JP2002155906A - 作業用機械における油圧回路 - Google Patents
作業用機械における油圧回路Info
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Abstract
行うパイロット作動式の制御弁と、該制御弁にパイロッ
ト圧を出力するパイロット弁装置とを備えて構成される
油圧回路において、微操作を行う場合の操作性を向上さ
せる。 【解決手段】 パイロット弁装置8を、操作レバー12
の操作量に対応するパイロット圧を出力する第一圧力制
御装置9と、該第一圧力制御手段から出力されたパイロ
ット圧を作業スピード切換スイッチ16からの信号に基
づき減圧して制御弁5に出力する第二圧力制御装置10
とを備えて構成した。
Description
各種油圧アクチュエータを備えた作業用機械における油
圧回路の技術分野に属するものである。
は、各種の油圧アクチュエータが設けられているが、こ
れら油圧アクチュエータへの圧油供給制御をパイロット
作動式の制御弁で行う一方、該制御弁へのパイロット圧
の供給は、操作具操作に基づいてパイロット圧を出力す
るパイロット弁で行うように構成したものがある。この
ようなものの一例として、油圧ショベルに設けられる油
圧シリンダの油圧回路を図6に示すが、該図6におい
て、1は油圧シリンダ、2はメイン油圧源、3はパイロ
ット油圧源、4は油タンク、5は制御弁、17はパイロ
ット弁である(尚、図6中、6は油圧シリンダ1と油圧
供給源を共有する他の油圧アクチュエータ7用の制御弁
である)。このものにおいて、パイロット弁17から出
力されるパイロット圧は、操作レバー12の操作量が大
きくなるにつれて高くなり、また制御弁5は、供給され
るパイロット圧が高くなるほど開口量が大きくなって、
油圧シリンダ4への圧油供給量が増えてシリンダ1の伸
縮速度が速くなる。つまり、操作レバーの操作量に対応
してシリンダ伸縮速度が制御される構成になっており、
該操作レバーの操作量とシリンダ伸縮速度との関係は、
例えば図7に示されるような関係になる。
リンダをゆっくり伸縮させて細かい作業を行うような場
合、前記図7に示される油圧シリンダの最大速度は必要
なく、微操作域として示した低速度の範囲でシリンダの
伸縮作動を行いたい場合がある。しかるに、前記微操作
域のときの操作レバーの操作範囲は狭く、操作量を小さ
く抑えながら操作する必要があって、神経をつかうと共
に熟練を要し、作業性に劣るという問題があり、ここに
本発明が解決しようとする課題があった。
情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創
作されたものであって、油圧アクチュエータに対する圧
油供給制御を行うパイロット作動式の制御弁と、該制御
弁にパイロット圧を出力するパイロット弁装置とを備え
て構成される油圧回路において、前記パイロット弁装置
は、操作具の操作量に対応するパイロット圧を出力する
第一圧力制御手段と、該第一圧力制御手段から出力され
たパイロット圧を、外部信号に基づき減圧して制御弁に
出力する第二圧力制御手段とを備えて構成されるもので
ある。そして、この様にすることにより、操作具の操作
量に対する油圧アクチュエータの作動速度を遅くするこ
とができ、微操作を行う場合等に、操作性、作業性が向
上する。このものにおいて、第二圧力制御手段は、第一
圧力制御手段からのパイロット圧を減圧することなく制
御弁に出力する非作動状態と減圧して出力する作動状態
とに切換え可能な減圧弁、および外部信号に基づき第一
位置と第二位置とに切換わる切換弁を備えて構成され、
さらに該切換弁は、第一位置では前記減圧弁を非作動状
態にし、第二位置では作動状態にするよう作動するもの
とすることにより、外部信号による切換弁の切換えで、
第二圧力制御手段から制御弁に出力されるパイロット圧
を減圧する場合と減圧しない場合との選択ができる。
面に基づいて説明する。まず、図1に油圧ショベルに設
