JPS6013129A - 掘削機の振動掘削制御装置 - 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ＴｃＪ−の利用分野） この発明（ま、バ「ノーショベル等において、掘削途中
でバケッ１へ等に振動を与え、掘削をスムース′に行（
ｒわける掘削機の振動掘削制御装置に関する。

（従来技術） パワーショベルによる土砂等の掘削中に、ｍ、ｌント［
１−ルレバーを小刻みに動かしてバケット等を振動さＵ
゛ると、掘削性が一段ど畠まることが知られているが、
これを自動的にｔｊなわせるようにした振動掘削制御装
置が本出願人より出願さ１′シてる（特１（ｆｉ　１１
ｒＩ５７−１７７３０１号′８参照）。

第１図はこの振動掘削制御装置を承りしのＣ、パワーシ
ョベル等のバケツ１〜を、駆動させるシリンダ１０と、
このシリング１０を制１３１１りる方向制御弁１１と、
この方向制御弁１１に対するバイロワ１〜通路１２．１
３のいずれかを）パ択づる２位置のソレノイドバルブ１
４と、このソレノイドバルブ１／４の上流部に設（プだ
比例制御弁１５とをＩ＋ｔｆｉえている。上記方向制御
弁１１（ユ図示の中立１ｉ′ｚＶｆＪにおいて、ポンプ
１Ｇからの油を中立流路１７を続出してそのままタンク
１　Ｂに戻す。そして図面の左側位置に切換ねったとき
にシリング１０を伸長さけ“、右側位置に切換わったと
きにシリング″１０を収縮さｌる関係にしている。

Ｊ：た上ｉ＋ｊＦツレイドバルブ１４は、非励磁の状態
のどきに図示の位置に保持され、連通路１９を介して一
力のバイロン１−通路１２を前記比例制御弁１５に連通
さＵるとともに、他方のパイロン１−通路１３３をタン
ク２０に連通させる。そしてソレノイドバルブ１４が励
磁すると、こん度は逆に他方のバイ］コツト通路１３が
比例制御弁に連通し、−力のパイ１」ツ１〜通路１２が
上記タンク２０に連通Ｊる構成にしている。

さらに前記比例制御弁１５は、後記する電気信号に比例
して駆１ＦＩＪ’！Ｊるが、図示の状態においては、上
記連通路１９をタンク２１に連通させる一方、上記信号
に応じてり挽ったとき補助ポンプ２２と連通路１９どを
連通さける構成にしている。

したがって上記ソレノイドバルブをオン・Ａフ制御する
ことによって、方向制御弁１１が左右いずれかに切操わ
り、シリンダ１０を伸長させたり収縮させたりする。

また上記比例制御弁１５は、上記電気信号に応じてその
間曳が決まるが、その開度に応じて補助ポンプ２２から
のパイロン１〜圧を調整覆る。イしてこの比例制御弁１
５によって決められたパイロット圧に応じて上記方向制
御弁１１の開度が決まり、上記シリンダ１０への供給流
回が調整できるので、そのスピード（掘削速度）が制御
される。

上記のようにした油圧回路を制御づるのが電気的な回路
である。

Ｊなわちオペレータが図示しないコン１−１］−ルレバ
ーを介して入力部２３を操作すると、その入力部２３か
ら方向信号と″ＩＪｉ度信号（コン１−ロールレバーの
操作方向と操作量に対応した信号）とが升１言される。

上記速度信号は前記比例制御弁１５に接続した第１駆動
部２４に直接人ツノされ、この速度信号に応じて上記比
例制御弁１５の開度を定め、当該シリンダ１０の速度を
制御する。

また上記方向信号は、方向制御部２５から出力され第１
ゲート回路２６→オア回路２７→第２駆動部２８を経由
して前記ソレノイドバルブ１４に伝達される。

したかっ−（ソレノイドバルブ１４は上記方向信号に応
じてＡン・Ａ）制御され、当該シリンダ１０を伸長さμ
るかあるいは収縮させる。

上記のように方向制御部２５から出力される信号は、第
２グーＩ−回路２９にも伝達されるが、この第２ゲー１
〜回路２９には往復動制御スイッチ３０、ストローク検
知部３１及び速度検知部３２が接続されている。

