JP2002038531A - バックホウの油圧装置 - Google Patents

バックホウの油圧装置

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JP2002038531A
JP2002038531A JP2000227037A JP2000227037A JP2002038531A JP 2002038531 A JP2002038531 A JP 2002038531A JP 2000227037 A JP2000227037 A JP 2000227037A JP 2000227037 A JP2000227037 A JP 2000227037A JP 2002038531 A JP2002038531 A JP 2002038531A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロント作業装置によるすき取り作業を容易
に行えるようにする。 【解決手段】 ブーム6の上昇操作とアーム7の掻き込
み操作が同時に行われたことを検知する手段と、この検
知に基づいて、ブームシリンダC1 の上昇駆動側油路i
に供給される圧油の一部を抜き出してブーム6の上昇速
度を抑制するバルブ装置32を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックホウの油圧
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バックホウにおけるフロント装置を駆動
するブームシリンダ、アームシリンダ、および、バケッ
トシリンダは、それぞれ制御バルブによって独立的に操
作されるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】フロント装置を利用し
た掘削作業の一つとして、ブームを上昇させながらアー
ムを掻き込むことで、アーム先端のバケットで表土を浅
くすき取る作業がある。このすき取り作業では、アーム
の掻き込み作動に対してブームを少しづつ上昇させる必
要がある。この場合、アームを掻き込み作動させるため
に操作レバーを大きく操作するのに対して、ブームをゆ
っくり上昇させるためのレバー操作は微妙に行わねばな
らず、相当の熟練を要する複合操作となるものであり、
往々にしてブーム上昇が速くなりがちとなるものであっ
た。特に、フロント装置に圧油を供給するポンプの吐出
流量を、作業負荷に基づいて制御するロードセンシング
システムを装備したものにあっては、各バルブセクショ
ンを共通構造にするので、スプール開度に対する流量の
特性が各バルブセクションで同等となっており、操作レ
バーを少し動かしてもブームが速く作動するので、ブー
ム上昇のためのレバー操作が過大となって上げ過ぎにな
りやすいものであった。
【0004】本発明は、このような点に着目してなされ
たものであって、油圧装置の改良によって、フロント作
業装置によるすき取り作業を容易に行うことができるよ
うにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】〔請求項1の発明の構
成、作用、および、効果〕
【0006】(構成) 請求項1に係る発明のバックホ
ウの油圧装置は、ブームの上昇操作とアームの掻き込み
操作が同時に行われたことを検知する手段と、この検知
に基づいて、ブームシリンダの上昇駆動側油路に供給さ
れる圧油の一部を抜き出してブームの上昇速度を抑制す
るバルブ装置を備えてあることを特徴とする。
【0007】(作用) 上記構成によると、ブームの上
昇操作とアームの掻き込み操作を同時に行うと、同じバ
ルブ開度でも、ブーム上昇速度が、ブームを単独操作す
る時の上昇速度よりも遅くなる。
【0008】(効果) 従って、請求項1の発明による
と、すき取り作業に要求される微妙なブーム上昇操作が
行いやすくなり、経験の浅い作業者でも仕上がりのよい
すき取り作業が可能となる。
【0009】〔請求項2の発明の構成、作用、および、
効果〕
【0010】(構成) 請求項2に係る発明のバックホ
ウの油圧装置は、請求項1の発明において、ブームシリ
ンダの上昇駆動側油路から抜き出した圧油をアームシリ
ンダの掻き込み駆動側の油路に合流させてブーム上昇速
