JPS61151341A - 建設機械のフロント機構制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は建設機械のフロント機榊を制御する制御装置に
係り、特に、ローダショベルの水平押出し作業時のフロ
ント機構の制御に好適な建設機械のフロント機構制御装
ＷＫ関する。

〔発明の背景〕

建設機械１例えばローダショベルは、ブーム。

アームおよびパケットより成るフロント機構が備えられ
ており、このフロント機構を適宜駆動することにより所
望の作業を行なう。このようなローダショベルを図によ
り説明する。

第４図はローダショベルのフロント機構の１ｌＩＩ面図
である０図で、１はローダショベル本体、２は本体１に
可回動に取付けられたブーム、３はブーム２に可回動に
取付けられたアーム、４はアーム３に可回動に取付けら
れたパケット、４ａはパケット４の爪先である。５はブ
ームシリンダ、６はアームシリンダ、７はパケットシリ
ンダである。

Ｐ、はブーム角検出器、Ｐ、はアーム角検出器。

Ｐ、はパケット角検出器である。

上記のよ５なローダショベルにおいては、多くの場合、
パケット４の爪先４ａを水平線に沿って押出すことによ
り作業が実施される。このような作業を実施する場合に
、オペレータはアームレバーを操作してアームシリンダ
６を駆動し、アーム３を前方に押し出す。この動作によ
り爪先４ａは水平線から上方に持ち上げられることＫな
るので、爪先４ａを水平線に沿って押出すためにはプー
ム２をアーム３の動きに応じて下降させる必要がある。

従来、上記アーム３の動きに応じてサーボ装置に信号を
与え、プームシリンダ５を駆動する油圧ポンプの吐出流
量を制御し、爪先４ａの軌跡を水平に維持する制御装置
は１種々提案されていた。

ところで、プーム２を下降させるには、当然プームシリ
ンダ５を縮めるよう（駆動することになるが。

このブームシリンダ５のヘッド側には１通常、７０ンド
機構の自重や爪先４ａにかかる反力により高圧が発生し
ているので、上記制御装置によりブームシリンダ５を縮
める動作は、この高圧の油を排出する動作となり、折角
貯えられたエネルギを絞り捨てることに、なって、極め
【効率が悪いという欠点があった。

一方、このようにブームシリンダ５に貯えられたエネル
ギを有効圧利用するため、補助油圧シリンダを設ける手
段が提案され℃いる。この手段は、当該補助油圧シリン
ダをアームシリンダ６と同じく、プーム２と、アーム３
との間に装架し、補助油圧シリンダのヘッド側とロッド
側をそれぞれブームシリンダ５のヘッド側とロッド側に
接続した構成となっている。この構成により、プーム２
の下降時におけるヘッド側の高圧の油が補助油圧シリン
ダのヘッド側圧供給され、そのロッドを伸長してアーム
３を押出す力として利用される。しかしながら、この手
段は、上記のよ５にエネルギの回収はできるものの、別
途補助油圧シリンダを必要とし、フロント機構の重量を
増大するばかりでなく、運転席からの前方の見通しを悪
化して作業性を着るしく損な５という欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除き、フロント
機構の重量増大や作業性の悪化を伴なうことなく、ブー
ムシリンダに貯えられたエネルギを回収することができ
る建設機械のフロント機構制御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するため１本発明は、７０ント機構の
ブームシリンダのヘツ゛ド側を可変容量ポンプモータ又
は可変容量モータに接続し、当該可変容量ポンプモータ
又は可変容量モータの吐出流量を、フロント機構を所定
軌跡で駆動するための制御部により制御するようにした
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係るフロント機構制御
装置の系統図である。図で、５は第４図に示すローダシ
ョベルのブームシリンダ、６は同じくアームシリンダ、
８はブームシリンダ５を駆動する可変容量油圧ポンプ、
９はアームシリンダ６を駆動する可変容量油圧ポンプで
ある。ＩＯはタームシリンダ５と可変容量油圧ポンプ８
０間に介在してブームシリンダ５の駆動を制御する制御
弁、１１はアームシリンダ６と可変容量油圧ポンプ９０
間に介在し【アームシリンダ６の駆動を制御する制御弁
である。

戊は可変容量モータ、１２ａは可変容量モータ１２のお
しのけ容積可変機構（以下、これを斜板で代表させる）
、１３は斜板１２　ａを駆動制御するサーボ装置である
。１４Ａはブームシリンダ５のヘッド側と可変容量モー
タ１２とを接続する管路、１４Ｂは可変容量モータ１２
と制御弁１１とを接続する管路、１５は管路１４　Ａ　
Ｋ介在する電磁弁である。１６はブーム角検出器Ｐ１の
検出値、アーム角検出器Ｐ、の検出値およびスイッチＳ
の信号に基づいて所定の演算、制御を行な５制御部であ
り、この制御部１６からの制御信号はサーボ装置１３お
よび電磁弁１５に出力される。

