JPH0868076A - 油圧ショベルのブレーカ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレーカを作動させるに当って、エンジン回
転数が急激に変化することがなく、しかもブレーカを最
大打撃回数を越えない状態で、最も効率的な作業を行え
るようにする。 【構成】 ブレーカ７の作動時において、その最大打撃
回数を予め設定された値に制限するために、油圧ポンプ
１１の吐出容量を調整するようになっており、このため
に回転数検出器３０でエンジン１０の回転数を検出し、
このエンジン１０の回転数がブレーカ７を最大打撃回数
以下で作動する状態となっておれば、油圧ポンプ１１の
吐出容量を変化させず、実際の打撃回数が最大打撃回数
を上回るようになっておれば、制御手段３１からの駆動
信号ΔＥｖに応じて電磁比例減圧弁３２の弁開度を連続
的に調整して、補助ポンプ１９からの圧力を減圧してレ
ギュレータ２１に供給することによって、油圧ポンプ１
１の吐出容量を調整して、最大打撃回数を越えない範囲
で、できるだけ打撃回数を多くして、ブレーカ７を保護
すると共に、作業の効率化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルのフロン
ト作業機構を構成するアームの先端にブレーカを装着し
て、このブレーカを作動させて、岩石やコンクリート塊
等の塊状物を破砕する際において、このブレーカの打撃
回数を制御する、油圧ショベルのブレーカ制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルは、図４に示したように、
クローラ式の下部走行体１に上部旋回体２を旋回可能に
装着し、この上部旋回体２にオペレータが搭乗して、操
作を行うための運転室３と共に、フロント作業機構４等
が設置されている。フロント作業機構４は、上部旋回体
２に俯仰動作可能に設けたブーム５と、このブーム５の
先端に上下方向に回動可能に連結したアーム６とを有
し、このアーム６の先端にはフロントアタッチメントが
着脱可能に装着されるようになっている。フロントアタ
ッチメントの代表的なものとしてバケットがあり、この
バケットは土砂を掘削するのに適したものである。フロ
ントアタッチメントは、このバケット以外にも種々のも
のがあり、行われる作業の種類等に応じて、最適なフロ
ントアタッチメントがアーム６に取り付けられることに
なる。

【０００３】大きな岩石やコンクリート塊等の塊状物を
破砕する作業を行うために、油圧ショベルのフロントア
タッチメントとしてブレーカ７がアーム６の先端に取り
付けられる。ブレーカ７は、先端が尖った鋼棒等からな
る打撃ロッド７ａをブレーカシリンダ７ｂで駆動するよ
うに構成したものである。従って、油圧ポンプからの圧
油をブレーカ７のブレーカシリンダ７ｂに供給すること
によって、打撃ロッド７ａが往復作動して、塊状物に打
撃することによりそれを破砕するようになっている。

【０００４】ところで、ブレーカ７における単位時間当
りの打撃回数を多くすると、早期にシール部材の破損を
来す等、その寿命が短縮されることから、作業効率とブ
レーカ７の保護との関係等に基づいて、単位時間あたり
の最大打撃回数を設定し、このように設定された最大打
撃回数の範囲内で作動させるように制限するのが一般的
である。ここで、ブレーカ７の打撃回数はブレーカシリ
ンダ７ｂへの供給流量に依存するものであり、エンジン
がフル回転している状態で、格別の制限を行わないと、
ブレーカは最大打撃回数を越えてしまう。従って、この
ブレーカシリンダ７ｂへの供給流量を調整することによ
り最大打撃回数を制限しなければならない。この供給流
量を調整するには、エンジンの回転数を調整するか、ま
たは油圧ポンプの吐出容量を調整すれば良い。従来技術
における最大打撃回数の制限機構としては、図５に示し
たように、エンジン回転数を調整する方式と、図６に示
したように、油圧ポンプの吐出容量を調整する方式とが
ある。

