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    公开号:WO1991010017A1
    申请号:PCT/JP1990/001732
    申请日:1990-12-28
    公开日:1991-07-11
    发明作者:Norihisa Matsumoto
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:E02F9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 衝擊 リ ッ パの 自動制御方法 技 術 分 野
    [0002] 本発明はブル ドーザ等の建設機械の後部に装着 して岩 石等の硬い地層の掘削を行衝撃リ ツ バの 自動制御方法に 関する。 背 景 技 術
    [0003] 従来か ら掘削作業の多い大型ブル ドーザにおいては前 部にブ レー ド装置、 後部に リ ッ パ装置がそれぞれ装着さ れており 、 こ れら の作業機によ り 土砂の掘削， 押土を行 う も ので ある が、 こ の う ち リ ッ パ装置は硬岩混 じ り の作 業地で使用 さ れ、 車体後面に固設さ れたブラ ケ ッ ト に昇 降用およびチ ル ト 用の各油圧シ リ ンダ等を介 して装着さ れ、 その刃先を地中に貫入 し、 或い は、 そ の貫入角度を 変えなが ら硬岩を破砕 して掘削を行う よ う にな っ てい る 。 そ して、 比較的軟質地において は刃先を垂直状態に立 てて掘削進行 し、 硬岩地にかかる と一旦停止 して車体後 部を浮か して、 そ の 自重と リ ツ バ装置の昇降シ リ ンダに よ る押下げ力 とで硬岩に貫入破砕していた。 しか し、 硬 岩破砕に は限度があ り 、 ま た作業効率も悪いため、 近時 油圧ブ レーカ等か ら な る加振機構を備え、 硬岩に打撃を 与えて破碎する よ う に した衝撃 リ ツ バが使用 される よ う に な り 、 従来破砕困難であ っ た硬岩破碎を可能に し、 掘 削作業の能率を向上してい る。
    [0004] しかしなが ら、 こ う した機械を使用する作業地では一 般に通常の軟質土と硬岩と が混在してお り 、 オ ペ レータ は感覚的に掘削扰況を判断 し操作してい る。 即ち、 硬岩 にかかっ て掘削抵抗が大き く な る と衝撃 リ ツ バの加振機 構を手動で操作して破砕し、 掘削抵抗が小さ く なる と作 動を停止 して いる 。 こ のよ う な勘に頼る操作ではォペ レ ータ は熟練が必要であ り 、 リ ッ パの無駄打ちによ る衝撃 リ ツ バの破損 も あ り 、 作業効率が悪 く 、 オ ペ レータ の疲 労 も多 く なる とい う 問題点があ っ た。
    [0005] 本発明はかかる従来技術の欠点を解消する ため、 オ ペ レータ に特別な熟練度を必要とせず、 疲労の低減や無駄 打ちによ る衝撃リ ッパの破損防止、 ブ レーカ 作動時の リ ツ バ姿勢の操作性向上および岩盤破碎時の車体振動増加 を防止する衝撃 リ ツ バの自動制御方法を提供する こ とを 目 的 と してい る。 発 明 の 開 示
    [0006] 本発明の衝撃リ ッバの自動制御方法は、 衝撃リ ッパの 刃先にかかる掘削抵抗によ る車体牽引力および履帯車速 を検出 して、 こ れ ら検出値の信号を コ ン ト ロ ー ラ に入力 する 。 自動打撃ス ィ ッ チが 0 N の状態にあ る と き 、 履帯 車速が所定値未満では車体牽引力に関係な く コ ン ト ロ ー ラ か ら衝撃 リ ツ バ の加振機構に作動信号を出力す る。 他 方、 履带車速が所定値以上では車体牽引力が所定値以上 の と き のみ、 コ ン ト ロ ー ラ から衝撃 リ ッ パの加振機構に 作動信号を出力する方法で ある。
