JP2007071237A - 油圧回路及び電気制御回路並びに油圧モータ切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大径の切断装置に適用可能な油圧回路において、管路中の過圧防止をし、油圧モータとスライドシリンダとを組み合わせる機械において双方を微少に関係づけることができ、操作者の間違った操作を未然に防止し、油圧モータの緊急停止措置を設けた油圧回路及び切断装置を提案する。
【解決手段】油圧ポンプ９と３位置切替弁１１とを接続すると共に、油圧ポンプ９と３位置切替弁２１の間には可変絞り弁２２とシャットオフ弁２５とを夫々直列接続し、油圧ポンプ９と３位置カウンターバランスブレーキ弁１２を介して油圧モータ１３とを接続した油圧回路とし、カウンターバランスブレーキ弁１２の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁１７，１８並びに圧力スイッチ１９を夫々並列接続し、圧力スイッチ１９の作動によりスライドシリンダ２３に対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにした油圧回路。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧モータ及び油圧アクチュエータを駆動する油圧回路及びその電気制御回路並びに油圧モータ切断装置の改良に関する。

従来の油圧モータ切断装置としては、例えば下記の切断装置が知られている。

特開２０００−１０８１１８

しかし、従来の上記文献に記載された油圧回路では、切断ブレードを回転させる油圧モータ回路とブレードを前後方向に移送して切り込みを加えるためのブレード送り装置が必要であるが、ブレード送り装置は内蔵型シリンダを組み込み、かつ内蔵油圧ポンプを組み込んでいたので、必要な圧油量が不足し、結果として充分なブレード送り量を確保できないという欠点がある。そのため深い切り込み量・大径のブレードには対応できない問題があり、大型大径のブレードを活用できない。

解決しようとする問題点は、油圧モータと油圧モータ位置を移動させる構成において双方の回転トルクと送り量とを最適にするためスライド装置を微妙に調整可能にした油圧回路を提案し、
油圧モータに取り付けた切断手段と切断手段の位置をスライドさせる構成の切断装置において、過負荷になったとき、直ちにスライド手段を緊急停止させることが可能な切断装置を提案し、
正逆回転可能な装置に用いる油圧モータ回路の電源回路において、誤操作を防止する電源回路を提案することにある。

本発明は、第１に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁の間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧ポンプと第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路において、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにした油圧回路。

第２に、油圧ポンプを備えた自走機械の作業アーム先端に回転ブレード又はワイヤソーを回転させる油圧モータを設けた切断装置において、油圧源と第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧源と第１の３位置切替弁の間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧源と第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路とし、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにした切断装置。

第３に、油圧モータを正逆回転を制御する電気制御回路において、電源と油圧モータの流路の切り換えをする３位置切替弁の正位置及び逆位置制御ソレノイドとの間に夫々２回路リレー装置を設け、２回路リレー装置は正回転用スイッチのオンにより逆回転用電源を予め遮断するように配線し、逆回転用スイッチのオンにより正回転用電源を予め遮断するように配線した電源回路。

本発明は、第１に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁の間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧ポンプと第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路において、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにしたので、
可変絞り弁の操作によりスライドシリンダの送り量を自由に調整可能となるため、油圧モータの回転数とスライドシリンダの送り量とが相互に関係して稼働する機械に適用した場合に、油圧モータの回転数に対してスライドシリンダの送り量を自由かつ微妙に調整可能となる。

本発明は第２に、油圧ポンプを備えた自走機械の作業アーム先端に回転ブレード又はワイヤソーを回転させる油圧モータを設けた切断装置において、油圧源と第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧源と第１の３位置切替弁の間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧源と第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路とし、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにしたので、
被削物の性質に応じて最適なブレード回転数と送りを決定することが可能となり、ブレード周速の過速による変形や撓み、斜め切りといった欠点を防止し、ブレードの摩耗防止やブレードの破損事故のような労働災害を防止できる。