【０００５】まず、図５において、１０はエンジン、１
１はエンジン１０により駆動される可変容量型の油圧ポ
ンプをそれぞれ示し、油圧ポンプ１１から供給される圧
油は方向切換弁１２ａ〜１２ｄを介して、各油圧アクチ
ュエータに供給されるようになっている。これらの油圧
アクチュエータとしては、アーム６を駆動するための油
圧シリンダ１３ａ，ブーム５を駆動するための油圧シリ
ンダ１３ｂ及び車両の走行または旋回を行うための油圧
モータ１３ｃに加えて、ブレーカ７を作動させるための
ブレーカシリンダ７ｂから構成される。

【０００６】ブレーカシリンダ７ｂに対する圧油の供給
制御を行う方向切換弁１２ａは、操作レバーまたは操作
ペダルから構成されるブレーカ操作手段１４を有し、こ
のブレーカ操作手段１４には方向切換弁１２ａのパイロ
ット部にパイロット圧を供給するためのパイロット配管
１５が設けられている。ブレーカ操作手段１４を操作す
ると、パイロット配管１５からの圧油が方向切換弁１２
ａのパイロット部に供給されて、この方向切換弁１２ａ
が切り換わって、油圧ポンプ１１からの圧油がブレーカ
シリンダ７ｂに供給されて、ブレーカ７が作動して、打
撃ロッド７ａが往復動する。そして、このブレーカ７の
作動を検出するために、パイロット配管１５の圧力を検
出する圧力検出器１６が設けられており、この圧力検出
器１６により方向切換弁１２ａが切り換わったことが検
出されて、ブレーカ７の作動が開始したことを検出でき
るようになっている。なお、ブレーカ７の作動開始の検
出は、この圧力検出器１６だけでなく、例えばブレーカ
作動手段１４の動きを検出する手段等によっても構成で
きる。

【０００７】１７は制御手段を示し、圧力検出器１６に
よりブレーカ７が作動したことを検出すると、その検出
信号Ｅｐが制御手段１７に送り込まれるようになってい
る。圧力検出器１６からの検出信号Ｅｐが制御手段１７
に出力されると、この制御手段１７から切換駆動信号Ｅ
ｖが出力されて、この切換駆動信号Ｅｖはエンジン１０
の回転数を調整するエンジン回転数調整手段１８に入力
される。ここで、エンジン回転数調整手段１８は電磁切
換弁１８ａとレバー１８ｂ及びこのレバー１８ｂを作動
させるシリンダ１８ｃ、さらにはレバー１８ｂを復帰さ
せるための復帰ばね１８ｄとから構成される。圧力検出
器１６でブレーカ７が作動したことを検出すると、制御
手段１７からの切換駆動信号Ｅｖにより電磁切換弁１８
ａが切り換わって、補助ポンプ１９からの圧油がこの電
磁切換弁１８ａからシリンダ１８ｃに供給されて、レバ
ー１８ｂが作動して、エンジン１０の回転数が低下する
ことになり、この結果ブレーカ７の最大打撃回数を越え
ないように制限される。

【０００８】以上のように構成することによって、ブレ
ーカ操作手段１４を作動させることにより、方向切換弁
１２ａを切り換えて、ブレーカ７を作動させた時におい
て、たとえ、エンジン１０がフル回転し、かつ油圧ポン
プ１１が最大流量状態で作動していたとしても、このブ
レーカ７の作動が圧力検出器１６により検出されて、制
御手段１７からの切換駆動信号Ｅｖによりエンジン回転
数調整手段１８を構成する電磁切換弁１８ａが切り換わ
ることによって、シリンダ１８ｃに補助ポンプ１９から
圧油が供給されて、このシリンダ１８ｃが作動してレバ
ー１８ｂが回動して、エンジン１０の回転数が低下する
ことになる。従って、ブレーカ７への供給流量が低下し
て、最大打撃回数を越えない状態で作動する。

