JPH0341204A - 油圧作動機構の防護装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパワーショベル等のアッタチメント装着対象た
る建設機械の破損を防止する装置に係り、特にアッタチ
メントとして噛み合い式のコンクリート破砕機を装着し
た際の、建設機械側の油圧シリンダやリンク機構の破損
を防止するのに効果的な装置に関する。

〔従来の技術〕

パワーショベル等の建設機械に装着するアッタチメント
の・一つとして、油圧シリンダ等により顎部を噛み合わ
せてコンクリート構造物などの対象を破砕する装置があ
る。

第７図は建設機械に対してコクリート破砕装置を装着し
た状態を示す。

図中符号１はアッタチメントを装着する建設機械のアー
ム、２はこのアーム１に取り付けである油圧シリンダで
ある。矢印３はこの建設機械のアーム１に装着したアッ
タチメントたるコンクリ−上破砕装置であって、前記油
圧シリンダ２を作動させることによりピン４を中心とし
てアーム１に対する取り付は角度を変更し得るようにな
っている。従って作業時にはアーム１の角度の調整と、
このアーム１に対する破砕装置３の取り付゛け角度調整
を適宜行うことにより、破砕装置３を破砕対象の所定の
位置に配置するよう操作する。

この場合、例えば破砕対象の位置によっては、図示の如
く油圧シリンダ２のシリンダロッド２ａをＸ方向にほぼ
最大限に伸ばし、破砕装置３をアーム１に対してＡ方向
に大きく回動させて破砕作業を行う場合がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に示すような状態で、破砕装置３を作動させると次
のような問題があり、装置の故障や破損が度々生じてい
る。

即ち、図示の状態で油圧シリンダ５により可動顎７ａを
作動させ、この可動顎７ａと固定顎７ｂとにより破砕対
象であるコンクリート片６を破砕しようとすると、これ
ら顎７ａと７ｂとを噛み合わせるのに対応して、破砕装
置３全体ではピン４を中心として更にＡ方向に回動しよ
うとするモーメントが生じる。即ち、両顎部７ａ、７ｂ
の噛み合わせを進行させると、破砕装置３の破砕中心線
ｆｌを破砕対象の中心線Ｉ１２に一致させるように、つ
まり雨中心線の威す角αを解消するように破砕装置３は
Ａ方向に回動しようとする。この回転モーメントはリン
クロッド８を介して油圧シリンダ２側に伝達され、この
油圧シリンダ２を更にＸ方向に引っ張る力として作用す
ることになる。この結果、破砕装置３の噛み合わせの進
行に伴って、油圧シリンダ２、リンクロッド８および９
、さらにこれらを接続するピン１０，１１には大きな力
が加わり、ピン１０が折損したり、油圧シリンダ２から
ピストン１２が引き抜かれて脱落する等の大きな事故が
比較的高い頻度で生じている。

ピストン１２が油圧シリンダ２の端部にまで至っていな
い状態で、破砕装置３を作動させれば、前記モーメント
が生じても、ピストン１２と油圧シリンダ２内部の空間
に残留する作動油がこの応力を受け、かつ油圧回路中に
設けた過負荷弁の作動によりこの応力を減殺するため、
前述のような事故は防止することができる。このため、
熟練した操作者の場合には、建設機械側のアーム１およ
びこのアーム１に接続するアーム（図示せず）を適宜操
作することより油圧シリンダ２のピストン１２が最下端
に至らない状態で破砕装置３を所定の位置に配置するよ
うに操作する。

しかし、このような操作を全ての操作者に期待するのは
不可能であり、また熟練した操作者でも誤ってピストン
１２を最下端の位置にして破砕装置３を操作してしまう
ことは皆無ではない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は以上に示した従来技術の問題点に鑑み構成した
ものであり、破砕装置等のアッタチメントの作動によっ
て建設機械等のアッタチメント装着対象装置に設けた油
圧シリンダ等の機構が破損する虞れのある状態にあると
き、アッタチメントの操作を行ってもアッタチメントが
作動しないようにしたり、場合によっては警報を発する
等の作動を行わせるようにした装置である。