次に１本実施例の動作を第２図に示す７０−チャートを
参照しながら説明する。ローダショベルのパケット４の
爪先４ａを水平に押出して作業を行なう場合、制御弁１
１が図で右側位＆に切換えられ、アームシリンダ６のロ
ッドが伸長してアーム３を前方に押出す。一方、制御部
１６は、まず′スイッチＳの信号を入力し、スイッチＳ
がオンかオフかを判断する（手順ａ）。スイッチＳがオ
ンの場合、電磁弁１５を励磁し℃これを図の下側位置に
切換える（手順ｂ）。次いで、ブーム角検出器Ｐ。

およびアーム角検出器Ｐ、の検出値に基づいてフロント
機構の位置（爪先４ａの位置）を演算するとともに、ア
ーム角検出器Ｐ、の検出値からアームシリンダ６のロッ
ドの伸長速度を演算する（手順Ｃ）。そして、上記爪先
４ａの位置およびアームシリンダ６の伸長速度に基づい
て、爪先４ａを水平位置に維持するためのブームシリン
ダ５の縮みの速度、即ち、可変容量モータ１２の吐出量
な演算し、この吐出量に応じた傾転を斜板１２　ａに与
えるための信号をサーボ装置１３に出力する（手順ｄ）
。

なお、手順ｃ、ｄにおける演算、制御は、さきに述べた
ように公知であるので、その詳細説明は省略する。

可変容量モータ１２の斜板１２　ａがサーボ装ｆｆ１３
により所定量傾転せしめられると、ブームシリンダ５の
ヘッド側の高圧の油は、管路１４Ａにより電磁弁１５を
経て可変容量モータ１２に入り、これを回転して、当該
傾転量に応じた流量を制御弁１１に吐出する。このとき
、制御弁１１は右側位置にあるので、可変容量モータか
ら吐出された油は、可変容量油圧ポンプ９から吐出され
る油に合流してアームシリンダ６のヘッド側に供給され
る。この結果、アームシリンダ６の伸長速度は、可変容
量油圧ポンプ９から単独に油が供給される場合よりも増
速されることＫなる。即ち、この増速分がブームシリン
ダ５のヘッド側に貯えられたエネルギの回収分に相当す
る。制御部１６における演算は常時実行され・ているの
で、上記アームシリンダ６の増速は直ちに斜板１２　ａ
の傾転量に反映され、その傾転はサーボ装置１３により
適切に制御される。エネルギ回収を行なわない場合、ス
イッチＳはオフとされ、手順ａによりこれが判断される
と、制御部１６からは電磁弁１５をオフとする信号が出
力され（手順ｅ）。

電磁弁１５をオフとし℃管路１４Ａを遮断する。

なお、可変容量モータに代えて、可変容量ポンプモータ
な使用することもできる。又、上記エネルギ回収動作中
、制御弁１０は中立位置にあつ工も右側位置に操作され
【いても差支えない。

このように、本実施例では、ブームシリンダのヘッド側
の圧油で可変容量モータ又は可変容量ポンプモータを回
転させ、その吐出油をアームシリンダに供給するよう圧
したので、フロント機構の自重増大や作業性の悪化を伴
なうことなくエネルギをアームシリンダの増速に用いる
ことができ。

これにより、作業速度を増加して能率を向上することが
できる。又、制御部により可変容量モータ又は可変容量
ポンプモータの斜板を制御するようにしたので、パケッ
トの水平押出しを維持しりつエネルギ回収を行なうこと
ができる。

第３図は本発明の第２の実施例に係るフロント機構制御
装置の系統図である０図で、第１図に示す部分と同一部
分には同一符号を付して説明を省略する。　１７は可変
容量ポンプモータ、１７ａは可変容量ポンプモータ１７
のおしのけ容積可変機構（これを斜板で代表させる）で
ある、斜板１７　ａはサーボ装置１３により駆動される
。１８は管路１４　Ｂに挿入された電磁弁であり、制御
部１６からの信号により切換えられる。図から明らかな
ように１本実施例では、第１の実施例における可変容量
油圧ポンプ８および可変容量モータ１２に代えて可変各
賞ポンプモータ１７が設けられている。

