JP4486466B2 - 建設機械の動作機能監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられ、ロックレバー装置に含まれる電磁弁の動作機能を監視可能な建設機械の動作機能監視装置に関する。

建設機械に備えられるロックレバー装置は、運転席の近傍に配置され、オペレータが運転席から離れるときにロック位置となるようにそのロックレバーが操作される。このようにロックレバーがロック位置に操作されると、各油圧アクチュエータを制御する方向切換弁を切換え操作する操作信号が出力されなくなり、すなわち操作信号の出力が不許可となり、油圧アクチュエータの作動、つまりこの油圧アクチュエータによって駆動される作業部材の意図しない駆動が防止される。

このようなロックレバー装置を備えた従来技術が、特許文献１に記載されている。この従来技術は、油圧ショベルに備えられるものであり、エンジンすなわち原動機と、油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへの圧油の流入、流出を制御する方向制御弁すなわち流量調整弁とを備えている。また、ロックレバー装置として、上述の流量調整弁を切換え操作する操作信号の出力の許可、不許可を切換える電磁弁、すなわちロックソレノイドと、このロックソレノイドを切換え操作するロックレバーと、このロックレバーの作動を検出する作動検出手段、すなわちスイッチと、エンジンを駆動する駆動制御信号を出力すると共に、スイッチから出力される信号に応じてロックソレノイドを切換える切換え制御信号を出力するコントローラとを備えている。

この従来技術では、ロックレバーがフリー位置に保持されているときには、上述のスイッチからコントローラに信号が出力されず、これによりコントローラからロックソレノイドに、このロックソレノイドを開位置にする切換え制御信号が出力され、この開位置にあるロックソレノイドを介して流量調整弁に操作信号が出力され、流量調整弁が切換えられる。したがって、流量調整弁から油圧アクチュエータに圧油が供給され、この油圧アクチュエータが作動し、この油圧アクチュエータによって作動部材を駆動させることができる。

また、ロックレバーがロック位置に切換えられると、上述のスイッチからコントローラに信号が出力され、これによりコントローラによってロックソレノイドが閉位置となるように制御され、この閉位置にあるロックソレノイドによって流量調整弁に操作信号を出力することができなくなる。すなわち、流量調整弁の切換え操作が不許可となる。したがって、この状態においては流量調整弁から油圧アクチュエータへの圧油の供給が不能となり、すなわち油圧アクチュエータは作動不能となり、作動部材は動かないように保持される。

このように従来技術では、ロックレバー装置を備えたことにより、作業部材の意図しない駆動を防止でき、油圧ショベルの周囲に存在する人や物に対する安全保護を実現できる。
特開２００２−１１５２７７公報

ところで、上述のようにロックレバー装置を備えた建設機械は、時により過酷な作業環境の下での駆動を余儀なくされる。このような過酷な作業環境の下では、ロックソレノイドすなわち電磁弁の中にゴミ等が混入し、電磁弁のスプールがスティックして摺動不能となることも起こり得る。このように電磁弁にスティックを生じた場合、油圧回路に含まれる各種機器、部材、あるいは油圧アクチュエータの作動に異変を生じるが、従来技術では、その原因が分かるまでに時間がかかり、この電磁弁が含まれる油圧回路の修復に手間取る懸念がある。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、ロックレバー装置に含まれる電磁弁に異常が生じたことを直ちに知ることができる建設機械の動作機能監視装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、この原動機によって駆動される主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへの圧油の流入、流出を制御する方向制御弁を有すると共に、上記方向制御弁を切換え操作する操作信号の出力の許可、不許可を切換える電磁弁と、この電磁弁を切換え操作するロックレバーと、このロックレバーの作動を検出する作動検出手段と、上記原動機を駆動する駆動制御信号を出力し、上記作動検出手段から出力される信号に応じて上記電磁弁を切換える切換え制御信号を出力するコントローラとを含むロックレバー装置を有する建設機械に備えられ、上記電磁弁から出力され、上記操作信号の出力を許可する許可信号を検出する許可検出手段を有し、上記コントローラが、上記原動機が駆動中かどうか判定すると共に、上記電磁弁を上記操作信号の出力を不許可にするように上記ロックレバーが保持されているかどうか判定し、さらに上記許可検出手段で上記許可信号が検出されたかどうか判定する判定手段と、この判定手段で、原動機が駆動中と判定されると共に、上記電磁弁を上記操作信号の出力を不許可にするように上記ロックレバーが保持されていると判定され、さらに上記許可検出手段で上記許可信号が検出されたと判定されたときに、上記電磁弁が異常である旨の通報信号を出力する処理を行なう処理手段とを含み、上記ロックレバー装置の上記電磁弁の動作機能を監視することを特徴としている。