度を抑制するように前記バルブ装置を構成してある。
【0011】(作用) 上記構成によると、ブームの上
昇操作とアームの掻き込み操作を同時に行うと、ブーム
上昇速度が、ブームを単独操作する時の上昇速度よりも
遅くなるとともに、アーム掻き込み速度が、アームを単
独操作する時の上昇速度よりも速くなる。
【0012】(効果) 従って、請求項2の発明による
と、仕上がりの良好なすき取り作業を能率よく行うのに
有効となる。
【0013】〔請求項3の発明の構成、作用、および、
効果〕
【0014】(構成) 請求項3に係る発明のバックホ
ウの油圧装置は、請求項1または2の発明において、ブ
ームシリンダおよびアームシリンダの制御バルブをそれ
ぞれパイロット操作式に構成し、ブームシリンダの制御
バルブに対するブーム上昇側のパイロット圧と、アーム
シリンダの制御バルブに対するアーム掻き込み側のパイ
ロット圧が共に立ったことを検知して、前記バルブ装置
をブーム上昇抑制状態に切換えるように構成してある。
【0015】(作用) 上記構成によると、ブームの上
昇操作とアームの掻き込み操作を同時に行うと、制御バ
ルブ操作用のパイロット圧の立ち上がりに基づいてバル
ブ装置がブーム上昇抑制状態に切換えられ、微妙なブー
ム上昇操作が可能となる。この場合、パイロット油路は
任意に配備できるので、パイロット圧の立ち上がりの検
出位置も任意に設定できる。
【0016】(効果) 従って、請求項3の発明による
と、例えば、制御バルブに対する操作レバーの変位や、
制御バルブのスプールの変位をリミットスイッチなどで
検知して同様な切換え制御を行う場合に比較して、検知
手段の設置位置の自由度が大きくなり、他装置の邪魔に
ならない箇所や部位を比較的自由に設定でき、実用上に
有利となる。
【0017】〔請求項4の発明の構成、作用、および、
効果〕
【0018】(構成) 請求項4に係る発明のバックホ
ウの油圧装置は、請求項3の発明において、前記バルブ
装置をパイロット操作式に構成し、ブームシリンダの制
御バルブに対するブーム上昇側のパイロット圧と、アー
ムシリンダの制御バルブに対するアーム掻き込み側のパ
イロット圧との双方を利用して、前記バルブ装置をブー
ム上昇抑制状態に切換えるように構成してある。
【0019】(作用) 上記構成によると、パイロット
圧がすき取り作業状態を検知する信号であるとともに、
バルブ装置を切換え作動させる駆動源となる。
【0020】(効果) 従って、請求項4の発明による
と、すき取り作業状態を検知する信号回路とバルブ装置
を作動させる駆動回路とを装備して、電磁切換え式に構
成したバルブ装置を操作する場合に比較して、構造簡単
に実施することができる。
【0021】〔請求項5の発明の構成、作用、および、
効果〕
【0022】(構成) 請求項5に係る発明のバックホ
ウの油圧装置は、請求項1〜4のいずれか一項の発明に
おいて、フロント装置に圧油を供給するポンプの吐出流
量を、作業負荷に基づいて制御するロードセンシングシ
ステムを装備してある。
【0023】(作用) 上記構成によると、ブームセク
ションおよびアームセクションを共通構造にしたロード
センシングシステムを導入することによって、スプール
開度に対する流量の特性が各セクションで同等となって
いても、ブームの上昇操作とアームの掻き込み操作を同
時に行うすき取り作業においては、ブームの上昇側のみ
の流量特性が低下する。
【0024】(効果) 従って、請求項5の発明による
と、ロードセンシングシステムの導入によって、作業負
荷に応じた圧油供給によって動力の節約と操作性を向上
することができるとともに、経験の浅い作業者でも精度
の高いすき取り作業を容易に行うことが可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】図1に、バックホウの全体側面図
が示されている。このバックホウは、左右一対のクロー
ラ型走行装置1L,1Rを装備した走行機台2の上部
に、エンジン3および搭乗運転部4が装備された旋回台
5が縦軸心X1 周りに全旋回可能に搭載され、この旋回
台5の前部に、ブーム6、アーム7、および、バケット
8を順次連結してなるフロント作業装置9が装備される
