JPH0971963A - アームの掘削力可変装置 - Google Patents

アームの掘削力可変装置

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JPH0971963A
JPH0971963A JP22622895A JP22622895A JPH0971963A JP H0971963 A JPH0971963 A JP H0971963A JP 22622895 A JP22622895 A JP 22622895A JP 22622895 A JP22622895 A JP 22622895A JP H0971963 A JPH0971963 A JP H0971963A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 さまざまなアプリケーション及び土質に対
し、適正かつ効率的に掘削作業を遂行できるようにする
こと。 【解決手段】 一端部がブームに連結されアームシリン
ダにより旋回作動されるアームと、一端がアームの他端
に装着されかつアタッチメントシリンダにより旋回作動
されるアタッチメントとを含む作業機に装着されるアー
ムの掘削力可変装置。アームの一端部にはベルクランク
が旋回自在に装着されている。アームシリンダの一端は
ベルクランクに連結され、ベルクランクとアームとの間
には、ベルクランクを旋回作動させるベルクランクシリ
ダが介在されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧ショベル等の
建設機械に装着された作業機におけるアームの掘削力可
変装置に関する。
【0002】
【従来の技術】建設機械、例えば油圧ショベルは、下部
走行体上に旋回自在に支持された上部旋回体を備えてい
る。上部旋回体には、ブームの一端が旋回自在に支持さ
れている。ブームと上部旋回体との間にはブームシリン
ダが介在され、ブームはブームシリンダにより上下方向
に旋回作動される。ブームの他端にはアームの一端部が
旋回自在に装着されている。アームとブームとの間には
アームシリンダが介在され、アームはアームシリンダに
よりブームに対して旋回作動される。アームの他端には
バケットの一端が旋回自在に装着されている。バケット
とアームとの間にはバケットシリンダが介在され、バケ
ットはバケットシリンダによりアームに対して旋回作動
される。これらのブーム、アーム、バケット及びそれら
を作動させる前記各シリンダによって作業機が構成され
る。
【0003】以上のような作業機を備えた油圧ショベル
を利用して、例えば水平な地面を掘削する場合には、ブ
ームがブームシリンダによって水平状態に位置付けら
れ、バケット先端がバケットシリンダによって略アーム
の延長上に位置付けられる。次いで、アームシリンダに
よってアームが最大押出し位置から最大引込み位置まで
旋回作動させられる。この作動の間にバケット先端が地
面を掘削する。そしてアームが地面に対して垂直となる
ときに、アームは最大掘削力を発揮する。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】ところで、油圧ショベルを利用して例えば
前記のような掘削作業を行なう地面の土質には、柔らか
いものから硬いものにいたる様々な形態及び硬さの地盤
が存在する。そして油圧ショベルが硬い地盤を掘削する
場合、その硬さによってはアームの最大掘削力が不足す
る場合がある。この最大掘削力は、油圧ショベルの機械
性能の一つ(掘削性能)として予めその仕様は決められ
ており、変えることはできない。したがって、掘削現場
において最大掘削力が不足した場合には、掘削が困難と
なり、掘削作業効率が著しく低下し、あるいは掘削が不
可能となることもある。掘削が不可能な場合には、更に
掘削性能の高い別の油圧ショベルを用意せざるをえな
い。
【0005】他方、最大掘削力を重点に掘削性能を決め
ると、地盤が著しく柔らかい場合、かえって適正な掘削
作業が遂行できないことになる。すなわち地盤に対して
最適スピードが得られない、すなわちスピードが遅過ぎ
ることとなり、スピーディーな作業ができなくなるため
に、作業効率が著しく低下することとなる。
【0006】本来、掘削作業を遂行するに際しては、最
大掘削力とスピードとが程よくマッチングしていること
が重要であるが、従来の油圧ショベルにおいては、様々
なアプリケーション(例えば道路工事、河川工事、採石
等)及び土質(例えば普通土、粘度、小割破砕岩等)に
対して、掘削力が固定されているので、それらに対応し
た掘削力及び作業スピードをもって掘削作業を適正に遂
行することが困難であった。
【0007】本発明は前記事実に基づいてなされたもの
で、その目的は、さまざまなアプリケーション及び土質
に対し、適正かつ効率的に掘削作業を遂行することがで
きる、アームの掘削力可変装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明によれば、一端が上部旋回体に旋回自在に支
持されかつ該上部旋回体との間に介在されたブームシリ
ンダにより旋回作動されるブームと、一端部が該ブーム
の他端に旋回自在に連結されかつ該ブームとの間に介在
されたアームシリンダにより旋回作動されるアームと、
