JPH10220423A - 油圧式掘削作業機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 パイロット管路に介装した制御用電磁弁が固
渋を起こした場合においても油圧アクチュエータが暴走
するのを防止できる安全性の優れた油圧式掘削作業機械
の制御装置を提供する。 【解決手段】 アームシリンダ３ｃを制御する方向切替
弁２ｂ、オフセットシリンダ３ｄを制御する方向切替弁
２ｄにパイロット圧力を供給するパイロット油供給管路
中に介装した制御用電磁比例弁１３ａ〜１３ｃの中、例
えば、電磁比例弁１３ｂの開閉を操作するスイッチ１０
ａを押圧して電磁比例弁を開かせた後、押解除して電磁
比例弁を閉じるオフ信号を出力させた時、電磁比例弁の
流出側を連通するパイロット管路中の圧力検出器１１が
所定値より高いパイロット圧力を検出した時は、遮断用
電磁切換弁１４を閉じるオフ信号を出力して、右オフセ
ットパイロット管路Ｔ₄ へのパイロット圧力を遮断して
流量制御弁２ｄのスプールを中立位置に戻すようにし
た。

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などの
油圧式掘削作業機械の制御装置に係り、特に、複数の油
圧アクチュエーターを運転室で遠隔制御する方式の制御
装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、油圧式建設機械の制御装置として
は、例えば特開平４−２１３６３１号公報に操作レバー
の操作量に対応して電気信号を出力するリモコン弁を有
し、該電気信号に基づいてコントローラーが油圧機器の
パイロット管路に介装される制御用電磁弁を作動する制
御信号を出力するようにした発明が提案されている。

【０００３】この制御装置においては、運転者がリモコ
ン弁の操作レバーを把持して所定方向に回動操作する
と、その操作量に対応した電気信号がリモコン弁より出
力され、この電気信号に基づいてコントローラーからオ
ン信号が出力されるため、電磁弁が開いてパイロット油
が油圧機器に供給され、油圧機器が駆動される。また、
運転者が操作レバーを当初の中立位置へ戻すと、リモコ
ン弁から電磁弁を開かせる電気信号が出力されなくなる
ため、コントローラーからオフ信号が出力されることに
より、電磁弁が閉じて油圧アクチュエーターへの圧油の
供給が絶たれ、油圧機器が停止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、この油
圧式建設機械の制御装置では、リモコン弁から電気配線
を介して電気信号が出力されるようになっているため、
リモコン弁の周辺部にパイロット配管を配設する必要が
なく、リモコン弁の周辺部の設計や組立が比較的容易で
あるという利点を有する。しかしながら、万一、ごみ等
の異物の噛み込みにより前記電磁弁が固渋を起こした場
合、運転者が操作レバーを当初の中立位置へ戻したと
き、コントローラーからオフ信号が出力されたにも拘ら
ず、該電磁弁が開放状態に保たれることから、運転者の
意志に反して油圧機器に圧油が供給され続けることによ
り、油圧アクチュエーターが暴走する虞があった。

【０００５】本発明はこのような従来技術の実情に鑑み
て為されたもので、その目的は、油圧機器のパイロット
管路に介装した制御用電磁弁が固渋を起こした場合にお
いても油圧アクチュエーターが暴走するのを防止できる
安全性の優れた油圧式掘削作業機械の制御装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、パイロットポンプからのパイロット油を
導くパイロット管路に介装された複数の制御用電磁弁の
下流側を互いに連通するパイロット管路内のパイロット
油の圧力を検出する圧力検出器と、複数の制御用電磁弁
にパイロット油を供給する共通の流入側副パイロット管
路に介装され、制御装置からの電気信号に応じてパイロ
ット油の供給管路を遮断する遮断用電磁弁とを設け、制
御装置から１つの制御用電磁弁を閉じる信号が出力され
たにも拘らず、圧力検出器が検出したパイロット圧力が
所定値より高かった場合に、制御装置は遮断用電磁弁を
閉じて副パイロット管路へのパイロット油の供給管路を
遮断する信号を出力するようにした。

