JP5982525B1 - 電動油圧式グラブバケットの制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油の油圧が所定値を超えたことを示す信号を、キャブタイヤケーブルやケーブルリールを増設せずに、操作部に伝達できる電動油圧式グラブバケットの制御回路を提供する。【解決手段】電動油圧式グラブバケットの制御回路１７は、グラブバケット１に設けられた第１回路１７ａと、建屋２の中継ボックス７に設けられた第２回路１７ｂと、操作部９に設けられた第３回路１７ｃとを備える。第１回路１７ａは、作動油の油圧が所定値を超えたときに圧力スイッチＰＳが出力する圧力超過信号Ｐを無線で送信する送信部１８を有し、第２回路１７ｂは、圧力超過信号Ｐをケーブル７ａの予備線を介して第３回路１７ｃに中継し、第３回路１７ｃは、中継された圧力超過信号Ｐに基づいてグラブバケット１の開閉動作を停止させる。【選択図】図３

Description

本発明は、遠隔操作によりグラブバケットを開閉する電動油圧式グラブバケットの制御回路に関する。

従来、操作部からの遠隔操作により、油圧シリンダを油圧ポンプで駆動し、切換弁で作動油の供給先を油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室とで切り替えてグラブバケットを開閉する電動油圧式のグラブバケットが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような電動油圧式のグラブバケットを使用して作業を行う場合には、グラブバケットは、クレーン等でワイヤロープを介して吊り下げられる。そして、グラブバケットの上部に設けられた油圧ポンプからの油圧で油圧シリンダが駆動され、グラブバケットが開閉される。

グラブバケットの開閉駆動のための操作やクレーンの操作は、地上に据え付けられた操作部のコントローラにより行われる。コントローラとグラブバケットとは、制御盤を介して、キャブタイヤケーブルで接続される。

このような電動油圧式グラブバケットでは、一般に、グラブバケットの誤作動による危険や、グラブバケットの損傷を回避し、自動運転を可能にするために、グラブバケットには各種センサが設けられ、その検出信号が操作部に伝達される。

例えば、グラブバケットを開閉させる作動油の油温を検知する油温センサからの信号や、グラブバケットが所定角度以上傾いたときに転倒センサから出力される転倒信号等が、グラブバケットから操作部に送られる。その際、操作部に送られる信号は、操作部が地上側に存在するので、グラブバケットから、キャブタイヤケーブル、移動式ケーブル、固定ケーブル等を介して操作部の制御盤に送られる。

また、電動油圧式グラブバケットの場合、グラブバケットの開閉完了時に油圧シリンダがストロークエンドに到るとき、作動油の油圧が瞬時に上昇する。したがって、グラブバケットの開閉時には、開閉完了を確実に検出し、切換弁を中立位置に戻して作動油を供給源に戻す遊休循環状態に速やかに移行する必要がある。

この点に関し、油圧ポンプが固定容量式のものである場合、油圧ポンプの吐出側にリリーフ弁を設け、そのリリーフ圧力を、油圧ポンプを駆動する電動モータの過電流に基づいて検出することにより、グラブバケットの開閉完了を検出する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、油圧ポンプが、省エネ効果が期待できる可変容量式のものである場合、グラブバケットの開閉完了時には瞬時にデッドヘッド状態に至り、傾転角が最小吐出量になるため、電動モータに供給される電流も瞬時に小さくなる。このため、電動モータへの電流に基づいて開閉完了を検出するのは困難である。

したがって、グラブバケットの開閉完了の検出は、油圧ポンプから吐出される作動油の油圧に基づいて行われる（例えば、特許文献１参照）。この場合、油圧センサの検出値が所定値を超えたときに動作する圧力スイッチからの信号も、キャブタイヤケーブル等を介して制御盤に送る必要がある。

特開２００６−２４０８１６号公報 特公昭５８−３４６２３号公報

しかしながら、クレーンが設置された建屋の中継盤と操作部の制御盤との間を接続するケーブルには予備線が設けられている場合が多いが、既設クレーンの場合、クレーンのキャブタイヤケーブルやケーブルリールには、予備が無い場合が多い。このため、圧力スイッチからの信号を制御盤に送るためには、キャブタイヤケーブルやケーブルリールを増設する必要がある。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、作動油の油圧が所定値を超えたことを示す信号を、キャブタイヤケーブルやケーブルリールを増設せずに、操作部に伝達できる電動油圧式グラブバケットの制御回路を提供することにある。