とともに、走行機台2の前部にドーザ作業用の排土板1
0が装備されている。
【0026】左右の走行装置1L,1Rは、それぞれ走
行用油圧モータML,MRによって正逆転駆動されると
ともに、旋回台3は旋回用油圧モータMTによって左右
に旋回駆動されるようになっている。フロント作業装置
6のブーム6、アーム7、および、バケット8は、それ
ぞれブームシリンダC1 、アームシリンダC2 、およ
び、バケットシリンダC3 によって駆動されるととも
に、フロント作業装置9全体がスイングシリンダC4 に
よって、旋回台3に対して縦軸心X2 周りに左右に揺動
駆動されるようになっている。また、排土板10は、ド
ーザシリンダC5 によって上下駆動されるようになって
いる。
【0027】図2に、上記した各種の油圧アクチュエー
タを駆動する油圧回路の全体が、また、図3にその概略
がそれぞれ示されている。図において、V1 は旋回用の
制御バルブ、V2 は左走行用の制御バルブ、V3 は右走
行用の制御バルブ、V4 はドーザ用の制御バルブ、V5
はアーム用の制御バルブ、V6 はブーム用の制御バル
ブ、V7 はバケット用の制御バルブ、V8 はスイング用
の制御バルブ、V9 は補助作業用の制御バルブであり、
左右の走行用の制御バルブV2 ,V3 は運転座席11前
方の操縦塔12に配備された左右の走行レバー13L,
13Rによってそれぞれ直接にスプールを切換え操作す
る人為操作式のものが採用されるとともに、ドーザ用、
スイング用、および、補助作業用の各制御バルブV4 ,
V8 ,V9はレバー操作やペダル操作によって直接にス
プールを操作する人為操作式のものが採用され、また、
旋回用、アーム用、ブーム用、および、バケット用の各
制御バルブV1 ,V5 ,V6 ,V7 は、油圧パイロット
操作式のものが採用され、操縦塔12に十字操作可能に
配備された左右一対の作業用レバー14L,14Rによ
って操作されるパイロットバルブPV1 ,PV2 から供
給されるパイロット圧によって、レバー操作量に応じた
開度に操作されるようになっている。なお、前記制御バ
ルブV1 〜V9 のバルブブロック群は、インレット用ブ
ロックB1 、アウトレット用ブロックB2 、および、ス
ペースブロックB3 ともに並列されて互いに連結されて
内部油路によって接続されている。
【0028】作業用の主ポンンP1 と、パイロット圧供
給用のパイロットポンプP2 とを備えた圧油供給部15
がエンジン3によって駆動されるようになっている。こ
の主ポンンP1 は、斜板の角度変更によって吐出量を変
更可能な可変容量型のものが使用されており、その吐出
油が油路aを介してインレットブロックB1 に供給され
たのち、各制御バルブV1 〜V9 に供給される。また、
パイロットポンプP2は、定容量のギヤポンプが使用さ
れており、その吐出圧が油路bを介してアンロード部1
9に供給されたのち、パイロットバルブPV1 ,PV2
の一次側油路cにパイロット元圧として供給されてい
る。
【0029】アンロード部19は、レバーロック用のア
ンロードバルブV10と、高速走行切換え用のアンロード
バルブV11とが並列配備されている。アンロードバルブ
V10は、搭乗運転部4への乗降通路を横切って開閉する
牽制レバー27に電気的に連係されており、牽制レバー
27を振り上げて乗降通路を開放した状態では、図示の
ようにアンロード位置の付勢保持され、パイロットバル
ブPV1 ,PV2 の一次側油路cがドレンされて、作業
用レバー14L,14Rを操作しても制御バルブV1 ,
V5 ,V6 ,V7 を切換え操作することができない状
態、つまり、レバーロック状態がもたらされる。また、
作業者が運転座席11に搭乗した後、乗降通路を横切る
位置にまで牽制レバー27を降ろすと、これが電気的に
検出されて図示と逆の位置に切換えられ、パイロットバ
ルブPV1 ,PV2 の一次側油路cへのパイロット元圧
の供給が行われ、制御バルブV1 ,V5 ,V6 ,V7 の
切換え操作が可能となる。
【0030】また、図3に示すように、パイロットバル
ブPV1 ,PV2 の一次側油路cは、旋回用モータMT
に備えたネガティブ・ブレーキNBの解除用の油路eに
も連通されており、レバーロック用のアンロードバルブ
