JP3790033B2

JP3790033B2 - ２ピースブーム型作業機の操作駆動装置

Info

Publication number: JP3790033B2
Application number: JP00948698A
Authority: JP
Inventors: 正巳落合; 光夫園田; 修二大平; 英世加藤; 栄治江川; 淳二津村; 勇輔梶田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JPH11210014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２ピースブームを含む多関節型の作業フロントを備えた２ピースブーム型作業機に係わり、特に作業フロントの第２ブームの姿勢を変更することで作業フロントの形状を決定する２ピースブーム型作業機の操作駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の油圧ショベルのブームを第１ブームと第２ブームに分割し、第２ブームを第１ブームに対して上下方向に回動可能に取り付け、この第２ブームを作動させることによって作業フロントの形状を変更し作業範囲を拡大できるようにした２ピースブーム型の油圧ショベルがある。従来、この２ピースブーム型油圧ショベルにおいては、第２ブームの操作手段として専用の操作レバーあるいは操作ペダルが設けられている。オペレータは、作業開始の直前に、その操作レバーあるいは操作ペダルを操作し、第２ブームシリンダを駆動して第１ブームに対する第２ブームの姿勢を変更することにより作業形態に適した作業フロントの形状を決定し、作業を行っている。
【０００３】
また、特開平９―９５９６６号公報に記載のように、第２ブーム専用の操作手段を設けず、第１ブームの操作手段により第１ブームを作動させるとき、第１ブームシリンダがストロークエンドに達すると同じ第１ブームの操作手段により第２ブームシリンダを駆動し、第１ブームに連動して第２ブームを作動させる方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
第２ブームの操作手段として専用の操作レバーあるいは操作ペダルを設ける従来技術においては、その専用の操作レバーあるいは操作ペダルを操作する煩わしさがあるばかりでなく、第２ブームの姿勢はオペレータの目視により設定されるものであり、第２ブームを適切な姿勢に設定することが難しく、オペレータの技量に任せられる点がある。
【０００５】
また、特開平９―９５９６６号公報に記載の従来技術においては、第１ブームシリンダがストロークエンドに達して初めて第１ブームに連動して第２ブームが作動するので、第１ブームシリンダがストロークエンドに達するまでの間は第１ブームに対する第２ブームの姿勢は変えられず、作業フロントの形状は決められた一形態に限定されてしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、専用の操作レバー又は操作ペダルによらず、簡単な操作で第１ブームに対する第２ブームの姿勢を変更でき、作業形態に適した所望の作業フロントの形状が容易に得られる２ピースブーム型作業機の操作駆動装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、上下方向に回動可能な第１ブーム、第２ブーム及びアームを含む多関節型の作業フロントであって、前記第１ブームが上部旋回体に上下方向に回動可能に取り付けられ、前記第２ブームが前記第１ブームに上下方向に回動可能に取り付けられ、前記アームが前記第２ブームに上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置を備える作業フロントと、前記第１ブーム、第２ブーム及びアームを駆動する複数の油圧アクチュエータと、第１操作レバー装置及び第２操作レバー装置とを有し、この第１操作レバー装置及び第２操作レバー装置を操作することにより前記第１ブーム及びアームの油圧アクチュエータを作動させ、第１ブーム及びアームをそれぞれ上下方向に回動させる２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、標準作業、深掘り・近辺作業、高所・遠方作業の３つの作業形態の中から１つの作業形態を選択する手動選択手段と、前記第２ブームの油圧アクチュエータの駆動と停止及び駆動時の操作方向を制御する駆動制御手段と、前記手動選択手段の操作に応じて前記駆動制御手段を制御し、前記第１ブームに対する第２ブームの姿勢を手動選択手段で選択した作業形態に適した姿勢に変更する操作制御手段とを備え、前記操作制御手段は、前記手動選択手段で作業形態として深掘り・近辺作業が選択されたときは、前記第１ブームに対する前記第２ブームの角度を標準作業時の角度よりも小さくし、前記手動選択手段で作業形態として高所・遠方作業が選択されたときは、前記第１ブームに対する前記第２ブームの角度を標準作業時の角度よりも大きくするものとする。
【０００８】