本発明の電動油圧式グラブバケットの制御回路は、建屋内に設置されたグラブバケットを駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダを駆動する可変容量式の油圧ポンプと、該油圧ポンプから該油圧シリンダへ作動油を供給する油路を切り換えて該グラブバケットを開閉動作させる切換弁と、該建屋の外部に設けられ、該切換弁を操作するための操作部とを備え、該操作部の操作に基づき、該建屋の中継ボックスを経由して該切換弁を制御する電動油圧式グラブバケットの制御回路であって、前記中継ボックスと前記操作部との間に設けられた信号線と、前記グラブバケットに設けられた第１回路と、前記中継ボックスに設けられた第２回路と、前記操作部に設けられた第３回路とを備え、前記第１回路は、前記作動油の油圧が所定値を超えたときに、その旨を示す圧力超過信号を無線で送信する送信部を有し、前記第２回路は、前記圧力超過信号を受信し、前記信号線を介して前記第３回路に中継する回路であり、前記第３回路は、前記第２回路からの前記圧力超過信号を受信し、該受信から所定時間の経過後、前記切換弁の弁位置を、前記開閉動作をさせるための切換位置から前記作動油の供給を停止させる中立位置に戻す回路であり、前記第２回路は、前記送信部からの前記圧力超過信号を受信する受信機と、前記信号線にリレー信号を出力する補助リレーと、前記受信機が前記圧力超過信号を受信したときに前記補助リレーを動作させるスイッチとを備え、前記第３回路は、前記補助リレーの動作に応答して計時を開始し、前記所定時間の経過後、前記切換弁の弁位置を前記中立位置に戻すためのタイマを備え、前記第１回路の送信部が前記圧力超過信号を送信したとき、前記第２回路の受信機は該圧力超過信号を受信して前記スイッチを接続状態に設定し、前記補助リレーを動作させて前記タイマによる計時を開始させることを特徴とする。

本発明において、グラブバケットの開閉動作の完了時に油圧シリンダがストロークエンドに到るとき、作動油の油圧が急激に上昇し、所定値を超える。本発明によれば、この作動油の油圧が所定値を超えたことを示す圧力超過信号が、グラブバケットの第１回路から中継ボックスの第２回路まで無線で送られ、第２回路から信号線を介して操作部の第３回路に送られる。したがって、グラブバケットと中継ボックスとの間にキャブタイヤケーブルやケーブルリールを増設せずに圧力超過信号を操作部に送ることができる。

第３回路は、圧力超過信号を受信すると、所定時間の経過後、切換弁の弁位置を、開閉を行うための切換位置から中立位置に戻すので、グラブバケットの開閉動作を確実に完了させることができる。

また、第２回路は、無線で送られる圧力超過信号を簡便な構成でリレー信号に変換して第３回路に中継し、第３回路は、このリレー信号に変換された圧力超過信号に基づき、簡便な構成で切換弁の弁位置を中立位置に戻すことができる。

本発明の一実施形態に係る電動油圧式グラブバケットの概略構成図である。 電動油圧式グラブバケットにおける油圧回路の要部を示す図である。 電動油圧式グラブバケットにおける制御回路の要部を示す図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、実施形態の制御回路が適用される電動油圧式のグラブバケット１は、建屋２内のクレーン３等によりワイヤロープ４等を介して吊り下げられる。グラブバケット１の駆動は、地上に据え付けられたコントローラ５を地上の作業員が操作することにより行われる。

すなわちグラブバケット１は、コントローラ５からの遠隔操作により、図示していない油圧シリンダを可変容量式の油圧ポンプで駆動し、切換弁で該油圧ポンプからの作動油の供給先を該油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室とで切り替えることにより開閉される。

コントローラ５からの指令は、制御盤６及び建屋２の中継ボックス７を介し、キャブタイヤケーブル８等を経てグラブバケット１に伝達される。コントローラ５と制御盤６とで操作部９が構成される。キャブタイヤケーブル８は、ケーブルリール１０により、繰出し量が調整される。グラブバケット１の開閉はグラブバケット１の上部に設けられた電動機１１で駆動される油圧ポンプが吐出する作動油の油圧によって行われる。

図２に示すようにグラブバケット１の油圧駆動回路１２は、電動機１１で駆動され、図示していないオイルタンク内の作動油を油路側に吐出する可変容量式の油圧ポンプ１３と、ソレノイド１４ａ及び１４ｂにより油路を切り換える切換弁１５とを備える。