V10がアンロード位置にあるレバーロック時には、ネガ
ティブ・ブレーキNBの解除用油路eがドレンされるの
で、旋回台5も旋回不能にロックされることになる。
【0031】また、高速走行切換え用のアンロードバル
ブV11は、移動走行の際に走行用モータML,MRを高
速状態に切換えるためのものであり、常態では図示のよ
うにアンロード位置にある。左右の走行用モータML,
MRは、の斜板角の変更によって高低2段の変速が可能
なアキシャルプランジャ型の可変容量モータが利用され
ており、モータケーシングに組込んだシリンダ28L,
28Rに圧油を供給することで「高速」が、また、シリ
ンダ28L,28Rから排油することで「低速」がもた
らされるよう構成されている。そして、シリンダ28
L,28Rを作動制御する流路切換えバルブV12,V13
の操作用パイロット油路fがアンロードバルブV11に連
通接続されている。
【0032】これによると、通常は、アンロードバルブ
V11は図示のアンロード位置に付勢保持されており、パ
イロット油路fがドレンされることで流路切換えバルブ
V12,V13は図示した「低速」にある。そして、操縦塔
12の横側下部に配備した増速ペダル29を踏み込み操
作すると、これが電気的に検出されてアンロードバルブ
V11が逆位置に切換えられ、パイロット油路fに圧が立
って流路切換えバルブV12,V13が図示の位置から逆位
置に切換えられる。流路切換えバルブV12,V13が逆位
置に切換えられた状態では、モータ駆動用の高圧側油路
の油圧によってシリンダ28L,28Rが駆動されて、
モータ斜板が高速位置に操作されるのである。
【0033】主ポンンP1 は、ロードセンシングシステ
ムによって吐出流量が制御されるようになっており、そ
の流量制御部16が圧油供給部15に隣接して備えられ
ている。流量制御部16には流量補償用バルブV14が装
備されるとともに、圧油供給部15には、ポンプP1 を
流量調節するための流量補償用ピストンAcが備えら
れ、流量補償用バルブV12によって流量補償用ピストン
Acが作動制御されるようになっている。そして、主ポ
ンプP1 の吐出圧PPSと、各セクションにおける負荷
検出ラインのうちの最高負加圧を取出した制御信号圧P
LSとが、それぞれインレットブロックB1 から導出さ
れた信号ラインL1 ,L2 を介して流量補償用バルブV
14に印加されるようになっており、周知のように、吐出
圧PPSと制御信号圧PLSとの差が設定値(制御差
圧)に維持されるように、流量補償用ピストンAcを介
してポンプP1 の吐出流量が制御される。
【0034】ロードセンシングシステムは、作業負荷圧
に応じてポンプ吐出量を制御して、負荷に必要とされる
油圧動力をポンプから吐出させることで、動力の節約と
操作性を向上することができるシステムであり、この例
では、各制御バルブV1 〜V9 のスプールの後にそれぞ
れ圧力補償バルブCVが接続されたアフターオリフィス
型のロードセンシングシステムが利用されている。
【0035】なお、この例では、ロードセンシングシス
テムのアンロードバルブV15と主リリーフバルブV16
が、インレット用ブロックB1 に組込まれている。ま
た、流量制御部16における流量補償用バルブV14に設
定される制御差圧は、図3中に示すように、バネ17と
差圧ピストン18とによって与えられるようになってお
り、エンジン3の回転速度が高くなってパイロットポン
プP2 の吐出量が多いなると、差圧ピストン18によっ
て与えられる制御差圧成分が大きくなって、主ポンプP
1 の流量が多い目に制御され、逆に、エンジン3の回転
速度が低くなってパイロットポンプP2 の吐出量が少な
くなると、差圧ピストン18によって与えられる制御差
圧成分が小さくなって、主ポンプP1 の流量が少ない目
に制御されるのである。
【0036】また、このバックホウでは、エンジン3の
アクセル装置を自動的に操作するオートアイドリング制
御システムが備えられている。すなわち、図4に示すよ
うに、エンジン3のガバナ21は、電磁ソレノイドやモ
ータなどの電気アクチュエータ22によって操作される
ようになっており、この電気アクチュエータ22を作動
制御する制御装置23に、搭乗運転部4に備えたポテン
ショメータ利用のアクセル設定器24と、バルブ作動検
