JPH0411693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、パワーシヨベル等において、掘削
途中でバケツト等に振動を与え、掘削をスムーズ
に行なわせる掘削機の振動掘削制御装置に関す
る。

（従来技術） パワーシヨベルによる土砂等の掘削中に、コン
トロールレバーを小刻みに動かしてバケツト等を
振動させると、掘削性が一段と高まることが知ら
れているが、これを自動的に行なわせるようにし
た振動掘削制御装置が本出願人より出願されてる
（特開昭59−68445号公報等参照）。

第１図はこの振動掘削制御装置を示すもので、
パワーシヨベル等のバケツトを駆動させるシリン
ダ１０と、このシリンダ１０を制御する方向制御
弁１１と、この方向制御弁１１に対するパイロツ
ト通路１２，１３のいずれかを選択する２位置の
ソレノイドバルブ１４と、このソレノイドバルブ
１４の上流部に設けた比例制御弁１５とを備えて
いる。上記方向制御弁１１は図示の中立位置にお
いて、ポンプ１６からの油を中立流路１７を経由
してそのままタンク１８に戻す。そして図面の左
側位置に切換わつたときにシリンダ１０を伸長さ
せ、右側位置に切換わつたときにシリンダ１０を
収縮させる関係にしている。

また上記ソレイドバルブ１４は、非励磁の状態
のときに図示の位置に保持され、連通路１９を介
して一方のパイロツト通路１２を前記比例制御弁
１５に連通させるとともに、他方のパイロツト通
路１３をタンク２０に連通させる。そしてソレノ
イドバルブ１４が励磁すると、こん度は逆に他方
のパイロツト通路１３が比例制御弁に連通し、一
方のパイロツト通路１２が上記タンク２０に連通
する構成にしている。

さらに前記比例制御弁１５は、後記する電気信
号に比例して駆動するが、図示の状態において
は、上記連通路１９をタンク２１に連通させる一
方、上記信号に応じて切換つたとき補助ポンプ２
２と連通路１９とを連通させる構成にしている。

したがつて上記ソレノイドバルブをオン・オフ
制御することによつて、方向制御弁１１が左右い
ずれかに切換わり、シリンダ１０を伸長させたり
収縮させたりする。

また上記比例制御弁１５は、上記電気信号に応
じてその開度が決まるが、その開度に応じて補助
ポンプ２２からのパイロツト圧を調整する。そし
てこの比例制御弁１５によつて決められたパイロ
ツト圧に応じて上記方向制御弁１１の開度が決ま
り、上記シリンダ１０への供給流量が調整できる
ので、そのスピード（掘削速度）が制御される。

上記のようにした油圧回路を制御するのが電気
的な回路である。

すなわちオペレータが図示しないコントロール
レバーを介して入力部２３を操作すると、その入
力部２３から方向信号と速度信号（コントロール
レバーの操作方向と操作量に対応した信号）とが
発信される。

上記速度信号は前記比例制御弁１５に接続した
第１駆動部２４に直接入力され、この速度信号に
応じて上記比例制御弁１５の開度を定め、当該シ
リンダ１０の速度を制御する。

また上記方向信号は、方向制御部２５から出力
され第１ゲート回路２６→オア回路２７→第２駆
動部２８を経由して前記ソレノイドバルブ１４に
伝達される。

したがつてソレノイドバルブ１４は上記方向信
号に応じてオン・オフ制御され、当該シリンダ１
０を伸長させるかあるいは収縮させる。

上記のように方向制御部２５から出力される信
号は、第２ゲート回路２９にも伝達されるが、こ
の第２ゲート回路２９には往復動制御スイツチ３
０、ストローク検知部３１及び速度検知部３１が
接続されている。

そして上記往復動制御スイツチ３０を閉じた状
態で、しかも方向制御部２５からの伸長信号と、
当該シリンダ１０がストロークエンドにないとい
うストローク検知部３１からの信号と、当該シリ
ンダ１０の速度がゼロであるという速度検知部３
２からの信号（バケツト停止信号）とが同時に発
信されたとき、上記第２ゲート回路２９が開くよ
うにしている。