切換弁１５は、センタバイパス型で４方３位置型のものであり、その弁位置は、ソレノイド１４ａが励磁されると切換位置Ｐａに切り換わり、ソレノイド１４ｂが励磁されると切換位置Ｐｂに切り換わる。ソレノイド１４ａ及び１４ｂのいずれも励磁されていないときは、弁位置は、中立位置Ｐｃに戻される。

油圧ポンプ１３から切換弁１５までの油路１６は、切換弁１５において二経路の油路１６ａ及び１６ｂに分岐される。油路１６ａ及び１６ｂは、それぞれグラブバケット１を開閉させる図示していない左右の油圧シリンダに接続される。弁位置が中立位置Ｐｃに設定されているとき、油路１６は、作動油の供給源に接続され、油路１６ａ及び１６ｂとは遮断される。すなわち、油圧シリンダへの作動油の供給が停止された状態となる。

グラブバケット１は、油圧ポンプ１３が駆動している状態において、作業員がコントローラ５（図１）により切換弁１５のソレノイド１４ａ及び１４ｂを遠隔操作し、油路１６を介してグラブバケット１の油圧シリンダに作動油を供給することにより開閉される。グラブバケット１の開閉動作は、コントローラ５を操作して切換弁１５の弁位置を中立位置Ｐｃに切り換えることにより停止させることができる。

油圧ポンプ１３と切換弁１５との間の油路１６には、グラブバケット１の開閉動作の限界を検知するために、作動油の油圧が所定の圧力値を超えた場合に動作する圧力スイッチＰＳが設けられる。グラブバケット１の開閉動作は、操作員によるコントローラ５の操作に従い、図３の制御回路１７により制御される。図３では、制御回路１７の要部が示されている。

図３に示すように、制御回路１７はグラブバケット１に設けられた第１回路１７ａとグラブバケット１が設置された建屋２側の中継ボックス７に設けられた第２回路１７ｂと、制御盤６に設けられた第３回路１７ｃとで構成される。第１回路１７ａと第２回路１７ｂとの間は、キャブタイヤケーブル８（図１）等を介して接続される。このキャブタイヤケーブル８には、予備線は含まれていない。第２回路１７ｂと第３回路１７ｃとの間は、中継ボックス７と制御盤６との間に敷設されたケーブル７ａ（図１）を介して接続される。このケーブル７ａには、予備線が含まれている。

第１回路１７ａには、油圧ポンプ１３を駆動する電動機１１と、切換弁１５のソレノイド１４ａ及び１４ｂとが含まれる。また、第１回路１７ａには、上述の圧力スイッチＰＳが動作したとき、その旨を示す圧力超過信号Ｐを送信する送信部１８が設けられる。

送信部１８は、電動機１１に供給されるＡＣ４００［Ｖ］をＤＣ１２［Ｖ］に変換して供給する電源装置１９と、このＤＣ１２［Ｖ］を電源とする送信機２０とを備える。送信機２０は、圧力スイッチＰＳの動作に応答して圧力超過信号Ｐを無線送信する。

第２回路１７ｂは、中継ボックス７に供給されるＡＣ１００［Ｖ］をＤＣ１２［Ｖ］に変換して供給する電源装置２１と、このＤＣ１２［Ｖ］を電源とする受信機２２と、建屋に供給されるＡＣ１００［Ｖ］を電源とする補助リレーＰＳＸと、補助リレーＰＳＸを動作させるためのスイッチＳＷとで構成される。

受信機２２は、送信機２０が送信する圧力超過信号Ｐを受信する機能を有する。受信機２２は、圧力超過信号Ｐを受信したとき、スイッチＳＷを接続状態にして、補助リレーＰＳＸを動作させる。

第３回路１７ｃには、補助リレーＰＳＸの動作に応答して動作する補助リレーＸ１１と、補助リレーＸ１１の動作により計時を開始するタイマＴｘ及びＴｐと、ソレノイド１４ａを励磁させてグラブバケット１に開動作を実行させるための開スイッチＳ１と、ソレノイド１４ｂを励磁させてグラブバケット１に閉動作を実行させるための閉スイッチＳ２とが含まれる。補助リレーＰＳＸと補助リレーＸ１１との間を接続する信号線としては、上述の中継ボックス７と制御盤６とを接続するケーブル７ａの予備線が用いられる。