出用パイロット油路gの圧を検知する圧力スイッチ25
とが接続されている。
【0037】バルブ作動検出用パイロット油路gは、制
御バルブV1 〜V9 の各スプールに直列に連通されてそ
の下流が排油路dに連通接続されるとともに、バルブ作
動検出用パイロット油路gの上流は、パイロットポンプ
P2 の油路bから分岐導出された油路hに絞りsを介し
て接続されている。従って、制御バルブV1 〜V9 の全
てが中立にある状態では、バルブ作動検出用パイロット
油路gは排油路dに連通されて、その圧力がほとんど零
にまで低下するとともに、制御バルブV1 〜V9 のうち
のいずれか一つでも操作されると、バルブ作動検出用パ
イロット油路gの排油路dへの連通が断たれて、油路g
の圧力がパイロットポンプP2 の元圧近くにまで上昇す
ることになり、このバルブ作動検出用パイロット油路g
に圧が立っているか否かを圧力スイッチ25で検知する
ことで、制御バルブが操作されているかどうかを判別し
ている。
【0038】従って、運転者がアクセル設定器24を作
業用の任意の高速位置に設定した状態において、制御バ
ルブV1 〜V9 の全てが中立にあると、バルブ作動検出
用パイロット油路gの圧油が排油路dに流出して大きく
低下するために、圧力スイッチ25は感圧作動すること
がなく、この状態では、ガバナ21は予め設定されてい
るアイドリング位置にまで電気アクチュエータ22によ
って自動的にアクセルダウン制御される。そして、作業
が開始されて制御バルブV1 〜V9 のうちのいずれか一
つでも操作されると、バルブ作動検出用パイロット油路
gに圧が立ち、これが圧力スイッチ25で検知される。
圧力スイッチ25が感圧作動すると、ガバナ21はアク
セル設定器24で設定された高速位置まで電気アクチュ
エータ22によって自動的にアクセルアップ制御され
る。つまり、フロント作業および走行が行われていない
非作業時には、エンジン3の回転数を自動的に所定のア
イドリング回転にまで落として騒音の低減および燃費の
向上を図り、フロント作業あるいは走行が行われるとエ
ンジン3の回転速度を設定した回転数にまで自動的に上
げて、必要な油圧動力を供給してフロント作業あるいは
走行を効率よく行うことができるようになっているので
ある。
【0039】前記スペースブロックB3 は、ブームセク
ションとアームセクションの間に介在されており、ブー
ムシリンダC1 の上昇駆動側油路iとアームシリンダC
2 の掻き込み駆動側の油路jとを連通させるバイパス油
路kが備えられるとともに、このバイパス油路k中に、
パイロット操作式に開閉されるバルブ装置32が介在さ
れている。
【0040】このバルブ装置32は、図5の油圧回路図
および図6の断面図に示すように、ブームシリンダC1
の制御バルブV6 に対するブーム上昇側のパイロット油
路mと、アームシリンダC2 の制御バルブV5 に対する
アーム掻き込み側のパイロット油路nに接続された開閉
バルブV17で構成されており、両方のパイロット油路
m、nの圧が共に立っていない時、つまり、ブーム上昇
とアーム掻き込みが同時に行われていない時には閉じ位
置に付勢されており、両パイロット油路m、nに共に圧
が立った時、つまり、ブーム上昇とアーム掻き込みが同
時に行われた時にのみ開閉バルブV17が開路されて、ブ
ームシリンダC1 の上昇駆動側油路iに供給された圧油
の一部が取出されてアームシリンダC2 の掻き込み駆動
側の油路jに合流されるようになっている。なお、この
バイパス油路kには、アームシリンダC2 側からブーム
シリンダC1 側への逆流を阻止するチェックバルブV18
と、流量調整用の絞りtが介在されている。
【0041】このような構成によると、すき取り作業の
ために、ブーム6の上昇操作とアーム7の掻き込み操作
を同時に行うと、ブームシリンダC1 の上昇駆動側油路
iから抜き出された圧油がアームシリンダC2 の掻き込
み駆動側の油路jに合流されて、ブーム上昇速度が、ブ
ーム6を単独操作する時の上昇速度よりも遅くなるとと
もに、アーム掻き込み速度が、アーム7を単独操作する
時の上昇速度よりも速くなる。従って、すき取り作業に
要求される微妙なブーム上昇操作が行いやすくなり、経
験の浅い作業者でも仕上がりのよいすき取り作業が可能
