JP2008082107A - 作業機械の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】オプションアクチュエータ専用の外部リターン配管を省略する。
【解決手段】メインバルブブロック５にオプションバルブ１７を組み込み、選択弁３１の切換わり作動により、オプションアクチュエータとしての圧砕シリンダ１８とブレーカシリンダ１９を駆動する回路の回路状態を、戻り油がオイルクーラー１３を経由してタンクＴに戻る第１の回路状態と、オイルクーラー１３を経由しないで直接タンクＴに戻る第２の回路状態との間で切換える。これを前提として、メインバルブブロック５に取付けた選択弁ブロック３２にリターン通路３３,３４を設け、第２の回路状態で、ブレーカシリンダ１９からの戻り油をリターン通路３４によってメインバルブブロック５のバイパスタンクライン１１に導くように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は破砕機のように二種類の作業装置（たとえば開閉式の圧砕装置とブレーカ）が選択的に取付けられる作業機械の油圧回路に関するものである。

たとえば建築物等を破砕するための破砕機において、用途に応じて作業装置を二種類のうちから選択して使用する場合がある。

図６,７に油圧ショベルを母体として構成される破砕機を例示している。

この破砕機は、クローラ走行式のベースマシン１に起伏、屈伸可能な作業アタッチメント２を装着し、この作業アタッチメント２の先端に、作業の内容に応じて、ニブラと称される開閉式の圧砕装置３(図６)、または振動式のブレーカ４(図７)をオプションとして取付けて構成される。以下、圧砕装置３による作業を圧砕作業、ブレーカ４による作業をブレーカ作業という。

この場合、圧砕装置３とブレーカ４とでは駆動源となる油圧アクチュエータ（オプションアクチュエータ）の種類が異なり、両アクチュエータからの戻り油のルートも異ならせる必要があるため、取付けられる作業装置に応じて回路状態を切換える必要がある。

図８はこの切換機能を持った油圧回路の構成を示す。

破砕機には、標準アクチュエータとして、左右の走行モータ、旋回モータ、ブーム起伏用のブームシリンダほか複数の油圧アクチュエータが設けられ、メインバルブブロック５に、この各標準アクチュエータを個別に制御する複数のコントロールバルブ（図示省略）と、ポンプ６に接続されるポンプライン７と、タンクＴに接続されるタンクライン８が設けられる。

タンクライン８は、下流側で、主タンクライン９と、バイパスリリーフ弁１０を備えたバイパスタンクライン１１とに分岐され、主タンクライン９の外部接続口である主リターンポート１２は、オイルクーラー１３を備えた主リターン配管１４を介してタンクＴに、バイパスタンクライン１１の外部接続口であるバイパスリターンポート１５はバイパスリターン配管１６を介してタンクＴにそれぞれ接続される。

バイパスリリーフ弁１０は、一定以上の背圧で開くバネ付きチェック弁として構成され、このバイパスリリーフ弁１０によってオイルクーラー１３が高圧から保護される。

また、メインバルブブロック５におけるポンプライン７の下流側に、オプションアクチュエータ用のコントロールバルブとしてのオプションバルブ１７が組み込まれ、このオプションバルブ１７の操作によって油圧ポンプ６からの油が、圧砕装置３の駆動源である圧砕シリンダ１８、またはブレーカ４の駆動源であるブレーカシリンダ１９に送られてこれらが作動する。２０はオプションバルブ１７を操作するペダル式のリモコン弁である。

ここで、圧砕作業時には、一般的な複動シリンダ回路と同様に、圧砕シリンダ１８がオプションバルブ１７を介した通常のルートで油圧ポンプ６及びタンクＴに接続される。

これに対し、ブレーカ作業時には、バイパスリリーフ弁１０の背圧やオプションバルブ１７の絞り作用による背圧が立つと、ブレーカ４の力が弱くなり、最悪、作動しなくなる。また、オイルクーラー１３に脈動を与えるため、オイルクーラー１３が破損するおそれがある。

