JP5305161B2

JP5305161B2 - 建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置

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Publication number: JP5305161B2
Application number: JP2009163539A
Authority: JP
Inventors: 行宏門馬
Original assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pneumatic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: JP2011017213A

Description

この発明は、建設機械のアーム先端部に着脱自在に、かつ、旋回自在に取付けられる圧砕機・切断機・フォークグラブ等のアタッチメントの油圧シリンダおよび油圧モータを油圧によって制御する油圧制御装置に関する。

図９に示すように、ブーム３１およびアーム３２を有する建設機械３０でもって建築物の破砕や切断による解体、および、解体後の破砕物の移動ならびにトラックへの積み込み等の作業を行う場合、その建設機械３０のアーム３２の先端部にアタッチメント４０を取付けて作業を行うようにしている。

なお、説明の都合上、解体対象物や、解体後の破砕物、切断物等を単に作業対象物という。

解体作業に用いられるアタッチメント４０として、図１０に示したものが従来から知られている。このアタッチメント４０は、アーム３２の先端部に着脱自在に取付けられるブラケット４１に、旋回台４２と、その旋回台４２の旋回駆動用の油圧モータＭを配置し、上記旋回台４２に一対の圧砕アーム４４、４５を開閉可能に支持し、その一対の圧砕アーム４４、４５を油圧シリンダＳによって開閉させるようにしている。

上記アタッチメント４０による破砕・切断作業においては、一対の圧砕アーム４４、４５の開閉と旋回台４２の旋回とによって建築物を解体するようにしている。

ここで、アタッチメント４０の油圧モータＭおよび油圧シリンダＳは建設機械の油圧によって制御されるが、上記油圧モータＭと油圧シリンダＳをそれぞれ独立した油圧系統で制御する構成であると、それぞれの油圧系統に油の送り配管と戻り配管を必要とするため、４本の配管をブーム３１およびアーム３２に付設して、アタッチメント４０まで延接しなければならないことになり、配管作業に非常に手間がかかると共に、油圧配管が複雑化してコストが高くなるという問題が生じる。

そのような問題を解決するため、特許文献１では、ブーム３１およびアーム３２に２本の配管のみを施すことによってアタッチメント４０に設けられた油圧モータＭと油圧シリンダＳを制御することができるようにした油圧制御装置を提案している。

特許第３１９０６１８号公報

ところで、特許文献１に記載された油圧制御装置においては、油圧シリンダへの送り配管および戻し配管をそれぞれ分岐し、その分岐送り配管および分岐戻し配管を油圧モータに接続し、上記分岐送り配管にシーケンスバルブを設け、上記油圧シリンダが収縮し、ストロークエンドに達して送り配管の圧力が所定圧以上に上昇したとき、上記シーケンスバルブを切り換えて油圧モータを作動させる構成であるため、旋回を必要としても油圧モータのみを直ちに単独で旋回操作することができず、しかも、シーケンスバルブはマニュアル操作でなく、油圧シリンダをストロークエンドまで収縮させないと切り換えることができないため、解体等の作業を効率よく行なうことができないという不都合がある。

また、油圧シリンダを収縮させた状態で油圧モータを回転させるようにしているため、特にフォークグラブの場合に必要な一対の爪を閉じて作業対象物を掴んだ状態で、その作業対象物の向きを変更することができないという不都合もある。

さらに、油圧シリンダから油圧モータへの切り換えをシーケンスバルブによって行なう構成であるため、油圧モータへの油圧の供給方向は一方向となって旋回台を一方向にしか旋回させることができず、作業性が悪いという不都合もある。

