JP6176666B2 - 作業機械におけるクイックカプラ用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械におけるクイックカプラ用制御装置に関する。

図５に示されるように油圧ショベル11は、機体12に搭載された作業装置13の先端部にワークツールとしてのバケット14がツール脱着装置としての油圧式クイックカプラ（以下、単に「クイックカプラ」という）15により着脱自在に取り付けられている。

作業装置13は、ブームシリンダ16CYにより回動されるブーム16の先端に、アームシリンダ17CYにより回動されるアーム17が軸支され、このアーム17の先端に、ツールシリンダとしてのバケットシリンダ14CYおよびリンクプレート18により回動される上記クイックカプラ15が取り付けられている。

図６は、クイックカプラ15の一例を示し、アーム17の先端およびリンクプレート18に連結されるカプラ本体21に、凹溝を有する固定係合部22が一体的に設けられ、カプラ本体21内に軸23によりロックシリンダ15CYの基端が回動自在に設けられ、このロックシリンダ15CYのピストンロッド先端に軸連結された可動係合部24が、軸25によりカプラ本体21に回動自在に取り付けられている。このロックシリンダ15CYの伸張動作によりツール結合状態をロックし、ロックシリンダ15CYの収縮動作によりツール結合状態を解除するアンロックとする（例えば、特許文献１参照）。

このクイックカプラ15は、図７（ｉ）から（ii）に示されるように、地面に位置するバケット14のブラケットに設けられた１対のピン22p，24pのうち一方のピン22pにクイックカプラ15の固定係合部22を内側から係合し、さらに、図７（ii）から（iii）に示されるように、バケットシリンダ14CYを伸張動作させることで、クイックカプラ15をピン22pを中心に時計方向に回動して、可動係合部24を他方のピン24pの内側に挿入した後、ロックシリンダ15CYの伸張動作により可動係合部24をピン24pの下側に係合してツール結合状態をロックする。

図８は、ロックシリンダ15CYの油圧回路を示し、車載エンジンで駆動されるメインポンプ27により加圧された圧油をバケットシリンダ制御弁14CVにより方向制御して、バケットシリンダ14CYのヘッド側に供給するとともに、上記圧油を電磁切換弁15ESにより方向制御することで、ロックシリンダ15CYのヘッド側またはロッド側に供給するようにしている。

すなわち、電磁切換弁15ESは、非励磁状態でロックシリンダ15CYのヘッド側に圧油を供給してロックシリンダ15CYをロック動作させ、また、励磁状態でロックシリンダ15CYのロッド側に圧油を供給してアンロック動作させる。電磁切換弁15ESが非励磁状態から励磁状態に切り換わるアンロック動作時にロックシリンダ15CYのロッド側に供給される油圧によりパイロット操作されて逆止機能を解除されるパイロット操作型チェック弁15CVが、ロックシリンダ15CYのヘッド側回路に設けられている（例えば、特許文献２参照）。

バケットシリンダ制御弁14CVは、パイロット操作式制御弁であり、車載エンジンによりメインポンプ27とともに駆動されるパイロットポンプ28から供給されるパイロット１次圧をパイロット操作弁14PVいわゆるリモコン弁によって、その操作レバー14Lによる操作量に応じたパイロット２次圧に減圧して、バケットシリンダ制御弁14CVをパイロット操作することで、バケットシリンダ14CYを伸張、収縮または停止させる。29は、両ポンプ共通の油タンクである。

そして、クイックカプラ15を結合動作させるときは、バケットシリンダ制御弁14CVによりバケットシリンダ14CYのヘッド側に圧油を供給すると、先ず無負荷のバケットシリンダ14CYが伸張方向に作動し、バケットシリンダ14CYに負荷がかかると、圧油は、図８に示された非励磁状態の電磁切換弁15ESおよびパイロット操作型チェック弁15CVを経てロックシリンダ15CYのヘッド側に供給され、ロックシリンダ15CYが伸張動作して、可動係合部24をロック動作させる。