【０００７】そして、好ましくは、複数の制御用電磁弁
にパイロット油を供給する共通の流入側副パイロット管
路に並列に、全ての方向切替弁の切替え操作を行うため
のパイロット油圧式操作レバー装置にパイロット油を供
給する主パイロット管路を配設すると共に、複数の制御
用電磁弁の下流側とそれぞれ対応する操作レバー装置の
パイロット減圧弁との間に介装された高圧選択弁を介し
て、何れか高いパイロット圧力を対応する方向切替弁の
受圧室にそれぞれ導くようにした。

【０００８】このような構成により、制御装置からパイ
ロット管路に介装した制御用電磁弁を閉じる信号が出力
されたにも拘らず、該制御用電磁弁が固渋を起こして開
放状態にある場合、流出側の互いに連通したパイロット
管路内のパイロット油の圧力を圧力検出器で検出して、
それが所定値より高い場合は制御装置がパイロット圧力
遮断用電磁弁を閉じて副パイロット管路へのパイロット
油の供給を遮断する信号を出力する。これによって、制
御用電磁弁からパイロット圧が付与される全ての方向切
替弁が自動的に中立位置に戻されるから、油圧アクチュ
エーターが暴走することがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施例について図面を参照して説
明すると、図１は本発明の一実施例に係る油圧ショベル
全体の油圧回路図、図２はその制御装置の構成を示すブ
ロック図、図３はその制御装置の動作状態を説明する図
である。図１において、１ａはブーム用操作レバー装
置、１ｂはアーム用操作レバー装置、１ｃはバケット用
操作レバー装置、１ｄはオフセット用操作ペダル装置、
１ｅは旋回用操作レバー装置、１ｆは右走行用操作レバ
ー装置、１ｇは左走行用操作レバー装置であり、これら
操作レバー装置１ａ〜１ｃと操作ペダル装置１ｄおよび
操作レバー装置１ｅ〜１ｇは図示しない運転室内の所定
位置にそれぞれ配設されている。２ａ〜２ｇはそれぞれ
油圧アクチュエーター３ａ〜３ｇに供給される作動油の
方向と流量を制御する方向切替弁であり、油圧アクチュ
エーター３ａ〜３ｇの中、ブームシリンダー３ａ、アー
ムシリンダー３ｂ、バケットシリンダー３ｃ、オフセッ
ト用シリンダー３ｄにより、図示しない作業機の各機構
要素を動作させると共に、旋回モーター３ｅにより図示
しない旋回体を旋回させ、右走行モーター３ｆおよび左
走行モーター３ｇにより図示しない走行体を走行させる
ようになっている。

【００１０】また、４は方向切替弁２ａ〜２ｇに作動油
を供給する主ポンプ、５はパイロット油供給管路を介し
てパイロット油を供給するパイロットポンプであり、操
作レバー装置１ａ〜１ｃ，１ｅ〜１ｇおよび操作ペダル
装置１ｄは減圧弁を有し、パイロットポンプ５から供給
されるパイロット圧（１次圧）を各操作量に応じて減圧
し、この減圧されたパイロット圧（２次圧）を各方向切
替弁２ａ〜２ｇに供給する。Ｔ₁ はパイロットポンプ５
から供給されるパイロット油を操作レバー装置１ａ〜１
ｃ，１ｅ〜１ｇおよび操作ペダル装置１ｄに導く主パイ
ロット油供給管路、Ｔ₂ は主パイロット油供給管路Ｔ₁
から分岐し、遮断用電磁切換弁１４を介してパイロット
油を制御用電磁比例弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃに導く副
パイロット油供給管路である。

