JP5419835B2

JP5419835B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP5419835B2
Application number: JP2010203438A
Authority: JP
Inventors: 昭広楢▲崎▼
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: JP2012057409A

Description

本発明は、上下方向に回動可能なブーム等の作業具を作動させるブームシリンダ等の油圧シリンダの増速を実施できる油圧ショベル等の作業機械に関する。

この種の作業機械として、従来、特許文献１に示されるものがある。この従来技術は、例えばホイール式油圧ショベルであり、エンジンと、このエンジンによって駆動される可変容量油圧ポンプと、それぞれ上下方向に回動可能なブーム、アーム、バケット等の各作業具と、これらの作業具例えばアームを作動させるアームシリンダ等の油圧シリンダと、可変容量油圧ポンプから各油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御するアーム用制御弁等の方向制御弁と、これらの方向制御弁を切り換え操作するアームレバー等の操作装置とを備えている。また、この従来技術は、エンジンの回転数を設定する回転数設定装置と、可変容量油圧ポンプの吐出圧、すなわち油圧シリンダの負荷圧に応じて回転数設定装置で設定されたエンジンの回転数を補正する回転数補正手段とを備えた構成になっている。

このように構成される従来技術では、例えば特別に大きな作業量を要しない地ならし作業等の通常作業時にあっては、エンジンの回転数を回転数設定装置で設定された回転数に保ち、この状態のエンジンで駆動される油圧ポンプの吐出油をブームシリンダ、アームシリンダ等の油圧シリンダに供給し、油圧シリンダを通常速度にしてブーム、アーム等を上下方向に回動させて所望の通常作業が実施される。また、大きな作業量を要する重掘削作業等の作業時にあっては、ブームシリンダ、アームシリンダ等の油圧シリンダの負荷圧が高くなり、この高くなった負荷圧に応じて回転数補正手段が作動して、エンジンの回転数を回転数設定装置で設定された回転数よりも上昇させる制御が実施される。これにより、油圧ポンプから吐出される流量がそれまでに比べて大きくなり、ブームシリンダ、アームシリンダ等の油圧シリンダの作動速度が上述した通常速度よりも増速し、所望の大きな作業量となる作業が能率良く実施される。

なお、特許文献１には開示されていないが、この種の油圧ショベルにあっては一般に、作業具例えばブームの下降に際して、油圧シリンダすなわちブームシリンダからの戻り油を、ブームシリンダとタンクとを連絡する戻り管路と、この戻り管路に設けたブーム用方向制御弁とを含む戻り流路を介して、タンクに戻すようにしてブームシリンダを作動させるようにしている。このようなブームシリンダからの戻り油の流れは、ブームシリンダを上述した通常速度で作動させる場合であっても、上述のように回転数補正手段の制御によってブームシリンダを通常速度よりも増速させる場合であっても同様である。

特開平７−１２７４９３号公報

上述した従来技術は、作業具の上下方向の回動を介して実施される作業の作業量が大きいときには、油圧シリンダの負荷圧に応じて回転数補正手段が作動し、エンジンの回転数を上昇させ、これによって油圧シリンダの作動速度を通常速度よりも増速させて、所望の作業量が大きい作業を能率良く実施することができる。しかしながら昨今、作業量が大きい作業の実施に際して、さらなる作業能率の向上、すなわち作業具を回動させる油圧シリンダの作動速度の増速が要望されている。例えば、油圧ショベルにあっては、地面に溝を掘削する重掘削作業等の大きな作業量となる作業時に、作業具を構成するブームの下降速度を、上述した回転数補正手段の作動によるエンジン回転数の上昇に伴うブームシリンダの作動速度の増速よりも、さらに増速させることが期待されていた。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、上下方向に回動する作業具の下降に際し、回転数補正手段の作動によって得られる作業具の下降速度よりもさらに速く作業具を下降させることができる作業機械を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、上下方向に回動可能な作業具と、この作業具を作動させる油圧シリンダと、上記油圧ポンプから上記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁を切り換え操作する操作装置とを備えるとともに、上記エンジンの回転数を設定する回転数設定装置と、上記回転数設定装置で設定された上記エンジンの回転数を補正する回転数補正手段とを備え、上記作業具の下降に際して、上記油圧シリンダからの戻り油を、上記油圧シリンダとタンクとを連絡する戻り管路と、この戻り管路に設けた上記方向制御弁とを含む戻り流路を介して、上記タンクに戻すようにして上記油圧シリンダを作動させる作業機械において、上記作業具の下降に際して、上記戻り流路の通路面積を、上記方向制御弁の開口面積のみに依存する状態よりも増加させる通路面積増加手段を備え、上記作業具の駆動速度が所定速度よりも遅い速度であるかどうかを検出する速度情報検出手段と、この速度情報検出手段で上記遅い速度であることが検出されたとき、上記回転数補正手段による上記エンジンの回転数の補正、及び上記通路面積増加手段による上記戻り流路の通路面積の増加を無効にする無効手段とを備えた構成にしてある。

