JP5320003B2 - Hydraulic control device for work machine - Google Patents
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Description
本発明は、油圧シリンダ及び複数の節部材を互いに枢着させた多関節型のフロント作業機を有する作業機械の油圧制御装置に関する。 The present invention relates to a hydraulic control device for a work machine having an articulated front work machine in which a hydraulic cylinder and a plurality of joint members are pivotally attached to each other.
従来、油圧ショベルに代表される作業機械において、2ピースブームや3ピースブームを含む多関節型フロント作業機を備えたものが開発されている。例えば、特許文献1には、上部旋回体に対して第1ブーム及び第2ブームを関節結合し、その先端にアーム及びバケットを関節結合してなる多関節型フロント作業機を備えた2ピースブーム作業機が記載されている。このような多関節型フロント作業機を備えた油圧ショベルは通常の油圧ショベルよりも作業範囲が広範であるため、油圧ショベルよりも上方の対象物(壁体や建造物など)を解体する作業と、下方の対象物(杭や基礎など)を解体,掘削する作業との両作業が必要な場合に用いて好適である。
ところで、多関節型フロント作業機はその基端部から先端部までの距離が長いため、油圧ショベル本体に対する枢着部や各節部材を支持する油圧シリンダに作用するモーメントが大きくなりやすい。特に、このような傾向は、アタッチメントとして解体用のブレーカやツインヘッダといった重量の大きいものを装着した場合に顕著となる。そのため、例えば多関節フロント作業装置を上方へ持ち上げた状態で建造物を解体しているときにブーム下げ操作を行うと、自重の負荷によりブームの下降速度が速くなりやすく、良好な操作性が得られないという課題がある。 By the way, the multi-joint type front working machine has a long distance from the base end portion to the tip end portion, and therefore, the moment acting on the pivoting portion with respect to the hydraulic excavator body and the hydraulic cylinder supporting each joint member tends to increase. In particular, such a tendency becomes prominent when a heavy object such as a breaker for disassembly or a twin header is attached as an attachment. Therefore, for example, if the boom lowering operation is performed when the building is dismantled with the articulated front work apparatus lifted upward, the lowering speed of the boom is likely to increase due to the load of its own weight, and good operability is obtained. There is a problem that it is not possible.
このような課題に対し、ブーム下げ方向への作動油流量を抑制することにより、ブームの作動速度を制限することも考えられる。すなわち、ブーム下降時に作動油が排出される側の作動油流路を予め狭めておくことで作動油の流速を抑制し、ブームの下降速度の加速を防止するものである。しかしながら、作動油流路を狭めてしまうと、下方の対象物の解体や掘削時におけるブームの下降速度も低下することになり、これもまた良好な作業性が得られない。 For such a problem, it is conceivable to limit the operating speed of the boom by suppressing the hydraulic oil flow rate in the boom lowering direction. That is, by narrowing the hydraulic fluid passage on the side from which hydraulic fluid is discharged when the boom is lowered, the flow velocity of the hydraulic fluid is suppressed and acceleration of the lowering speed of the boom is prevented. However, if the hydraulic oil flow path is narrowed, the lowering speed of the boom at the time of dismantling or excavation of the lower object is also lowered, and this also fails to obtain good workability.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、作業姿勢に関わらず良好な操作性及び作業性を獲得することができるようにした、作業機械の油圧制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulic control device for a work machine that can acquire good operability and workability regardless of the working posture. To do.
上記目的を達成するため、請求項1記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、上方の対象物を解体するための解体モードと下方の対象物を解体するための掘削モードとを有し、アッパブームシリンダ及びロアブームシリンダの伸縮によりアッパブーム及びロアブームからなる2ピースブームを駆動する作業機械の油圧制御装置であって、該解体モードと該掘削モードとを切り換える作業モード切換スイッチと、該アッパブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路(アッパ伸びパイロット回路)に介装された第一電磁比例減圧弁と、該アッパブームシリンダを短縮方向へ駆動するパイロット回路(アッパ縮みパイロット回路)に介装された第二電磁比例減圧弁と、該ロアブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路(ロア伸びパイロット回路)に介装された第三電磁比例減圧弁と、該アッパブームの先端高さ(H)を検出する高さ検出手段と、該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択されているときに、該第一電磁比例減圧弁の開度を絞る解体モード時制御手段と、該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ(H)が予め設定された第一高さ(h1)以上であるときに、該先端高さ(H)に応じて該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁の開度を絞る掘削モード時制御手段とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a hydraulic control device for a work machine according to
また、請求項2記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項1記載の構成に加え、該掘削モード時制御手段が、該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ(H)が該第一高さ(h1)よりも高い第二高さ(h2)以上であるときに、該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁を閉鎖することを特徴としている。
In addition to the configuration of
また、請求項3記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項1又は2記載の構成に加え、該高さ検出手段が、該アッパブームの仰角を検出する第一角度センサと、該ロアブームの仰角を検出する第二角度センサとを有することを特徴としている。
また、請求項4記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項1〜3の何れか1項に記載の構成に加え、該解体モード時制御手段が、該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さ(H)が予め設定された第三高さ(h3)未満であるときには、該先端高さ(H)が該第三高さ(h3)以上であるときよりも該第一電磁比例減圧弁の開度をさらに絞ることを特徴としている。
A hydraulic control device for a work machine according to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration according to the first or second aspect, includes a first angle sensor for detecting the elevation angle of the upper boom, And a second angle sensor for detecting an elevation angle of the lower boom.