【００１１】さらに、Ｔ₃ は制御用電磁比例弁１３ａの
下流に設けられたシャトル弁８ａを介してパイロット油
をアーム用方向切替弁２ｂのアーム押し受圧室２ｂ₁ に
導くアーム押しパイロット管路、Ｔ₄ は制御用電磁比例
弁１３ｂの下流側に設けられたシャトル弁８ｂを介して
パイロット油をオフセット用方向切替弁２ｄの一方の受
圧室２ｄ₁ に導く右オフセットパイロット管路、Ｔ₅ は
制御用電磁比例弁１３ｃの下流に設けられたシャトル弁
８ｃを介してパイロット油をオフセット用方向切替弁２
ｄの他方の受圧室２ｄ₂ に導く左オフセットパイロット
管路である。

【００１２】そして、制御装置９はオフセット用シリン
ダー３ｄを相反する２つの方向、即ち、伸長方向と縮小
方向とにそれぞれ操作するための一対のスイッチ１０
ａ，１０ｂと、圧力検出器１１と、これらスイッチ１０
ａ，１０ｂおよび圧力検出器１１が電気的に接続される
コントローラー１２と、このコントローラー１２に電気
的に接続される制御用電磁比例弁１３ａ，１３ｂ，１３
ｃと、遮断用電磁切換弁１４とを備えている。一対のス
イッチ１０ａ，１０ｂはオン・オフ動作を行なう押釦ス
イッチで構成されていて、実際には運転室内の右側に位
置する操作レバー装置１ａ，１ｃの握り部上部に設けら
れている。遮断用電磁切換弁１４は制御用電磁比例弁１
３ａ，１３ｂ，１３ｃの上流側に設けられ、パイロット
ポンプ５から供給されるパイロット圧（１次圧）を供給
または遮断する。

【００１３】電磁比例弁１３ａとシャトル弁８ａとの間
のパイロット管路から分岐したパイロット管路には逆止
弁１５ａが介装され、電磁比例弁１３ｂとシャトル弁８
ｂとの間のパイロット管路から分岐したパイロット管路
には逆止弁１５ｂが介装され、電磁比例弁１３ｃとシャ
トル弁８ｃとの間のパイロット管路から分岐したパイロ
ット管路に逆止弁１５ｃが介装されていて、これらの逆
止弁１５ａ〜１５ｃの流出側パイロット油は合流して圧
力検出器１１に流入する。圧力検出器１１は逆止弁１５
ａ〜１５ｃの下流側のパイロット圧力を検出する。

【００１４】図２に示すコントローラー１２は、スイッ
チ１０ａ，１０ｂからの操作信号、圧力検出器１１から
の圧力信号および作業機の屈折部に設けられた図示しな
い複数の角度センサからの角度信号が入力する入力部１
２ａと、これら操作信号、圧力信号および角度信号に基
づいて種々の演算を行なうと共に、圧力検出器１１で検
出されるパイロット圧力が所定値より高いか否かを判定
する演算部１２ｂと、電磁比例弁１３ａ〜１３ｃをそれ
ぞれ制御する制御信号や電磁切換弁１４を制御する制御
信号等を出力する出力部１２ｃとを備えている。即ち、
コントローラー１２は作業機の各要素間の屈折角を表す
角度信号に基づいて作業機の端部の位置座標を演算し
て、それが運転席近傍等に予め設定された干渉防止領域
にあるか否かを判定する機能も備えており、作業機の一
部が干渉防止領域に侵入した場合に駆動信号を出力して
電磁比例弁１３ａ，１３ｂを開路させ、アーム押し動作
や右オフセット動作を行なわせることにより、作業機を
干渉防止領域から退避させる保安機能を具えている。

【００１５】前述のように、副パイロット油供給管路Ｔ
₂ からそれぞれ分岐したパイロット管路に電磁比例弁１
３ａ〜１３ｃが介装され、それらの下流側にそれぞれ設
けられたシャトル弁８ａ，８ｂ，８ｃは、電磁比例弁１
３ａと操作レバー装置１ｂ、電磁比例弁１３ｂと操作ペ
ダル装置１ｄおよび電磁比例弁１３ｃと操作ペダル装置
１ｄを通過したパイロット油のいずれか圧力の高い方の
パイロット油をそれぞれアーム押しパイロット管路
Ｔ₃ 、右オフセットパイロット管路Ｔ₄ および左オフセ
ットパイロット管路Ｔ₅ を介して方向切替弁２ｂの受圧
室２ｂ₁ 、オフセット用方向切替弁２ｄの一方の受圧室
２ｄ₁ および他方の受圧室２ｄ₂ に優先的に供給するよ
うになっている。

