JP4469186B2

JP4469186B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP4469186B2
Application number: JP2004017613A
Authority: JP
Inventors: 能秀梨本; 厚志小田嶋; 訓立川; 憲胤阪本
Original assignee: Caterpillar Japan Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: JP2005207195A

Description

本発明は、ブレードを備えた作業機械に関するものである。

機体に昇降可能に枢支される昇降アームに対し、ブレードをチルト軸およびチルトシリンダを介してチルト回動操作可能で、かつアングル軸およびアングルシリンダを介してアングル回動操作可能に支持するとともに、ブレードのチルト回動操作とアングル回動操作との切換操作を操縦部に設けた操作スイッチで行なうようにしたブレード作業機がある。

このブレード作業機において、前記操作スイッチをチルト回動操作とアングル回動操作に択一的に切換可能でかつ両操作を不能とする中立位置を有する切換スイッチと、チルト回動操作とアングル回動操作の回動角の設定を行なう回動角調整器とから構成したブレード操作スイッチ構造がある（例えば、特許文献１参照）。

図７は、上記のようなスイッチにより操作される従来のパワーアングルチルトドーザ（以下、パワーアングルチルトを「ＰＡＴ」という）用の油圧回路を示し、図８乃至図１１に示されるように機体にブレード昇降シリンダ１により昇降動作可能、アングルシリンダ２によりアングル動作可能およびチルトシリンダ３によりチルト動作可能に設けられたブレード４を制御する回路である。

図８および図１０に示されるように、ブレード昇降用のブレードレバー５の先端にアングル・チルト操作用の電気式４ウェイのスイッチ6a，6b，6c，6dを備えた操作ノブ６が設けられ、そして、これらのスイッチ6a，6b，6c，6dを押すと、各スイッチ6a，6b，6c，6dからの信号がＰＡＴコントローラ（図示せず）で演算されて、ＰＡＴコントローラからの出力信号が、図７に示された油圧回路中に設置されたアングルシリンダ／チルトシリンダ切換用の電磁弁7sおよびシリンダ伸縮切換用の電磁弁8sに送られ、ブレード４の左右アングル操作および左右チルト操作を行う。

すなわち、図８に示されるようにブレードレバー５の上部に設けられた上下１対のスイッチ6a，6bのいずれか一方を操作することにより、図７に示されたアングルシリンダ／チルトシリンダ切換用の電磁弁7sをオンにして、パイロットポンプ圧力を切換弁７の左側に供給してこの切換弁７をアングルシリンダ側に切換作動するとともに、シリンダ伸縮切換用の電磁弁8sをオン／オフ制御して、この電磁弁8sからの方向性を伴なうオン／オフ型パイロット圧力によりアングル・チルト制御弁８を中立位置、一方切換位置または他方切換位置に切換制御して、１対のアングルシリンダ２を図９に示されるように左寄せアングル状態または右寄せアングル状態に制御する。

同様に、図１０に示されるようにブレードレバー５の上部に設けられた左右１対のスイッチ6c，6dのいずれか一方を操作することにより、図７に示されたアングルシリンダ／チルトシリンダ切換用の電磁弁7sをオフにして、切換弁７を図７に示されたチルトシリンダ３側に復帰させるとともに、シリンダ伸縮切換用の電磁弁8sをオン／オフ制御して、この電磁弁8sからの方向性を伴なうオン／オフ型パイロット圧力によりアングル・チルト制御弁８を中立位置、一方切換位置または他方切換位置に切換制御して、チルトシリンダ３を図１１に示されるように左下がりチルト状態または右下がりチルト状態に制御する。

また、４つのスイッチを操作レバー上に設け、対向する１対のスイッチの操作によりブレードをアングル動作させるとともに、他の対向する１対のスイッチの操作によりブレードをスライド動作させるようにした作業機械もある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２４００９３号公報（第１頁、図４）特開平８−２７００１７号公報（第１頁、図１）

このように、従来は、ブレード４のアングルシリンダ２およびチルトシリンダ３の油圧制御が、操作ノブ６のスイッチ6a，6b，6c，6dのオン／オフ信号による全開／全閉制御によっているため、ブレード４の微操作が困難であり、作業性が良くないという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ブレードの微操作性を向上できる作業機械を提供することを目的とするものである。

