JPH07331706A - 加振機能を備えた油圧ショベル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 打撃専用のアタッチメントを用いることな
く、油圧ショベルで打撃作業を行うことができるように
する。 【構成】 油圧ポンプ１０からブームシリンダ７、アー
ムシリンダ９に至る油圧回路に、加振手段が設けられた
副油圧回路Ｂを主油圧回路Ａと並列して設けると共に、
主−副油圧回路の切換えを行う回路切換え弁１１を設け
てなる加振機能を備えた油圧ショベル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建設作業用の加振機能
を備えた油圧ショベルに関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
建設作業のなかには、締め固め（地固め）や杭打ち等の
打撃作業を行うことがあるが、この様な作業は振動を与
えて（加振して）の作業が要求され、そこで通常は、振
動パイルドライバ等の特殊な専用アタッチメントを用い
て行われる。しかるにこの様な専用アタッチメントがな
く、バケットを用いて行おうとした場合に、油圧ショベ
ルには、バケットを振動させるための機能（加振機能、
起振機能）が設けられていないないため、ブーム、アー
ムを含めたバケットの自重落下力と油圧力との両エネル
ギーを用いて行うことになるが、その際の打撃力のコン
トロールが難しいためバケット等が破損する惧れがあ
り、また、打撃速度に限界があるうえ、一度のバケット
下降操作で一回の打撃しかできないため作業性が著しく
劣るという問題がある。

【０００３】一方、前記打撃専用のアタッチメントは、
水平面の打撃を行うように設定されているため、法面を
打撃しながら締め固めすることが難しく、この様な場合
に、ブルドーザの自走による締め固め等、各種の方法が
知られているが、法面の勾配が大きくなると自走が難し
くなるという問題もありる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの欠点を一掃することができる加振機能
を備えた油圧ショベルを提供することを目的として創案
されたものであって、油圧ポンプからの圧油供給で作動
するブーム用、アーム用の油圧シリンダを装備してなる
油圧ショベルにおいて、前記油圧ポンプから油圧シリン
ダに至る主油圧回路に、該主油圧回路に並列する副油圧
回路と、作業切換え手段の切換え操作に伴い主−副圧油
回路の切換えをする回路切換え弁とを設けると共に、前
記副油圧回路には、該回路に供給される圧油が予め設定
される圧力に蓄えられたことの検知に基づき圧油放出を
して油圧シリンダを加振作動させる加振手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

【０００５】そして本発明は、この構成によって、打撃
専用のアタッチメントを用いることなく打撃作業を行う
ことができるようにしたものである。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図面において、１は油圧式ショベルであって、該
油圧式ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、下部
走行体２の上方に旋回自在に設けられる上部旋回体３、
上部旋回体３に取付けられるブーム４、ブーム４の先端
部に取り付けられアーム５、アーム５の先端部に取付け
られるバケット６の部材装置を用いて構成されており、
さらにブーム４を作動させるブームシリンダ７、アーム
５を作動させるアームシリンダ８、バケット６を作動さ
せるバケットシリンダ９等の複数の油圧アクチュエータ
が設けられるが、これらの基本構成は何れも従来通りで
ある。

【０００７】前記ブーム４およびアーム５には加振機能
が備えられているが、該加振機能について、図２に示す
油圧回路図に基づいて説明すると、１０はアームシリン
ダ９およびブームシリンダ７に圧油を供給する油圧ポン
プであって、該油圧ポンプ１０からアームシリンダ９お
よびブームシリンダ７に至る油圧回路には、回路切換え
弁１１、アーム用方向切換え弁１２、ブーム用方向切換
え弁１３の各切換え弁が順次直列状に設けられている。
さらに、回路切換え弁１１からアーム用方向切換え弁１
２に至る油圧回路には、主油圧回路Ａに対して後述する
副油圧回路Ｂが並列状に設けられており、そして回路切
換え弁１１は、油圧ポンプ１０から供給される圧油を、
主油圧回路Ａまたは副圧油回路Ｂの何れかに流すべく切
換えるように構成されている。