このように構成した本発明は、作業具の作動を介して実施される作業の作業量としてそれ程大きな作業量が要求されないときには、上下方向に回動する作業具の下降に際して、回転数設定装置で設定された回転数でエンジンが駆動され、このエンジンの駆動に応じた流量の圧油が可変容量油圧ポンプから吐出される。したがって、操作装置を操作して方向制御弁を切り換えることにより、可変容量油圧ポンプから吐出された圧油が油圧シリンダに供給され、油圧シリンダからの戻り油が戻り流路を介してタンクに導かれる際、戻り流路の通路面積は方向制御弁の開口面積にのみ依存したものとなり、これに伴って作業具は方向制御弁の開口面積に依存する通常速度で下降して、所望の作業が実施される。

作業具の作動を介して実施される作業の作業量として大きな作業量が要求されるときには、作業具の下降に際して、回転数補正手段の作動に伴ってエンジン回転数が回転数設定装置で設定された回転数よりも上昇する。このように回転数が上昇したエンジンの駆動に応じて、上述した流量よりも大きな流量の圧油が可変容量油圧ポンプから吐出される。したがって、操作装置を操作して方向制御弁を切り換えることにより、可変容量油圧ポンプから吐出された大きな流量の圧油が油圧シリンダに供給される。これにより油圧シリンダが上述の状態よりも速く作動し、作業具は上述した通常速度よりも増速されて下降する状態となる。

この状態にあって、通路面積増加手段を作動させると、油圧シリンダからの戻り油をタンクに導く戻り流路の通路面積が、上述した方向制御弁の開口面積にのみ依存する状態よりも増加し、油圧シリンダから上述した戻り油の単位時間当りの流量よりも大きな単位時間当りの流量をタンクに戻すことができ、油圧シリンダの作動速度をさらに速くすることができる。すなわち本発明は、上下方向に回動する作業具の下降に際し、回転数補正手段の作動によって得られる作業具の下降速度よりもさらに速く作業具を下降させ、この作業具の作動を介して大きな作業量となる所望の作業を実施できる。

また本発明は、上記発明において、当該作業機械が油圧ショベルから成り、上記作業具がブームから成り、上記油圧シリンダがブームシリンダから成り、上記戻り流路に含まれる上記方向制御弁がブーム用方向制御弁から成り、上記操作装置がブーム用操作装置から成るとともに、上記通路面積増加手段が、上記戻り管路から分岐し上記タンクに連通する分岐管路と、この分岐管路に設けた開閉弁と、この開閉弁を切換え操作する電磁切換弁と、この電磁切換弁を作動させる操作手段と、この操作手段から出力される信号に基づいて上記電磁切換弁を切り換え操作する信号を出力するコントローラとを含むことを特徴としている。

また本発明は、上記発明において、上記通路面積増加手段に含まれる上記操作手段は、上記ブームの下降速度を、上記戻り流路の通路面積を上記ブーム用方向制御弁の開口面積にのみ依存することによる通常速度に保つ通常速度選択位置と、上記ブームの下降速度を、上記通常速度よりも速い速度に保つ増速選択位置とを有し、それぞれの選択位置に応じた信号を上記コントローラから出力させる選択スイッチ操作部から成ることを特徴としている。

本発明は、エンジンの回転数を設定する回転数設定装置と、回転数設定装置で設定されたエンジンの回転数を補正する回転数補正手段とを備えたものにあって、上下方向に回動する作業具の下降に際して、油圧シリンダからの戻り油をタンクに戻す戻り流路の通路面積を、油圧シリンダを制御する方向制御弁の開口面積のみに依存する状態よりも増加させる通路面積増加手段を備えたことから、作業具の下降に際し、回転数補正手段の作動によって得られる作業具の下降速度よりもさらに速く作業具を下降させることができ、作業具の作動を介して行なわれる大きな作業量となる作業の能率を従来よりも向上させることができる。また本発明は、作業具の駆動速度が所定速度よりも遅い速度であるかどうかを検出する速度情報検出手段と、この速度情報検出手段で遅い速度であることが検出されたとき、回転数補正手段によるエンジンの回転数の補正、及び通路面積増加手段による戻り流路の通路面積の増加を無効にする無効手段とを備えたことから、作業具の微操作性を確保でき、このような微操作による所望の作業を支障なく実施することができる。

