油圧ショベル

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【発明の名称】	油圧ショベル
【発明者】	【氏名】西村悟【氏名】永原拓巳
【要約】	【課題】バケットシリンダ、アームシリンダやバケットシリンダの保持力を確保してアームやバケットの自由落下を未然に阻止することができると共に、作業機の作業範囲を拡大可能にした油圧ショベルを提供する。【解決手段】アームシリンダ7の少なくともボトム側に、シリンダ内圧を保持してアームの下方向への急激な回動を防止するアーム回動防止弁20が装着されると共に、バケットシリンダ9の少なくともボトム側にも、バケットの下方向への急激な回動を防止するバケット回動防止弁20が装着されている。クレーン作業、又は土砂の掘削や運搬作業を行っているとき、たとえ各シリンダ7,9における保持圧発生側に接続された油圧ホースが外力により破損しても、前記回動防止弁20によりシリンダ7,9のボトム側油室を確実に遮断して、同ボトム側の保持圧を維持するため、作業が安全性になされる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】旋回体上で起伏するブーム、同ブームの先端に連結され、垂直方向に揺動するアーム及び同アームの先端に取り付けられ、同じく垂直方向に揺動するバケットを備えた油圧ショベルであって、前記ブーム、アーム及びバケットはそれぞれが作動シリンダにより独立して作動され、前記アーム用のシリンダのボトム側に、ボトム側の保持圧を維持して、前記アームの自由落下を防止するアーム回動防止手段が設けられてなることを特徴とする油圧ショベル。
【請求項２】前記バケットシリンダの少なくともボトム側に、ボトム側の保持圧を維持して、前記バケットの自由落下を防止するバケット回動防止手段を有してなる請求項１記載の油圧ショベル。
【請求項３】吊りフックが、前記バケットの後壁部から外側に向かって突設された左右一対のバケットランドセル間に回動自在に支持されてなる請求項１又は２記載の油圧ショベル。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の技術分野】本発明はブーム、アーム及びバケット等の作業機を備えた油圧ショベルに係わり、特に、作業効率や作業の安全性の向上を図った油圧ショベルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、油圧ショベルは土砂の掘削作業や運搬作業等の各種の作業に使われている。図７に例示する油圧ショベル１は、走行体２と、同走行体２上に垂直軸線回りに旋回自在に装着された旋回体３と、同旋回体３に装着された作業機４とを備えている。同作業機４は前記旋回体３の略中央部に取り付けられた図示せぬブームシリンダにより上下方向に起伏させるブーム６と、同ブーム６に取り付けられた図示せぬアームシリンダにより前記ブーム６の先端を支点として上下方向に揺動させるアーム８と、同アーム８に取り付けられた図示せぬバケットシリンダにより左右一対のリンク１０を介して前記アーム８の先端を支点として上下方向に揺動させるバケット１１とを有している。
【０００３】前記旋回体３の後部寄りには図示せぬエンジンが搭載されると共に、同エンジンにより駆動される同じく図示を省略した可変容量形ポンプと、同可変容量形ポンプからの吐出圧油を選択的に供給して前記作業機４の複数の作動シリンダを駆動する同じく図示せぬ複数の操作弁とを備えている。同操作弁は前記作業機４の作動シリンダに対応して接続されている。前記旋回体３の前部中央から左右のいずれかに偏った位置に配された運転室３ａには複数の前記操作弁を独立して切換える図示せぬ複数の操作レバーが配されている。
【０００４】前記ブームシリンダのボトム部が旋回体３に取り付けられ、そのピストンロッドがブームに取り付けられており、このブームシリンダによりブーム６を上下方向に起伏させる。前記アームシリンダはボトム部が前記ブーム６に取り付けられ、そのピストンロッドがアーム８に取り付けられる。アーム８は前記アームシリンダにより前記ブーム６の先端を支点として上下方向に揺動する。また、前記バケットシリンダのボトム部はアーム８に取り付けられ、そのピストンロッドはアーム８とバケット１１間のリンク１０に取り付けられている。バケット１１は、前記バケットシリンダにより左右一対のリンク１０を介して上下方向に首振り動作する。油圧ショベル１は地盤面を所望の深さまで掘削して、その掘削土砂をダンプ位置まで運搬してダンプする。
【０００５】一方、土砂の掘削作業や運搬作業等の他に、クレーン作業を可能にした油圧ショベル１がある。この種の油圧ショベルは、図７に示すごとくバケット１１のリンク取付用固定ピン１１ｂを介して前記アーム８の背面側に揺動自在に固定され、吊り荷を吊り上げ・吊り下げる吊りフック１２を有しており、アーム８の先端にクレーン機能を備えさせている。クレーン作業時には、前記バケット１１と前記吊りフック１２との干渉を避けるため、前記バケット１１の最大掘削位置となるまで前記バケットシリンダを伸長動作させ、前記バケット１１の掬い面側を前記アーム８側に最も掻い込んだ状態で停止させ、その停止したときの姿勢で前記吊りフック１２によるクレーン作業を行う。