一端が該アームの他端に装着されかつ該アームとの間に
介在されたアタッチメントシリンダにより旋回作動され
るアタッチメントとを含む作業機に装着されるアームの
掘削力可変装置にして、該アームの該一端部には更にベ
ルクランクが旋回自在に装着され、該アームシリンダの
一端は該ベルクランクに連結され、該ベルクランクと該
アームとの間には、該ベルクランクを旋回作動させるこ
とにより、該ベルクランクの該アームシリンダとの連結
部と、該アームと該ブームの連結部との間の長さを変化
させる、ベルクランクシリダが介在されている、ことを
特徴とするアームの掘削力可変装置、が提供される。
【0009】本発明によるアームの掘削力可変装置にお
いては、アームの一端部にはベルクランクが旋回自在に
装着されている。アームシリンダの一端はベルクランク
に連結され、ベルクランクとアームとの間には、ベルク
ランクを旋回作動させることにより、ベルクランクのア
ームシリンダとの連結部とアームの他端との間の長さを
変化させる、ベルクランクシリダが介在されている。し
たがって、ベルクランクシリダを作動させることによ
り、ベルクランクのアームシリンダとの連結部と、アー
ムとブームの連結部との間の長さを変化させることがで
きるので、アームの最大掘削力(ブームが水平状態に位
置付けられ、アームが地面に対して垂直となるときに発
揮される掘削力)をある範囲、すなわちベルクランクの
旋回範囲で変化させることができる。したがって、掘削
作業に際しては、そのアプリケーション及び土質に適し
たアームの最大掘削力を適宜設定することができるの
で、さまざまなアプリケーション及び土質に対し、適正
かつ効率的に掘削作業を遂行することができる。
【0010】本発明によるアームの掘削力可変装置は前
記構成に加えて更に油圧装置を含み、該油圧装置は、二
つの油室を有するベルクランクシリダに油圧ポンプから
の圧油を供給して作動制御するベルクランクシリダ制御
弁と、該制御弁の二つのパイロットポートにパイロット
ポンプからのパイロット二次圧を供給して作動制御する
ベルクランク操作弁と、二つの油室を有するアームシリ
ダに油圧ポンプからの圧油を供給して作動制御するアー
ムシリダ制御弁と、該制御弁の二つのパイロットポート
にパイロットポンプからのパイロット二次圧を供給して
作動制御するアーム操作弁とを備え、該アームシリダ制
御弁と該アームシリダの二つの油室との間にはそれらを
接続する二つの二次側油路が設けられ、該二次側油路間
はバイパス油路により接続され、該バイパス油路には一
つのパイロットポートを有する常閉の開閉弁が配置さ
れ、該ベルクランク操作弁と該ベルクランクシリダ制御
弁の該パイロットポートの各々との間にはそれらを接続
する二つの二次圧供給油路が設けられ、該二次圧供給油
路間はバイパス油路により接続され、該バイパス油路に
はシャトル弁が配置され、該シャトル弁の出力側と該開
閉弁の該パイロットポートとは油路により接続されてい
る、ことが好適である。
【0011】この発明によれば、ベルクランクシリダ制
御弁のいずれかのパイロットポートにパイロット二次圧
が供給されたとき、シャトル弁の入力側の一方から出力
側にパイロット二次圧が供給される。このパイロット二
次圧は前記油路を介して開閉弁のパイロットポートに供
給される。開閉弁はバイパス油路を開くので、アームシ
リンダの二つの油室は連通され、アームシリンダのピス
トンロッドはフリーの状態となる。この作用により、前
記のように、ベルクランクが旋回作動させられたとき、
それに対応してベルクランクシリダのピストンロッドが
移動するので、ベルクランクの旋回作動は該ピストンロ
ッドに干渉されることなく、円滑に遂行される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を参照して、本
発明に従って構成されたアームの掘削力可変装置の実施
の形態について説明する。なお、図1〜図3において同
一部分は同一符号で示してある。先ず図1及び図2を参
照して、2は油圧ショベル、4は下部走行体、6は上部
旋回体であって、下部走行体4上に、上下方向に延びる
図示しない旋回軸を中心として旋回自在に支持されてい
る。上部旋回体6には作業機8が装着されている。作業
機8は、一端が上部旋回体6に旋回自在に支持されかつ
上部旋回体6との間に介在されたブームシリンダ10に
より旋回作動されるブーム12と、一端部がブーム12
の他端に旋回自在に連結されかつブーム12との間に介
在されたアームシリンダ14により旋回作動されるアー
ム16と、一端がアーム16の他端に装着されかつアー
ム16との間に介在されたバケットシリンダ18により
旋回作動されるバケット19とを含んでいる。バケット
19はアタッチメントの一種であり、したがってバケッ
トシリンダ18はアタッチメントシリンダを規定する。
図2において、18aは、バケットシリンダ18のピス
トンロッド、18bはリンク、18cはロッドを示して
いる。
【0013】前記のように構成された作業機8には、ア
ームの掘削力可変装置20が装着されている。アームの
掘削力可変装置20は、ベルクランク22、ベルクラン
クシリダ24を含んでいる。ベルクランク22は三つの
端部を有する略三角形をなしている。ベルクランク22
