JP2012229776A - Hydraulic circuit for raising/lowering boom cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばショベルと呼ばれる重機等の建設機械のブームシリンダの昇降を制御する油圧回路に関するものである。 The present invention relates to a hydraulic circuit that controls the lifting and lowering of a boom cylinder of a construction machine such as a heavy machine called an excavator.
建設機械として一般的なショベル等の重機は、自走車両上に、そのエンジンから得た動力が油圧発生装置で変換された油圧力の一部により旋回する旋回ステージが搭載され、この旋回ステージに、運転キャビンと、油圧発生装置からの油圧で起伏可能に枢支された油圧作動ブームとが設置されている。この油圧作動ブームの先端には、堀削用のバケットがブームに対して曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームを介して取り付けられており、運転キャビン内の制御部からこれらブームおよびアーム、バケットが駆動制御されることにより地面の掘削作業が行われる。 A heavy machine such as an excavator generally used as a construction machine is equipped with a swivel stage on a self-propelled vehicle that turns with a part of the hydraulic pressure converted from the power generated by the engine by a hydraulic generator. An operation cabin and a hydraulic operation boom pivotally supported by hydraulic pressure from a hydraulic pressure generator are installed. A drilling bucket is attached to the tip of the hydraulically operated boom via a hydraulically operated arm connected to the boom so as to bend and extend. The ground excavation work is performed by controlling the driving of.
油圧発生装置では、エンジンにより油圧ポンプが回転駆動され、発生する流体動力を各部の油圧シリンダに送ることで大出力の作業が可能となる。このような油圧駆動による建設機械では、他の機械と異なり駆動動力が大きいため、省エネルギー化には困難な課題が多くある。メーカーにおいては、まず電動化が考えられるが、油圧システムは油圧ポンプを経て制御弁により作業シリンダを操作する回路構成は従来のままで、油圧ポンプの駆動をバッテリから供給する方式としたものが多い。 In the hydraulic pressure generator, the hydraulic pump is driven to rotate by the engine, and the generated fluid power is sent to the hydraulic cylinders of the respective parts, thereby enabling a high output work. In such a construction machine by hydraulic drive, since the driving power is large unlike other machines, there are many difficult problems for energy saving. Manufacturers can consider electrification first, but many hydraulic systems use a hydraulic pump to drive the hydraulic pump from a battery while maintaining the conventional circuit configuration for operating the working cylinder with a control valve. .
油圧アクチュエータの油圧回路においては、最も応答性、制御性に優れている油圧サーボ弁による方向制御によってシリンダの駆動制御が行われていた。しかし、油圧サーボ弁は応答性は良いものの消費電力が大きいという問題があった。特に、上記のような建設機械においてアーム及びバケットの負荷を持つブームの駆動には大きな動力が必要である。そこで、このブームを起伏させるためのブームシリンダの昇降用には、近年開発されてきた高速応答するACサーボモータをピストンポンプと組み合わせることによって、油圧サーボ弁を用いることなくダイレクトに油圧アクチュエータを制御できる油圧回路が提案されている(例えば、特許文献1,2参照。)。
In a hydraulic circuit of a hydraulic actuator, cylinder drive control is performed by directional control using a hydraulic servo valve that is most responsive and controllable. However, although the hydraulic servo valve has good response, it has a problem of high power consumption. In particular, a large amount of power is required to drive a boom having a load on the arm and bucket in the construction machine as described above. Therefore, in order to raise and lower the boom cylinder for raising and lowering the boom, a hydraulic actuator can be directly controlled without using a hydraulic servo valve by combining a recently developed AC servo motor that responds at high speed with a piston pump. A hydraulic circuit has been proposed (see, for example,
