JP3594148B2

JP3594148B2 - Variable bucket edge force device for hydraulic excavator

Info

Publication number: JP3594148B2
Application number: JP28813495A
Authority: JP
Inventors: 武士小林; 義昭森; 雅之加藤; 慶二木村; 一裕久保
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: JPH09105139A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルの作業機の刃先力を増大させるためにアームシリンダの作用点を変更するパワーシリンダを設けるとともに、このパワーシリンダのストローク制御を選択する刃先力モード選択器を備えた油圧ショベルのバケット刃先力可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧ショベルの作業機について説明する。
先ず、油圧ショベル２０について図１２により説明する。
下部走行体２１は図示しない走行モータにより前後走行自在となっている。
この下部走行体２１の上部にはスイングサークル２２を介して、図示しない旋回モータにより旋回可能な上部旋回体２３を装着している。
この上部旋回体２３には作業機３０、マシンキャブ２６、オペレータキャビン２７およびカウンタウエイト２８を取着している。
作業機３０はブーム３１、アーム３６、バケット３８、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３７、バケットシリンダ３９等から構成され、土砂の掘削作業を行うようになっている。
ブーム３１およびブームシリンダ３２の一端はそれぞれ上部旋回体２３に固設される旋回フレーム１の前部にピン３３および３４で取着されている。
また、ブームシリンダ３２の他端はブーム３１の中央にピン３５で取着されている。ブーム３１はブームシリンダ３２によりピン３３のまわりに上下揺動自在となっている。
このブーム３１の先端にはアーム３６が取着され、このアーム３６はアームシリンダ３７にて回動自在となっている。更にアーム３６の先端にはバケット３８が取着され、バケット３８はチルトレバー３９ａ、リンク３９ｂを介してバケットシリンダ３９にて回動自在となっている。
【０００３】
図１３は従来の油圧ショベルの作業機部分の側面図である。
図１３において、バケット刃先力ＦＥ，アームシリンダ推力Ｆ，アームシリンダ中心線とアーム回転中心との垂直距離Ｌ，アーム回転中心とバケット刃先との距離Ｒとしたときのバケット刃先力ＦＥは次のように表される。
ＦＥ＝Ｆ×Ｌ／Ｒ
この場合、アームシリンダ推力Ｆとアーム回転中心とバケット刃先との距離Ｒが一定の関係にあるときはバケット刃先力ＦＥはアームシリンダ中心線とアーム回転中心との垂直距離Ｌによっ決定される。
この垂直距離Ｌはアームの下向きの回動に伴って変化し、その結果バケット刃先力が変化する。バケット刃先力ＦＥとアーム回転角θとの関係は図１４に示すようになっている。
このようにアームの回転角θによりバケット刃先力ＦＥは一義的に決まっていて変えることはできない。
【０００４】
現在油圧ショベルが使われる作業現場は、各種の岩石や土質、地形条件があり、作業対象物は硬い土の場合や、軟弱な土の場合など様々で、用途に応じてバケット刃先力ＦＥを変えられることが望まれている。
【０００５】
そこで、従来と同じ大きさのブームおよびアームを使用して、必要な時に大きなバケット刃先力を出せるようにしたものに、例えば実開平１−１０２２３９号公報がある。同公報によれば、アームをブームに取り付けるためのピン孔とアームシリンダをアームに連結するためのピン孔とを上下に間隔をおいて、複数個アームの取り付け側に設け、ピンを差し替えることによりアームシリンダのロッド位置を変えて、バケット刃先力を増大するようにした技術が記載されている。
【０００６】
また、バケット刃先力を変える先行技術として、出願人は実願平５−５１９５９号（実開平７−１５８４８号）を出願している。同公報によればアームにリンクの一端を取り付け、このリンクの他端をアームシリンダのロッドに連結すると共に、この連結部に新たに設けたシリンダのロッド端を連結し、ボトム端をブームに取着して、このシリンダを伸長することにより、アームに対するアームシリンダの押し力の作用点を上方に移動し、アームによるバケット刃先力を増大するようにした技術が記載されている。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の実開平１−１０２２３９号公報においては、ピンを差し替える時には作業を中断する必要があり、作業中に随時バケット刃先力を変更することができないという問題がある。
【０００８】
また、前記の実願平５−５１９５９号（実開平７−１５８４８号）においては手動でシリンダを伸長することによりアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を上方に移動し、アームによるバケット刃先力を増大するようにしているため各種の土質等に対応してバケット刃先力を増大するときに手動でシリンダ（本発明のパワーシリンダに相当する。）を絶えず操作する必要があり繁雑となり、しかも各種の土質等に対応するバケット刃先力が必ずしも運転者の望むように制御されないとの問題があった。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点に着目し、油圧ショベルのバケット刃先力を増大させるためにアームシリンダの作用点を変更するパワーシリンダを設けるとともに、このパワーシリンダのストローク制御を選択する刃先力選択器を備え、各種の硬い土石や軟らかい土砂等に対応してバケット刃先力を増大させることができる油圧ショベルのバケット刃先力可変装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る油圧ショベルのバケット刃先力可変装置の第１は、車体より順次連結されるブーム１、アーム２およびバケット３８と、ブーム１、アーム２およびバケット３８を駆動する各シリンダ３２、３、３９と、一端はアーム２と連結し他端はアームシリンダ３と連結するパワーリンク４と、一端はアームシリンダ３とパワーリンク４とに連結し他端はアーム２あるいはブーム１と連結してバケット刃先力を可変にするパワーシリンダ５と、エンジン１８により駆動されるポンプ１０、１１の吐出油を各シリンダ３２、３、３９へ給排する各方向切換弁とを備えた油圧ショベルのバケツト刃先力可変装置であって、前記アームシリンダ３のストロークを検知する第１検知手段３ｃと、前記パワーシリンダ５のストロークを検知する第２検知手段５ｃと、前記第１および第２検知手段３ｃ、５ｃからの信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてパワーシリンダ５を所定のストロークにする指令信号をパワーシリンダ用方向切換弁１３に出力する制御装置１６とを備えた構成としたものである。
【００１１】
本発明に係る油圧ショベルのバケット刃先力可変装置の第２は、車体より順次連結されるブーム１、アーム２およびバケット３８と、ブーム１、アーム２およびバケット３８を駆動する各シリンダ３２、３、３９と、一端はアーム２と連結し他端はアームシリンダ３と連結するパワーリンク４と、一端はアームシリンダ３とパワーリンク４とに連結し他端はアーム２あるいはブーム１と連結してバケット刃先力を可変にするパワーシリンダ５と、エンジン１８により駆動されるポンプ１０、１１の吐出油を各シリンダ３２、３、３９へ給排する各方向切換弁とを備えた油圧ショベルのバケツト刃先力可変装置であって、前記アームシリンダ３のストロークを検知する第１検知手段３ｃと、前記パワーシリンダ５のストロークを検知する第２検知手段５ｃと、バケットの刃先力を選択する刃先力モード選択器１７と、前記第１検知手段３ｃ、第２検知手段５ｃおよび刃先力モード選択器１７からの信号を受けて演算し、その演算結果に基づいてパワーシリンダ５を所定のストロークにする指令信号をパワーシリンダ用方向切換弁１３に出力する制御装置１６とを備えた構成としたものである。
【００１２】
また、上記構成において、前記アームシリンダ３のボトム側管路１２ｄに負荷圧を検知する第３検知手段１２ｆを設け、この第３検知手段１２ｆで検知した負荷圧が設定値となったときは前記パワーシリンダ５を所定のストロークにするために前記パワーシリンダ用方向切換弁１３の開口量を制御する指令信号を出力する制御装置１６を備えた構成としたものである。
【００１３】
更に、上記構成において、前記パワーシリンダ５への圧油の方向を切換える方向切換弁１３はパワーシリンダ用の操作手段１５からの信号に応じて切換操作が可能としたものである。
【００１４】
【作用】
上記構成によれば、アームシリンダのストロークを第１検知手段で検知した信号ＬＡおよびパワーシリンダのストロークを第２検知手段で検知した信号ＬＰを制御装置に入力し、アームシリンダのストロークＬＡ信号およびパワーシリンダのストロークＬＰ信号の入力に対応して、バケット刃先力ＦＥを増加又は減ずるように制御することができる。
この場合、制御装置はバケット刃先力ＦＥを増加するときは信号ｉ０を出力する。この信号ｉ０がパワーシリンダ用方向切換弁の一方の操作部に入力されて方向切換弁はａ位置に切換わって、油圧ポンプからの圧油はパワーシリンダのボトム側に流入し、これによりパワーシリンダを伸長させてアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力を増大させることができる。
これとは逆に、制御装置はバケット刃先力ＦＥを減少するときは信号ｉ１を出力する。この信号ｉ１がパワーシリンダ用方向切換弁の他方の操作部に入力されて方向切換弁はｂ位置に切換わって、油圧ポンプからの圧油はパワーシリンダのヘツド側に流入し、これによりパワーシリンダを短縮させてアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力ＦＥを減少させることができる。
このようにパワーシリンダの伸縮によりアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を変えることによりバケット刃先力をＦＥを可変とすることができる。
【００１５】
また、刃先力モード選択器で選択されたモード１〜モード５のうちの選択されたモードに対応してモード１は信号ｍ１，モード２は信号ｍ２，モード３は信号ｍ３，モード４は信号ｍ４，モード５は信号ｍ５を制御装置に入力し、このモード信号ｍ１〜ｍ５のうちの例えば信号ｍ１が制御装置に入力されたときは、制御装置は前記アームシリンダのストロークＬＡ信号およびパワーシリンダのストロークＬＰ信号にモード１の信号ｍ１を加算して、モード１のバケット刃先力ＦＥ曲線となるように指令信号ｉ０，ｉ１をパワーシリンダ用方向切換弁に出力し、モード信号に対応してバケット刃先力ＦＥを可変とすることができる。
【００１６】