イして−」−記往１！１２肋制御スイッチ３０を閉じた
状態で、しかし方向制御部２５からの伸長信号と、当該
シリンダ１０がスト〇−クエンドにないというストロー
ク検知部３１からの信号と、当該シリンダ１０の速度が
Ｕ口であるという速度検知部３２７）１１らの信号（バ
ケツ１へ停止信号）とが同時に発信されたどき、上記第
２ゲート回路２９が聞くようにしている。

上記第２グー１〜回路２９が開いたときの出力信号は、
反転部３３と第３ゲー１へ回路３４とに入力するが、こ
のＪ、うに反転部３３に第２グー１〜回路２９からの信
号が人力すると、前記第１ゲート回路２６を閉じて方向
制御部２５からの方向信号をオア回路２７に伝達しない
ようにする。

そして上記第３ゲート回路３４には、掘削信ニー】（所
定周波数のパルス信号）を常時発信している掘削振動発
信器３５が接続されでいるが、」−記のように第２ゲー
ト回路２つからの信号がこの第３グー１〜回路３４に入
力すると、この第３グー１−回路３４が開いて上記掘削
振動発信器３５１ｉ１１らの掘削信号を、オア回路２７
を経由して第２駆動部２８に伝達する。

このにうに掘削振動発信器３５からの掘削信号が第２駆
動部２８から出力されると、前記ソレノイドバルブ１４
は上記掘削信号に応じて７．ｆｆ　１１１間にオン、オ
フをくり返し、当該シリンダ′ｌＯを微小振動させる。

したがって掘削途中に掘削抵抗が大きくなって掘削がで
きなくなったときには、上記のように掘削途中というこ
とで、スト口−り土ンドＰ　’ｔＬいという信号をスト
ローク検知部３１が出力覆るとともに、掘削できなくな
ったことによってシリング１０の３！Ｉｆ　ＩｒＬがＵ
（−１になるが、その速度Ｕ口を速度検知部３２が検知
しくその旨の信号を速度検知部３２が出力（Ｊる、。

スト［１−り検知部３１と速度検知部３２とがら上記の
Ｊζうな１古号が出力されると、前記した第２グーｊ−
回ｋ“（（２９の作用で・第３ゲート回路３４が開き、
掘削振動発信器３５からの掘削信号が第２駆動部２８　
ｈ目ら出力される。

このＪ：うに第２駆動部２ε３から掘削信号が出力され
ると、１）ｕ記ソしツノイドバルブ１４が′短時間に切
換わって当該シリンダ１０を微小振動させ、これにＪ、
リバクットが加振されて掘削が促進されるのである。

しかし４ｒから、このような装置にあっては、バフラ１
へに加えられる振動の強さが一定どなっており、このた
め掘削速度がある程度人きくなると、増大する掘削抵抗
に対して振動が弱くなり、十分な掘削性を１ｉすること
ができなくなるという問題がｄう　つ　ｌこ　。

（発明の目的） この発明は、掘削′ａ度や掘削抵抗が人さく　４ｆるほ
とパケットに加える振動を強めるようにし゛（、良好な
掘削性を確保リ−ることを［二１的としでいる。。

（発明の構成および作用） この発明は、コン１〜ロール１ツバ−の操作状態を検出
しこの検出値に応じた操作信号を出力する検出部と、振
動入力スイッチのｏＮ　Ｉｔ；’ｉに所定周波数の振動
信号を出力する振動信号光生部と、この振動信号を操作
信号に応じて増幅づ゛る」（１幅部と、（二の増幅信号
を操作信号に加陣する加枠部と、この加算信号ににり駆
動されパイロット油圧を供給づる比例制御弁と、このパ
イ１コツ１〜油圧に応動し作動油供給を制御Ｊ゛る方向
切換弁ど、この作動油によりパケット等の掘削機を駆動
Ｊるシリンダとから（１４成される。