上記第２ゲート回路２９が開いたときの出力信
号は、反転部３３と第３ゲート回路３４とに入力
するが、このように反転部３３に第２ゲート回路
２９からの信号が入力すると、前記第１ゲート回
路２６を閉じて方向制御部２５からの方向信号を
オア回路２７に伝達しないようにする。

そして上記第３ゲート回路３４には、掘削信号
（所定周波数のパルス信号）を常時発信している
掘削振動発信器３５が接続されているが、上記の
ように第２ゲート回路２９からの信号がこの第３
ゲート回路３４に入力すると、この第３ゲート回
路３４が開いて上記掘削振動発信器３５からの掘
削信号を、オア回路２７を経由して第２駆動部２
８に伝達する。

このように掘削振動発信器３５からの掘削信号
が第２駆動部２８から出力されると、前記ソレノ
イドバルブ１４は上記掘削信号に応じて短期間に
オン、オフをくり返し、当該シリンダ１０を微小
振動させる。

したがつて掘削途中に掘削抵抗が大きくなつて
掘削ができなくなつたときには、上記のように掘
削途中ということで、ストロークエンドでないと
いう信号をストローク検知部３１が出力するとと
もに、掘削できなくなつたことによつてシリンダ
１０の速度がゼロになるが、その速度ゼロを速度
検知部３２が検知してその旨の信号を速度検知部
３２が出力する。

ストローク検知部３１と速度検知部３２とから
上記のような信号が出力されると、前記した第２
ゲート回路２９の作用で第３ゲート回路３４が開
き、掘削振動発信器３５からの掘削信号が第２駆
動部２８から出力される。

このように第２駆動部２８から掘削信号が出力
されると、前記ソレノイドバルブ１４が短時間に
切換わつて当該シリンダ１０を微小振動させ、こ
れによりバケツトが加振されて掘削が促進される
のである。

しかしながら、このような装置にあつては、バ
ケツトに加えられる振動の強さが一定となつてお
り、このため掘削速度がある程度大きくなると、
増大する掘削抵抗に対して振動が弱くなり、十分
な掘削性を得ることができなくなるという問題が
あつた。

（発明の目的） この発明は、掘削速度が大きくなるほどバケツ
トに加える振動を強めるようにして、良好な掘削
性を確保することを目的としている。

（発明の構成および作用） この発明は、掘削速度をコントロールするコン
トロールレバーの操作量に応じた操作信号を出力
する検出部と、振動入力スイツチのON時に所定
周波数の振動信号を出力する振動信号発生部と、
この振動信号を操作信号に応じて増幅する増幅部
と、この増幅信号を操作信号に加算する加算部
と、この加算信号により駆動されたパイロツト油
圧を供給する比例制御弁と、このパイロツト油圧
に応動し作動油供給を制御する方向切換弁と、こ
の作動油によりバケツト等の掘削機を駆動するシ
リンダとから構成される。

即ち、コントロールレバーの操作に応じて、掘
削速度が小さいときには、比例制御弁を小開度で
ON，OFFし、方向制御弁へ供給するパイロツト
油圧を比較的低圧状態で変動させる。

この一方、掘削速度が大きいときには、比例制
御弁を大開度でON，OFFし、そのパイロツト油
圧を低圧から高圧の広い範囲で変動させる。

したがつて、掘削速度が大きくなると、方向制
御弁からシリンダに供給される作動油の流量変化
が相当大きくなり、これによりバケツトに加える
振動を充分に強めることが可能となる。

（実施例） 第２図、第３図は本発明の実施例を示す油圧回
路図とその制御回路図で、油圧回路ではバケツト
等の掘削部を駆動するシリンダ１０と、ポンプ１
６からシリンダ１０への作動油の供給を制御する
方向制御弁１１と、この方向制御弁１１をパイロ
ツト油圧により駆動する比例制御弁３６，３７と
を備えている。

この方向制御弁１１は、比例制御弁３６からパ
イロツト油圧が送られると、これに応動して切換
えると共に、このパイロツト油圧に応じた流量の
作動油をシリンダ１０に供給し、シリンダ１０を
伸側に駆動する。また、比例制御弁３７からパイ
ロツト油圧が送られると、反対側に切換わつて同
じくパイロツト油圧に応じた流量の作動油を供給
し、シリンダ１０を縮側に駆動する。

