JP2003097507A - 多段伸縮アームの油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アームの伸縮スピード等を増加させて作業量を
向上することのできるテレスコピック式クラムシェルの
多段伸縮アームの油圧回路およびテレスコピック式クラ
ムシェル作業機を提供する。 【解決手段】油圧シリンダ４０のロッド室４０ａを油圧
ポンプ１０に連通するロッド側管路１６に、ロッド室４
０ａからの圧油が油圧ポンプ１０側に流出することを禁
止するチェック弁８を設ける。油圧シリンダ４０のロッ
ド室４０ａとボトム室４０ｂとを連通する短絡回路３１
に、カウンタバランス弁３を設ける。短絡回路３１の入
口３３は、ロッド側管路１６をロッド室４０ａに接続す
るロッド側ポートＰ１とチェック弁８との間のロッド側
管路１６に設けられる。油圧シリンダ４０伸長時には、
ロッド室４０ａから排出された圧油が短絡回路３１を介
してボトム室４０ｂに流入し、油圧シリンダ４０の伸長
スピードを増加させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラムシェルバケ
ットを備えたテレスコピックアームを駆動する多段伸縮
アームの油圧回路およびテレスコピック式クラムシェル
作業機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鉄塔の基礎工事や上下水道・
ガス・電話などのインフラ工事のための深堀用掘削機と
してテレスコピック式クラムシェルが知られている。テ
レスコピック式クラムシェルは、油圧ショベルのブーム
に伸縮可能なテレスコピックアームを備え、さらにその
先端に開閉可能なクラムシェルバケットを備えている。
テレスコピックアームを伸長してクラムシェルバケット
を開き、地面に押しつけて食い込ませることにより、土
砂をすくい取り掘削を行う。

【０００３】テレスコピックアームは、アウタアーム、
インナアーム等の複数段のアームを有しており、アウタ
アームはブームに揺動可能に取り付けられ、インナアー
ムは、アウタアーム内に出没可能に収容されて複数段の
多段伸縮アームを構成している。そして、アウタアーム
からインナアームを繰り出すことによってテレスコピッ
クアームを伸長させ、クラムシェルバケットを縦穴内に
挿入し、縦穴内を掘削した後、インナアームをアウタア
ーム内に収容してテレスコピックアームを収縮させて、
土砂を積んだクラムシェルバケットを地上に引き上げ
る。

【０００４】テレスコピック式クラムシェルは、テレス
コピックアームを地面に対して垂直に伸縮させることが
できるため、構造物間などの狭地での作業が可能であ
る。また、その作業能率の良さから、都市部での構造物
の基礎工事や地下鉄工事などに用いられる機会が多い。
しかし、特に都市部で作業を行う場合には短期間で工事
を行うことが重要であり、作業量の向上が求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テレス
コピック式クラムシェルの作業量を向上させるために掘
削深さの大きいテレスコピックアームや容量の大きいバ
ケットを採用すると、重量が増大して建設機械本体の安
定性が低下し、さらにテレスコピックアームを伸縮させ
るために油圧シリンダとともに用いられるワイヤロープ
の寿命の低下を招くという問題がある。また、大型のバ
ケットを使用することによるシリンダ保持圧の増加から
ポンプ流量が低下し、十分なアームの伸縮スピードが得
られない。

【０００６】本発明は、アームの伸縮スピード等を増加
させて作業量を向上することのできるテレスコピック式
クラムシェルの多段伸縮アームの油圧回路およびテレス
コピック式クラムシェル作業機を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による多段伸縮ア
ームの油圧回路は、油圧ポンプから吐出される圧油によ
って駆動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸
縮アームを伸縮させる油圧シリンダと、油圧シリンダの
ロッド室と油圧ポンプとを連通するロッド側管路に設け
られ、油圧ポンプから吐出される圧油がロッド室へ流入
することを許容し、ロッド室からの圧油が油圧ポンプ側
に流出することを禁止する第１のチェック弁と、油圧シ
リンダのロッド室とボトム室とをカウンタバランス弁を
介して連通する短絡回路とを備え、短絡回路のロッド室
側の入口が、ロッド室と第１のチェック弁との間のロッ
ド側管路に設けられるとともに、カウンタバランス弁
は、少なくともロッド室側からのパイロット圧力に応じ
て開弁することにより、上記目的を達成する。

【０００８】カウンタバランス弁は、ロッド室側および
ボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁すること
が望ましい。油圧シリンダの収縮時にカウンタバランス
弁を閉じる方向に作用するパイロット圧油をカウンタバ
ランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、パイ
ロット管路の入口を、第１のチェック弁よりも油圧ポン
プ側のロッド側管路に設けてもよい。