本発明者らが先に考案した作業機械の参考例である油圧ショベルを示す側面図である。図１に示す油圧ショベルに備えられるブームシリンダの駆動回路を示す回路図である。図２に示す駆動回路に備えられる制御系統を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る油圧ショベルに備えられるブームシリンダの駆動回路を示す回路図である。図４に示す駆動回路に備えられる制御系統を示すブロック図である。

以下、本発明に係る作業機械の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明者らが先に考案した作業機械の参考例である油圧ショベルを示す側面図である。

この図１に示すように、参考例に係る油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３とを備えている。作業装置３は、ブーム４、アーム５、バケット６等の各作業具と、これらの作業具を作動させるブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａ等の油圧シリンダを含んでいる。ブーム４は旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられ、ブームシリンダ４ａによって作動する。アーム５はブーム４の先端に上下方向の回動可能に取り付けられ、アームシリンダ５ａによって作動する。バケット６はアーム５の先端に上下方向の回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ６ａによって作動する。旋回体２の旋回フレーム２ａ上の前側位置には運転室７が配置され、後側位置にはカウンタウエイト８が配置され、運転室２とカウンタウエイト８との間には、後述のエンジン１１、可変容量油圧ポンプ１２等が収容される機械室９が配置されている。

図２は図１に示す油圧ショベルに備えられるブームシリンダの駆動回路を示す回路図、図３は図２に示す駆動回路に備えられる制御系統を示すブロック図である。

図１に示す参考例に係る油圧ショベルは、図２に示すように、エンジン１１と、このエンジン１１によって駆動される可変容量油圧ポンプ１２、及びパイロットポンプ１３とを備えている。また、可変容量油圧ポンプ１２から上述したブームシリンダ４ａに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁、すなわちブーム用方向制御弁１４と、このブーム用方向制御弁１４を切り換え操作する操作装置、すなわちブーム用操作装置１５とを備えている。

また、この油圧ショベルは、エンジン１１の回転数を設定する回転数設定装置２２と、ブームシリンダ４ａの負荷圧、すなわち可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧を検出する圧力センサ２３と、エンジン１１の駆動を制御するエンジンコントローラ２０と、回転数設定装置２２から出力される信号に応じた目標回転数信号をエンジンコントローラ２０に出力するとともに、圧力センサ２３から出力される吐出圧信号に応じて回転数設定装置２２で設定されたエンジン１１の回転数を補正する回転数補正手段を含むメインコントローラ２１とを備えている。

図３に示すように、メインコントローラ２１には、回転数設定装置２２から出力される回転数指示信号Ｘに応じた目標回転数信号Ｎｘを出力する関数発生器２１ａを設けてある。この関数発生器２１ａは、回転数設定装置２２から出力される回転数指示信号Ｘの値が大きくなるに従って比例的に大きくなる目標回転数信号Ｎｘを出力する。また、メインコントローラ２１には、圧力センサ２３から出力される吐出圧信号ＰＰに応じて補正値ΔＮを出力する関数発生器２１ｂを設けてある。この関数発生器２１ｂは、圧力センサ２３から出力される吐出圧信号ＰＰの値がＰｕ以上となると、回転数指示信号Ｘに対する補正値ΔＮ（＝所定補正値）を出力し、吐出圧信号ＰＰの値がＰｕよりも小さい値であるＰｄとなると補正値ΔＮ（＝０）とする処理を行なう。関数発生器２１ｂから出力された補正値ΔＮは選択スイッチ２１ｃがオンのときに、加算器２１ｄに送信される。加算器２１ｄにおいて、関数発生器２１ａから出力された目標回転数信号Ｎｘに、関数発生器２１ｂから出力され、選択スイッチ２１ｃを介して送信された補正値ΔＮを加算する処理がなされ、この加算器２１ｄから補正された目標回転数信号Ｎｙがエンジンコントローラ２０に対して出力される。

上述した圧力センサ２３と、メインコントローラ２１に含まれる関数発生器２１ｂ、選択スイッチ２１ｃ、及び加算器２１ｄとによって、回転数設定装置２２で設定されたエンジン１１の回転数を補正する回転数補正手段が構成されている。

この参考例に係る油圧ショベルにあっては、作業具、例えばブーム４の下降に際して、ブーム４を作動させる油圧シリンダであるブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油は、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１とタンク１６とを連絡する戻り管路１７と、この戻り管路１７に設けた上述のブーム用方向制御弁１４とを含む戻り流路を介して、タンク１６に戻される構成となっている。