【０００８】つまり、前記回路切換え弁１１は、三ポー
ト二位置切換え弁であって、その第一ポート１１ａは油
圧ポンプ１０に、第二ポート１１ｂは主油圧回路Ａに、
また第三ポート１１ｃは副油圧回路Ｂにそれぞれ連結さ
れている。そして回路切換え弁１１は、パイロットポー
ト１１ｄにパイロット圧油が供給されていない状態で
は、第一ポート１１ａから第二ポート１１ｂに通じる弁
路が開いて油圧ポンプ１０から主油圧回路Ａに圧油が流
れ、一方、後述する作業切換えスイッチ１４の切換え操
作に基づいてパイロットポート１１ｄにパイロット圧油
が供給された状態では、第一ポート１１ｃから第三ポー
ト１１ｃに通じる弁路が開いて油圧ポンプ１０から副油
圧回路Ｂに圧油が流れるように設定されている。尚、１
５は油圧ポンプ１０から回路切換え弁１１に至る油路か
ら分岐するリリーフ油路Ｃに設けられるリリーフ弁であ
る。

【０００９】前記副油圧回路Ｂには、回路切換え弁１１
側から、油圧ポンプ１０側への圧油の逆流を阻止する逆
止弁１６、副油圧回路Ｂに供給された圧油を蓄えるアキ
ュムレータ１７、副油圧回路Ｂの圧力が予め設定される
圧力に達したことを検知して閉成する圧力スイッチ１
８、副油圧回路Ｂを開閉する開閉弁１９が順次配設され
ており、そして合流点Ｄで主油圧回路Ａと合流してい
る。さらに開閉弁１９のソレノイド１９ａは、前記圧力
スイッチ１８を介してバッテリ２０に電気的に接続され
ており、そして開閉弁１９は、圧力スイッチ１８の閉成
に基づいてソレノイド１９ａに通電されることで副油圧
回路Ｂを閉じる閉路位置から副油圧回路Ｂを開く開路位
置に切換わるように設定されている。

【００１０】一方、前記アーム用方向切換え弁１２およ
びブーム用方向切換え弁１３は、六ポート三位置切換え
弁であって、アーム用方向切換え弁１２の第二ポート１
２ｂは、前記主油圧回路Ａと副油圧回路Ｂとの合流点Ｄ
に連結されている。この合流点Ｄから第二ポート１２ｂ
に至る油路は、分岐点Ｅで分岐してアーム用方向切換え
弁１２の第一ポート１２ａに連結されているが、該分岐
油路には、分岐点Ｅ側への逆流を阻止する逆止弁２１が
設けられている。さらに、アーム用切換え弁１２の第三
ポート１２ｃは油タンク２２に、第四ポート１２ｄはア
ームシリンダ９の伸長側ポート９ａに、第五ポート１２
ｅはブーム用切換え弁１３の第二ポート１３ｂに、第六
ポート１２ｆはアームシリンダ９の縮小側ポート９ｂに
それぞれ連結されている。そしてアーム用切換え弁１２
は、伸長側パイロットポート１２ｇにパイロット圧油が
供給されている状態では、第一ポート１２ａから伸長側
ポート９ａに通じる弁路が開いてアームシリンダ９の伸
長側（アーム５が運転席に近づく側）に圧油が供給され
る伸長側位置に位置し、また縮小側パイロットポート１
２ｈにパイロット圧油が供給されている状態では、第一
ポート１２ａから縮小側ポート９ｂに通じる弁路が開い
てアームシリンダ９の縮小側（アーム５が運転席から離
間する側）に圧油が供給される縮小側位置に位置し、さ
らに両パイロットポート１２ｇ、１２ｈにパイロット圧
油が供給されていない状態では、第二ポート１２ｂから
第五ポート１２ｅに至る弁路が開き、かつ他のポート１
２ａ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｆが全て閉じてアームシリ
ンダ９に圧油が供給されない停止位置に位置するように
設定されている。