このように手動選択手段と駆動制御手段と操作制御手段とを設けることにより、オペレータが手動選択手段を操作して作業形態を選択すると、操作制御手段はその手動選択手段の操作に応じて駆動制御手段を制御し、手動選択手段で選択した作業形態に適した姿勢になるよう第１ブームに対する第２ブームの姿勢を変更する。このため、オペレータは専用の操作レバー又は操作ペダルによらず、簡単な操作で第１ブームに対する第２ブームの姿勢を変更でき、作業形態に適した作業フロントの形状が容易に得られる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記操作制御手段は、前記第１ブームに対する第２ブームの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記手動選択手段で選択した作業形態に対応して予め設定された複数の第２ブームの姿勢を記憶した制御装置とを有し、この制御装置は、前記姿勢検出手段からの信号と前記手動選択手段からの信号を入力し、前記第２ブームが前記複数の第２ブームの姿勢のうち手動選択手段からの信号に対応した姿勢になるよう前記駆動制御手段を制御する。
【００１０】
このように操作制御手段を構成することにより、操作制御手段は、上記（１）のように、手動選択手段の操作に応じて駆動制御手段を制御し、第１ブームに対する第２ブームの姿勢を手動選択手段で選択した作業形態に適した姿勢に変更するものとなる。
【００１１】
（３）また、上記（２）において、好ましくは、前記姿勢検出手段は前記第１ブームに対する第２ブームの角度を検出する角度センサである。
【００１２】
（４）上記（２）において、前記姿勢検出手段は前記第２ブームの油圧アクチュエータのストロークを検出する位置センサであってもよい。
【００１３】
（５）また、上記（１）において、好ましくは、前記手動選択手段は、運転席周囲のコンソールボックスに設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図８により説明する。
【００１５】
図１において、１は２ピースブーム型作業機であり、この作業機１は多関節形の作業フロント２を備えている。作業フロント２は、上部旋回体１３に上下方向に回動可能に取り付けられた第１ブーム３と、この第１ブーム３に上下方向に回動可能に取り付けられた第２ブーム４と、この第２ブーム４に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム５と、このアーム５に上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置、例えばバケット６とで構成されている。
【００１６】
また、第１ブーム３は第１ブームシリンダ７で駆動され、第２ブーム４は第２ブームシリンダ８で駆動され、アーム５はアームシリンダ９で駆動され、バケット６はバケットシリンダ１０で駆動される。更に、上部旋回体１３は図示しない旋回モータにより旋回駆動される。
【００１７】
上部旋回体１３には運転室１４が設けられている。運転室１４の内部を図２に示す。運転室１４内には運転席１５が設置され、運転席１４の前部左右には第１及び第２操作レバー装置２０，２１が設けられている。この第１及び第２操作レバー装置２０，２１はそれぞれ操作レバー２０ａ，２１ａを有し、旋回体１３、第１ブーム３、アーム５、バケット６はこれら操作レバー２０ａ，２１ａを動かすことにより操作される。
【００１８】
即ち、操作レバー２０ａ，２１ａは、図３に示すように、前後方向及び左右方向に動かすことができ、第１操作レバー２０ａを前後方向に動かすと第１ブームシリンダ７が伸縮し、第１ブーム３が下げ方向及び上げ方向に操作され、第１操作レバー２０ａを左右方向に動かすとバケットシリンダ１０が伸縮し、バケット６がクラウド方向及びダンプ方向に操作され、第２操作レバー２１ａを前後方向に動かすと旋回モータ（図示せず）が回転し、旋回体２が右方向及び左方向に旋回し、第２操作レバー２１ａを左右方向に動かすとアームシリンダ９が伸縮し、アーム５がダンプ方向及びクラウド方向に操作される。
【００１９】
図１に戻り、１００は以上のように構成される２ピースブーム型作業機１に設けられた本実施形態の操作駆動装置であり、この操作駆動装置１００は第２ブーム４の油圧アクチュエータである第２ブームシリンダ８の駆動と停止及び駆動時の操作方向を制御する駆動制御装置３０と、この駆動制御装置３０の操作装置３１とで構成されている。
【００２０】
駆動制御装置３０は油圧ポンプ３２と、この油圧ポンプ３２から第２ブームシリンダ８に供給される圧油の流量と流れ方向を制御する油圧パイロット式の比例切換弁３３とを有している。
【００２１】
操作装置３０は、第１ブーム３と第２ブーム４の関節結合部に設けられ、両ブームのなす角度を検出する角度センサ３４と、作業形態設定器３５と、これら角度センサ３４と作業形態設定器３５からの信号を入力し所定の演算処理を行う制御装置３６と、パイロット油圧源３７からのパイロット圧を比例切換弁３３のパイロット操作部３３ａ，３３ｂに導くための１対のパイロット管路３７ａ，３７ｂと、このパイロット管路３７ａ，３７ｂに設けられた比例電磁減圧弁３８，３９とを備え、比例電磁弁３８，３９の比例ソレノイド３８ａ，３９ａに制御装置３６からの信号が送られる。
【００２２】