の一つの端部はアーム16の前記一端部(最端部)に旋
回自在に装着されている。ベルクランク22の他の端部
は、前記アームシリンダ14の一端、すなわちアームシ
リンダ14のピストンロッド14aの一端に旋回自在に
連結されている。そしてベルクランク22の更に他の端
部とアーム16との間には、ベルクランク22を旋回作
動させることにより、ベルクランク22のアームシリン
ダ14との連結部Aと、アーム16とブーム12の連結
部Bとの間の長さを変化させる、ベルクランクシリダ2
4が介在されている。すなわちベルクランク22の更に
他の端部は、ベルクランクシリダ24のピストンロッド
24aの一端に旋回自在に連結されている。
【0014】図2はブーム12が略水平の状態に位置付
けられ、アーム16が略垂直の状態に位置付けられ、更
に、バケット19の先端が略アーム16の延長上に位置
付けられた状態にある。この状態は先に述べたように、
アーム16が最大掘削力を発揮できる状態である。図2
に示す状態において前記AB間の長さはL1である。ベ
ルクランクシリダ24を伸張作動させると、ベルクラン
ク22は時計方向に旋回させられて図2の2点鎖線で示
す位置に移動させられる。前記Aは更に高い位置に位置
付けられる。したがってAB間の長さはL2となり、L
1より長くなるので、アーム16の最大掘削力は増大す
る。したがってこの油圧ショベルにおいては、ベルクラ
ンク22の旋回範囲、すなわち長さL1とL2との差の
範囲において、最大掘削力を可変とすることができるの
である。
【0015】次に、図3を参照して、掘削力可変装置2
0を作動させるための油圧装置の実施の形態について説
明する。30は油圧ポンプ、32はパイロットポンプ、
34はアームシリンダ14の操作弁、36はアームシリ
ンダ14の制御弁、38はベルクランクシリダ24の操
作弁、40はベルクランクシリダ24の制御弁である。
42は油圧ポンプ30と制御弁40とを接続する吐出油
路、44は制御弁40と油タンクTとを接続するリター
ン油路、46及び48は、制御弁40とベルクランクシ
リダ24とを接続する油路である。油路46及び48
は、ピストンロッド24aの他端部の図示しないピスト
ンによって分けられるベルクランクシリダ24内の二つ
の油室(図示せず)に、それぞれ接続されている。
【0016】吐出油路42及びリターン油路44はま
た、それぞれ制御弁36にも接続されている。50及び
52は、制御弁36とアームシリンダ14とを接続する
油路である。油路50及び52は、ピストンロッド14
aの他端部の図示しないピストンによって分けられるア
ームシリンダ14内の二つの油室(図示せず)に、それ
ぞれ接続されている。制御弁36の二次側の油路を構成
する油路50と52との間は、バイパス油路54により
接続され、バイパス油路54には、ON−OFF開閉弁
56が配置されている。開閉弁56は、通常はばねによ
り図示のようにバイパス油路54を閉じる常閉弁であ
る。
【0017】60は、操作弁34及び38にパイロット
ポンプ32からパイロット一次圧を供給する油路(パイ
ロット一次圧供給油路)、62は、操作弁34及び38
と油タンクTとを接続するリターン油路、64及び66
は、それぞれ操作弁34の操作によって、制御弁36の
各パイロットポートにパイロット二次圧を供給する油路
(パイロット二次圧供給油路)、68及び69は、それ
ぞれ操作弁38の操作によって、制御弁40の各パイロ
ットポートにパイロット二次圧を供給する油路(パイロ
ット二次圧供給油路)である。この油路68と69との
間は、バイパス油路70により接続され、バイパス油路
70には、シャトル弁72が配置されている。シャトル
弁72の出力側は、油路74を介して前記開閉弁56の
パイロットポートに接続されている。
【0018】操作弁34を操作すると、制御弁36のい
ずれかのパイロットポートにパイロット二次圧が供給さ
れるので制御弁36が移動し、アームシリンダ14の何
れかの油室に油圧ポンプ30から圧油が供給される。こ
れによりピストンロッド14aが伸縮作動させられる。
ピストンロッド14aの伸縮作動はベルクランク22の
連結部Aを介してアーム16に伝達され、アーム16が
旋回作動させられる。なおピストンロッド14aの伸縮
作動時、制御弁40は図3に示すように中立位置にあ
り、したがってベルクランク22はアーム16に対して
ロック状態にある。
【0019】操作弁38を操作すると、制御弁40のい
ずれかのパイロットポートにパイロット二次圧が供給さ
れるので制御弁40が移動し、ベルクランクシリンダ2
4の何れかの室に油圧ポンプ30から圧油が供給され
る。これによりピストンロッド24aが伸縮作動させら
れ、ベルクランク22が旋回作動させられる。制御弁4
0のいずれかのパイロットポートにパイロット二次圧が
供給されたとき、シャトル弁72の入力側の一方にパイ
ロット二次圧が供給される。このパイロット二次圧は油
路74を介して開閉弁56のパイロットポートに供給さ
れ、開閉弁56はバイパス油路54を開く。したがっ
て、アームシリンダ14の二つの油室は連通され、ピス
トンロッド14aはフリーの状態となる。この作用によ
り、前記のように、ベルクランク22が旋回作動させら
れたとき、それに対応してピストンロッド14aが移動