【０００９】また、ボトム室からロッド室への圧油の流
れを許容し、ロッド室からボトム室への圧油の流れを禁
止する第２のチェック弁をさらに備え、第２のチェック
弁の出口側ポートが、ロッド側ポートと第１のチェック
弁との間のロッド側管路に接続されるようにしてもよ
い。第２のチェック弁は、カウンタバランス弁に内蔵さ
れるようにしてもよい。

【００１０】油圧シリンダのロッド室とタンクとを連通
するためにロッド側管路から延設されたロッド側分岐管
路と、油圧シリンダのボトム室をタンクと連通するため
のボトム側追加管路と、ロッド側分岐管路とボトム側追
加管路のうちいずれかをタンクと連通するよう切り換え
る方向切換弁とをさらに備えてもよい。そして、方向切
換弁は、油圧シリンダの伸長時および停止時にはロッド
側分岐管路をタンクと連通し、ボトム側追加管路をタン
クから遮断し、油圧シリンダの収縮時にはボトム側追加
管路をタンクと連通し、ロッド側分岐管路をタンクから
遮断することが望ましい。

【００１１】さらに、カウンタバランス弁の出口側の短
絡回路に、シーケンス弁を設けてもよい。

【００１２】本発明によるテレスコピック式クラムシェ
ル作業機は、テレスコピック式クラムシェル作業機本体
に設けられたブームに前記多段伸縮アームを取り付け、
その多段伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを取
り付けてなり、多段伸縮アームを請求項１から請求項８
のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路で制御す
ることにより、上記目的を達成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、本発明による多
段伸縮アームの油圧回路を搭載した油圧ショベルの全体
図である。図２は、本発明の一実施の形態による多段伸
縮アームの側面図である。

【００１４】図１，図２に示すように、この油圧ショベ
ルは、下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上部に
旋回可能に連結された上部旋回体１０２と、上部旋回体
１０２にブームシリンダ１１０Ｃによって起伏動可能に
取り付けられたブーム１１０と、ブーム１１０の先端に
アームシリンダ１２０Ｃによって揺動可能に取り付けら
れ、さらに後述する油圧シリンダおよびワイヤロープに
よって伸縮駆動される多段伸縮アーム１２０と、多段伸
縮アーム１２０の先端に取り付けられ、油圧装置１４１
によって開閉駆動され、掘削作業を行うクラムシェルバ
ケット１４０とから構成される。上部旋回体１０２に
は、運転室１０３と、不図示のエンジン、油圧源等を収
納した機械室１０４と、カウンタウエイト１０５等が設
けられている。

【００１５】多段伸縮アーム１２０は、アウタアーム１
２０ｏと、セカンドアーム１２０ｓと、インナアーム１
２０ｉとからなる３段構成のテレスコピックアームであ
る。インナアーム１２０ｉはセカンドアーム１２０ｓの
内側に、セカンドアーム１２０ｓはアウタアーム１２０
ｏの内側にそれぞれ伸縮可能に挿入されている。インナ
アーム１２０ｉの先端に取り付けられた一対のブラケッ
ト１３０には、ピン１３１を介して開閉可能なクラムシ
ェルバケット１４０が取り付けられる。アウタアーム１
２０ｏはブーム１１０に対面する側に一対のブラケット
１３２を備えている。このブラケット１３２にピン１３
３を挿入することにより、テレスコピックアーム１２０
はブーム１１０に揺動可能に取り付けられている。

【００１６】インナアーム１２０ｉの内部に備えられた
アーム伸縮用の油圧シリンダ４０は、シリンダチューブ
がインナアーム１２０ｉに支持され、シリンダロッドの
先端部分がセカンドアーム１２０ｓに支持されている。
テレスコピックアーム１２０は、支持ロープ１２１、押
し込みロープ１２３をそれぞれ２本ずつ有している。

【００１７】支持ロープ１２１は、イコライザ装置１２
５を介してアウタアーム１２０ｏの一端に接続され、セ
カンドアーム１２０ｓの下端部に取り付けられた引き上
げシーブ１２２を介して、インナアーム１２０ｉの上端
に接続される。支持ロープ１２１は、アーム伸縮シリン
ダ４０の伸縮動作に応じてセカンドアーム１２０ｓの送
り出し・引き上げを行う。押し込みロープ１２３は、ア
ウタアーム１２０ｏの一端に接続され、セカンドアーム
１２０ｓの上端部に取り付けられた押し込みシーブ１２
４を介してインナアーム１２０ｉの上端に接続される。
アーム伸縮用の油圧シリンダ４０の伸長時には、インナ
アーム１２０ｉの動作に伴って押し込みロープ１２３が
引っ張られるため、押し込みシーブ１２４を介してセカ
ンドアーム１２０ｓが押しつけられる。これにより、ク
ラムシェルバケット１４０を地面に押しつけるときのテ
レスコピックアーム１２０の押し込み力を得ることがで
きる。