Further, work machine hydraulic control device of the present invention described in
また、請求項5記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項4記載の構成に加え、該アッパブームシリンダ及び該ロアブームシリンダに作用する負荷を検出する負荷検出手段をさらに備え、該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第三高さを変更することを特徴としている。
また、請求項6記載の本発明の作業機械の油圧制御装置は、請求項5記載の構成に加え、該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第一電磁比例減圧弁の絞り開度を変更することを特徴としている。
The hydraulic control device for a work machine according to a fifth aspect of the present invention further includes load detection means for detecting a load acting on the upper boom cylinder and the lower boom cylinder in addition to the configuration of the fourth aspect. The third height is changed according to the magnitude of the load detected by the load detection means.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a hydraulic control device for a work machine according to the present invention, in addition to the configuration according to the fifth aspect, the first electromagnetic proportional pressure reduction according to the magnitude of the load detected by the load detecting means. It is characterized by changing the throttle opening of the valve.
本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項1)によれば、解体モード時にはアッパブームシリンダの伸長を抑制してアッパブームの落下を防止することができる。一方、掘削モード時にはアッパブームシリンダの伸長が抑制されないため、操作性を高めることができる。
また、掘削モード時にはアッパブームの先端高さが高くなるとアッパブームシリンダの短縮及びロアブームシリンダの伸長を抑制して、フロント作業機の上昇を防止することができる。これにより、掘削モード時のフロント作業機の動作範囲をオペレータに知らしめることができる。また、アッパブームの上昇が抑制されるため、その落下を確実に防止することができる。
According to the hydraulic control device for a work machine of the present invention (Claim 1), it is possible to prevent the upper boom from falling by suppressing the extension of the upper boom cylinder in the disassembly mode. On the other hand, since the extension of the upper boom cylinder is not suppressed in the excavation mode, the operability can be improved.
Further, when the tip height of the upper boom becomes high in the excavation mode, the shortening of the upper boom cylinder and the extension of the lower boom cylinder can be suppressed, and the front work machine can be prevented from rising. Thereby, the operator can be informed of the operating range of the front work machine in the excavation mode. Moreover, since the rise of the upper boom is suppressed, the fall can be reliably prevented.
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項2)によれば、アッパブームの先端の高さが第二高さを超えないようにフロント作業機の動作を制限することができる。また、掘削モード時におけるフロント作業機の可動範囲を高さ方向に切り分けることができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項3)によれば、簡素な構成で正確にアッパブームの先端高さを把握することができる。
Further, according to the hydraulic control device for a work machine of the present invention (Claim 2), the operation of the front work machine can be limited so that the height of the tip of the upper boom does not exceed the second height. Further, the movable range of the front work machine in the excavation mode can be divided in the height direction.
Further, according to the hydraulic control device for a work machine of the present invention (Claim 3), the tip height of the upper boom can be accurately grasped with a simple configuration.
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項4)によれば、解体モード時において、アッパブームの先端高さが低くなるほどアッパブームシリンダの伸長の抑制量が増加するため、アッパブームの落下を確実に防止することができる。
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項5)によれば、アッパブームシリンダの伸長の抑制量を増加させ始める高さを負荷の大きさに応じて変更することにより、より確実にアッパブームの落下を防止することができる。例えば、重量の大きいアタッチメントを着装したときには、重量の小さいアタッチメントを着装した場合よりも比較的高い位置から抑制量を増加させることができる。
Further, according to the hydraulic control device for a working machine of the present invention (Claim 4), in the dismantling mode, the amount of suppression of the extension of the upper boom cylinder increases as the tip height of the upper boom decreases. It can be surely prevented.
Further, according to the hydraulic control device for a work machine of the present invention (Claim 5), the height at which the amount of suppression of the extension of the upper boom cylinder starts to increase is changed according to the magnitude of the load, thereby ensuring more certainty. It is possible to prevent the upper boom from falling. For example, when a heavy attachment is worn, the amount of suppression can be increased from a relatively higher position than when a small attachment is worn.