    [0007] ま た、 リ ッ パ用 レバーに設け られた手動ス ィ 'ン チが 0 N の状態にあ る と き、 手動操作優先で前記加振機構を制 御 してい る。
    [0008] 更に、 リ ツ ノ、'用 レ ノ 一.をチル ト イ ン 、 も し く は リ ッ パ 上げに操作した と き、 リ ツ バ姿勢操作優先で前記加振機 構を停止 している。 衝撃 リ ツ バによ る岩盤破砕時に、 リ ッ パ用 リ フ ト シ リ ンダのボ ト ム油圧の振幅が所定圧以上 で、 且つ こ の振幅回数が所定回数連続し た と き も、 車体 振動増加防止優先で前記加振機構を停止 して いる 。
    [0009] かかる 構成によ り 、 オ ペ レータ の疲労低減、 ブ レーカ 作動時の リ ツ バ姿勢の操作性向上、 無駄打ち によ る衝撃 リ ツ バの破損防止や岩盤破砕時の車体振動増加を防止す る こ とがで き る。 図面の簡単な説明
    [0010] 第 1 図は本発明の実施例に係る ブル ドーザ の外観及び そ の油圧回路図、 第 2 図は本発明の 自動制御の基本電気 回路図、 第 3 図は本発明実施例に係る牽引力 と履帯車速 の関係を示す図表、 第 4 図は車体振動時の リ ッ パ用 リ フ ト シ リ ンダの ボ ト ム圧の振幅を示す図表、 第 5 図は本発 明の実施例に係る衝撃リ ツ バの 自動制御方法のフ ローチ ヤ ー ト であ る。 発明を実施する ための最良の形態 本発明の実施例に係る衝撃リ ツバの 自動制御方法につ いて、 第 1 図乃至第 5 図を参照 して説明する。
    [0011] 第 1 図に示すブル ドーザ 1 は、 車体 9 の前部にブ レ一 ド 1 0 が リ フ ト シ リ ンダ 1 1 およびチル ト シ リ ンダ 1 2 によ り 取り 付け られ、 後部には衝撃 リ ッ パ 2 が車体 9 に 面設されたブ ラケ ッ ト 1 3 に装着さ れている。
    [0012] 衝撃リ ツ パ 2 の詳細構造は、 円筒ビーム 1 4 の両端に 取着された支持部材 1 5 、 ブ ラ ケ ッ ト 1 3 と円筒ビーム 1 4 間に連結 した支持 リ ンク 1 6 、 油圧ブ レーカ等から な る加振機構 3 (以下ブ レーカ とい う ） 、 前記円筒ビー ム 1 4 に取り 付け られてブ レーカ 3 を支架する保持部材 1 7 、 前記支持部材 1 5 に揺動可能に支承さ れた シ ャ ン ク 1 8 、 該シ ャ ン ク 1 8 の下端に軸ピ ン 1 9 で着脱自在 に取 り付け ら れた掘削刃 2 0 、 衝撃 リ ツ バ 2 の昇降用 の リ フ ト シ リ ンダ 8 、 および掘削刃 1 8 の刃先角度の貫入 角度変更用のチル ト シ リ ンダ 2 1 等から な っ てい る。
    [0013] かかる ブル ドーザ 1 は、 比較的軟弱地での掘削， 押土 あ る いは整地作業において はブ レー ド 1 0 を使用 し、 こ れをブ レー ド作業とい う 。 ま た、 硬岩が混じ っ た硬岩地 の掘削作業において は衝撃 リ ッ パ 2 を使用 し、 こ れを リ ッ ノ、'作業 と称 している。 リ ッ バ作業において は リ フ ト シ リ ンダ 8 によ っ て刃先 2 a の貫入深さを制御 し、 チル ト シ リ ンダ 2 1 で貫入角度を制御 しながら行われ、 特に硬 岩地において はブ レーカ 3 を作動させて硬岩に打撃を与 え破砕 しなが ら掘削進行してい る。