更に、アームシリンダのフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダのフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥを可変とするときは、例えば、アームシリンダのフルストローク量ＳＡとしてアームシリンダが１／９ストロークするのに必要なアームシリンダのストローク量ＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストローク量ＳＰとしてパワーシリンダが１／４ストロークするのに必要なパワーシリンダのストローク量ＬＰは、
ＬＰ＝１／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが１／４ストロークしたときは図８に示すＣ点のバケット刃先力ＦＥが得られ、アームシリンダストロークＬＡとパワーシリンダストロークＬＰとの関係を上記のように変えることによりバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００１７】
また、バケット刃先力ＦＥとアーム回転角θとの関係における目標関数Ｍ，Ｎを設定した場合においては、目標関数Ｍ（Ｍ１〜Ｍ１２），Ｎ（Ｎａ〜Ｎｈ）を得るために、アームシリンダのストローク量ＬＡとパワーシリンダのストローク量ＬＰとの関係において設定した関数Ｍ１〜Ｍ１２，Ｎａ〜Ｎｈを設定して、アームシリンダのフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダのフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥは、
例えば、アームシリンダのフルストロークＳＡで、アームシリンダが１／９ストロークしたときに作動するアームシリンダストロークＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストロークＳＰで、パワーシリンダが２／４ストロークしたときに作動するパワーシリンダのストロークＬＰは、
ＬＰ＝２／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが２／４ストロークしたときはＭ３点のバケット刃先力ＦＥが得られ、このようにバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
目標関数Ｎを設定したときは、作動するアームシリンダのストロークＬＡ＝１／９ＳＡ、作動するパワーシリンダのストロークをＬＰ＝１／４ＳＰとしたときはＮｂ点でのバケット刃先力ＦＥが得られる。アームシリンダのストロークＬＡとパワーシリンダのストロークＬＰとの関係を上記のように変えることによりバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００１８】
更に、バケット刃先力の増大を望むときはアームを掘削側に操作しているときであり、この場合、アームを駆動するアームシリンダのボトム側管路で負荷圧を検知して、この負荷圧が大きいときはパワーシリンダを伸長させてアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力ＦＥを増加させることができる。
これとは逆に、負荷圧が低いときはパワーシリンダを短縮させてアームに対するアームシリンダの押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力ＦＥを減少させることができる。
即ち、アームシリンダの負荷圧に見合ったバケット刃先力ＦＥ得るように制御することができる。
【００１９】
そして、制御装置等の電気回路が故障したときは、手動の操作レバーからの信号によってパワーシリンダ用方向切換弁を切換えてパワーシリンダを伸縮してバケット刃先力ＦＥを増減することができるようになっている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る油圧ショベルのバケット刃先力可変装置の具体例を図面を参照して説明する。なお、図１２と共通の部品については同一符号を付して説明する。
【００２１】
本発明に係る油圧ショベルのバケット刃先力可変装置の第１実施例を図１乃至図１０を参照して説明する。
先ず、図１に示す油圧ショベルのバケット刃先力可変装置について説明する。
ブーム１の先端にはアーム２が取着され、このアーム２はアームシリンダ３により回動自在となっている。更にアーム２の先端にはバケット３８が取着され、バケット３８はバケットシリンダ３９にて回動自在となっている。
パワーリンク４の一端はアーム２に取着し、他端はアームシリンダ３のロッド端にそれぞれピン６、ピン７により連結されている。
アームシリンダ３のボトム端はブーム１の上面にピン８により連結されている。パワーシリンダ５のボトム端はブーム１およびアーム２をピン９により同一軸心上で連結されている。パワーシリンダ５のロッド端はパワーリンク４およびアームシリンダ３をピン７により同一軸心上で連結されている。
【００２２】
次に、第１実施例の制御回路について図６により説明する。
エンジン１８により駆動される可変容量型油圧ポンプ１０（以下、油圧ポンプ１０と言う。）と油圧ポンプ１１を備えている。この油圧ポンプ１０は管路１０ａを介して第１方向切換弁１２と接続している。油圧ポンプ１１は管路１１ａを介して第２方向切換弁１３と接続している。この第１方向切換弁１２は管路１２ｃ，１２ｄを介してアームシリンダ３と接続している。第２方向切換弁１３は管路１３ｃ，１３ｄを介してパワーシリンダ５と接続している。
アームシリンダ３の操作レバー１４Ａは操作手段１４と接続している。この操作手段１４はパイロット用油圧源１４Ｂと接続している。また操作手段１４は管路１４ａを介して第１方向切換弁１２の操作部１２ｂと接続し、管路１４ｂを介して第１方向切換弁１２の操作部１２ａと接続している。
【００２３】
前記パワーシリンダ５の操作レバー１５Ａは操作手段１５と接続している。この操作手段１５はパイロット用油圧源１５Ｂと接続している。また操作手段１５は管路１５ａを介して第２方向切換弁１３の操作部１３ｂと接続し、管路１５ｂを介して第２方向切換弁１３の操作部１３ａと接続している。
【００２４】
前記アームシリンダ３にストロークを検知するストロークセンサ３ｃ（以下、第１検知手段と言う。）を設けている。この第１検知手段３ｃで検知した信号は制御装置１６に入力している。前記パワーシリンダ５にストロークを検知するストロークセンサ５ｃ（以下、第２検知手段と言う。）を設けている。この第２検知手段５ｃで検知した信号は制御装置１６に入力している。
前記制御装置１６に刃先力モード選択器１７で選択されたモード１，モード２，モード３，モード４，モード５のうちのいずれかのモード信号が入力している。この場合、モード１〜モード５を選択するようにしているが、５モード以上の選択ができるようにしても良い。
本実施例においては、５つのモードにて説明する。
▲１▼モード１は、軟らかい土砂の地盤の掘削が可能なバケット刃先力ＦＥが得られる。
▲２▼モード２は、粘質土や砂質土の盛土の地盤の掘削が可能なバケット刃先力ＦＥが得られる。
▲３▼モード３は、粘質土や砂質土の締め固まった地盤の掘削が可能なバケット刃先力ＦＥが得られる。
▲４▼モード４は、土石混じりの地盤の掘削が可能なバケット刃先力ＦＥが得られる。
▲５▼モード５は、硬い土石混じりの地盤の掘削が可能なバケット刃先力ＦＥが得られる。
このように刃先力モード選択器１７でモード１〜モード５のうちのいずれかのモードを選択するようになっている。
【００２５】
前記制御装置１６は、アームシリンダ３の第１検知手段からのストローク信号に応じて、アーム２の回転角θを求めることができるようになっている。
また、制御装置１６は、図示のようにバケット刃先力ＦＥとアーム回転角θの予め定められた関数を有し、アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号の入力により、このストローク信号ＬＡ，ＬＰにより求めるバケット刃先力ＦＥに対応する信号ｉ０，ｉ１を出力する。前記関数はアーム回転角θが最大の時はバケット刃先力ＦＥを減じて、アーム回転角θが徐々に小さくなるにしたがってバケット刃先力ＦＥを増加して、アーム回転角θが最小になるにしたがってバケット刃先力ＦＥを減ずるようにしておりアーム回転角θが、約１／２〜１／３の範囲でバケット刃先力ＦＥが最大となるようにしてある。この詳細説明は図２で行う。
【００２６】
この制御装置１６は、アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号の入力に対応して、バケット刃先力ＦＥを増加又は減ずるように制御しており、バケット刃先力ＦＥを増加するときは信号ｉ０を出力する。この信号ｉ０がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ａに入力されて方向切換弁１３はａ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｄを介してパワーシリンダ５のボトム側に流入する。これによりパワーシリンダ５を伸長させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力を増大させることができる。
バケット刃先力ＦＥを減少するときは信号ｉ１を出力する。この信号ｉ１がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ｂに入力されて方向切換弁１３はｂ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｃを介してパワーシリンダ５のヘツド側に流入する。これによりパワーシリンダ５を短縮させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力を減少させることができる。
【００２７】
次に、刃先力モード選択器１７にてモード１〜５を選択できるようになっており、選択されたモードに対応してモード１は信号Ｍ１，モード２は信号Ｍ２，モード３は信号Ｍ３，モード４は信号Ｍ４，モード５は信号Ｍ５を制御装置１６に入力している。このモード信号Ｍ１〜Ｍ５のうちの例えば信号Ｍ１が制御装置１６に入力されたときは、制御装置１６は前記アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号にモード１の信号Ｍ１を加算して、図に示すモード１のバケット刃先力ＦＥ曲線となるように指令信号ｉ０，ｉ１を前記方向切換弁１３に出力するようになっている。モード２〜５も同様に演算されて指令信号を出力するようになっている。
【００２８】
この第１実施例は、図６に示すように手動式の操作レバー１５Ａの操作によって、バイロット油圧源１５Ｂからのパイロット圧は操作手段１５からパイロット管路１５ａを介して方向切換弁１３の操作部１３ｂと接続している。またパイロット圧は操作手段１５からパイロット管路１５ｂを介して方向切換弁１３の操作部１３ａと接続している。このようになっており、操作レバー１５Ａを伸び側に操作するとパイロット圧はパイロット管路１５ｂから方向切換弁１３の操作部１３ａに入力し、方向切換弁１３をａ位置に切換わり、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｄを介してパワーシリンダ５のボトム側に流入する。これによりパワーシリンダ５を伸長させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力を増大させることができる。また、操作レバー１５Ａを縮み側に操作するとパイロット圧はパイロット管路１５ａから方向切換弁１３の操作部１３ｂに入力し、方向切換弁１３をｂ位置に切換わり、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｃを介してパワーシリンダ５のヘッド側に流入する。これによりパワーシリンダ５を短縮させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力を減少させることができる。