この発明の課題は、油圧シリンダと油圧モータの作動の切り換えを素早く行うことができ、必要な時に直ちに旋回させることができるようにした建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、作業アーム開閉用の油圧シリンダのボトム室に伸長用油路を接続し、油圧シリンダのロッド室に収縮用油路を接続し、その伸長用油路と収縮用油路とに油圧ポンプから吐出される圧油を切り換えて供給する操作バルブを設け、前記伸長用油路から油圧モータに接続される第１分岐油路を分岐し、かつ、前記収縮用油路から油圧モータに接続される第２分岐油路を分岐し、前記第１分岐油路および第２分岐油路のそれぞれを、前記油圧モータの作動を制御するソレノイド操作の切換バルブに接続し、前記第２分岐油路に前記切換バルブに向けて圧油が送り込まれるのを阻止するチェックバルブを組込み、前記伸長用油路には、第１分岐油路の分岐位置からボトム室に至る部分に、前記油圧モータに供給される圧油をパイロット圧として閉鎖状態に保持されるパイロット操作の方向制御バルブを組込んだ構成を採用したのである。

ここで、作業アームとは、作業対象物を圧砕する圧砕アームや、破砕物を掴む爪、切断対象物を切断する切断アーム、あるいは、フォーク等をいう。

上記の構成からなる油圧制御装置において、オペレータの操作によって操作バルブを油圧ポンプからの圧油が伸長用油路に送り込まれる順方向位置に切り換えると、油圧ポンプから吐出される圧油は開放状態の方向制御バルブから油圧シリンダのボトム室に送り込まれるため、油圧シリンダが伸長する。このとき、油圧シリンダのロッド室の油は収縮用油路からタンクに戻される。

また、操作バルブを油圧ポンプからの圧油が収縮用油路に送り込まれる逆方向位置に切り換えると、油圧ポンプから吐出される圧油は収縮用油路に送り込まれて、油圧シリンダのロッド室に流入するため、油圧シリンダが収縮する。このとき、油圧シリンダのボトム室の油は伸長用油路から方向制御バルブを通ってタンクに戻される。

上記操作バルブを順方向位置に切り換えた状態において、第１分岐油路が油圧モータに連通する順方向位置に切換バルブを切り換えると、油圧ポンプから吐出される圧油は油圧モータに送り込まれるため、油圧モータが回転する。このとき、油圧モータから排出される油は切換バルブを通って第２分岐油路に流れ込み、収縮用油路から操作バルブ内を流れてタンクに戻される。

また、油圧モータに供給される圧油の一部は、方向制御バルブのパイロット油路に送り込まれるため、方向制御バルブは閉鎖状態に保持される。このため、伸長用油路に送り込まれる圧油が油圧シリンダのボトム室に送り込まれるようなことはなく、油圧シリンダは作動しない。このため、油圧シリンダの伸長によって閉じる方向に揺動する一対の作業アームが作業対象物を挟持する状態にあっても、作業対象物は挟持状態に保持されて落下するようなことはない。

油圧モータの作動時、仮に、方向制御バルブからのわずかな圧油の漏れ等によって、油圧シリンダが作動しても、その油圧シリンダは伸長する方向に動くので、一対の作業アームは閉じる方向に揺動することになる。このため、作業対象物は一対の作業アームによってより強く挟持されることになり、作業対象物が落下するようなことはない。

また、操作バルブが逆位置にあり、作業アームが開いた状態にあっても、操作バルブを順方向位置に、切換バルブを順方向または逆方向位置に切り換えることにより、作業アームの閉・開状態に関係なく油圧モータを作動させることができる。

このように、作業アーム等の開閉状態に関係なく、回転が必要となった時点でいつでも操作バルブを順方向位置に切り換えて、ソレノイド操作の切換バルブの切り換えを行なうことにより、油圧モータを直ちに始動させることができるため、圧砕、解体等の作業を効率よく行なうことができる。

ここで、油圧モータが一方向回転のモータである場合は、切換バルブとして、単一ソレノイド・ばねオフセット形の２位置切換弁を採用するとよい。上記切換バルブとして、油圧モータの正転用ポートと逆転用ポートとに圧油を切り換えて供給可能なソレノイド操作の４ポート３位置切換弁を採用することにより、油圧モータを正回転方向および逆回転方向の２方向に回転させることができるため、作業アームで挟持した作業対象物の向きを作業に適切な向きに素早く変更することができ、作業効率をより向上させることができる。

この発明に係る建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置において、方向制御バルブは、ロジックバルブからなるものであってもよく、あるいは、パイロットチェックバルブからなるものであってもよい。