    [0014] こ の場合、 衝撃 リ ツ バ 2 等の作業機の油圧画路は、 図 示の よ う に油圧ポ ンプ 2 2 の吐出油圧は吐出回路 2 3 a か ら電磁式パ イ 口 ッ ト 弁 2 4 で制御される ブ レー カ 3 の 打撃， 停止を行う 操作弁 2 5 および流量制御弁 2 6 を介 して油圧ブ レーカ 3 の振動発生ァ ク チ ュ ヱ 一 タ 2 7 に供 給さ れる。 ブ レーカ 3 の停止時には、 油圧ポ ンプ 2 2 の 吐出油圧はバイ バス回路 2 3 b か ら作業機回路 2 3 c を 経てブ レー ド リ フ ト 操作弁 2 8 へ供給さ れ、 こ の操作弁 2 8 か ら ブ レー ド リ フ ト シ リ ンダ 1 1 と、 ブ レー ドチル ト 操作弁 2 9 を介 して ブ レー ド チル ト シ リ ンダ 1 2 と に それぞれ供給される。 同時に、 こ の吐出油圧は リ ッ ノ、 ' リ フ ト · チ ル ト 操作弁 3 0 を介 し て リ ツ バ用 リ フ ト シ リ ン ダ 8 および リ ッ パ用チル ト シ リ ンダ 2 1 へ供給さ れる よ う に な つ て い る。 図中 3 a はブ レーカ の O N , O F F ス イ ッ チで あ る 。
    [0015] ま た、 第 2 図はブル ドーザ 1 の動力源であ る エ ン ジ ン 3 1 、 エ ン ジ ン 3 1 に連結 した ト ノレク コ ン ノ ータ 3 2 、 およ び ト ルク コ ン ノ ータ 3 2 に連結 した ト ラ ン ス ミ ッ シ ヨ ン 3 3 等を示 し、 エ ン ジ ン 3 1 と ト ルク コ ン ノ 一タ 3 2 と の間に はエ ン ジ ン回転セ ン サ 3 4 が、 そ して ト ルク コ ンバー タ 3 2 と ト ラ ンス ミ ッ シ ョ ン 3 3 と の間に は ト ル ク コ ン ノ ータ 3 2 の回転セ ン サ 3 5 が設け られてい る 。 こ れに よ り ト ノレク コ ン ノ ータ 3 2 の前後のセ ン サ 3 4 , 3 5 の回転の差によ り 車体牽引力 P を知る こ とがで き る 。
    [0016] 前記 ト ラ ン ス ミ ッ シ ョ ン 3 3 から は履帯車速 （ V kmノ H ) セ ン サ 3 6 、 前進 （ F ) ク ラ ッ チセ ン サ 3 7 、 1 速 ( F 1 ) ク ラ ッ チセ ンサ 3 8 の各検出値の信号は、 コ ン ト ロ ーラ 4 に入力 され、 同様に前記各回転セ ンサ 3 4 , 3 5 の検出値も コ ン ト ロー ラ 4 に入力さ れる。 手動で操 作さ れる リ ッ パ用 レバー 7 の下端に は下、 上、 チ ル ト の 3 個の各セ ンサ 3 9 , 4 0 , 4 1 がそれぞれ設け られ、 こ れ らのセ ンサの検出値の信号 も コ ン ト ロー ラ 4 に入力 さ れる。 他方、 リ ツ バ用 レバー 7 の上端には手動ス ィ ッ チ 6 が設け られ、 こ の手動ス ィ ッ チ 6 と前記コ ン ト ロ ー ラ 4 の出力は共に、 ブ レーカ 3 を O N , O F F する ソ レ ノ ィ ドバルブ 3 a へ流れる よ う に電気的に接続されて い る 。
    [0017] ま た、 コ ン ト ロ ーラ 4 は、 自動打撃ス ィ ッ チ 5 等が併 置された コ ン ト ロ ールバネ ル 4 2 と も電気的に接続さ れ てお り 、 こ の コ ン ト ロ ールノヽ'ネ ル 4 2 に はコ ン ト ロ ー ラ 4 の出力が表示さ れる。 第 3 図は牽引力 と履帯車速の関係を示 してお り 、 図中 の O N , O F F はブ レーカ 3 の O N , O F F の範囲を示 して い る 。 即ち、 硬岩上で の掘削刃の貫入の際は、 牽引 力 Pが出ない ので履带車速 Vだけで検出する こ と に な る が、 本実施例では シユ ース リ ッ プ直前の履帯車速が 0. 