本発明は第３に、油圧モータを正逆回転を制御する電気制御回路において、電源と油圧モータの流路の切り換えをする３位置切替弁の正位置及び逆位置制御ソレノイドとの間に夫々２回路リレー装置を設け、２回路リレー装置は正回転用スイッチのオンにより逆回転用電源を予め遮断するように配線し、逆回転用スイッチのオンにより正回転用電源を予め遮断するように配線したので、操作者が誤って正回転稼働中に逆回転のスイッチを入れても無効となるため、油圧モータへの圧油が突然変換されることが回避される。したがって、労働災害を未然に防止できる。

本発明は第４に、油圧モータ回路において、油圧源と第１及び第２の３位置切替弁との間に、フロープライオリティ弁及び過圧防止緊急逃げ回路を設け、油圧モータ稼働中に管路内が異常過圧となったとき上記逃げ回路のリリーフ弁が作動して直ちにタンク内に圧油を導入するようにしたので、
油圧モータが過負荷になった場合は供給側管路内は異常に高い圧力となるが、異常設定値で作動するリリーフ弁が開放して直ちにタンク内に圧油が迂回されるため、自動的に管路内の圧力が低下するので、機器全体の故障を回避できる。

油圧ポンプと第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁の間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧ポンプと第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路において、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにし、
油圧源と第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路とし、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにし、
電源と油圧モータの流路の切り換えをする第１の３位置切替弁の正位置及び逆位置制御ソレノイドとの間に夫々２回路リレー装置を設け、２回路リレー装置は正回転用スイッチのオンにより逆回転用電源を予め遮断するように配線し、逆回転用スイッチのオンにより正回転用電源を予め遮断するように配線した切断装置。

図１、図２は、本発明装置の１実施例を示す油圧回路図、配線図である。また図３は操作盤の例を示す図である。図１に示すように、バックホー等の自走機械本体側の油圧ポンプ９からフロープライオリティ弁１０にまず接続される。フロープライオリティ弁１０は供給側よりの圧油が直接取り出せるＦＦポートと、所定圧に設定してから取り出すＰＦポートが設けられ、更に設定圧力以上で作動するリリーフ弁１０ａが一体とされたバルブである。ＦＦポートより取り出した管路は油圧モータ用電磁切替弁１１のＰポートに接続され、更に電磁切替弁のＡポートからカウンターバランスブレーキ弁１２のＡポートに接続され、油圧モータ１３のＡポートに接続されている。油圧モータのＢポートからカウンターバランスブレーキ弁１２のＢポートを介して電磁切替弁１１のＢポート、更にＴポートからタンクに戻されるように配設される。
フロープライオリティ弁１０のリリーフ弁取り出し側は電磁切替弁１１のＴポートに接続されると共に、タンクにも接続されて緊急バイパス経路を構成している。通常はこのリリーフ弁は作動しないが、設定圧２１ＭＰａを超えると、バイロットポートより異常高圧がスプールに作用して開放し、タンクにバイパスさせる動作をする。

電磁切替弁１１は３位置切替弁である。またカウンターバランスブレーキ弁１２は３位置とし、パイロットポートに絞りを入れた構造であり、切り換え時左右の開放位置に作動させるとき、瞬時に切り換えにならずに緩慢に圧油を導入でき、スプールを緩速となるように構成している。

１６，１７はカウンターバランスブレーキ弁１２内のリリーフ弁を示し、これは油圧モータの配管に対し並列接続される。油圧モータ１３の圧油の遮断によっても急に回転を停止することがなく慣性力で回転を続けようとするため、背圧側には高い圧が加わり、リリーフ弁１６，１７のパイロットポートよりの圧油によって開放し反対側の油圧モータポートに供給されるように構成される。

１９は圧力スイッチを示し、油圧モータの管路に対して並列接続される。圧力スイッチ１９は双方向動作が可能なように、シャトル弁付きとすることができる。圧力スイッチ１９はスライドシリンダの送りを緊急停止するためのものであり、具体的な構成は後述する。