即ち、アッタチメントを装着する装置側の油圧シリンダ
に対して、ピストンの位置を検出するセンサを配置し、
このセンサによりピストンが予め設定した危険位置に達
した場合には、電気信号または油圧の供給等により、ア
ッタチメントの作動操作をしてもアノタチメントが作動
しないように構成した安全装置である。

〔作用〕

装置本体側の油圧シリンダを作動させて、ピストンが予
め設定した危険位置に達したならば、アッタチメント側
の油圧シリンダに対する油圧供給系統に設けた破損防止
弁を、電気信号または油圧の供給により開とし、アッタ
チメント側油圧シリンダを操作すべく油圧を供給しても
、その作動油はタンクに戻り、従ってアッタチメントは
作動しない。この場合、警報や予め録音した音声により
警告したり、装置の状態を告知したりするようにして、
操作者が装置の故障と誤認しないようにする等の手段を
講じてもよい。

〔実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示す。

先ず、アソタチメント装着対象である装置本体側の油圧
アクチュエータとしての油圧シリンダ２に対しては、ピ
ストン１２の位置を検出するセンサが取り付けである。

このセンサの構成を第２図も含めて説明する。

１３は位置検出ロッドであ。その一端は、油圧シリンダ
２の一部を威し、かつシリンダ本体２ｂの端部を閉塞し
、更にシリンダ本体２ａが挿通する蓋部（以下「キャン
プ」と称する）２ｃに対して穿設した摺動筒部１４に位
置し、この摺動筒部１４に沿ってピストン１２の移動方
向と同じ方向、即ち、Ｘ−Ｙ方向に移動可能なようにな
っている。１５はこの摺動筒部１４内に配置したコイル
バネであり、その弾発力により前記位置検出ロッド１３
を常時はＹ方向に押圧している。また３５は摺動筒部１
４内とピストン１２が作動するシリンダ本体内とを連通
するする連絡路であり、シリンダ本体内の圧力と摺動筒
部１４内の圧力がほぼ同等とするためのものである。こ
の連絡路３５を形成することによりピストン１２をＹ方
向に移動させる際等、位置検出ロッド配置部のシリンダ
本体内が高圧になった際に、その高い油圧によって、コ
イルバネ１５の弾発力に抗して位置検出センサ１３が勝
手に移動するのを防止するようにしである。

１６ａ、１６ｂは電気的な接点であり、接点１６ａはキ
ャップ２Ｃ側に固定し、接点１６ｂは位置検出ワンド１
３側に固定されている。これら各接点と、油圧シリンダ
外部とは信号回路１７で接続されている。なお、符号３
８はシリンダ本体２ｂとキャップ２Ｃとをシールするガ
スケット、１９はキャップ２Ｃとシリンダ本体２ｂとの
保合を強固にするタイロッドである。

次に主として第１図を用いて建設機械用ア・ンタチメン
トとしてのコンクリート破砕装置を作動させる油圧回路
の構成について説明する。

１８は建設機械のエンジン２０を動力源とする油圧ポン
プ２１から吐出される作動油を切り換える切り換え弁、
１９はこの切り換え弁１８操作用のレバーである。２２
はこの切り換え弁１８と破砕装置３の油圧シリンダ５と
を接続する油圧ラインＬ１に配置し、かつ油圧シリンダ
２のピストン１２が危険位置にある際に、アッタチメン
トが作動しないよう油圧を切り換える弁（以下「破損防
止弁」と称する）であり、例えばソレノイドにより作動
する電磁弁として構成しである。

以上の構成において、モニタ装置２３は微弱な電流を常
時流し、かつこの電流を検知している。

一方レバー１９を用いて切り換え弁１８を作動させるこ
とにり作動油の切り換えを行い、破砕装置３の油圧シリ
ンダ５を作動させる。これにより可動顎７ａを閉じたり
開いたりする動作を行って対象物の破砕を行う。通常、
破砕装置３の作動中は破損防止弁２２は作動しておらず
、従って切り換え弁１８で切り換えた作動油および油圧
シリンダ５からの戻り油は、破を員防止弁２２が存在し
ない場合と同じ状態で向弁２２を単に通過するのみであ
る。