このように手動でもバケット刃先力ＦＥの増減が可能となっている。
【００２９】
図２は、アーム回転角θとバケット刃先力ＦＥとの関係を示す図である。このバケット刃先力ＦＥはモード１〜モード５の５段階に設定可能となっている。
アーム回転角θは、モード１の最も大きく回転するθ１と、モード５はモード１に比して小さく回転するθ５の範囲を設定されている。モード２〜モード４のアーム回転角θは、モード１のアーム回転角θ１〜モード５のアーム回転角θ５の範囲の中にあり、図では省略している。
図に示すモード１のバケット刃先力ＦＥ１、モード５のバケット刃先力ＦＥ５であり、ＦＥ５−ＦＥ１が刃先力増加分ＦＥＡである。
図１に示すアーム２とバケット３８が実線で示す掘削開始時のアーム回転角θの最大を示す、この状態からアームを下方へ回転させて掘削作業を行う。アーム２とバケット３８が２点鎖線で示す状態がアーム回転角θが小さくなって掘削作業終了を示す。このアーム２とバケット３８が実線で示す掘削開始時のバケット刃先力ＦＥが図２に示すａ点である。アーム２とバケット３８が２点鎖線で示す掘削終了時のバケット刃先力ＦＥが図２に示すｂ点である。
このようにモード１からモード５の範囲で順次バケット刃先力ＦＥを変更が可能となっており、図６で説明した制御装置１６によりバケット刃先力ＦＥを変更する指令信号を方向切換弁１３に出力して、パワーシリンダ５を所定のストロークに制御が行われる。
【００３０】
更に、前記制御装置１６は、アーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥの演算を下記のように行うことができる。
図８に示すアームシリンダ３のフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダ５のフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥを示す図である。
例えば、アームシリンダのフルストロークＳＡで、アームシリンダが１／９ストロークするのに必要なアームシリンダのストローク量ＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストロークＳＰで、パワーシリンダが１／４ストロークするのに必要なパワーシリンダのストローク量ＬＰは、
ＬＰ＝１／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが１／４ストロークしたときはＣ点のバケット刃先力ＦＥが得られる。このようにバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００３１】
次に、図９はバケット刃先力ＦＥとアーム回転角θとの関係における目標関数Ｍ，Ｎを設定した線図である。
図１０は、図９の目標関数Ｍ（Ｍ１〜Ｍ１２），Ｎ（Ｎａ〜Ｎｈ）を得るために、アームシリンダストロークＬＡとパワーシリンダストロークＬＰとの関係において設定した関数ｍ１〜ｍ１２，ｎａ〜ｎｈを示す線図である。
図９に示す目標関数Ｍを設定したときは、アームシリンダ３のフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダ５のフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥは、
例えば、アームシリンダのフルストロークＳＡで、アームシリンダが１／９ストロークするのに必要なアームシリンダのストローク量ＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストロークＳＰで、パワーシリンダが２／４ストロークするのに必要なパワーシリンダのストローク量ＬＰは、
ＬＰ＝２／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが２／４ストロークしたときはＭ３点のバケット刃先力ＦＥが得られる。このようにバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
目標関数Ｎを設定したときに作動するアームシリンダストロークをＬＡ＝１／９ＳＡ、作動するパワーシリンダストロークをＬＰ＝１／４ＳＰとしたときはＮｂ点でのバケット刃先力ＦＥが得られる。
このように両シリンダのストロークを変えることによりバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００３２】
図３，図４は、パワーシリンダと、パワーリンクの取付け位置を変更したものである。尚、図１と同一部品は同一符号を付して説明は省略している。
図３に示すパワーリンク４Ａは、３つの取付け孔を有し、パワーリンク４Ａの第１孔４ａはアーム２とピンで連結している。、第２孔４ｂはアームシリンダ３とピンで連結している。第３孔４ｃはパワーシリンダ５Ａとピンで連結している。このような構成によれば、パワーリンクに対するアームシリンダとパワーシリンダの連結部が別々のため、連結部の構造が簡素化される。
【００３３】
図４に示すアーム２Ａにパワーシリンダ５Ｂの取付孔２ａを設けている。この取付孔２ａはパワーシリンダ５Ｂのボトム側と連結している。
このような構成によれば、ブーム１とアーム２Ａとの連結部と離間した位置にパワーシリンダを連結するようにしたので、ブーム１とアーム２Ａとの連結部の構造が簡素化される。
【００３４】
次に、第１実施例の作動を説明する。
ここで、図１３で説明した通り、バケット刃先力ＦＥ，アームシリンダ推力Ｆ，アームシリンダ中心線とアーム回転中心との垂直距離Ｌ，アーム回転中心とバケット刃先との距離Ｒとしたときのバケット刃先力ＦＥは次のように表され、
ＦＥ＝Ｆ×Ｌ／Ｒである。
このように、アームシリンダ推力Ｆとアーム回転中心とバケット刃先との距離Ｒを一定の関係にあるときはバケット刃先力ＦＥはアームシリンダ中心線とアーム回転中心との垂直距離Ｌによっ決定される。
したがって、図１に示すアームシリンダ推力Ｆとアーム回転中心とバケット刃先との距離Ｒを変えずにアームシリンダ中心線とアーム回転中心との垂直距離Ｘをパワーシリンダ５により変えることによりバケット刃先力ＦＥを可変とすることができる。
【００３５】
図１に示すように、油圧ショベルの作業機はブーム１、アーム２およびバケット３８、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３およびバケットシリンダ３９と前記アームシリンダ３の押し力の作用点を変更するパワーシリンダ５とからなっており、図１に示すようにアーム２と連結するバケット３８を固定状態にして、アームシリンダ３を伸長させることによりアーム２は下方へ回転する。このアーム２の下面とブーム１の下面とのなす角をアーム回転角θと言う。
図１に示すアーム２とバケット３８を実線で示す作業姿勢からバケット刃先力ＦＥにより掘削を開始し、アーム２とバケット３８を２点鎖線で示す作業姿勢が掘削作業終了を示す。図２に、アーム回転角θの範囲の中で、実際に掘削が可能なアーム回転角θ１，θ５を示している。このバケット刃先力ＦＥとアーム回転角θとの関係は、掘削に有効なアーム回転角が大きいθ１の場合は、バケット刃先力ＦＥが比較的小さくθが増加するのに対応して徐々に大きくなり、バケット刃先力ＦＥの最大値を超えると徐々にバケット刃先力ＦＥが低下する。掘削に有効なアーム回転角θ５が小さい場合は、バケット刃先力ＦＥが大きく刃先力ＦＥが最大値を超えてからの低下はアーム回転角θ１の時に比して大きい。各種の土質等の作業条件によってアーム回転角θ１とθ５の範囲の中で選択することが必要となる。
【００３６】
この場合、図６に示すアームシリンダ３のストロークを第１検知手段３ｃで検知した信号ＬＡおよびパワーシリンダ５のストロークを第２検知手段５ｃで検知した信号ＬＰを制御装置１６に入力し、アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号の入力に対応して、バケット刃先力ＦＥを増加又は減ずるように制御しており、バケット刃先力ＦＥを増加するときは信号ｉ０を出力する。この信号ｉ０がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ａに入力されて方向切換弁１３はａ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｄを介してパワーシリンダ５のボトム側に流入する。これによりパワーシリンダ５を伸長させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力を増大させることができる。
バケット刃先力ＦＥを減少するときは信号ｉ１を出力する。この信号ｉ１がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ｂに入力されて方向切換弁１３はｂ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｃを介してパワーシリンダ５のヘツド側に流入する。これによりパワーシリンダ５を短縮させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力ＦＥを減少させることができる。
このようにパワーシリンダ５の伸縮によりアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を変えることによりバケット刃先力をＦＥを可変とすることができ。
【００３７】
また、この第１実施例は、刃先力モード選択器１７で選択されたモード１〜モード５のうちの選択されたモードに対応してモード１は信号ｍ１，モード２は信号ｍ２，モード３は信号ｍ３，モード４は信号ｍ４，モード５は信号ｍ５を制御装置１６に入力している。このモード信号ｍ１〜ｍ５のうちの例えば信号ｍ１が制御装置１６に入力されたときは、制御装置１６は前記アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号にモード１の信号ｍ１を加算して、図に示すモード１のバケット刃先力ＦＥ曲線となるように指令信号ｉ０，ｉ１を前記方向切換弁１３に出力し、モード信号に対応してバケット刃先力ＦＥを可変とすることができる。
【００３８】
更に、第１実施例は、アームシリンダ３のフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダ５のフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥを可変とするようになっており、
例えば、アームシリンダのフルストロークＳＡで、アームシリンダが１／９ストロークするのに必要なアームシリンダのストローク量ＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストロークＳＰで、パワーシリンダが１／４ストロークするのに必要なパワーシリンダのストローク量ＬＰは、