そこで、選択弁２１が設けられ、ブレーカ作業時にはこの選択弁２１が切換わり作動することにより、オプションアクチュエータ用のリターンライン２２が、ブレーカ専用として設けられた外部リターン配管２３を介して直接タンクＴに接続されるように構成されている。

詳述すると、選択弁２１は、メインバルブブロック５に取付けられるアドオン式の選択弁ブロック２４に組み込まれ、圧砕作業位置ａとブレーカ作業位置ｂとの間で切換わる油圧パイロット切換弁として構成されている。

２５はこの選択弁２１を切換制御する電磁弁で、選択弁２１のパイロットポート２１ａに対してパイロット油圧源２６からのパイロット圧を遮断する(同ポート２１ａをタンクＴに連通させる)圧砕作業位置イと、パイロットポート２１ａにパイロット圧を供給するブレーカ作業位置ロとを備えている。

この電磁弁２５及び選択弁２１は、オペレータによるモード切換スイッチ２７の操作(作業選択)によって次のように作動する。

モード切換スイッチ２７は、圧砕作業時には操作されない。この状態では、電磁弁２５及び選択弁２１はそれぞれ図示の圧砕作業位置イ,ａにある。

従って、圧砕シリンダ１８の両側ラインがいずれもオプションバルブ１７を介して油圧ポンプ６及びタンクＴに接続された状態（第１の回路状態）となる。

一方、モード切換スイッチ２７がオン操作されると、電磁弁２５がブレーカ作業位置ロに切換わるため、選択弁２１もブレーカ位置ｂに切換わる。

この状態（第２の回路状態）では、リターンライン２２が外部リターン配管２３に接続されるため、ブレーカシリンダ１９からの戻り油がオプションバルブ１７及びタンクライン８を通らずに直接タンクＴに戻される。

このように、作業装置の種類に応じてアクチュエータ回路を第１の回路状態と第２の回路状態との間で切換える技術は、特許文献１に示されている。
特開２００２−２９４７５８号公報

ところが、公知の回路構成によると、標準配管とは別にオプションアクチュエータ（ブレーカ）専用の太くて長い外部リターン配管２３（図８中に太線で示す）が必要となるため、配管設計、タンク設計の自由度が狭められるとともに、配管構成が複雑となり、コスト、スペース、メンテナンスそれに美観等、種々の点で不利となる。とくに、配管スペースが増えることから、小旋回型等と称される小型機械に不利となる。

そこで本発明は、オプションアクチュエータ専用の外部リターン配管を省略できる作業機械の油圧回路を提供するものである。

請求項１の発明は、メインバルブブロックに、複数の油圧アクチュエータの作動を制御する複数のコントロールバルブと、油圧ポンプに接続されるポンプラインと、機械に選択的に取付けられる二種類のオプション装置の駆動源である第１及び第２両オプションアクチュエータの共通のコントロールバルブとしてのオプションバルブと、オイルクーラーを介してタンクに接続される主タンクラインと、オイルクーラーを介さずに直接タンクに接続されるバイパスタンクラインとが設けられ、選択弁の切換わり作動により、上記両オプションアクチュエータからの戻り油を上記主タンクライン経由でタンクに戻す第１の回路状態と、同戻り油を直接タンクに戻す第２の回路状態との間で切換えるように構成された作業機械の油圧回路において、上記第２の回路状態で上記オプションアクチュエータからの戻り油を上記メインバルブブロックのバイパスタンクラインに導くように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、オプション装置として、圧砕シリンダを駆動源とする圧砕装置と、ブレーカシリンダを駆動源とするブレーカとが用いられ、圧砕装置使用時に第１の回路状態となり、ブレーカ使用時に第２の回路状態となるように構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、バイパスタンクラインに一定以上の背圧で開くバイパスリリーフ弁が設けられ、第２の回路状態でオプションアクチュエータからの戻り油を、上記バイパスリリーフ弁よりも下流側でバイパスタンクラインに導くように構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、バイパスリリーフ弁、オプションバルブ及び選択弁が、メインバルブブロックにおける主、バイパス両タンクラインの外部配管接続口であるリターンポート近くに設けられたものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれかの構成において、選択弁が組み込まれた選択弁ブロックが貼付けブロックとしてメインバルブブロックに取付けられ、オプションアクチュエータからの戻り油をバイパスタンクラインに導くオプション用リターン通路がこの選択弁ブロックに設けられたものである。