また、本発明の作業機械の油圧制御装置(請求項6)によれば、負荷に応じた絞り制御により、操作性をより高めることができる。例えば、重いアタッチメントを装着している場合には、軽いアタッチメントを装着している場合よりも第一電磁比例減圧弁絞りを小さくすることで、フロント作業機を落ちにくくすることができる。また、アタッチメントの重量に関わらず、フロント作業機の動作速度を一定にすることも可能である。 Further, according to the hydraulic control device for a working machine of the present invention (Claim 6), the operability can be further improved by the throttle control according to the load. For example, when a heavy attachment is attached, the front work machine can be made harder to fall by making the first electromagnetic proportional pressure reducing valve throttle smaller than when a light attachment is attached. Further, it is possible to make the operation speed of the front work machine constant regardless of the weight of the attachment.
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図6は、本発明の一実施形態に係る作業機械の油圧制御装置を説明するためのものであり、図1は本油圧制御装置を搭載した解体作業機の全体構成を示す側面図であって解体モード時の姿勢を示す図、図2はその解体作業機の掘削モード時の姿勢を示す側面図、図3は本油圧制御装置の全体構成を示す油圧回路図及び制御ブロック図、図4は本油圧制御装置に係るコントローラの機能を示す制御ブロック図、図5は本油圧制御装置におけるロアブーム伸び側パイロット圧及びアッパブーム縮み側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフ、図6は本油圧制御回路におけるコントロール弁の開口特性を示すグラフである。
なお、図7は本発明の変形例としての油圧制御装置におけるアッパブーム伸び側パイロット圧の上限値の設定を示すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 6 are views for explaining a hydraulic control device for a working machine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a side view showing an overall configuration of a dismantling work machine equipped with the hydraulic control device. FIG. 2 is a side view showing the posture of the demolition work machine in the excavation mode, FIG. 3 is a hydraulic circuit diagram and a control block diagram showing the overall configuration of the hydraulic control device, FIG. 4 is a control block diagram showing the functions of the controller according to the hydraulic control apparatus, FIG. 5 is a graph showing the setting of the upper limit values of the lower boom extension side pilot pressure and the upper boom contraction side pilot pressure in the hydraulic control apparatus, and FIG. It is a graph which shows the opening characteristic of the control valve in a hydraulic control circuit.
FIG. 7 is a graph showing the setting of the upper limit value of the upper boom extension side pilot pressure in the hydraulic control apparatus as a modification of the present invention.
[1.全体構成]
本発明に係る油圧制御装置は、図1に示す解体作業機30に適用されている。この解体作業機30は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体31と、下部走行体31の上に旋回自在に搭載された上部旋回体32とを備えて構成される。上部旋回体32における前方側には、2ピースブームを備えたフロント作業機33及びオペレータが搭乗するキャブ38が装着されている。
[1. overall structure]
The hydraulic control apparatus according to the present invention is applied to a dismantling
フロント作業機33は、ロアブーム34,アッパブーム35,アーム36及びアタッチメントとしての破砕機37から構成されている。ロアブーム34は、上部旋回体32のフレーム39に対して起伏自在に枢着され、アッパブーム35はロアブーム34の先端に対して起伏自在に枢着されている。
フレーム39とロアブーム34との間には、ロアブーム34を上下方向へ揺動する油圧駆動式のロアブームシリンダ8が介装され、また、ロアブーム34とアッパブーム35との間には、アッパブーム35を上下方向へ揺動するアッパブームシリンダ7が介装されている。なお、本油圧制御装置はこれらのロアブームシリンダ8及びアッパブームシリンダ7の伸縮動作を制御するものである。また、ロアブームシリンダ8は二本設けられており、これらに係る油圧制御は同一である。
The
A hydraulically driven
