム７とブレード１のシリン
ダを同一の操作レバーで切り換えて操作する場合につい
て説明したが、本発明は、既存のアクチュエータ、例え
ば、バケット９やアーム８のシリンダと作業時に車体を
固定するためのアウトリガのシリンダとを同一の操作レ
バーの切り換えて操作するものにも適用できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されること
から、選択手段の作動不良により、希望する１つのアク
チュエータが選択できなくなった場合に、検出手段によ
ってその状態を検出し、警告手段によってオペレータに
知らせるようにしたので、不所望のアクチュエータが誤
って動作するのを未然に防止できる。さらに、選択手段
の作動不良が検出されたとき、その状態を警告手段によ
ってオペレータに知らせるとともに、操作手段が操作さ
れても不所望のアクチュエータの作動をロック装置によ
って禁止するようにしたので、安全装置の信頼性が向上
する。さらにまた、検出手段によって選択手段の作動不
良が検出されたとき、原動機制御手段によって原動機の
回転を予め設定される所定の回転数に低減するようにし
たので、不所望なアクチュエータは緩くり動作し、安全
性が向上し、さらに加えて燃料の節約にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による建設機械の安全装置の第１の実施
例を示す回路図である。

【図２】本発明による建設機械の安全装置の第２の実施
例を示す回路図である。

【図３】本発明による建設機械の安全装置の第３の実施
例を示す回路図である。

【図４】本発明による建設機械の安全装置の第４の実施
例を示す回路図である。

【図５】本発明による建設機械の安全装置の第５の実施
例を示す回路図である。

【図６】第５の実施例の処理手順を示すフローチャート
である。

【図７】従来技術における建設機械の一例であるホイー
ル式油圧ショベルの全体図である。

【図８】従来技術における建設機械の安全装置を示す回
路図である。

【符号の説明】

１０ ブームシリンダ １３ ブレードシリンダ １５ 制御弁 １６ 制御弁 １７ 油圧パイロット弁 ２８ 切換弁 ２９ 圧力スイッチ ３２ ブザー ３３ ロック弁 ３５ 切換弁 ３６ 油圧シリンダ ３７ エンジン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原動機によって駆動される少なくとも
   ２つのアクチュエータと、２つのアクチュエータのうち
   操作する１つのアクチュエータを選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択されたアクチュエータを操作する単
   一の操作手段とを備えた建設機械の安全装置において、
   前記選択手段の作動状態を検出する検出手段と、この検
   出手段により前記選択手段の作動不良が検出されたとき
   警告を発する警告手段とを設けたことを特徴とする建設
   機械の安全装置。
2. 【請求項２】 原動機によって駆動される油圧源と、
   この油圧源からの圧油によって駆動される少なくとも２
   つのアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動をそ
   れぞれ制御する少なくとも２つの制御弁と、前記制御弁
   を操作する単一の操作手段と、前記少なくとも２つの制
   御弁のうち１つを選択的に操作するための選択手段とを
   備えた建設機械の安全装置において、前記選択手段の作
   動状態を検出する検出手段と、この検出手段により前記
   選択手段の作動不良が検出されたとき警告を発する警告
   手段とを設けたことを特徴とする建設機械の安全装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段により前記選択手段の作
   動不良が検出されたとき、前記操作手段が操作されても
   前記アクチュエータを作動不能とするロック装置を設け
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載の建設
   機械の安全装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段により前記選択手段の作
   動不良が検出されたとき、前記原動機の回転数を予め設
   定された回転数に低減する原動機制御手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の建設機械の安全装置。