請求項６の発明は、請求項３または４の構成において、バイパスリリーフ弁の機能を持った選択弁を備え、この選択弁のバイパスリリーフ弁機能が、第１の回路状態で有効となり、第２の回路状態で無効となるように構成されたものである。

本発明によると、メインバルブブロックにオプションバルブが組み込まれ、選択弁の切換わり作動によってオプションアクチュエータ用の駆動回路の回路状態を第１及び第２両回路状態の間で切換える構成を前提として、第２の回路状態（請求項２ではブレーカ使用状態）で、オプションアクチュエータからの戻り油をメインバルブブロックのバイパスタンクラインに導くため、いいかえれば標準アクチュエータ用のタンクラインをオプションアクチュエータ用のタンクラインとして兼用する構成としたから、オプションアクチュエータ専用の外部リターン配管を設ける必要がなくなる。

このため、配管設計、タンク設計の自由度が増すとともに、配管構成を簡略化でき、コスト、スペース、メンテナンス等、種々の点で有利となる。とくに配管スペースを縮小できることで小旋回型などの小型機械に有利となる。

この場合、請求項３の発明によると、第２の回路状態で、オプションアクチュエータからの戻り油がバイパスリリーフ弁よりも下流側でバイパスタンクラインに導かれるため、とくに請求項２のブレーカ使用時にブレーカがバイパスリリーフ弁の背圧を受けて打撃性能が低下する等の弊害を回避できる。

また、請求項４の発明によると、バイパスリリーフ弁、オプションバルブ及び選択弁を、メインバルブブロックにおけるタンクラインの外部配管接続口であるリターンポート近くに集約して設けたから、この三者間を結ぶ通路等を短くできる等、メインバルブブロックの設計、製作の面で有利となる。

請求項５の発明によると、選択弁が組み込まれた選択弁ブロックを貼付けブロックとしてメインバルブブロックに取付け、オプションアクチュエータからの戻り油をバイパスタンクラインに導くオプション用リターン通路をこの選択弁ブロックに設けたから、回路状態の切換機能が不要なユーザー向けには、無駄となる選択弁を選択弁ブロックごと取外すことによって、コストを抑えることができる。

一方、請求項６の発明によると、選択弁がバイパスリリーフ弁を兼ねるため、弁構成を簡略化でき、スペース、コストの点で有利となる。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

以下の実施形態において、次の各点は図８に示す従来回路と同じである。

（ｉ） メインバルブブロック５に、標準アクチュエータ用の複数のコントロールバルブ（図示省略）と、ポンプ６に接続されるポンプライン７と、タンクＴに接続されるタンクライン８が設けられる点。

（ｉｉ） タンクライン８は、下流側で、主タンクライン９と、バイパスリリーフ弁（オイルクーラー保護のために一定の背圧で開くバネ付きチェック弁）１０を備えたバイパスタンクライン１１とに分岐され、主タンクライン９の外部接続口である主リターンポート１２は、オイルクーラー１３を備えた主リターン配管１４を介してタンクＴに、バイパスタンクライン１１の外部接続口であるバイパスリターンポート１５はバイパスリターン配管１６を介してタンクＴにそれぞれ接続される点。