さらに、この参考例に係る油圧ショベルは、作業具すなわちブーム４の下降に際して、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油をタンク１６に導く戻り流路の通路面積を増加させる通路面積増加手段を備えている。この通路面積増加手段は、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１に接続される戻り管路１７から分岐してタンク１６に連通する分岐管路３０と、この分岐管路３０に設けられ、開位置３１ａ及び閉位置３１ｂを有する開閉弁３１と、開位置３２ａ及び閉位置３２ｂを有し、パイロットポンプ１３からのパイロット圧を開閉弁３１の制御部に与えることにより、この開閉弁３１を切り換え操作する電磁切換弁３２と、この電磁切換弁３２を作動させる操作手段とから構成されている。ブーム下げに際してブーム用操作装置１５を操作すると、ブーム下げ用のパイロット圧がパイロット管路３４及び電磁切換弁３２の開位置３２ａを介して開閉弁３１の制御部に導かれ、開閉弁３１は開位置３１ａに切り換えられる。したがって、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１の油が、戻り管路１７、分岐管路３０、開閉弁３１の開位置３１ａを介してタンク１６に戻され得る状態となる。また、ブーム上げに際してブーム用操作装置１５を操作したときには、開閉弁３１は、そのばねの力により閉位置３１ｂに保持される。したがって、このブーム上げ時には可変容量油圧ポンプ１２から吐出された圧油がタンク１６に逃げることなく、ブーム用方向制御弁１４を介してブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１に供給される。

上述の操作手段は、ブーム４の下降速度を、上述した戻り流路の通路面積をブーム用方向制御弁１４の開口面積にのみ依存することによる通常速度に保つ通常速度選択位置と、ブーム４の下降速度を、上述した通常速度よりも速い速度に保つ増速選択位置とを有し、それぞれの選択位置に応じた信号をメインコントローラ２１から出力させる選択スイッチ操作部３３から成っている。

図３に示すように、メインコントローラ２１には、選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓに応じて電磁切換弁３２の作動を制御する制御信号Ｓａを出力する関数発生器２１ｅを設けてある。この関数発生器２１ｅは、選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓが上述した通常速度選択位置に相応するオフ信号Ｓｏｆｆのときに、電磁切換弁３２を閉位置３２ｂに保つ制御信号Ｓａ（＝Ｓａ１）を出力し、選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓが上述した増速選択位置に相応するオン信号Ｓｏｎのときに、電磁切換弁３２を開位置３２ａに切り換える制御信号Ｓａ（＝Ｓａ２）を出力する。

また、選択スイッチ操作部３３から出力された選択信号Ｓが上述した通常速度選択位置に相応するオフ信号Ｓｏｆｆであるときに選択スイッチ２１ｃはオフとなり、選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓが上述した増速選択位置に相応するオン信号Ｓｏｎであるときに選択スイッチ２１ｃはオンとなって、関数発生器２１ｂから出力される補正値ΔＮを加算器２１ｄに送信する。

このように構成した参考例に係る油圧ショベルにあっては、エンジン１１を駆動し、可変容量油圧ポンプ１２から圧油を吐出させている状態であって、例えば電磁切換弁３２が閉位置３２ｂに保たれ、開閉弁３１が閉位置３１ｂに保たれている状態で、ブーム用操作装置１５を一方向に操作してパイロットポンプ１３からのパイロット圧を、ブーム用方向制御弁１４の図２の左側の制御部に与えると、このブーム用方向制御弁１４が中立位置１４ｃから切換位置１４ｂに切り換えられ、可変容量油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１に供給され、ロッド室４ａ２の圧油、すなわち戻り油は、戻り管路１７ａ及びブーム用方向制御弁１４の切換位置１４ｂを介してタンク１６へ戻され、ブームシリンダ４ａは伸長し、ブーム上げが行なわれる。すなわち、図１に示す作業装置３が上方向に回動する。

また、ブーム用操作装置１５を上述とは逆方向の他方向に操作して、パイロットポンプ１３からのパイロット圧をブーム用方向制御弁１４の図２の右側の制御部に与えると、このブーム用方向制御弁１４が切換位置１４ａに切り換えられ、可変容量油圧ポンプ１２から吐出された圧油は、ブームシリンダ４ａのロッド室４ａ２に供給され、ボトム室４ａ１の圧油、すなわち戻り油は戻り管路１７を介してタンク１６へ戻され、ブームシリンダ４ａは収縮し、ブーム下げが行なわれる。すなわち、図１に示す作業装置３が下方向に回動し、バケット６による土砂のならし作業や掘削作業が実施される。

ここで、作業具であるブーム４の作動を介して実施される作業の作業量としてそれ程大きな作業量が要求されないときには、選択スイッチ操作部３３によって通常選択位置が選択される。このとき、選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓ（Ｓｏｆｆ）により、メインコントローラ２１に含まれる選択スイッチ２１ｃはオフとなる。これにより、関数発生器２１ｂから出力される補正値ΔＮは加算器２１ｄに送信されることがなく、回転数設定装置２２から出力される回転数指示信号Ｘに応じて関数発生器２１ａで演算される目標回転数信号Ｎｘ（＝Ｎｙ）が、エンジンコントローラ２０に出力される。したがって、このエンジンコントローラ２０で制御されるエンジン１１の回転数は、回転数設定装置２２で設定された回転数に維持される。