となる。
【0042】前記バルブ装置32は、以下のような構造
にして実施することもできる。
【0043】 図7に示すように、ブーム上昇側のパ
イロット油路mに接続されたパイロット操作式の開閉バ
ルブV19と、アーム掻き込み側のパイロット油路nに接
続されたパイロット操作式の開閉バルブV20とを直列に
してバイパス油路kに介在する。
【0044】 図8に示すように、バイパス油路kを
開閉するパイロット操作式の開閉バルブV21のパイロッ
ト油路oを、アンロードバルブV22を介してアーム掻き
込み側のパイロット油路nに接続するとともに、このア
ンロードバルブV22の開路用のパイロット油路qをアン
ロードバルブV23を介してブーム上昇側のパイロット油
路mに接続し、ブーム上昇側のパイロット油路mとアー
ム掻き込み側のパイロット油路nに共に圧が立った時に
のみ開閉バルブV21が開かれて、ブームシリンダC1 の
上昇駆動側油路iから圧油の一部が抜き出されるように
する。
【0045】 簡易には、図9に示すように、バルブ
装置32を備えたバイパス油路kを排油路dに接続し
て、ブーム上昇側のパイロット油路mとアーム掻き込み
側のパイロット油路nに共に圧が立った時にのみ開閉バ
ルブV24が開かれて、ブームシリンダC1 の上昇駆動側
油路iから圧油の一部を抜き出してドレンすることで、
ブーム上昇速度を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バックホウの全体側面図
【図2】全体の油圧回路図
【図3】全体の油圧回路図
【図4】全体の油圧回路図の概略図
【図5】ブームおよびアームアセクションの油圧回路図
【図6】開閉バルブの断面図
【図7】ブームおよびアームアセクションの他の実施形
態を示す油圧回路図
【図8】ブームおよびアームアセクションの他の実施形
態を示す油圧回路図
【図9】ブームおよびアームアセクションの他の実施形
態を示す油圧回路図
【符号の説明】
6 ブーム 7 アーム 9 フロント作業装置 32 バルブ装置 C1 ブームシリンダ C2 アームシリンダ V5 制御バルブ V6 制御バルブ i 上昇駆動側油路 j 掻き込み駆動側油路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブームの上昇操作とアームの掻き込み操
    作が同時に行われたことを検知する手段と、この検知に
    基づいて、ブームシリンダの上昇駆動側油路に供給され
    る圧油の一部を抜き出してブームの上昇速度を抑制する
    バルブ装置を備えてあることを特徴とするバックホウの
    油圧装置。
  2. 【請求項2】 ブームシリンダの上昇駆動側油路から抜
    き出した圧油をアームシリンダの掻き込み駆動側の油路
    に合流させてブーム上昇速度を抑制するように前記バル
    ブ装置を構成してある請求項1記載のバックホウの油圧
    装置。
  3. 【請求項3】 ブームシリンダおよびアームシリンダの
    制御バルブをそれぞれパイロット操作式に構成し、ブー
    ムシリンダの制御バルブに対するブーム上昇側のパイロ
    ット圧と、アームシリンダの制御バルブに対するアーム
    掻き込み側のパイロット圧が共に立ったことを検知し
    て、前記バルブ装置をブーム上昇抑制状態に切換えるよ
    うに構成してある請求項1または2記載のバックホウの
    油圧装置。
  4. 【請求項4】 前記バルブ装置をパイロット操作式に構
    成し、ブームシリンダの制御バルブに対するブーム上昇
    側のパイロット圧と、アームシリンダの制御バルブに対
    するアーム掻き込み側のパイロット圧との双方を利用し
    て、前記バルブ装置をブーム上昇抑制状態に切換えるよ
    うに構成してある請求項3記載のバックホウの油圧装
    置。
  5. 【請求項5】 フロント装置に圧油を供給するポンプの
    吐出流量を、作業負荷に基づいて制御するロードセンシ
    ングシステムを装備してある請求項1〜4のいずれか一
    項に記載のバックホウの油圧装置。
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