また、開スイッチＳ１とソレノイド１４ａとの間には、タイマＴｘが計時を完了したことに応答して切断状態に設定される常閉スイッチとしてのタイマ動作スイッチＳ５が設けられる。また、開スイッチＳ２とソレノイド１４ｂとの間には、タイマＴｐが計時を完了したことに応答して切断状態に設定される常閉スイッチとしてのタイマ動作スイッチＳ６が設けられる。

補助リレーＸ１１の動作により計時を開始するタイマＴｘ又はＴｐは、設定された時間を計時すると、それぞれタイマ動作スイッチＳ５又はＳ６を開き、切換弁１５の弁位置を中立位置Ｐｃに戻す。すなわち、グラブバケット１の開動作が行われる場合には、タイマＴｘを用いてその開動作が完了される。グラブバケット１の閉動作が行われる場合にはグラブバケット１が閉じ切った後、さらに確実に増し締めされるように、開動作の場合よりも設定時間の長いタイマＴｐを用いてその閉動作が完了される。

タイマＴｘ及びＴｐには、それぞれスイッチＳ３及びＳ４が直列に接続される。コントローラ５の操作によって、開スイッチＳ１が接続状態とされるとき、併せてスイッチＳ３が接続状態に設定される。また、閉スイッチＳ２が接続状態とされるとき、併せてスイッチＳ４が接続状態に設定される。これにより、グラブバケット１の開動作及び閉動作に応じて使用するタイマＴｘ及びＴｐが選択される。

この構成において、操作員によりコントローラ５が操作されてグラブバケット１の開動作が指示されると、制御回路１７の開スイッチＳ１及びスイッチＳ３が接続状態に設定される。タイマ動作スイッチＳ５は通常の状態では接続状態にあるので、開スイッチＳ１が接続状態に設定されると、キャブタイヤケーブル８等を経て、切換弁１５に通電され、ソレノイド１４ａが励磁される。これにより、切換弁１５の弁位置が切換位置Ｐａとなりグラブバケット１の開動作が開始される。

この開動作の完了時には、信号出力回路１３の圧力スイッチＰＳの動作に基づいて、次のような制御が行われる。すなわち、グラブバケット１の開動作が進行し、グラブバケット１の開度が限界に達してグラブバケットが閉じ切ると、油路１６内の油圧が上昇し、油圧ポンプ１３の吐出量が最小となる。油圧が所定の圧力値を超えると、送信部１８の圧力スイッチＰＳが動作し、送信機２０により圧力超過信号Ｐが無線送信される。

この圧力超過信号Ｐは、第２回路１７ｂの受信機２２により受信される。圧力超過信号Ｐを受信すると、受信機２２は、スイッチＳＷを接続状態に設定する。これに応じて、補助リレーＰＳＸが動作する。そのリレー信号は、中継ボックス７と制御盤６とを接続するケーブル７ａの予備線を介して補助リレーＸ１１に伝達される。これに応じて、補助リレーＸ１１が動作すると、タイマＴｘが計時を開始する。

タイマＴｘがその設定時間を計時すると、これに応答して、タイマ動作スイッチＳ５が切断状態に設定される。これにより、ソレノイド１４ａの励磁が停止されて切換弁１５が中立位置Ｐｃに戻され、油路１６が作動油の供給源に接続される。すなわち、油圧シリンダへの作動油の供給が停止され、作動油が減圧される。これにより、グラブバケット１の開動作が完了する。かかる制御を行うことにより、作動油の温度の上昇が抑制される。

なお、油路１６が作動油の供給源に接続されると油路１６内の作動油の油圧が下がるので、圧力スイッチＰＳは、数秒後に復帰する。圧力スイッチＰＳが動作を開始してから復帰するまでの時間は、約５［秒］以内である。

制御回路１７は、コントローラ５によりグラブバケット１を閉じる操作が行われた場合も、上記のグラブバケット１の開動作の場合と同様に動作する。すなわち、コントローラ５の閉操作に応じ、制御回路１７の閉スイッチＳ２及びスイッチＳ４が接続状態に設定され、ソレノイド１４ｂが励磁されると、切換弁１５の弁位置が切換位置Ｐｂとなり、グラブバケット１の閉動作が開始される。