フロープライオリティ弁１０のＰＦポートから可変絞り弁２２を介してスライドシリンダ側の電磁切替弁２１のＰポートに、更にＡポートからスライドシリンダ２３の一方側ポートに接続される。そして他方端ポートから電磁切替弁２１のＢポート、Ｔポートを介してタンク１５に接続される。可変絞り弁２２は油量を制御してスライドシリンダ２３の送り量を微小調節するために設けられ、絞りと逆止弁とで構成される。２５はシャットオフ弁を示し、可変絞り弁２２と並行接続される。シャットオフ弁２５は操作盤のスイッチによりソレノイドを作動して開放することにより、油量の全圧力を得てスライドシリンダ２３に直接供給されるように構成される。したがって、スライドシリンダ２３の動作は急速になる。また可変絞り弁２２とシャットオフ弁２５とはリリーフ弁２６を介してタンク１５に戻されるように配設される。リリーフ弁２６は管路内の圧力を調整するためのものである。

スライドシリンダ２３の夫々接続端とタンクとの間には、夫々リリーフ弁２７，２８が取り付けられている。そのため所定圧以上になると関係するリリーフ弁２７，２８が作動してタンクに戻され、一定の背圧が確保されることになる。

図２に示すように、メイン電源スイッチ３１は一方が電池に接続され、他方はフューズを介して各操作スイッチに接続され、かつパイロットランプ３１ａに接続される。油圧モータ１３用の電磁切替弁１１の正回転用逆回転用ソレノイド１１ａ，１１ｂとの間には、カッタ正回転スイッチ３３，カッタ逆回転スイッチ３４と、夫々付属するリレー装置３５，３６が接続され、かつパイロットランプが接続される。リレー装置３５．３６は２回路トグル構造であり、一方の線路がオンのときは他方の線路がオフの関係になる構造である。そのため操作盤の正回転スイッチ３３をオンにすることにより、リレー装置３５が動作して正回転用ソレノイド１１ａが動作して電磁切替弁１１のポート位置が切り替えられると共に、逆回転スイッチ３４側に接続された接点はオフとなっている。したがって、正回転中に誤って逆回転スイッチ３４をオンにしても、リレー装置３５が作動しており、切り替えられることはない。

同様に、操作盤の正回転スイッチ３３をオフにしてから逆回転スイッチ３４をオンにすることにより、リレー装置３６が動作して逆回転用ソレノイド１１ｂが動作して電磁切替弁１１のポート位置が反対側に切り替えられると共に、正回転スイッチ３３側に接続された接点はオフとなっている。したがって、逆回転中に誤って正回転スイッチ３３をオンにしても、リレー３６が作動しており、切り替えられることはない。

油圧モータ１３を逆回転させる必要性は、被削物に対して常にアップカットするためであり、上記の構成により、切断位置の如何に拘わらずアップカットが可能になる。

スライドシリンダ２３を操作するため、スライドスイッチ５１、リレー５２，５３を介して電磁切替弁２１の伸ばし側・縮め側のソレノイド２１ａ，２１ｂの接点に夫々接続されている。スライドスイッチ５１は３位置のトグル構造が好適である。通常はニュートラル位置にあるが、伸ばし側又は縮め側にすることにより夫々の側のパイロットランプが点灯する。

更に、スライドスイッチ５１の手前には、油圧モータ１３の管路中に異常高圧を生じたとき、スライドシリンダの送りを緊急停止するための電源遮断用のモータ回路圧力スイッチ１９の接点６１により作動する電源遮断用リレー６２が設けられている。

更にスライドシリンダ２３の早送りをするため、操作盤に設けたスライド早送りスイッチ７１が設けられ、リレー７２を介して、シャットオフ弁２５のソレノイド２５ａに接続されている。

油圧モータ１３に接続した回転ブレードの切断操作の際には、粉塵を回避するため水ポンプから冷却用水を噴霧するためのポンプを作動される水ポンプ用スイッチ４１及びリレーを介してポンプ用モータ４３に接続される。

また操作盤にはオプションとしてのスイッチ８１、リレー８２及びソレノイド８３を設けることができる。

図３に示すように、電源スイッチ及びパイロットランプが、オプションとしてのスイッチ及びパイロットランプ、油圧モータのモータ回転スイッチの正回転用スイッチ及びパイロットランプ、逆転用スイッチ及びパイロットランプ、水ポンプ用スイッチ及びパイロットランプ、スライドシリンダのスライド伸縮用３位置スイッチ及び２位置のパイロットランプ、スライド早送り用スイッチ及びパイロットランプが、夫々設けられている。