ＬＰ＝１／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが１／４ストロークしたときはＣ点のバケット刃先力ＦＥが得られ、アームシリンダストロークＬＡとパワーシリンダストロークＬＰとの関係を上記のように変えることによりバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００３９】
また、バケット刃先力ＦＥとアーム回転角θとの関係における目標関数Ｍ，Ｎを設定した場合においては、目標関数Ｍ（Ｍ１〜Ｍ１２），Ｎ（Ｎａ〜Ｎｈ）を得るために、アームシリンダストロークＬＡとパワーシリンダストロークＬＰとの関係において設定した関数Ｍ１〜Ｍ１２，Ｎａ〜Ｎｈを設定して、アームシリンダ３のフルストロークＳＡを９等分、およびパワーシリンダ５のフルストロークＳＰを４等分した時のアーム回転角θに対応するバケット刃先力ＦＥは、
例えば、アームシリンダのフルストロークＳＡで、アームシリンダが１／９ストロークするのに必要なアームシリンダのストローク量ＬＡは、
ＬＡ＝１／９ＳＡである。
このときに、パワーシリンダのフルストロークＳＰで、パワーシリンダが２／４ストロークするのに必要なパワーシリンダのストローク量ＬＰは、
ＬＰ＝２／４ＳＰであり、このアームシリンダが１／９ストロークして、パワーシリンダが２／４ストロークしたときはＭ３点のバケット刃先力ＦＥが得られ、このようにバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
目標関数Ｎを設定したときは、作動するアームシリンダストロークをＬＡ＝１／９ＳＡ、作動するパワーシリンダストロークをＬＰ＝１／４ＳＰとしたときはＮｂ点でのバケット刃先力ＦＥが得られるアームシリンダストロークＬＡとパワーシリンダストロークＬＰとの関係を上記のように変えることによりバケット刃先力ＦＥを任意に可変とすることができる。
【００４０】
更に、制御装置等の電気回路が故障したときは、手動の操作レバー１５Ａからの信号によってパワーシリンダ用方向切換弁１３を切換えてパワーシリンダ５を伸縮してバケット刃先力ＦＥを増減することができるようになっている。
【００４１】
次に、本発明の油圧ショベルのバケット刃先力可変装置について図７のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、図６に示すバケット刃先力可変制御回路の制御について説明する。
Ｓ１においてアームシリンダストロークＬＡ，パワーシリンダストロークＬＰを検出する。次にＳ２においてパワーシリンダストローク目標値ＬＰ０は、アームシリンダストロークＬＡ、制御装置１６に記憶されている所定関数ｆにより、
ＬＰ０＝ｆ（ＬＡ）を求める。
Ｓ３において偏差値γは、パワーシリンダストロークＬＰ、パワーシリンダストローク目標値ＬＰ０によりγ＝ＬＰ −ＬＰ０を求める。
Ｓ４において偏差値γは目標偏差値γ０に対してγ≦γ０か判定しており、このγがγ０に対して小さいか又は同一のときはＳ１に戻り、γがγ０に対して大きいときはＳ５に移り、Ｓ５においてγは設定値に対して大きいか判定しており、γが設定値より小さいときはＳ６に移り、Ｓ６においてバルブ（図６の方向切換弁１３を言う。）開口量Ｃ１は偏差値γ、制御装置１６に記憶されている所定関数ｆ１により、Ｃ１＝ｆ１（γ）を求める。
Ｓ５においてγが設定値より大きいときはＳ７に移り、Ｓ７においてバルブ（図６の方向切換弁１３を言う。）開口量Ｃ２は偏差値γ、制御装置１６に記憶されている所定関数ｆ２により、Ｃ２＝ｆ２（γ）を求める。
Ｓ６またはＳ７にてバルブ開口量Ｃ１又はＣ２が演算されて、Ｓ８に移り、Ｓ８においてバルブ制御量ＣＱは、バルブ開口量Ｃ１又はＣ２、制御装置１６に記憶されている所定関数ｆＡにより、ＣＱ＝ｆＡ（Ｃ１）またはＣＱ＝ｆＡ（Ｃ２）を求める。この演算されたバルブ制御量ＣＱにより、Ｓ９において方向切換弁１３に指令出力する。
このような、制御フローとなっており、前記アームシリンダストロークＬＡ信号に、前記モード信号（ｍ１〜ｍ５）を加算して、バルブ制御量ＣＱを求めるようにしても良い。
【００４２】
本発明に係る油圧ショベルの作業機刃先力可変装置の第２実施例を図１１を参照して説明する。
尚、図６と同一部品は同一符号を付して説明は省略する。
油圧ポンプ１０から吐出される圧油は管路１０ａから方向切換弁１２を介して管路１２ｃ，１２ｄを通ってアームシリンダ３に供給されている。
この方向切換弁１２とアームシリンダ３のボトム側と接続する管路１２ｄから分岐する管路１２ｅに油圧センサ１２ｆを設けている。この油圧センサ１２ｆで検知した圧力を電気信号に変換されて、この電気信号を制御装置１６に入力されている。尚、第１実施例の図６で説明したアームシリンダ３のストロークを検知する第１検知手段３ｃ、パワーシリンダ５のストロークを検知する第２検知手段５ｃおよび刃先力モード選択器１７からの信号を制御装置１６に入力されている。このアームシリンダ３のボトム側管路１２ｄで圧力を油圧センサ１２ｆ（以下、第３検知手段と言う。）にて検知した信号に応じて下記のようにパワーシリンダ５のストロークを制御する。
【００４３】
この第２実施例の作動を説明する。
アームシリンダ３のストロークを第１検知手段３ｃで検知して信号ＬＡおよびパワーシリンダ５のストロークを第２検知手段５ｃで検知して信号ＬＰを制御装置１６に入力し、アームシリンダ３のストロークＬＡ信号およびパワーシリンダ５のストロークＬＰ信号の入力に対応して、バケット刃先力ＦＥを増加又は減ずるように制御している。このバケット刃先力ＦＥを増減中にアームシリンダ３のボトム側管路１２ｄに発生する圧力を第３検知手段１２ｆで検知して、この圧力が設定値以上となったときはバケット刃先力ＦＥを更に増加信号ｉ０を出力する。この信号ｉ０がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ａに入力されて方向切換弁１３はａ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｄを介してパワーシリンダ５のボトム側に流入する。これによりパワーシリンダ５を伸長させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を上方へ移動してバケット刃先力を更に増大させることができる。
これとは逆に、第３検知手段１２ｆで検知した圧力が設定値以下のときはバケット刃先力ＦＥを低下させる信号ｉ１を出力する。この信号ｉ１がパワーシリンダ５用方向切換弁１３の操作部１３ｂに入力されて方向切換弁１３はｂ位置に切換わって、油圧ポンプ１１からの圧油は管路１１ａから管路１３ｃを介してパワーシリンダ５のヘツド側に流入する。これによりパワーシリンダ５を短縮させてアーム２に対するアームシリンダ３の押し力の作用点を下方へ移動してバケット刃先力を減少させることができる。
即ち、アームシリンダの負荷圧に見合ったバケット刃先力ＦＥ得るように制御することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の油圧ショベルの刃先力可変装置によれば、アームシリンダのストロークを検知する第１検知手段とパワーシリンダのストロークを検知する第２検知手段で検知した信号を制御装置にて演算し、その演算結果に基づいてバケット刃先力ＦＥを増減することができるので各種の土質等の作業に適したバケット刃先力ＦＥが得られ作業性が向上する。
【００４５】
また、刃先力モード選択器で選択されたモード信号に対応してバケット刃先力ＦＥを可変とすることができるので、運転者は任意にバケット刃先力ＦＥを選択することができるので各種の土質等の作業性が向上する。
【００４６】
また、アームシリンダの負荷圧に見合ったバケット刃先力ＦＥ得ることができるので各種の土や石混じりの地盤での掘削時の作業性が向上する。
【００４７】
そして、制御装置等の電気回路が故障したときは、手動の操作レバーからの信号によってパワーシリンダ用方向切換弁を切換えてパワーシリンダを伸縮してバケット刃先力ＦＥを増減することができるので安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の油圧ショベルの側面図である。
【図２】同、バケット刃先力とアーム回転角との関係を示す図である。
【図３】同、パワーリンクとパワーシリンダの取付に関する他の説明図である。
【図４】同、パワーシリンダの取付に関する他の説明図である。
【図５】同、作業機の側面図である。
【図６】同、第１実施例の制御回路図である。
【図７】同、第１実施例の制御フローチャートである。
【図８】同、バケット刃先力とアーム回転角との関係を示す他の１例説明図である。
【図９】同、バケット刃先力とアーム回転角との関係を示す他の２例説明図である。
【図１０】同、パワーシリンダストロークとアームシリンダストロークとの関係を示す図である。
【図１１】同、第２実施例の制御回路図である。
【図１２】従来の油圧ショベルの側面図である。
【図１３】従来の油圧ショベルの作業機の説明図である。
【図１４】従来のバケット刃先力とアーム回転角との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ブーム
２，２Ａアーム
３アームシリンダ
４，４Ａパワーリンク
５，５Ａ，５Ｂパワーシリンダ
３ｃ第１検知手段
５ｃ第２検知手段
１０、１１油圧ポンプ
１２第１方向切換弁
１３第２方向切換弁
１４アームシリンダ用操作手段
１４Ａアームシリンダ用操作レバー
１５パワーシリンダ用操作手段
１５Ａパワーシリンダ用操作レバー
１４Ｂ、１５Ｂパイロット用油圧源
１６制御装置
１７刃先力モード選択器
２０油圧ショベル
３８バケット
３９バケットシリンダ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a hydraulic shovel including a power cylinder that changes the action point of an arm cylinder in order to increase the blade force of a work machine of a hydraulic shovel, and a blade force mode selector that selects a stroke control of the power cylinder. The present invention relates to a bucket blade force varying device.
[0002]
[Prior art]
A working machine of a conventional hydraulic shovel will be described.
First, the excavator 20 will be described with reference to FIG.
The lower traveling body 21 can travel back and forth by a traveling motor (not shown).
An upper revolving unit 23 that can be turned by a turning motor (not shown) is mounted on an upper portion of the lower traveling unit 21 via a swing circle 22.