そして、この比例制御弁３６，３７は、それぞ
れ後述する制御回路３８からの信号により駆動さ
れ、その開閉ならびに開度が制御されると共に、
その開度に応じて補助ポンプ２２から送られるパ
イロツト油圧を調圧し、開閉によりパイロツト油
圧を供給、遮断する。なお、３９，４０はリリー
フ弁である。

一方、制御回路３８は、掘削速度並びに方向を
制御するコントロールレバー（図示しない）の操
作状態の検出部４１と、絶対値回路４２と、信号
設定回路４３と、方向判別回路４４と、振動入力
スイツチ４５と、振動信号増幅部４６と、振動信
号発生部４７と、加算部４８と、前記比例制御弁
３６，３７の駆動部４９，５０とを備えている。

前記検出部４１はコントロールレバーに連動す
るポテンシヨメータ５１およびバツフア５２から
なり、コントロールレバーの中立位置での出力を
基準電圧V₀として、コントロールレバーの伸側
操作位置ではV₀よりも高くかつその操作量に応
じた電圧を、また縮側操作位置ではV₀よりも低
くかつその操作量に応じた電圧を、操作信号S₁と
して出力するのであり、後述するように、この出
力の基準電圧V₀に対する大小により掘削方向が、
またV₀との差に応じて掘削速度が制御される。

絶対値回路４２は、ダイオード５３，５４と増
幅器５５〜５７からなり、前記操作信号S₁を基準
電圧V₀と比較してその差（絶対値）をとり、こ
れを増幅して第４図に示すような正電圧値の信号
S₂を出力する。この信号S₂は信号設定回路４３と
振動信号増幅部４６に入力される。

信号設定回路４３は、入力信号の上限値と下限
値をカツトするコンパレータ５８，５９とインバ
ータ６０とアンドゲート６１からなる信号処理部
６２と、この信号処理部６２に応答する開閉スイ
ツチ６３，６４と、増幅器６５とからなり、信号
S₂を第５図に示すような特性の出力値（操作信号
S′₁）に設定する。

他方、振動信号増幅部４６は、入力信号S₂を例
えば第６図に示すような利得レベルに変換し、そ
の信号S₃を振動信号発生部４７に送る。

振動信号発生部４７は、OPアンプ６６が発振
器として用いられ、前記増幅部４６からの信号S₃
により所定の周波数で発振し、その信号S₃レベル
に応じた強さ（振幅）の振動信号S₄を出力する。

そして、この振動信号S₄は振動入力回路６７を
介し、前記信号設定回路４３からの操作信号S′₁
と共に、加算部４８に送られる。

加算部４８は、加算器６８と交流増幅器６９か
らなり、振動入切回路６７の遮断時には操作信号
S′₁をそのまま方向切換回路７０に送り、導通時
には操作信号S′₁に振動信号S₄を加算して、加算
信号S₅を方向切換回路７０に送る。

この加算信号S₅は、コントロールレバー伸側に
位置する程電圧値ならびに振幅値が大きくなり、
即ちコントロールレバーの伸側位置に対して、第
７図に示すような信号波形となる。

他方、方向切換回路７０は、コンパレータから
なる前記方向判別回路４４からの信号により切換
えられ、検出部４１からの操作信号S₁に応答して
コントロールレバーの位置が伸側のときに加算部
４６を対応する駆動部４９に接続し、縮側のとき
に加算部４６を対応する駆動部５０に接続する。

また、振動入切回路６７は、アンドゲート７１
を介し方向判別回路４４からの信号と、前記振動
入力スイツチ４５からの信号とにより開閉され、
コントロールレバーの位置が伸側でスイツチ４５
が入つているときに導通する。

そして、駆動部４９，５０は、加算部４８から
送られる加算信号S₅あるいは操作信号S′₁の電圧
レベルを所定のレベルに設定する増幅部７２，７
３と、スイツチング用のパワートランジスタ７
４，７５を備え、これらの信号に応じてそれぞれ
前記比例制御弁３６，３７を駆動する。

このような構成により、コントロールレバーを
伸側に操作すると、この操作に対応した操作信号
S′₁（第５図参照）が信号設定回路４３から出力さ
れ、このとき振動入力スイツチ４５が入つていな
ければ、その信号S′₁に応じて駆動部４９により
伸側の比例制御弁３６が駆動される。