【００１１】また、ブーム用方向切換え弁１３の第二ポ
ート１３ｂは、前述したようにアーム用方向切換え弁１
２の第五ポート１２ｅに連結されているが、該第五ポー
ト１２ｅから第二ポート１３ｂに至る油路は、分岐点Ｆ
で分岐し、該分岐点Ｆ側への逆流を阻止する逆止弁２３
を経由してブーム用方向切換え弁１３の第一ポート１３
ａに連結されている。さらに、ブーム用切換え弁１３の
第三ポート１３ｃは油タンク２２に、第四ポート１３ｄ
はブームシリンダ７の縮小側ポート７ａに、第五ポート
１３ｅは油タンク２４に、第六ポート１３ｆはブームシ
リンダ７の伸長側ポート７ｂにそれぞれ連結されてい
る。そしてブーム用切換え弁１３は、縮小側パイロット
ポート１３ｇにパイロット圧油が供給されている状態で
は、第一ポート１３ａから縮小側ポート７ａに通じる弁
路が開いてブームシリンダ７の縮小側（ブーム４が下降
する側）に圧油が供給される縮小側位置に位置し、また
伸長側パイロットポート１３ｈにパイロット圧油が供給
されている状態では、第一ポート１３ａから伸長側ポー
ト７ｂに通じる弁路が開いてブームシリンダ７の伸長側
（ブーム４が上昇する側）に圧油が供給される伸長側位
置に位置し、さらに両パイロットポート１３ｇ、１３ｈ
にパイロット圧油が供給されていない状態では、第二ポ
ート１３ｂから第五ポート１３ｅに至る弁路が開き、か
つ他のポート１３ａ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｆが全て閉
じてブームシリンダ７に圧油が供給されない停止位置に
位置するように設定されている。

【００１２】一方、２４は前記回路切換え弁１１のパイ
ロットポート１１ｄにパイロット圧油を供給するための
パイロット油路に設けられるパイロット油路切換え弁で
あって、該パイロット油路切換え弁２５は電磁式の四ポ
ート三位置切換え弁であるが、その第一ポート２５ａは
油タンク２６に、第二ポート２５ｂはパイロットポート
１１ｄにそれぞれ連結されている。また第三ポート２５
ｃは、前記ブーム用方向切換え弁１３の縮小側パイロッ
トポート１３ｇにパイロット圧油を供給するブーム縮小
側パイロット油路Ｈから分岐されるパイロット油路Ｉに
連結されている。さらに第四ポート２５ｄは、アーム用
方向切換え弁１２の伸長側パイロットポート１２ｇにパ
イロット圧油を供給するアーム伸長側パイロット油路Ｊ
から分岐されるパイロット油路Ｋに連結されている。

【００１３】さらに、パイロット油路切換え弁２５のブ
ーム側ソレノイド２５ｅおよびアーム側ソレノイド２５
ｆは、作業切換えスイッチ１４を介してバッテリ２７に
電気的に接続されている。この作業切換えスイッチ１４
は、運転席近傍に設けられるものであるが、通常作業位
置と、ブーム加振作業位置と、アーム加振作業位置との
三位置に切換えできるようになっている。そして、ブー
ム加振位置に切換えた場合には、ブーム側ソレノイド２
５ｅに通電され、これによってパイロット油路切換え弁
２５は、第三ポート２５ｃから第二ポート２５ｂに通じ
る弁路が開いて、ブーム縮小側パイロット油路Ｈからパ
イロット油路Ｉを経由して回路切換え弁１１のパイロッ
トポート１１ｄにパイロット圧油が供給されるようにな
っている。また、アーム加振位置に切換えた場合には、
アーム側ソレノイド２５ｆに通電され、これによってパ
イロット油路切換え弁２５は、第四ポート２５ｄから第
二ポート２５ｂに通じる弁路が開いて、アーム伸長側パ
イロット油路Ｊからパイロット油路Ｋを経由して回路切
換え弁１１のパイロットポート１１ｄにパイロット圧油
が供給されるようになっている。さらに、通常位置に切
換えた場合には、両ソレノイド２５ｅ、２５ｆに通電さ
れず、パイロット油路切換え弁２５は、第一ポート２５
ａと第二ポート２５ｂとを連通する弁路が開いて、パイ
ロットポート１１ｄにパイロット圧油が供給されないよ
うになっている。