【００１８】上述したように、本実施の形態によるテレ
スコピックアーム１２０にクラムシェルバケット１４０
を取り付けたテレスコピック式クラムシェル作業機は、
アーム伸縮用の油圧シリンダ４０と、ワイヤロープ１２
１，１２３とを併用してテレスコピックアーム１２０を
伸縮させる。

【００１９】テレスコピック式クラムシェルには、主に
以下にあげる４つの作業形態がある。 （１）負荷保持：アーム位置合わせや微調整などのとき
に、アームを任意の位置で止めてバケット位置を固定し
負荷（伸縮シリンダ４０、セカンドアーム１２０ｓ、イ
ンナアーム１２０ｉ、およびクラムシェルバケット１４
０の自重）を保持する。 （２）通常伸縮：クラムシェルバケットが空の状態で、
アームを縦穴に投入して伸長する。クラムシェルバケッ
トに土砂をすくい取った後、アームを収縮してバケット
を引き上げる。 （３）掘削：アーム伸長後、クラムシェルバケットを開
いてアーム伸縮シリンダ力によりクラムシェルバケット
を地面に押しつけ、バケットに十分な量の土砂をすくい
取る。アーム伸縮シリンダ力による押付けの他、ブーム
シリンダ力によるジャッキアップでの押付けを行うこと
もできる。 （４）引抜き：掘削後、クラムシェルバケットが地面に
吸着することがある。この場合、アーム伸縮シリンダ
力、またはブームシリンダ力によってクラムシェルバケ
ットを地面から引き離してから引き上げる。

【００２０】図３に、本発明の一実施の形態による多段
伸縮アームの油圧回路を示す。図３に示すように、本発
明によるテレスコピックアームの油圧回路は、不図示の
エンジンによって駆動される可変容量形のメインポンプ
１０と、メインポンプ１０から吐出される圧油の流れを
制御するコントロールバルブ２０と、コントロールバル
ブ２０により制御された圧油により駆動されるテレスコ
ピックアーム伸縮用シリンダ４０と、テレスコピックア
ームの伸縮スピードを増幅させるための再生弁ユニット
３０とを備えている。また、オペレータによる操作ペダ
ル２１の操作により切り換わり、伸縮シリンダ４０のロ
ッド室４０ａあるいはボトム室４０ｂをタンク２２と連
通させる方向切換弁１４を備えている。また、伸縮シリ
ンダ４０の過負荷状態を防止するため、コントロールバ
ルブ２０と伸縮シリンダ４０との間には、それぞれボト
ム側管路１５およびロッド側管路１６からの分岐管路に
オーバーロードリリーフ弁２３ａ、２３ｂを備えてい
る。

【００２１】アーム伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂ
のポートＰ２、Ｐ３には、本体側のコントロールバルブ
２０と連通する伸長用のボトム側管路１５、方向切換弁
１４を介してボトム室４０ｂとタンク２２とを連通する
管路１３がそれぞれ接続されている。つまり、伸縮シリ
ンダ４０の収縮時にボトム室からの戻り圧油がタンク２
２へ流出するための戻り回路が２系統設けられている。
また、ロッド室４０ａのポートＰ１には、本体側のコン
トロールバルブ２０と連通する収縮用のロッド側管路１
６が接続されている。ロッド側管路１６には、伸縮シリ
ンダ４０の伸長時または停止時にロッド側管路１６（後
述するチェック弁８とコントロールバルブ２０との間）
内の圧油をコントロールバルブ２０を経ずにタンク２２
に導くための管路１２が設けられている。これらの管路
１２，１３は方向切換弁１４に接続され、操作ペダル２
１の操作によって方向切換弁１４の位置が切り換わるこ
とにより、いずれかがタンク２２と連通される。