A work implement 30, a machine cab 26, an operator cabin 27, and a counterweight 28 are attached to the upper swing body 23.
The work machine 30 includes a boom 31, an arm 36, a bucket 38, a boom cylinder 32, an arm cylinder 37, a bucket cylinder 39, and the like, and performs excavation work of earth and sand.
One end of the boom 31 and one end of the boom cylinder 32 are attached to the front of the revolving frame 1 fixed to the upper revolving unit 23 by pins 33 and 34, respectively.
The other end of the boom cylinder 32 is attached to the center of the boom 31 with a pin 35. The boom 31 is vertically swingable around a pin 33 by a boom cylinder 32.
An arm 36 is attached to the tip of the boom 31, and the arm 36 is rotatable by an arm cylinder 37. Further, a bucket 38 is attached to the tip of the arm 36, and the bucket 38 is rotatable by a bucket cylinder 39 via a tilt lever 39a and a link 39b.
[0003]
FIG. 13 is a side view of a working unit of a conventional hydraulic shovel.
13, the bucket edge force FE, the arm cylinder thrust F, the vertical distance L between the arm cylinder center line and the arm rotation center, and the bucket edge force FE assuming the distance R between the arm rotation center and the bucket edge are as follows. Is represented by
FE = F × L / R
In this case, when the arm cylinder thrust F and the distance R between the arm rotation center and the bucket edge have a fixed relationship, the bucket edge force FE is determined by the vertical distance L between the arm cylinder center line and the arm rotation center.
The vertical distance L changes with the downward rotation of the arm, and as a result, the bucket edge force changes. FIG. 14 shows the relationship between the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ.
As described above, the bucket edge force FE is uniquely determined by the rotation angle θ of the arm and cannot be changed.
[0004]
At work sites where hydraulic excavators are currently used, there are various types of rock, soil, and topographical conditions. Work objects are various, such as hard soil and soft soil, and the bucket blade force FE is changed according to the application. It is hoped that it will be.
[0005]
For example, Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 1-102239 discloses an apparatus that can use a boom and an arm of the same size as the conventional art to generate a large bucket edge force when necessary. According to the publication, a pin hole for attaching the arm to the boom and a pin hole for connecting the arm cylinder to the arm are provided at intervals on the upper and lower sides on the mounting side of a plurality of arms, and the pins are replaced. A technique is described in which the position of the rod of the arm cylinder is changed to increase the blade edge force.
[0006]
Further, as a prior art for changing the bucket edge force, the applicant has filed Japanese Utility Model Application No. 5-59959 (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 7-15848). According to the publication, one end of a link is attached to an arm, the other end of the link is connected to a rod of an arm cylinder, and a rod end of a newly provided cylinder is connected to this connection portion, and a bottom end is attached to a boom. A technique is described in which the point of action of the pushing force of the arm cylinder on the arm is moved upward by wearing the cylinder and extending the cylinder, thereby increasing the bucket edge force by the arm.
[0007]
[Problems to be solved by the present invention]
However, in the Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-102239, there is a problem that the work must be interrupted when the pin is replaced, and the blade edge force cannot be changed at any time during the work.
[0008]
In the above-mentioned Japanese Utility Model Application No. 5-51959 (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 7-15848), the point of application of the pushing force of the arm cylinder to the arm is moved upward by manually extending the cylinder, and the bucket blade force by the arm is increased. Therefore, it is necessary to manually operate the cylinder (corresponding to the power cylinder of the present invention) constantly when increasing the blade edge force in response to various types of soil and the like, which is complicated. However, there is a problem that the blade edge force corresponding to the soil quality of the vehicle is not always controlled as desired by the driver.
[0009]
The present invention pays attention to the above-mentioned conventional problems, and provides a power cylinder for changing an action point of an arm cylinder in order to increase a bucket blade force of a hydraulic shovel, and a blade force selector for selecting stroke control of the power cylinder. It is an object of the present invention to provide a variable bucket edge force device of a hydraulic shovel capable of increasing the edge force of a bucket in response to various types of hard soil and soft earth and sand.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the bucket edge force varying device for a hydraulic shovel according to the present invention includes a boom 1, an arm 2, and a bucket 38, which are sequentially connected from a vehicle body, and a boom 1, an arm 2, and a bucket 38. Each of the driving cylinders 32, 3, 39, one end is connected to the arm 2 and the other end is connected to the power link 4 connected to the arm cylinder 3, and one end is connected to the arm cylinder 3 and the power link 4 and the other end is connected to the arm 2 Alternatively, a power cylinder 5 that is connected to the boom 1 to change the bucket blade force and a directional control valve that supplies and discharges oil discharged from the pumps 10 and 11 driven by the engine 18 to the cylinders 32, 3, and 39 are provided. A bucket edge force varying device for a hydraulic excavator, comprising: a first detecting means 3 c for detecting a stroke of the arm cylinder 3; A second detection means 5c for detecting a troke and a signal received from the first and second detection means 3c and 5c are operated to calculate a command signal for setting the power cylinder 5 to a predetermined stroke based on the calculation result. The control device 16 outputs a signal to the direction switching valve 13 for the cylinder.
[0011]
The second aspect of the bucket edge force varying device of the hydraulic shovel according to the present invention is a boom 1, an arm 2, and a bucket 38 that are sequentially connected from the vehicle body, and cylinders 32, 3, 3 that drive the boom 1, the arm 2, and the bucket 38, respectively. 39, one end is connected to the arm 2 and the other end is connected to the arm cylinder 3 and the power link 4 is connected. The other end is connected to the arm cylinder 3 and the power link 4 and the other end is connected to the arm 2 or the boom 1 and the bucket. Bucket blade force of a hydraulic shovel provided with a power cylinder 5 that makes the blade force variable and directional switching valves that supply and discharge oil discharged from pumps 10 and 11 driven by an engine 18 to respective cylinders 32, 3 and 39. A variable detecting device that detects a stroke of the arm cylinder 3 and a second detecting device that detects a stroke of the power cylinder 5. Means 5c, a cutting edge force mode selector 17 for selecting the cutting edge force of the bucket, and receiving and calculating signals from the first detecting means 3c, the second detecting means 5c and the cutting edge force mode selector 17, and calculating the result. And a control device 16 for outputting a command signal for setting the power cylinder 5 to a predetermined stroke to the power cylinder direction switching valve 13 on the basis of the above.
[0012]
Further, in the above configuration, a third detecting means 12f for detecting a load pressure is provided in the bottom side pipe line 12d of the arm cylinder 3, and when the load pressure detected by the third detecting means 12f reaches a set value, In order to make the power cylinder 5 have a predetermined stroke, a control device 16 for outputting a command signal for controlling the opening amount of the power cylinder direction switching valve 13 is provided.
[0013]
Further, in the above configuration, the direction switching valve 13 for switching the direction of the pressure oil to the power cylinder 5 can be switched according to a signal from the operating means 15 for the power cylinder.
[0014]
[Action]
According to the above configuration, the signal LA obtained by detecting the stroke of the arm cylinder by the first detection means and the signal LP obtained by detecting the stroke of the power cylinder by the second detection means are input to the control device, and the stroke LA signal of the arm cylinder and the power It is possible to control to increase or decrease the bucket edge force FE in response to the input of the cylinder stroke LP signal.
In this case, the control device outputs a signal i0 when increasing the bucket edge force FE. This signal i0 is input to one operating portion of the directional control valve for the power cylinder, the directional control valve is switched to the position a, and the hydraulic oil from the hydraulic pump flows into the bottom side of the power cylinder. And the point of action of the pushing force of the arm cylinder on the arm can be moved upward to increase the bucket edge force.
Conversely, the controller outputs a signal i1 when decreasing the bucket edge force FE. This signal i1 is input to the other operating portion of the directional control valve for the power cylinder, the directional control valve is switched to the position "b", and the hydraulic oil from the hydraulic pump flows into the head side of the power cylinder. And the point of action of the pushing force of the arm cylinder on the arm can be moved downward to reduce the bucket edge force FE.
By changing the point of application of the pushing force of the arm cylinder to the arm by the expansion and contraction of the power cylinder, the FE of the bucket blade force can be varied.
[0015]
Further, corresponding to the selected mode among the modes 1 to 5 selected by the cutting edge force mode selector, mode 1 is signal m1, mode 2 is signal m2, mode 3 is signal m3, and mode 4 is signal m4. , Mode 5 inputs the signal m5 to the control device, and when, for example, the signal m1 among the mode signals m1 to m5 is input to the control device, the control device outputs the stroke LA signal of the arm cylinder and the stroke of the power cylinder. The signal m1 of the mode 1 is added to the LP signal, and command signals i0 and i1 are output to the directional control valve for the power cylinder so that the bucket edge force FE curve of the mode 1 is obtained. FE can be variable.
[0016]
Further, when the bucket edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ when the full stroke SA of the arm cylinder is divided into nine equal parts and the full stroke SP of the power cylinder is divided into four equal parts, for example, the arm cylinder The arm cylinder stroke LA required for the arm cylinder to make a 1/9 stroke as the full stroke SA is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke amount LP of the power cylinder necessary for the power cylinder to make a 1/4 stroke as the full stroke amount SP of the power cylinder is:
LP = 1 / 4SP, and when this arm cylinder makes a 1/9 stroke and the power cylinder makes a 1/4 stroke, a bucket edge force FE at point C shown in FIG. 8 is obtained, and the arm cylinder stroke LA and the power By changing the relationship with the cylinder stroke LP as described above, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0017]
When the target functions M and N in the relationship between the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ are set, in order to obtain the target functions M (M1 to M12) and N (Na to Nh), By setting the functions M1 to M12 and Na to Nh set in relation to the stroke amount LA and the power cylinder stroke amount LP, the full stroke SA of the arm cylinder is divided into nine equal parts, and the full stroke SP of the power cylinder is set equal to four. The bucket edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ when divided is
For example, with the full stroke SA of the arm cylinder, the arm cylinder stroke LA that operates when the arm cylinder makes a 1/9 stroke is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke LP of the power cylinder, which is activated when the power cylinder makes a 2/4 stroke with the full stroke SP of the power cylinder, is
LP = 2 / 4SP, and when the arm cylinder makes a 1/9 stroke and the power cylinder makes a 2/4 stroke, a bucket edge force FE at the point M3 is obtained. Thus, the bucket edge force FE is arbitrarily set. It can be variable.