例えば、図4に示すような、ACサーボモータ8により駆動され、正逆双方向に油圧を供給できる双方向回転ポンプ9の両出口ポートに負荷シリンダ3を接続するだけのシンプルな油圧回路が挙げられる。即ち、この油圧制御システムでは、ポンプ吐出ラインとシリンダとの間の直列ライン上に制御弁がなく、ほぼ安全弁13と自吸弁20で構成されるものである(特許文献3参照。)。
For example, as shown in FIG. 4, a simple hydraulic circuit in which a
通常、安全弁13は、負荷シリンダ3のボトム側シリンダ室6及びロッド側シリンダ室7の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす2つのリリーフ弁からなるものであり、自吸弁20はロッド側及びボトム側の互いの供給作動油からのパイロット圧により開く2つのオペレートチェック弁から構成され、ポンプ9の油吸込みはシリンダ動作の戻りラインからの供給により行われ、ロッド側とボトム側とのシリンダ断面積差分に基づく油量の過不足分がこの自吸弁20により補償される。これら安全弁13や自吸弁20も余分な電力や回路構成の大型化の必要がなく、油圧アクチュエータのダイレクト駆動による省エネ効果に影響しないものである。
Usually, the
しかしながら上記のような油圧回路にて建設機械のブームシリンダの昇降作動を行う場合、ブームシリンダの移動中にシリンダ負荷が反転すると、オペレートチェック弁の開閉も逆になり、回路中の圧力を急激に低下させてしまったり、また、ブームバケットの負荷状況によってはシリンダ圧が中間的圧力となって双方のオペレートチェック弁が同時に開いてしまうなど、作動油流量の過不足分を良好に補償することができなくなり、ブームシリンダの昇降制御が困難になる。またこのような負荷の反転が動的に振動を起こす場合には、制動対策に限界があった。 However, when the boom cylinder of the construction machine is lifted and lowered by the hydraulic circuit as described above, if the cylinder load is reversed during the movement of the boom cylinder, the opening and closing of the operation check valve is also reversed, and the pressure in the circuit is suddenly increased. Depending on the load condition of the boom bucket, the cylinder pressure becomes an intermediate pressure and both operation check valves open at the same time. This makes it impossible to control the lifting and lowering of the boom cylinder. In addition, when such load reversal causes dynamic vibration, there is a limit to braking measures.
例えば、上記の対策として、スプリングで設定圧に抑えられたスプールを備えたチェック弁を内蔵しているカウンタバランス弁を配置することが考えられるが、この場合、バルブ損失が発生してしまい、省エネルギーとならず、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに油圧アクチュエータを制御する利点が損なわれる。また、バルブ搭載による回路構成の大型化、コスト高の要因にもなってしまう。 For example, as a countermeasure, it may be possible to arrange a counter balance valve that incorporates a check valve with a spool that is kept at a set pressure by a spring. In this case, however, a valve loss occurs, resulting in energy saving. However, the advantage of directly controlling the hydraulic actuator by omitting the hydraulic servo valve is lost. In addition, the circuit configuration is increased due to the mounting of the valve, resulting in high costs.
本発明の目的は、建設機械用ブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路にて、バルブ損失や回路構成の大型化を招くことなくシリンダ負荷反転時の制動性が従来より改善された油圧回路を提供することにある。 An object of the present invention is a hydraulic circuit that directly controls the lifting and lowering of a boom cylinder for construction machinery, and has improved hydraulic braking performance when reversing the cylinder load without causing valve loss or an increase in circuit configuration. It is to provide a circuit.