一方、クイックカプラ15を結合解除するときは、電磁切換弁15ESを励磁状態にして反対側に切り換えると、圧油はロックシリンダ15CYのロッド側に供給され、パイロット操作型チェック弁15CVを逆止解除しつつ、ロックシリンダ15CYをアンロック方向に動作させるので、可動係合部24を他方のピン24pから外すことができ、後は、パイロット操作弁14PVによりバケットシリンダ制御弁14CVを切り換えて、クイックカプラ15を図７（iii）から（ii）を経て（ｉ）に示されるように操作して、バケット14から取り外す。

特開２００８−２６６９７５号公報 米国特許第７３６７２５６号明細書

図８に示された従来の回路では、ロックシリンダ15CYのロックシリンダ15CYを作動途中で停止させることができない。仮に、ロックシリンダ15CYのヘッド側への圧油供給を停止することが可能な高価な切換弁を設けた場合であっても、ヘッド側室にこもった圧が、タンクに連通されたロッド側の圧より高くなるため、ロックシリンダ15CYのロッドが伸びてロック状態への誤作動を起こすため、可動係合部24がピン24pに引っ掛かってしまい、その伸び量は少ないがオペレータの意思に反した動きで予期しない引掛などが発生するため、最悪のケースでは、バケット14が外れなくなるおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ワークツールを交換するとき以外は、常にロックシリンダをロック状態に加圧できるとともに、ワークツールを交換するときは、ロックシリンダのロック状態への誤作動を防止できる作業機械におけるクイックカプラ用制御装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、作業機械の作業腕にワークツールを着脱自在に装着するクイックカプラと、クイックカプラに取り付けられ、クイックカプラに装着されたワークツールを固定するロック方向に作動する際に加圧されるロック側室および固定を解除するアンロック方向に作動する際に加圧されるアンロック側室を有するロックシリンダと、ロックシリンダのロック側室に流体圧源から加圧供給される作動流体を導く非励磁位置と、ロックシリンダのアンロック側室に流体圧源から加圧供給される作動流体を導くとともにロック側室から排出される戻り流体を流体圧源の低圧側に排出する励磁位置とを有する電磁切換式の第１方向制御弁と、第１方向制御弁からロックシリンダのロック側室に加圧供給される作動流体を順方向とするとともにロックシリンダのアンロック側室に加圧供給される作動流体により逆止解除されるパイロット操作型の第１チェック弁と、ロックシリンダのアンロック側室に加圧供給される作動流体を順方向とするとともにロックシリンダのロック側室に加圧供給される作動流体により逆止解除されるパイロット操作型の第２チェック弁と、ロックシリンダのアンロック側室から第２チェック弁を経て流出した戻り流体を流体圧源の低圧側に排出するとともに第１方向制御弁を経て供給される作動流体を遮断する非励磁位置と、第１方向制御弁を経て供給される作動流体をロックシリンダのアンロック側室へ導く励磁位置とを有する電磁切換式の第２方向制御弁とを具備した作業機械におけるクイックカプラ用制御装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の作業機械におけるクイックカプラ用制御装置において、作業機械の作業腕にクイックカプラにより着脱自在に装着されたワークツールを回動するツールシリンダと、ロックシリンダをロック方向に作動するロックモードとアンロック方向に作動するアンロックモードとを切り換えるモード切換スイッチと、ツールシリンダを所定方向に作動させる操作状態かそうでない非操作状態かを検出する第１センサと、ツールシリンダに負荷がかかる負荷状態か負荷がかからない無負荷状態かを検出する第２センサと、モード切換スイッチがロックモードのときは第１方向制御弁および第２方向制御弁を非励磁位置に制御し、モード切換スイッチがアンロックモードであって第１センサが操作状態を検出するとともに第２センサが負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁を励磁位置に制御し第２方向制御弁を非励磁位置に制御する機能を備えた制御器とを具備したクイックカプラ用制御装置である。