けられる油圧シリンダ1の油圧回路を示すが、該油圧回
路図において、2はメイン油圧源、3はパイロット油圧
源、4は油タンク、5は油圧シリンダ1の圧油供給排出
制御を行う制御弁である。尚、図1において、6は前記
メイン油圧源2を油圧供給源とする他の油圧アクチュエ
ータ7用の制御弁である。
置切換弁であって、第一〜第六ポート5a〜5fおよび
伸長側、縮小側パイロットポート5g、5hを備えてい
るが、第一ポート5aはパラレル油路Aを介してメイン
油圧源2に、第二ポート5bはセンターバイパス油路B
を介してメイン油圧源2に、第三ポート5cは油タンク
4に、第四ポート5dは油圧シリンダ1の伸長側油室1
aに、第五ポート5eは油タンク4に、第六ポート5f
は油圧シリンダ1の縮小側油室1bにそれぞれ接続され
ている。
ト5g、5hにパイロット圧が入力されていない状態で
は、第一、第三、第四、第六ポート5a、5c、5d、
5fをそれぞれ閉じ、かつ第二ポート5bから第五ポー
ト5eに至るバイパス用弁路(センターバイパス油路B
の圧油を油タンク4に流す弁路)を開く中立位置Nに位
置している。
ロット圧が入力されると、制御弁5は、第一ポート5a
から第四ポート5dに至る供給用弁路(パラレル油路A
の圧油を油圧シリンダ伸長側油室1aに供給する弁
路)、および第六ポート5fから第三ポート5cに至る
排出用弁路(油圧シリンダ縮小側油室1bの油を油タン
ク4に排出する弁路)を開く伸長側位置Xに切換わり、
これにより油圧シリンダ1が伸長する構成になってい
る。
ロット圧が入力されると、制御弁5は、第一ポート5a
から第六ポート5fに至る供給用弁路(パラレル油路A
の圧油を油圧シリンダ縮小側油室1bに供給する弁
路)、および第四ポート5dから第三ポート5cに至る
排出用弁路(油圧シリンダ伸長側油室1aの油を油タン
ク4に排出する弁路)を開く縮小側位置Yに切換わり、
これにより油圧シリンダ1が縮小する構成になってい
る。
小時において、伸長側、縮小側のパイロットポート5
g、5hに入力されるパイロット圧および制御弁5のス
プールストロークと、制御弁5のバイパス弁路、供給用
弁路、排出用弁路の開口面積との関係を示す特性図を、
図2(A)、(B)に示す。そして、該特性図に示され
るように、制御弁5は、入力されるパイロット圧が高く
なるにつれて供給用弁路および排出用弁路の開口面積が
増加し、これにより油圧シリンダ1への圧油供給量が増
えて、シリンダ作動速度が増加するようになっている。
尚、図2(A)、(B)中、P1は制御弁5の最小制御
圧(スプールが中立位置Nから伸長側位置Xまたは縮小
側位置Yに切換わるのに必要な最低のパイロット圧)、
P2は制御弁5の最大制御圧(スプールが最大ストロー
クまで移動するのに必要な最低のパイロット圧)であ
る。
8はパイロット弁装置であって、該パイロット弁装置8
は、パイロット油圧源3に接続されるポンプポート8
a、油タンク4に接続されるタンクポート8b、前記制
御弁5の伸長側パイロットポート5gに接続される伸長
側接続ポート8c、縮小側パイロットポート5hに接続
される縮小側接続ポート8dの各ポートを備えると共
に、後述する第一圧力制御装置9および第二圧力制御装
置10が組み込まれている。
圧弁11Xおよび縮小側第一減圧弁11Yから構成され
るが、これら第一減圧弁11X、11Yは、前記ポンプ
ポート8aに接続される入力ポート11ax、11a
y、タンクポート8bに接続されるドレンポート11b
x、11by、および後述するように第二圧力制御装置
10に接続される出力ポート11cx、11cyをそれ
ぞれ備えている。そして、伸長側、縮小側の第一減圧弁
11X、11Yは、油圧シリンダ1用の操作レバー12
が操作されていない状態(操作レバーの中立位置)で
は、出力ポート11cx、11cyがタンクポート8b
に導通していてパイロット圧を出力しないが、操作レバ
ー12が伸長側、縮小側に操作されることに基づき、該
操作量に対応するパイロット圧を出力ポート11cx、
11cyから出力するようになっている。この場合、操