本発明は、機体と、機体に昇降動作可能、アングル動作可能およびチルト動作可能に設けられたブレードと、ブレードを昇降動作させるブレード昇降シリンダと、ブレード昇降シリンダを制御するブレード昇降制御弁と、ブレードをアングル動作させるアングルシリンダおよびチルト動作させるチルトシリンダと、アングルシリンダおよびチルトシリンダをこれらの一方を選択する切換弁を介してそれぞれ制御するアングル・チルト制御弁と、アングル・チルト制御弁を操作量に応じたパイロット圧力により制御するアングル・チルト用パイロット弁と、アングル・チルト用パイロット弁を左右方向の手動操作量に応じて操作するブレードレバーと、ブレードレバーの前後方向の揺動を伝達してブレード昇降制御弁を操作するブレード昇降用プッシュプルケーブルと、ブレードレバーに設けられアングルシリンダおよびチルトシリンダの一方を選択する切換弁を切換操作するための電気信号を発信するスイッチとを具備した作業機械である。

本発明によれば、操作量に応じたパイロット圧力によりアングル・チルト制御弁を制御するアングル・チルト用パイロット弁を備えたので、このアングル・チルト用パイロット弁によりブレードをチルト微操作できるとともにアングル微操作でき、整地作業性を向上でき、さらに、ブレードレバーによりアングル・チルト用パイロット弁を手動操作するとともに、そのブレードレバーを握る手でスイッチを操作して、このスイッチから発信された電気信号によりアングルシリンダおよびチルトシリンダの一方を選択する切換弁を切換操作するので、操作性を向上できる。また、ブレードレバーの前後方向の揺動をブレード昇降用プッシュプルケーブルを介しブレード昇降制御弁に伝達してブレード昇降制御弁を操作できるので、ブレード昇降用パイロット弁を廃止できる。

以下、本発明を図１乃至図６に示される一実施の形態を参照しながら説明する。

図２は作業機械としての油圧ショベルを示し、機体としての下部走行体11に旋回軸受部12を介して上部旋回体13が旋回可能に設けられ、下部走行体11には、パワーアングルチルトドーザ（以下、パワーアングルチルトを「ＰＡＴ」という）を構成するプッシュアーム14を介して排土作業または均平作業などに用いられるブレード４が取付けられ、一方、上部旋回体13には、掘削作業または他のアタッチメント作業に用いられる作業装置15が搭載されている。

この作業装置15に対して、上部旋回体13上にはオペレータが座る運転席16が設けられ、この運転席16の左右両側部にはコンソール17が配置され、これらのコンソール17上には、作業装置15を操作するための操作レバー18がそれぞれ設けられ、また、右側のコンソール17の近傍には、ブレード４を操作するためのブレードレバー19が設けられている。

図３に示されるように、ブレード４は、下部走行体11上のブラケット21とプッシュアーム14の先端部内のブラケット22との間に設けられたブレード昇降シリンダ１により昇降動作可能に設けられ、プッシュアーム14の左右部のブラケット23とブレード４の左右部のブラケット24との間に設けられた一対のアングルシリンダ２により、プッシュアーム14の先端部とブレード４の中央部とを連結する軸部材（図示せず）を中心にアングル動作可能に設けられ、プッシュアーム14の先端部の上部に取付けられたブラケット25とブレード４の一側のブラケット26との間に軸支されたチルトシリンダ３により下部の軸部材27を中心にチルト動作可能に設けられている。

図４に示されるように、前記ブレードレバー19は、パイプ状のレバー本体31の上部に中空状の操作ノブ32が取付けられ、この操作ノブ32の内部にアングル／チルト切換用のオン／オフ型のスイッチとしてのボタンスイッチ33が設けられ、このボタンスイッチ33をオン／オフ操作する操作ボタン34が、操作ノブ32にて人差指で操作可能な位置に突設されている。ボタンスイッチ33の電気配線35は、レバー本体31内から下部の小孔36を経て外部に引出され、図示されないバッテリおよびアングルシリンダ／チルトシリンダ回路切換用の電磁弁47に接続されている。

図１は、ブレード昇降シリンダ１、アングルシリンダ２およびチルトシリンダ３を制御する油圧回路を示し、ブレード昇降シリンダ１に対して、メイン油圧源41から供給された作動油圧を方向制御してブレード昇降シリンダ１を伸縮動作制御するブレード昇降制御弁42が設けられている。

ブレード昇降制御弁42にはブレードフロートポジション42Fが設けられている。このブレードフロートポジション42Fは、油圧回路を閉じても均衡が取れるようにしたフロート機構を構成し、ブレード昇降シリンダ１のヘッド側室とロッド側室とをタンクＴに連通して、圧力が作用しないようにすることで、ブレード４を固定することなく自重で自由に上下動できるようにする。

また、アングルシリンダ２およびチルトシリンダ３に対して、メイン油圧源41から供給された作動油圧を方向制御してアングルシリンダ２またはチルトシリンダ３を伸縮動作制御するアングル・チルト制御弁44が設けられ、このアングル・チルト制御弁44の左右のパイロットライン44a，44bに２ウェイ方式のアングル・チルト用パイロット弁45が設けられている。このアングル・チルト用パイロット弁45は、ブレードレバー19の左右方向の手動操作量に応じたパイロット圧力をアングル・チルト制御弁44に出力して、このアングル・チルト制御弁44の変位方向および変位量を制御する所謂リモコン弁である。