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の作業機械におけるクイックカプラ用制御装置において、ツールシリンダは、作業機械としての油圧ショベルのアームにクイックカプラにより着脱自在に装着されたワークツールとしてのバケットを回動するバケットシリンダであり、第１センサは、バケットシリンダを制御するバケットシリンダ制御弁をバケットクローズ方向に操作するパイロット圧回路に設けられ、第２センサは、バケットシリンダをバケットクローズ方向に作動させる作動流体圧回路に設けられ、制御器は、モード切換スイッチがアンロックモードであって第１センサがバケットクローズ方向の操作状態を検出するとともに第２センサがバケットクローズ方向の負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁を励磁位置に制御し第２方向制御弁を非励磁位置に制御する機能を備えたクイックカプラ用制御装置である。

請求項１記載の発明によれば、ロックシリンダに対して相互に逆止解除機能を有するパイロット操作型の第１チェック弁および第２チェック弁を設けるとともに、電磁切換式の第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置か非励磁位置に制御するようにしたので、従来の回路で用いられていた第１チェック弁および第１方向制御弁に既存の安価な構造の第２方向制御弁と第２チェック弁とを加える簡易な改良により、ワークツールを交換するとき以外は、常にロックシリンダをロック状態に加圧でき、クイックカプラの結合状態を確保できるとともに、ワークツールを交換するときは、ロックシリンダのロック状態への誤作動を防止して、クイックカプラを円滑に結合解除できる。

請求項２記載の発明によれば、モード切換スイッチと、ツールシリンダ用の第１センサおよび第２センサと、制御器とによって、ロックシリンダ用の第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置か非励磁位置に制御するようにしたので、ワークツール交換時は、ワークツールが所定方向に作動して所定姿勢となっていることを第１センサおよび第２センサにより検出してから、クイックカプラのロック状態を自動的に解除することができ、所定姿勢にあるワークツールからクイックカプラを円滑に外して結合状態を確実に解除でき、また、ツール回動操作とロックシリンダの動きとを同期させることができ、ツール回動操作を止めれば、作動中のロックシリンダも止めることができるので、オペレータの意思に反したクイックカプラの誤動作発生を防止できる。

請求項３記載の発明によれば、バケットシリンダの制御弁をバケットクローズ方向に操作するパイロット圧回路に第１センサを設け、バケットシリンダをバケットクローズ方向に作動させる作動流体圧回路に第２センサを設け、制御器により、モード切換スイッチがアンロックモードであって第１センサがバケットクローズ方向の操作状態を検出するとともに第２センサがバケットクローズ方向の負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁を励磁位置に制御し第２方向制御弁を非励磁位置に制御するので、バケット交換時は、バケットがクローズ方向に作動して所定のクローズ姿勢となっていることを第１センサおよび第２センサにより検出してから、クイックカプラのロック状態を自動的に解除することができ、所定のクローズ姿勢にあるバケットからクイックカプラを円滑に外して結合状態を確実に解除でき、また、バケットクローズ操作とロックシリンダの動きとを同期させることができ、バケットクローズ操作を止めればロックシリンダも止めることができるので、オペレータの意思に反したクイックカプラの誤動作発生を防止できるとともに、必要に応じてクイックカプラのロック解除動作を中断することができる。

本発明に係る作業機械におけるクイックカプラ用制御装置の一実施の形態を示す回路図である。 同上制御装置の制御ロジックを示すフローチャート図である。 同上制御装置のメイン回路部分を示す回路図であり、（ａ）はロックモードを示す回路状態であり、（ｂ）はアンロックモードであってバケットシリンダがクローズ動作しないバケットクローズ無しまたはクローズ動作する際にリリーフ無しの回路状態であり、（ｃ）はアンロックモードであってバケットシリンダがクローズ動作する際にリリーフ有りの回路状態である。 同上制御装置のメイン回路部分において仮に第２チェック弁がない場合を説明するための回路図である。 同上制御装置が適用される油圧ショベルの側面図である。 同上制御装置が適用されるクイックカプラの内部構造を示す斜視図である。 クイックカプラの結合時の姿勢変化を示す側面図である。 従来のクイックカプラ制御回路を示す回路図である。

以下、本発明を、図１乃至図７に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。なお、図５乃至図７は、背景技術の説明において詳細に説明したので、その図面に示された符号を用いて必要な説明のみをする。また、図８に示された従来の回路と共通の部分には、同一符号を付する。