（ｉｉｉ） メインバルブブロック５におけるポンプライン７の下流側に、ペダル式のリモコン弁２０によって操作されるオプションバルブ１７が組み込まれ、油圧ポンプ６からの油がこのオプションバルブ１７経由で圧砕装置３の駆動源である圧砕シリンダ１８、またはブレーカ４の駆動源であるブレーカシリンダ１９に送られてこれらが作動する点。

第１実施形態（図１,２参照）
圧砕作業とブレーカ作業とに応じて回路状態を切換えるための選択弁３１は、従来回路の選択弁２１と同様に、圧砕作業位置ａとブレーカ作業位置ｂとの間で切換わる油圧パイロット切換弁として構成され、メインバルブブロック５に取付けられるアドオン式の選択弁ブロック３２に組み込まれている。

この選択弁ブロック３２、オプションバルブ１７及びバイパスリリーフ弁１０は、メインバルブブロック５における外部配管接続口である主、バイパス両リターンポート１２,１５の近くに集約して設けられる。

選択ブロック３２には、内部通路として、圧砕作業時用の第１リターン通路３３と、ブレーカ作業時用の第２リターン通路３４とが設けられ、第１リターン通路３３は主タンクライン９に、第２リターン通路３４はバイパスリリーフ弁１０よりも下流側でバイパスタンクライン１１に、それぞれメインバルブブロック５に設けられた接続通路３５,３６を介して接続されている。

選択弁３１を切換制御する電磁弁３７は、制御手段としてのコントローラ３８からの信号により、選択弁３１のパイロットポート３１ａに対してパイロット油圧源３９からのパイロット圧を遮断する圧砕作業位置イと、パイロットポート３１ａにパイロット圧を供給するブレーカ作業位置ロとの間で切換わる。

この電磁弁３７及び選択弁３１の圧砕作業位置イ,ａで、圧砕シリンダ１８からの戻り油がリターンライン２２、オプションバルブ１７、選択弁３１（圧砕作業位置ａ）、第１リターン通路３３、接続通路３５、主タンクライン９、主リターン配管１４を通って（オイルクーラー１３を経由して）タンクＴに戻る第１の回路状態となる。

一方、ブレーカ作業位置ロ,ｂで、ブレーカシリンダ１９からの戻り油がリターンライン２２、オプションバルブ１７、選択弁３１（ブレーカ作業位置ｂ）、第２リターン通路３４、接続通路３６、バイパスタンクライン１１、バイパスリターン配管１６を通って直接（オイルクーラー１３を経由しないで）タンクＴに戻る第２の回路状態となる。

電磁弁３７を切換制御するコントローラ３８には、モード切換スイッチ４０のオン・オフ信号と、リモコン弁２０の操作を検出する圧力スイッチ４１からの信号とが入力され、リモコン弁２０が操作され、かつ、モード切換スイッチ４０がオン操作されたとき（ブレーカ作業時）にのみ電磁弁３７及び選択弁３１がブレーカ作業位置ロ,ｂに切換わるように構成されている。

この油圧回路によると、ブレーカ作業を行う第２の回路状態で、ブレーカシリンダ１９からの戻り油を、選択弁ブロック３２に設けた第２リターン通路３４によってメインバルブブロック５のバイパスタンクライン１１に導くため、いいかえれば標準アクチュエータ用のバイパスタンクライン１１及びバイパスリターン配管１６をブレーカシリンダ１９用のタンクライン及び外部リターン配管として兼用する構成としたから、図８に示す従来回路におけるブレーカシリンダ専用の外部リターン配管２３を設ける必要がなくなる。

このため、配管設計、タンク設計の自由度が増すとともに、配管構成を簡略化でき、コスト、スペース、メンテナンス、美観の点で有利となる。とくに配管スペースを縮小できることで小旋回型などの小型機械に有利となる。