この解体作業機30には、解体モード及び掘削モード二種類の作業モードが用意されている。解体モードとは解体作業機30よりも上方の対象物を解体するためのモードであり、図1に示すように、主にフロント作業機33を上方向へ伸ばした姿勢で作業する際に選択されるものである。一方、掘削モードとは解体作業機30よりも下方の対象物を解体又は掘削するためのモードであり、図2に示すように、主にフロント作業機33を下方向へ伸ばした姿勢で作業する際に選択されるモードである。これらの作業モードを択一的に切り換えるための作業モード切換スイッチ1は、キャブ38内に設けられている。なお作業モード切換スイッチ1で選択された作業モードの情報は、後述するコントローラ20へ入力されている。
The dismantling
アッパブーム35とロアブーム34との枢着部分には、アッパブーム35の仰角を検出するアッパブーム角度センサ2a(第一角度センサ)が設けられ、フレーム39とロアブーム34との枢着部分には、ロアブーム34の仰角を検出するロアブーム角度センサ2b(第二角度センサ)が設けられている。これらの角度センサ2a,2bで検出された角度は、後述するコントローラ20へ入力されてアッパブーム35の先端Tの高さHの算出に用いられている。本実施形態では、これらの角度センサ2a,2bがアッパブーム35の先端高さHを検出する高さ検出手段として機能している。
An upper
[2.回路構成]
図3に、アッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8の駆動に係る油圧回路を模式的に示す。なお、他のアクチュエータに係る油圧回路に関しては記載を省略している。
エンジン13によって駆動される油圧ポンプ11は、レギュレータ12を併設された容量可変型のポンプであり、アッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8の両方へ作動油を供給している。レギュレータ12は公知のポンプ容量可変手段であり、導入されるネガコン圧が高いほど油圧ポンプ11の吐出流量を減少させるように、また、ネガコン圧が低いほど吐出流量を増加させるように、油圧ポンプ11の斜板制御を実施する。
[2. Circuit configuration]
FIG. 3 schematically shows a hydraulic circuit for driving the
The
油圧ポンプ11とアッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8との間の油圧回路上にはそれぞれ、コントロール弁6a,6bが介装されている。これらのコントロール弁6a,6bはアッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8に対する作動油の流量及び流通方向を調整する弁であり、パイロット制御により流量制御スプール(ステム)位置をS1〜S3の三位置に切り替えて作動油の流量及び流通方向を可変制御できるパイロット式電磁流量制御弁として構成されている。
例えば、アッパブームシリンダ7用のコントロール弁6aのスプールがS1位置へと切り換えられると、油圧ポンプ11から吐出された作動油がアッパブームシリンダ7のヘッド室側へ供給されてアッパブームシリンダ7は伸長する。一方、スプールがS3位置へと切り換えられると、作動油がアッパブームシリンダ7のロッド室側へ供給されてアッパブームシリンダ7は短縮する。また、ロアブームシリンダ8用のコントロール弁6bのスプールがS3位置へと切り換えられると、作動油がロアブームシリンダ8のヘッド室側へ供給されてロアブームシリンダ8は伸長する。
For example, when the spool of the
以下、アッパブームシリンダ7側のコントロール弁6aにおいて、スプールを中立のS2位置からS1位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をアッパ伸びパイロット回路L1と呼び、スプールをS3位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をアッパ縮みパイロット回路L2と呼ぶ。また、ロアブームシリンダ8側のコントロール弁6bにおいて、スプールを中立のS2位置からS3位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をロア伸びパイロット回路L3と呼び、スプールをS1位置へと切り換える方向にパイロット圧を導入する回路をロア縮みパイロット回路L4と呼ぶ。
Hereinafter, in the
アッパ伸びパイロット回路L1及びアッパ縮みパイロット回路L2は、アッパブーム35の操作レバーへの操作量に応じて開閉するリモコン弁16の二次側に接続されている。一方、ロア伸びパイロット回路L3及びロア縮みパイロット回路L4は、ロアブーム34の操作レバーへの操作量に応じて開閉するリモコン弁17の二次側に接続されている。これらの各パイロット回路L1〜L4は、オペレータの操作量に応じたパイロット圧を各コントロール弁6a,6bに伝達する。
The upper extension pilot circuit L1 and the upper contraction pilot circuit L2 are connected to the secondary side of the
図3に示すように、アッパ伸びパイロット回路L1,アッパ縮みパイロット回路L2及びロア伸びパイロット回路L3のそれぞれの回路上には、伝達されるパイロット圧を電磁制御で抑制する電磁比例減圧弁3,4,5が介装されている。アッパ伸びパイロット回路L1上の第一電磁比例減圧弁3は、アッパブーム35の伸び操作に対応するリモコン弁16aから伝達されるパイロット圧の上限値を制限するものである。同様に、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5はそれぞれ、アッパブーム35の縮み操作に対応するリモコン弁16b及びロアブーム34の伸び操作に対応するリモコン弁17aから伝達されるパイロット圧の上限値を制限する。これらの電磁比例減圧弁3,4,5は、コントローラ20によってその開度を制御されている。
As shown in FIG. 3, on each of the upper extension pilot circuit L1, the upper contraction pilot circuit L2 and the lower extension pilot circuit L3, electromagnetic proportional
[3.コントローラ構成]