本発明は、2つの吐出口を有し、サーボモータによる回転駆動でその回転方向によって選択的に特定される前記2つの吐出口のうちのいずれか一方の吐出口からタンク内の作動油を逆止弁を介して吸引すると共に他方の吐出口から吐出する双方向回転ポンプと、該ポンプの2つの吐出口とボトム側シリンダ室およびロッド側シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、この負荷シリンダのロッド側及びボトム側からの油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす2つのリリーフ弁からなる安全弁と、を備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第1分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第2分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備えたものであり、該切換弁を、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第1分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第2分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第1接続回路を形成する第1位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第2分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第1分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第2接続回路を形成する第2位置と、第1位置と第2位置との間の中央位置でタンクと前記第1分岐路及び第2分岐路の双方との接続を絶つ第3位置と、を有するスプリングセンタリング形の3位置切換弁としたものである。 The present invention has two discharge ports, and reverses the hydraulic oil in the tank from one of the two discharge ports that is selectively specified by the rotation direction by the rotational drive by the servo motor. A bi-directional rotary pump that sucks in through the stop valve and discharges from the other discharge port; a load cylinder in which the two discharge ports of the pump are connected to the bottom side cylinder chamber and the rod side cylinder chamber; In a boom cylinder elevating hydraulic circuit having a safety valve composed of two relief valves for releasing the hydraulic pressure from the rod side and the bottom side of the cylinder when a predetermined set pressure is exceeded, one discharge of the pump From the first branch path from the flow path connecting the outlet and the bottom side cylinder chamber and from the flow path connecting the other discharge port of the pump and the rod side cylinder chamber A hydraulic pilot switching valve for switching the connection state between the second branch path and the tank by a hydraulic displacement is provided. The switching valve is driven by a part of the hydraulic pressure from the bottom cylinder chamber when the boom cylinder is lowered. Displacement disconnects the connection between the first branch path and the tank and connects the second branch path and the tank so that an excess of the flow rate supplied from the pump to the rod side cylinder chamber with respect to the required flow rate is stored in the tank. A first position that forms a first connection circuit that leads to a position where the second branch passage and the tank are displaced by a partial pressure when the pressure in the rod side cylinder chamber rises in a boom ground state after the boom cylinder is lowered. And a second connection circuit that connects the first branch path and the tank to form a second connection circuit that guides the surplus flow rate of the return hydraulic oil from the bottom cylinder chamber to the tank. And a third position that disconnects the tank from both the first branch path and the second branch path at a central position between the first position and the second position. It is what.
即ち、本発明は、建設機械のブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路において、従来の自吸弁を構成していたオペレートチェック弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット3位置切換弁を備えたものである。従って、ボトム側シリンダ室にはブーム先端のバケットに負荷が無くても常時自重による荷重がかかる状態であることから、ボトム側シリンダ室からの油圧により前記3位置切換弁は第1位置にあって第1接続回路を形成しており、この状態にてブームシリンダを上昇させる際には、ポンプからの吐出作動油がタンクへの戻りなくそのままボトム側シリンダ室へ供給される一方でロッド側シリンダ室からの戻り作動油がポンプへ環流し、ボトム側とロッド側とのシリンダ面積差による不足分流量がタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれて補足される。 That is, the present invention is a spring centering-type hydraulic pilot three-position switching valve in place of an operation check valve that constitutes a conventional self-priming valve in a hydraulic circuit that directly controls the raising and lowering of a boom cylinder of a construction machine. It is equipped with. Therefore, even if there is no load on the bucket at the tip of the boom, the bottom cylinder chamber is always loaded by its own weight. Therefore, the hydraulic pressure from the bottom cylinder chamber causes the three-position switching valve to be in the first position. When the first connecting circuit is formed and the boom cylinder is raised in this state, the discharge hydraulic oil from the pump is supplied to the bottom side cylinder chamber as it is without returning to the tank, while the rod side cylinder chamber The return hydraulic fluid from the refrigerant flows back to the pump, and the insufficient flow rate due to the cylinder area difference between the bottom side and the rod side is sucked from the tank through the check valve and supplemented.
ここでブームシリンダを下降に切り換えても、上昇時と同様に前記自重分の荷重による油圧で3位置切換弁は変わらず第1位置による第1接続回路の状態であり、ボトム側シリンダ室から排出されてポンプに環流され、ロッド側シリンダ室へ供給されるポンプからの吐出作動油は、全流量は必要なく、その過剰分は前記3位置切換弁の第1位置で形成されていた第2分岐路とタンクとを連通する第1接続回路を介してタンクへ戻される。 Even if the boom cylinder is switched to the lower position, the three-position switching valve remains in the state of the first connection circuit according to the first position without being changed by the hydraulic pressure due to the load of its own weight as in the case of the upward movement, and is discharged from the bottom cylinder chamber. Thus, the discharge hydraulic oil from the pump that is recirculated to the pump and supplied to the rod side cylinder chamber does not require a total flow rate, and the excess amount is the second branch formed at the first position of the three-position switching valve. The tank is returned to the tank via a first connection circuit communicating the path and the tank.