次に建設機械側の油圧シリンダ２を作動させることによ
り同シリンダ内のピストン１２が予め設定しである危険
位置まで到達した状態となると、ピストン１２が位置検
出ロッド１３を押し下げるため、電気接点１６ａ、１６
ｂが開となり、モニタ装置２３における検知電流はゼロ
となる。これによりモニタ装置２３は弁作動信号を破損
防止弁２２に出力する。破損防止弁２２はこの信号によ
って作動し、今まで油圧シリンダ５に供給されていた作
動油は全てタンク２４に戻され、この結果レバー１９の
作動に係わりなく破砕装置３は作動しなくなる。

これによりアッタチメントの作動に起因する力により建
設機械側の油圧シリンダ２が破損したり、またアーム部
分のリンク機構が破損したりするのを事前に防止するこ
とができる。なお、この破損防止弁２２の作動はあくま
でもアッタチメントとしての破砕装置３の作動を停止す
るのみであり、向弁２２が作動してもその他の油圧機器
に対しては何等の影響もないことは当然である。即ち、
位置検出ロッド１３が作動しても、建設機械側の油圧シ
リンダ２の作動自体には何等の影響もないので、アーム
１自体の操作には何等支承をきたさない。例えば破砕装
置３を別のアッタチメントに交換し、かつこのアッタチ
メントが、その作動によって建設機械側の機器に損傷が
生じるような虞れのない種類のものであるとき、モニタ
装置２３を０°ＦＦとして、油圧シリンダ２の作動の如
何に係わりなく油圧切り換え弁２２が作動しないように
して、油圧シリンダ２の状態に係わらずアッタチメント
の作動を行わせるようにする。

なお、図示の構成において破損防止弁２２が作動した場
合、レバー１９を用いて破砕装置３の作動動作を行わせ
ようとしても作動しないため、操作者はアッタチメント
の故障またはアッタチメントに対する油圧供給系統の故
障と誤認する虞れもある。このため操作者に対して建設
機械本体側の装置を防護する機構が作動したことを知ら
せるような機構を併設しておくことが望ましい。

符号２５は警報装置であり、モニタ装置２３からの弁作
動信号を受けてブザーを鳴らしたり、警報ランプを点灯
したりして、この状態で破砕装置３を作動させようとし
ても作動しないことを知らせる。また切り換え弁１８を
操作するレバーに対してレバーの作動を検知するセンサ
２６を設け、このセンサ２６からのレバー操作信号と前
記破損防止弁２２の作動信号とを合算し、スピーカー２
７から、例えば「現在油圧シリンダのピストンが危険位
置にあります。レバーを操作してもアソタチメントは作
動しません。」等、予め録音しておいた音声情報を流し
てもよい。このようにすれば操作者は事態をより的確に
把握することとが可能となる。

なお、破損防止弁２２はアッタチメントの装着対象であ
る建設機械側の油圧回路に設置する外、破砕装置等、こ
のような安全回路が必要なアッタチメント側に装着する
ように構成してもよい。

第３図は第２の実施例を示す。

前記実施例がピストンの位置を機械的に検出するのに対
して、この実施例では油圧シリンダ内の油圧の変化によ
りピストンの位置を検出するように構成しである。

２８は油圧シリンダ２の後端（図の右側）に油圧を供給
し、かつ戻り油を通過させる油圧ラインＬ２に設けた油
圧センサである。２９も同様の油圧センサであり、この
油圧センサ２９はピストン１２の危険位置、即ち、アッ
タチメントの作動に起因する引っ張り力によって油圧シ
リンダ自体または各種リンク部分に損傷が生じる虞れの
ある位置ＷＰにおいて、油圧シリンダ２に直接膜けであ
る。