作レバー12の操作量(レバーストローク)と出力ポー
ト11cx、11cyからの出力圧(二次側圧力)との
関係は、本実施の形態では図3に示すような特性を有し
ており、フルストロークの少し手前で、出力圧(二次側
圧力)が入口圧(一次側圧力)に等しくなるように設定
されている。また、図3において、P1、P2は、前述
した制御弁5の最小制御圧、最大制御圧である。
側第二減圧弁13X、縮小側第二減圧弁13Y、電磁切
換弁14、およびシャトル弁15から構成されている
が、該シャトル弁15の入口側は、前記伸長側第一減圧
弁11Xの出力ポート11cxと縮小側第一減圧弁11
Yの出力ポート11cyとに接続されており、また出口
側は後述する電磁切換弁14の第一ポート14aに接続
されている。そしてこのシャトル弁15は、入口側から
入力される圧力のうち高圧側を選択して、出口側から出
力するように構成されており、而して伸長側第一減圧弁
11Xまたは縮小側第一減圧弁11Yの出力ポート11
cx、11cyからパイロット圧が出力された場合に、
該パイロット圧はシャトル弁15を経由して電磁切換弁
14の第一ポート14aに入力されるようになってい
る。
ポート14a〜14cを備えた二位置切換弁であって、
第一ポート14aは前記シャトル弁15の出口側に、第
二ポート14bはタンクポート8bに、第三ポート14
cは後述する伸長側第二減圧弁13Xおよび縮小側第二
減圧弁13Yの第二ピストン13ex、13eyにそれ
ぞれ接続されている。
14dの非励磁状態では、第一ポート14aから第三ポ
ート14cに至る弁路を開き、かつ第二ポート14bを
閉じる第一位置Xに位置している。そして該電磁切換弁
14が第一位置Xに位置している状態では、前記シャト
ル弁15の出口側圧力、つまり伸長側第一減圧弁11X
または縮小側第一減圧弁11Yの出力ポート11cx、
11cyから出力されたパイロット圧が、第一位置Xの
電磁切換弁14を経由して伸長側、縮小側第二減圧弁1
3X、13Yの第二ピストン13ex、13eyに印加
されるようになっている。
電磁切換弁14は、第一ポート14aを閉じ、かつ第二
ポート14bと第三ポート14cとを連通する第二位置
Yに切換る。そして該電磁切換弁14が第二位置Yに位
置している状態では、伸長側、縮小側第二減圧弁13
X、13Yの第二ピストン13ex、13eyへの印加
ラインが、第二位置Yの電磁切換弁14を介してタンク
ポート8bに導通するようになっている。
14dは、油圧ショベル1の運転席部等に設けられた作
業スピード切換スイッチ16に電気的に接続されてい
て、該作業スピード切換スイッチ16がOFFのときに
は非励磁状態であるが、作業スピード切換スイッチ16
をONすることに基づいて励磁するように構成されてい
る。
3X、13Yは、入力ポート13ax、13ay、ドレ
ンポート13bx、13by、出力ポート13cx、1
3cy、第一ピストン13dx、13dy、第二ピスト
ン13ex、13ey、第三ピストン13fx、13f
y、および弾機13gx、13gyを備えているが、伸
長側第二減圧弁13Xは、入力ポート13axが伸長側
第二減圧弁11Xの出力ポート11cxに、ドレンポー
ト13bxはタンクポート8bに、出力ポート13cx
は伸長側接続ポート8cにそれぞれ接続されている。ま
た縮小側第二減圧弁13Yは、入力ポート13ayが縮
小側第一減圧弁11Yの出力ポート11cyに、ドレン
ポート13byはタンクポート8bに、出力ポート13
cyは縮小側接続ポート8dにそれぞれ接続されてい
る。さらに、伸長側、縮小側の第二減圧弁13X、13
Yの第一ピストン13dx、13dyには、伸長側、縮
小側の第一減圧弁11X、11Yの出力ポート11c
x、11cyからの出力圧がそれぞれ印加され、第二ピ
ストン13ex、13eyには前述したように伸長側第
一減圧弁11Xまたは縮小側第一減圧弁11Yの出力ポ
ート11cx、11cyからの出力圧が第一位置Xの電
磁切換弁14を介して印加され、第三ピストン13f