【０００６】また、クレーン機能をもつ他の油圧ショベルとしては、図示せぬワイヤの一端に固着された吊りフックを前記アーム８の先端部に取り付けられた図示せぬプーリを介して懸垂支持した油圧ショベルがある。クレーン作業時には、前記バケットと前記吊りフックとの干渉を避けるため、前記バケットシリンダを収縮動作させて、前記バケットの最大ダンプ位置となるまで揺動させておき、そのダンプ姿勢で前記吊りフックによるクレーン作業を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】通常、従来の油圧ショベルは、ブームシリンダの伸長動作によりブームを起立方向に作動させ、収縮動作によりブームを倒伏方向へと作動させる。前記ブームを起立状態としても、ブーム、アーム及びバケットからなる作業機の重心位置が機体の前方にあるため、ブームシリンダにはブームを倒伏させる収縮方向の力が作用し、常にそのボトム側に保持圧が発生している。従って、前記ブームシリンダのボトム側に接続された油圧ホースが外力により破損すれば、同ブームシリンダによる保持力が失われ、ブームは倒伏方向に急激に回動する。通常は、この急激な回動を防止するため、前記ブームシリンダのボトム側の内圧を保持する落下防止弁が装着されている。
【０００８】また、前記油圧ショベルはアームシリンダの伸長動作によりアームをブームとの連結部を支点として下方に回動させ、収縮動作によりアームを上方へと回動させる。例えば、掘削を終えてダンプ作業に移行する最中に、前記アームシリンダのヘッド側の油室に接続された油圧ホースが外力により破損した場合には、同アームシリンダの保持力を失って前記バケットと一緒に前記アームが下方向に急激に回動する。この急激な回動を避けるため、アームシリンダのヘッド側には回動防止弁が装着されている。
【０００９】ところで、土砂の掘削作業の際には、前記ブームシリンダ及びアームシリンダを作動させてブームとアームとをそれぞれ上下に回動させ、同時にバケットシリンダを作動させてバケットをアーム先端で首振り動作させる。このときのアーム先端部の動作範囲は、下方に回動したときのアームの垂直姿勢から機体前方側の回動上限位置までの回動範囲内であり、掘削時にはバケットシリンダが伸長動作させるため、前記バケットシリンダには常に収縮方向に力が作用してボトム側に保持圧が発生している。掘削土砂をダンプ位置まで運搬する際には、前記バケットシリンダを伸長動作させ、バケットをアーム側に掻い込んだ状態で停止したときの姿勢（最大掘削姿勢）でダンプ位置まで運搬する。この場合に、運搬初期では前記保持圧は最大となり、ダンプ位置に達する間にその保持圧は漸減する。
【００１０】掘削の途中に、例えば、前記バケットシリンダのボトム側の油室に接続された油圧ホースが外力により破損したときは、バケットの落下自体がないため、ボトム側に回動防止弁を設ける必要はない。また、ダンプ位置までの搬送途中で前記油圧ホースが破損するようなことが発生しても、せいぜいバケット内の土砂が落下する程度であって、周辺への影響は極めて少ない。そのため、通常はバケットシリンダのボトム側の油室に回動防止弁を設ける必要はない。
【００１１】ダンプ位置で、前記バケットの最大掘削姿勢からダンプ姿勢に移行する最中に、前記バケットシリンダを収縮方向に動作させるため、バケットの自重によりヘッド側に保持圧が発生する。例えば、前記バケットシリンダのヘッド側の油室に接続された油圧ホースが外力により破損したとき、同バケットシリンダの保持圧が瞬時に失われ、前記バケットが下方向に急激に回動する。しかしながら、従来のバケットシリンダには、この急激な回動を避けるための回動防止弁は装着されていない。
【００１２】ところで、上記クレーン機能を付加した油圧ショベルの機種にあっては、吊り荷を吊り上げるときのアーム先端部の動作範囲は、既述したとおり油圧ショベルのアームは垂直姿勢から機体前方側の回動上限位置までの回動範囲内に制限されている。そのため、掘削作業や運搬作業と同様に、クレーン作業時には常にアームシリンダのヘッド側に保持圧が発生している。
【００１３】アームの垂直姿勢から機体前方側の回動上限位置までの回動範囲内で吊り荷を吊り上げる途中で、アームシリンダを収縮方向に動作してアームを上方向に回動させるため、例えば、前記アームシリンダのヘッド側の油室に接続された油圧ホースが外力により破損したとき、同アームシリンダのヘッド側の保持圧が瞬時に失われ、前記アームが下方向に急激に回動する。それに追随して、吊り上げた吊り荷は前記アームの先端を支点として大きく揺動する。
【００１４】また、吊り荷を吊り上げるとき、特に吊りフックを前記アームの背面側に有する場合は、バケットと吊り上げワイヤとの干渉を避けるべく、バケットシリンダを伸長限まで伸長動作して、バケットを最も掻い込んだ位置に保持する。そのため、バケットシリンダのボトム側に最大保持圧が発生している。
【００１５】バケットシリンダのボトム側の油室に接続された油圧ホースが破損したときも、アームと同様にボトム側の保持圧が瞬時に失われ、前記バケットが下方向に急激に回動するが、既述したようにバケットシリンダには、この急激な回動を避けるための回動防止弁は装着されていない。
【００１６】一方、機体の前方直近位置までアームを回動させて掘削やクレーン作業等の作業が可能とあれば、オペレータの目前で作業ができるようになって、作業能率の点から一段と好ましい。しかしながら、現状では前述のごとくアームの下方への回動が垂直姿勢となる位置までに制限されているため、機体の前方直近位置までアームを回動させることができず、掘削作業能率を向上させることが難しい。特に、吊り荷を吊り上げる際には、前記アームの回動範囲が制限されていることから、吊りフックをアームの回動範囲内で移動させざるを得ない。これがため、前記アームの回動範囲が小さいことに伴って機体とは離れた位置でクレーン作業を行うことになり、クレーン作業の効率が著しく低下する。
【００１７】本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、アームシリンダやバケットシリンダの保持力を確保してアームやバケットの自由落下を未然に阻止することができると共に、作業機の作業範囲を拡大可能にした油圧ショベルを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】このように、アームが下方に回動できる限度を、その垂直姿勢となる位置に制限した理由は、アームを機体の前方直近位置まで回動させる場合には、アームが下方へ回動して垂直姿勢位置となり、その後に手前に向けて再び上方へと回動することになり、このときもアームシリンダのボトム側の保持圧を維持することが必要になるが、現状は上述のごとくアームシリンダの保持圧が保障されるのはヘッド側だけであるがためである。