図５に示されるように、作業機械としての油圧ショベル11の作業腕としてのアーム17の先端に、ワークツールとしてのバケット14を着脱自在に装着するクイックカプラ15が設けられ、図６に示されるように、このクイックカプラ15にロックシリンダ15CYが取り付けられている。このロックシリンダ15CYの伸張動作が可動係合部24を固定方向すなわちロック方向に回動し、収縮動作が可動係合部24を固定解除方向すなわちアンロック方向に回動する。

図７に示されるように、クイックカプラ15は、地面に位置するバケット14のブラケットに設けられた１対のピン22p，24pのうち一方のピン22pに固定係合部22を内側から係合した状態で、バケット14を回動するツールシリンダとしてのバケットシリンダ14CYを伸張動作させることにより、ピン22pを中心にクイックカプラ15を時計方向に回動して、可動係合部24を他方のピン24pの内側に挿入した後、ロックシリンダ15CYの伸張動作により可動係合部24をピン24pの下側に係合してバケット結合状態をロックする。

図１に示されるように、ロックシリンダ15CYは、クイックカプラ15に装着されたバケット14を固定するロック方向に作動する際に加圧されるロック側室15LOと、固定を解除するアンロック方向に作動する際に加圧されるアンロック側室15ANとを有する。

流体圧源としてのメインポンプ27は、油圧ショベル11の機体12に搭載された車載エンジン（図示せず）により駆動され、パイロット回路にパイロット１次圧を加圧供給するパイロットポンプ28とともに駆動され、流体圧源の低圧側としてのタンク29に貯留された作動流体としての作動油を吸い上げて油圧回路に加圧供給する。

メインポンプ27の吐出通路31に電磁切換式の第１方向制御弁15ES1が接続されている。この第１方向制御弁15ES1は、ロックシリンダ15CYのロック側室15LOにメインポンプ27から加圧供給される作動油を導く非励磁位置offと、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANにメインポンプ27から加圧供給される作動油を導くとともにロック側室15LOから排出される戻り油をタンク29に排出する励磁位置onとを有する。

第１方向制御弁15ES1からロックシリンダ15CYのロック側室15LOに加圧供給される作動油を順方向とするパイロット操作型の第１チェック弁15CV1が設けられている。この第１チェック弁15CV1は、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANに加圧供給される作動油圧をパイロット圧として逆止解除される。

ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANに加圧供給される作動油を順方向とするパイロット操作型の第２チェック弁15CV2が設けられている。この第２チェック弁15CV2は、ロックシリンダ15CYのロック側室15LOに加圧供給される作動油圧をパイロット圧として逆止解除される。

第１方向制御弁15ES1と第２チェック弁15CV2との間には、電磁切換式の第２方向制御弁15ES2が設けられている。この第２方向制御弁15ES2は、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANから第２チェック弁15CV2を経て流出した戻り油をタンク29に排出するとともに第１方向制御弁15ES1を経て供給される作動油を遮断する非励磁位置offと、第１方向制御弁15ES1を経て供給される作動油をロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANへ導く励磁位置onとを有する。

第１方向制御弁15ES1の電磁コイルES1と、第２方向制御弁15ES2の電磁コイルES2は、制御器32の出力側に接続されている。

この制御器32の入力側には、ロックシリンダ15CYをロック方向に作動するロックモードとアンロック方向に作動するアンロックモードとを切り換えるモード切換スイッチ33と、バケットシリンダ制御弁14CVをバケットクローズ方向に操作するパイロット圧回路34に設けられてバケットクローズ操作圧を検出する第１センサ35と、バケットシリンダ14CYをバケットクローズ方向に作動させる作動流体圧回路としての作動油圧回路36に設けられてバケットクローズ作動圧を検出する第２センサ37とが接続されている。

第１センサ35は、パイロット操作弁14PVの操作レバー14Lを中立位置からバケットクローズ側へ操作したとき、パイロット操作弁14PVから出力されたパイロット圧がバケットシリンダ制御弁14CVをバケットクローズ方向へ操作して、バケットシリンダ14CYをバケットクローズ方向へ作動させるので、このバケットクローズ方向への操作状態か、そうでない非操作状態かを検出する圧力スイッチである。