x、13fyには出力ポート13cx、13cyからの
出力圧が印加されるようになっている。
13dy、13ex、13eyおよび弾機13gx、1
3gyは、第二減圧弁13X、13Yの弁体を、入力ポ
ート13ax、13ayに入力された圧力を減圧するこ
となく出力ポート13cx、13cyから出力する非作
動状態側に押圧し、また第三ピストン13fx、13f
yは、第二減圧弁13X、13Yの弁体を、入力ポート
13ax、13ayに入力された圧力を減圧して出力ポ
ート13cx、13cyから出力する作動状態側に押圧
するように構成されている。
小側に操作され、伸長側または縮小側第一減圧弁11
X、11Yの出力ポート11cx、11cyからパイロ
ット圧が出力されている状態において、前記第二減圧弁
13X、13Yを非作動状態側に押圧する力F1と、第
二減圧弁13X、13Yを作動状態側に押圧する力F2
との関係は、次のように設定されている。つまり、電磁
切換弁14が第一位置Xに位置していて第二ピストン1
3ex、13eyに伸長側第一減圧弁11Xまたは縮小
側第一減圧弁11Yの出力ポート11cx、11cyか
らの出力圧が印加されている状態では、第二減圧弁13
X、13Yを非作動状態側に押圧する力F1が作動状態
側に押圧する力F2よりも大きく(F1>F2)なり、
また電磁切換弁14が第二位置Yに位置していて第二ピ
ストン13ex、13eyへの印加ラインがタンクポー
ト8bに導通している状態では、作動状態側に押圧する
力F2が非作動状態側に押圧する力F1よりも大きく
(F2>F1)なるように設定されている。
非作動状態側に押圧する力F1が作動状態側に押圧する
力F2よりも大きい(F1>F2)場合には、第二減圧
弁13X、13Yは、入力ポート13ax、13ayに
入力された圧力を減圧することなく出力ポート13c
x、13cyから出力する非作動状態に保持される。而
して、操作レバー12の操作量に対応して伸長側または
縮小側第一減圧弁11X、11Yから出力されたパイロ
ット圧は、非作動状態の伸長側または縮小側第二減圧弁
13X、13Yを経由して、減圧されることなく伸長側
または縮小側接続ポート8c、8dから出力され、制御
弁5の伸長側または縮小側パイロットポート5g、5h
に供給されるようになっている。
態側に押圧する力F2が非作動状態側に押圧する力F1
よりも大きい(F2>F1)場合には、第二減圧弁13
X、13Yは、入力ポート13ax、13ayに入力さ
れた圧力を減圧して出力ポート13cx、13cyから
出力する作動状態になる。而して、操作レバー12の操
作量に対応して伸長側または縮小側第一減圧弁11X、
11Yから出力されたパイロット圧は、作動状態の第二
減圧弁13X、13Yにより減圧された状態で伸長側ま
たは縮小側接続ポート8c、8dから出力され、制御弁
5の伸長側または縮小側パイロットポート5g、5hに
供給されるようになっている。
X、13Yの減圧作動を図4の特性図に示すが、該図4
において、出力ポート13cx、13cyからの出力圧
PLの最小値PL1は、入力ポート13ax、13ay
に入力される入力圧PFの最小値PF1に等しく(PL
1=PF1)、また、出力圧PLの最大値PL2は、入
力圧PFの最大値PF2よりも小さく(PL2<PF
2)になる。さらに、該出力圧PLの最大値PL2は、
前記制御弁5の最大制御圧P2よりも小さく(PL2<
P2)なるように設定されている(図2(A)、(B)
参照)。また、図4においては、入力圧PFに対し出力
圧PLが直線の関係(比例関係)で減圧される制御とな
っているが、非線形の関係とすることも可能である。
動状態および作動状態のときの操作レバー12のレバー
ストロークと油圧シリンダ1の伸縮速度との関係を図5
に示すが、該図5に示されるように、第二減圧弁13
X、13Yの作動状態では、レバーストロークの全域に
亘って油圧シリンダ1の伸縮速度が低下する。また、図
5に微操作域として示した油圧シリンダ1の低速度領域