上記のように、この発明においては、油圧ポンプから吐出される圧油が伸長用油路に供給される状態で切換バルブの切り換えを行なうことによって油圧モータを直ちに作動させることができるため、解体や積み込み等の作業を効率よく行なうことができる。

また、油圧ポンプから吐出される圧油が伸長用油路に供給される状態で油圧シリンダから油圧モータへの作動の切り換えを行なうようにしているため、旋回中に誤って切換バルブを中立位置に切り換えた場合、油圧シリンダは一対の作業アームを閉じる方向に揺動させるため、仮に一対の作業アームが作業対象物を挟持している状態であっても、一対の作業アームは作業対象物の挟持を解除することがなく、安全性を確保できる。

この発明に係る建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置の第１の実施の形態を示す油圧回路図油圧シリンダの伸長状態を示す油圧回路図油圧シリンダの収縮状態を示す油圧回路図油圧モータの正回転状態を示す油圧回路図油圧モータの逆回転状態を示す油圧回路図油圧制御装置の第２の実施の形態を示す油圧回路図油圧制御装置の第３の実施の形態を示す油圧回路図油圧制御装置の第４の実施の形態を示す油圧回路図建設機械を示す正面図図９に示すアタッチメントの一部切欠正面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する図１は、図１０に示す圧砕機からなるアタッチメント４０の油圧モータＭと油圧シリンダＳを油圧によって制御するようにした油圧制御装置の第１の実施の形態を示す。図示のように、中立ブロック形の４ポート３位置切換弁からなる操作バルブ１はオペレータのペダルの操作によって切換えられるようになっている。その操作バルブ１のＰポートとタンク２とは給油通路３により接続され、その給油通路３に油圧ポンプ４が組込まれている。

また、操作バルブ１のＴポートとタンク２は戻り通路５により接続されている。

操作バルブ１のＡポートと油圧シリンダＳのボトム室ａは伸長用油路６により接続され、一方、操作バルブ１のＢポートと油圧シリンダＳのロッド室ｂは収縮用油路７で接続されている。

伸長用油路６から分岐する第１分岐油路１１は切換バルブＶ_１のＰポートに接続され、一方、収縮用油路７から分岐する第２分岐油路１２は切換バルブＶ_１のＴポートに接続されている。

切換バルブＶ_１は、ソレノイド操作の４ポート３位置切換弁からなり、その切換バルブＶ_１のＡポートに接続された正転用油路１３は油圧モータＭの正転用ポートＭＰ_１に接続されている。また、切換バルブＶ_１のＢポートに接続された逆転用油路１４は油圧モータＭの逆転用ポートＭＰ_２に接続されている。

切換バルブＶ_１の一端のソレノイドＳＯＬ_１は操作スイッチＳＷ_１の操作により作動し、上記操作スイッチＳＷ_１をＯＮにすると、切換バルブＶ_１は第１分岐油路１１と正転用油路１３とが連通する順方向位置に切り換わるようになっている。

また、切換バルブＶ_１の他端のソレノイドＳＯＬ_２はオペレータにより操作される操作スイッチＳＷ_２の操作により作動し、上記操作スイッチＳＷ_２をＯＮにすると、切換バルブＶ_１は第１分岐油路１１と逆転用油路１４とが連通する逆方向位置に切り換わるようになっている。

第２分岐油路１２にはチェックバルブ１５が組込まれている。チェックバルブ１５は、第２分岐油路１２に送り込まれた圧油が切換バルブＶ_１に向けて流れるのを防止するようになっている。

油圧シリンダＳのボトム室ａに連通する前記の伸長用油路６には、第１分岐油路１１の分岐位置からボトム室ａに至る部分にパイロット操作タイプの方向制御バルブとしてのロジックバルブ２０が組込まれている。

一方、正転用油路１３と逆転用油路１４間には、２つの供給口と１つの吐出口を有するシャトル弁２１が組込まれている。この場合、シャトル弁２１は、一方の供給口が正転用油路１３と連通し、他方の供給口が逆転用油路１４と連通する組込みとされている。