原動機の駆動中に、例えば電磁弁が開いている状態でスティックが生じると、電磁弁を操作信号の出力を不許可にするように、すなわち電磁弁が閉となるようにロックレバーを切換えても、電磁弁が開いたままの状態となってしまうので、この電磁弁から方向制御弁の制御を可能にする許可信号が出力される事態となる。

このような事態を生じたとき、本発明は、コントローラの判定手段が、原動機を駆動する駆動制御信号に基づいて、原動機が駆動中と判定し、作動検出手段から出力される信号に基づいて、ロックレバーが電磁弁を操作信号の出力を不許可にするように保持されていると判定し、すなわちロックレバーがロック位置に保持されていると判定し、さらに許可検出手段から出力される信号に基づいて、許可信号が検出されたと判定し、処理手段から通報信号が出力される。この通報信号により電磁弁に異常を生じたことを直ちに知ることができる。

また本発明は、上記発明において、上記コントローラは、上記処理手段から出力される上記通報信号に応じて上記原動機を停止させる処理を行なうことを特徴としている。

また本発明は、上記原動機によって駆動され、上記電磁弁に連絡される油圧パイロットポンプを備えると共に、上記操作信号を出力する操作装置が油圧パイロットバルブから成り、上記電磁弁が開位置に切換えられたときにこの電磁弁から上記操作装置に出力される上記許可信号が上記油圧パイロットポンプから吐出される一次圧であり、上記許可検出手段が、上記電磁弁から出力される上記一次圧を検出する油圧検知センサから成ることを特徴としている。

また本発明は、上記建設機械が、上記操作信号のそれぞれを出力する複数の操作装置と、これらの操作装置からの上記操作信号の出力の許可、不許可を切換える１つの電磁弁とを有する油圧ショベルから成ることを特徴としている。

本発明は、電磁弁に異常が生じたことを、コントローラの判定手段で検出でき、この検出に応じてコントローラの処理手段から通報信号が出力されるので、この通報信号によって電磁弁に異常が生じたことを直ちに知ることができ、この電磁弁が含まれる油圧回路の修復にかかる時間を短縮させることができると共に、建設機械の周囲に対するさらなる安全保護を実現できる。

以下，本発明に係る建設機械の動作機能監視装置を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る動作機能監視装置の一実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。

この油圧ショベルは、走行体３１と、この走行体３１上に配置される旋回体３２と、この旋回体３２に上下方向の回動可能に連結されるブーム３３と、このブーム３３を駆動するブームシリンダ３４と、ブーム３３に上下方向の回動可能に連結されるアーム３５と、このアーム３５を駆動するアームシリンダ３６と、アーム３５に上下方向の回動可能に連結されるバケット３７と、このバケット３７を駆動するバケットシリンダ３８とを備えている。ブーム３３、アーム３５、バケット３７のそれぞれは作業部材を構成し、これらの作業部材と、ブームシリンダ３４、アームシリンダ３６、及びバケットシリンダ３８とによって土砂の掘削作業等を実施するフロント作業機が構成されている。