【００１４】叙述のごとく構成された本発明の実施例に
おいて、ブーム４およびアーム５の加振を必要としない
通常の作業を行う場合は、作業切換えスイッチ１４を通
常作業位置に切換えておく。この状態では、前述したよ
うにパイロット油路切換え弁２５のソレノイド２５ｅ、
２５ｆに通電されないため、回路切換え弁１１のパイロ
ットポート１１ｄにパイロット圧油が供給されず、回路
切換え弁１１は油圧ポンプ１０からの圧油が主油圧回路
Ａに流れる主油圧回路側位置に位置している。この状態
で、図示しないアーム用操作具またはブーム用操作具を
操作すると、アーム用方向切換え弁１２またはブーム用
方向切換え弁１３のパイロットポート１２ｇ、１２ｈ、
１３ｇ、１３ｈにパイロット圧油が供給されて方向切換
え弁１２または１３が伸縮側位置または伸長側位置に切
換わり、これによってアームシリンダ９またはブームシ
リンダ７の前記操作具の操作に対応する伸縮作動が行わ
れることになるが、この場合、油圧ポンプ１０からアー
ムシリンダ９またはブームシリンダ７に供給される圧油
は主油圧回路Ａを経由することになり、アーム５または
ブーム４は通常の伸縮作動を行うことになる。

【００１５】一方、アーム加振作業を行う場合、該アー
ム加振作業はアームシリンダ９を伸長させながら（アー
ム５を運転席に近づく側に移動させながら）行うことに
なるが、この場合には、アーム用操作具をアーム伸長側
に操作してアーム用方向切換え弁１２を伸長側位置に切
換えると共に、作業切換えスイッチ１４をアーム加振位
置に切換える。該アーム加振位置への切換えによって、
パイロット油路切換え弁２５のアーム側ソレノイド２５
ｆに通電されてパイロット油路切換え弁２５が切換わ
り、これによって回路切換え弁１１のパイロットポート
１１ｄにアーム伸長側パイロット油路Ｊからパイロット
圧油が供給されて、回路切換え弁１１は副油圧回路側位
置に切換わる。この結果、油圧ポンプ１０から供給され
る圧油は副油圧回路Ｂを経由してアームシリンダ９の伸
長側に供給されることになるが、この場合、副油圧回路
Ｂに流入した圧油は、逆止弁１６を経由して一旦アキュ
ムレータ１７に蓄圧される。このとき、開閉弁１９は閉
路位置に位置しているため副油圧回路Ｂの圧力は上昇し
ていくが、該回路圧力が設定圧以上になると、これを圧
力スイッチ１８が検知して閉成し、これによってソレノ
イド１９ａに通電されて開閉弁１９が開路位置に切換わ
る。而して副油圧回路Ｂは開路状態となり、これに伴っ
てアキュムレータ１７から蓄えた圧油が放出され、該放
出された圧油は油圧ポンプ１０からの圧油と合流して、
アーム方向切換え弁１２を経由してアームシリンダ９に
高圧状態で供給されることになる。この様にしてアーム
シリンダ９側に圧油が流れると、副油圧回路Ｂの圧力は
低下することになるが、該回路圧力が低下することに伴
って圧力スイッチ１８が開成し開閉弁１９は閉路位置に
切換わる。これによって副油圧回路Ｂは閉路状態となっ
て、アームシリンダ９への圧油供給を停止すると共に、
アキュムレータ１７に再び蓄圧され、そして副油圧回路
Ｂの圧力が設定圧以上になると再び開閉弁１９が開路位
置に切換わってアームシリンダ９に高圧的な圧油供給が
なされることになり、この様にしてアームシリンダ９へ
の高圧的な圧油供給と供給停止とが繰り返されることで
アーム５が加振作動を行うことになる。因みに、この様
なアーム加振作業は、法面の締め固め、掘削等の打撃作
業を行う場合に用いることが好適である。