ロジックバルブ２０は、シャトル弁２１の吐出口から吐出される圧油をパイロット圧として作動し、そのパイロット圧が付加されると閉鎖状態となって伸長用油路６に供給される圧油が油圧シリンダＳのボトム室ａに流れ込むのを阻止するようになっている。

第１の実施の形態で示す油圧制御装置は上記の構造からなり、油圧シリンダＳを伸長させる場合は、図２に示すように、オペレータによるペダル操作によって油圧ポンプ４から吐出される圧油が伸長用油路６に供給される順方向位置に操作バルブ１を切り換える。

操作バルブ１の上記のような切り換え状態において、油圧ポンプ４を駆動すると、その油圧ポンプ４から吐出される圧油は給油通路３から伸長用油路６および第１分岐油路１１に送り込まれる。

このとき、切換バルブＶ_１は中立位置（閉鎖状態）にあるため、油圧モータＭは回転しない。また、シャトル弁２１に圧油が供給されないため、ロジックバルブ２０にパイロット圧が付加されず、ロジックバルブ２０は開放し得る状態にある。

このため、伸長用油路６に供給された圧油は、ロジックバルブ２０の内部を流れて油圧シリンダＳのボトム室ａに流入し、油圧シリンダＳが伸長する。このとき、油圧シリンダＳのロッド室ｂの油は収縮用油路７に流れ、戻り通路５に流れてタンク２に戻される。

上記油圧シリンダＳの伸長によって図１０に示す作業アームとしての圧砕アーム４４、４５が閉じる方向に揺動して挟持状態にある作業対象物に大きな力が加わり、その圧砕アーム４４、４５によって作業対象物を圧砕することができる。

油圧ポンプ４の作動状態において、ペダル操作により操作バルブ１を、図３に示すように、油圧ポンプ４からの圧油が収縮用油路７に送り込まれる逆方向位置に切り換えると、油圧ポンプ４から吐出される圧油は給油通路３から収縮用油路７に送り込まれて、ロッド室ｂに流入し、油圧シリンダＳが収縮する。このとき、油圧シリンダＳのボトム室ａの油はロジックバルブ２０の内部を流れて、伸長用油路６からタンク２に戻される。上記油圧シリンダＳの収縮により、図１０に示す圧砕アーム４４、４５が開く方向に揺動する。

上記のような油圧シリンダＳの収縮作動時、第１分岐油路１１および第２分岐油路１２に油が流れ込むことになるが、切換バルブＶ_１は中立位置にあり、第２分岐油路１２にはチェックバルブ１５も設けられているため、圧油が油圧モータＭに流れ込むようなことはなく、油圧モータＭは回転しない。

図２に示すように、操作バルブ１を順方向位置に切り換えた状態において、図１に示す操作スイッチＳＷ_１の操作により、切換バルブＶ_１を、図４に示すように、第１分岐油路１１と正転用油路１３が連通し、第２分岐油路１２が逆転用油路１４と連通する順方向位置に切り換えると、油圧ポンプ４から吐出される圧油は、図４の矢印で示すように、伸長用油路６から第１分岐油路１１に送り込まれて切換バルブＶ_１内を流通し、正転用油路１３から油圧モータＭの正転用ポートＭＰ_１に流れ込んで、油圧モータＭが正回転する。

また、油圧モータＭの逆転用ポートＭＰ_２から排出される油は逆転用油路１４から切換バルブＶ_１を通って第２分岐油路１２に流れ込み、収縮用油路７から操作バルブ１内に流れてタンク２に戻される。

油圧モータＭの正回転時、正転用油路１３からシャトル弁２１の供給口に圧油の一部が送り込まれて吐出口から吐出され、ロジックバルブ２０にパイロット圧が付加されることになる。

上記パイロット圧の付加により、ロジックバルブ２０は閉鎖状態となって伸長用油路６を閉鎖する。このため、油圧シリンダＳのボトム室ａに圧油が流れ込むことはなく、油圧シリンダＳは作動しない。

