JPH0735877Y2 - 油圧ショベル操作回路の安全装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、油圧ショベルの操作油圧回路の安全装置に
関するものである。

［従来の技術］ 電気式操作レバーの操作により、電磁比例減圧弁を駆動
し、その圧力によりメインコントロールバルブを駆動す
る方式の油圧ショベルにおいて、安全上最も危険なこと
は、電気比例減圧弁駆動用パワートランジスタが導通破
壊することである。

しかし、上記パワートランジスタの導通破壊を自動的に
検出し、破壊時には、油圧回路を遮断するようにした安
全装置は、考案者の知る限りにおいて、未だ提供されて
おらず、万一破壊された場合は、オペレータが、その異
常状態を察知して自ら手動操作によって油圧操作回路を
遮断しなければならないのが現状である。

［この考案が解決しようとする課題］ この考案は、上記した現状に鑑み、操作回路中の電磁比
例減圧弁駆動用パワートランジスタの導通破壊を自動的
に検出し、破壊時には、油圧操作回路を遮断することが
できる安全装置を提供することを解決課題とするもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ この考案は、上記した課題解決の手段を提供するもので
あって、電気式操作レバー１によってコントローラ２を
介して制御される電磁比例減圧弁3,4の操作回路の接地
側５−b,6−ｂを、フィードバック回路15により抵抗２
−ｅを介して接地させると同時に電磁弁制御部２−ｆに
フィードバックし、フィードバック電圧Ｖが所定値内に
あるとき前記電磁弁制御部２−ｆによって制御されるパ
ワートランジスタ２−ｇを導通し所定値を超えたとき開
放するよう構成すると共に、該パワートランジスタ２−
ｇを前記電磁比例減圧弁3,4に対する圧油供給用電磁弁
８の切替スイッチ９の上流側に挿入したことを特徴とす
る油圧ショベル操作回路の安全装置を考案要旨とするも
のである。

［実施例］ 本考案の実施例の説明に先立ち、まず、第３図によって
従来公知の一般的操作回路の概略について説明する。

油圧ショベルは複数のアクチュエータを有するが、ここ
では単一のアクチュエータの操作回路についてのみ記載
する。

図中、１は電気式操作レバー、２はコントローラ、3,4
は電磁比例減圧弁、５−a,5−b,6−a,6−ｂは配線、７
は接地部である。

コントローラ２内は、操作レバー１の操作方向AorBの判
別部２−a,パルス幅変調（PWM）部，およびパワートラ
ンジスタ２−c,2−ｄより構成される。該パワートラン
ジスタ２−c,2−ｄの一端にはバッテリ電源（本図では2
4v）が接続されている。

８は、前記電磁比例減圧弁3,4に対する圧油供給用電磁
弁であって、切替スイッチ９のON,OFFで位置８−a,8−
ｂが切り替わるように構成されている。10はバッテリ電
源（本図では24v）である。

油圧源11は、電磁弁8,管路12を通り、電磁比例減圧弁3,
4のポート３−a,4−ａに導かれている。

電磁比例減圧弁3,4の出力ポート３−b,4−ｂは、それぞ
れ管路を通りコントロールバルブ13のパイロットポート
13−a,13−ｂに導かれている。

14はアクチュエータであって、操作レバー１の操作方向
A,Bに応じ矢付A,B方向に動作するよう構成されている。

第４図は、パワートランジスタ２−c,2−ｄの出力電圧
を示す。

アクチュエータ14を動作させるには、オペレータはまず
切替スイッチ９を接続させる。

これにより、電磁弁８は、24v電源10により励磁され、
位置８−ａから８−ｂに切替わる。このため、油圧源11
の圧油は管路12を通り、電磁比例弁3,4のポート３−a,4
−ａに導かれ作動準備が完了する。

次に、アクチュエータ14を操作するため、オペレータ
が、操作レバー１を例えばＡ側に操作すると、コントロ
ーラ２は予め決められた約束によりＡ側の方向を判別
し、その操作量に応じてパルス幅変調（PWM）が行わ
れ、パワートランジスタ２−ｃは第４図に示すようにO
N,OFF制御される。このとき、トランジスタ２−Ｃから
電磁比例弁３へ流れる電流は、ON−OFFのデューティ［O
N時間／（ON時間＋OFF時間）］に比例し次式となる。