【００１６】次に本実施例の動作を説明する。運転者が
例えば、操作レバー装置１ａ，１ｃの握り部を右手で把
持して前後方向に適宜操作すると、その操作量に応じた
パイロット圧力がブーム制御用操作レバー装置１ａから
方向切替弁２ａに供給され、該パイロット圧力に基づい
て方向切替弁２ａが切り替えられ、ブームシリンダー３
ａに供給される圧油の供給量が制御される。同様に、該
操作レバー装置１ａ，１ｃを横方向に適宜操作すると、
バケット制御用操作レバー装置１ｃから出力されるパイ
ロット圧力に基づいて方向切替弁２ｃからバケットシリ
ンダー３ｃに供給される圧油の方向と供給量が制御され
る。

【００１７】また、オフセット用シリンダー３ｄの駆動
操作を行う場合に、例えば、右手指で右側のスイッチ１
０ａを押圧操作することにより、該スイッチ１０ａから
の右オフセット操作信号がコントローラー１２の入力部
１２ａに入力される。これによって出力部１２ｃからオ
ン信号が右オフセット用電磁比例弁１３ｂに出力される
ため、副パイロット油供給管路Ｔ₂ からのパイロット油
が該電磁比例弁１３ｂ、シャトル弁８ｂおよび右オフセ
ットパイロット管路Ｔ₄ を介して方向切替弁２ｄの受圧
室２ｄ₁ に供給される。その結果、方向切替弁２ｄのス
プールが図１の右方向に移動するため、オフセット用シ
リンダー３ｄが伸長して右オフセット動作が行なわれ
る。

【００１８】同様に、左手指で左側のスイッチ１０ｂを
押圧操作することにより、スイッチ１０ｂからの左オフ
セット操作信号がコントローラー１２に入力され、コン
トローラー１２の制御により左オフセット用電磁比例弁
１３ｃが開かれて、副パイロット油供給管路Ｔ₂ からの
パイロット油が電磁比例弁１３ｃ、シャトル弁８ｃおよ
び左オフセットパイロット管路Ｔ₅ を介して方向切替弁
２ｄの受圧室２ｄ₂ に供給される。その結果、方向切替
弁２ｄのスプールが図１の左方向に移動するため、オフ
セット用シリンダー３ｄが縮小して左オフセット動作が
行なわれる。

【００１９】ところで、コントローラー１２は圧力検出
器１１で検出された逆止弁１５ａ〜１５ｃの下流側のパ
イロット圧力を監視していて、そのパイロット圧力が所
定圧以上になった時、ハイレベル信号を出力する。そし
て、コントローラー１２から例えば、電磁比例弁１３ｂ
を閉じるオフ信号が出力されたにも拘らず、電磁比例弁
１３ｂが異物の噛み込み等により固渋を起こして開放維
持状態となった場合、コントローラー１２の演算部１２
ｂは圧力検出器１１で検出された逆止弁１５ａ〜１５ｃ
の下流側のパイロット圧力が所定値より高いことを判定
し、出力部１２ｃより制御信号を出力し、電磁切換弁１
４を閉じさせて副パイロット油供給管路Ｔ₂ の油路を遮
断する。電磁比例弁１３ａおよび電磁比例弁１３ｃが固
渋を起こして開放維持状態となった場合も同様である。