【００１９】しかるに、クレーン機能を備えた油圧ショベルでは、上述のごとく掘削作業や運搬作業だけではなく、特にクレーン作業時に機体の直近位置で作業が行えるようにすることが好ましく、そのためにはブーム、アーム及びバケットの各シリンダに最大保持圧がかかった場合にも、その保持圧を確実に維持すると共に、万一、油圧ホースが破損するようなことが起こったときも、その保持圧を維持すべく対応する油室側に、ブーム、アーム及びバケットの回動防止手段を設けることが望ましい。
【００２０】本件請求項１に係る発明は、旋回体上で起伏するブーム、同ブームの先端に連結され、垂直方向に揺動するアーム及び同アームの先端に取り付けられ、同じく垂直方向に揺動するバケットを備えた油圧ショベルであって、前記ブーム、アーム及びバケットはそれぞれが作動シリンダにより独立して作動され、前記アーム用のシリンダのボトム側には、ボトム側の保持圧を維持して、前記アームの自由落下を防止するアーム回動防止手段が設けられてなることを特徴とする油圧ショベルにある。
【００２１】アームが下方に回動して垂直姿勢に達するまでは、アームシリンダは伸長動作をするが、このとき、アームの保持圧は常にアームシリンダのヘッド側に発生している。そのため、従来はアームシリンダのヘッド側に回動防止弁を装着している。しかるに、掘削作業であれ、クレーン作業であれ、アームが前記垂直姿勢から機体後方側の回動上限位置まで回動させる場合には、アームシリンダは伸長動作を続ける一方で、そのアームの保持圧はボトム側に移る。従って、このようにアームを機体後方側の回動上限位置まで回動させて、これを保持するには、本発明のようにアームシリンダのボトム側にもヘッド側と同様に回動防止手段を装着する必要がある。
【００２２】本発明にあっては、前記アーム回動防止手段はアーム用のシリンダのボトム側に直付けされており、アームが機体後方側の最大回動位置まで回動させている途中で、アーム用シリンダのボトム側に接続された油圧ホースが破断してボトム側の油圧が抜けようとしても、前記アーム回動防止手段によりシリンダのボトム側油室と外部の油路とが完全に遮断され、同ボトム側油室の保持圧が維持される。また、前記操作弁を作動させているときに、例えばボトム側油室に接続された油圧ホース等が破断したことを検知して、前記操作弁を不作動位置に自動的に復帰させることもでき、この場合も前記アーム回動防止手段によりボトム側の保持圧が確実に維持されると共に、圧油の供給と排出が自動的に停止する。
【００２３】上記構成に基づき、前記アームの限界作業範囲を従来のごとく設定する必要もなくなり、前記アームシリンダの作動によりアーム垂直姿勢を含む機体前方側及び機体後方側の回動限度内を自由に回動させることができる。その結果、安全性が担保されて作業範囲を拡大させることができ、効率的な土砂掘削及び運搬作業が行える。
【００２４】アームシリンダのヘッド側及びボトム側の双方に、前記回動防止手段を設ける場合には、前記アームや掘削土砂等の荷重によりシリンダ伸長方向及び収縮方向の保持圧が前記回動防止手段により瞬時に支持されるため、前記アームが下方向に急激に回動することが防止でき、拡大された上記全作業範囲において安全性が確保される。
【００２５】請求項２に係る発明は、前記アームシリンダに加えて、バケットシリンダの少なくともボトム側にも、ボトム側の保持圧を維持して前記バケットの自由落下を防止するバケット回動防止手段を有している。
【００２６】掘削土砂をダンプ位置まで運搬する際には、前記バケットシリンダを伸長動作させ、バケットをアーム下面側に掻い込んだ状態で停止した最大掘削姿勢に維持する。この場合には、前記バケットには常にシリンダ収縮方向の力が作用して前記バケットシリンダのボトム側に保持圧を発生させている。そのダンプ位置で、前記アームシリンダを収縮動作して前記アームを上方向に回動させる一方、前記バケットシリンダを収縮動作して前記バケットを最大掘削姿勢から最大ダンプ姿勢に移行させる。このダンプ姿勢にあるとき、前記バケットシリンダには常に伸長方向の力が加わり、前記バケットシリンダのヘッド側に保持圧を発生させている。
【００２７】本発明によれば、上記アームと同様に、所望のシリンダ油室のボトム側にバケット回動防止手段を直付けしているため、前記バケットの自重等により作用するシリンダ伸長方向又は収縮方向の力を支持することができることに加えて、同バケットが急降下することを防止することができる。
【００２８】例えば、土砂の掘削・運搬作業を行うとき、上記アームシリンダの作動によりアームを機体前方側の作業範囲内だけではなく、機体後方側を含む全回動範囲内で上下方向に回動させる一方、バケットシリンダの作動により前記バケットを上下に首振り動作させる。従来のごとく、アームを垂直姿勢から機体前方側へと回動させる回動範囲内だけで作業を行なう場合に較べて、上記構成を備えることにより、前記アームの回動範囲が大きくなることと相まって、前記バケットの掘削回動範囲を大きくすることができ、その掘削範囲も拡がる。また同時に、上記請求項１記載の作用効果に加えて、より確実に且つ効率的な土砂掘削及び運搬作業が行えると共に、更に作業の安全性を高めることができる。
【００２９】請求項３に係る発明にあっては、吊りフックが、前記バケットの後壁部から外側に向かって突設された左右一対のバケットランドセル間に回動自在に支持されていることを規定している。