即ち、コント［１−ルレバーの操作に応じて、Ｊｉｉｉ
ｉ削速度が小さいどきには、比例制御弁を小開瓜で・ｏ
Ｎ、ｏｚ：ｂ、方向制御弁へ供給づるバ、イ［１ツｌ〜
油圧を比較的低圧状態で変動させる。

この一方、掘削速度が大きいどさ・には、比例制ｔａ１
１弁を人聞ｒｘｃｏｘ、ｏｒ＝ｒし、そのバイＩ］　ッ
ｌ−油圧を低圧から高圧の広い範囲で変動させる。

したかっ−Ｃ，掘削速度が人ぎくなると、方向制御弁か
らシリンダに供給される作動油の流量変化が相当大きく
なり、これによりパケットに加える振動を充分に強める
ことが可能どなる。

（実施例） 第２図、Ｎ２３　ＩＩＩは本発明の実施例を示す油圧回
−路図とその制御回路図で、油圧回路ではバケツ１へ等
のＪｌｊ１１削部を・駆動づイ）シリンダ１ｏと、ポン
プ１（３からシリンダ１０への作動油の供給を制御づ−
る方向制御３１１弁１１と、この方向制１３１１弁１１
をパイロン１〜油圧にＪ、り駆動部る比例制御弁３６．
３７とを備えζいる。

この方向制御２１１弁′１′目よ、比例制御弁３Ｇから
パイロット油圧が送られると、これに応動して切換える
と共に、このパイロワ１〜油圧に応じた流量の１′［切
曲をシリンダ１ｏに供給し、シリンダ１ｏを伸側に駆動
りる。、　Ｊ：た、比例制御弁３７がらパイ【］ット油
Ｊ３：が送られると、反対側に切換ねって同じくパイロ
ワ１〜油圧に応じた流Ｈ１のｆ’ｒ＝　ｆｆ’ｊ＋油を
供給し、シリンダ１０を縮開に駆動する。

そして、この比例制御弁３Ｇ、３７は、て−れぞれ後述
する制御回路３８からの信号により駆動され、その間開
ならびに開度がｔｌｌＪ御されるとノ（に、その開度に
応して補助ポンプ２２がら送られるパイロン１〜油圧を
調圧し、間開にＪ、リパイ１−１ツｈ　ｉ＋Ｊ。

圧を供給、遮断する。なＪ５．３９．４０はリリーフ弁
である。

一方、制御回路３８は、コン１〜）」−ルレハーく図示
しない）の操作状態の検出部４１ど、絶対値回路／′Ｉ
２ど、信号設定回路４３と、方向’Ｉ’ｌｌ別回路４４
と、振動入力スイッチ４５と、振りＪ（ｇ弓増幅部４６
と、振動信号発生部４７ど、加粋部４８ど、前記比例制
御弁３６．３７の駆動部’Ｉ　’、〕、　５０とを備え
ている。

検出部４１は、ボデンショメータ５１およびバッファ５
２からなり、］ン１ヘロールレバーの中立位置を基準電
圧ｖｏとして、伸側の位置でＶＯＪごり高くその位置に
応じた電圧を、縮開の１立直でＶ０より低くその位置に
応じた電圧を操作信号＄１としく出力する。

絶対値回路／Ｉ２は、グイオード５３　＋　５４と増幅
器５５〜５７からなり、前記操作信号ｓ１を基！１１・
電圧Ｖ　（ｌと比較してその差（絶対値）をとり、これ
を増幅して第４図に示づ゛ような正電圧値の信号Ｓ２を
出力り−る。この信号ｓ２は信号設定回路／１．３と振
動信号増幅部４６に入力される。

信号設定回路／１３は、入力信号の上限値と下限１直を
カッ１−ツるコンパレータ５８，５９とインバータ６０
とアンドゲート６１からなる信号処理部６２と、この１
．ｉ月処理部６２に応答する開閉スーｒッヂ６３，６４
と、増幅器６５とがらなり、信号Ｓ、を第５図に示すよ
うな特性の出力値く操作信号Ｓ′１）に設定覆る。