【０００９】一方、図６に示した方式は、油圧ポンプ１
１の吐出容量を調整するように構成したものである。同
図において、図５と同一または均等な部材については同
一の符号を付して、その説明を省略する。而して、制御
手段１７からの切換駆動信号Ｅｖに基づいて電磁切換弁
２０が切り換わるが、この電磁切換弁２０が切り換わる
と、補助ポンプ１９からの圧油は油圧ポンプ１１のレギ
ュレータ２１に供給され、これによって油圧ポンプ１１
の吐出容量を変化させることができるように構成されて
いる。

【００１０】従って、ブレーカ操作手段１４を操作し
て、ブレーカ７を作動させると、それが圧力検出器１６
により検出されて、制御手段１７に検出信号Ｅｐが出力
され、この信号に基づいて制御手段１７から電磁切換弁
２０に切換駆動信号Ｅｖが入力されて、この電磁切換弁
２０が切り換わる。これによって、レギュレータ２１が
作動して油圧ポンプ１１の吐出容量が制限されるから、
エンジン１０がフル回転状態で作動していたとしても、
油圧ポンプ１１の吐出容量が低下することにより、ブレ
ーカ７を構成するブレーカシリンダ７ｂへの供給流量が
減少することになるから、その打撃回数は最大打撃回数
以下に制限されることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図５のエンジン回転数
を調整する方式であっても、図６の油圧ポンプの吐出容
量を調整する方式であっても、それぞれ問題点がある。

【００１２】まず、エンジン回転数を調整する方式にあ
っては、エンジン１０が最大回転数で作動させている状
態で、ブレーカ７を作動させると、エンジン回転数調整
手段１８が作動して、エンジン回転数が低下する。一
方、ブレーカ７の作動を停止すると、直ちに電磁切換弁
１８ａが切り換わって、シリンダ１８ｃがタンクと接続
されるから、レバー１８ｂは復帰ばね１８ｄの作用によ
り元の位置に復帰する。この結果、エンジン１０が直ち
にフル回転状態となり、ブレーカ７の作動を停止させた
後、直ちに上部旋回体２を旋回させたり、ブーム５やア
ーム６を作動させたりする操作を行うと、これらの機構
が急激に作動する等、動作の円滑性が損なわれる。従っ
て、ブレーカ７の作動・停止が繰り返し行われると、エ
ンジン１０の回転数が頻繁に変化することになり、油圧
ショベル全体における作動の円滑性が著しく損なわれて
しまう。

【００１３】一方、油圧ポンプ１１の吐出容量を調整す
る方式にあっては、エンジン回転数の如何に拘らず、ブ
レーカ７が作動すると、必ず油圧ポンプ１１の吐出容量
が低下することになるから、エンジンを低速回転させて
おり、ブレーカ７が最大打撃回数以下で作動する程度の
圧油しか供給されていなくとも、ブレーカ７を作動させ
たときには、油圧ポンプ１１の吐出容量が低下するか
ら、さらにブレーカシリンダ７ｂへの供給流量が減少し
て、ブレーカ７の打撃回数がさらに低下して、作業効率
が悪くなるという問題点がある。とりわけ、ブレーカ７
の保護という観点からは、エンジンがフル回転している
状態を想定して、この状態でもブレーカ７が最大打撃回
数を越えないようにしなければならず、エンジンがフル
回転以下で作動している状態では、常に最大打撃回数以
下でブレーカ７が作動することになる。