【００３０】本発明にあっても、掘削・運搬作業時の機能は上述の機能と実質的に変わるところがない。しかして、クレーン作業時には、前記バケットと吊りフックとの干渉を避けるため、前記バケットをアーム下面側に最も掻い込んだ位置（最大掘削位置）まで上記バケットシリンダを伸長動作させる必要があり、前記バケットの掬い面側を上方に向けた姿勢で前記吊りフックによるクレーン作業を行なう。この吊り荷を吊り上げるとき、そのブーム及びアームの回動範囲内の殆どの領域で、吊り荷重や前記バケットの自重等による保持圧は前記バケットシリンダのボトム側に発生している。
【００３１】たとえば、仮にクレーン作業時にバケットシリンダのボトム側に接続された油圧ホースが破断したとしても、上記バケット回動防止手段が瞬時に機能して、ボトム側の油室と外部の油路とが完全に遮断され、シリンダボトム側の保持圧を確実に維持して、バケットの下方への急激な回動が阻止される。これは上記アームシリンダの作動によるアーム垂直姿勢を含む機体の前方側だけではなく、機体の後方側の機体直近位置でクレーン作業を行なうことができることを意味する。機体近傍でクレーン作業を行なうことができるため、前記吊りフックと吊り荷との位置関係が目視により確認でき、作業効率を著しく向上させることができる。また、同時にクレーン作業の範囲が広がり、狭小な現場でのクレーン作業も効果的に且つ安全に行うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の代表的な第１実施形態である吊りフックを備えた油圧ショベルの一例を模式的に示す全体図であり、図２は同油圧ショベルの油圧回路図、図３は同油圧ショベルにおける作業機の動作態様を模式的に示す全体図である。なお、本実施形態にあって上記従来技術と実質的に同じ部材には、同一の部材名と符号を付している。
【００３３】図１において、第１実施形態における油圧ショベル１は、走行体２、同走行体２上に垂直軸線回りに旋回自在に装着された旋回体３、同旋回体３に設置されるキャブ３ａやエンジン３ｃ等を備えた機体１３と、同機体１３に取り付けられた作業機４とを備えている。同作業機４は、前記機体１３のほぼ中央から立ち上がるブーム６と、同ブームの自由端に枢支され、上下方向に揺動するアーム８と、同アーム８の先端にアームトップピン８ａに支持され、上下方向に首振り動作するバケット１１とを備えている。
【００３４】ブーム６は旋回体３との間に設けられた一対のブームシリンダ５，５により、その基端を中心として上下方向に起伏動作し、アーム８はブーム６との間に取り付けられたアームシリンダ７により、ブーム６の先端を支点として上下方向に揺動し、バケット１１は左右一対の２節リンク１０，１０を介して、アーム８との間に取り付けられたバケットシリンダ９により、前記アーム８の先端を支点として上下方向に揺動させる。
【００３５】前記バケット１１の後壁部の左右にはバケットランドセル１１ａ，１１ａが設けられている。同バケットランドセル１１ａの一端は前記アーム８の上記アームトップピン８ａを介して揺動可能に支持され、その他端は左右の上記リンク１０，１０を介して前記バケットシリンダ９のロッド端に揺動可能に支持されている。
【００３６】クレーン作業用の吊りフック１２の基部１２ａは、前方側の第１リンク１０ａ及びバケット１１を連結する固定ピン１１ｂに回動自在に支持されている。吊りフック１２の未使用時は、左右のリンク１０，１０の間に格納され、同リンク１０，１０に穿設された図示せぬ貫通孔に挿脱可能な同じく図示せぬ挿脱ピンに、前記吊りフック１２のフック部１２ｂを引っ掛けて係止する。
【００３７】図２に示すように、前記油圧ショベル１は可変容量形ポンプ２４と、上記作業機４の各シリンダ５，７，９に前記可変容量形ポンプ２４からの吐出圧油を選択的に供給する３つの操作弁２５～２７と、同操作弁２５～２７を独立して切換え操作する３つのマニュアル操作部２８～３０とを備えている。
【００３８】更に前記油圧ショベル１は、上記吊りフック１２が前記リンク１０，１０間に格納されていないとき、すなわちクレーン作業時には前記バケット１１のダンプ動作（シリンダ収縮動作）を禁止する電磁切換弁３１と、安全荷重を確認するためのブームシリンダ５のボトム側の油圧を検出する圧力センサ３２とを備えている。
【００３９】前記可変容量形ポンプ２４は斜板式ポンプからなり、図示せぬ容量制御部材により斜板２４ａの傾斜角度を変化させて吐出油量を制御する。前記可変容量形ポンプ２４から吐出される圧油は出力回路３３を経て前記操作弁２５～２７に選択的に供給され、各シリンダ５，７，９からの戻り油はドレン回路３４を介して油タンク３５に還流する。
【００４０】前記操作弁２５～２７は前記ブームシリンダ５に対応するブーム操作弁２５、前記アームシリンダ７に対応するアーム操作弁２６、及び前記バケットシリンダ９に対応するバケット操作弁２７により構成されている。これらの操作弁２５～２７は操作位置によりボトム側、ヘッド側又は不作動位置（中立位置）に切換える４ポート３位置クローズドセンター形の流量制御弁からなる。
【００４１】前記マニュアル操作部２８～３０は、前記ブーム操作弁２５に対応するブーム操作部２８、前記アーム操作弁２６に対応するアーム操作部２９及び前記バケット操作弁２７に対応するバケット操作部３０からなっている。各操作部２８～３０は同じ構造及び機能をもっている。この操作部２８～３０は操作レバー３６と、同操作レバー３６の操作量（角度）に応じてパイロット油圧を出力する図示せぬ第１及び第２パイロット比例制御弁を有している。各操作部２８～３０は図示せぬセンサーの作動により第１及び第２パイロット回路３７，３８へのパイロット圧油の供給を断つようになっている。