ここで、角度センサ３４と制御装置３６は、作業形態設定器３５の操作に応じて駆動制御装置３０を制御し、第１ブーム３に対する第２ブーム４の姿勢を作業形態設定器３５で選択した作業形態に適した姿勢に変更する操作制御手段を構成する。
【００２３】
作業形態設定器３５は、図４に示すように、オペレータの操作により、標準作業、深掘り・近辺作業及び高所・遠方作業の３位置を選択できる操作ダイヤル３５ａを有し、この３位置のそれぞれに対応した信号が制御装置３６に送られる。また、操作ダイヤル３５ａは運転室１４内のオペレータの近傍に設けられており、図２に示す例では、運転席１５の側方に位置するコンソールボックス４０に設けられている。この操作ダイヤル３５ａは運転席周囲のそれ以外の位置、例えば運転席１５の前部側方に位置するモニタボックス４１に設けてもよい。
【００２４】
制御装置３６は、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａで選択される３位置の作業形態に対応して予め設定された第１ブーム３に対する第２ブーム４の姿勢が第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度α₀，α₁，α₂として記憶されており、角度センサ３４からの信号と作業形態設定器３５からの信号を入力し、第２ブーム４を作業形態設定器３５からの信号に対応する姿勢（角度）にするための信号を比例電磁減圧弁３８，３９のソレノイド３８ａ，３９ａに出力する。
【００２５】
図５に、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを操作し標準作業の位置を選択した場合の作業フロント２の形状を示す。第２ブームシリンダ８は全ストロークの中間位置近傍に設定され、第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度はα₀に設定されており、第１ブーム３と第２ブーム４が一体化された一般の油圧ショベルの作業フロントに類似した形状となっており、一般の油圧ショベルとほぼ同等の作業範囲が確保できる。
【００２６】
図６に、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを操作し深掘り・近辺作業の位置を選択した場合の作業フロント２の形状を示す。第２ブームシリンダ８は最大ストローク付近まで伸長し、第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度はα₁（＜α₀）に設定されており、標準作業の設定状態に比べ深い掘削作業や車体近辺の作業が可能であることが分かる。
【００２７】
図７に、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを操作し高所・遠方作業の位置を選択した場合の作業フロント２の形状を示す。第２ブームシリンダ８は最小ストローク付近まで収縮し、第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度はα₂（＞α₀）に設定されており、高い場所の作業や遠方の作業が可能な状態となっている。
【００２８】
図８に、制御装置３６の処理機能をフローチャートで示す。まず、作業形態設定器３５からの信号と角度センサ３４からの信号を入力する（手順Ｓ１００）。次いで、作業形態設定器３５からの信号が標準作業、深掘り・近辺作業及び高所・遠方作業の３位置のいずれの位置の信号かを判断し（手順Ｓ１０１）、標準作業の位置信号であれば、第２ブームの姿勢として角度α₀を読み出して角度センサ３４で検出した角度αとその設定角度α₀とを比較し（手順Ｓ１０２）、α＞α₀であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＮ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＦＦする信号を出力し（手順Ｓ１０３）、α＜α₀であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＦＦ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＮする信号を出力し（手順Ｓ１０４）、α＝α₀であれば比例電磁減圧弁３８，３９の両ソレノイド３８ａ，３９ａをＯＦＦする信号を出力する（手順Ｓ１０５）。
【００２９】
また、作業形態設定器３５からの信号が深掘り・近辺作業の位置信号であれば、第２ブームの姿勢として角度α₁を読み出して角度センサ３４で検出した角度αとその設定角度α₁とを比較し（手順Ｓ１１１）、α＞α₁であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＮ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＦＦする信号を出力し（手順Ｓ１１２）、α＜α₁であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＦＦ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＮする信号を出力し（手順Ｓ１１３）、α＝α₁であれば比例電磁減圧弁３８，３９の両ソレノイド３８ａ，３９ａをＯＦＦする信号を出力する（手順Ｓ１０５）。