次に動作を説明する。バックホー等の自走機械の本体エンジンに接続された油圧ポンプから導入した圧油は、フロープライオリティ弁１０のＦＦポートを経て電磁切替弁１１、カウンターバランスブレーキ弁１２のニュートラル位置のため、ＰポートからＴポートを経てタンク１５に戻される。ここで、操作盤の電源スイッチ３１をオンにすることにより、各操作スイッチへの電源が投入可能にされる。

この場合、操作盤のカッタ正回転スイッチ３３をオンにすることにより、電磁切替弁１１のソレノイドが作動してがニュートラル位置から左側位置へ切り替えられる。したがって、カウンターバランスブレーキ弁１２のＡポートに圧油が加わりかつパイロットポートを介してスプールを偏倚させる。この場合、パイロットポートには絞りが設けられているためスプールの移動は緩慢となって、油圧モータ１３に圧油が徐々に導入されるため、油圧モータ１３の初期回転は急速に回転しない。当初は無負荷にて回転させるため、大径であっても徐々に本体側のスロットルを上げることにより、所定の回転数に設定する。通常、スロットルは中速位置に設定することにより、油圧モータ１３の定常回転数をえるように予め設定しておく。

次いで、水ポンプ用スイッチ４１をオンにすることにより、ブレードの刃の部分に冷却水が噴出される。油圧モータ１３に接続されたブレードが被削物に接して抵抗が発生するが、操作者が徐々に回転数の変動を調整することができる。

切削作業に入るときは、操作盤の伸縮スライドスイッチ５１を「伸ばし」の方向へオンすることにより、電磁切替弁２１のソレノイドが作動してニュートラル位置から左位置へ切り換わり、スライドシリンダ２３に圧油が導入されて回転ブレード等が被削物に接近することができる。送り速度は予め可変絞り弁２２によって被削物の性質に合わせて設定される。スライドシリンダ２３からの戻り油は電磁切替弁２１を介してタンク１５に戻る。

この場合、被削物に対してスライド量が一致しない場合はブレード等に抵抗が大きくなり、スライドシリンダ２３の送りは少なくなるため、必然的にスライドシリンダ２３の供給側の圧油はオーバーロードになり、オーバーロードリリーフ弁２７，２８の一方に対しパイロットポートより所定圧が導入されてバイパス管路が開放されるため、リリーフ動作してブレード等の破損事故を回避している。

油圧モータ・ブレード等に対する逆回転も上記の説明とほぼ同様に作用する。

ブレード等の切断完了後は、ブレード等の送り方向を逆にすることにより実現する。すなわちスライドスイッチ５１を「縮め」方向に切り替えることにより、電磁切替弁２１のソレノイドが作動して右側に切り換わり、スライドシリンダ２３に反対方向に圧油が入り、縮め方向に動作することになる。

被削物の切断終了するときは、スライドシリンダ２３を被削物から離間してスライドスイッチ５１をオフにして送りを停止する。そして油圧モータ正回転スイッチ３３をオフにすることにより、電磁切替弁１１がニュートラル位置に戻るため、油圧モータ１３には圧油が供給されなくなる。しかし油圧モータ１３には慣性力が作用して背圧が高まり、カウンターバランスブレーキ弁１２のリリーフ弁１８のパイロットポートより圧油が加わって流路が開放され、反対側の油圧モータ側にバイパスされて油圧モータ１３の回転は急に停止しない。そして、摩擦抵抗によって戻り側の圧力が徐々に下がってリリーフ弁１８のスプールが徐々に元に戻ってリリーフ弁１８が閉じ、管路内の作動油の動きがなくなり、油圧モータ１３の回転が停止することになる。

以上の説明は図４に示すように、各弁や油圧モータ等の要素の時系列動作によっても理解される。

次に、一旦半分程度切り込んだ箇所に対して、例えば翌日に再開する場合には、通常のスライドシリンダ２３の伸縮速度では時間が掛かるため、「伸ばし」方向へ作動するようにスイッチ５１をオンすると同時に、スライド早送りスイッチ７１をオンにすることにより、シャットオフ弁２５のソレノイド２５ａが作動して迂回の管路が開放され、可変絞り弁２２の管路を利用せずに直接スライドシリンダ２３に圧油が供給され、短時間で所定の伸長量が確保される。その後はシャットオフ弁２５をオフに操作して、通常の送り量でブレード等が送られることになる。