【００４２】前記操作レバー３６は、上記旋回体３の前部中央から左右のいずれかに偏った位置に配された運転室３ａ内に配されている。同じく図示を省略したパイロットポンプから前記パイロット比例制御弁に供給されるパイロット油は前記操作レバー３６の操作量に従って増え、その増量したパイロット流のパイロット圧により前記操作弁２５～２７のスプールの開度が大きくなり、その開度に従って各シリンダ５，７，９に供給する吐出圧油の流量が増える。
【００４３】前記ブーム操作部２８の第１パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第１パイロット回路３７を介して前記ブーム操作弁２５の第１受圧部２５ａ（下げ側）に作用する。前記第２パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第２パイロット回路３８を介して前記ブーム操作弁２５の第２受圧部２５ｂ（上げ側）に作用する。
【００４４】前記アーム操作部２９の第１パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第１パイロット回路３７を介して前記アーム操作弁２６の第１受圧部２６ａ（ダンプ側）に作用する。前記第２パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第２パイロット回路３８を介して前記アーム操作弁２６の第２受圧部２６ｂ（掘削側）に作用する。
【００４５】前記バケット操作部３０の第１パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第１パイロット回路３７を介して前記バケット操作弁２７の第１受圧部２７ａ（掘削側）に作用する。前記第２パイロット比例制御弁からのパイロット圧油は第２パイロット回路３８から上記電磁切換弁３１を経て前記バケット操作弁２７の第２受圧部２７ｂ（ダンプ側）に作用する。
【００４６】前記バケット１１のダンプ動作を禁止する電磁切換弁３１のソレノイド３１ａは、上記ブーム６のボトム側油圧検出用の上記圧力センサ３２や図示せぬブーム角度センサ、同じく図示せぬアーム角度センサ、左右の上記リンク１０，１０の間に設けられた図示せぬフック挿脱検出用のリミットスイッチやキャブ３ａに配された同じく図示を省略したクレーンモードスイッチ等の出力信号に基づいて制御信号を出力する同じく図示せぬコントローラに電気的に接続されている。
【００４７】前記コントローラは前記キャブ３ａ内のモニタ３ｂ、ブザーやランプ等の図示せぬ警報表示装置に電気的に接続されている。このコントローラは前記圧力センサ３２やブーム角度センサ等の各出力信号に基づいて実荷重を演算し、その演算値と予め決められた定格荷重値とを比較して吊り荷による負荷状態を監視している。吊り荷が過負荷状態であると判断されると前記警報表示装置が作動する。
【００４８】前記コントローラは図示せぬクレーンモードスイッチやリミットスイッチのオン・オフの組合せの関係等を記憶している。これらの信号を入力することにより制御プログラムの指令に基づいて上記電磁切換弁３１のソレノイド３１ａを励磁又は消磁する。
【００４９】同電磁切換弁３１のソレノイド通電時には、同電磁切換弁３１は図２に示した位置の反対側位置に切換えられ、上記バケット操作弁２７とバケット操作部３０とを連通する第２パイロット回路３８を閉鎖する。同第２パイロット回路３８内のパイロット圧油は前記電磁切換弁３１を介して上記油タンク３５に戻る。前記バケット操作部３０を前記バケット操作弁２７のダンプ側に操作しても、同バケット操作弁２７のダンプ側にパイロット圧は作用しない。これにより上記バケット１１はダンプ側に動かない。
【００５０】更に前記油圧ショベル１は、本発明の特徴部をなす回動防止手段２０を各シリンダ５，７，９の筒部に直付けしている。この回動防止手段２０は各シリンダ５，７，９を駆動する操作弁２５～２７からの圧油を供給する図示せぬチューブを有する油圧ホースにそれぞれ接続されている。前記回動防止手段２０はシリンダ内圧を保持して上記作業機４の自由落下を防止する機能をもっている。本実施形態にあっては、図１に示すごとく前記回動防止手段２０は前記ブームシリンダ５のボトム側、前記アームシリンダ７のボトム側及びヘッド側、前記バケットシリンダ９のボトム側にそれぞれ直付けされている。
【００５１】図２に示すように、本実施形態における上記回動防止手段２０は各シリンダ５，７，９内の圧油を遮断又は外部へ排出する絞り４１ｃを有する切換弁４１と、同切換弁４１の前後を接続して上記可変容量型ポンプ２４からの圧油を前記シリンダ５，７，９に供給するチェック弁４２と、同シリンダ５，７，９内の設定圧力を保障する安全弁４３とを備えている。各シリンダ５，７，９に直付けされる各回動防止手段２０は、実質的に同じ構造と機能とを有している。従って、以下に説明する回動防止手段（以下、回動防止弁という。）２０には同じ部材に対して同一の符号と部材名を付している。
【００５２】前記アームシリンダ７と前記アーム操作弁２６の接続口とを接続する第１油路３９及び第２油路４０は前記切換弁４１を接続している。その第１油路３９における前記切換弁４１の第１受圧部４１ａは上記アーム操作部２９（掘削側）に連通された第２パイロット回路３８に接続されている。同第２受圧部４１ｂは前記ドレン回路３４に接続されている。
【００５３】一方の前記第２油路４０における前記切換弁４１の第１受圧部４１ａは上記アーム操作部２９（ダンプ側）に連通された第１パイロット回路３７に接続されており、同第２受圧部４１ｂは前記ドレン回路３４に接続されている。前記切換弁４１は常に閉位置に保持されており、前記アーム操作部２９の操作により供給されるパイロット圧油により開位置に切換えられる。