ここで、i;電流（Ａ） R;電磁比例減圧弁の抵抗値（Ω） 電磁比例弁３は、上記（１）式の電流値に比例し、右位
置から左位置に移動する。

この為、ポート３−ａの圧油はポート３−ｂを通りコン
トロールバルブ13のパイロットポート13−ａに導かれ、
アクチュエータ14を所定の方向（Ａ方向）に移動させ
る。

上記のON・OFFのデューティは操作レバー１の操作量に
応じ比例的に変わるが、一般的にはレバーを操作してい
ない時デューティO,最大操作時0.8程度に設定されてい
る。

上記の操作回路において、万一パワートランジスタ２−
ｃが破壊し、24v電源が直接電磁比例減圧弁３に導かれ
た場合（以下、このような破壊を単に破壊と呼ぶ）は、
OFF時間がなくなり、デューティが1.0となる。

このため、電磁比例減圧弁３にはｉ＝24/Rの最大電流が
流れ、たとえ操作レバーを操作していなくとも、アクチ
ュエータ14が最大速度で動作する（暴走する）。

この暴走を止めるには、オペレータが手動により切替ス
イッチ９を切り替えて（開放とする）電磁弁８を消磁
し、油圧源11の圧油を電磁弁８で遮断しなければならな
い。

第１図に本考案の回路を示す。

第３図に示した従来例と同一部分には同一符号を付して
説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

従来例においては、電気式操作レバー１によってコント
ローラ２を介して制御される電磁比例減圧弁3,4の操作
回路の接地側は、配線５−b,6−ｂによって直接接地７
されているが、本考案においては、フィードバック回路
15によりコントローラ２内で抵抗２−ｅを介して接地さ
せ、同時に電磁弁制御部２−ｆにフィードバックするよ
う接続されており、前記抵抗２−ｅの上流側のフィード
バック電圧Ｖが所定値内にあるとき、前記電磁弁制御部
２−ｆによって制御されるパワートランジスタ２−ｇを
導通し、所定値を超えたとき開放するよう構成されてお
り、該パワートランジスタ２−ｇは、前記電磁比例減圧
弁3,4に対する圧油供給用電磁弁８の切替スイッチ９の
上流側に挿入されている。

第２図は、複数のアクチュエータを有する回路に本考案
を適用した実施例であって、17,18はそれぞれ１つのア
クチュエータ分の電磁比例減圧弁のペアーである。19,2
0は第１図におけるフィードバック回路15に相当する配
線、２−h,2−ｉは同じく接地抵抗２−ｅに対応する抵
抗である。

［作用］ この考案は以上のような構成であって次の通り作動す
る。

ここでも、電気式操作レバー１をＡ側に操作した場合に
ついて説明する。レバー１を操作し電磁比例減圧弁３へ
電流を流すまでの作用は、第３図に示した従来例と同様
であるが、電磁比例減圧弁３の操作回路の接地側配線５
−ｂが直接接地されることなく、フィードバック回路15
を経て抵抗２−ｅを介してコントローラ２内で接地され
ているため、電磁比例減圧弁３へ流れる電流は次式で示
すとおりとなる。

ここで、Ｉ′；電流（Ａ） Ｒ ；電磁比例減圧弁の抵抗値（Ω） ｒ ；抵抗２−ｅの抵抗値（Ω） いま、抵抗値ｒをＲに比し非常に小さくとることによ
り、前記した（１）式における電流ｉと上記（２）式に
おける電流ｉ′とは、ほぼ等しい値となり、次式で示さ
れる。

電磁比例減圧弁３へ上記（３）式の電流Ｉ′が流れた場
合、抵抗２−ｅの上流側の電圧（フィードバック電圧
Ｖ）は次式のとおりとなる。

従来例の説明で述べたように、パワートランジスタ２−
ｃのON−OFFのデューティは、正常動作時０〜0.8程度、
パワートランジスタ２−ｃの破壊時1.0となるため、上
記（４）式は次のとおりとなる。