【００１４】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、エンジン回転数が急
激に変化するようなことがなく、しかもブレーカを最大
打撃回数を越えない状態で、最も効率的な作業を行える
ようにすることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、エンジンにより駆動される可変容量
型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油により駆
動されるブレーカと、このブレーカが作動したことを検
出するブレーカ作動検出手段と、前記油圧ポンプまたは
エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、これら
ブレーカ作動検出手段と回転数検出手段とからの信号に
基づいて前記油圧ポンプの吐出容量を制御する制御手段
と、この制御手段からの信号に基づいて、前記油圧ポン
プの吐出容量を連続的または段階的に変化させる容量変
化手段とを備え、この制御手段は、前記ブレーカ作動検
出手段からの信号に基づいてブレーカが作動したことを
検出した時に、前記回転数検出手段からの信号に基づい
て、前記容量変化手段を作動させて、ブレーカの最大打
撃回数を越えないように前記油圧ポンプの吐出容量を制
御する構成としたことをその特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明においては、ブレーカが最大打撃回数を
越えないように制御するための対象としては、油圧ポン
プの吐出容量である。しかしながら、ブレーカ作動時に
必ず油圧ポンプの吐出容量を下げるのではなく、現在の
エンジンの回転数を検出して、このエンジン回転数に応
じて、油圧ポンプの吐出容量を制限しなければならない
かどうかの判定を行う。而して、エンジンがフル回転状
態乃至それに近い状態となっている際には、油圧ポンプ
の吐出容量を制限しなければ、ブレーカは最大打撃回数
を越えてしまう。一方、エンジン回転数が低い時には、
油圧ポンプの吐出容量を制限しなくとも、ブレーカは最
大打撃回数を上回る打撃回数となることはない。

【００１７】ブレーカ作動検出手段からの信号が制御手
段に取り込まれると、回転数検出手段から現在のエンジ
ンの回転数についてのデータが制御手段に入力されて、
このエンジンの回転数から油圧ポンプの吐出容量を制限
しなければブレーカが最大打撃回数を越えることになる
か否かの判定が行われる。エンジン回転数が低く、ブレ
ーカが最大打撃回数とはならないと判定されると、油圧
ポンプの吐出容量制限を行うことなく、ブレーカが作動
せしめられる。一方、エンジン回転数が高く、そのまま
ブレーカを作動させると、最大打撃回数を越える打撃回
数となる場合には、制御手段からの信号に基づいて、こ
のエンジンの実測回転数に応じて、容量変化手段を作動
させることによって、最大打撃回数を越えない範囲で、
できるだけ打撃回数が多くなるように、油圧ポンプの吐
出容量を制限する。

【００１８】以上のように構成することにより、ブレー
カを最大打撃回数を越えない状態で作動させる制御を行
うために、エンジン回転数を制御するのではなく、油圧
ポンプの吐出容量を制御対象としていることから、ブレ
ーカの作動を停止させて、旋回やブーム，アームの操作
等を行う際に、その動作の円滑性が損なわれるようなこ
とはない。しかも、エンジン回転数が低い場合にも、油
圧ポンプの吐出容量を制限してしまい、ブレーカの作業
効率が著しく低下する等といった不都合も生じることは
ない。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１に基づいて説明
する。図中において、図５及び図６と同一または均等な
部材については、それらと同一の符号を付して、その説
明は省略する。

【００２０】而して、図１の油圧回路は、基本的には図
６に示したものに近似する。即ち、ブレーカ７の作動時
において、その最大打撃回数を制限するために、油圧ポ
ンプ１１の吐出容量を調整する方式が採用される。しか
しながら、ブレーカ７が作動したときに、油圧ポンプ１
１の吐出容量が、常に、しかも一定の状態となるように
制限するのではなく、ブレーカ７の作動時に、エンジン
１０の回転数を検出し、このエンジン１０の回転数に応
じて、ブレーカ７が最適な条件で作動するように、油圧
ポンプ１１の吐出容量を連続的または段階的に制御す
る。