コントローラ20は、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスとして提供されている。図4に示すように、コントローラ20は、部材データ記憶器21,姿勢演算器22,最大信号発生器23,出力設定器24(掘削モード時制御手段の一つ),第一信号切換器25(掘削モード時制御手段の一つ),解体作業信号発生器26及び第二信号切換器27(解体モード時制御手段)を備えて構成されている。 なお、これらの構成を電子回路として、あるいはソフトウェアとして設けてもよい。
[3. Controller configuration]
The
本コントローラ20の入力側には、前述の作業モード切換スイッチ1,アッパブーム角度センサ2a及びロアブーム角度センサ2bが接続されている。作業モード切換スイッチ1で選択された作業モードの情報は、第一信号切換器25及び第二信号切換器27へ入力されている。
部材データ記憶器21には、ロアブーム34の基端(フレーム39との枢着中心)から先端(アッパブーム35との枢着中心)までの長さと、アッパブーム35の基端(ロアブーム34との枢着中心)から先端までの長さが記憶されている。
Connected to the input side of the
The
姿勢演算器22は、アッパブーム角度センサ2a及びロアブーム角度センサ2bで検出された各仰角と、部材データ記憶器21に記憶された長さに基づき、アッパブーム35の先端高さHを算出するものである。ここで算出された先端高さHは出力設定器24へと入力されている。
出力設定器24は、先端高さHに応じてアッパ縮みパイロット回路L2及びロア伸びパイロット回路L3のパイロット圧の上限値を設定するものである。ここでは図5のグラフに示すように、先端高さHが予め設定された第一高さh1未満である場合には十分に高い上限値が設定されており、パイロット圧は抑制されない。一方、先端高さHが第一高さh1以上である場合には、先端高さHが高いほど上限値が低く制限され、第二高さh2以上になるとゼロに設定されている。ここで設定されたパイロット圧の上限値は、第一信号切換器25の掘削側に入力されている。
The
The
最大信号発生器23は、十分に高いパイロット圧の上限値を設定するものである。ここで設定されるパイロット圧の上限値とは、アッパブーム35の操作レバーやロアブーム34の操作レバーをフル操作した場合にパイロット回路L1〜L4に生じる最大のパイロット圧に対応する値のことを意味しており、パイロット圧を抑制しない場合に用いられる。ここで設定されたパイロット圧の上限値は、第一信号切換器25の解体側及び第二信号切換器27の掘削側に入力されている。
The
解体作業信号発生器26は、最大信号発生器23での設定に係るパイロット圧の上限値よりも低圧の上限値を設定するものである。ここで設定される上限値は、解体作業機30がフロント作業機33を上方向へ伸ばした姿勢のときに、フロント作業機33の下降速度を抑制するための信号であり、第二信号切換器27の解体側へと入力されている。
第一信号切換器25及び第二信号切換器27は、選択されている作業モードに応じて各電磁比例減圧弁3,4,5の開度を選択的に制御するものである。まず、第一信号切換器25は、作業モード切換スイッチ1で選択されている作業モードが解体モードである場合には、入力されている二種類の上限値のうち、最大信号発生器23から入力されている上限値を選択して、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度を制御する。一方、作業モードが掘削モードである場合には、出力設定器24から入力されている上限値を選択して、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度を制御する。
The dismantling
The
また、第二信号切換器27は、作業モードが解体モードである場合には、解体信号発生器26から入力されている上限値を選択して、第一電磁比例減圧弁3の開度を制御する。一方、作業モードが掘削モードである場合には、最大信号発生器23から入力されている上限値を選択して、第一電磁比例減圧弁3の開度を制御する。
本実施形態の油圧制御装置におけるコントローラ20での制御内容をまとめると以下の通りとなる。
Further, when the work mode is the dismantling mode, the second
The control contents of the
上述の通り、出力設定器24及び第一信号切換器25は、作業モード切換スイッチ1で掘削モードが選択され、かつ、先端高さHが予め設定された第一高さh1以上であるときに、先端高さHに応じて第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度を絞る掘削モード時制御手段として機能している。また、第二信号切換器27は、作業モード切換スイッチ1で解体モードが選択されているときに、第一電磁比例減圧弁3の開度を絞る解体モード時制御手段として機能している。
As described above, the
[4.作用]
[4−1.解体モード時]
図1に示すように、上方の対象物の解体作業時には、作業モード切換スイッチ1がオペレータに操作されて解体モードが選択される。解体モード時には、アッパ伸びパイロット回路L1のパイロット圧の上限値が解体作業信号発生器26で設定された値に制限され、第一電磁比例減圧弁3の開度が絞られる。これにより、オペレータがアッパブーム35の操作レバーを下げ方向へ操作したときに、アッパ伸びパイロット回路L1を介してコントロール弁6aに伝達されるパイロット圧が制限される。
[4. Action]
[4-1. In dismantling mode]
As shown in FIG. 1, at the time of dismantling work on the upper object, the dismantling mode is selected by operating the work
図6にコントロール弁6aの開口特性を示す。コントロール弁6aのスプールは、入力されるパイロット圧の大きさ(すなわち、一般的にはレバー操作量)に応じて移動し、センタバイパス方向,シリンダ方向,及びタンク方向への流路開口を同時に制御している。本実施形態の油圧回路では、コントロール弁6aに入力されるパイロット圧の最大値が制限されるため、その最大値のパイロット圧でスプールが移動する位置Bとコントロール弁6aの中立時におけるスプールの位置Oとの間でそれぞれの流路開口が設定されることになる。
FIG. 6 shows the opening characteristics of the
したがって、アッパブームシリンダ7のヘッド室側へ供給される作動油流量が減少してアッパブームシリンダ7が伸長しにくくなるとともに、ロッド室側からタンク15への戻り油流量も減少してアッパブーム35の落下が抑制される。