旋回体３２の前側位置には運転室３９が備えられ、この運転室３９内の運転席の近傍位置には、後述のロックレバー装置に含まれるロックレバーが配置されている。

図２は本発明の一実施形態を示す油圧回路図である。上述の図１に示す油圧ショベルは、図２に示すように、原動機すなわちエンジン１と、このエンジン１によって駆動される主油圧ポンプ６及び油圧パイロットポンプ１０と、上述のブームシリンダ３４、アームシリンダ３６、バケットシリンダ３８等の油圧アクチュエータへの圧油の流入、流出を制御する複数の方向制御弁を備えている。図２では説明を分かりやすくするために、１つの油圧アクチュエータ例えばブームシリンダ３４と、このブームシリンダ３４への圧油の流入、流出を制御するブーム用の方向制御弁８だけを示してあり、他の油圧アクチュエータ及び方向制御弁は図示を省略してある。ブーム用の方向制御弁８は、後述の操作信号が与えられるパイロット室８ａ，８ｂを備えている。

また、上述のブーム用の方向制御弁８を切換え操作する操作信号を出力する操作装置、例えば操作信号としてパイロット圧信号を出力する油圧パイロットバルブ１１を備えている。この油圧パイロットバルブ１１は、減圧弁１１ａ，１１ｂと、これらの減圧弁１１ａ，１１ｂを操作する操作レバー１１ｃとを含んでいる。この油圧パイロットバルブ１１の減圧弁１１ａと、方向制御弁８のパイロット室８ａとはパイロット管路１４ａで連絡され、減圧弁１１ｂと方向制御弁８のパイロット室８ｂとはパイロット管路１４ｂで連絡されている。

図２では、ブーム用の操作装置を構成する油圧パイロットバルブ１１だけを描いてあり、他のアーム用、バケット用等の操作装置は図示を省略してある。

油圧パイロットポンプ１０と油圧パイロットバルブ１１とを連絡する管路１３中には、この管路１３を連通させる開位置ｄと、この管路１３を遮断し、油圧パイロットバルブ１１をタンクに連通させる閉位置ｃとを有する電磁弁１５を配置してある。また、上述したように、運転席の近傍に配置され、電磁弁１５を切換え操作するロックレバー３を備えている。また、このロックレバー３の作動を検出する作動検出手段、すなわちスイッチ４と、エンジン１を駆動する駆動制御信号を燃料供給制御手段２０に出力すると共に、スイッチ４から出力される信号に応じて切換え制御信号を電磁弁１５に出力するコントローラ２とを備えている。

上述した電磁弁１５と、ロックレバー３と、スイッチ４と、コントローラ２とによって、ロックレバー装置が構成されている。

なお、ブーム用の操作装置を構成する油圧パイロットバルブ１１を含む複数の油圧パイロットバルブのそれぞれは、管路１３を介して１つの電磁弁１５に接続されている。

このように構成される油圧ショベルに備えられる電磁弁１５の動作機能を監視する動作機能監視装置の一実施形態は、電磁弁１５から出力され、上述の操作信号すなわちパイロツト圧信号の出力を許可する許可信号を検出する許可検出手段、すなわち油圧パイロットポンプ１０から吐出される一次圧を検出する許可検出手段、例えば検出スイッチ４を備えている。

また、本実施形態は、コントローラ２に含まれ、エンジン１が駆動中かどうか判定すると共に、電磁弁１５を油圧パイロットバルブ１１等からのパイロット圧信号の出力を不許可にするようにロックレバー３がロック位置に保持されているかどうか判定し、さらに油圧検知センサ５からの信号で許可信号が検出されたかどうか判定する判定手段と、この判定手段で、エンジン１が駆動中と判定されると共に、電磁弁１５をパイロット圧信号の出力を不許可にするようにロックレバー３がロック位置に保持されていると判定され、さらに油圧検知センサ５からの信号で許可信号、すなわち油圧パイロットポンプ１０から吐出される一次圧が検出されたと判定されたときに、通報信号を出力する処理を行なう処理手段とを備えている。