【００２２】再生弁ユニット３０は、伸縮シリンダ４０
のボトム室４０ｂとロッド室４０ａを連通させる短絡回
路３１と、この短絡回路３１に直列に設けられ、所定の
パイロット圧力により開弁してロッド室４０ａ側の圧油
をボトム室４０ｂ側へ流すカウンタバランス弁３、シー
ケンス弁５と、短絡回路３１の入口３３よりもコントロ
ールバルブ２０側のロッド側管路１６に設けられ、コン
トロールバルブ２０から伸縮シリンダ４０のロッド室４
０ａへの圧油の流入を許容し、その逆を阻止するチェッ
ク弁８と、チェック弁８よりもコントロールバルブ２０
側のロッド側管路１６とボトム側管路１５とを連通する
管路３２と、管路３２に設けられるオーバーロードリリ
ーフ弁９とを備える。

【００２３】カウンタバランス弁３およびシーケンス弁
５は、ボトム室４０ｂ側からロッド室４０ａ側への圧油
の流入を許容し、ロッド室４０ａ側からボトム室４０ｂ
側への圧油の流れを阻止するチェック弁３ｂ、５ｂをそ
れぞれ内蔵している。

【００２４】チェック弁８は、コントロールバルブ２０
から伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａへの圧油の流入
を許容し、ロッド室４０ａからコントロールバルブ２０
への圧油の流入を阻止するもので、短絡回路３１の入口
３３よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１
６に設けられるから、ロッド室４０ａから排出される圧
油を短絡回路３１に確実に流入させることができる。

【００２５】オーバーロードリリーフ弁９は、ボトム側
管路１５内の圧油の圧力が設定圧力に達すると、その圧
油をロッド側管路１６へ流出させるものである。

【００２６】ここで、再生弁ユニット３０を構成するカ
ウンタバランス弁３について説明する。カウンタバラン
ス弁３は、アーム保持時（停止時）には、負荷の落下
（テレスコピックアーム１２０の伸長）を防止するた
め、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａに所定の背圧を
保持し、アーム伸長時には、ロッド室４０ａから排出さ
れる圧油をボトム室４０ｂに送ることにより、アームの
伸長スピードを増加させるものである。

【００２７】このカウンタバランス弁３は、一次側圧力
だけでなく二次側圧力も用いて開弁を行う内部・外部パ
イロット複合型カウンタバランス弁である。このカウン
タバランス弁３を、説明のためにシーケンス弁５を省略
した図４により説明すると、カウンタバランス弁３は、
一次側、つまりロッド側管路１６の圧油を、開弁に作用
するパイロット圧として導くパイロット管路１と、二次
側、つまりボトム側管路１５の圧油を、開弁に作用する
パイロット圧として導くパイロット管路２と、チェック
弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１
６の圧油を、閉弁に作用するパイロット圧として導くパ
イロット管路６とにより、パイロット圧油が供給され
る。パイロット管路１，２からパイロット圧油が供給さ
れるカウンタバランス弁３の受圧部分（パイロット管路
１により供給される側をロッド側、パイロット管路２に
より供給される側をボトム側とする）の面積は、ロッド
側よりボトム側の方が大きくなっており、ロッド側管路
１６が昇圧した場合に、ボトム側管路１５の圧力に比
べ、小さな圧力で開弁を行うことができる。なお、閉弁
に作用する力として上述のパイロット圧の他に、内蔵さ
れるバネによるバネ力が作用する。

【００２８】ここで、例えばカウンタバランス弁３のロ
ッド側とボトム側の受圧面積比を１：２とすると、パイ
ロット管路１により供給されるロッド側の圧力Ａ１と、
パイロット管路２により供給されるボトム側の圧力Ａ
２、とカウンタバランス弁３のクラッキング圧Ａ３との
関係は、以下の（式１）、（式２）で表すように設定さ
れる。なお、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとボト
ム室４０ｂの受圧面積比を、例えば１：１．９８とし、
負荷保持圧をＢする。

【数１】 Ａ１＋（２×Ａ２）＝Ａ３ （式１）

【数２】 （１．９８×Ａ１）＋Ｂ＝Ａ２ （式２） （式１）と（式２）より、

【数３】 Ａ２＝（Ａ３−Ｂ）／３．９８ （式３）

【００２９】ボトム室４０ｂ側に（式３）を満たすよう
な圧力Ａ２が立つと、カウンタバランス弁３が開弁す
る。なお、カウンタバランス弁３のクラッキング圧は、
安全のためシリンダ最大負荷保持圧以上、さらに、以下
の理由によりオーバーロードリリーフ弁２３ａ、２３ｂ
の設定圧より大きく設定される。