この場合、第２の回路状態で、ブレーカシリンダ１９からの戻り油が、バイパスリリーフ弁１０よりも下流側でバイパスタンクライン１１に導かれるため、ブレーカ作業時にブレーカシリンダ１９がバイパスリリーフ弁１０の背圧を受けて打撃性能が低下する等の弊害を回避できる。

また、バイパスリリーフ弁１０、オプションバルブ１７及び選択弁３１を、メインバルブブロック５におけるタンクライン９,１１の外部配管接続口であるリターンポート１２,１５の近くに集約して設けたから、この三者間を結ぶ通路等を短くできる等、メインバルブブロック５の設計、製作の面で有利となる。

さらに、選択弁３１が組み込まれた選択弁ブロック３２を貼付けブロックとしてメインバルブブロック５に取付け、オプション用リターン通路の一部（第１、第２リターン通路３３,３４）をこの選択弁ブロック３２に設けたから、回路状態の切換機能が不要なユーザー向けには、無駄となる選択弁３１を選択弁ブロック３２ごと取外すことにより、コストを抑えることができる。

この場合、図２に示すように選択弁ブロック３２に代えて連絡通路４２を備えたカバー４３をメインブロック５に取付ければよい。

なお、電磁弁３７を、従来同様、モード切換スイッチ４０のオン操作のみを条件として切換わり作動させるようにしてもよい。これは次の第２〜第４各実施形態も同じである。

第２実施形態（図３参照）
第２〜第４各実施形態については第１実施形態との相違点のみを説明する。

第１実施形態においては、オプションバルブ１７を、選択弁３１及びバイパスリリーフ弁１０とともにメインバルブブロック５におけるリターンポート１２,１５の近く（図の方向性で上側）に配置したのに対し、第２実施形態においては、オプションバルブ１７をリターンポート１２,１５と反対側（図の方向性で下側）に配置している。

また、図示のようにオプションバルブ１７のタンクポートをタンクライン８に接続する一方、主タンクライン９に選択弁３１を接続し、この選択弁３１の出口ポートを第１、第２リターン通路３３,３４を介して主、バイパス両リターン配管１４,１６に接続している。

この第２実施形態によっても、基本的に第１実施形態と同じ作用効果を得ることができる。

第３、第４実施形態（図４,５参照）
第３及び第４両実施形態においては、選択弁とバイパスリリーフ弁を一つの弁で構成している。

すなわち、図４に示す第３実施形態では、内部にバイパスリリーフ弁４４を備えた選択弁４５をメインバルブブロック５のバイパスタンクライン１１に組み込み、この選択弁４５を、電磁弁３７により、バイパスリリーフ弁４４が有効となる図示の圧砕作業位置ａと、同弁４４が無効となるブレーカ作業位置ｂとの間で切換わり作動するように構成している。

一方、図５に示す第４実施形態においては、油圧パイロット式のバイパスリリーフ弁４６を選択弁兼用としてバイパスタンクライン１１に設け、同リリーフ弁４６を電磁弁３７で制御するように構成している。

この場合、電磁弁３７は、圧砕作業位置イでパイロット圧をバイパスリリーフ弁４６に供給し、ブレーカ作業位置ロでパイロット圧を解除するように構成している。

これにより、バイパスリリーフ弁４６が、圧砕作業位置イではバネ力を付与されてバイパスリリーフ機能を果たし、ブレーカ作業位置ロではバネ力が解放されてバイパスリリーフ機能が無効となる。

この第３及び第４両実施形態によると、弁構成を簡略化できるため、スペース、コストの点で有利となる。

なお、ここではオプションバルブ１７をリターンポート１２,１５と反対側に配置した第２実施形態の構成を前提とした場合を例示しているが、この第３、第４両実施形態の構成は、オプションバルブ１７をリターンポート１２,１５に近い側に配置する第１実施形態の構成をとる場合にも適用することができる。