また、コントローラ２は、上述の処理手段から出力される上述の通報信号に応じて、例えばエンジン１を停止させる処理を行なうようになっている。すなわち、燃料供給制御手段２０を作動させる制御信号の出力を停止させる処理を行なう。

以下，このように構成した本実施形態の動作について説明する。図３は本発明の一実施形態における要部動作を説明するフローチャートである。

この図３の手順Ｓ１に示すように、はじめにコントローラ２に含まれる判定手段で、エンジン１が動いているかどうか、すなわち駆動中かどうか判定される。この判定は、例えばコントローラ２から、燃料供給制御手段２０を作動させる制御信号が出力されているかどうかの確認によって行なわれる。コントローラ２から燃料供給制御手段２０を作動させる制御信号が出力されていないと確認されれば、エンジン１は停止状態であってこの判定はノーであり、この手順Ｓ１の判定が繰り返される。コントローラ２から燃料供給制御手段２０を作動させる制御信号が出力されていると確認されれば、エンジン１は駆動中であり、この手順Ｓ１の判定はイエスとなって手順Ｓ２に移る。

この手順Ｓ２では、コントローラ２に含まれる判定手段で、ロックレバー３がロック位置にあって検出スイッチ４がオンかどうか判定される。すなわち、電磁弁１５を油圧パイロツトバルブ１１等から方向制御弁８等へのパイロット圧信号の出力を不許可にする閉位置ｃとするように、ロックレバー３がロック位置に保持されているかどうか判定される。ロックレバー３がフリー位置にあって検出スイッチ４がオフのときには、この判定はノーとなり、手順Ｓ６に移る。

この手順Ｓ６では、コントローラ２から電磁弁１５の制御部に切換え制御信号が出力され、これによって電磁弁１５は開位置ｄに切換えられる。今はエンジン１の駆動によって主油圧ポンプ６及び油圧パイロットポンプ１０が駆動されている状態であるので、電磁弁１５の開位置ｄへの切換えにより、油圧パイロットポンプ１０からの一次圧、すなわちパイロット圧が電磁弁１５、管路１３を介して油圧パイロットバルブ１１を含む全ての油圧パイロットバルブに供給される。

したがって例えば、油圧パイロットバルブ１１の操作レバー１１ｃを図２の右方向に回動操作すると、減圧弁１１ａからのパイロット圧信号がパイロット管路１４ａを介して方向制御弁８のパイロット室８ａに供給される。これにより方向制御弁８が中立位置ＮからＸ位置に切換えられ、主油圧ポンプ６の圧油が主管路９、方向制御弁８介してブームシリンダ３４のボトム側に供給され、このブームシリンダ３４が伸長し、図１に示すブーム３３が上方向に回動する。すなわち、ブーム上げ操作が実施される。

また例えば、油圧パイロットバルブ１１の操作レバー１１ｃを図２の左方向に回動操作することにより、減圧弁１１ｂからのパイロット圧信号がパイロット管路１４ｂを介して方向制御弁８のパイロット室８ｂに供給される。これにより、方向制御弁８がＹ位置に切換えられ、主油圧ポンプ６の圧油が主管路９、方向制御弁８を介してブームシリンダ３４のロッド側に供給され、このブームシリンダ３４が収縮し、ブーム３３が下方向に回動する。すなわち、ブーム下げ動作が実施される。

コントローラ２の判定手段による上述した手順Ｓ２の判定で、ロックレバー３がロック位置にあって検出スイッチ４がオンとなっていると判定されたときには、この判定はイエスとなり、手順Ｓ３に移る。