【００３０】例えば、伸縮シリンダ４０を最縮長状態ま
で縮めて、さらにロッド側管路１６に圧力を立て続ける
とロッド室４０ａはオーバーロードリリーフ弁２３ｂの
設定圧まで上昇する。操作ペダル２１を縮み側へ操作し
続けている間は、パイロット管路６にもオーバーロード
リリーフ弁２３ｂの設定圧が作用するためカウンタバラ
ンス弁３は開弁しない。しかし、この状態から操作ペダ
ル２１を中立状態に戻すと、チェック弁８の作用により
伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとチェック弁８との
間にオーバーロードリリーフ弁２３ｂの設定圧が残圧と
して残り、一方で、チェック弁８よりもコントロールバ
ルブ２０側のロッド側管路１６は方向切換弁１４により
タンク２２と連通して大気圧状態となり、パイロット管
路６も大気圧状態となる。そのためカウンタバランス弁
３は、バネ力のみで伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａ
の残圧に抗し、閉弁状態を保持しなければならない。そ
して万一、ロッド室４０ａの残圧がバネ力よりも高けれ
ばカウンタバランス弁３が開弁してしまい、操作ペダル
２１の操作に拘わらず伸縮シリンダ４０が伸長してしま
うためである。

【００３１】カウンタバランス弁３にはボトム側からロ
ッド側への圧油の流れを許容するチェック弁３ｂが組み
込まれている。押込み作業時には伸縮シリンダ４０のボ
トム室４０ｂに高圧が発生し、座屈安全率が低下するお
それがある。そこで、チェック弁３ｂによってボトム室
４０ｂ側の圧油をロッド室４０ａ側へ流出させ、ボトム
室４０ｂとロッド室４０ａの同圧化を図ることにより、
座屈安全率の低下を防止する。ボトム室４０ｂとロッド
室４０ａの同圧化により、それぞれの推力は相殺され、
伸長側オーバーロードリリーフ弁９の設定圧よりも低い
圧力が発生した場合のシリンダ推力に抑えることができ
る。

【００３２】つぎに、本発明の実施の形態による多段伸
縮アームの油圧回路の動作について、作業形態に応じて
説明する。 （１）アーム保持時 オペレータによる操作ペダル２１の操作がないので、コ
ントロールバルブ２０は中立位置のままであり、コント
ロールバルブ２０側から伸縮シリンダ側への圧油の流入
は阻止される。伸縮シリンダ４０、セカンドアーム１２
０ｓ、インナアーム１２０ｉ、およびクラムシェルバケ
ット１４０の自重により、伸縮シリンダ４０にはシリン
ダを伸長する方向への力が働く。しかし、カウンタバラ
ンス弁３のクラッキング圧Ａ３はシリンダ最大負荷保持
圧以上に設定されて開弁せず、ロッド室４０ａからボト
ム室４０ｂへの圧油の流出はない。さらにはチェック弁
８により、ロッド室４０ａからコントロールバルブ２０
側への圧油の流出は阻止される。そのため、テレスコピ
ックアーム１２０およびクラムシェルバケット１４０を
任意の位置で確実に保持できる。

【００３３】（２）アーム伸長時 オペレータにより操作ペダル２１がアーム伸長側に操作
されると、コントロールバルブ２０は位置（ａ）に切り
換えられ、メインポンプ１０の圧油が伸長用のボトム側
管路１５を通って伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂに
供給される。メインポンプ１０からの圧油は、ボトム側
管路１５を通ってパイロット管路２にも導かれる。ま
た、ボトム室４０ｂの昇圧により、ロッド室４０ａ側の
圧力も上昇し、短絡管路３１およびパイロット管路１に
圧油が導かれる。上述した（式３）の関係が満たされる
と、カウンタバランス弁３が開弁する。そして、カウン
タバランス弁３の設定圧よりも低く設定されたシーケン
ス弁５が開弁する。これにより、伸縮シリンダ４０のロ
ッド室４０ａから排出された圧油は短絡管路３１を通っ
てボトム室４０ｂに流入し、シリンダ伸長スピードを増
加させる。

【００３４】ここで、操作ペダル２１は伸長側に操作さ
れているため、方向切換弁１４はバネ力により位置
（ａ）の状態にある。管路１２はタンク２２に連通して
チェック弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド
側管路１６の圧油をタンク２２に流出させる。そのた
め、パイロット管路６に導かれるパイロット圧油の圧力
が低くなり、バネ力のみがカウンタバランス弁３を閉じ
る方向に作用する。その結果、カウンタバランス弁３が
開きやすくなる。