また、操作バルブ１を順方向位置に切り換えた状態において、図１に示す操作スイッチＳＷ_２の操作によって、図５に示すように、切換バルブＶ_１を、第１分岐油路１１が逆転用油路１４に連通し、第２分岐油路１２が正転用油路１３と連通する逆方向位置に切り換えると、油圧ポンプ４から吐出される圧油は、図５の矢印で示すように、伸長用油路６から第１分岐油路１１に送り込まれて切換バルブＶ_１内を流通し、逆転用油路１４から油圧モータＭの逆転用ポートＭＰ_２に流れ込んで、油圧モータＭが逆回転する。

また、油圧モータＭの正転用ポートＭＰ_１から排出される油は正転用油路１３から切換バルブＶ_１を通って第２分岐油路１２に流れ込み、収縮用油路７から操作バルブ１内を流れてタンク２に戻される。

上記のような油圧モータＭの逆回転時、逆転用油路１４からシャトル弁２１の供給口に圧油の一部が送り込まれて吐出口から吐出され、ロジックバルブ２０にパイロット圧が付加されることになる。

上記パイロット圧の付加により、図４に示す場合と同様に、ロジックバルブ２０は閉鎖状態となって伸長用油路６を閉鎖する。このため、油圧シリンダＳのボトム室ａに圧油が流れ込むことはなく、油圧シリンダＳは作動しない。

このように、操作バルブ１を順方向位置に切り換えた状態において、操作スイッチＳＷ_１またはＳＷ_２を操作して切換バルブＶ_１を第１分岐油路１１が正転用油路１３と連通する状態、または、逆転用油路１４と連通する状態に切換えることにより、油圧モータＭを必要な時に直ちに回転させることができると共に、正逆いずれの方向にも回転させることができる。このため、解体等の作業を効率よく行なうことができる。

また、油圧モータＭの回転時、油圧モータＭに供給される圧油の一部は、ロジックバルブ２０のパイロット油路に送り込まれて、ロジックバルブ２０は閉鎖状態にあるため、伸長用油路６に送り込まれる圧油が油圧シリンダＳのボトム室ａに送り込まれるようなことはなく、油圧シリンダＳは作動しない。このため、一対の圧砕アーム４４、４５が作業対象物を挟持している状態にあっても、その作業対象物は一対の圧砕アーム４４、４５によって挟持状態に保持される。

仮に、ロジックバルブ部でのわずかな圧油の漏れ等により、油圧シリンダＳが作動しても、その油圧シリンダＳは伸長する方向に作動するため、作業対象物は一対の圧砕アーム４４、４５によって挟持状態に、より確実に保持されることになり、作業対象物が落下するという不都合の発生を完全に防止することができる。したがって、安全性を確保した状態で油圧シリンダＳから油圧モータＭへの作動の切り換えを行なうことができる。

図６は、この発明に係る油圧制御装置の第２の実施の形態を示す。この実施の形態においては、第１の実施の形態で示すシャトル弁２１を省略し、油圧モータＭとして一方向回転用の油圧モータを採用している点、第１分岐油路１１に組込まれた切換バルブＶ_１として、スイッチＳＷ_１の操作により切り換えが行なわれるソレノイド操作の２位置切換弁を採用している点で第１の実施の形態で示す油圧制御装置と相違している。

このため、第１の実施の形態で示す油圧制御装置と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第２の実施の形態で示す油圧制御装置においても、操作バルブ１を順方向位置に切り換えた状態の圧砕作業中において、回転の必要が生じたときは、操作スイッチＳＷ_１を操作して切換バルブＶ_１を第１分岐油路１１が正転用油路１３と連通する状態に切換えることにより、油圧モータＭを直ちに回転させることができる。

図７は、この発明に係る油圧制御装置の第３の実施の形態を示す。この実施の形態においては、第１の実施の形態で示すロジックバルブ２０に代えて、パイロットチェックバルブ２１を採用し、シャトル弁２１の吐出口から吐出される圧油および収縮用油路７に流れる圧油をパイロット圧としている点で第１の実施の形態で示す油圧制御装置と相違している。

上記第３の実施の形態で示す油圧制御装置においても、操作スイッチＳＷ_１またはＳＷ_２を操作して切換バルブＶ_１を第１分岐油路１１が正転用油路１３と連通する状態、または、逆転用油路１４と連通する状態に切り換えることにより、油圧モータＭを直ちに回転させることができると共に、正逆いずれの方向にも回転させることができる。