この手順Ｓ３では、コントローラ２から電磁弁１５の制御部に出力される切換え制御信号により、電磁弁１５は閉位置ｃに切換えられる。この閉位置ｃへの切換えにより、油圧パイロットポンプ１０からの一次圧が油圧パイロットバルブ１１を含む全ての油圧パイロットバルブに供給されなくなる。すなわち、油圧パイロットバルブ１１を含む全ての油圧パイロットバルブのそれぞれから該当する方向制御弁８等へのパイロット圧信号の出力が阻止され、方向制御弁８を含む全ての方向制御弁の切換え操作が不許可となる。

したがって、この状態においては、方向制御弁８等から該当するブームシリンダ３４等の油圧アクチュエータへの圧油の供給が不能となり、すなわち油圧パイロットバルブ１１等を含む全ての油圧パイロットバルブのうちのどの油圧パイロットバルブを操作しても、ブームシリンダ３４等の油圧アクチュエータは作動不能な状態となり、ブーム３３等の作業部材を含むフロント作業機、旋回体、あるいは走行体は動かないように保持される。これによって、ブーム３３等の作業部材を含むフロント作業機、旋回体、あるいは走行体の意図しない駆動を防止でき、油圧ショベルの周囲に存在する人や物に対する安全保護を実現できる。

上述した手順Ｓ３の次は、手順Ｓ４に移る。この手順Ｓ４では、コントローラ２に含まれる判定手段で、電磁弁１５が閉位置ｃに切換えられているにも拘わらず、方向制御弁８等へのパイロット圧信号の出力を許可する許可信号が検出されているかどうか、すなわち、管路１３に油圧パイロットポンプ１０からの一次圧が供給されているかどうかが、油圧検知センサ５からの信号によって判定される。この判定がノーであれば、電磁弁１５が閉位置ｃに切換えられることによって電磁弁１５から油圧パイロットバルブ１１等に一次圧が供給されないことが油圧検知センサ５によって検出されており、電磁弁１５は正常に機能していることが確認される。したがって、この手順Ｓ４の判定後は手順Ｓ１に戻る。

手順Ｓ４の判定がイエスであれば、電磁弁１５にスティックを生じ、閉じられるべきであった電磁弁１５が開いたままの状態となっており、電磁弁１５から油圧パイロットバルブ１１等に一次圧が供給されていることが油圧検知センサ５によって検出されており、電磁弁１５は異常状態にあることが確認される。この手順Ｓ４のイエスの判定に応じて、コントローラ２に含まれる処理手段から通報信号が出力される。例えば、この通報信号に応じてコントローラ２は、燃料供給制御手段２０を作動させる制御信号の出力を停止する。これにより、エンジン１が停止する。

このように構成した本実施形態によれば、操作中にエンジン１が停止することにより、このエンジン１の停止原因のうちの有力な一つ、すなわちロックレバー装置に含まれる電磁弁１５に異常が生じたことをオペレータは直ちに知ることができる。したがって、この電磁弁１５が含まれる油圧回路の修復にかかる時間を短縮させることができる。また、電磁弁１５に異常が生じたときに、エンジン１を停止させることから、ブームシリンダ３４を含む油圧アクチュエータへの圧油の供給が阻止され、油圧パイロットバルブ１１等を中立位置にすることによりフロント作業機、旋回体、あるいは走行体の意図しない駆動を防止でき、この油圧ショベルの周囲に対するさらなる安全保護を実現できる。

なお、上記実施形態では、コントローラ２に含まれる処理手段から出力される通報信号に応じて、エンジン１を停止させる制御を行なうようにしてあるが、本発明は、このようにすることには限られない。

例えば、通報信号に応じて、緩やかに走行体を走行させることはできるものの、フロント作業機による作業は実施し得ない程度の流量を油圧アクチュエータに供給するエンジン回転数まで下げる制御、あるいは主油圧ポンプの吐出流量を所定の低流量まで下げる制御を行なうようにしてもよい。