【００３５】カウンタバランス弁３の感度が良すぎる
と、ほんのわずかな圧力変動でも開閉しハンチングを引
き起こすことがある。そこで、シーケンス弁５を取り付
けることにより、シーケンス弁５が絞りとして働き、ハ
ンチングを防止する。また、シリンダ伸長初期時に発生
するハンチングを、パイロット管路２に絞り４を設けて
パイロット圧の立ち上がり速度を緩やかにし、これによ
ってカウンタバランス弁３の開口速度を緩やかにするこ
とによって低減している。

【００３６】（３）アーム押込み時 テレスコピックアーム１２０を伸長させていくと、クラ
ムシェルバケット１４０の先端は地面に接する。バケッ
ト１４０を地面に押し込むためにオペレータが操作ペダ
ル２１を伸長側に操作し続けたり、ブーム１１０の下げ
操作を行うと、ボトム室４０ｂの圧力がさらに上昇して
シリンダの座屈を引き起こすおそれがある。

【００３７】そこで、シリンダ伸長時やブーム下げ操作
時にクラムシェルバケット１４０が地面などの障害物に
当たった場合には、シリンダの座屈防止のためにボトム
室４０ｂ側の圧油をロッド室４０ａ側に流出させる。ボ
トム室４０ｂ側の圧油は、シーケンス弁５に内蔵された
チェック弁５ｂおよびカウンタバランス弁３に内蔵され
たチェック弁３ｂを介してシリンダロッド室４０ａに流
入する。その結果、ロッド室４０ａとボトム室４０ｂは
同圧となり、それぞれの推力が相殺される。つまり、ロ
ッド室４０ａとボトム室４０ｂの受圧面積比を例えば
１：１．９８とすると、シリンダ推力をボトム室４０ｂ
側の圧力による全推力の約１／２の推力に抑えられ、シ
リンダの座屈を防止することができる。

【００３８】ボトム室４０ｂの圧力がさらに上昇し、オ
ーバーロードリリーフ弁９の設定圧力に達すると、オー
バーロードリリーフ弁９が開弁して圧油はコントロール
バルブ２０側へ流出し、ロッド側管路１６、コントロー
ルバルブ２０を経てタンクへ導かれる。このとき、操作
ペダル２１は伸長側に操作されているため（あるいは無
操作状態）、方向切換弁１４は位置（ａ）の状態にあ
る。そのため、管路１２はタンク２２に連通しており、
オーバーロードリリーフ弁９を通ってコントロールバル
ブ２０側に流出した圧油は、管路１２および方向切換弁
１４によってもタンク２２に導かれる。

【００３９】（４）アーム引抜き時 吸着したクラムシェルバケット１４０を引き抜くには、
テレスコピックアーム１２０またはブーム１１０を用い
る。ここでは、テレスコピックアーム１２０を用いてク
ラムシェルバケット１４０を引き抜く場合について説明
する。

【００４０】クラムシェルバケット１４０を地面に押し
つけて土砂をすくった後、オペレータは操作ペダル２１
を収縮側に操作する。これにより、コントロールバルブ
２０は位置（ｂ）に切り換わり、ポンプ１０から吐出さ
れた圧油が収縮用のロッド側管路１６を通って伸縮シリ
ンダ４０のロッド室４０ａに流入する。クラムシェルバ
ケット１４０が地面に吸着している間は、伸縮シリンダ
４０の伸縮動作は行われないため、ロッド室４０ａ、カ
ウンタバランス弁３およびチェック弁８によって囲まれ
た領域は昇圧し続ける。

【００４１】しかし、パイロット管路１，２のパイロッ
ト圧油の圧力がカウンタバランス弁３の設定圧Ａ３に達
すると、カウンタバランス弁３が開弁する。これに伴っ
て、カウンタバランス弁３よりも低い設定圧に設定され
たシーケンス弁５も開弁するので、ロッド室４０ａ側の
圧油は短絡回路３１を通ってボトム室４０ｂ側に流出
し、油圧回路を保護することができる。

【００４２】（５）アーム収縮時 アーム引抜き時と同様に、クラムシェルバケット１４０
を引き上げるために操作ペダル２１が収縮側に操作され
ると、コントロールバルブ２０は位置（ｂ）に切り換わ
り、メインポンプ１０から吐出された圧油は収縮用のロ
ッド側管路１６を通って伸縮シリンダ４０のロッド室４
０ａ側に流入する。ポンプ１０からの圧油は、チェック
弁８よりもコントロールバルブ２０側に設けられたパイ
ロットラインポート３４からパイロット管路６，７にも
導かれ、それぞれバネ力とともにカウンタバランス弁３
およびシーケンス弁５を開弁させないように作用する。
そのため、ロッド側管路１６に設けられたチェック弁８
を通過した圧油は確実にロッド室４０ａに供給され、伸
縮シリンダ４０を収縮させる。