【００３０】
更に、作業形態設定器３５からの信号が高所・遠方作業の位置信号であれば、第２ブームの姿勢として角度α₂を読み出して角度センサ３４で検出した角度αとその設定角度α₂とを比較し（手順Ｓ１２１）、α＞α₂であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＮ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＦＦする信号を出力し（手順Ｓ１２２）、α＜α₂であれば比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＦＦ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＮする信号を出力し（手順Ｓ１２３）、α＝α₂であれば比例電磁減圧弁３８，３９の両ソレノイド３８ａ，３９ａをＯＦＦする信号を出力する（手順Ｓ１０５）。
【００３１】
以上のように構成した本実施形態においては、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａが標準作業の位置にあり、作業フロント２が図５に示す形状にある場合は、上記のように第１ブーム３と第２ブーム４が一体化された一般の油圧ショベルの作業フロントに類似した形状となっており、一般の油圧ショベルとほぼ同等の作業範囲が確保できる。
【００３２】
この状態から、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを操作し、深堀り・近辺作業の位置を選択すると、制御装置３６ではα＞α₁と判断され、比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＮ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＦＦする信号が出力され（図８の手順Ｓ１１２）、比例電磁減圧弁３９が駆動される。このため、比例切換弁３３図示左側の位置に切り換わり、油圧ポンプ３２からの圧油が第２ブームシリンダ８のボトム側に導かれるので、第２ブームシリンダは伸長し、第２ブーム４は下げ方向に回動する。この間、制御装置３６は第１ブーム３と第２ブーム４のなす角度αを監視し、設定角度α₁に達すると、すなわち、第２ブームシリンダ８を最大ストローク近傍まで伸びると、比例電磁減圧弁３８，３９の両ソレノイド３８ａ，３９ａをＯＦＦする信号が出力され、比例切換弁３３は中立位置となり、第２ブームシリンダ８の駆動は停止される。これにより第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度はα₁に設定され、作業フロント２の形状は図６に示す状態となり、標準作業の設定状態に比べ深い掘削作業や車体近辺の作業が可能となる。
【００３３】
一方、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを高所・遠方作業の位置に選択すると、制御装置３６でα＜α₂と判断され、比例電磁減圧弁３９のソレノイド３９ａをＯＦＦ、比例電磁減圧弁３８のソレノイド３８ａをＯＮする信号が出力され（図８の手順Ｓ１２３）、比例電磁減圧弁３８が駆動される。このため、比例切換弁３３図示右側の位置に切り換わり、油圧ポンプ３２からの圧油が第２ブームシリンダ８のロッド側に導かれるので、第２ブームシリンダは収縮し、第２ブーム４は上げ方向に回動する。この間、制御装置３６は第１ブーム３と第２ブーム４のなす角度αを監視し、設定角度α₂に達すると、すなわち、第２ブームシリンダ８を最小ストローク近傍に縮まると、比例電磁減圧弁３８，３９の両ソレノイド３８ａ，３９ａをＯＦＦする信号が出力され、比例切換弁３３は中立位置となり、第２ブームシリンダ８の駆動は停止される。これにより第１ブーム３に対する第２ブーム４の角度はα₂に設定され、作業フロント２の形状は図７に示す状態となり、第１ブーム３と第２ブーム４は最大近くに伸びた状態となって、高い場所の作業や遠方の作業が可能となる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、作業形態設定器３５の操作ダイヤル３５ａを操作するだけで、簡単に作業フロントの形状を変えることができ、オペレータの操作上の煩わしさを低減することができる。また、予め設定された角度α₀、α₁、α₂に基づいて第２ブーム４の姿勢が決定されるため、作業フロント２は所望の作業形態に見合った適切な形状となり、オペレータの技量によらず、作業効率の良い適切な作業フロントの形状が容易に得られる。
【００３５】
なお、以上の実施形態において、第１ブーム３に対する第２ブーム４の姿勢を検出するのに角度センサ３４を用いたが、第２ブームシリンダ８のストロークを検出する位置センサを設け、このストローク位置の検出により第２ブーム４の姿勢を検出しても良い。
【００３６】
また、第１ブーム３に対する第２ブーム４の姿勢として角度αを設定したが、第２ブームシリンダ８のストロークを設定しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、手動選択手段の操作で簡単に作業フロントの形状を変えることができ、オペレータの操作上の煩わしさを低減することができる。