第２センサ37は、バケットシリンダ14CYのヘッド側に作用するヘッド圧を検出してこのヘッド側に負荷がかかる負荷状態か負荷がかからない無負荷状態かを検出する圧力センサである。バケット14がオープン領域でクローズ動作するときはバケット重量が下方へ働くのでバケットシリンダ14CYのヘッド側に負荷はかからないが、バケット14がクローズ領域に入るとバケット重量に逆らってバケットをクローズ動作させるので、バケットシリンダ14CYのヘッド側に負荷がかかる。

バケットシリンダ14CYの作動油圧回路36には、その回路圧をリリーフ設定圧に制御するリリーフ弁38が設けられている。このリリーフ弁38は、作動油圧回路36の回路圧がリリーフ設定圧を超えそうになると作動油圧回路36の作動油をタンク29に逃がしてリリーフ設定圧を保つリリーフ有り状態となる。

制御器32は、モード切換スイッチ33と第１センサ35と第２センサ37とから入力された信号をアンド回路などで演算処理するものであり、下記の表１（ａ）に示されるようにモード切換スイッチ33がロックモードのときは第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を共に非励磁位置offに制御し、下記の表１（ｃ）に示されるようにモード切換スイッチ33がアンロックモードであって第１センサ35がバケットクローズ方向の操作状態を検出するとともに第２センサ37がバケットクローズ方向の負荷状態すなわちリリーフ有り状態を検出した場合は第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を共に励磁位置onに制御し、下記の表１（ｂ）に示されるようにモード切換スイッチ33がアンロックモードであって、第１センサ35がバケットクローズ方向の操作状態で無いこと、すなわちバケットクローズ無し状態を検出するか、または第２センサ37がバケットクローズ方向の無負荷状態すなわちリリーフ無し状態を検出した場合は第１方向制御弁15ES1を励磁位置onに制御し第２方向制御弁15ES2を非励磁位置offに制御する機能を備えている。

次に、図２のフローチャートに基づいて、制御器に組み込まれた制御ロジックを説明する。

（ステップS1）
モード切換スイッチ33がオンかオフかを判断する。

（ステップS2）
モード切換スイッチ33がオフであれば、通常作業時のロックモードであるため、第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2の電磁コイルES1，ES2の両方を非励磁とし、第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を非励磁位置offとすることで、図３（ａ）に示されるようにクイックカプラ15のロックシリンダ15CYはロック方向に動作する。

（ステップS3）
モード切換スイッチ33がオンであれば、クイックカプラ15のロックを解除するアンロックモードであり、第１センサ35で検出したバケットクローズ方向のパイロット圧の有無により、バケットシリンダ14CY用の操作レバー14Lがバケットクローズ方向に操作されているか否かが分かるとともに、第２センサ37によりバケットシリンダ14CYのヘッド圧が、例えばリリーフ弁38で設定されたリリーフ設定圧などに近い所定の設定圧で判定可能な高い負荷状態であるか否かが分かるので、バケットシリンダ14CY用の操作レバー14Lがバケットクローズ方向に操作され、かつ、バケットシリンダ14CYのヘッド圧が所定の設定圧より高いか否かを判断する。

（ステップS4）
バケットシリンダ14CY用の操作レバー14Lがバケットクローズ方向に操作されていない場合、すなわち、操作レバー14Lがバケットオープン方向に操作されている場合と、操作レバー14Lが中立位置にある場合とに加えて、バケットシリンダ14CYのヘッド圧が所定の設定圧より高くない場合は、第１方向制御弁15ES1を励磁位置onとし、第２方向制御弁15ES2を非励磁位置offとすることで、図３（ｂ）に示されるようにロックシリンダ15CYは、第１チェック弁15CV1および第２チェック弁15CV2により停止状態に維持される。