ところで、上記各実施形態では、選択使用される二種類のオプションアクチュエータとして圧砕装置用の圧砕シリンダと、ブレーカ用のブレーカシリンダを用いた場合について説明したが、このオプションアクチュエータの組み合わせは機械の種類や用途等に応じて種々変更することができる。

本発明の第１実施形態を示す回路構成図である。 同実施形態において選択弁ブロックを取外した場合の回路構成図である。 本発明の第２実施形態を示す回路構成図である。 本発明の第３実施形態を示す回路構成図である。 本発明の第４実施形態を示す回路構成図である。 作業アタッチメントに開閉式の圧砕装置を取付けた破砕機の概略側面図である。 作業アタッチメントにブレーカを取付けた破砕機の概略側面図である。 従来の回路構成図である。

符号の説明

５ メインバルブブロック
６ 油圧ポンプ
７ ポンプライン
８ タンクライン
９ 主タンクライン
１０ バイパスリリーフ弁
１１ バイパスタンクライン
１３ オイルクーラー
１４ 主タンクラインに接続される主リターン配管
１６ バイパスタンクラインに接続されるバイパスリターン配管
１２,１５ メインバルブブロックのリターンポート
１７ オプションバルブ
１８ オプションアクチュエータとしての圧砕シリンダ
１９ オプションアクチュエータとしてのブレーカシリンダ
３１ 選択弁
３２ 選択弁ブロック
３３ オプション用第１リターン通路
３４ オプション用第２リターン通路
３７ 選択弁を制御する電磁弁
３８ 同コントローラ
４１ 同圧力スイッチ
４４ バイパスリリーフ弁
４５ 選択弁
４６ 選択弁兼用のバイパスリリーフ弁

Claims (6)

1. メインバルブブロックに、複数の油圧アクチュエータの作動を制御する複数のコントロールバルブと、油圧ポンプに接続されるポンプラインと、機械に選択的に取付けられる二種類のオプション装置の駆動源である第１及び第２両オプションアクチュエータの共通のコントロールバルブとしてのオプションバルブと、オイルクーラーを介してタンクに接続される主タンクラインと、オイルクーラーを介さずに直接タンクに接続されるバイパスタンクラインとが設けられ、選択弁の切換わり作動により、上記両オプションアクチュエータからの戻り油を上記主タンクライン経由でタンクに戻す第１の回路状態と、同戻り油を直接タンクに戻す第２の回路状態との間で切換えるように構成された作業機械の油圧回路において、上記第２の回路状態で上記オプションアクチュエータからの戻り油を上記メインバルブブロックのバイパスタンクラインに導くように構成されたことを特徴とする作業機械の油圧回路。
2. オプション装置として、圧砕シリンダを駆動源とする圧砕装置と、ブレーカシリンダを駆動源とするブレーカとが用いられ、圧砕装置使用時に第１の回路状態となり、ブレーカ使用時に第２の回路状態となるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の油圧回路。
3. バイパスタンクラインに一定以上の背圧で開くバイパスリリーフ弁が設けられ、第２の回路状態でオプションアクチュエータからの戻り油を、上記バイパスリリーフ弁よりも下流側でバイパスタンクラインに導くように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の作業機械の油圧回路。
4. バイパスリリーフ弁、オプションバルブ及び選択弁が、メインバルブブロックにおける主、バイパス両タンクラインの外部配管接続口であるリターンポート近くに設けられたことを特徴とする請求項３記載の作業機械の油圧回路。
5. 選択弁が組み込まれた選択弁ブロックが貼付けブロックとしてメインバルブブロックに取付けられ、オプションアクチュエータからの戻り油をバイパスタンクラインに導くオプション用リターン通路がこの選択弁ブロックに設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業機械の油圧回路。
6. バイパスリリーフ弁の機能を持った選択弁を備え、この選択弁のバイパスリリーフ弁機能が、第１の回路状態で有効となり、第２の回路状態で無効となるように構成されたことを特徴とする請求項３または４記載の作業機械の油圧回路。

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