このように、本発明の油圧回路においては、シリンダ負荷を反転しても従来のオペレートチェック弁のように動的振動を生じるような回路中の圧力の急激な低下が生じることなく安定に維持され、優れた制動性を示すものである。しかも、このような制動性の改善を、オペレートチェック弁をスプリングセンタリング形の油圧パイロット切換弁に置き換えることで実現しており、余分な電力やバルブ損失の発生もなく、また回路構成の大型化も抑えられてダイレクト駆動用油圧回路の省エネのメリットが損なわれることがない。 As described above, in the hydraulic circuit according to the present invention, even if the cylinder load is reversed, the pressure in the circuit that causes dynamic vibration unlike the conventional operation check valve is maintained stably without causing a sudden drop. Excellent braking performance is exhibited. Moreover, this improvement in braking performance has been realized by replacing the operating check valve with a spring centering type hydraulic pilot switching valve, which eliminates the need for extra power and valve loss and increases the circuit configuration. The energy saving merit of the direct drive hydraulic circuit is not impaired.
さらに、本発明の油圧回路では、ブームシリンダの下降後の堀削工程への移行の際のブーム接地状態にて、ロッド側シリンダ室の圧力上昇が生じても、その一部油圧により前記3位置切換弁が第2位置に変位して第1分岐路とタンクとを連通する第2接続回路が形成されるため、ボトム側シリンダ室からの戻り作動油はポンプに環流しつつ余剰分流量がタンクへ戻る。従って、従来のオペレートチェック弁においてロッド側シリンダ室の圧力上昇とこれに伴うボトム側シリンダ室の圧力低下にその開閉が対応できずに余剰流量の戻しが良好にできずシリンダが停止してしまうような問題は回避される。 Furthermore, in the hydraulic circuit of the present invention, even if the pressure in the rod side cylinder chamber rises in the boom grounding state when the boom cylinder is moved to the excavation process after the boom cylinder is lowered, the three positions are Since the switching valve is displaced to the second position to form a second connection circuit that connects the first branch path and the tank, the return hydraulic oil from the bottom cylinder chamber circulates to the pump and the excess flow rate is reduced to the tank. Return to. Therefore, in the conventional operation check valve, the pressure increase in the rod side cylinder chamber and the accompanying pressure decrease in the bottom side cylinder chamber cannot cope with the opening and closing, so that the excess flow cannot be returned well and the cylinder stops. Problems are avoided.
本発明によるブームシリンダ昇降用油圧回路においては、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに負荷シリンダを駆動させる省エネ回路において、従来のオペレートチェック弁からなる自吸弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット3位置切換弁を配置することによって、省エネ効果を損なうことなくシリンダ負荷が反転しても該切換弁は第1位置のままで同じ第1接続回路状態を維持できるという優れた制動性を示しながら、ブームシリンダ上昇時のロッド側シリンダ室への作動油供給流量の不足分をタンクから吸い込んで補足でき、さらにブームシリンダ下降後の堀削移行の際のロッド側シリンダ室の圧力上昇時には第2位置への変移で第2接続回路状態を形成してボトム側シリンダ室からの戻り作動油の余剰分流量をタンクに戻すことができ、常に良好に作動油流量の過不足を補償してブームシリンダの良好な昇降作動を維持できる。