のレバーストロークの範囲は、第二減圧弁13X、13
Yの作動状態では、非作動状態のときと比べてXだけ広
範囲になる。
おいて、油圧シリンダ1の圧油供給排出制御を行う制御
弁5にパイロット圧を出力するパイロット弁装置8は、
操作レバー12の操作量に対応するパイロット圧を出力
する第一圧力制御装置9と、作業スピード切換スイッチ
16のONに基づき、上記第一圧力制御装置9から出力
されたパイロット圧を減圧して制御弁5に出力する第二
圧力制御装置10とを備えて構成されている。この結
果、油圧シリンダ1の最大速度を必要とせずにゆっくり
と伸縮させて細かい作業を行うような場合には、作業ス
ピード切換スイッチ16をONすることにより、パイロ
ット弁装置8から制御弁5に出力されるパイロット圧が
低下して、操作レバー12の操作量に対する油圧シリン
ダ1の伸縮速度が、レバーストロークの全域に亘って遅
くなる。而して、油圧シリンダ1の微操作を行う場合
に、従来のように操作量を小さく抑えながら細かく操作
するという熟練を要するレバー操作が不要になって、操
作性、作業性が向上する。しかもこのものにおいて、パ
イロット弁装置8は、操作レバー12の操作量に対応す
るパイロット圧を出力するための第一圧力制御装置9
と、該第一圧力制御装置9から出力されたパイロット圧
を減圧するための第二圧力制御手段10とが一体的に組
み込まれている構成であるから、油圧ショベル等の作業
用機械への設置が容易であるうえ、該パイロット弁装置
8を、例えば既存のパイロット弁に替えて取り付けるよ
うな場合に交換作業が容易であるという利点がある。
ないことは勿論であって、第二圧制御手段に減圧作動を
行わしめるための外部信号を出力する手段としては、前
記作業スピード切換スイッチ16に限らず、必要に応じ
て外部信号を第二圧力制御手段に出力できるものであれ
ば良い。また、第二圧力制御手段を構成するにあたり、
第一圧力制御手段から出力されるパイロット圧を減圧し
て制御弁に出力する減圧弁、および外部信号に基づき第
一位置と第二位置とに切換る切換弁を備え、さらに該切
換弁は、第一位置では第一圧力制御手段からのパイロッ
ト圧を前記減圧弁を経由することなく制御弁に供給し、
第二位置では減圧弁を経由させて制御弁に供給するよう
作動する構成にすることもできる。さらに、前記実施の
形態では、本発明が実施されたパイロット弁装置を、油
圧ショベルの油圧シリンダの油圧回路に設けたが、走行
用モータ、旋回用モータ等の油圧モータや、アタッチメ
ント用油圧アクチュエータ等の他の油圧アクチュエータ
の油圧回路に設けることもできる。また本発明は、油圧
ショベルだけでなく、油圧アクチュエータが設けられた
種々の作業用機械に実施できる。
リンダ縮小時における制御弁の開口特性を示す図であ
る。
の関係を示す図である。
ダの伸縮速度との関係を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 油圧アクチュエータに対する圧油供給制
御を行うパイロット作動式の制御弁と、該制御弁にパイ
ロット圧を出力するパイロット弁装置とを備えて構成さ
れる油圧回路において、前記パイロット弁装置は、操作
具の操作量に対応するパイロット圧を出力する第一圧力
制御手段と、該第一圧力制御手段から出力されたパイロ
ット圧を、外部信号に基づき減圧して制御弁に出力する
第二圧力制御手段とを備えて構成されることを特徴とす
る作業用機械における油圧回路。 - 【請求項2】 請求項1において、第二圧力制御手段
は、第一圧力制御手段からのパイロット圧を減圧するこ
となく制御弁に出力する非作動状態と減圧して出力する
作動状態とに切換え可能な減圧弁、および外部信号に基
づき第一位置と第二位置とに切換わる切換弁を備えて構
成され、さらに該切換弁は、第一位置では前記減圧弁を
非作動状態にし、第二位置では作動状態にするよう作動
することを特徴とする作業用機械における油圧回路。
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