【００５４】前記切換弁４１の前後を接続する通路４４は前記チェック弁４２を接続している。上記アーム操作部２９を操作することにより前記可変容量形ポンプ２４からの吐出油は前記チェック弁４２を介して前記アームシリンダ７に流れる。前記チェック弁４２の出力側の前記通路４４と前記第１油路３９との交差部、或いは前記通路４４と第２油路４０との交差部は前記安全弁４３を接続している。同安全弁４３の出力側は前記ドレン回路３４に接続されている。同安全弁４３は常に閉位置に保持されている。同安全弁４３は前記シリンダ５，７，９内の圧力を予め設定された設定圧に維持する。
【００５５】前記アーム操作弁２６が中立位置（不作動状態）にあるとき、前記安全弁４３、前記チェック弁４２、前記切換弁４１により前記アームシリンダ７のヘッド側及びボトム側に接続する第１及び第２油路３９，４０を閉鎖して、前記ヘッド側及びボトム側油室からの外部への圧油の流れが遮断される。
【００５６】いま、上記アーム操作部２９をダンプ側に操作すると、前記第１パイロット回路３７を介してパイロット圧油が前記アームシリンダボトム側の切換弁４１の第１受圧部４１ａ及び前記アーム操作弁２６の第１受圧部２６ａに作用する。同アーム操作弁２６はダンプ側に切換えられ、前記切換弁４１は開位置に切換えられる。前記可変容量形ポンプ２４からの吐出油は、前記第１油路３９及び通路４４を介して前記アーム操作弁２６の接続口から前記チェック弁４２を経て前記アームシリンダ７のヘッド側に供給される。一方の前記アームシリンダ７のボトム側油室内の圧油は、ボトム側の前記切換弁４１の絞り４１ｃにより流量が調整され、前記アーム操作弁２６の接続口から前記ドレン回路３４を経て前記油タンク３５に戻る。この戻り油は前記絞り４１ｃにより流量が調整されるため、前記アームシリンダ７を微速動作させることができる。
【００５７】これとは逆に、いま、上記アーム操作部２９を掘削側に操作すると、前記第２パイロット回路３８を介してパイロット圧油が前記アームシリンダ７のヘッド側に接続された切換弁４１の第１受圧部４１ａ及び前記アーム操作弁２６の第２受圧部２６ｂに作用し、同アーム操作弁２６は掘削側に切換えられる。ヘッド側の前記切換弁４１は開位置に切換えられる。上記可変容量形ポンプ２４からの吐出油は前記第２油路４０及び前記通路４４を介して前記アームシリンダ７のボトム側に供給される。一方の前記アームシリンダ７のヘッド側の圧油は、ヘッド側の前記切換弁４１から上記アーム操作弁２６の接続口を経て前記ドレン回路３４を通り前記油タンク３５に戻る。
【００５８】一方、左右一対の上記ブームシリンダ５，５の各ボトム側と単一のブーム操作弁２５とを接続する第２油路４０はブーム回動防止弁２０をそれぞれ接続している。また、前記バケットシリンダ９のボトム側を接続する第１油路３９はバケット回動防止弁２０を接続している。
【００５９】上記ブーム操作弁２５の接続口に連通する第１油路３９はその中間部で分岐して上記ブームシリンダ５のヘッド側に接続している。一方の第２油路４０はその中間部で分岐して前記ブーム回動防止弁２０を介して上記ブームシリンダ５のボトム側に接続している。
【００６０】いま、上記ブーム操作部２８の操作レバー３６を上げ側に操作すると、同ブーム操作部２８からのパイロット圧油は前記第２パイロット回路３８を介して前記ブーム操作弁２５の第２受圧部２５ｂに作用し、同ブーム操作弁２５を上げ側に切換える。上記可変容量形ポンプ２４からの吐出油は前記第２油路４０の中間部で分流し、前記ブーム回動防止弁２０のチェック弁４２を介して各ブームシリンダ５のボトム側に供給される。一方のヘッド側の圧油は前記第１油路３９の中間部で合流し、前記ブーム操作弁２５を介して前記ドレン回路３４を通り前記油タンク３５に戻る。
【００６１】前記ブーム操作部２８の操作レバー３６を下げ側に操作すると、同ブーム操作部２８からのパイロット圧油は前記第１パイロット回路３７を介して前記ブーム操作弁２５の第１受圧部２５ａに作用すると共に、中間部で分岐された第１パイロット回路３７を介して各切換弁４１の第１受圧部４１ａに作用する。前記ブーム操作弁２５を下げ側に切換えると共に、各切換弁４１を開位置に切換える。前記可変容量形ポンプ２４からの吐出油は前記第１油路３９の中間部で分流し、各ブームシリンダ５のヘッド側に供給される。一方のボトム側の圧油は前記切換弁４１を経て前記第２油路４０の中間部で合流し、前記ブーム操作弁２５を介して前記ドレン回路３４を通り前記油タンク３５に戻る。
【００６２】上記バケット操作弁２７の接続口に連通する第１油路３９に接続された切換弁４１の第１受圧部４１ａは、上記電磁切換弁３１を介して上記バケット操作部３０（ダンプ側）に連通された第２パイロット回路３８に接続されると共に、その第２受圧部４１ｂは前記ドレン回路３４に接続されている。
【００６３】いま、上記電磁切換弁３１が、図２に示す不作動状態にあるとき、上記バケット操作部３０の操作レバー３６をダンプ側に操作すると、前記第２パイロット回路３８を介してパイロット圧油が前記切換弁４１の第１受圧部４１ａ及び前記バケット操作弁２７のダンプ側に作用する。既述したごとくクレーン作業時のクレーンモードスイッチによる誤操作等に応答して前記電磁切換弁３１が切換わると、前記第２パイロット回路３８は閉鎖されることになる。そのため、前記バケット操作弁２７にパイロット圧が作用せず、前記バケット操作部３０のダンプ側操作を不能にする。同バケット操作部３０の操作レバー３６とアーム操作部２６の操作レバー３６とを互いを逆方向に操作するとき、バケットシリンダ９と上記アームシリンダ７とは実質的に同一方向に伸縮する。
【００６４】本実施形態の油圧ショベル１は、上記ブームシリンダ５を伸長させた起立姿勢で上記ブーム６の基部を機体１３に装着して、同ブームシリンダ５を伸縮動作させることによりブーム６を上下方向に起伏させている。これがため、前記ブームシリンダ５には上記作業機４等の自重により収縮方向の力が常に作用してボトム側に保持圧を発生させている。しかしながら、上記アーム８やバケット１１は、前記作業機４の作業姿勢により上記アームシリンダ７やバケットシリンダ９の伸長方向或いは収縮方向に作用する力を保持するための保持圧が発生する。
