JP5622121B2

JP5622121B2 - 油圧機械

Info

Publication number: JP5622121B2
Application number: JP2012248049A
Authority: JP
Inventors: 滋辰巳; 昌平小林
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2032-11-12
Also published as: JP2014095249A

Description

本発明は、油圧シリンダにより駆動されるアームの先端に取り付けたアタッチメントで所定の処理動作を行う油圧機械に関する。

複動式の油圧シリンダによって駆動されるアームを備え、その先端に取り付けたアタッチメントで処理対象物に対して所定の処理動作を行う油圧機械としては、例えば、バケットで地面の掘削を行う油圧ショベルや、そのバケットに代えてアームに取り付けた砕石用ブレーカで岩石を砕く石割機等がある。このような油圧機械には、劣悪な環境の作業現場で使用される場合に、作業現場から離れた場所にいる作業者が遠隔操作できるようになっているものがある。その油圧機械を遠隔操作するときは、通常、カメラや集音マイクを作業現場や油圧機械に設置し、作業者はカメラのモニタ映像を見たり、集音マイクで捉えた音を聞いたりしながら操作を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２３２４３１号公報

ところで、上記のような油圧機械のうちの石割機は、基本的に、ブレーカを岩石に接触させた状態で作動させて砕石を行うものであり、ブレーカが岩石に接触していない状態でブレーカを作動させると、ブレーカが空打ちにより自壊してしまうおそれがある。このため、遠隔操作を行う場合は、作業現場のカメラのモニタ映像や集音マイクで捉えた音によりブレーカの岩石への接触を確認したうえで、ブレーカを作動させて砕石動作を行うようにしている。

しかしながら、通常は１台のカメラとそのモニタで作業現場の状況を見ているので、ブレーカや岩石を立体的にとらえられず、両者が接触しているか否かを正確に判断することが難しい場合がある。また、集音マイクを併用しても、一般に作業現場は騒音が大きいので、集音マイクで捉えた音によってブレーカの状態を判断することも難しい。このため、ブレーカの自壊を生じさせないように慎重に操作することが必要となり、これが遠隔操作の際の作業効率を低下させる一因となっている。

また、油圧ショベルにおいても、バケットが土砂等に接触していない状態でバケットを作動させると、１回の作動で掘削できる土砂の量が少なくなり、掘削作業の効率が低下する要因となる。

これに対し、作業現場や油圧機械にカメラを複数台設置すれば、作業現場の状況がわかりやすくなり、作業効率の向上を図ることができるが、その設置およびメンテナンスに大きなコストがかかるようになる。

そこで、本発明は、油圧シリンダにより駆動されるアームの先端にアタッチメントを取り付けた油圧機械において、安価な手段で、遠隔操作する際の作業効率の向上を図れるようにすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、油圧ポンプから切替バルブを介して圧油を供給される複動式の油圧シリンダによって駆動されるアームを備え、このアームの先端に取り付けたアタッチメントで処理対象物に対して所定の処理動作を行う油圧機械において、前記切替バルブと前記油圧シリンダのピストンの両側の油室とを接続する２つの回路のそれぞれにメータイン制御弁を設けて、各回路をメータイン回路とし、前記各メータイン制御弁と油圧シリンダとの間に、圧力計と、この圧力計で測定される作動圧力が油圧ポンプの常用圧力よりも高く、かつ油圧ポンプの最高圧力よりも低い所定圧力を超えたときに作動するスイッチとを備え、前記作動圧力が油圧ポンプの最高圧力となったときに、前記スイッチ作動時からの経過時間が所定時間よりも長い場合にのみ接触確認信号を発する圧力スイッチを設けた構成を採用した。

上記の構成は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、アームの駆動中にアタッチメントが処理対象物に接触したときには、油圧シリンダのピストンがストロークエンドに達したときと同様に、油圧シリンダに圧油を送る回路の作動圧力が油圧ポンプの最高圧力まで上昇するが、その圧力上昇速度は大きく異なる（前者の方が後者に比べてかなり遅い）という現象があることに着目したものである。