（ステップS5）
モード切換スイッチ33がアンロックモードであり、かつ、バケットシリンダ14CY用の操作レバー14Lがバケットクローズ方向に操作され、かつ、バケットシリンダ14CYのヘッド圧が、所定の設定圧より高い負荷状態である場合は（ステップS3ＹＥＳ）、この状態をアンド回路で判定して、第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を共に励磁位置onとすることで、図３（ｃ）に示されるようにロックシリンダ15CYはアンロック方向に動作し、このときバケット14がクローズ側に位置しているので、クイックカプラ15の可動係合部24がバケット14のピン24pの上方へ逃げるように係合解除動作し、ピン24pから外れる。

クイックカプラ15の結合を解除する際は、ステップS3〜S5の手順であり、クイックカプラ15を結合動作させる際は、図７（i）（ii）（iii）に示された手順に、ステップS1およびS2を加える。

次に、図３の回路図および表１のロジックに基づいて、クイックカプラのロック・アンロック作用を詳しく説明する。

図３（ａ）は、表１（ａ）に対応し、バケット作業時のロックモードを示す回路状態であり、この回路状態では、モード切換スイッチ33がオフのロックモードであるため、第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2は非励磁位置offであり、メインポンプ27から吐出された圧油は、第１方向制御弁15ES1および第１チェック弁15CV1を経てロックシリンダ15CYのロック側室15LOに供給されるとともに、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANの油は、ロック側室15LOへの圧油でパイロット操作されて逆止解除された第２チェック弁15CV2を経て排出され、さらに第２方向制御弁15ES2を経てタンク29に戻されるため、ロックシリンダ15CYのロッドがロック方向に加圧されて、バケット14を装着したクイックカプラ15のロック状態が保持される。

図３（ｂ）は、表１（ｂ）に対応し、クイックカプラ15を結合解除するアンロックモードであるが、バケットシリンダ14CYをクローズ方向に操作しないバケットクローズ無しの場合か、またはバケットシリンダ14CYがクローズ動作する際にリリーフ無しの場合は、バケット14が未だにオープン領域に位置して、クイックカプラ15の可動係合部24が上向きであることもあり得るので、仮に、この状態でロックシリンダ15CYによりクイックカプラ15の可動係合部24をアンロック方向に動作させても、可動係合部24からバケット14のピン24pが外れないおそれが生じる。

そこで、アンロックモードであっても、バケットシリンダ14CYをクローズ方向に操作しない場合か、またはバケットシリンダ14CYがバケットクローズ動作する際にリリーフ無しの場合は、第１方向制御弁15ES1を励磁位置onに、第２方向制御弁15ES2を非励磁位置offに制御することで、メインポンプ27から吐出された圧油はロックシリンダ15CYに供給されず、ロックシリンダ15CYのロック側室15LOは第１チェック弁15CV1により封止されるとともに、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANは第２チェック弁15CV2により封止されるので、クイックカプラ15のロックシリンダ15CYは作動しない。

図４は、図３（ｂ）の回路状態において第２チェック弁15CV2の働きを明らかにするために、仮に第２チェック弁15CV2が無い場合を想定した回路であり、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANは第２方向制御弁15ES2を経てタンク29に連通されているため、ロックシリンダ15CYのロック側室15LOにこもった圧がアンロック側室15ANの圧より高くなることがあるので、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lが中立位置にあるなど、バケットクローズ操作をしていないバケットクローズ無し状態であっても、ロックシリンダ15CYのロッドがロック方向に伸びてしまい、その伸び量は少ないがオペレータの意思に反した動きで予期しない引掛などが発生して、アンロックモードであるにもかかわらずバケット14が外れなくなるおそれがある。

この対策として、図３（ｂ）に示されるように、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANにパイロット操作型の第２チェック弁15CV2を追加することで、ロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANの圧力低下を防止して、この圧力低下によるロックシリンダ15CYの予期しない動き出しを防止できるため、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lを中立位置に戻すと、それを検知した第１センサ35からの信号によりステップS3からステップS4が実行され、バケットシリンダ14CYを停止させると同時にロックシリンダ15CYも確実に停止させることができ、図４に示されるようなオペレータの意思に反した動きも発生しない。すなわち、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lの動きと、ロックシリンダ15CYの動きとが連動するので、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lによりロックシリンダ15CYも操作できる。