また、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度は最大に開放され、アッパ縮みパイロット回路L2及びロア伸びパイロット回路L3のパイロット圧は制限されない。これにより、リモコン弁16b,17aの二次圧は、レバー操作に応じた大きさのままそれぞれコントロール弁6a,6bへ導入されるため、アッパブーム35の上げ動作,ロアブーム34の下げ動作,そしてロアブーム34の上げ動作は速度制限されることなくスムーズになる。
Accordingly, the flow rate of hydraulic oil supplied to the head chamber side of the
Further, the opening degrees of the second electromagnetic proportional
[4−2.掘削モード時]
図2に示すように、下方の対象物の解体,掘削作業時には、作業モード切換スイッチ1がオペレータに操作されて掘削モードが選択される。掘削モード時には、第一電磁比例減圧弁3の開度は最大に開放され、アッパ伸びパイロット回路L1のパイロット圧は制限されない。コントロール弁6aの流路開口は、スプール位置(バルブストローク)が図6中の位置Oと位置Aとの間で設定される。これにより、リモコン弁16aの二次圧はレバー操作に応じた大きさのままそれぞれコントロール弁6aへ導入されるため、アッパブーム35の下げ動作とロアブーム34の上げ動作は速度制限されることなくスムーズになる。
[4-2. In excavation mode]
As shown in FIG. 2, at the time of dismantling and excavation work of the lower object, the work
一方、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度は、図2中に示されたアッパブーム35の先端Tの高さHに応じて制御される。
先端高さHが第一高さh1未満である場合には、コントローラ20の出力設定器24で十分に高いパイロット圧の上限値が設定されるため、アッパ縮みパイロット回路L2及びロア伸びパイロット回路L3のパイロット圧は抑制されない。したがって、解体モード時と同様に、アッパブーム35の上げ動作とロアブーム34の下げ動作についても速度制限されることなくスムーズになる。
On the other hand, the opening degree of the second electromagnetic proportional
When the tip height H is less than the first height h 1 , a sufficiently high pilot pressure upper limit value is set by the
先端高さHが第一高さh1以上になるまでフロント作業機33が持ち上げられると、コントローラ20の出力設定器24でその高さHに応じてパイロット圧の上限値が低められる。これにより、例えばアッパブーム35の操作レバーが上げ方向へフル操作されたとすると、その操作量に応じた大きな二次圧がリモコン弁16bから出力されるものの、アッパ縮みパイロット回路L2に介装された第二電磁比例減圧弁4において減圧されるため、コントロール弁6aのスプールの作動量が小さくなる。したがって、アッパブームシリンダ7の縮小動作の速度が抑制され、アッパブーム35がゆっくりと上げ方向に移動する。また、ロアブームシリンダ8の伸長方向の速度も抑制されるため、ロアブーム34の上げ方向への動作も緩慢となる。
When the
さらに、先端高さHが第二高さh2以上になるまでフロント作業機33が持ち上げられると、出力設定器24で設定されるパイロット圧の上限値がゼロになる。したがって、アッパブームシリンダ7の縮小動作とロアブームシリンダ8の伸長動作が禁止されることになり、アッパブーム35及びロアブーム34はそれ以上上へ移動しない。
Further, when the tip height H
[5.効果]
このように、本油圧制御回路によれば、フロント作業機33が上方に位置している解体モード時にはアッパブームシリンダ7の伸長を抑制してアッパブーム35の落下を防止することができる。例えば、重量の大きい破砕機37のようなアタッチメントを装着していたとしても、自重によってフロント作業機33の姿勢が下がることはない。一方、フロント作業機33が下方に位置している掘削モード時にはアッパブームシリンダ7の伸長方向への動作が抑制されないため、良好な操作性及び作業性を獲得することができる。
[5. effect]
As described above, according to the hydraulic control circuit, it is possible to prevent the
また、掘削モード時には、アッパブーム35の先端高さHが高くなるとアッパブームシリンダ7の短縮方向への動作とロアブームシリンダ8の伸長方向への動作を抑制して、フロント作業機33の上昇を防止することができる。これにより、掘削モード時のフロント作業機33の動作範囲をオペレータに知らしめることができる。また、アッパブーム35,ロアブーム34の上昇が抑制されるため、その落下を確実に防止することができる。
Further, in the excavation mode, when the tip height H of the
特に、本願発明では、先端高さHが第一高さh1以上になると、たとえフルレバー操作したとしてもアッパブーム35,ロアブーム34がゆっくりと動作するようになり、さらに第二高さh2で停止するため、フロント作業機33の可動範囲を高さ方向に切り分けることができる。
In particular, in the present invention, when the tip height H becomes equal to or higher than the first height h 1 , even if the full lever is operated, the
また、アッパブーム角度センサ2a及びロアブーム角度センサ2bで検出された各仰角に基づいてアッパブーム35の先端高さHを算出するため、簡素な構成で誤差の少ない正確な演算が可能であり、ひいては正確な制御が可能となる。
このように、本発明の作業機械の油圧制御装置によれば、作業姿勢に関わらず良好な操作性及び作業性を獲得することができる。
Further, since the tip height H of the
Thus, according to the hydraulic control device for a work machine of the present invention, good operability and workability can be obtained regardless of the work posture.