すなわち、上記の現象を利用すれば、作動圧力が油圧ポンプの最高圧力まで上昇したときの圧力上昇速度の大小によって、アタッチメントの処理対象物との接触を正確に判断できると考えられることから、アームを駆動する油圧シリンダと切替バルブとの間の回路をメータイン回路とし、そのメータイン制御弁と油圧シリンダとの間に設けた圧力スイッチにより、作動圧力が油圧ポンプの常用圧力よりも高い所定圧力を超えてから油圧ポンプの最高圧力に達するまでの圧力上昇時間Ｔを測定し、その圧力上昇時間Ｔが所定時間Ｔ_０よりも長い場合（図３（ａ））にのみ接触確認信号を発し、圧力上昇時間Ｔが所定時間Ｔ_０以下の場合（図３（ｂ））にはその信号を出さないようにしたのである。このようにすれば、遠隔操作の際に、作業者が圧力スイッチの発する接触確認信号を確認してからアタッチメントを作動させることにより、確実にアタッチメントに有効な処理動作をさせることができ、作業効率の向上が図れる。また、この圧力スイッチを用いた構成は、カメラを複数台設置する場合に比べて安価に実現できる。

上記の構成において、前記油圧シリンダに、前記ピストンがそのストロークの前進端または後退端に達したことを検出するセンサを設け、作業者がその検出状況を圧力スイッチの接触確認信号と合わせて見るようにすれば、アタッチメントが処理対象物に接触しているか否かをより正確に判断できるようになる。

本発明の油圧機械は、上述したように、アームを駆動する油圧シリンダと切替バルブとをつなぐメータイン回路に圧力スイッチを設け、この回路の作動圧力が油圧ポンプの常用圧力よりも高い所定圧力を超えてから最高圧力に達するまでの圧力上昇時間が所定時間よりも長い場合にのみ、接触確認信号を発するようにしたものであるから、遠隔操作する際に、コストの高いカメラを複数台設けなくても、作業者がアタッチメントと処理対象物との接触を正確に判断して、確実にアタッチメントに有効な処理動作をさせることができ、作業効率の向上が図れる。

実施形態の油圧機械の正面図図１の油圧シリンダを作動させる油圧回路の要部の回路図ａ、ｂは、それぞれ本発明の作用を説明する概念的なグラフ

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この油圧機械は、図１に示すように、床面Ｆに設置される基台１の上面に旋回台２を水平面内で回動可能に取り付け、旋回台２の上面にメインアーム３を、メインアーム３の先端にブレーカアーム４を、ブレーカアーム４の先端にアタッチメントとしての砕石用のブレーカ５を、それぞれ垂直面内で回動可能に取り付け、その旋回台２、メインアーム３、ブレーカアーム４およびブレーカ５をそれぞれ油圧シリンダ６によって回動させるようにした多関節型の石割機であり、遠隔操作されるようになっている。各油圧シリンダ６は、複動式のものであり、図示は省略するが、それぞれピストンがそのストロークエンド（前進端または後退端）に達したことを検出するセンサが設けられている。

図２は前記各油圧シリンダ６を作動させる油圧回路の要部を示す。この油圧回路では、各油圧シリンダ６をそれぞれ切替バルブ７に接続し、図示省略した共通の油圧ポンプから切替バルブ７を介して各油圧シリンダ６に圧油を供給している。切替バルブ７は、直動型４ポート３位置電磁切換弁であり、その２つのポートがそれぞれ前記油圧ポンプの上流側および下流側に接続され、他の２つのポートがそれぞれ油圧シリンダ６のピストン６ａの両側の油室６ｂ、６ｃとつながれている。

前記切替バルブ７と油圧シリンダ６のピストン６ａの両側の油室６ｂ、６ｃとを接続する２つの回路８、９は、それぞれメータイン制御弁（スロットルチェック弁）１０が設けられ、メータイン回路となっている。そして、各メータイン制御弁１０と油圧シリンダ６との間に圧力スイッチ１１が設けられている。

前記圧力スイッチ１１は、図示は省略するが、各回路８、９の作動圧力を測定する圧力計と、この圧力計で測定される作動圧力が前記油圧ポンプの常用圧力よりも高く、かつ油圧ポンプの最高圧力よりも低い所定圧力を超えたときに作動するスイッチとを備え、作動圧力が油圧ポンプの最高圧力となったときに、スイッチ作動時からの経過時間が所定時間よりも長い場合にのみ、接触確認信号を発するようになっている。