また、上述のように選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓ（Ｓｏｆｆ）に応じてメインコントローラ２１に含まれる関数発生器２１ｅから制御信号Ｓａ（Ｓａ１）が出力され、電磁切換弁３２は閉位置３２ｂに保たれる。これに応じて開閉弁３１も閉位置３１ｂに保たれる。したがって、ブームシリンダ４の戻り管路１７に接続された分岐管路３０は、遮断状態に保たれる。

このように回転数設定装置２２で設定された回転数でエンジン１１が駆動され、このエンジン１１の駆動に応じた流量の圧油が可変容量油圧ポンプ１２から吐出されている状態で、ブーム４を下降させようとしてブーム用操作装置１５を操作すると、上述のようにブーム用方向制御弁１４が切換位置１４ａに切り換えられ、可変容量油圧ポンプ１２から吐出された圧油がブームシリンダ４ａのロッド室４ａ２に供給され、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油が、戻り管路１７及びブーム用方向制御弁１４の切換位置１４ａを介してタンク１６に導かれる。この際に、戻り流路の通路面積はブーム用方向制御弁１４の開口面積にのみ依存したものとなる。これに伴って、ブーム４はブーム用方向制御弁１４の開口面積に依存する通常速度で下降して、作業装置３によってそれ程大きな作業量が要求されない所望の作業が実施される。なお、上述の場合には、選択スイッチ２１ｃがオフとなっており、補正値ΔＮは活用されないが、このときブームシリンダ４ａの負荷圧はそれ程高くなく、圧力センサ２３から出力される吐出圧信号ＰＰの値は、例えばＰｄ以下となり、メインコントローラ２１の関数発生器２１ｂから出力される補正値ΔＮは、ΔＮ（＝０）となっている。

また、上述とは異なり、ブーム４の作動を介して実施される作業の作業量として大きな作業量が要求されるときには、選択スイッチ操作部３３によって増速選択位置が選択される。このとき選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓ（Ｓｏｎ）により、メインコントローラ２１に含まれる選択スイッチ２１ｃはオンとなる。これにより、関数発生器２１ｂから出力される補正値ΔＮ（＝所定補正値）が加算器２１ｄに送信される。また、上述のように選択スイッチ操作部３３から出力される選択信号Ｓ（Ｓｏｎ）に応じてメインコントローラ２１に含まれる関数発生器２１ｅから制御信号Ｓａ（Ｓａ２）が出力され、図２に示す電磁切換弁３２は開位置３２ａに切り換えられる。これにより、パイロットポンプ１３のパイロット圧が電磁切換弁３２の開位置３２ａを介して開閉弁３１の制御部に与えられ、開閉弁３１は開位置３１ａに切り換えられる。したがって、ブームシリンダ４ａの戻り管路１７に接続された分岐管路３０は連通状態となる。

このような状態において、ブーム４を下降させるためにブーム用操作装置１５を操作すると、ブーム用方向制御弁１４が切換位置１４ａに切り換えられ、可変容量油圧ポンプ１２から吐出された圧油がブームシリンダ４ａのロッド室４ａ２に供給され、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油が戻り流路を介してタンク１６に導かれる。すなわち、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油は、戻り管路１７及び方向制御弁１４の切換位置１４ａを介してタンク１６に戻されると共に、戻り管路１７、分岐管路３０、及び開閉弁３１の開位置３１ａを介してタンク１６に戻される。

このようなブーム４の下降に際して、大きな作業量に伴ってブームシリンダ４ａの負荷圧が高くなり、圧力センサ２３で検出される可変容量油圧ポンプ１２の吐出圧が高くなる。すなわち、圧力センサ２３から出力される吐出圧信号ＰＰの値は、Ｐｕ以上となり、メインコントローラ２１の関数発生器２１から出力される補正値ΔＮ（＝所定補正値）が選択スイッチ２１ｃを介して加算器２１ｄに与えられる。この加算器２１ｄで、回転数設定装置２２の回転数指示信号Ｘに応じて関数発生器２１ａから出力される目標回転数信号Ｎｘの値と、補正値ΔＮ（＝所定補正値）とが加算され、この加算器２１ｄから補正された目標回転数信号Ｎｙがエンジンコントローラ２０に対して出力される。これにより、エンジン１１の回転数が回転数設定装置２２で設定された回転数よりも上昇する。このように回転数が上昇したエンジン１１の駆動に応じて、上述した流量よりも大きな流量の圧油が可変容量油圧ポンプ１２から吐出される。したがって、ブーム用操作装置１５を操作してブーム用方向制御弁１４を切り換えることにより、可変容量油圧ポンプ１２から吐出された大きな流量の圧油がブームシリンダ４ａのロッド室４ａ２に供給される。これによりブームシリンダ４ａは上述の状態よりも速く収縮し、ブーム４ａは上述した通常速度よりも増速されて下降する。