[6.変形例]
続いて、上述の実施形態に対する変形例を説明する。上述の実施形態では、解体モード時にはアッパブーム35の先端高さHが制御に用いられていないものが示されているが、先端高さHに応じて第一電磁比例減圧弁3の開度を制御することも考えられる。
[6. Modified example]
Then, the modification with respect to the above-mentioned embodiment is demonstrated. In the above-described embodiment, the tip height H of the
例えば、コントローラ20の解体作業信号発生器26で設定されるパイロット圧の上限値を、先端高さHが低いほど低下させてもよい。すなわち、図7に示すように、先端高さHが予め設定された所定の第三高さh3未満の姿勢のときには、第三高さh3以上の姿勢のときよりもパイロット圧の上限値の制限を大きくして第一電磁比例減圧弁3の開度をさらに絞る。このような制御により、解体モード時に先端高さHが低くなるに連れてアッパブーム35を下がりにくくすることができ、フロント作業機33の落下防止効果をさらに高めることができる。
For example, the upper limit value of the pilot pressure set by the dismantling
なお、第三高さh3の設定値は任意であり、第一高さh1や第二高さh2とは無関係に設定してもよいし、あるいは、第二高さh2と第三高さh3とを同一に設定してもよい。また、先端高さHが低くなり過ぎた場合にパイロット圧の上限値をゼロに設定すれば、それ以上の下げ操作を禁止することも可能である。
本変形例の油圧制御装置におけるコントローラ20での制御内容をまとめると以下の通りとなる。
The setting value of the third height h 3 is arbitrary, and the first height h 1 and the second height h 2 may be set independently, or the second height h 2 a it may be set to the same with the three height h 3. Further, if the upper limit value of the pilot pressure is set to zero when the tip height H becomes too low, further lowering operation can be prohibited.
The control contents of the
また、図7に示すようなパイロット圧の上限値が、先端高さHに対して予め設定された関数で与えられる構成だけでなく、アッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8に作用する負荷の大きさに応じて変更可能とすることも考えられる。例えば、公知の負荷圧センサや油圧シリンダのストローク変動速度を検出するセンサ等を用いて負荷の大きさを算出し、負荷が大きいほど第一電磁比例減圧弁3の開度を絞るように構成する。このような負荷に応じた絞り制御により、操作性をより高めることができる。
In addition to the configuration in which the upper limit value of the pilot pressure as shown in FIG. 7 is given by a function set in advance with respect to the tip height H, the load acting on the
すなわち、重いアタッチメントを装着している場合には、軽いアタッチメントを装着している場合よりも第一電磁比例減圧弁絞りを小さくすることで、フロント作業機33を落ちにくくすることができる。また、アタッチメントの重量に関わらず、フロント作業機33の動作速度を一定にすることも可能である。
That is, when the heavy attachment is attached, the
また、そのような第一電磁比例減圧弁3における絞り制御を開始する先端高さHを負荷の大きさに応じて変更することも考えられる。このような制御により、より確実にアッパブーム34の落下を防止することができる。例えば、重量の大きいアタッチメントを着装したときには、重量の小さいアタッチメントを着装した場合よりも比較的高い位置から抑制量を増加させることができる。
It is also conceivable to change the tip height H for starting the throttle control in the first electromagnetic proportional
なお、アッパブームシリンダ7及びロアブームシリンダ8に作用する負荷の大きさに応じた開度制御は、第一電磁比例減圧弁3だけでなく、第二電磁比例減圧弁4及び第三電磁比例減圧弁5の開度制御にも適用可能である。
In addition, the opening degree control according to the magnitude | size of the load which acts on the
[7.その他]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、アッパブーム角度センサ2a及びロアブーム角度センサ2bがアッパブーム35及びロアブーム34のそれぞれの仰角を検出しているが、アッパブーム35及びロアブーム34の相対的な角度や、ロアブーム34と上部旋回体32(あるいはフレーム39)との相対角度を検出する構成としてもよい。なおこの場合、解体作業機30の車体の傾きを考慮して先端高さHを算出してもよい。
[7. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the upper
また、上述の実施形態では、破砕機37をアタッチメントとして備えた解体作業機30に本発明を適用したものを例示したが、一般的な油圧ショベルをはじめとして、ブルドーザやホイールローダ,油圧式クレーン等様々な作業機械の油圧回路に適用することが可能である。
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the dismantling
1 作業モード切換スイッチ
2a アッパブーム角度センサ(高さ検出手段の一つ)
2b ロアブーム角度センサ(高さ検出手段の一つ)
3 第一電磁比例減圧弁
4 第二電磁比例減圧弁
5 第三電磁比例減圧弁
6a,6b コントロール弁
7 アッパブームシリンダ
8 ロアブームシリンダ
11 油圧ポンプ
12 レギュレータ
13 エンジン
14 パイロットポンプ
15 タンク
16,17 リモコン弁
20 コントローラ
21 部材データ記憶器
22 姿勢演算器
23 最大信号発生器
24 出力設定器(掘削モード時制御手段の一つ)
25 第一信号切換器(掘削モード時制御手段の一つ)
26 解体作業信号発生器
27 第二信号切換器(解体モード時制御手段)
30 解体作業機
33 フロント作業機
34 ロアブーム
35 アッパブーム
L1 アッパ伸びパイロット回路
L2 アッパ縮みパイロット回路
L3 ロア伸びパイロット回路
L4 ロア縮みパイロット回路
1 Work
2b Lower boom angle sensor (one of height detection means)
3 First electromagnetic proportional
25 1st signal switcher (one of the control means during excavation mode)
26 Demolition
30
Claims (6)
該解体モードと該掘削モードとを切り換える作業モード切換スイッチと、
該アッパブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路に介装された第一電磁比例減圧弁と、
該アッパブームシリンダを短縮方向へ駆動するパイロット回路に介装された第二電磁比例減圧弁と、
該ロアブームシリンダを伸長方向へ駆動するパイロット回路に介装された第三電磁比例減圧弁と、
該アッパブームの先端高さを検出する高さ検出手段と、
該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択されているときに、該第一電磁比例減圧弁の開度を絞る解体モード時制御手段と、
該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが予め設定された第一高さ以上であるときに、該先端高さに応じて該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁の開度を絞る掘削モード時制御手段とを備えた