【００４３】このとき、操作ペダル２１は収縮側に操作
されているため、パイロット圧油が管路１１を通って方
向切換弁１４にも供給される。このパイロット圧油によ
り、方向切換弁１４はバネ力に抗して位置（ｂ）に切り
換えられる。ロッド側管路１６とタンク２２とを連通す
る管路１２はブロックされ、管路１３がタンク２２と連
通する。そのため、伸縮シリンダ４０が収縮することに
よりボトム室４０ｂから排出された圧油は、管路１３お
よび方向切換弁１４を通ってタンクに戻る。さらに、ボ
トム室４０ｂから排出された圧油は、ボトム側管路１５
およびコントロールバルブ２０を経てタンク２２に戻
る。このように、ボトム室４０ｂ側に管路１３と管路１
５とを設けて２系統化することにより、伸縮シリンダ４
０収縮時にボトム室４０ｂからタンク２２に流出する戻
り圧油の流量を増加させ、背圧を低下させることができ
る。その結果、伸縮シリンダ４０の収縮するスピードが
増加する。

【００４４】なお、本発明による多段伸縮アームの油圧
回路は、上記実施の形態に限定されることなく種々の変
更が可能である。上記実施の形態においては、カウンタ
バランス弁３およびシーケンス弁５は、それぞれチェッ
ク弁３ｂ、５ｂを内蔵したものを用いた。しかし、これ
らは内蔵されていなくてもよく、例えば短絡回路３１よ
りも伸縮シリンダ４０側に、ボトム室４０ｂ側からロッ
ド室４０ａ側への圧油の流れを許容するチェック弁を設
けてもよい。また、テレスコピックアーム１２０は、複
数段であれば３段構成でなくてもよい。

【００４５】カウンタバランス弁３がパイロット管路
１，２からのパイロット圧油により精度よく開閉し、か
つハンチング現象を引き起こさないものであれば、絞り
４や、絞りの働きをするシーケンス弁５を設けなくても
よい。パイロット管路２に、パイロット管路６またはロ
ッド側管路１６に連通するドレン回路を設けて、カウン
タバランス弁３によるハンチングを低減させることもで
きる。

【００４６】上述したように、本発明の実施の形態によ
る多段伸縮アームの油圧回路は、伸縮シリンダ４０伸長
時に、ロッド室４０ａからの戻り圧油が短絡管路３１に
設けられたカウンタバランス弁３とシーケンス弁５を通
過してボトム室４０ｂに流入するので、アーム１２０の
伸長スピードを増加させることができる。また、カウン
タバランス弁３を、パイロット管路１，２を用いた内部
・外部パイロット複合型カウンタバランス弁としたこと
により、比較的低い圧力でカウンタバランス弁３が開弁
する。その結果、伸縮シリンダ４０伸長時の作動圧を低
く抑えることができるので、２ポンプ合流により流量を
増加し、さらに伸長スピードを上げることもできる。

【００４７】アーム押込み時には、ボトム室４０ｂから
の戻り油をチェック弁５ｂ、３ｂを通ってロッド室４０
ａに流入させ、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとボ
トム室４０ｂを同圧化させることにより、伸縮シリンダ
４０の座屈を防止することができる。

【００４８】さらに、ボトム室４０ｂ側の戻り回路が２
系統化され、ボトム室４０ｂからの戻り油が２本の管路
１３，１５を通ってタンク２２へ抜けるので、伸縮シリ
ンダ４０収縮時の背圧の影響を低減することができ、ア
ーム１２０の収縮スピードを増加させることができる。

【００４９】なお、カウンタバランス弁３およびシーケ
ンス弁５を取り替え可能なカートリッジ弁とすれば、再
生弁ユニット３０のメンテナンス性を向上させることが
できる。

【００５０】以上説明した実施の形態と請求項との対応
において、管路１２がロッド側分岐管路に、管路１３が
ボトム側追加管路に、チェック弁８が第１のチェック弁
に、チェック弁３ｂ，５ｂが第２のチェック弁にそれぞ
れ対応する。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による多段
伸縮アームの油圧回路は、多段伸縮アーム伸縮用の油圧
シリンダを駆動する油圧ポンプと油圧シリンダのロッド
室とを連通するロッド側管路に、油圧ポンプ側からロッ
ド室側への圧油の流れを許容し、ロッド室側から油圧ポ
ンプ側への圧油の流れを禁止する第１のチェック弁を設
け、油圧シリンダのロッド室とボトム室とを、カウンタ
バランス弁を設けた短絡回路によって連通させた。これ
により、油圧シリンダ伸長時にロッド室から排出された
圧油はコントロールバルブ側に流出することなく確実に
ボトム室に流入し、油圧シリンダ伸長スピードを増加さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による多段伸縮アームの油圧回路を搭
載した油圧ショベルの全体図