以上の構成において、油圧センサ２８から出力される信
号全体を３１、また油圧センサ２９から出力される信号
全体をＳ２とする。これらの油圧センサは作動油圧の圧
力を検出した際には高圧信号Ｈを、また戻り油の油圧等
、作動油圧以下の圧力を検出した際には低圧信号りを発
する。またこれらの信号はモニタ装置３０ａ、３０ｂに
それぞれ出力される。またモニタ装置３０ａでは信号Ｓ
１が高圧信号Ｈの場合に、前記破損防止弁２２を作動さ
せる前提となるべき信号であるセット信号ＳＳを出力す
る。一方モニタ装置３０ｂでは前記信号Ｓ２が高圧信号
Ｈとなった場合に弁作動信号ＳＴＳを出力する。これら
信号ＳＳとＳＴＳが同時に出力された場合にのみ前記破
損防止弁２２が作動するように構成する。

次に第４図も参照して油圧の検知状態と破損防止弁２２
との作動の関係を説明する。

先ずピストン１２をＸ方向に移動させる場合には油圧ラ
インＬ２から高圧の作動油が供給されるため圧力センサ
２８からは高圧信号Ｈが出力される。作動油を油圧ライ
ンＬ２から供給してピストン■２をＸ方向に移動きせる
ことは、このピストンＬ２が危険位置に向かっているこ
とを意味するため、油圧センサ２８からの信号Ｓｌが高
圧信号Ｈを出力している間はモニタ装置３０ａはセット
信号ＳＳを出力するように構成しである。

一方ピストン１２のＸ方向への移動により油圧ラインＬ
３から戻り油が排出されるため油圧センサ２９の信号Ｓ
２は低圧信号りとなっている。しかし、ピストン１２が
危険位置ＷＰを過ぎると油圧センサ２９は高圧の作動油
の圧力を検出して、その信号はＬからＨに変わる。この
ことはピストン１２が予め設定しである危険位置に至っ
たことを示すので、この時点でモニタ装置３０ｂは作動
信号ＳＴＳを出力する。この作動信号ＳＴＳが出力され
た時点で、既に前記セット信号ＳＳは出力されているた
め下記の如く破損防止弁２２は作動する。

ＳＳ十ＳＴＳ→弁作動→弁２２作動 一方ピストン１２がＹ方向に移動する際には機器の損傷
の虞れはない。ピストン１２のＹ方向への移動の際には
油圧ラインＬ２には戻り油が通過しており、油圧信号Ｓ
１は低圧信号りを発している。従ってこの油圧信号Ｓ１
が低圧信号りとなっている場合にはセット信号ＳＳは出
力されない。

ピストン１２が危険位置ＷＰよりも油圧シリンダの先端
部（図の左側）に位置している状態では油圧センサ２９
からの出力信号Ｓ２も低圧信号りとなついる。またピス
トン１２が危険位置ＷＰを越え、Ｙ方向に移動した場合
にはこの出力信号Ｓ２は高圧信号Ｈとなり、モニタ装置
３０　ｂは弁作動信号ＳＴＳを出力するが、セント信号
ＳＳが出力されていないため、破損防止弁２２は作動し
ない。

この実施例では、以上のように油圧シリンダ２に対する
油圧の変化を検出することにより、特別の検出装置を使
用することなくピストンの位置の検出および破損防止弁
の作動を行わせることができる。

なお、図示の構成では油圧センサ２８を油圧ラインＬ２
に接続したが、油圧シリンダ２の後端部（図の右側）に
直接接続してもよい。

第５図および第６図は第３の実施例を示す。

この実施例では油圧シリンダ内のピストンの位置検出を
、独立した検出装置を装着することにより行うようにし
である。

３１は位置検出ロッドであり、先端部は油圧シリンダ２
のシリンダロッド２ａの先端に対して取り付は金具３２
により固定しである。

一方３３はこの位置検出ロッド３１が挿通するロッド支
持部材であり、取り付は金具３６により油圧シリンダ２
対して固定しである。位置検出ロッド３１は前記取り付
は金具３２とロッド支持部材３３によりシリンダロッド
２ａと平行に位置し、かつシリンダロッド２ａと共にＸ
−Ｙ方向に移動する。この位置検出ロッド３１の所定の
位置には突片３１ａが形成してあり、従って前記支持部
材３３に対してはこの突片３１が通過可能なように切れ
込み３３ａが形成しである。３４は例えばリミットスイ
ッチ等の位置センサであり、支持部材３３に固定しであ
る。