この参考例に係る油圧ショベルでは、このようにエンジン１１の回転数を上昇させてブームシリンダ４ａの作動速度を増速させた上で、さらにブームシリンダ４ａを速く作動させることができる。ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からの戻り油は、戻り管路１７と、ブーム用方向制御弁１４の切換位置１４ａとを介してタンク１６に戻されると共に、戻り管路１７、分岐管路３０、開閉弁３１を介してもタンク１６に戻される。すなわち、戻り流路の通路面積が増加して、上述した状態よりも単位時間当り多くの流量をブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１からタンク１６へ戻すことができる。これにより、ブームシリンダ４ａの収縮時の作動速度をさらに速くすることができる。

このように、この参考例に係る油圧ショベルによれば、ブーム４の下降に際して、回転数補正手段の作動によって得られるブーム４の下降速度よりもさらに速くブーム４を下降させ、このブーム４を介して大きな作業量となる所望の作業を実施することができ、このような大きな作業量となる作業の能率を向上させることができる。

図４は本発明の一実施形態に係る油圧ショベルに備えられるブームシリンダの駆動回路を示す回路図、図５は図４に示す駆動回路に備えられる制御系統を示すブロック図である。なお、本実施形態に係る油圧ショベルの外観については、例えば前述した参考例に係る図１に示す油圧ショベルと同等であるので、図示を省略する。

本実施形態に係る油圧ショベルは、ブーム４の駆動速度が所定速度よりも遅い速度であるかどうかを検出する速度情報検出手段と、この速度情報検出手段で遅い速度であることが検出されたとき、回転数補正手段によるエンジン１１の回転数の補正、及び通路面積増加手段による上述した戻り流路の通路面積の増加を無効にする無効手段とを備えた構成にしてある。

上述した速度情報検出手段は、図４に示すように、ブーム用操作装置１５の一方向の操作時の操作量を検出する圧力センサ４１、及び他方向の操作時の操作量を検出する圧力センサ４２と、メインコントローラ２１に設けられ、圧力センサ４１から出力される操作量信号の値と圧力センサ４２から出力される操作量信号の値のうちの大きい方の値を選択して圧力信号ＰＡとして出力する最大値選択器２１ｇと、この最大値選択器２１ｇから出力される圧力値ＰＡを前回値メモリとして記憶する記憶部２１ｈと、最大値選択器２１ｇから出力される圧力値ＰＡと記憶部２ｈに記憶される前回の圧力値ＰＡとを減算し、減算値Δｘを出力する減算器２１ｉと、この減算器２１ｉから出力される減算値Δｘが微操作に相応する値Ｒ１以下のときに「０」すなわちオフ信号を出力し、Ｒ１を超えた値であるときに「１」すなわちオン信号を出力する関数発生器２１ｊとを含んでいる。

なお、関数発生器２１ｊに接続させてタイマ２１ｋを設けてあり、関数発生器２１ｊから出力された「０」に相応するオフ信号または「１」に相応するオン信号をタイマ２１ｈで計測される所定時間後に、スイッチ部２１ｆに出力させるように構成してある。スイッチ部２１ｆは、前述した関数発生器２１ｂと前述した選択スイッチ２１ｃとの間に設けてある。このスイッチ部２１ｆは、オフのときに関数発生器２１ｂと選択スイッチ２１ｃとの接続を遮断する。

また、メインコントローラ２１には、タイマ２１ｋに接続させて関数発生器２１ｎを設けてある。この関数発生器２１ｎは、タイマ２１ｋを介して関数発生器２１ｊから出力される値が「１」のときにオン信号を出力し、タイマ２１ｋを介して関数発生器２１ｊから出力される値が「０」のときにオフ信号を出力する。また、メインコントローラ２１には、関数発生器２１ｎと前述した電磁切換弁３２との間に介設されるスイッチ部２１ｍを有している。このスイッチ部２１ｍは、前述した選択スイッチ操作部３３で通常速度選択位置が選択されたときにオフとなり、増速選択位置が選択されたときにオンとなるように構成されている。その他の構成は、前述した参考例に係る油圧ショベルと同等である。

上述したタイマ２１ｋと、スイッチ部２１ｆと、関数発生器２１ｎと、スイッチ部２１ｍとは、上述した速度情報検出手段でブーム４の駆動速度が所定速度よりも遅い速度であることが、すなわち微操作が実施されていることが検出されたとき、上述した回転数補正手段によるエンジン１１の回転数の補正、及び上述した通路面積増加手段による戻り流路の通路面積の増加を無効にする無効手段を構成している。