グラブバケット１が閉じ切ると、圧力スイッチＰＳが動作するので、開動作の場合と同様にして、圧力超過信号Ｐが送信され、補助リレーＰＳＸ及びＸ１１が動作する。これに応じて、タイマＴｐが、所定時間を計時してから、タイマ動作スイッチＳ６を切断状態に設定する。これにより、切換弁１５の弁位置が中立位置Ｐｃに戻り、グラブバケット１の閉動作が完了する。その後、圧力スイッチＰＳが復帰する。

ただし、この場合のタイマＴｐによる計時時間はグラブバケット１の開動作の場合よりも多少長い。切換弁１５が中立位置Ｐｃに戻るのを開動作の場合よりも遅らせて、グラブバケット１が閉じ切ってからより長い間、油圧シリンダでグラブバケット１に力を付与し、グラブバケット１を確実に増し締めして荷こぼれを防止すためである。

本実施形態によれば、グラブバケット１の開閉動作に際し、作動油の油圧が所定値を超えたことを示す圧力超過信号Ｐは、グラブバケット１の第１回路１７ａから中継ボックス７の第２回路１７ｂまで無線で送られ、第２回路１７ｂから信号線を介して操作部９の第３回路１７ｃに送られる。したがって、グラブバケット１と中継ボックス７との間にキャブタイヤケーブルやケーブルリールを増設せずに、圧力超過信号Ｐを操作部９に送ることができる。

また、第２回路１７ｂは、上述の受信機２２と、補助リレーＰＳＸと、スイッチＳＷとで構成され、第３回路１７ｃは、上述のタイマＴｘ、Ｔｐを備える。したがって、第２回路１７ｂは、無線で送られる圧力超過信号Ｐを簡便な構成でリレー信号に変換して第３回路１７ｃに中継し、第３回路１７ｃは、このリレー信号に基づき、簡便な構成で切換弁１５の弁位置を中立位置Ｐｃに戻すことができる。

１…グラブバケット、２…建屋、７…中継ボックス、７ａ…ケーブル（信号線）、９…操作部、１３…油圧ポンプ、１５…切換弁、１６、１６ａ、１６ｂ…油路、１７…制御回路、１７ａ…第１回路、１７ｂ…第２回路、１７ｃ…第３回路、１８…送信部、２２…受信機、Ｐ…圧力超過信号、Ｐａ、Ｐｂ…切換位置、Ｐｃ…中立位置、ＰＳＸ…補助リレー、ＳＷ…スイッチ、Ｔｘ、Ｔｐ…タイマ。

Claims (1)

1. 建屋内に設置されたグラブバケットを駆動する油圧シリンダと、該油圧シリンダを駆動する可変容量式の油圧ポンプと、該油圧ポンプから該油圧シリンダへ作動油を供給する油路を切り換えて該グラブバケットを開閉動作させる切換弁と、該建屋の外部に設けられ、該切換弁を操作するための操作部とを備え、該操作部の操作に基づき、該建屋の中継ボックスを経由して該切換弁を制御する電動油圧式グラブバケットの制御回路であって、
   前記中継ボックスと前記操作部との間に設けられた信号線と、
   前記グラブバケットに設けられた第１回路と、
   前記中継ボックスに設けられた第２回路と、
   前記操作部に設けられた第３回路とを備え、
   前記第１回路は、前記作動油の油圧が所定値を超えたときに、その旨を示す圧力超過信号を無線で送信する送信部を有し、
   前記第２回路は、前記圧力超過信号を受信し、前記信号線を介して前記第３回路に中継する回路であり、
   前記第３回路は、前記第２回路からの前記圧力超過信号を受信し、該受信から所定時間の経過後、前記切換弁の弁位置を、前記開閉動作をさせるための切換位置から前記作動油の供給を停止させる中立位置に戻す回路であり、
   前記第２回路は、
   前記送信部からの前記圧力超過信号を受信する受信機と、
   前記信号線にリレー信号を出力する補助リレーと、
   前記受信機が前記圧力超過信号を受信したときに前記補助リレーを動作させるスイッチとを備え、
   前記第３回路は、前記補助リレーの動作に応答して計時を開始し、前記所定時間の経過後、前記切換弁の弁位置を前記中立位置に戻すためのタイマを備え、
   前記第１回路の送信部が前記圧力超過信号を送信したとき、前記第２回路の受信機は該圧力超過信号を受信して前記スイッチを接続状態に設定し、前記補助リレーを動作させて前記タイマによる計時を開始させることを特徴とする電動油圧式グラブバケットの制御回路。