油圧シリンダ２の作動と共に位置検出ロッド３１も移動
し、このロッド３１に設けた突片３１ａが位置センサ３
４の突片３４ａを作動させることによりピストンの位置
を検出する。なお、この位置検出装置を前記油圧検出セ
ンサと組み合わせて使用してもよい。即ち、ピストン１
２の移動方向は油圧センサ２８の圧力信号Ｓ１の高／低
信号Ｈ／Ｌにより検出し、また危険位置ＷＰの検出はこ
の位置センサ３４により検出する等である。

第８図は第４の実施例を示す。

この実施例ではピストンの位置を検出するセンサの一部
である位置検出ロッドの作動により、油圧シリンダ内の
油圧を一部取り出し、その油圧により直接破損防止弁２
２（第１図参照）を作動させたり、また取り出した油圧
を電気信号に変換して向弁を作動させたりするように構
成しである。

符号４０は油圧検出ロッドである。このロッド４０の基
部は弁体として機能するテーパ一部（以下「弁体部」と
書する）４０ａとなっており、シンリンダキャップ２Ｃ
内に配置した油圧センサユニット４１のテーパ一部（弁
座として機能するので以下「弁座部」と称する）４１ａ
に対してコイルバネ４３により密着係合している。この
位置検出ロッド４０には連通孔４０ｂが形成してあり、
その一端は油圧シリンダ２内に開口すると共に、他端は
コイルバネ４３を収納しである摺動筒部４１ｂ側に開口
している。また弁体部４０ａの上部には油溜り４４が形
成してあり、前記連通孔４０ｂはこの油溜り４４内にも
開口している。４５は弁座部４１ａに開口した油取り出
し通路であり、常時は弁体部４０ａにより閉止されてい
る。

なお、油圧シリンダ２内の油圧は連通孔４０ｂを介して
摺動筒部４１ｂおよび油溜り４４内に入るため、油圧シ
リンダ２内の圧力により位置検出用ロッド４０が勝手に
作動することはない。また油圧による摺動筒部４４側の
押圧面積（弁体部４０ａの底面面積）を油溜り４４側の
押圧面積（油溜り４４内に露出している弁体部４０ａの
テーパー面面積）よりも大きくしておけば油圧により弁
体部４０ａは弁座部４１ａに圧接されるので、コイルバ
ネ４３は強力なものを使用する必要はない。

以上の構成において、ピストンが移動（図の場合では下
降）して位置検出ロッド４０に接触すると、この位置検
出ロッド４０はコイルバネ４３の弾発力に抗して下降す
る。これにより弁体部４０ａは開となり、油圧シリンダ
２内の油圧が連通孔４０ｂ、油溜り４４、油取り出し通
路４５を経て油圧シリンダ２の外部に取り出される。な
お、位置検出用ロッド４０の先端部を斜めに形成しであ
るのは、ピストンが同ロッド４０に接触した際にもピス
トンに邪魔されることなく作動油が連通孔内に流入する
ようにするためである。

このようにして取り出した作動油を直接前記破損防止弁
２２を作動させる作動油として利用する外、この油圧を
検知することによりピストン位置が危険位置にあること
を検知し、以後電気信号により破損防止弁２２を作動さ
せるように構成してもよい。後者の場合には、油圧の検
知のみを行えばよいから、油圧取り出し通路４５側に油
圧センサを配置するように構成する。