アングル・チルト制御弁44とアングルシリンダ２およびチルトシリンダ３との間のライン中には、アングルシリンダ２またはチルトシリンダ３の一方を選択するための切換弁46が設けられ、この切換弁46の一方のパイロットライン46a中には、アングルシリンダ／チルトシリンダ回路切換用の電磁弁47が設けられている。この電磁弁47は、前記ブレードレバー19に設けられたボタンスイッチ33から発信された電気信号に基づきオン／オフ作動して、オン時にパイロット油圧源Ｐから供給されたパイロット圧をパイロットライン46aに導き、切換弁46を図１に示されたチルトシリンダ３側からアングルシリンダ２側へ切換操作するものである。なお、図１の回路図中において、48はリリーフ弁であり、Ｔは共通のタンクである。

図５に示されるように、アングル・チルト用パイロット弁45は、カバー体61の上部ブラケット61aに、前記ブレードレバー19によって直接またはリンケージ、ワイヤなどを介し間接的に回動操作される回動操作体62が、軸部材63により回動自在に軸支され、この回動操作体62の左右部下側面に、カバー体61に摺動自在に嵌合された１対のロッド65が当接され、これらのロッド65の下部に係合部材65aがそれぞれ係合され、さらに、これらの係合部材65aに、弁本体66内に摺動自在に嵌合された１対のスプール67がそれぞれ係合され、そして、各係合部材65aおよび各ロッド65は、大スプリング68aにより上方へ付勢され、一方、各スプール67は小スプリング68bにより下方へ付勢され、これらのスプール67と弁本体66内の通路69とによって、パイロット油圧源Ｐから供給されたパイロット圧を回動操作体62の回動操作量に応じてアングル・チルト制御弁44のパイロットライン44a，44bに供給する減圧弁が形成されている。

図６に示されるように、ブレードレバー19の前後方向の手動操作量に応じたパイロット圧をブレード昇降制御弁42に出力するブレード昇降用パイロット弁（図示せず）を廃止して、ブレードレバー19により、このブレードレバー19の前後方向の揺動を伝達するブレード昇降用プッシュプルケーブル71および運動変換機構72を介し、ブレード昇降制御弁42のスプール42sを直引き操作できるようにする。

運動変換機構72は、図６（ａ）に示されるようにブレード昇降用プッシュプルケーブル71のワイヤ73と一体化された下部接続金具74が、回転軸75の一端部に嵌着されてねじ76により一体化された下部レバー77に、ピン78により回転自在に連結され、回転軸75は、上部旋回体13内の旋回フレームと一体の部材81に固定された円筒形の軸受部材82により回転自在に保持され、また、回転軸75の他端部には上部レバー83が嵌着されて溶接付けなどで一体化され、この上部レバー83の上端部に、回転軸75の回転運動を往復運動に変換するリンク84の一端部が、ピン85により回動自在に取付けられ、このリンク84の他端部に、ピン86により、図６（ｂ）に示されるブレード昇降制御弁42のスプール42sが接続されている。

次に、この実施の形態の作用効果を説明する。

ブレードレバー19の前後方向動作によりブレード４を上下方向に操作し、また、ブレードレバー19に設けた人差指操作式の１つのボタンスイッチ33のオン／オフ操作と、ブレードレバー19の左右方向操作によりアングル／チルト切換操作を容易にできるので、ブレード４の上下動とアングルまたはチルトの同時操作が容易にできる。

すなわち、ブレードレバー19を車両前方に押すと、ブレード昇降用プッシュプルケーブル71のワイヤ73および運動変換機構72を介して、ブレード昇降制御弁42のスプール42sを直接引張り操作でき、ブレード昇降制御弁42が下降ポジション42Dに切換わり、ブレード昇降シリンダ１を伸長動作させて、ブレード４を下降させることができ、さらに、ブレードレバー19を車両前方に最大限まで押すと、ブレード昇降制御弁42のスプール42sが最大位置まで引張り操作されるので、ブレード昇降制御弁42がブレードフロートポジション42Fに切換わる。そして、ブレード昇降シリンダ１のヘッド側室とロッド側室とがタンクＴに連通して、これらに圧力が作用しないので、車両のピッチングの影響を受けずに、ブレード４を固定することなくＰＡＴドーザの自重で自由に上下動させながら地面を均すことができ、均し作業に適する。

一方、ブレードレバー19を車両後方に引くと、ワイヤ73および運動変換機構72を介して、ブレード昇降制御弁42のスプール42sを直接押込み操作でき、ブレード昇降制御弁42が上昇ポジション42Uに切換わり、ブレード昇降シリンダ１を収縮動作させて、ブレード４を上昇させることができる。