When the target function N is set, the stroke LA of the operating arm cylinder is 1 / 9SA, and when the stroke of the operating power cylinder is LP = 1 / 4SP, the bucket edge force FE at the point Nb is obtained. By changing the relationship between the stroke LA of the arm cylinder and the stroke LP of the power cylinder as described above, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0018]
Further, when it is desired to increase the bucket edge force when the arm is being operated on the excavation side, in this case, the load pressure is detected in the bottom side conduit of the arm cylinder that drives the arm, and this load pressure is detected. When it is larger, the power cylinder is extended to move the point of application of the pushing force of the arm cylinder to the arm upward, thereby increasing the bucket edge force FE.
Conversely, when the load pressure is low, the power cylinder can be shortened to move the point of application of the pushing force of the arm cylinder to the arm downward, thereby reducing the bucket edge force FE.
That is, control can be performed so as to obtain the bucket edge force FE corresponding to the load pressure of the arm cylinder.
[0019]
When the electric circuit of the control device or the like breaks down, the power cylinder directional switching valve is switched by a signal from a manual operation lever to extend and contract the power cylinder to increase or decrease the bucket edge force FE. ing.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a specific example of a bucket blade force varying device for a hydraulic shovel according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that components common to those in FIG. 12 are described with the same reference numerals.
[0021]
A first embodiment of a bucket edge force varying device for a hydraulic shovel according to the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the variable bucket edge force device of the hydraulic shovel shown in FIG. 1 will be described.
An arm 2 is attached to the tip of the boom 1, and the arm 2 is rotatable by an arm cylinder 3. Further, a bucket 38 is attached to the tip of the arm 2, and the bucket 38 is rotatable by a bucket cylinder 39.
One end of the power link 4 is attached to the arm 2, and the other end is connected to a rod end of the arm cylinder 3 by pins 6 and 7, respectively.
The bottom end of the arm cylinder 3 is connected to the upper surface of the boom 1 by a pin 8. The bottom end of the power cylinder 5 has the boom 1 and the arm 2 connected by a pin 9 on the same axis. The rod end of the power cylinder 5 connects the power link 4 and the arm cylinder 3 with the pin 7 on the same axis.
[0022]
Next, a control circuit of the first embodiment will be described with reference to FIG.
A variable displacement hydraulic pump 10 (hereinafter, referred to as a hydraulic pump 10) driven by an engine 18 and a hydraulic pump 11 are provided. The hydraulic pump 10 is connected to a first directional control valve 12 via a line 10a. The hydraulic pump 11 is connected to the second directional control valve 13 via a line 11a. The first directional control valve 12 is connected to the arm cylinder 3 via pipes 12c and 12d. The second directional control valve 13 is connected to the power cylinder 5 via pipes 13c and 13d.
The operation lever 14A of the arm cylinder 3 is connected to the operation means 14. The operating means 14 is connected to a pilot hydraulic pressure source 14B. The operating means 14 is connected to the operating part 12b of the first directional control valve 12 via a pipe 14a, and is connected to the operating part 12a of the first directional control valve 12 via a pipe 14b.
[0023]
The operation lever 15A of the power cylinder 5 is connected to the operation means 15. This operating means 15 is connected to a pilot hydraulic power source 15B. The operating means 15 is connected to the operating section 13b of the second directional control valve 13 via a pipe 15a, and is connected to the operating section 13a of the second directional switch valve 13 via a pipe 15b.
[0024]
The arm cylinder 3 is provided with a stroke sensor 3c (hereinafter, referred to as first detecting means) for detecting a stroke. The signal detected by the first detecting means 3c is input to the control device 16. The power cylinder 5 is provided with a stroke sensor 5c (hereinafter, referred to as second detecting means) for detecting a stroke. The signal detected by the second detection means 5c is input to the control device 16.
One of the mode signals of mode 1, mode 2, mode 3, mode 4, and mode 5 selected by the cutting edge force mode selector 17 is input to the controller 16. In this case, mode 1 to mode 5 are selected. However, selection of five or more modes may be made.
In this embodiment, description will be made in five modes.
{Circle around (1)} In mode 1, a bucket edge force FE capable of excavating soft earth and sand ground is obtained.
{Circle around (2)} In mode 2, a bucket edge force FE capable of excavating the ground of embankment of clayey or sandy soil is obtained.
{Circle around (3)} In mode 3, a bucket edge force FE capable of excavating compacted ground of clayey or sandy soil is obtained.
{Circle around (4)} In mode 4, a bucket edge force FE capable of excavating the ground mixed with debris is obtained.
{Circle around (5)} In mode 5, a bucket edge force FE capable of excavating the ground mixed with hard earth and stone is obtained.
As described above, any one of the modes 1 to 5 is selected by the cutting edge force mode selector 17.
[0025]
The control device 16 can determine the rotation angle θ of the arm 2 according to a stroke signal from the first detection means of the arm cylinder 3.
Further, the control device 16 has a predetermined function of the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ as shown in the figure, and the control device 16 receives the stroke LA signal of the arm cylinder 3 and the stroke LP signal of the power cylinder 5 to input this function. Signals i0 and i1 corresponding to the bucket edge force FE determined by the stroke signals LA and LP are output. When the arm rotation angle θ is the maximum, the bucket edge force FE is reduced when the arm rotation angle θ is the maximum, and the bucket edge force FE is increased as the arm rotation angle θ gradually decreases. The bucket edge force FE is reduced so that the bucket edge force FE becomes maximum when the arm rotation angle θ is in the range of about 1/2 to 1/3. This will be described in detail with reference to FIG.
[0026]
The controller 16 controls the bucket edge force FE to increase or decrease in response to the input of the stroke LA signal of the arm cylinder 3 and the stroke LP signal of the power cylinder 5, and increases the bucket edge force FE. At this time, the signal i0 is output. The signal i0 is input to the operating portion 13a of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position a, and the pressure oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the pipeline 11a to the pipeline 13d. It flows into the bottom side of the power cylinder 5. Thus, the power cylinder 5 is extended, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 is moved upward, and the blade edge force can be increased.
When the bucket edge force FE is decreased, a signal i1 is output. This signal i1 is input to the operating portion 13b of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position b, and the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the line 11a through the line 13c. It flows into the head side of the power cylinder 5. Thereby, the power cylinder 5 can be shortened, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 can be moved downward, and the cutting edge force of the bucket can be reduced.
[0027]
Next, modes 1 to 5 can be selected by the cutting edge force mode selector 17, and the mode 1 corresponds to the signal M1, the mode 2 corresponds to the signal M2, the mode 3 corresponds to the signal M3, and the mode corresponding to the selected mode. In mode 4, the signal M4 is input to the control device 16 in mode 5, and in mode 5, the signal M5 is input to the controller 16. When, for example, the signal M1 of the mode signals M1 to M5 is input to the control device 16, the control device 16 applies the mode 1 signal M1 to the stroke LA signal of the arm cylinder 3 and the stroke LP signal of the power cylinder 5. The command signals i0 and i1 are output to the direction switching valve 13 so that the addition results in a bucket edge force FE curve of mode 1 shown in FIG. Modes 2 to 5 are similarly operated to output a command signal.
[0028]
In this first embodiment, as shown in FIG. 6, the pilot pressure from the bi-rot hydraulic pressure source 15B is supplied from the operating means 15 to the operating section of the direction switching valve 13 through the pilot line 15a by operating the manual operating lever 15A. 13b. The pilot pressure is connected to the operation section 13a of the directional control valve 13 from the operation means 15 via the pilot line 15b. When the operation lever 15A is operated to the extension side, the pilot pressure is input from the pilot line 15b to the operation portion 13a of the direction switching valve 13, and the direction switching valve 13 is switched to the position a. Pressurized oil flows into the bottom side of the power cylinder 5 from the pipe 11a via the pipe 13d. Thus, the power cylinder 5 is extended, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 is moved upward, and the blade edge force can be increased. When the operating lever 15A is operated to the contraction side, the pilot pressure is input from the pilot line 15a to the operating portion 13b of the direction switching valve 13, the direction switching valve 13 is switched to the position b, and the pressure oil from the hydraulic pump 11 is It flows into the head side of the power cylinder 5 from the pipe 11a via the pipe 13c. Thereby, the power cylinder 5 can be shortened, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 can be moved downward, and the cutting edge force of the bucket can be reduced.
As described above, the bucket edge force FE can be increased or decreased manually.
[0029]
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the arm rotation angle θ and the bucket edge force FE. The bucket edge force FE can be set in five stages of mode 1 to mode 5.
The range of the arm rotation angle θ is set to θ1 which rotates the largest in mode 1 and the range of θ5 which rotates smaller in the mode 5 than in mode 1. The arm rotation angles θ of the modes 2 to 4 are in the range of the arm rotation angle θ1 of the mode 1 to the arm rotation angle θ5 of the mode 5, and are omitted in the drawing.
The bucket edge force FE1 in mode 1 and the bucket edge force FE5 in mode 5 shown in the figure are shown, and FE5-FE1 is the edge force increase FEA.