以上の説明は図５に示すように、シャットオフ弁２５が最初にオンとなって高速度にスライドシリンダが移送し、所定位置まで来ると、オフになり、通常のスライド速度になり、更にスライド反対方向にすると、シャットオフ弁２５が再びオンとなって高速で戻ることを示す。

次に、操作者が送り量を誤って早く設定した場合は、当然に油圧モータ１３の供給側管路に異常に高い圧力が発生する。そのため、油圧モータ側の圧力スイッチ１９が作動し、スライドシリンダ２３側の動作用電源を遮断することになる。したがって、スライド伸縮スイッチ５１への電源は断たれ、電磁切替弁２１がニュートラル位置に戻る。

油圧モータと油圧モータに接続した作用側の移動が連動して動作する機械への応用、油圧機構を用いたコンクリート・石材・ＦＲＰ材その他一般的な物の切断装置に適用可能である。

油圧回路の一例を示す説明図 電源回路の一例を示す説明図 操作盤の一例を示す説明図 各要素のサイクルを示す説明図 各要素のサイクルを示す説明図

符号の説明

１０ フロープライオリティ弁 １１ ３位置切替弁 １２ カウンターバランスブレーキ弁 １３ 油圧モータ １６，１７ リリーフ弁 １９ 圧力スイッチ ２１ ３位置切替弁 ２２ 可変絞り弁 ２３ スライドシリンダ ２５ シャットオフ弁 ３５，３６ リレー装置

Claims (7)

1. 油圧ポンプと第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁との間には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々直列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧ポンプと第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続したことを特徴とする油圧回路。
2. カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにした請求項１記載の油圧回路。
3. 油圧ポンプを備えた自走機械の作業アーム先端に回転ブレード又はワイヤソーを回転させる油圧モータを設けた切断装置において、
   油圧ポンプと第１の３位置切替弁とを接続すると共に、油圧ポンプと第１の３位置切替弁の供給側管路側には可変絞り弁とシャットオフ弁とを夫々並列接続し、第２の３位置切替弁の出口ポートにスライドシリンダを接続し、油圧ポンプと第２の３位置切替弁とを接続し、３位置カウンターバランスブレーキ弁を介して油圧モータに接続した油圧回路を設け、カウンターバランスブレーキ弁の正方向及び逆方向流路に対するリリーフ弁並びに圧力スイッチを夫々並列接続し、圧力スイッチの作動によりスライドシリンダに対する圧油を停止するための電源回路を遮断するようにしたことを特徴とする油圧モータ切断装置。
4. 油圧ポンプと第１及び第２の３位置切替弁との間にフロープライオリティ弁を設けた請求項３記載の油圧モータ切断装置。
5. 油圧モータを正逆回転を制御する電気制御回路において、電源と油圧モータの流路の切り換えをする３位置切替弁の正位置及び逆位置制御ソレノイドとの間に夫々２回路リレー装置を設け、２回路リレー装置は正回転用スイッチのオンにより逆回転用電源を予め遮断するように配線し、逆回転用スイッチのオンにより正回転用電源を予め遮断するように配線したことを特徴とする電気制御回路。
6. 可逆油圧モータの管路に並列接続した圧力スイッチを設け、圧力スイッチと伸縮用スライドシリンダのソレノイド用スライドスイッチとの間にリレー装置を設け、リレー装置は圧力スイッチのオンによりリレー装置がオンとなってソレノイド用スライドスイッチへの電源が遮断されるように構成したことを特徴とする油圧モータ回路用電気制御回路。
7. 可逆油圧モータの管路に並列接続した圧力スイッチを設け、圧力スイッチと、伸縮用スライドシリンダのソレノイド用スライドスイッチとの間にリレー装置を設け、リレー装置は圧力スイッチのオンによりリレー装置がオンとなってソレノイド用スライドスイッチへの電源が遮断されるように構成した請求項５記載の油圧モータ回路用電気制御回路。

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