ことを特徴とする、作業機械の油圧制御装置。 Work to drive a two-piece boom composed of an upper boom and a lower boom by expanding and contracting the upper boom cylinder and the lower boom cylinder, having a dismantling mode for disassembling the upper object and an excavation mode for disassembling the lower object A hydraulic control device for the machine,
A work mode switch for switching between the dismantling mode and the excavation mode;
A first electromagnetic proportional pressure reducing valve interposed in a pilot circuit for driving the upper boom cylinder in the extending direction;
A second electromagnetic proportional pressure reducing valve interposed in a pilot circuit for driving the upper boom cylinder in a shortening direction;
A third electromagnetic proportional pressure reducing valve interposed in a pilot circuit for driving the lower boom cylinder in the extending direction;
Height detecting means for detecting the tip height of the upper boom;
When the dismantling mode is selected with the work mode switch, the dismantling mode time control means for restricting the opening of the first electromagnetic proportional pressure reducing valve;
When the excavation mode is selected by the work mode changeover switch and the tip height detected by the height detecting means is equal to or higher than a preset first height, A hydraulic control device for a work machine, comprising: an excavation mode control means for restricting an opening degree of the second electromagnetic proportional pressure reducing valve and the third electromagnetic proportional pressure reducing valve.
該作業モード切換スイッチで該掘削モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが該第一高さよりも高い第二高さ以上であるときに、該第二電磁比例減圧弁及び該第三電磁比例減圧弁を閉鎖する
ことを特徴とする、請求項1記載の作業機械の油圧制御装置。 The excavation mode control means is
When the excavation mode is selected by the work mode changeover switch and the tip height detected by the height detection means is equal to or higher than a second height higher than the first height, the second electromagnetic The hydraulic control device for a work machine according to claim 1, wherein the proportional pressure reducing valve and the third electromagnetic proportional pressure reducing valve are closed.
該アッパブームの仰角を検出する第一角度センサと、
該ロアブームの仰角を検出する第二角度センサとを有する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の作業機械の油圧制御装置。 The height detection means
A first angle sensor for detecting an elevation angle of the upper boom;
The hydraulic control device for a work machine according to claim 1, further comprising a second angle sensor that detects an elevation angle of the lower boom.
該作業モード切換スイッチで該解体モードが選択され、かつ、該高さ検出手段で検出された該先端高さが予め設定された第三高さ未満であるときには、該先端高さが該第三高さ以上であるときよりも該第一電磁比例減圧弁の開度をさらに絞る
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の作業機械の油圧制御装置。 該解body mode control means,
When the dismantling mode is selected by the work mode changeover switch and the tip height detected by the height detection means is less than a preset third height, the tip height is the third height. The hydraulic control device for a work machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the opening degree of the first electromagnetic proportional pressure reducing valve is further reduced than when the height is equal to or higher than the height.
該負荷検出手段で検出された該負荷の大きさに応じて、該第三高さを変更する
ことを特徴とする、請求項4記載の作業機械の油圧制御装置。 Load detecting means for detecting a load acting on the upper boom cylinder and the lower boom cylinder;
5. The hydraulic control device for a work machine according to claim 4, wherein the third height is changed according to the magnitude of the load detected by the load detection means.
ことを特徴とする、請求項5記載の作業機械の油圧制御装置。 6. The hydraulic control device for a work machine according to claim 5, wherein the throttle opening of the first electromagnetic proportional pressure reducing valve is changed according to the magnitude of the load detected by the load detecting means.
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