他方、振動信号増幅部／Ｉ６は、入力信号ｓ２を例えば
第６図に示ずような利得レベルに変換し、その信号Ｓ２
を振動信号発生部４７に送る。

振動信＞３発生部４７は、ＯＰアンプ６６が発振器とし
Ｃ用いられ、前記増幅部４６からの信号Ｓ、により所定
の周波数で発振し、その信Ｐｊｓ、レベルに応じた強さ
く振幅）の振動信号ｓ４を出力づ−る。

そして、この振動信号８４は振動入切回路６７を介し、
前記信号設定回路’１３からの操作信号Ｓ′１と共に、
加算部／１８に送られる。

加算部４８は、加算器６８と交流増幅器６９がらなり、
振動入切回路６７の遮断時には操作信号Ｓくをそのまま
方向切換回路７０に送り、導通１１１ｒには操作信号Ｓ
、に振動信＠ＳＡを加算して、加算信号Ｓ５を方向切換
回路７０に送る。

この加算信号Ｓ、は、］コン１〜ロールレバが伸側に位
置する程電圧値ならびに振幅値が大きくなり、即ちコン
トロールレバーの伸側位置に対して、第７図に示すよう
な振号波形どなる。

他方、方向切換回路７０は、］ンバレータからなる前記
方向判別回路４４からの信号により切換えられ、検出部
４１からの操作信号Ｓ１に応答してコントロールレバー
の位置が伸側のときに加算部４６を対応Ｊる駆動部４９
に接続し、線側のどきに加算部／１６を対応Ｊる駆動部
５０に接続づ゛る。

Ｊ、ｌζ、振動入切回路６７は、アンドグー１−７１を
介し方向判別回路４４からの信号と、前記擾動入ノ〕ス
ーｒツヂ／１．５からの信号とにより開開され、］ント
［：］−ルレバーの位置が伸側でスイッチ４５が入って
いるどきに導通ずる。

そし−”％　ＡＩ８動部４９．５０は、加算部４８から
送られる加障信′Ｉ″４Ｓ、あるいは操作信号Ｓ、の電
圧レベルを所定のレベルに設定する増幅部７２゜７３と
、スイッチング用のパワートランジスタ７４．７５を１
ｉｔｆｌえ、これらの信号に１芯じてそれぞれ前記比例
制御弁３６．３７を駆動する。

このにうな（１１１成により、コン１〜ロールレバーを
伸側に操作づると、この操作にヌ１応した操作信号Ｓｔ
（第５図参照）が伯′Ｉ〕設定回路４３から出力され、
このどき振動人カスイッヂ４５が入っていな＋）Ｊれは
、その信号Ｓ、に応じて駆動部４９により伸側の比例制
御弁３Ｇが駆動される。

このため、比例制御弁３６は、コントロールレバーの操
作にヌｌ応し／ζ聞開度制御され、その開度に応じたパ
イロン１〜油圧により方向制御弁１１が駆動される。し
たがって、方向制御弁′１１からシリンダ１０に供給さ
れる作動油量が的確に制御され、コントロールレバーの
操作に適合したシリンダ１０の伸側速度を維持１′るこ
とができる。

〜方、コントロールレバーを伸側に操作した状態で、振
動入力スイッチ４５が入れられると、１騒動入切回路６
７が導通して振動１５号増幅部４６の利得レベル、つま
りコン［・ロールレバーの伸側の操作位置に対応した強
さの振動信号８１が振動信号発生部／１７から加算部４
８に送られる。そしＣ１この振動信号Ｓ４が前記操作信
号Ｓ１に加紳され、この加算信号Ｓ、（第７図参照）に
応じて駆動部／１９により伸側の比例制御弁３６が駆動
される。

例えば、コントロールレバーの操作位１６が小さいとき
には、比例制御弁３６　Ｇ、ｌ比較的小さい開度でＯＮ
・ＯＦＦされ（所定の周波数で）、このためパイロン１
〜油圧が低圧の範囲で変動しつつ方向制御弁１１に伝え
られる。これに対しＣ、コン１〜ロールレバーの操作位
置が大きいとぎには、比例制υ１１ブｉ’　３（３（。