【００６５】図３に示すように、前記アーム８の支軸８ｂ及び前記バケット１１のリンク取付用固定ピン１１ｂを結ぶ直線αと前記支軸８ｂを起点として上方に向かう地盤面に垂直な線βとのなす傾斜角度θが、アーム８の垂直姿勢から機体前方側（θ１＞１８０°）の範囲内にあるとき、即ちアーム８の垂直姿勢から機体前方側の回動上限位置に達するまでの回動範囲内では前記アーム８には常にシリンダ伸長方向の力が作用してヘッド側に保持圧を発生させている。
【００６６】また、前記傾斜角度θがアーム垂直姿勢から機体後方側（θ２＜１８０°）の範囲内にあるとき、即ちアーム８を前記垂直姿勢から機体後方側の回動上限位置まで掻い込むようにして回動させる場合には、アームシリンダ７は伸長動作を続ける一方で、そのアーム８の保持圧はボトム側に移る。従って、前記アーム８には常にシリンダ収縮方向の力が加わり、ボトム側に保持圧が発生している。
【００６７】一方、バケットシリンダ９を伸長動作させ、バケット１１をアーム下面側に掻い込んだ状態で停止した最大掘削姿勢を維持するときは、前記アーム８の傾斜角度θにかかわらずアーム８のほぼ全回動範囲内で、前記バケット１１には常にシリンダ収縮方向の力が作用して前記バケットシリンダ９のボトム側に保持圧を発生させている。これに対して、前記バケットシリンダ９を収縮動作して前記バケット１１を最大掘削姿勢から最大ダンプ姿勢に移行させると、前記アーム８の傾斜角度θにかかわらずアーム８の全回動範囲内で、前記バケットシリンダ９には常に伸長方向の力が加わり、前記バケットシリンダ９のヘッド側に保持圧が発生する。
【００６８】本発明は、上記作業機４等の構造や作動形態に応じて異なる所望のシリンダの保持圧発生部位に上記回動防止弁２０を直付けすることにあり、特に前記アームシリンダ７の少なくともボトム側及び前記バケットシリンダ９の少なくともボトム側に前記回動防止弁２０を直付けしたことを最も重要な構成としている。これらの構成を採用することにより、前記アームシリンダ７の作動によりアームの垂直姿勢を含む機体前方側及び機体後方側の全回動範囲内を安全性を確保して前記アーム８を垂直方向に回動させると共に、前記バケットシリンダ９を作動させたときの安全性を確保して、前記バケット１１を上下に首振り動作させることができる。
【００６９】土砂の掘削作業や運搬作業を行っているとき、アーム８が機体後方側の最大回動位置まで回動させる途中で、仮にアームシリンダ７のボトム側に接続された油圧ホースが破断してボトム側の油圧が抜けようとしても、前記アーム回動防止弁２０が瞬時に作用して、シリンダボトム側油室と外部の油路とを完全に遮断し、同ボトム側油室の保持圧が維持される。このため、アーム８の下方に向かう急激な回動が回避できる。アームシリンダ７のヘッド側には、従来と同様に回動防止弁２０が設けられている。
【００７０】そのため、本実施形態にあってはアームの作業範囲が垂直姿勢を含む前後方向の最大揺動限位置まで拡大できる。即ち、前記アーム８や掘削土砂等の荷重によりシリンダ伸長方向及び収縮方向の保持圧が前記回動防止弁２０により瞬時に支持されるため、前記アーム８が下方向に急激に回動することが防止でき、拡大された全作業範囲において安全性が確保される。
【００７１】従って、前記アーム８の限界作業範囲を従来のごとく設定する必要もなくなり、前記アームシリンダ７の作動によりアーム垂直姿勢を含む機体前方側及び機体後方側の全作業範囲（図３に示した符号Ａ，Ｂ）を自由に回動させることができる。このような作業範囲の拡大は効率的な土砂掘削及び運搬作業につながる。
【００７２】一方、掘削土砂をダンプ位置まで運搬する際は、前記バケットシリンダ９を伸長動作させ、バケット１１を最大掘削姿勢に維持する。上記アーム８と同様に、シリンダ９のボトム側油室にバケット回動防止弁２０を直付けしているため、前記バケット１１の自重と掘削土砂等により作用するシリンダ伸長方向の力を支持することに加えて、万一、前記ボトム側油室に接続された油圧ホースが破断しても、バケット回動防止弁２０によってボトム側油室内の保持圧が維持され、同バケット１１が下方向に急激に回動することを防止することができる。従って、前記アーム８の回動範囲が拡大することと相まって、前記バケット１１の掘削回動範囲を大きくすることができ、その掘削範囲も拡がる。
【００７３】クレーン作業時には、上記リンク１０，１０に取り付けられた図示せぬ挿脱ピンを同リンク１０，１０から抜き取り、リンク１０，１０の間に格納された吊りフック１２を回動させてリンク１０，１０の間から外部に露呈させる。このとき、前記バケット１１と上記吊りフック１２との干渉を避けるため、前記バケット１１をアーム下面側に最も掻い込んだ位置までバケットシリンダ９を伸長動作させる必要がある。バケットシリンダ９を最大に伸長動作させると、バケット１１の自重により、常にバケットシリンダ９のボトム側に最大保持圧が発生している。このバケット１１の掬い面側を上方に向けた姿勢を維持して、吊りフック１２によるクレーン作業を行なう。
【００７４】吊り荷を吊り上げるとき、例えばバケットシリンダ９のボトム側に接続された油圧ホースが破断したとしても、前記バケット回動防止弁２０が瞬時に機能して、ボトム側の油室と外部の油路とを完全に遮断し、シリンダボトム側の保持圧は確実に維持され、バケット１１の下方への急激な回動が阻止され、吊り荷の落下も防止される。上記アーム８の作業範囲の拡大により、機体近傍でクレーン作業を行なうことができるため、前記吊りフック１２と吊り荷との位置関係を目視により確認することができるようになり、作業効率を著しく向上させることができる。また、同時にクレーン作業の作業領域が広がるため、狭小な現場でのクレーン作業も効率的に且つ安全に行うことができる。