このように構成した本実施形態に係る油圧ショベルにあっては、選択スイッチ操作部３３で通常速度選択位置が選択されたときは、選択スイッチ２１ｃがオフとなり、エンジン１１の回転数の補正は実施されず、またスイッチ部２１ｍがオフとなり、電磁切換弁３２が閉位置３２ｂに、開閉弁３１が閉位置３１ｂにそれぞれ保たれ、ブーム用操作装置１５が操作された際に、前述と同様に、ブーム４は回転数設定装置２２で設定された回転数に保たれたエンジン１１の駆動状態で、ブーム用方向制御弁１４の開口面積のみに依存する通常速度で下降して、作業装置３によってそれ程大きな作業量が要求されない所望の作業が実施される。

また、選択スイッチ操作部３３で増速選択位置が選択されたときは、選択スイッチ２１ｃがオンとなり、エンジン１１の回転数の補正が可能となり、また、スイッチ部２１ｍがオンとなり、電磁切換弁３２が開位置３２ａに、開閉弁３１が開位置３１ａにそれぞれ切り換えられる。

このような状態において、ブーム用操作装置１５を一方向に、または他方向に大きく操作すると、圧力センサ４１または圧力センサ４２から出力される操作量信号の値は大きくなり、メインコントローラ２１の最大値選択器２１ｇから出力される圧力値ＰＡが大きくなる。したがって、減算器２１ｉで演算される減算値Δｘは、微操作に相応するＲ１よりも大きくなり、関数発生器２１ｊから「１」に相応するオン信号がタイマ２１ｋに出力される。タイマ２１ｋは制御の安定性を考慮した所定時間を計測した後、オン信号をスイッチ部２１ｆに出力する。これによりスイッチ部２１ｆがオンとなる。

このような状態は、参考例に係る油圧ショベルにおいて選択スイッチ操作部３３で増速選択位置が選択された場合と同じである。したがって、回転数補正手段によるエンジン１１の回転数の上昇と、通路面積増加手段によるブーム４の下降時のブームシリンダ４からの戻り油を導く戻り流路の通路面積の増加とにより、参考例に係る油圧ショベルにおけるのと同様の作用効果が得られる。すなわち、ブーム４の下降に際して、回転数補正手段の作動によって得られるブーム４の下降速度よりもさらに速くブーム４を下降させ、このブーム４を介して大きな作業量となる所望の作業を実施することができ、このような大きな作業量となる作業の能率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る油圧ショベルでは、上述のように選択スイッチ操作部３３で増速選択位置が選択されていても、ブーム４の微操作時にはブーム４の作動速度の増速を停止させることができる。すなわち、ブーム用操作装置１５の操作量を小さくしてブーム４を微操作するときには、圧力センサ４１，４２から出力された操作量信号に応じてメインコントローラ２１の最大値選択器２１ｇで選択された圧力値ＰＡは小さな値となり、これに伴って減算器２１ｉの減算値Δｘは、微操作に相応するＲ１以下の値となる。したがって、このときメインコントローラ２１の関数発生器２１ｊから「０」に相応するオフ信号がタイマ２１ｋに出力され、タイマ２１ｋから所定時間後にオフ信号が出力される。このオフ信号に応じてスイッチ部２１ｆはオフとなり、回転数補正手段によるエンジン１１の回転数の上昇によるブーム４の作動速度の増速は実施されなくなる。また、タイマ２１ｋから出力されるオフ信号に応じてメインコントローラ２１の関数発生器２１ｎからオフ信号が出力され、このオフ信号がスイッチ部２１ｍを介して電磁切換弁３２の制御部に与えられる。これにより電磁切換弁３２は閉位置３２ｂに切り換えられる。これに伴い、開閉弁３１も閉位置３１ｂに切り換えられ、分岐管路３０は遮断状態となる。したがって、ブームシリンダ４ａからの戻り油は、ブーム用方向制御弁１４のみを介してタンク１６に戻される状態となる。このような動作により、本実施形態に係る油圧ショベルでは、ブーム４の微操作性を確保でき、このような微操作による所望の作業を支障なく実施することができる。

なお、上述した実施形態にあっては、ブームシリンダ４ａのボトム室４ａ１に接続される戻り管路１７に、タンク１６に連通する１本の分岐管路３０を接続し、この分岐管路３０に開閉弁３１を設けた構成にしてあるが、本発明は、このように構成することには限られない。例えば、戻り管路１７に、それぞれタンク１６に連通する複数の分岐管路を接続し、これらの分岐管路のそれぞれに開閉弁を設け、これらの開閉弁を前述した電磁切換弁３２で開閉制御する構成にしてもよい。