【００２０】図３は電磁比例弁１３ｂ，１３ｃが正常動
作する場合と故障を起こして開放状態となった場合のス
イッチ１０ａ，１０ｂ、圧力検出器１１、電磁切換弁１
４およびアクチュエーターの動作状態を示す表図であ
る。例えば、電磁比例弁１３ｂの正常時にスイッチ１０
ａを押圧操作すると圧力検出器１１がハイ（高）圧力を
検出し、これらの検出信号が共にハイ（高）となるた
め、電磁切換弁１４へは切換信号が出力されず、従って
電磁比例弁１３ｂが作動して開く結果、パイロット油が
右オフセットパイロット管路Ｔ₄ を介して方向切替弁２
ｄの受圧室２ｄ₁ に供給され、方向切替弁２ｄのスプー
ルが図１の右方向に移動し、オフセット用シリンダー３
ｄが伸長する。その後、スイッチ１０ａを押解除操作す
ると、圧力検出器１１がロウ（低）圧力を検出するた
め、電磁切換弁１４は作動せず、パイロット油が供給さ
れた電磁比例弁１３ｂが閉じるために、方向切替弁２ｄ
のスプールが中立位置に戻され、オフセット用シリンダ
ー３ｄが停止する。

【００２１】そして、電磁比例弁１３ｂの故障時には、
スイッチ１０ａを押解除操作しても圧力検出器１１はハ
イ（高）圧力を検出した侭なので、両方の信号の不一致
を検出したコントローラー１２は電磁比例弁１３ｂが作
動状態で故障したものと判定し、電磁切換弁１４を閉じ
る切換信号を出力することにより副パイロット油供給管
路Ｔ₂ を遮断させるから、電磁比例弁１３ａ〜１３ｃに
はパイロット油が供給されず、従って方向切替弁２ｂ，
２ｄが自動的に中立位置に戻されるため、オフセット用
シリンダー３ｄが停止する。また、他の電磁比例弁１３
ａ，１３ｃ等が作動状態で故障した場合もコントローラ
ー１２および電磁切換弁１４の動作は上述の電磁比例弁
１３ｂが作動状態で故障した場合の動作と同様である。

【００２２】このように本実施例では、電磁比例弁１３
ａ〜１３ｃが異物の噛み込み等により作動状態で故障し
固渋を起こした場合に、アームシリンダー３ｂやオフセ
ット用シリンダー３ｄの暴走を防止でき、油圧ショベル
の安全性を向上させることができる。また、オフセット
用シリンダー３ｄの操作時には手でスイッチ１０ａ，１
０ｂを操作するだけで済み、操作ペダル装置１ｄの足踏
み操作を要しないから、操作者が安定した姿勢を保ちな
がら容易に油圧ショベルを操作でき、オフセット等の交
換可能な作業機構を操作する際の操作性が優れたものと
なっている。

【００２３】また、本実施例では電磁比例弁１３ａ〜１
３ｃを主パイロット油供給管路Ｔ₁から分岐した副パイ
ロット管路Ｔ₂ に介装されるようにしたので、電磁比例
弁１３ａ〜１３ｃの何れかが故障した時は、それらの下
流の互いに連通したパイロット管路に設けた圧力検出器
１１がハイ圧力を検出してコントローラー１２にその検
出信号を出力するから、コントローラー１２は電磁切換
弁１４を閉じて電磁比例弁１３ａ〜１３ｃのみを制御不
能にする。一方、操作レバー装置１ａ〜１ｃ，１ｅ〜１
ｇおよび操作ペダル装置１ｄへはパイロットポンプ５か
ら供給されるパイロット油を主パイロット油供給管路Ｔ
₁ を介して通常通り供給することができるから、油圧ア
クチュエーター３ａ〜３ｇへの作動油の方向と流量を制
御する方向切替弁２ａ〜２ｇの切替え動作は正常に動作
させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、方向切替弁の受圧室にパイロット油をそれぞ
れ導くパイロット管路に介装した制御用電磁弁が固渋を
起こした場合に、制御装置から当該制御用電磁弁を閉じ
る信号が出力されたにも拘らず、圧力検出器が検出した
当該制御用電磁弁の下流側を互いに連通するパイロット
管路内のパイロット圧力が所定値より高かった時には遮
断用電磁弁を閉じることにより副パイロット管路が遮断
されるので、制御用電磁弁に制御される全ての方向切替
弁が自動的に中立位置に戻されるから、油圧アクチュエ
ーターの暴走を防止でき、油圧式掘削作業機の安全性の
向上を図ることができ、しかも、１つの圧力検出器が複
数の制御用電磁弁の下流側パイロット圧力を測定するよ
うにしたので、その分の設備費用を低減できる。