１、人さい開度でＯＮ・０［「され（同じく所定の周波
数で）、低圧から高圧の広い範囲で変動−りるバイ［−
」ツ１〜油圧が方向制御弁１１に伝えられる。

したが−〕（、−１ン１〜［」−ルレバーの操作に基づ
くシリング１０の伸側速１褒が高いときほど、方向制ｔ
ａｌｌ弁１１が人さく動作し、方向制御弁１１からシリ
ング′１０に（１（給される作動油の流量が所定の周１
！１１で人さく変化りるのＣある。

これにＪ、す、シリング１０が振動し、掘削速度に応じ
て１１；へ削）虫１身が大ぎいときほどバケツ１〜に加
わる振動が強めら４′シ、口の結果掘削抵抗が相当大さ
い８２合℃し一１分４１掘削能力を確保づることが可能
どなるのである。

また、：Ｊン１〜Ｌ１−ルレバーを線側（非掘削側）に
操作したときに（ま、振動入切回路６７が遮断され、レ
バ−１ヤ作にヌ・１応した操作信号Ｓ、が方向切換回路
７０から駆動部５０に送１うれる。

このため、操作（Ｔｈ　’８　Ｓ　ｌに応じて比例制御
弁３７が駆動され、そのパイロン１〜油圧により方向制
御弁１１からシリング１０の線側に供給される作動油量
が制御される。したがって、コン１〜１」−ルレバーの
操作に適合したシリング１０の掘削速度が頼持され、伸
側と同様良好な操作性を得ることができる。

なｊ３、本実施例で１．．１．．１．コン１へ［」−ル
レバーの位置が伸側で振動入力スイッチ７１５が入っ−
Ｃいるとぎに振動を加えるようにしたが、シリング１０
の速度等を検出し、掘削抵抗が大きいどきにのめバフラ
１へを力１目辰し、振動掘削を？ｊなうようにし−Ｃし
良い。

（発明の効果） コン１ヘロールレバーの操作により、掘削速度に応じて
バケツ１〜に加える振動を強めるごとかでさ、良好な操
作性を保ちつつ−１分な掘削性能を仲゛保（きるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の回路構成図、第２図、第ａ　＋ｔ＋は
本発明の実施例を示す油圧回路図とその制御回路図、第
４図〜第７図はそれぞれ制御回路の出力特性を示Ｊグラ
フである。 １０・・・シリング、１１・・・方向制御弁、Ｃ３６、
３７・・・比例制御ブｒ、３Ｂ・・・制御回路、４１・
・・検出部、／１２・・細刻１直回路、４３・・・信号
設定回路、４４・・・方向判別回路、４５・・・振動入
力スイッチ、／ＩＯ・・・振動信号増幅部、４７・・・
振動信号発生部、／１．８・・・加算部、４９．５０・
・・駆動部、〔３７・・・振動入切回路、７０・・・方
向切換回路。 特許出願人　萱揚■梨株式会ネ１ ｑ 第４図 （４９４則　、　縮１貝り） 第６図 １ （仲１則、　滓側） 第５図 第７図 （伸イ則）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ：１ン１へ（」−ルレバーの操作状態を検出しこの検出
   値に応じた操作信号を出力づる検出部と、振動人カスイ
   ツプ−のＯＮ時に所定周波数の振動信号を出力づる振動
   信号発生部と、この振動信号を操作（ｉ４号に応じ一’
   ＣＪｉ１幅Ｊる増幅部と、この増幅信号を操作信号に加
   いする加障部と、この加算信号により駆動されバーイ１
   」ツ１へ油圧を供給“りる比例制ｉλ１１弁と、口のパ
   ーｒロッ１−油圧に応動し作動油の供給を制御りる方向
   制御弁と、この作動油にＪ：リバケツ１〜笠の１ｌｉｉ
   ”、閉部を駆１１１ＩＪ−Ｊ’るシリンダとからなる掘
   削（幾の１ｈモ仙掘ｉ’ｊｌｌ制■１装置１り。