また上記では、分岐管路３１に開閉弁３１を設け、この開閉弁３１を開閉制御する電磁切換弁３２を設けた構成にしてあるが、例えば開閉弁３１に代えて可変絞り弁を設け、電磁切換弁に代えて可変絞り弁の開口量を制御する比例電磁弁を設け、この比例電磁弁を操作する操作手段として、選択スイッチ操作部３３に代えて、通常速度選択位置と、増速選択位置のいずれかを選択可能であると共に、増速選択位置として複数の選択位置、すなわち増速の程度が小さい小増速位置と、増速の程度が大きい大増速位置とが含まれる選択スイッチ操作部を設けた構成にしてもよい。

このように構成したものでは、選択スイッチ操作部で上述の増速選択位置の小増速位置が選択されたときには、比例電磁弁の作動を介して可変絞り弁の開口量を比較的小さなものとし、増速選択位置の大増速位置が選択されたときには、比例電磁弁の作動を介して可変絞りの開口量を上述した小増速位置が選択されたときに比べて大きなものとすることができる。これにより、大きな作業量となる作業時にあってブーム４を下降させる際に、ブームシリンダ４ａからの戻り油が導かれる戻り流路の通路面積を異なる増加面積のうちの所望の増加面積に選択して、増速時にあってブーム４の下降速度を複数の速度に制御することができる。

３作業装置
４ブーム（作業具）
４ａブームシリンダ（油圧シリンダ）
４ａ１ボトム室
１１エンジン
１２可変容量油圧ポンプ
１４ブーム用方向制御弁
１５ブーム用操作装置
１６タンク
１７戻り管路
２０エンジンコントローラ
２１メインコントローラ
２１ａ関数発生器
２１ｂ関数発生器
２１ｃ選択スイッチ
２１ｄ加算器
２１ｆスイッチ部
２１ｇ最大値選択器
２１ｈ記憶部
２１ｉ減算器
２１ｊ関数発生器
２１ｋタイマ
２１ｍスイッチ部
２１ｎ関数発生部
２２回転数設定装置
２３圧力センサ
３０分岐管路
３１開閉弁
３２電磁切換弁
３３選択スイッチ操作部
３４パイロット管路
４１圧力センサ
４２圧力センサ
４３演算手段

Claims

エンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、上下方向に回動可能な作業具と、この作業具を作動させる油圧シリンダと、上記油圧ポンプから上記油圧シリンダに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁を切り換え操作する操作装置とを備えるとともに、
上記エンジンの回転数を設定する回転数設定装置と、上記回転数設定装置で設定された上記エンジンの回転数を補正する回転数補正手段とを備え、
上記作業具の下降に際して、上記油圧シリンダからの戻り油を、上記油圧シリンダとタンクとを連絡する戻り管路と、この戻り管路に設けた上記方向制御弁とを含む戻り流路を介して、上記タンクに戻すようにして上記油圧シリンダを作動させる作業機械において、
上記作業具の下降に際して、上記戻り流路の通路面積を、上記方向制御弁の開口面積のみに依存する状態よりも増加させる通路面積増加手段を備え、
上記作業具の駆動速度が所定速度よりも遅い速度であるかどうかを検出する速度情報検出手段と、
この速度情報検出手段で上記遅い速度であることが検出されたとき、上記回転数補正手段による上記エンジンの回転数の補正、及び上記通路面積増加手段による上記戻り流路の通路面積の増加を無効にする無効手段とを備えたことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
当該作業機械が油圧ショベルから成り、上記作業具がブームから成り、上記油圧シリンダがブームシリンダから成り、上記戻り流路に含まれる上記方向制御弁がブーム用方向制御弁から成り、上記操作装置がブーム用操作装置から成るとともに、
上記通路面積増加手段が、上記戻り管路から分岐し上記タンクに連通する分岐管路と、この分岐管路に設けた開閉弁と、この開閉弁を切換え操作する電磁切換弁と、この電磁切換弁を作動させる操作手段と、この操作手段から出力される信号に基づいて上記電磁切換弁を切り換え操作する信号を出力するコントローラとを含むことを特徴とする作業機械。
請求項２に記載の作業機械において、
上記通路面積増加手段に含まれる上記操作手段は、上記ブームの下降速度を、上記戻り流路の通路面積を上記ブーム用方向制御弁の開口面積にのみ依存することによる通常速度に保つ通常速度選択位置と、上記ブームの下降速度を、上記通常速度よりも速い速度に保つ増速選択位置とを有し、それぞれの選択位置に応じた信号を上記コントローラから出力させる選択スイッチ操作部から成ることを特徴とする作業機械。