ここで、本実施例の動作を説明するが、その動作は第１
の実施例の動作に準じるので、簡単な説明にとどめる。

パケット爪先４ａを水平に押し出して作業を行なう場合
、アームシリンダ６が伸長される。制御部１６はスイッ
チＳがオンであることを判断すると、電磁弁１５　、１
８に励磁信号を出力し、電磁弁１５　、１８はそれぞれ
図で右側位置に切換えられる、これは第２図に示す手ｊ
［ａ、ｂに相当する。

以後、制御部１６は手順ｃ、ｄと同じ演算、制御を行な
い、アームシリンダ６の伸長速度に応じて可変容量ポン
プモータ１７の斜板１７　ａの傾転量を演算し℃サーボ
装置１３にその信号を与え、サーボ装置１３はこれに応
じて斜板１７　ａを傾転させる。したがって、ブームシ
リンダ５のヘッド側の圧油は管路１４Ａにより切換弁１
５を経℃可変容量ポングモータ１７を回転させ、斜板１
７　ａの傾転量に応じた圧油を吐出せしめる。吐出され
た圧油は電磁弁１８を経℃管路１４　Ｂ　Ｋよりアーム
シリンダ６に供給され、これを増速せしめる。スイッチ
Ｓがオフ状態にあると、電磁弁１５，１８はそれぞれ左
側位置に切換えられ、可変容量ポンプモータ１７は原動
機により可変容量油圧ポンプとし工作動し、必要時にブ
ームシリンダ５に圧油を供給する。

このように、本実施例では、ブームを駆動する油圧ポン
プを可変容量ポンプモータとし、ブームシリンダのヘッ
ド側の圧油でこれを回転させ、その吐出油をアームシリ
ンダに供給するようにしたので、さきの実施例と同じ効
果を奏するばかりでなく、エネルギ回収用として別途回
転機を設ける必要はなく、簡単かつ安価に構成すること
ができる。

なお、上記各実施例では、ローダショベルを例示して説
明したが、これに限ることはなく、ブームおよびアーム
を備えた建設機械であれば通用可能である。又１作業形
態は、水平押出しや水平掘削に限ることはなく、他の作
某形態であつ工も差支えない。さらに、上記各実施例の
説明では、可変容量モータ又は可変容量ポンプモータか
らの吐出油をアームシリンダに供給してこれを増速する
エネルギ回収態様について説明したが、これに限ること
はなく、可変客意モータ又は可変容量ポンプモータな原
動機と接離可能に連結し、その吐出側をタンクに接続す
ることにより、原動機を駆動してエネルギを回収するこ
ともできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、ブームシリンダのヘッ
ド側の圧油で可変容量油圧回転機を駆動し、当該可変容
量油圧回転機の吐出流量を制御部により制御するように
したので、フロント機構の車量増大や作業性の悪化を伴
なうことなく、ブームシリンダに貯えられたエネルギを
回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るフロント機構制御
装置の系統図、第２図は第１図に示す装置の動作を説明
するフローチャート、第３図は本発明の第２の実施例に
係るフロント機構制御装置の系統図、５ｇ４図はローダ
ショベルのフロント愼構の側面図である。 ２・・・・・・ブーム、３・・・・・・アーム、４・・
・・・・パケット、５・・・・・・ブームシリンダ、６
・・・・・・パケットシリンダ、１２・・・・・・可変
容量モータ、１２　ａ・・・・・・斜板、１３・・・・
・・サーボ装置、１４Ａ、１４Ｂ・・・・・・管路、　
１５　、１８・・・・・・電磁′弁、１６・・・・・・
制御部、１７・・・・・・可変容量ポンプモータ、１７
　ａ・・・・・・斜板 第１図 ４Ａ ２ａ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともブームおよびアームを有するフロント機
   構と、このフロント機構を所定の軌跡で駆動する制御部
   とを備えた建設機械において、前記制御部により吐出流
   量が制御される可変容量油圧回転機と、この可変容量油
   圧回転機と前記ブームを駆動するブームシリンダのヘッ
   ド側とを接続する接続手段とを設けたことを特徴とする
   建設機械のフロント機構制御装置 ２、特許請求の範囲第１項において、前記可変容量油圧
   回転機は、可変容量ポンプモータであることを特徴とす
   る建設機械のフロント機構制御装置 ３、特許請求の範囲第１項において、前記可変容量油圧
   回転機は、可変容量モータであることを特徴とする建設
   機械のフロント機構制御装置 ４、特許請求の範囲第１項において、前記接続手段は、
   前記ブームシリンダのヘッド側からの圧油を導通、遮断
   する切換弁を備えていることを特徴とする建設機械のフ
   ロント機構制御装置