〔効果〕

本発明は以上具体的に説明した如く、アッタチメントを
装着する装置側の油圧シリンダに対して、ピストンの位
置を検出するセンサを配置し、このセンサによりピスト
ンが予め設定した危険位置に達した場合には、電気信号
または油圧の供給等により安全回路を作動させ、アノタ
チメントの作動操作をしてもアンタチメントが作動しな
いように構成したので、無理な操作による油圧シリンダ
の破壊、この油圧シリンダの作動を伝達するリンク機構
の破壊や破損を事前に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す防護装置の回路図
、第２図は防護対象の油圧シリンダに於ける位置センサ
の構造を示す油圧シリンダの断面部分図、第３図は第２
の実施例を示す油圧シリンダの断面図、第４図は第３図
に示す構成の信号と弁作動との関係を示す図、第５図は
第３の実施例を示す油圧シリンダ側面部分図、第６図は
第５図のｌ−１線による断面図、第７図は建設機械側ア
ームとコンクリ−１・破砕装置との位置関係を示す図、
第８図は第４の実施例を示す位置センサの断面図である
。 １・・・建設機械側アーム ２・・・建設機械側油圧シリンダ ２ａ・・・シリンダロッド １２・・・ピストン １３・・・位置検出ロッド １４・・・摺動筒部　　１５・・・コイルバネ１６ａ、
１６ｂ・・・電気的接点 １７・・・信号回路　　２２・・・破損防止弁２８．２
９・・・油圧センサ ３１．４０・・・位置検出ロッド ４０ａ・・・弁体部　　　４０ｂ・・・連通孔４１ａ・
・・弁座部　　　４４・・・油溜り４５・・・油取り出
し通路 第４図 ＳＳ◆５ＴＳ−弁イ乍動 第５図 第６図 手続補正書（自発） 平底１年８月３日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）建設機械等、アッタチメントの装着対象である装
   置本体の油圧シリンダ、および同油圧シリンダに接続す
   るリンク機構が、アタッチメントの作動に起因する力で
   破損するのを防止する装置であって、装置本体側の油圧
   シリンダにおけるピストンの位置を検出するセンサと、
   このセンサの検知結果により作動する破損防止弁とから
   なり、この破損防止弁は、アッタチメントを作動させる
   油圧アクチュエータに対する油圧ラインに設置すること
   により、装置本体側の油圧シリンダにおけるピストンが
   危険位置に至った際に、破損防止弁を作動させるよう構
   成し、この弁作動によってアッタチメントがその作動操
   作に反応しないように構成したことを特徴とする油圧作
   動機構の防護装置。
2. （２）前記装置本体側の油圧シリンダ内のピストンの位
   置を検出するセンサを、ピストンに対して対向位置する
   ように配置した位置検出ロッドと、この位置検出ロッド
   の一部を収納するよう油圧シリンダ側に穿設した摺動筒
   部と、位置検出ロッドをピストン側に押圧するよう摺動
   筒部に配置した弾性体と、位置検出ロッドの作動により
   信号を発する電気的接点とから構成し、かつ摺動筒部と
   シリンダ本体内とを連通する小孔を形成し、前記破損防
   止弁はこのセンサの信号を直接または間接に受けること
   により作動するよう構成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の油圧作動機構の防護装置。
3. （３）前記装置本体側の油圧シリンダ内のピストンの位
   置を検出するセンサを、ピストンの危険位置において油
   圧シリンダ内の油圧を検出する油圧センサと、油圧シリ
   ンダ両端部のうち、この危険位置からの距離が大きい側
   のシリンダ端部における油圧を検出するセンサとから構
   成し、両油圧センサの検出圧力の変化によりピストンの
   位置の検出及び／又は破損防止弁の作動を行わせるよう
   に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の油圧作動機構の防護装置。
4. （４）前記装置本体側の油圧シリンダ内のピストンの位
   置を検出するセンサを、ピストンロッドに装着してこの
   ピストンロッドとともに移動する位置検出ロッドと、こ
   の位置検出ロッドの移動により作動する位置センサとか
   ら構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の油圧作動機構の防護装置。
5. （５）前記装置本体側油圧シリンダのピストン位置を検
   出するセンサの構成部材の一つである位置検出ロッドに
   対して弁機構を構成し、この弁機構部に油取り出し通路
   を形成することにより、位置検出ロッドの作動に対応し
   て油圧シリンダ内の作動油を一部油圧シリンダ外に取り
   出し、この取り出した作動油により直接または間接に破
   損防止弁を作動させるよう構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の油圧作動機構の防護装置
   。