したがって、フィードバック電圧Ｖを監視することによ
りパワートランジスタ２−ｃ（２−ｄ）の破壊を検出す
ることができる。

電磁弁制御部２−ｆには、このフィードバック電圧Ｖが
印加されるが、該電磁弁制御部２−ｆによって制御され
るパワートランジスタ２−ｇは、前記フィードバック電
圧Ｖが上記（５）式で示される所定値の範囲内にあると
きは導通し、（６）式で示されるように所定値を超え
Ｖ′となったときは開放されるよう構成されているた
め、正常動作時にはバッテリ電源（24v）が、パワート
ランジスタ２−g,切替スイッチ９を介して電磁弁８を励
磁し正常に作動させ、破壊時にはパワートランジスタ２
−ｇが開放されて電源回路16がOFFとなるため、電磁弁
８は消磁され自動的に８−ａに戻り油圧源11からの圧油
の供給が遮断される。

以上の説明は、アクチュエータ14が１個の場合について
のものであるが、アクチュエータが複数個ある場合に
は、第２図に示すように、各アクチュエータ用の電磁比
例減圧弁ペア17,18・・・・の操作回路の接地側を、フ
ィードバック回路19,20・・・・により抵抗２−h,2−ｉ
・・・・を介して接地されると同時に電磁弁制御部２−
ｆにフィードバックし、それぞれの、フィードバック電
圧V₁,V₂・・・・がいずれも所定値内にあるとき、前記
電磁弁制御部２−ｆによって制御されるパワートランジ
スタ２−ｇを導通し、所定値を超えたとき開放するよう
構成すると共に、該パワートランジスタ２−ｇを、前記
電磁比例減圧弁17,18・・・・に対応する圧油供給用電
磁弁の切替スイッチの上流側に挿入すれば、全ての電磁
比例減圧弁17,18・・・・駆動用パワートランジスタの
破壊を検出し、電源回路を遮断することができる。

［効果］ この考案によれば、電気式操作レバー１によってコント
ローラ２を介して制御される電磁比例減圧弁3,4の操作
回路の接地側５−b,6−ｂを、フィードバック回路15に
より抵抗２−ｅを介して接地させると同時に電磁弁制御
部２−ｆにフィードバックし、フィードバック電圧Ｖが
所定値内にあるとき前記電磁弁制御部２−ｆによって制
御されるパワートランジスタ２−ｇを導通し所定値を超
えたとき開放するよう構成すると共に、該パワートラン
ジスタ２−ｇを前記電磁比例減圧弁3,4に対する圧油供
給用電磁弁８の切替スイッチ９の上流側に挿入したこと
により、操作回路中の電磁比例減圧弁駆動用パワートラ
ンジスタの導通破壊を自動的に検出し、破壊時には、油
圧操作回路を遮断することができる安全装置を提供する
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の油圧回路図、第３図は従
来例の油圧回路図、第４図はパワートランジスタの出力
電圧の説明図である。 1:電気式操作レバー 2:コントローラ ２−a:操作方向判別部 ２−b:パルス幅変調部 ２−c:パワートランジスタ ２−d:パワートランジスタ ２−e:抵抗 ２−g:パワートランジスタ 3,4:電磁比例減圧弁 ５−a,6−a:操作回路配線 ５−b,6−b:操作回路の接地側配線 8:電磁弁 9:切替スイッチ 10:バッテリ電源 11:油圧源 12:圧油管路 13:コントロールバルブ 14:アクチュエータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電気式操作レバー（１）によってコントロ
   ーラ（２）を介して制御される電磁比例減圧弁（3,4）
   の操作回路の接地側（５−b,6−ｂ）を、フィードバッ
   ク回路（15）により抵抗（２−ｅ）を介して接地させる
   と同時に電磁弁制御部（２−ｆ）にフィードバックし、
   フィードバック電圧（Ｖ）が所定値内にあるとき前記電
   磁弁制御部（２−ｆ）によって制御されるパワートラン
   ジスタ（２−ｇ）を導通し所定値を超えたとき開放する
   よう構成すると共に、該パワートランジスタ（２−ｇ）
   を前記電磁比例減圧弁（3,4）に対する圧油供給用電磁
   弁（８）の切替スイッチ（９）の上流側に挿入したこと
   を特徴とする油圧ショベル操作回路の安全装置。