【００３８】
また、予め設定された姿勢の値に基づいて第２ブームの姿勢が決定されるため、オペレータの技量によらず、適切な作業フロントの形状が容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による２ピースブーム型作業機の操作駆動装置を示す図である。
【図２】運転室内の様子を示す図である。
【図３】操作レバー装置の外観と操作方法を示す図である。
【図４】作業形態設定器の操作ダイヤルを示す図である。
【図５】作業形態設定器の操作ダイヤルを標準作業位置に設定した時の作業フロントの形状及びこの作業フロント形状での作業範囲を示す図である。
【図６】作業形態設定器の操作ダイヤルを深掘り・近辺作業位置に設定した時の作業フロントの形状及びこの作業フロント形状での作業範囲を示す図である。
【図７】作業形態設定器の操作ダイヤルを高所・遠方作業位置に設定した時の作業フロントの形状及びこの作業フロント形状での作業範囲を示す図である。
【図８】制御装置の処理機能を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１２ピースブーム型作業機
２作業フロント
３第１ブーム
４第２ブーム
５アーム
６バケット
７第１ブームシリンダ
８第２ブームシリンダ
９アームシリンダ
１０バケットシリンダ
１４運転室
１５運転席
２０，２１操作レバー装置
２０ａ，２１ａ操作レバー
３０駆動制御装置
３１操作装置
３２油圧ポンプ
３３比例切換弁
３４角度センサ
３５作業形態設定器
３５ａ操作ダイヤル
３６制御装置
３７ａ，３７ｂパイロット管路
３８，３９比例電磁減圧弁
４０コンソールボックス
４１モニタボックス
１００操作駆動装置

Claims

上下方向に回動可能な第１ブーム、第２ブーム及びアームを含む多関節型の作業フロントであって、前記第１ブームが上部旋回体に上下方向に回動可能に取り付けられ、前記第２ブームが前記第１ブームに上下方向に回動可能に取り付けられ、前記アームが前記第２ブームに上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置を備える作業フロントと、前記第１ブーム、第２ブーム及びアームを駆動する複数の油圧アクチュエータと、第１操作レバー装置及び第２操作レバー装置とを有し、この第１操作レバー装置及び第２操作レバー装置を操作することにより前記第１ブーム及びアームの油圧アクチュエータを作動させ、第１ブーム及びアームをそれぞれ上下方向に回動させる２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、
標準作業、深掘り・近辺作業、高所・遠方作業の３つの作業形態の中から１つの作業形態を選択する手動選択手段と、
前記第２ブームの油圧アクチュエータの駆動と停止及び駆動時の操作方向を制御する駆動制御手段と、
前記手動選択手段の操作に応じて前記駆動制御手段を制御し、前記第１ブームに対する第２ブームの姿勢を手動選択手段で選択した作業形態に適した姿勢に変更する操作制御手段とを備え、
前記操作制御手段は、前記手動選択手段で作業形態として深掘り・近辺作業が選択されたときは、前記第１ブームに対する前記第２ブームの角度を標準作業時の角度よりも小さくし、前記手動選択手段で作業形態として高所・遠方作業が選択されたときは、前記第１ブームに対する前記第２ブームの角度を標準作業時の角度よりも大きくすることを特徴とする２ピースブーム型作業機の操作駆動装置。
請求項１記載の２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、前記操作制御手段は、前記第１ブームに対する第２ブームの姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記手動選択手段で選択した作業形態に対応して予め設定された複数の第２ブームの姿勢を記憶した制御装置とを有し、この制御装置は、前記姿勢検出手段からの信号と前記手動選択手段からの信号を入力し、前記第２ブームが前記複数の第２ブームの姿勢のうち手動選択手段からの信号に対応した姿勢になるよう前記駆動制御手段を制御することを特徴とする２ピースブーム型作業機の操作駆動装置。
請求項２記載の２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、前記姿勢検出手段は前記第１ブームに対する第２ブームの角度を検出する角度センサであることを特徴とする２ピースブーム型作業機の操作駆動装置。
請求項２記載の２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、前記姿勢検出手段は前記第２ブームの油圧アクチュエータのストロークを検出する位置センサであることを特徴とする２ピースブーム型作業機の操作駆動装置。
請求項１記載の２ピースブーム型作業機の操作駆動装置において、前記手動選択手段は、運転席周囲のコンソールボックスに設けられていることを特徴とする２ピースブーム型作業機の操作駆動装置。