In the boom cylinder lifting / lowering hydraulic circuit according to the present invention, a spring centering type
本発明の一実施の形態として、図1に建設機械のブームシリンダ昇降用油圧回路を示す。本油圧回路におけるブームシリンダ1の実質的な昇降作動は、ブーム2を支持する負荷シリンダ3のピストン5・ロッド4の昇降に伴ってなされるものである。即ち、建設機械本体側に搭載されたエンジンからの動力で駆動されるACサーボモータ8と、該サーボモータ8によって駆動される2つの吐出口を有する双方向回転ポンプ9とを備え、負荷シリンダ3は、ピストン5によってボトム側シリンダ室6とロッド側シリンダ室7とに仕切られ、該ポンプ9の2つの吐出口のうちの一方の第1出口9aが第1の油路11によってボトム側シリンダ室6にダイレクトに接続され、他方の第2出口9bが第2の油路12によってロッド側シリンダ室7にダイレクトに接続されている。
As an embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a boom cylinder lifting / lowering hydraulic circuit of a construction machine. The substantial raising / lowering operation of the
第1の油路11と第2の油路12の間には、従来と同様にロッド側シリンダ室7及びボトム側シリンダ室6の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす2つのリリーフ弁からなる安全弁13を配置している。
Between the first oil passage 11 and the
以上の基本構成においては、ブームシリンダ1の上昇作動の際は、ACサーボモータ8の回転を正方向で駆動させることによりポンプ9の第1出口9aから作動油を吐出させ、第1の油路11からボトム側シリンダ室6内へ供給し、ピストン5・ロッド4を上昇させる。これに伴いロッド側シリンダ室7内から排出された戻り作動油は、第2の油路12を経てポンプ9の第2出口9bから吸い込まれて環流する。
In the above basic configuration, when the
ブームシリンダ1の下降作動の際は、ACサーボモータ8の回転を逆方向で駆動させることによってポンプ9の第2出口9bから作動油を吐出させ、第2の油路12からロッド側シリンダ室7内へ供給し、ピストン5・ロッド4を下降させる。これに伴いボトム側シリンダ室6内から排出された戻り作動油は、第1の油路11を経てポンプ9の第1出口9aから吸い込まれて環流する。なお、ポンプ9の第1出口9aはチェック弁CK1を介してタンク10から作動油を吸い込むことができ、第2出口9bはチェック弁CK2を介してタンク10から作動油を吸い込むことができる。
When the
本油圧回路においてもボトム側のシリンダ断面積Ahとロッド側のシリンダ断面積Arとの間の差分に基づいて作動油流量の過不足が生じるが、これを補償するための自吸弁として従来はオペレートチェック弁が配置されていたのに換えて、本油圧回路では、第1の油路11と第2の油路12との間にスプリングセンタリング形の油圧パイロット3位置切換弁16を配置した。
In this hydraulic circuit, too much or insufficient hydraulic oil flow occurs based on the difference between the cylinder cross-sectional area Ah on the bottom side and the cylinder cross-sectional area Ar on the rod side. Conventionally, as a self-priming valve for compensating for this, Instead of the operation check valve being arranged, in this hydraulic circuit, a spring centering type hydraulic pilot three-
この切換弁16は、第1の油路11からの第1分岐路14のポートAと、第2の油路12からの第2分岐路15のポートBと、タンク10のポートTとの間の接続状態を切り換えるものである。具体的には、第1分岐路14のポートAとタンクポートTとの接続を絶つと共に第2分岐路15のポートBとタンクポートTとを接続する第1接続回路を形成する第1位置17と、第2分岐路15のポートBとタンクポートTとの接続を絶つと共に第1分岐路14のポートAとタンクポートTとを接続する第2接続回路を形成する第2位置18と、これら第1位値17と第2位置18との間の中央位置で全てのポートを閉じてタンクポートTと第1分岐路14のポートAおよび第2分岐路15のポートB双方との接続を絶つ第3位置19との3位置を有するものである。
The switching
切換弁16は両端にスプリングが配置されており、両スプリングによる中立状態では第3位置19によるポートA,BとタンクポートTとの接続が絶たれた回路状態が維持される。また、第1の油路11からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁16が変位すると第1位置17による第1接続回路が形成され、第2の油路12からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁16が変位すると第2位置18による第2接続回路が形成される。なお、これら第1および第2の油路から切換弁16に至るパイロット圧は、それぞれ絞りを介して圧力・流量が制御されている。