なお、図３（ｂ）に示されるように第１方向制御弁15ES1を切り換えることにより、ロックシリンダ15CYのヘッド側（ロック側室15LO）に加圧供給される圧油がなくなるため、第２チェック弁15CV2に作用する逆止解除用パイロット圧も発生しないので、第２チェック弁15CV2の逆止作用を確実に得ることができる。

図３（ｃ）は、表１（ｃ）に対応し、モード切換スイッチ33がオンのアンロックモードであって、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lをクローズ操作しているとともに、バケットシリンダ14CYによるバケットクローズ動作に負荷がかかってリリーフ有りの回路状態となったものであり、バケット14がオープン領域からクローズ領域に入ると、バケットシリンダ14CYのヘッド側圧が上昇して、リリーフ弁38が作動するリリーフ有りの回路状態となる。

この図３（ｃ）に示された回路状態では、第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2が励磁位置onに制御されるので、メインポンプ27から吐出された圧油が、第１方向制御弁15ES1、第２方向制御弁15ES2および第２チェック弁15CV2を経てロックシリンダ15CYのアンロック側室15ANに供給されるとともに、ロックシリンダ15CYのロック側室15LOから押し出された戻り油が、アンロック側室15ANに供給される圧油のパイロット操作で逆止解除された第１チェック弁15CV1を経て、さらに第１方向制御弁15ES1を経てタンク29に排出されるので、ロックシリンダ15CYは収縮方向に動作し、クイックカプラ15の可動係合部24を結合解除方向にアンロック動作させる。すなわち、バケット14が図５に示されるようなクローズ姿勢になっているので、クイックカプラ15の可動係合部24をバケット14のピン24pの上方へ逃げるように外すことができ、バケット14を確実に結合解除できる。

このように、本実施の形態は、ロックシリンダ15CYに対して相互に逆止解除機能を有するパイロット操作型の第１チェック弁15CV1および第２チェック弁15CV2を設けるとともに、電磁切換式の第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を励磁位置onか非励磁位置offに制御するようにしたので、従来の回路で用いられていた第１チェック弁15CV1および第１方向制御弁15ES1に既存の安価な構造の第２方向制御弁15ES2と第２チェック弁15CV2とを加える簡易な改良により、バケット14を交換するとき以外は、常にロックシリンダ15CYをロック状態に加圧でき、クイックカプラ15の結合状態を確保できるとともに、バケット14を交換するときは、ロックシリンダ15CYのロック状態への誤作動を防止して、クイックカプラ15を円滑に結合解除できる。

また、バケットシリンダ制御弁14CVをバケットクローズ方向に操作するパイロット圧回路34に第１センサ35を設け、バケットシリンダ14CYをバケットクローズ方向に作動させる作動油圧回路36に第２センサ37を設け、制御器32により、モード切換スイッチ33がアンロックモードであって、第１センサ35がバケットクローズ方向の操作状態を検出するとともに第２センサ37がバケットクローズ方向の負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁15ES1および第２方向制御弁15ES2を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁15ES1を励磁位置に制御し第２方向制御弁15ES2を非励磁位置offに制御するので、バケット交換時は、バケット14がクローズ方向に作動して所定のクローズ姿勢となっていることを第１センサ35および第２センサ37により検出してから、クイックカプラ15のロック状態を自動的に解除することができ、所定のクローズ姿勢にあるバケット14からクイックカプラ15の可動係合部24を円滑に外して結合状態を確実に解除でき、また、バケットシリンダ14CYの操作レバー14Lによるバケットクローズ操作と、ロックシリンダ15CYの動きとを同期させることができ、操作レバー14Lを中立位置に戻してバケットクローズ操作を止めれば、作動中のロックシリンダ15CYも止めることができるので、オペレータの意思に反したクイックカプラ15の誤動作発生を防止できるとともに、必要に応じてクイックカプラ15のロック解除動作を中断することができる。