The arm 2 and the bucket 38 shown in FIG. 1 indicate the maximum arm rotation angle θ at the start of excavation indicated by a solid line. In this state, the arm is rotated downward to perform excavation work. The state in which the arm 2 and the bucket 38 are shown by a two-dot chain line indicates that the arm rotation angle θ has decreased and the excavation operation has been completed. The bucket edge force FE at the start of excavation of the arm 2 and the bucket 38 indicated by a solid line is point a shown in FIG. The bucket edge force FE at the end of excavation indicated by the two-dot chain line between the arm 2 and the bucket 38 is point b shown in FIG.
As described above, the bucket edge force FE can be sequentially changed in the range from mode 1 to mode 5, and a command signal for changing the bucket edge force FE is output to the direction switching valve 13 by the control device 16 described with reference to FIG. Thus, the power cylinder 5 is controlled to a predetermined stroke.
[0030]
Further, the control device 16 can calculate the bucket edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ as follows.
FIG. 9 is a diagram showing bucket edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ when the full stroke SA of the arm cylinder 3 shown in FIG. 8 is divided into nine equal parts and the full stroke SP of the power cylinder 5 is equally divided into four parts.
For example, with the full stroke SA of the arm cylinder, the stroke amount LA of the arm cylinder required for the arm cylinder to make 1/9 stroke is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke amount LP of the power cylinder required for the power cylinder to make a 1/4 stroke with the full stroke SP of the power cylinder is
LP = 1 / 4SP, and when this arm cylinder makes 1/9 stroke and the power cylinder makes 1/4 stroke, a bucket edge force FE at point C is obtained. Thus, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0031]
Next, FIG. 9 is a diagram in which target functions M and N in the relationship between the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ are set.
FIG. 10 shows functions m1 to m12, na to nh set in relation to arm cylinder stroke LA and power cylinder stroke LP in order to obtain target functions M (M1 to M12) and N (Na to Nh) of FIG. FIG.
When the target function M shown in FIG. 9 is set, the bucket edge force corresponding to the arm rotation angle θ when the full stroke SA of the arm cylinder 3 is divided into nine equal parts and the full stroke SP of the power cylinder 5 is divided into four equal parts. FE is
For example, with the full stroke SA of the arm cylinder, the stroke amount LA of the arm cylinder required for the arm cylinder to make 1/9 stroke is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke amount LP of the power cylinder required for the power cylinder to perform a 2/4 stroke with the full stroke SP of the power cylinder is:
LP = 2 / 4SP, and when this arm cylinder makes 1/9 stroke and the power cylinder makes 2/4 stroke, bucket edge force FE at point M3 is obtained. Thus, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
When the arm cylinder stroke that operates when the target function N is set is LA = 1 / 9SA, and the operating power cylinder stroke is LP = 1 / 4SP, the bucket edge force FE at the point Nb is obtained.
Thus, by changing the strokes of both cylinders, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0032]
FIGS. 3 and 4 show the power cylinder and the position where the power link is attached to the power cylinder. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The power link 4A shown in FIG. 3 has three mounting holes, and the first hole 4a of the power link 4A is connected to the arm 2 with a pin. , The second hole 4b is connected to the arm cylinder 3 by a pin. The third hole 4c is connected to the power cylinder 5A by a pin. According to such a configuration, since the connecting portion between the arm cylinder and the power cylinder with respect to the power link is separate, the structure of the connecting portion is simplified.
[0033]
The mounting hole 2a of the power cylinder 5B is provided in the arm 2A shown in FIG. This mounting hole 2a is connected to the bottom side of the power cylinder 5B.
According to such a configuration, since the power cylinder is connected to a position separated from the connecting portion between the boom 1 and the arm 2A, the structure of the connecting portion between the boom 1 and the arm 2A is simplified.
[0034]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
Here, as described in FIG. 13, the bucket edge force FE, the arm cylinder thrust F, the vertical distance L between the arm cylinder center line and the arm rotation center, and the distance R between the arm rotation center and the bucket edge R are set. The force FE is expressed as
FE = F × L / R.
As described above, when the arm cylinder thrust F and the distance R between the arm rotation center and the bucket edge have a fixed relationship, the bucket edge force FE is determined by the vertical distance L between the arm cylinder center line and the arm rotation center. .
Therefore, by changing the vertical distance X between the arm cylinder center line and the arm rotation center by the power cylinder 5 without changing the arm cylinder thrust F and the distance R between the arm rotation center and the bucket edge shown in FIG. Can be made variable.
[0035]
As shown in FIG. 1, the working machine of the hydraulic shovel includes a boom 1, an arm 2 and a bucket 38, a boom cylinder 32, an arm cylinder 3 and a bucket cylinder 39, and a power cylinder 5 for changing the action point of the pushing force of the arm cylinder 3. When the bucket 38 connected to the arm 2 is fixed and the arm cylinder 3 is extended as shown in FIG. 1, the arm 2 rotates downward. The angle between the lower surface of the arm 2 and the lower surface of the boom 1 is referred to as an arm rotation angle θ.
Excavation is started by the bucket edge force FE from the working posture of the arm 2 and the bucket 38 shown in FIG. 1 by a solid line, and the working posture of the arm 2 and the bucket 38 by a two-dot chain line indicates the end of the excavation work. FIG. 2 shows the arm rotation angles θ1 and θ5 at which excavation is actually possible within the range of the arm rotation angle θ. The relationship between the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ is such that, when the arm rotation angle effective for excavation is large, θ1, the bucket edge force FE is relatively small and gradually increases in response to the increase in θ. If the bucket edge force FE exceeds the maximum value, the bucket edge force FE gradually decreases. When the arm rotation angle θ5 effective for excavation is small, the bucket edge force FE is large and the decrease after the blade edge force FE exceeds the maximum value is larger than when the arm rotation angle θ1. It is necessary to select an arm rotation angle in the range of θ1 and θ5 depending on work conditions such as various types of soil.
[0036]
In this case, a signal LA obtained by detecting the stroke of the arm cylinder 3 by the first detecting means 3c and a signal LP obtained by detecting the stroke of the power cylinder 5 by the second detecting means 5c shown in FIG. In response to the input of the stroke LA signal of No. 3 and the input of the stroke LP signal of the power cylinder 5, the bucket edge force FE is controlled to increase or decrease. When the bucket edge force FE is increased, a signal i0 is output. The signal i0 is input to the operating portion 13a of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position a, and the pressure oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the pipeline 11a to the pipeline 13d. It flows into the bottom side of the power cylinder 5. Thus, the power cylinder 5 is extended, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 is moved upward, and the blade edge force can be increased.
When the bucket edge force FE is decreased, a signal i1 is output. This signal i1 is input to the operating portion 13b of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position b, and the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the line 11a through the line 13c. It flows into the head side of the power cylinder 5. As a result, the power cylinder 5 can be shortened, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 can be moved downward, and the bucket edge force FE can be reduced.
By changing the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 by the expansion and contraction of the power cylinder 5, the FE of the bucket edge force can be varied.
[0037]
In the first embodiment, the mode 1 corresponds to the signal m1, the mode 2 corresponds to the signal m2, and the mode 3 corresponds to the mode selected from the modes 1 to 5 selected by the cutting edge force mode selector 17. Signal m3, mode 4 is signal m4, and mode 5 is signal m5. When, for example, the signal m1 of the mode signals m1 to m5 is input to the control device 16, the control device 16 applies the mode m1 signal to the stroke LA signal of the arm cylinder 3 and the stroke LP signal of the power cylinder 5. In addition, command signals i0 and i1 are output to the direction switching valve 13 so as to form a bucket edge force FE curve of mode 1 shown in the figure, and the bucket edge force FE is made variable in accordance with the mode signal. it can.
[0038]
Further, in the first embodiment, the bucket edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ when the full stroke SA of the arm cylinder 3 is divided into nine equal parts and the full stroke SP of the power cylinder 5 is divided into four equal parts is variable. It is like,
For example, with the full stroke SA of the arm cylinder, the stroke amount LA of the arm cylinder required for the arm cylinder to make 1/9 stroke is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke amount LP of the power cylinder required for the power cylinder to make a 1/4 stroke with the full stroke SP of the power cylinder is
LP = 1 / 4SP, and when this arm cylinder makes 1/9 stroke and the power cylinder makes 1/4 stroke, a bucket edge force FE at point C is obtained, and the arm cylinder stroke LA and the power cylinder stroke LP and Is changed as described above, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0039]
When the target functions M and N in the relationship between the bucket edge force FE and the arm rotation angle θ are set, the arm cylinder stroke is set to obtain the target functions M (M1 to M12) and N (Na to Nh). By setting the functions M1 to M12 and Na to Nh set in the relationship between LA and the power cylinder stroke LP, the full stroke SA of the arm cylinder 3 was divided into nine equal parts and the full stroke SP of the power cylinder 5 was divided into four equal parts. The blade edge force FE corresponding to the arm rotation angle θ at the time is
For example, with the full stroke SA of the arm cylinder, the stroke amount LA of the arm cylinder required for the arm cylinder to make 1/9 stroke is:
LA = 1 / 9SA.
At this time, the stroke amount LP of the power cylinder required for the power cylinder to perform a 2/4 stroke with the full stroke SP of the power cylinder is:
LP = 2 / 4SP, and when the arm cylinder makes a 1/9 stroke and the power cylinder makes a 2/4 stroke, a bucket edge force FE at the point M3 is obtained. Thus, the bucket edge force FE is arbitrarily set. It can be variable.
When the target function N is set, the operating arm cylinder stroke is LA = 1 / 9SA, and when the operating power cylinder stroke is LP = 1 / 4SP, the arm cylinder stroke at which the bucket edge force FE at the point Nb is obtained. By changing the relationship between LA and the power cylinder stroke LP as described above, the bucket edge force FE can be arbitrarily varied.