【００２５】また、請求項２記載の発明によれば、複数
の制御用電磁弁にパイロット油を供給する共通の流入側
副パイロット管路に並列に、全ての方向切替弁の切替え
操作を行うためのパイロット油圧式操作レバー装置にパ
イロット油を供給する主パイロット管路を配設すると共
に、複数の制御用電磁弁の下流側と対応する操作レバー
装置のパイロット減圧弁との間に介装された高圧選択弁
を介して何れか高いパイロット圧力を対応する方向切替
弁の受圧室にそれぞれ導くようにしたので、制御用電磁
弁が固渋を起こして副パイロット管路が遮断された場合
であっても、主パイロット管路を介して全てのパイロッ
ト油圧式操作レバー装置にパイロット油を供給すること
ができるから、前記操作レバー装置を用いて各アクチュ
エーター用方向切替弁を切替え操作でき、油圧式掘削作
業機を通常通りに操作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベル全体の油圧
回路図

【図２】同じく、その制御装置の構成を示すブロック図

【図３】同じく、制御装置の動作状態を説明するための
説明図

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ，１ｅ〜１ｇ 操作レバー装置 １ｄ 操作ペダル装置 ２ａ〜２ｇ 方向切替弁 ２ｂ₁ ，２ｄ₁ ，２ｄ₂ 受圧室 ３ａ〜３ｄ シリンダー（油圧アクチュエーター） ３ｅ〜３ｇ モーター（油圧アクチュエーター） ５ パイロットポンプ ８ａ〜８ｃ 高圧選択弁 ９ 制御装置 １０ａ，１０ｂ スイッチ １１ 圧力検出器 １２ コントローラー １３ａ〜１３ｃ 電磁比例弁（制御用電磁弁） １４ 電磁切換弁（遮断用電磁弁） Ｔ₁ 主パイロット油供給管路 Ｔ₂ 副パイロット油供給管路 Ｔ₃ 〜Ｔ₅ パイロット管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細野 純一 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の油圧アクチュエーターに供給され
   る作動油の方向と流量をそれぞれ制御する複数の方向切
   替弁と、パイロットポンプから供給されるパイロット油
   を少なくとも１つの前記方向切替弁の受圧室にそれぞれ
   導くパイロット管路に介装され、制御装置からの電気信
   号に応じて作動する複数の制御用電磁弁とを備えた油圧
   式掘削作業機械の制御装置において、複数の前記制御用
   電磁弁の下流側を互いに連通するパイロット管路内のパ
   イロット圧力を検出する圧力検出器と、複数の前記制御
   用電磁弁にパイロット油を供給する共通の流入側副パイ
   ロット管路に介装され、前記制御装置からの電気信号に
   応じてパイロット油の供給を遮断する遮断用電磁弁とを
   設け、前記制御装置から１つの前記制御用電磁弁を閉じ
   る信号が出力されたにも拘らず、前記圧力検出器が検出
   したパイロット圧力が所定値より高かった場合に、前記
   制御装置は前記遮断用電磁弁を閉じて前記副パイロット
   管路へのパイロット油の供給を遮断する信号を出力する
   ようにしたことを特徴とする油圧式掘削作業機械の制御
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、複数の制御用
   電磁弁にパイロット油を供給する共通の流入側副パイロ
   ット管路に並列に、全ての方向切替弁の切替え操作を行
   うためのパイロット油圧式操作レバー装置にパイロット
   油を供給する主パイロット管路を配設すると共に、複数
   の前記制御用電磁弁の下流側とそれぞれ対応する前記操
   作レバー装置のパイロット減圧弁との間に介装された高
   圧選択弁を介して、何れか高いパイロット圧力を対応す
   る方向切替弁の受圧室にそれぞれ導くようにしたことを
   特徴とする油圧式掘削作業機械の制御装置。