次に、この圧力スイッチ１１の動作について説明する。まず、前記各油圧シリンダ６のうちの一つを作動させて、旋回台２、メインアーム３、ブレーカアーム４およびブレーカ５のうちの一つを回動させているときに、作動させている油圧シリンダ６のピストン６ａがストロークエンドに達した場合は、その油圧シリンダ６につながる２つの回路８、９のうち、油圧シリンダ６に圧油を送っている方の作動圧力が、非常に短い時間（０．５秒未満）で常用圧力から前記油圧ポンプの最高圧力まで上昇する（図３（ｂ）参照）。一方、ブレーカ５が処理対象物である岩石に接触した場合には、作動中の油圧シリンダ６に圧油を送っている回路８または９の作動圧力が、比較的ゆっくりと（１〜３秒程度で）前記油圧ポンプの最高圧力まで上昇する（図３（ａ）参照）。

したがって、圧力スイッチ１１のスイッチ作動時からの経過時間と比較される所定時間を０．５〜１秒の範囲内で適切に設定することにより、ブレーカ５が岩石に接触した場合に接触確認信号を発し、油圧シリンダ６のピストン６ａがストロークエンドに達した場合はその信号を出さないようにすることができる。

そして、メインアーム３、ブレーカアーム４およびブレーカ５のうちのいずれかの回動中に圧力スイッチ１１から接触確認信号が出されたときは、回動中の部材を駆動する油圧シリンダ６に取り付けたセンサがストロークエンドを検出していないことを確認したうえで、ブレーカ５に砕石動作をさせればよい。一方、旋回台２の回動中に接触確認信号が出されたときは、旋回台２用の油圧シリンダ６のセンサがストロークエンド未検出であっても、必ずしもブレーカ５が砕石に適した状態にあると限らないので、メインアーム３、ブレーカアーム４およびブレーカ５の少なくとも一つを回動させて、ブレーカ５を砕石に適した位置へ移動させることが望ましい。

この油圧機械は、上記の構成であり、作業現場から離れた場所で遠隔操作を行う作業者が、旋回台２、メインアーム３、ブレーカアーム４およびブレーカ５のそれぞれの油圧シリンダ６の油圧回路８、９に設けた圧力スイッチ１１の発する接触確認信号と、各油圧シリンダ６に取り付けたセンサの検出状況を合わせて見ることにより、ブレーカ５が岩石に接触しているか否かを正確に判断することができる。そして、これにより、作業者が確実にブレーカ５に有効な砕石動作をさせることができるので、ブレーカ５が空打ちして自壊するおそれがなく、作業効率の向上が図れる。

なお、上述した実施形態では圧力スイッチ１１の接触確認信号と油圧シリンダ６のセンサの検出状況とでブレーカ５と岩石の接触を判断するようにしたが、センサは必ずしも設けなくてもよい。また、カメラおよびモニタによる視覚確認や集音マイクによる聴覚確認も、もちろん併用することができる。

また、本発明は、実施形態のような石割機に限らず、油圧ショベル等、油圧シリンダにより駆動されるアームの先端に取り付けたアタッチメントで所定の処理動作を行う油圧機械に広く適用することができる。

１基台
２旋回台
３メインアーム
４ブレーカアーム
５ブレーカ
６油圧シリンダ
６ａピストン
６ｂ、６ｃ油室
７切替バルブ
８、９回路
１０メータイン制御弁
１１圧力スイッチ

Claims

油圧ポンプから切替バルブを介して圧油を供給される複動式の油圧シリンダによって駆動されるアームを備え、このアームの先端に取り付けたアタッチメントで処理対象物に対して所定の処理動作を行う油圧機械において、前記切替バルブと前記油圧シリンダのピストンの両側の油室とを接続する２つの回路のそれぞれにメータイン制御弁を設けて、各回路をメータイン回路とし、前記各メータイン制御弁と油圧シリンダとの間に、圧力計と、この圧力計で測定される作動圧力が油圧ポンプの常用圧力よりも高く、かつ油圧ポンプの最高圧力よりも低い所定圧力を超えたときに作動するスイッチとを備え、前記作動圧力が油圧ポンプの最高圧力となったときに、前記スイッチ作動時からの経過時間が所定時間よりも長い場合にのみ接触確認信号を発する圧力スイッチを設けたことを特徴とする油圧機械。
前記油圧シリンダに、前記ピストンがそのストロークの前進端または後退端に達したことを検出するセンサを設けたことを特徴とする請求項１に記載の油圧機械。