【００２１】このために、まずエンジン１０の回転数を
検出する回転数検出器３０が設けられる。ここで、エン
ジン１０の回転数は油圧ポンプ１１の回転数と一致する
から、回転数検出器３０はエンジン１０の出力軸の回転
を検出するか、または油圧ポンプ１１の出力軸の回転数
を検出する。また、制御手段３１は、図６における制御
手段１７とは異なり、エンジン１０の回転数に応じて油
圧ポンプ１１の吐出容量を調整する。ところで、図２に
示したように、エンジン１０の回転数がＮｄまでは、油
圧ポンプ１１の吐出容量を調整しなくとも、ブレーカ７
による実際の打撃回数は最大打撃回数を越えることはな
い。従って、この範囲では、油圧ポンプ１１の吐出容量
調整は行わない。一方、エンジン１０の回転数がＮｄを
越して最大回転数Ｎｍａｘまでの間は、ブレーカ７の最
大打撃回数はエンジン１０の回転数に応じてほぼ比例的
に変化する。従って、この範囲では、油圧ポンプ１１の
吐出容量を比例的に制限しなければならない。

【００２２】そこで、この図２に示したグラフに相当す
るマップを制御手段３１に設定しておき、この制御手段
３１からは前述したマップに対応する駆動信号ΔＥｖを
出力するように設定する。一方、レギュレータ２１には
切換弁ではなく、油圧ポンプ１１の吐出容量を連続的に
変化させるための容量変化手段としての電磁比例減圧弁
３２を接続しておき、制御手段３１からの駆動信号ΔＥ
ｖに応じて電磁比例減圧弁３２の弁開度を調整すること
によって、補助ポンプ１９からの圧力を減圧してレギュ
レータ２１に供給するように構成している。

【００２３】以上のように構成することによって、油圧
ショベルを作動させた状態で、岩石，コンクリート塊等
といった塊状物を破砕するために、ブレーカ操作手段１
４を操作すると、パイロット配管１５から方向切換弁１
２ａに圧力が供給されて、この圧力に基づいて方向切換
弁１２ａが切り換わる。これによって、ブレーカ７にお
けるブレーカシリンダ７ｂには油圧ポンプ１１からの圧
油が供給されて、打撃ロッド７ａが作動する。ここで、
パイロット配管１５内に圧力が立つと、圧力検出器１６
により検出されて、この検出信号Ｅｐが制御手段３１に
伝送される。ここで、制御手段３１には回転数検出器３
０が接続されており、この回転数検出器３０によって、
現在のエンジン１０の回転数が検出される。従って、制
御手段３１では、図３に示した手順で、このエンジン１
０の回転数に基づいて油圧ポンプ１０の吐出容量調整が
行われる。

【００２４】而して、エンジン１０の回転数がＮｄ以下
であると検出されると、油圧ポンプ１０の吐出容量を制
限しなくとも、ブレーカ７は最大打撃回数以下でしか作
動しないことから、制御手段３１からは駆動信号ΔＥｖ
は出力されず、このために油圧ポンプ１０の吐出容量は
制限されない。従って、ブレーカ７による塊状物の破砕
作業の効率が低下するようなことはない。

【００２５】回転数検出器３０で検出されたエンジン１
０の回転数がＮｄを越えている場合には、油圧ポンプ１
０の吐出容量を制限しなければ、ブレーカ７の打撃回数
が予め設定されている最大打撃回数を上回ってしまうこ
とになり、しかもエンジン１０の回転数が高くなればな
る程、最大打撃回数を上回る度合いが大きくなる。そこ
で、回転数検出器３０によりエンジン１０の回転数がＮ
ｄより高いことが検出されると、その回転数において、
最大打撃回数でブレーカ７が作動する状態の供給流量を
割り出して、それに応じた駆動信号ΔＥｖを電磁比例減
圧弁３２に出力する。これによって、電磁比例減圧弁３
２を介して補助ポンプ１９からレギュレータ２１に所要
の圧力に減圧された状態で圧油が供給される。この結
果、ブレーカ７におけるブレーカシリンダ７ｂには、実
質的に最大打撃回数で作動する圧力が供給されることに
なり、ブレーカ７の保護が図られると共に、ブレーカ７
による破砕作業が効率的に行われるようになる。