【００１６】また、ブーム加振作業を行う場合は、該ブ
ーム加振作業はブームシリンダ７を縮小させながら（ブ
ーム４を下降させながら）行うことになるが、この場合
には、ブーム用操作具をブーム縮小側に操作してブーム
用方向切換え弁１３を縮小側位置に切換えると共に、作
業切換えスイッチ１４をブーム加振位置に切換えること
により、前記アーム加振作業の場合と同様にしてブーム
４が加振作動を行うことになるが、詳細については省略
する。そして、この様なブーム加振作業は、杭打ち等の
一点的な打撃作業に用いることが好適である。

【００１７】この様に、本発明が実施されたものにおい
ては、ブーム４、アーム５に加振機能が備えられている
ため、掘削、締め固め、杭打ち等の各種打撃作業を行う
場合に、特殊な打撃専用のアタッチメントを用いること
なく、汎用アタッチメントであるバケット６をそのまま
用いて行えることになる。しかも、このブーム加振、ア
ーム加振による打撃作業は、急勾配の法面の締め固め作
業等、従来の打撃専用アタッチメントで行うことが難し
かった部所での打撃作業を行うこともできる。そのう
え、この汎用アタッチメントであるバケット６を用いた
打撃作業は、打撃専用アタッチメントと同様、連続打撃
となるので、作業性が何ら劣ることもない。そして、一
台の油圧ショベル１で、アタッチメントを交換しないで
打撃作業とバケット作業とができるうえ、バケット作業
に打撃を加えることもできることになって油圧ショベル
１の作業機能が飛躍的に向上する。

【００１８】しかもこの場合に、ブーム４、アーム５を
加振する加振手段は、油圧ポンプ１０から吐出される油
圧エネルギーを、一旦アキュムレータ１７に蓄圧し、こ
れを放出するときのエネルギーで加振するものであるた
め、常に略一定の打撃力が得られると共に、ブーム４、
アーム５、バケット６等に加わる負荷も略一定となるた
め、これら部材を、打撃作業を想定して補強する場合
に、その補強強度を予め推定できるのでこれに対応した
補強が容易となる。さらに、アキュムレータ１７の充填
ガス圧力、内容積の調整で、打撃速度、打撃ストローク
の調整もできるため、作業に最適な打撃力を容易に設定
することができる利便がある。

【００１９】また、油圧ポンプ１０からブームシリンダ
７、アームシリンダ９への油圧供給回路を、通常作業時
の主油圧回路Ａから加振作業時の副油圧回路Ｂに切換え
るべく回路切換え弁１１に供給されるパイロット圧油
は、ブーム用方向切換え弁１３を縮小側に切換えるブー
ム縮小側パイロット油路Ｈ、またはアーム用方向切換え
弁１２を伸長側に切換えるアーム伸長用パイロット油路
Ｊから分岐されたものであるから、元々必要なパイロッ
ト油路を利用して回路切換え弁１１へのパイロット圧油
の供給ができることになって、油圧回路の複雑化を回避
できると共に、加振作業をしないブームシリンダ７の伸
長時、アームシリンダ９の伸縮時に誤って作業切換えス
イッチ１４を操作しても回路切換え弁１１にパイロット
圧油が供給される惧れはなく、誤作動を未然に回避でき
るという利点がある。

【００２０】

【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、ブーム用、アーム用の油圧シリン
ダに加振手段が設けられているため、掘削、締め固め、
杭打ち等の各種打撃作業を行う場合に、特殊な打撃専用
のアタッチメントを用いることなく、汎用アタッチメン
トであるバケットをそのまま用いて行えることになる。
この結果、一台の油圧ショベルで、アタッチメントを交
換しないで打撃作業とバケット作業とを行うことができ
るうえ、バケット作業に打撃を加えることもできること
になって、油圧ショベルの作業機能が飛躍的に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】油圧ショベルの斜視図である。