[0040]
Further, when the electric circuit of the control device or the like breaks down, the power cylinder direction switching valve 13 is switched by a signal from the manual operation lever 15A to extend and contract the power cylinder 5 to increase or decrease the bucket edge force FE. It has become.
[0041]
Next, a variable bucket edge force device for a hydraulic shovel according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, control of the bucket blade force variable control circuit shown in FIG. 6 will be described.
In S1, the arm cylinder stroke LA and the power cylinder stroke LP are detected. Next, in S2, the power cylinder stroke target value LP0 is calculated based on the arm cylinder stroke LA and a predetermined function f stored in the control device 16.
LP0 = f (LA) is obtained.
In step S3, the deviation value γ is obtained as γ = LP−LP0 from the power cylinder stroke LP and the power cylinder stroke target value LP0.
In S4, it is determined whether the deviation value γ is γ ≦ γ0 with respect to the target deviation value γ0. When γ is smaller than or equal to γ0, the process returns to S1, and when γ is larger than γ0, S5. In S5, it is determined whether or not γ is larger than the set value. If γ is smaller than the set value, the process proceeds to S6, and in S6, the valve opening amount C1 (refers to the directional control valve 13 in FIG. 6) is determined. From the deviation value γ and the predetermined function f1 stored in the control device 16, C1 = f1 (γ) is obtained.
If γ is larger than the set value in S5, the process proceeds to S7. In S7, the opening amount C2 of the valve (referred to as the directional switching valve 13 in FIG. 6) is determined by the deviation value γ and the predetermined function f2 stored in the control device 16. C2 = f2 (γ) is obtained.
In S6 or S7, the valve opening amount C1 or C2 is calculated, and the process proceeds to S8. In S8, the valve control amount CQ is calculated using the valve opening amount C1 or C2 and the predetermined function fA stored in the control device 16, CQ = Find fA (C1) or CQ = fA (C2). Based on the calculated valve control amount CQ, a command is output to the direction switching valve 13 in S9.
With such a control flow, the valve control amount CQ may be obtained by adding the mode signal (m1 to m5) to the arm cylinder stroke LA signal.
[0042]
A second embodiment of a working machine blade force varying device for a hydraulic shovel according to the present invention will be described with reference to FIG.
The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
The pressure oil discharged from the hydraulic pump 10 is supplied to the arm cylinder 3 from the pipe 10a through the pipes 12c and 12d via the direction switching valve 12.
A hydraulic pressure sensor 12f is provided in a pipeline 12e that branches off from a pipeline 12d connecting the direction switching valve 12 and the bottom side of the arm cylinder 3. The pressure detected by the oil pressure sensor 12f is converted into an electric signal, and the electric signal is input to the control device 16. The signals from the first detecting means 3c for detecting the stroke of the arm cylinder 3 described in FIG. 6 of the first embodiment, the second detecting means 5c for detecting the stroke of the power cylinder 5, and the cutting edge force mode selector 17 are provided. It is input to the control device 16. The stroke of the power cylinder 5 is controlled as described below in accordance with a signal detected by a hydraulic pressure sensor 12f (hereinafter, referred to as a third detecting means) in a bottom pipe line 12d of the arm cylinder 3.
[0043]
The operation of the second embodiment will be described.
The stroke LA of the arm cylinder 3 is detected by the first detecting means 3c, the signal LA and the stroke of the power cylinder 5 are detected by the second detecting means 5c, and the signal LP is inputted to the control device 16, and the stroke LA signal of the arm cylinder 3 is inputted. And, in response to the input of the stroke LP signal of the power cylinder 5, the bucket edge force FE is controlled so as to increase or decrease. The pressure generated in the bottom pipe 12d of the arm cylinder 3 is detected by the third detecting means 12f while increasing or decreasing the bucket edge force FE. When the pressure becomes equal to or higher than a set value, the bucket edge force FE is further increased. An increase signal i0 is output. The signal i0 is input to the operating portion 13a of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position a, and the pressure oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the pipeline 11a to the pipeline 13d. It flows into the bottom side of the power cylinder 5. Thus, the power cylinder 5 is extended, and the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 is moved upward, so that the blade edge force of the bucket can be further increased.
Conversely, when the pressure detected by the third detecting means 12f is equal to or less than the set value, the signal i1 for decreasing the bucket edge force FE is output. This signal i1 is input to the operating portion 13b of the directional control valve 13 for the power cylinder 5, the directional control valve 13 is switched to the position b, and the hydraulic oil from the hydraulic pump 11 is supplied from the line 11a through the line 13c. It flows into the head side of the power cylinder 5. Thereby, the power cylinder 5 can be shortened, the point of action of the pushing force of the arm cylinder 3 on the arm 2 can be moved downward, and the cutting edge force of the bucket can be reduced.
That is, control can be performed so as to obtain the bucket edge force FE corresponding to the load pressure of the arm cylinder.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the blade force varying device for a hydraulic shovel of the present invention, the control device receives signals detected by the first detecting means for detecting the stroke of the arm cylinder and the second detecting means for detecting the stroke of the power cylinder. , And the bucket edge force FE can be increased or decreased on the basis of the calculation result, so that the bucket edge force FE suitable for work on various types of soil and the like is obtained, and workability is improved.
[0045]
Further, since the bucket edge force FE can be made variable in accordance with the mode signal selected by the edge force mode selector, the driver can arbitrarily select the bucket edge force FE so that various types of soil and the like can be selected. Workability is improved.
[0046]
Further, since the bucket edge force FE corresponding to the load pressure of the arm cylinder can be obtained, the workability at the time of excavation on the ground mixed with various soils and stones is improved.
[0047]
When the electric circuit of the control device or the like breaks down, the direction of the power cylinder direction switching valve is switched by a signal from the manual operation lever to extend and contract the power cylinder, thereby increasing or decreasing the bucket edge force FE. Is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a hydraulic excavator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a bucket blade force and an arm rotation angle.
FIG. 3 is another explanatory view of the attachment of the power link and the power cylinder.
FIG. 4 is another explanatory view of the attachment of the power cylinder.
FIG. 5 is a side view of the working machine.
FIG. 6 is a control circuit diagram of the first embodiment.
FIG. 7 is a control flowchart of the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory view showing another example of the relationship between the bucket edge force and the arm rotation angle.
FIG. 9 is another explanatory diagram showing the relationship between the bucket edge force and the arm rotation angle.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a power cylinder stroke and an arm cylinder stroke.
FIG. 11 is a control circuit diagram of the second embodiment.
FIG. 12 is a side view of a conventional hydraulic excavator.
FIG. 13 is an explanatory view of a working machine of a conventional hydraulic shovel.
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a conventional blade edge force and an arm rotation angle.
[Explanation of symbols]
1 boom
2,2A arm
3 Arm cylinder
4,4A power link
5,5A, 5B power cylinder
3c First detecting means
5c Second detection means
10,11 Hydraulic pump
12 First directional control valve
13 Second directional control valve
14 Arm cylinder operating means
14A Operation lever for arm cylinder
15 Power cylinder operating means
Operation lever for 15A power cylinder
14B, 15B Pilot hydraulic power source
16 Control device
17 Blade force mode selector
20 Hydraulic excavator
38 buckets
39 bucket cylinder

Claims

A boom, an arm, and a bucket that are sequentially connected from the vehicle body, cylinders that drive the boom, the arm, and the bucket, a power link that connects one end to the arm, and the other end connects to the arm cylinder, and one end connects the arm cylinder and the power link A hydraulic cylinder having a power cylinder connected to an arm or a boom and the other end connected to an arm or a boom to change a bucket blade force, and a directional switching valve for supplying and discharging the discharge oil of a pump driven by the engine to and from each cylinder. In the bucket edge force varying device of the shovel, first detecting means for detecting the stroke of the arm cylinder, second detecting means for detecting the stroke of the power cylinder, and receiving signals from the first and second detecting means. And a command signal for setting the power cylinder to a predetermined stroke based on the calculation result. Excavator bucket edge force variator being characterized in that a control device for outputting the Sunda directional control valve.

A boom, an arm, and a bucket that are sequentially connected from the vehicle body, cylinders that drive the boom, the arm, and the bucket, a power link that connects one end to the arm, and the other end connects to the arm cylinder, and one end connects the arm cylinder and the power link A hydraulic cylinder having a power cylinder connected to an arm or a boom and the other end connected to an arm or a boom to change a bucket blade force, and a directional switching valve for supplying and discharging the discharge oil of a pump driven by the engine to and from each cylinder. In a bucket edge force varying device of a shovel, a first detecting means for detecting a stroke of the arm cylinder, a second detecting means for detecting a stroke of the power cylinder, and a blade force mode selector for selecting a blade force of a bucket. Receiving signals from the first detecting means, the second detecting means, and the cutting edge force mode selector, and calculating the signals; Operation result Excavator bucket edge force variator being characterized in that a control unit for outputting a command signal to the power cylinder to a predetermined stroke to the power cylinder directional control valve based on.

A third detecting means for detecting a load pressure is provided in a bottom side conduit of the arm cylinder, and when the load pressure detected by the third detecting means reaches a set value, the power cylinder is set to a predetermined stroke. 3. The apparatus according to claim 1, further comprising a controller configured to output a command signal for controlling an opening amount of the power cylinder direction switching valve. 4.

4. The bucket blade force changing device for a hydraulic shovel according to claim 1, wherein the direction switching valve that switches a direction of the pressure oil to the power cylinder is responsive to a signal from an operating lever for the power cylinder. 5. A variable bucket edge force device for a hydraulic shovel, wherein a switching operation is enabled.