【図２】 本発明の一実施の形態による多段伸縮アーム
の側面図

【図３】 図２に示した多段伸縮アームの油圧回路図

【図４】 カウンタバランス弁３の概略図

【符号の説明】

１，２，６，７，１１：パイロット管路 ３：カウンタバランス弁 ５：シーケンス弁 ８：チェック弁 ９：オーバーロードリリーフ弁 １４：方向切換弁 ２０：コントロールバルブ ３０：再生弁ユニット ４０：アーム伸縮シリンダ ４０ａ：ロッド室 ４０ｂ：ボトム室 １０１：下部走行体 １０２：上部旋回体 １１０：ブーム １２０：テレスコピックアーム １４０：クラムシェルバケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 信二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 Ｆターム(参考） 3H089 AA21 BB01 BB15 CC01 DA03 DB08 DB33 DB43 GG02 JJ01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプから吐出される圧油によって駆
   動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アー
   ムを伸縮させる油圧シリンダと、 前記油圧シリンダのロッド室と前記油圧ポンプとを連通
   するロッド側管路に設けられ、前記油圧ポンプから吐出
   される圧油が前記ロッド室へ流入することを許容し、前
   記ロッド室からの圧油が前記油圧ポンプ側に流出するこ
   とを禁止する第１のチェック弁と、 前記油圧シリンダの前記ロッド室とボトム室とをカウン
   タバランス弁を介して連通する短絡回路とを備え、 前記短絡回路の前記ロッド室側の入口が、前記ロッド室
   と前記第１のチェック弁との間の前記ロッド側管路に設
   けられるとともに、前記カウンタバランス弁は、少なく
   とも前記ロッド室側からのパイロット圧力に応じて開弁
   することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回
   路において、 前記カウンタバランス弁は、前記ロッド室側および前記
   ボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁すること
   を特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
3. 【請求項３】請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回
   路において、 前記油圧シリンダの収縮時に前記カウンタバランス弁を
   閉じる方向に作用するパイロット圧油を前記カウンタバ
   ランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、 前記パイロット管路の入口を、前記第１のチェック弁よ
   りも前記油圧ポンプ側の前記ロッド側管路に設けたこと
   を特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
4. 【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   多段伸縮アームの油圧回路において、 前記ボトム室から前記ロッド室への圧油の流れを許容
   し、前記ロッド室から前記ボトム室への圧油の流れを禁
   止する第２のチェック弁をさらに備え、 前記第２のチェック弁の出口側ポートは、前記ロッド側
   ポートと前記第１のチェック弁との間の前記ロッド側管
   路に接続されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧
   回路。
5. 【請求項５】請求項４に記載の多段伸縮アームの油圧回
   路において、 前記第２のチェック弁は、前記カウンタバランス弁に内
   蔵されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
6. 【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかに記載の
   多段伸縮アームの油圧回路において、 前記油圧シリンダの前記ロッド室とタンクとを連通する
   ために前記ロッド側管路から延設されたロッド側分岐管
   路と、 前記油圧シリンダの前記ボトム室を前記タンクと連通す
   るためのボトム側追加管路と、 前記ロッド側分岐管路と前記ボトム側追加管路のうちい
   ずれかを前記タンクと連通するよう切り換える方向切換
   弁とをさらに備え、 前記方向切換弁は、前記油圧シリンダの伸長時および停
   止時には前記ロッド側分岐管路を前記タンクと連通し、
   前記ボトム側追加管路を前記タンクから遮断し、前記油
   圧シリンダの収縮時には前記ボトム側追加管路を前記タ
   ンクと連通し、前記ロッド側分岐管路を前記タンクから
   遮断することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
7. 【請求項７】請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回
   路において、 前記カウンタバランス弁の出口側の前記短絡回路に、シ
   ーケンス弁を設けることを特徴とする多段伸縮アームの
   油圧回路。
8. 【請求項８】請求項１から請求項８のいずれかに記載の
   多段伸縮アームの油圧回路を搭載したテレスコピック式
   クラムシェル作業機本体に設けられたブームに、前記多
   段伸縮アームを取り付け、その多段伸縮アームの先端に
   クラムシェルバケットを取り付けたことを特徴とするテ
   レスコピック式クラムシェル作業機。