また、通報信号に応じて、油圧ショベルの運転席に座っているオペレータ及び油圧ショベルの周囲に対して、注意を喚起するアラームを鳴らす警報器を備えた構成にしてもよい。

また、運転席の近傍に、表示装置を備えたものにあっては、上述の通報信号に応じて、表示装置の表示画面に電磁弁１５が異常である旨を表示する構成にしてもよい。

本発明に係る動作機能監視装置の一実施形態が備えられる建設機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の一実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の一実施形態における要部動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン（原動機）
２ コントローラ（ロックレバー装置）
３ ロックレバー（ロックレバー装置）
４ 検出スイッチ（作動検出手段）〔ロックレバー装置〕
５ 油圧検知センサ（許可検出手段）
６ 主油圧ポンプ
８ 方向制御弁
８ａ パイロット室
８ｂ パイロット室
９ 主管路
１０ 油圧パイロットポンプ
１１ 油圧パイロットバルブ（操作装置）
１１ａ 減圧弁
１１ｂ 減圧弁
１１ｃ 操作レバー
１３ 管路
１４ａ パイロット管路
１４ｂ パイロット管路
１５ 電磁弁〔ロックレバー装置〕
２０ 燃料供給制御手段
３１ 走行体
３２ 旋回体
３３ ブーム
３４ ブームシリンダ
３５ アーム
３６ アームシリンダ
３７ バケット
３８ バケットシリンダ
３９ 運転室

Claims (4)

1. 原動機と、この原動機によって駆動される主油圧ポンプと、この主油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータへの圧油の流入、流出を制御する方向制御弁を有すると共に、
   上記方向制御弁を切換え操作する操作信号の出力の許可、不許可を切換える電磁弁と、この電磁弁を切換え操作するロックレバーと、このロックレバーの作動を検出する作動検出手段と、上記原動機を駆動する駆動制御信号を出力し、上記作動検出手段から出力される信号に応じて上記電磁弁を切換える切換え制御信号を出力するコントローラとを含むロックレバー装置を有する建設機械に備えられ、
   上記電磁弁から出力され、上記操作信号の出力を許可する許可信号を検出する許可検出手段を有し、
   上記コントローラが、
   上記原動機が駆動中かどうか判定すると共に、上記電磁弁を上記操作信号の出力を不許可にするように上記ロックレバーが保持されているかどうか判定し、さらに上記許可検出手段で上記許可信号が検出されたかどうか判定する判定手段と、
   この判定手段で、原動機が駆動中と判定されると共に、上記電磁弁を上記操作信号の出力を不許可にするように上記ロックレバーが保持されていると判定され、さらに上記許可検出手段で上記許可信号が検出されたと判定されたときに、上記電磁弁が異常である旨の通報信号を出力する処理を行なう処理手段とを含み、
   上記ロックレバー装置の上記電磁弁の動作機能を監視することを特徴とする建設機械の動作機能監視装置。
2. 上記請求項１記載の発明において、
   上記コントローラは、上記処理手段から出力される上記通報信号に応じて上記原動機を停止させる処理を行なうことを特徴とする建設機械の動作機能監視装置。
3. 上記請求項１記載の発明において、
   上記原動機によって駆動され、上記電磁弁に連絡される油圧パイロットポンプを備えると共に、
   上記操作信号を出力する操作装置が油圧パイロットバルブから成り、
   上記電磁弁が開位置に切換えられたときにこの電磁弁から上記操作装置に出力される上記許可信号が上記油圧パイロットポンプから吐出される一次圧であり、
   上記許可検出手段が、上記電磁弁から出力される上記一次圧を検出する油圧検知センサから成ることを特徴とする建設機械の動作機能監視装置。
4. 上記請求項１記載の発明において、
   上記建設機械が、上記操作信号のそれぞれを出力する複数の操作装置と、これらの操作装置からの上記操作信号の出力の許可、不許可を切換える１つの電磁弁とを有する油圧ショベルから成ることを特徴とする建設機械の動作機能監視装置。

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