【図２】加振機能を示す油圧回路図である。

【符号の説明】

１ 油圧ショベル ４ ブーム ５ アーム ７ ブームシリンダ ９ アームシリンダ １０ 油圧ポンプ １１ 回路切換え弁 １２ アーム用方向切換え弁 １３ ブーム用方向切換え弁 １４ 作業切換えスイッチ １６ 逆止弁 １７ アキュムレータ １８ 圧力スイッチ １９ 開閉弁 ２５ パイロット油路切換え弁 Ａ 主油圧回路 Ｂ 副油圧回路 Ｈ ブーム縮小側パイロット油路 Ｊ アーム伸長側パイロット油路

フロントページの続き (72)発明者 平林 繁 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 程 暁明 東京都世田谷区用賀四丁目10番１号 新キ ャタピラー三菱株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプからの圧油供給で作動するブ
   ーム用、アーム用の油圧シリンダを装備してなる油圧シ
   ョベルにおいて、前記油圧ポンプから油圧シリンダに至
   る主油圧回路に、該主油圧回路に並列する副油圧回路
   と、作業切換え手段の切換え操作に伴い主−副圧油回路
   の切換えをする回路切換え弁とを設けると共に、前記副
   油圧回路には、該回路に供給される圧油が予め設定され
   る圧力に蓄えられたことの検知に基づき圧油放出をして
   油圧シリンダを加振作動させる加振手段を設けたことを
   特徴とする加振機能を備えた油圧ショベル。
2. 【請求項２】 請求項１において、加振手段は、油圧ポ
   ンプ側への圧油の逆流を阻止する逆止弁と、副油圧回路
   に供給された圧油を蓄えるためのアキュムレータと、該
   副油圧回路が予め設定される圧力になったことを検知す
   る圧力スイッチと、該圧力スイッチの前記設定圧力の検
   知に基づき開路側に切換えられてアキュムレータに蓄え
   た圧油を放出して油圧シリンダを加振作動させる開閉弁
   とを用いて構成されることを特徴とする加振機能を備え
   た油圧ショベル。
3. 【請求項３】 請求項１において、作業切換え手段は、
   通常作業かブーム加振作業かの切換えをするための作業
   切換えスイッチと、該作業切換えスイッチをブーム加振
   作業に切換えたことに基づき回路切換え弁に対するパイ
   ロット油路の開閉切換えをするパイロット油路切換え弁
   とを備えて構成され、回路切換え弁のパイロット油路切
   換え弁を経由するパイロット油路は、ブーム用アクチュ
   エータの方向切換え弁をブーム下降側に切換えるための
   パイロット油路から分岐されるものであることを特徴と
   する加振機能を備えた油圧ショベル。
4. 【請求項４】 請求項１において、作業切換え手段は、
   通常作業かアーム加振作業かの切換えをするための作業
   切換えスイッチと、該作業切換えスイッチをアーム加振
   作業に切換えたことに基づき回路切換え弁に対するパイ
   ロット油路の開閉切換えをするパイロット油路切換え弁
   とを備えて構成され、回路切換え弁のパイロット油路切
   換え弁を経由するパイロット油路は、アーム用アクチュ
   エータの方向切換え弁をアーム手前側に切換えるための
   パイロット油路から分岐されるものであることを特徴と
   する加振機能を備えた油圧ショベル。
5. 【請求項５】 請求項１において、作業切換え手段は、
   通常作業、アーム加振作業、ブーム加振作業の何れか一
   つの切換えをするための作業切換えスイッチと、該作業
   切換えスイッチをアーム加振またはブーム加振の何れか
   の加振作業に切換えたことに基づき回路切換え弁に対す
   るパイロット油路の開閉切換えをするパイロット油路切
   換え弁とを備えて構成され、回路切換え弁のパイロット
   油路切換え弁を経由するパイロット油路は、作業切換え
   スイッチのアーム加振、ブーム加振の選択切換えに伴う
   パイロット油路切換え弁の切換えに基づき、アーム用ア
   クチュエータの方向切換え弁をアーム手前側に切換える
   ためのパイロット油路から分岐されたものか、ブーム用
   アクチュエータの方向切換え弁をブーム下降側に切換え
   るためのパイロット油路から分岐されたものかの切換え
   がなされることを特徴とする加振機能を備えた油圧ショ
   ベル。