【００７５】図４は前記アームシリンダ７を駆動するための他の油圧回路を示している。この第２実施形態にあっては、上記アームシリンダ７のボトム側を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、同アームシリンダ７のヘッド側、他の前記ブームシリンダ５やバケットシリンダ９にも同様に適用できる。なお、同図において、図２に示したアームシリンダ７用の油圧回路と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００７６】同図に示すように、前記アーム操作弁２６の接続口と前記アームシリンダ７のボトム側とを接続する第２油路４０の油圧を検出する圧力センサ４５が備えられている。前記アーム操作弁２６（ダンプ側）と前記アーム操作部２９とを連絡する第１パイロット回路３７は、作動中の前記アーム操作弁２６を不作動位置に自動的に復帰させるための電磁切換弁４６を接続している。
【００７７】前記操作レバー３６をダンプ側に操作することによりバケットシリンダ９を収縮動作させると、同バケットシリンダ９のヘッド側には上記出力回路３３、前記アーム操作弁２６、前記第１油路３９、前記チェック弁４２を介して上記可変容量形ポンプ２４からの吐出油が供給される。一方のシリンダボトム側の圧油はパイロット圧により開位置に切換えられた切換弁４１、前記第２油路４０、前記アーム操作弁２６、上記ドレン回路３４を介して前記油タンク３５に戻る。このとき、仮に前記ボトム側油室に接続された油圧ホースが破断して前記第２油路４０内の油圧が変動すると、前記圧力センサ４５により漏れの圧力を検出し、その油圧検出信号を図示せぬコントローラに出力する。
【００７８】このコントローラは油圧の異常を監視するために上記警報表示装置に連結されている。同コントローラは前記圧力センサ４５から出力された検出油圧値と予め決められた正常な油圧値とを比較して、前記第２油路４０内の油圧が正常な油圧値であるか否かが判断される。前記第２油路４０内に所定の油圧を超える油圧が生じたとき前記コントローラは前記電磁切換弁４６に切換信号を出力する。前記コントローラからの切換信号により前記電磁切換弁４６のソレノイド４６ａが通電すると、前記電磁切換弁４６は図４に示した位置の反対側位置に切換えられ、前記第１パイロット回路３７を閉鎖する。同第１パイロット回路３７内のパイロット油は前記ドレン回路３４を介して前記油タンク３５に戻る。
【００７９】こうして前記アーム操作弁２６は図４に示した不作動位置に自動的に復帰し、油圧ホースからの油の流出を止める。このとき同時に、シリンダボトム側の上記アーム回動防止弁２０の切換弁４１は図４に示した閉位置に復帰し、前記アームシリンダ７のボトム側を接続する第２油路４０を閉鎖して、前記ボトム側から外部への圧油の流れが完全に遮断される。一方、シリンダヘッド側の圧油も同ヘッド側の上記アーム回動防止弁２０により外部への圧油の流れを完全に遮断される。従って、前記アーム操作部２９が作動しているときでも、アーム回動防止弁２０を確実に且つ迅速に閉位置に作動させることが可能であり、前記油圧ショベル１の作業が効率的に且つ安全になされる。
【００８０】図５及び図６は、スイング式及びオフセット式ブームを備えた油圧ショベルの要部を示している。図５に示すように、スイングブーム５１は上記旋回体３の後部に旋回自在に支承されている。スイングブーム５１は旋回体３の後部に取り付けられたスイングブームシリンダ５０の作動により左右に揺動する。同シリンダ５０のヘッド側及びボトム側には上記第１実施形態と同じ構造もつブーム回動防止弁２０が直付けされている。
【００８１】また、図６に示すように上記旋回体３に基部を取り付けられたオフセットブーム６１は、その中間部を旋回自在に支承されている。オフセットブーム６１の中間部にはオフセットブームシリンダ６０が取り付けられている。アーム８はオフセットブームシリンダ６０の作動により前記オフセットブーム６１の先端部を支点として左右方向に揺動する。前記オフセットブームシリンダ６０のヘッド側及びボトム側には上記第１実施形態と同じブーム回動防止弁２０が直付けされている。
【００８２】いずれのシリンダ５０，６０もヘッド側及びボトム側にブーム回動防止弁２０を直付けしているため、スイングブーム５１とオフセットブーム６１の先端部とを回動させたとき、仮にヘッド側又はボトム側に接続された油圧ホースが破断したとしても、前記ブーム回動防止弁２０によりその回動位置に固定され、無用な揺動が防止される。
【００８３】以上の説明からも明らかなように、本発明に係る吊りフック２０を備えた油圧ショベル１によれば、上記作業機４等の構造や作動形態に応じて、各シリンダ５，７，９，５０，６０の所望の保持圧発生部位に前記回動防止弁２０を直付けしているため、常に掘削土砂や吊り荷重等により発生するシリンダヘッド側或いはボトム側の保持圧を確実に維持することができ、充分に且つ有効な土砂掘削、運搬作業及びクレーン作業が効果的に行えると共に、作業の安全性をも高めることができる。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、それらの実施例から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。

【出願人】	【識別番号】０００００１２３６【氏名又は名称】株式会社小松製作所
【出願日】	平成１２年６月２日（２０００．６．２）
【代理人】	【識別番号】１０００９１９４８【弁理士】【氏名又は名称】野口武男
【公開番号】	特開２００１－３４２６４８（Ｐ２００１－３４２６４８Ａ）
【公開日】	平成１３年１２月１４日（２００１．１２．１４）
【出願番号】	特願２０００－１６５７８３（Ｐ２０００－１６５７８３）