7 kmZ H以下の と き は牽引力 P の如何に拘 らず刃先 2 a に 引 っ掛かつ ている 岩を破碎する ために打撃を加えて もよ い範囲と して い る 。 ま た、 牽引力 P が 2 3 ton (車体重 量の 1 / 2 ) 以上であれば履帯車逮 Vの如何に拘 らず打 撃を加えて も よ い範囲、 つま り ブ レーカ 3 を O N とする 範囲 と してあ る。 従っ て、 ブ レーカ 3 が O F F と なる の は こ れを外れた範囲と なる。
    [0018] 第 4図は車体振動大の場合に リ ツ バ用 リ フ ト シ リ ンダ 8 のボ ト ム圧の一例を示す もので、 通常の打撃時におい て は、 車体振動の油圧振れ幅は 1 0 kgノ c 程度であ る が 、 車体振動大の と き最大値 と最小値の差が 1 0 0 kgノ cii に も なる こ とがあ る。 そ こ で所定油圧の振幅が 1 5 kg / cii以上が 5 画以上連続 した場合には、 衝撃リ ツ バ 2 の破 損を防止する ため、 ブ レーカ 3 の作動を停止する も ので あ る。
    [0019] 次に、 本発明の実施例に係る衝撃 リ ッパの 自動制御方 法を第 5 図に示すフ ロ ーチ ャー ト に第 2 図、 第 3 図の符 号、 数値を適用 して説明す る
    [0020] 先ず、 ス テ ッ プ 1 0 1 で 自動打撃ス ィ ツ チ 5 を 0 Nに する と、 ス テ ッ プ 1 0 2 で リ ッ パ用 レバ一 7 が下げと な る 。 こ の時、 ス テ ッ プ 1 0 3 で ト ラ ンス ミ ッ シ ョ ン 3 3 の 1 速ス ィ ッ チ （以下 F 1 ス ィ ッ チ とい う ） が O F F で あれば、 ブ レーカ 3 が 0 F F とな っ てま だ作動 しない （ ス テ ッ プ 1 0 4 ) 。
    [0021] ま た、 F 1 ス ィ ッ チが 0 Nであればブ レーカ 3 が作動 中か否かを判断 し （ ス テ ッ プ 1 0 5 ) 、 ブ レーカ 3 が未 だ作動していなければ履帯車速 V < 0. 7 km Z Hである か 否かを判断し （ ス テ ッ プ 1 0 6 ) 、 履帯車速 Vが 0. 7 km ノ H未満であればブ レーカ 3 は 0 N とな り 作動する （ ス テ ツ ブ 1 0 7 ) o
    [0022] こ の と き、 履带車速 V 〉 0. 了 kmZ Hであれば N O と な る が、 こ こで、 牽引力 P >車体重量の 1 ノ 2 を比較判断 する （ス テ ッ プ 1 0 8 ) 。 牽引力 P >車体重量の 1 / 2 で あれば Y E S と な っ てス テ ッ プ 1 0 7 に戻り 、 ブ レー 力 3 が O N とな り 作動する。 しかし、 牽引力 P <車体重 量の 1 ノ 2 であれば N 0 と な っ てス テ ッ プ 1 0 4 に戻り 、 ブ レーカ 3 は 0 F F とな り 作動 しない。
    [0023] つぎに、 ステ ッ プ 1 0 5 でブ レーカ 3 が作動中か否か を判断し、 作動中であれば破砕終了時の リ ツ バ用 リ フ ト シ ンダ 8 のボ ト ム圧の油圧振幅 > 1 5 kg / ciである か 否かを判断 し （ステ ッ プ 1 1 1 ) 、 Y E Sであればそ の 振幅回数がカ ウ ン ト さ れ （ ス テ ッ プ 1 1 2 ) 、 カ ウ ン ト が連続して何回以あ つ たかを判断し （ス テ ッ プ 1 1 3 ) 、 油圧振幅 > 1 5 kg Z ciiが連続 して 5 回以上カ ウ ン ト さ れた と き は、 Y E S と な っ てブ レーカ 3 は 0 F F とな り ( ス テ ッ プ 1 1 4 ) 、 作動を停止する。