また、ブレードレバー19のボタンスイッチ33を押さないで、ブレードレバー19を左右方向に操作すると、電磁弁47が図１に示されたオフ状態で、切換弁46も図１に示された切換状態のまま、アングル・チルト用パイロット弁45がアングル・チルト制御弁44をパイロット操作するので、チルトシリンダ３を伸縮作動して、ブレード４を軸部材27を中心にチルト操作できる。

一方、ブレードレバー19のボタンスイッチ33を押したままの状態で、ブレードレバー19を左右方向に操作すると、電磁弁47がオン状態に切換わり、切換弁46も反対側に切換わった状態で、アングル・チルト用パイロット弁45がアングル・チルト制御弁44をパイロット操作するので、１対のアングルシリンダ２を相互に反対方向に伸縮作動して、ブレード４をアングル操作できる。

このように、ブレード４のアングル・チルト操作を行う各シリンダの油圧制御を、従来の電磁弁8s（図７）によるオン／オフ式パイロット方式から、操作量に応じたパイロット圧力を出力する油圧リモコン弁方式のアングル・チルト用パイロット弁45に変更して、ブレードレバー19の操作量に応じたパイロット圧力によりアングル・チルト制御弁44を制御するので、このアングル・チルト用パイロット弁45により従来困難であったブレード４のチルト微操作およびアングル微操作が可能となり、ブレード４による整地作業性を向上できる。

また、ブレードレバー19によりアングル・チルト用パイロット弁45を手動操作するとともに、そのブレードレバー19の操作ノブ32を握る手でボタンスイッチ33を操作して、このボタンスイッチ33から発信された電気信号により、電磁弁47を介して、アングルシリンダ２およびチルトシリンダ３の一方を選択する切換弁46を切換操作するので、操作性が良い。

以上のように、１本のブレードレバー19で、ブレード昇降用プッシュプルケーブル71および運動変換機構72を介し、ブレード昇降制御弁42のスプール42sを直引き操作するとともに、油圧リモコン弁方式のアングル・チルト用パイロット弁45を操作して、アングル・チルト制御弁44をパイロット制御したので、ブレード４の昇降操作、チルト操作およびアングル操作の各微操作を容易にできるとともに、ブレード昇降用パイロット弁を廃止できる。

本発明に係る作業機械におけるドーザ用油圧回路の一実施の形態を示す回路図である。同上作業機械の側面図である。同上作業機械のパワーアングルチルトドーザを示す平面図である。同上作業機械のブレードレバーを示す正面図である。同上作業機械のアングル・チルト用パイロット弁を示す断面図である。（ａ）は同上ドーザ用油圧回路におけるブレード昇降制御弁を作動するための運動変換機構の斜視図、（ｂ）はその断面図である。従来の作業機械におけるドーザ用油圧回路を示す回路図である。従来のパワーアングルチルトドーザをアングル操作する場合のブレードレバーおよびその周辺を示す斜視図である。パワーアングルチルトドーザのアングル操作を示す斜視図である。従来のパワーアングルチルトドーザをチルト操作する場合のブレードレバーおよびその周辺を示す斜視図である。パワーアングルチルトドーザのチルト操作を示す斜視図である。

符号の説明

１ブレード昇降シリンダ
２アングルシリンダ
３チルトシリンダ
４ブレード
11 機体としての下部走行体
19 ブレードレバー
33 スイッチとしてのボタンスイッチ
42 ブレード昇降制御弁
44 アングル・チルト制御弁
45 アングル・チルト用パイロット弁
46 切換弁
71 ブレード昇降用プッシュプルケーブル

Claims

機体と、
機体に昇降動作可能、アングル動作可能およびチルト動作可能に設けられたブレードと、
ブレードを昇降動作させるブレード昇降シリンダと、
ブレード昇降シリンダを制御するブレード昇降制御弁と、
ブレードをアングル動作させるアングルシリンダおよびチルト動作させるチルトシリンダと、
アングルシリンダおよびチルトシリンダをこれらの一方を選択する切換弁を介してそれぞれ制御するアングル・チルト制御弁と、
アングル・チルト制御弁を操作量に応じたパイロット圧力により制御するアングル・チルト用パイロット弁と、
アングル・チルト用パイロット弁を左右方向の手動操作量に応じて操作するブレードレバーと、
ブレードレバーの前後方向の揺動を伝達してブレード昇降制御弁を操作するブレード昇降用プッシュプルケーブルと、
ブレードレバーに設けられアングルシリンダおよびチルトシリンダの一方を選択する切換弁を切換操作するための電気信号を発信するスイッチと
を具備したことを特徴とする作業機械。