【００２６】ここで、本発明の制御方式と、図６に示し
た従来技術の制御方式とを比較するために、図２におい
て、制御手段１７からの駆動信号Ｅｖを点線で示す。従
来技術においては、エンジン１０の回転数の如何を問わ
ず、常に最大打撃回数以下になるように設定する必要が
あるから、エンジン１０がフル回転状態で、ブレーカ７
が最大打撃回数となるように電磁切換弁２０を切り換え
るようにしなければならない。このために、エンジン１
０を絞った状態で駆動している場合には、ブレーカ７は
常に最大打撃回数以下でしか作動せず、エンジン１０の
回転数が低下すればする程作業効率が低下することにな
る。一方、本発明では、エンジン１０の回転数に応じて
油圧ポンプ１０の容量調整を行うようにしていることか
ら、ブレーカ７の保護の点では同等のものであり、かつ
このブレーカによる作業効率の点からは、従来技術と比
較して、遥かに優れたものとなる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ブレー
カの作動時に、予め設定された最大打撃回数を越えない
ように制御するに当って、その制御対象を油圧ポンプの
吐出容量としているので、ブレーカの作動・作動停止に
応じてエンジン回転数が激しく変化するようなことがな
く、作動停止時に行われる他の機構の動作の円滑性が確
保されるようになり、しかもエンジンの回転数を検出し
て、この回転数に応じて油圧ポンプの吐出容量を制御す
るようにしているから、ブレーカを可及的に高効率で作
動させることができ、塊状物を破砕する作業効率が極め
て良好になる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す油圧ショベルのブレー
カ作動及び制御回路の構成説明図である。

【図２】エンジン回転数と油圧ポンプの容量調整との関
係を示す線図である。

【図３】制御手段の作動を示すフローチャート図であ
る。

【図４】ブレーカ装着状態の油圧ショベルの外観図であ
る。

【図５】従来技術による油圧ショベルのブレーカ作動及
び制御回路を示す構成説明図である。

【図６】図５とは別の従来技術による油圧ショベルのブ
レーカ作動及び制御回路を示す構成説明図である。

【符号の説明】

７ ブレーカ ７ａ 打撃ロッド ７ｂ ブレーカシリンダ １０ エンジン １１ 油圧ポンプ １６ 圧力検出器 １９ 補助ポンプ ２１ レギュレータ ３０ 回転数検出器 ３１ 制御手段 ３２ 電磁比例減圧弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動される可変容量型の
   油圧ポンプと、 この油圧ポンプからの圧油により駆動されるブレーカ
   と、 このブレーカが作動したことを検出するブレーカ作動検
   出手段と、 前記油圧ポンプまたはエンジンの回転数を検出する回転
   数検出手段と、 これらブレーカ作動検出手段と回転数検出手段とからの
   信号に基づいて前記油圧ポンプの吐出容量を制御する制
   御手段とこの制御手段からの信号に基づいて、前記油圧
   ポンプの吐出容量を連続的または段階的に変化させる容
   量変化手段とを備え、 この制御手段は、前記ブレーカ作動検出手段からの信号
   に基づいてブレーカが作動したことを検出した時に、前
   記回転数検出手段からの信号に基づいて前記容量変化手
   段を作動させて、ブレーカが最大打撃回数を越えないよ
   うに前記油圧ポンプの吐出容量を制御する構成としたこ
   とを特徴とする油圧ショベルのブレーカ制御装置。
2. 【請求項２】 前記ブレーカ作動検出手段は、前記油圧
   ポンプとブレーカとの間に介装した方向切換弁のパイロ
   ット部に圧油を供給するパイロット配管に設けた圧力検
   出手段で構成したことを特徴とする請求項１記載の油圧
   ショベルのブレーカ制御装置。