するので、ベルクランク22の旋回作動はピストンロッ
ド14aに干渉されることなく、円滑に遂行される。
【0020】以上、本発明によるアームの掘削力可変装
置の実施の形態について説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱
することなく種々の変形あるいは修正が可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明に従って構成されたアームの掘削
力可変装置によれば、さまざまなアプリケーション及び
土質に対し、適正かつ効率的に掘削作業を遂行すること
ができる。本発明は、既存の作業機にベルクランク及び
ベルクランクシリンダを装着するのみの比較的簡単な構
成により低コストで実用化することができる。更に、本
発明に従って構成された油圧装置を備えることにより、
容易かつ確実に掘削力を変更することができ、実用上き
わめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に従って構成されたアームの掘
削力可変装置の実施の形態を備えた油圧ショベルの側面
図。
【図2】図1に示す作業機の要部を拡大しかつ作動位置
を若干変えて示す図。
【図3】図1に示すアームの掘削力可変装置を作動させ
るための油圧装置の実施の形態の構成図。
【符号の説明】
8 作業機 12 ブーム 14 アームシリンダ 16 アーム 20 アームの掘削力可変装置 22 ベルクランク 34 アームシリンダ操作弁 36 アームシリンダ制御弁 38 ベルクランク操作弁 40 ベルクランク制御弁 24 ベルクランクシリダ 72 シャトル弁 56 ON−OFF開閉弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端が上部旋回体に旋回自在に支持され
    かつ該上部旋回体との間に介在されたブームシリンダに
    より旋回作動されるブームと、一端部が該ブームの他端
    に旋回自在に連結されかつ該ブームとの間に介在された
    アームシリンダにより旋回作動されるアームと、一端が
    該アームの他端に装着されかつ該アームとの間に介在さ
    れたアタッチメントシリンダにより旋回作動されるアタ
    ッチメントとを含む作業機に装着されるアームの掘削力
    可変装置にして、 該アームの該一端部には更にベルクランクが旋回自在に
    装着され、該アームシリンダの一端は該ベルクランクに
    連結され、該ベルクランクと該アームとの間には、該ベ
    ルクランクを旋回作動させることにより、該ベルクラン
    クの該アームシリンダとの連結部と、該アームと該ブー
    ムの連結部との間の長さを変化させる、ベルクランクシ
    リダが介在されている、ことを特徴とするアームの掘削
    力可変装置。
  2. 【請求項2】 更に油圧装置を含み、該油圧装置は、二
    つの油室を有するベルクランクシリダに油圧ポンプから
    の圧油を供給して作動制御するベルクランクシリダ制御
    弁と、該制御弁の二つのパイロットポートにパイロット
    ポンプからのパイロット二次圧を供給して作動制御する
    ベルクランク操作弁と、二つの油室を有するアームシリ
    ダに油圧ポンプからの圧油を供給して作動制御するアー
    ムシリダ制御弁と、該制御弁の二つのパイロットポート
    にパイロットポンプからのパイロット二次圧を供給して
    作動制御するアーム操作弁とを備え、 該アームシリダ制御弁と該アームシリダの二つの油室と
    の間にはそれらを接続する二つの二次側油路が設けら
    れ、該二次側油路間はバイパス油路により接続され、該
    バイパス油路には一つのパイロットポートを有する常閉
    の開閉弁が配置され、 該ベルクランク操作弁と該ベルクランクシリダ制御弁の
    該パイロットポートの各々との間にはそれらを接続する
    二つの二次圧供給油路が設けられ、該二次圧供給油路間
    はバイパス油路により接続され、該バイパス油路にはシ
    ャトル弁が配置され、該シャトル弁の出力側と該開閉弁
    の該パイロットポートとは油路により接続されている、
    請求項1記載のアームの掘削力可変装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002095240A1 (fr) * 2001-05-18 2002-11-28 Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd. Circuit de commande hydraulique d'un equipement sur un engin de chantier
JP2009138495A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Hitachi Constr Mach Co Ltd 掘削作業機
CN103103997A (zh) * 2012-12-10 2013-05-15 辽宁鑫丰矿电设备制造有限公司 一种煤矿井下液压挖掘机

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