このため、比例制御弁３６は、コントロールレ
バーの操作に対応した開度に制御され、その開度
に応じたパイロツト油圧により方向制御弁１１が
駆動される。したがつて、方向制御弁１１からシ
リンダ１０に供給される作動油量が的確に制御さ
れ、コントロールレバーの操作に適合したシリン
ダ１０の伸側速度を維持することができる。

一方、コントロールレバーを伸側に操作した状
態で、振動入力スイツチ４５が入れられると、振
動入力回路６７が導通して振動信号増幅部４６の
利得レベル、つまりコントロールレバーの伸側の
操作信号に対応した信号S₃に基づいて、振動信号
発生部４７にて所定周波数の発振信号の振幅が拡
大され、この増幅された振動信号S₄が振動信号発
生部４７から加算部４８に送られる。そして、こ
の振動信号S₄が前記操作信号S′₁に加算され、こ
の加算信号S₅（第７図参照）に応じて駆動部４９
により伸側の比例制御弁３６が駆動される。

例えば、コントロールレバーの操作位置が小さ
いときには、比例制御弁３６は比較的小さい開度
でON・OFFされ（所定の周波数で）、このため
パイロツト油圧が低圧の範囲で変動しつつ方向制
御弁１１に伝えられる。これに対して、コントロ
ールレバーの操作位置が大きいときには、比例制
御弁３６は大きい開度でON・OFFされ（同じく
所定の周波数で）、低圧から高圧の広い範囲で変
動するパイロツト油圧が方向制御弁１１に伝えら
れる。

したがつて、コントロールレバーの操作に基づ
くシリンダ１０の伸側速度が高いときほど、方向
制御弁１１が大きく動作し、方向制御弁１１から
シリンダ１０に供給される作動油の流量が所定の
周期で大きく変化するのである。

これにより、シリンダ１０が振動し、掘削速度
に応じて掘削速度が大きいときほどバケツトに加
わる振動が強められ、この結果掘削抵抗が相当大
きい場合でも十分な掘削能力を確保することが可
能となるのである。

また、コントロールレバーを縮側（非掘削側）
に操作したときには、振動入切回路６７が遮断さ
れ、レバー操作に対応した操作信号S′₁が方向切
換回路７０から駆動部５０に送られる。

このため、操作信号S′₁に応じて比例制御弁３
７が駆動され、そのパイロツト油圧により方向制
御弁１１からシリンダ１０の縮側に供給される作
動油量が制御される。したがつて、コントロール
レバーの操作に適合したシリンダ１０の縮側速度
が維持され、伸側と同様良好な操作性を得ること
ができる。

なお、本実施例では、コントロールレバーの位
置が伸側で振動入力スイツチ４５が入つていると
きに振動を加えるようにしたが、シリンダ１０の
速度等を検出し、掘削抵抗が大きいときにのみバ
ケツトを加振し、振動掘削を行なうようにしても
良い。

（発明の効果） コントロールレバーの操作により、掘削速度に
応じてバケツトに加える振動を強めることがで
き、良好な操作性を保ちつつ十分な掘削性能を確
保できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路構成図、第２図、第３図
は本発明の実施例を示す油圧回路図とその制御回
路図、第４図〜第７図はそれぞれ制御回路の出力
特性を示すグラフである。 １０…シリンダ、１１…方向制御弁、３６，３
７…比例制御弁、３８…制御回路、４１…検出
部、４２…絶対値回路、４３…信号設定回路、４
４…方向判別回路、４５…振動入力スイツチ、４
６…振動信号増幅部、４７…振動信号発生部、４
８…加算部、４９，５０…駆動部、６７…振動入
切回路、７０…方向切換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 掘削速度をコントロールするためのコントロ
   ールレバーの操作量に応じた操作信号を出力する
   検出部と、振動入力スイツチのON時に所定周波
   数の振動信号を出力する振動信号発生部と、この
   振動信号を操作信号に応じて増幅する増幅部と、
   この増幅信号を操作信号に加算する加算部と、こ
   の加算信号により駆動されパイロツト油圧を供給
   する比例制御弁と、このパイロツト油圧に応動し
   作動油の供給を制御する方向制御弁と、この作動
   油によりバケツト等の掘削部を駆動するシリンダ
   とからなる掘削機の振動掘削制御装置。