本発明は、油圧ショベルだけでなく、バケット作業をするローダなどの他の作業機械のクイックカプラにも適用できる。

本発明は、作業機械におけるクイックカプラ用制御装置を製造、販売などする事業者にとって、産業上の利用可能性がある。

11 作業機械としての油圧ショベル
14 ワークツールとしてのバケット
14CY ツールシリンダとしてのバケットシリンダ
14CV バケットシリンダ制御弁
15 クイックカプラ
15CY ロックシリンダ
15LO ロック側室
15AN アンロック側室
15ES1 第１方向制御弁
15ES2 第２方向制御弁
on 励磁位置
off 非励磁位置
15CV1 第１チェック弁
15CV2 第２チェック弁
17 作業腕としてのアーム
27 流体圧源としてのメインポンプ
29 低圧側としてのタンク
32 制御器
33 モード切換スイッチ
34 パイロット圧回路
35 第１センサ
36 作動流体圧回路
37 第２センサ

Claims (3)

1. 作業機械の作業腕にワークツールを着脱自在に装着するクイックカプラと、
   クイックカプラに取り付けられ、クイックカプラに装着されたワークツールを固定するロック方向に作動する際に加圧されるロック側室および固定を解除するアンロック方向に作動する際に加圧されるアンロック側室を有するロックシリンダと、
   ロックシリンダのロック側室に流体圧源から加圧供給される作動流体を導く非励磁位置と、ロックシリンダのアンロック側室に流体圧源から加圧供給される作動流体を導くとともにロック側室から排出される戻り流体を流体圧源の低圧側に排出する励磁位置とを有する電磁切換式の第１方向制御弁と、
   第１方向制御弁からロックシリンダのロック側室に加圧供給される作動流体を順方向とするとともにロックシリンダのアンロック側室に加圧供給される作動流体により逆止解除されるパイロット操作型の第１チェック弁と、
   ロックシリンダのアンロック側室に加圧供給される作動流体を順方向とするとともにロックシリンダのロック側室に加圧供給される作動流体により逆止解除されるパイロット操作型の第２チェック弁と、
   ロックシリンダのアンロック側室から第２チェック弁を経て流出した戻り流体を流体圧源の低圧側に排出するとともに第１方向制御弁を経て供給される作動流体を遮断する非励磁位置と、第１方向制御弁を経て供給される作動流体をロックシリンダのアンロック側室へ導く励磁位置とを有する電磁切換式の第２方向制御弁と
   を具備したことを特徴とする作業機械におけるクイックカプラ用制御装置。
2. 作業機械の作業腕にクイックカプラにより着脱自在に装着されたワークツールを回動するツールシリンダと、
   ロックシリンダをロック方向に作動するロックモードとアンロック方向に作動するアンロックモードとを切り換えるモード切換スイッチと、
   ツールシリンダを所定方向に作動させる操作状態かそうでない非操作状態かを検出する第１センサと、
   ツールシリンダに負荷がかかる負荷状態か負荷がかからない無負荷状態かを検出する第２センサと、
   モード切換スイッチがロックモードのときは第１方向制御弁および第２方向制御弁を非励磁位置に制御し、モード切換スイッチがアンロックモードであって第１センサが操作状態を検出するとともに第２センサが負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁を励磁位置に制御し第２方向制御弁を非励磁位置に制御する機能を備えた制御器と
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の作業機械におけるクイックカプラ用制御装置。
3. ツールシリンダは、作業機械としての油圧ショベルのアームにクイックカプラにより着脱自在に装着されたワークツールとしてのバケットを回動するバケットシリンダであり、
   第１センサは、バケットシリンダを制御するバケットシリンダ制御弁をバケットクローズ方向に操作するパイロット圧回路に設けられ、
   第２センサは、バケットシリンダをバケットクローズ方向に作動させる作動流体圧回路に設けられ、
   制御器は、モード切換スイッチがアンロックモードであって第１センサがバケットクローズ方向の操作状態を検出するとともに第２センサがバケットクローズ方向の負荷状態を検出した場合は第１方向制御弁および第２方向制御弁を励磁位置に制御し、そうでない場合は第１方向制御弁を励磁位置に制御し第２方向制御弁を非励磁位置に制御する機能を備えた
   ことを特徴とする請求項２記載の作業機械におけるクイックカプラ用制御装置。

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