図８は、この発明に係る油圧制御装置の第４の実施の形態を示す。この実施の形態においては、第２の実施の形態で示すロジックバルブ２０に代えてパイロットチェックバルブ２２を採用し、収縮用油路７に流れる圧油および正転用油路１３に流れる圧油をパイロット圧としている点で第２の実施の形態で示す油圧制御装置と相違している。

このため、第２の実施の形態で示す油圧制御装置と同一の部品には同一の符号を付して説明を省略する。

上記第４の実施の形態で示す油圧制御装置においても、操作バルブ１を順方向位置に切り換えた状態において、操作スイッチＳＷ_１を操作して切換バルブＶ_１を第１分岐油路１１が正転用油路１３と連通する状態に切り換えることにより、油圧モータＭを直ちに回転させることができる。

以上の実施の形態の説明においては、先ず、操作バルブ１を操作して、油圧シリンダＳの伸縮動作を行なって、次に切換バルブＶ_１を切り換えて油圧モータＭを回転させる場合を想定している。これに対して、切換バルブＶ_１を先に作動させた後、操作バルブ１を順方向位置に操作した場合においても圧砕機を旋回させて作業に適切な向きに圧砕アーム４４、４５を位置させることができるので、作業性が向上する。

また、圧砕アーム４４、４５の開閉状態が全開、中開、全閉などのいかなる状態であっても旋回可能であるため、作業対象物を掴むために、常に圧砕アーム４４、４５を全開にする必要はなく、適当な度合いに圧砕アーム４４、４５を開けばよいので、その分、作業効率が良くなる。

１操作バルブ
４油圧ポンプ
６伸長用油路
７収縮用油路
１１第１分岐油路
１２第２分岐油路
１３正転用油路
１４逆転用油路
１５チェックバルブ
２０ロジックバルブ（方向制御バルブ）
２１シャトル弁
２２パイロットチェックバルブ（方向制御バルブ）
Ｍ油圧モータ
Ｓ油圧シリンダ
Ｖ_１切換バルブ
ＭＰ_１正転用ポート
ＭＰ_２逆転用ポート

Claims

作業アーム開閉用の油圧シリンダのボトム室に伸長用油路を接続し、油圧シリンダのロッド室に収縮用油路を接続し、その伸長用油路と収縮用油路とに油圧ポンプから吐出される圧油を切り換えて供給する操作バルブを設け、前記伸長用油路から油圧モータに接続される第１分岐油路を分岐し、かつ、前記収縮用油路から油圧モータに接続される第２分岐油路を分岐し、前記第１分岐油路および第２分岐油路のそれぞれを、前記油圧モータの作動を制御するソレノイド操作の切換バルブに接続し、前記第２分岐油路に前記切換バルブに向けて圧油が送り込まれるのを阻止するチェックバルブを組込み、前記伸長用油路には、第１分岐油路の分岐位置からボトム室に至る部分に、前記油圧モータに供給される圧油をパイロット圧として閉鎖状態に保持されるパイロット操作の方向制御バルブを組込んだ建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置。
前記切換バルブが、４ポート３位置切換弁から成り、その切換バルブのＡポートと油圧モータの正転用ポートを接続する正転用油路の一部をシャトル弁の一方の供給口に接続し、かつ、切換バルブのＢポートと油圧モータの逆転用ポートを接続する逆転用油路の一部をシャトル弁の他方の供給口に接続して、そのシャトル弁の吐出口から吐出される圧油を前記方向制御バルブのパイロット圧とした請求項１に記載の建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置。
前記切換バルブが、単一ソレノイド・ばねオフセット形の２位置切換弁から成り、その切換バルブのＡポートから油圧モータに供給される圧油を前記方向制御バルブのパイロット圧とした請求項１に記載の建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置。
前記方向制御バルブがロジックバルブから成る請求項１乃至３のいずれかの項に記載の建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置。
前記方向制御バルブがパイロットチェックバルブから成る請求項１乃至３のいずれかの項に記載の建設機械におけるアタッチメントの油圧制御装置。