    [0024] そ して油圧振幅〉 1 S kg Z ciiのカ ウ ン ト が 5 回未満の と き は N 0 と な っ て再びス テ ッ プ 1 1 1 に戻り 、 リ ッ パ 用 リ フ ト シ リ ンダ 8 のボ ト ム圧の油圧振幅 > 1 5 kgノ ί であ る か否かを判断して、 その後は同 じ径路を迪る こ と にな る。
    [0025] ま た、 油圧振幅ぐ 1 5 kg / ciiであれば Ν 0 と な っ て回 数カ ウ ン ト はク リ ア さ れ （ ステ ッ プ 1 1 5 ) 、 つぎの ス テ ツ プ 1 1 6 で牽引力 P及び履带車速 V の大小を判断 し 、 牽引力 P <車体重量 Z 2 で、 かつ履帯車速 V > 0. 7 km ノ H の と き は Y E S と な っ てス テ ッ プ 1 1 4 に戻り 、 ブ レー力 3 が 0 F F とな り作動を停止する。
    [0026] こ こ で、 牽引力 P >車体重量 / 2 か、 或い は履帯車速 V ぐ 0. 7 kmノ H の と き は N 0 と な っ てス テ ッ プ 1 0 7 に 戻り 、 ブ レーカ 3 は 0 N と な り 作動を続行する。
    [0027] しかしなが ら、 作動中に リ ッ バ用 レバー 7 をチル ト イ ン （ ステ ッ プ 1 2 1 ) 、 或いは上げ （ス テ ッ プ 1 2 2 ) に操作し た場合は、 ブ レーカ 3 が無駄打ち （作業 して い な い ） 状態と なる ので、 何れも Y E S と な り 、 ス テ ッ プ 1 2 3 で ブ レーカ 3 が 0 F F と な っ て作動を停止 し、 リ ツ バ姿勢操作が優先さ れる 。 ス テ ッ プ 1 2 1 或い はス テ ッ プ 1 2 2 でチル ト イ ンゃ上げの操作のない場合は何れ も N 0 と な り 、 ステ ッ プ 1 2 5 にでブ レーカ 3 は 0 N と な っ て作動を続行する。 ま た、 ステ ッ プ 1 2 3 で手動ス イ ッ チ 6 を O Nにする と、 ブレーカ 3 が停止中であ っ て も Y E S とな り 、 ブ レーカ 3 は O N されて作動を開始す る （ ステ ッ プ 1 2 5 ) 。 手勖ス ィ ッ チ 6 を O F F にする と、 ブ レーカ 3 が作動中であ っても その作動が停止さ れ て、 ステ ッ プ 1 0 2 の リ ツ バ用 レバー 7 の下げの状態に 戻り 、 マニュ アル操作が優先す る。
    [0028] なお、 本発明の説明で示 した数値は一例であ っ て こ の 数値に限定した も のでない こ と は言う ま で も な く 、 各種 の車体に適した数値に変更が可能である。
    [0029] こ のよ う に本発明では、 車体牽引力や履帯車速の最適 な範囲でブレーカ を作動させる よ う に して衝撃リ ツバの 制御を自動的に行う と共に、 さ らに手動操作優先、 リ ツ バ姿勢操作優先、 および車体振動増加防止優先の機能を 加えてい る。
    [0030] 産業上の利用可能性
    [0031] 本発明は岩石等の硬い地 .層の掘削を行う ブル ドーザ等 の建設機械の衝撃 リ ツ バ作業において、 オペ レータ の疲 労を低減 し、 ブ レーカ作動時の リ ツバ姿勢の操作性向上 、 無駄打ちによ る 衝撃 リ ツ バの破損防止及び岩盤破砕時 の車体振動増加を防止する衝撃 リ ツ バの 自動制御方法 と して有用であ る。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    1 . ブル ドーザ等の車体後部に取り 付け られた リ ツパに 加振機構を備えた衝撃 リ 'ン バを リ ッ パ用 レバーの操作に よ り 制御する方法において、
    前記衝撃リ ツ バの刃先にかかる掘削抵抗によ る車体牽 引力および履带車速を検出 して、 こ れら検出値の信号を コ ン ト ロ ーラ に入力 し、 自動打撃ス ィ ツ チが 0 N の状態 にあ る と き、
    前記履带車速が所定値未満で は前記車体牽引力に関係 な く 前記コ ン ト ロ ーラ から衝撃 リ ツ バの加振機構に作動 信号を出力 し、
    前記履带車速が所定値以上で は前記車体牽引力が所定 値以上の と き のみ、 前記コ ン ト ロー ラか ら衝撃リ ツ バの 加振機構に作動信号を出力する こ とを特徴と する衝撃 リ ツ バの自動制御方法。
    2 . 前記 リ ツ パ用 レバーに設け られた手動ス ィ ツ チが 0 N の状態にあ る と き、 手動操作優先で前記加振機構を制 御する こ とを特徴 とする請求の範囲 1 記載の衝撃 リ ツ バ の 自動制御方法。
    3 . 前記 リ ツ バ用 レバーをチル ト イ ン、 も し く は リ ッ ノ、' 上げに操作した と き、 リ ッ パ姿勢操作優先で前記加振機 構を停止する こ とを特徴とする請求の範囲 1 記載の衝撃 リ ッ パの 自動制御方法。
    4 . 前記衝撃 リ ッ パによ る岩盤破碎時に、 リ ツ バ用 リ フ ト シ リ ンダのボ ト ム油圧の振幅が所定圧以上で、 且つ こ の振幅回数が所定回数連続 した と き、 車体振動増加防止 優先で前記加振機構を停止する こ とを特徴とする請求の 範囲 1 記載の衝撃 リ ツ バの 自動制御方法。
    5 . 前記 リ ツ バ用 レバーに設け られた手動ス ィ ツ チ力 0 N の伏態にあ る と き手動操作優先で前記加振機構を制御 し、 前記 リ ッ パ用 レバーをチル ト イ ン、 も し く は リ ツ ノ、' 上げに操作した と き、 また は前記衝撃リ ッバによ る岩盤 破砕時に ッ パ用 リ フ ト シ リ ンダのボ ト ム油圧の振幅が 所定圧以上で、 且つ こ の振幅回数が所定面数連続 した と き、 前記加振機構を停止する こ とを特徴とする請求の範 囲 1 記載の衝撃リ ツバの自動制御方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US5293944A|1994-03-15|
    JP2580351B2|1997-02-12|
    JPH03202513A|1991-09-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-07-11| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1991-07-11| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB IT |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/341376||1989-12-28||
    JP34137689A|JP2580351B2|1989-12-28|1989-12-28|衝撃リッパの自動制御装置|US07/867,197| US5293944A|1989-12-28|1990-12-28|Method of automatically controlling impact ripper|
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