The switching
以上の構成を備えた本油圧回路において、ブームシリンダ1の昇降作動を行った場合の切換弁16の動作を以下に示す。図2には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ(a)〜(f)の線図として示す。(a)にはピストン位置y(m)、(b)にはボトム側シリンダ室圧力Phとロッド側シリンダ室圧力Pr(bar )、(c)にはボトム側シリンダ室6への供給流量q1とロッド側シリンダ室7への供給流量q2(L/min)、(d)には下降時にロッド側シリンダ室7への供給流量のうち、3位置切換弁16を介してタンクポートTと連通した第2分岐路15から戻る過剰分流量q3a(L/min)、(e)にはブームシリンダ上昇時にタンク10からチェック弁CK2を介してポンプに吸い込まれる不足分流量q3b(L/min)、(f)はポンプからの吐出流量q(L/min)を示す。
In the hydraulic circuit having the above configuration, the operation of the switching
まず、線図(b)からわかるように、一連の昇降作動工程に亘って、ボトム側シリンダ室6の圧力Phは常時40bar を維持し、ロッド側シリンダ室7の圧力Prは上がらない。また、ボトム側シリンダ室6には、バケットに負荷が無くても常時ブームバケットの自重による荷重があるため、第1の油路11からのパイロット圧で切換弁16は第1位置17による第1接続回路が形成されている。
First, as can be seen from the diagram (b), the pressure Ph in the bottom-
この状態でブームシリンダ1の上昇を行えば、ポンプ9の第1出口9aから吐出される作動油流量qがそのままボトム側シリンダ室6への供給流量q1となり、ロッド側シリンダ室7から排出される作動油の流量q2はシリンダ断面積差分に相当する流量でポンプ9の第2出口9bから吸い込まれて環流する。この環流だけの吸込流量ではボトム側シリンダ室6への供給流量が不足するが、ポンプ9はタンク10からチェック弁CK2を介して不足分流量q3bを吸い込むことができ、不足分を補足できる。
If the
ブームシリンダ1の上昇後、下降に転じても、切換弁16は、同じ自重荷重による第1位置17による第1接続回路状態のままで、上昇時と変わらない。この下降工程では、ポンプ9の回転方向が上昇時と逆転し、第2出口9bから吐出された作動油流量q2がロッド側シリンダ室7へ供給されると同時にボトム側シリンダ室6から排出される作動油q1は第1出口9aから吸い込まれてポンプ9に環流される。しかしブームシリンダ1の下降にはこの環流全量は不要であるため、過剰分流量q3aが切換弁16の第1位置17の第1接続回路においてタンクポートTに連通された第2分岐路15のポートBからタンクへ戻される。
Even if the
以上のように、自吸弁として油圧パイロット3位置切換弁16を備えた本ブームシリンダ昇降用油圧回路においては、シリンダ3における負荷の反転が移動中に起こっても、切換弁16の変位は生じることなく、油量過不足分の補償を良好に行える状態が維持され、優れた制動性が実現する。
As described above, in the present boom cylinder lifting / lowering hydraulic circuit including the hydraulic pilot three-
次に、本油圧回路において、ブームシリンダ1の下降から堀削へ移行した場合の切換弁16の動作を以下に示す。図3には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ(a)〜(g)の線図として示す。(a)にはピストン位置y(m)、(b)にはボトム側シリンダ室圧力Phとロッド側シリンダ室圧力Pr(bar )、(c)にはボトム側シリンダ室6への供給流量q1とロッド側シリンダ室7への供給流量q2(L/min)、(d)には下降時にロッド側シリンダ室7への供給流量のうち、3位置切換弁16を介してタンクポートTと連通した第2分岐路15からタンク10へ戻る過剰分流量q3a(L/min)、(e)には堀削状態にてボトム側シリンダ室6からタンク10へ戻る作動油流量のうち、の3位置切換弁16を介してタンクポートTと連通した第1分岐路14からタンクへ戻る余剰分流量q4a 、(f)にはブームシリンダ上昇時にタンク10からチェック弁CK2を介してポンプに吸い込まれる不足分流量q3b(L/min)、(g)はポンプからの吐出流量q(L/min)を示す。
Next, in the present hydraulic circuit, the operation of the switching
本油圧回路における切換弁16は、通常の昇降工程の間は図2に示した状態と同様の動作を行うが、ブームシリンダ1のさらなる下降から堀削状態への移行、即ち線図(a)におけるピストン高さyが0.2mよりさらに下降していくと、ロッド側シリンダ室7の圧力Prは急激に上昇する。この圧力上昇に伴って第2の油路12からのパイロット圧を受けた切換弁16は、スプリングに抗して変位し、第2位置18による第2接続経路を形成し、第1分岐路14のポートAとタンクポートTとを接続する。
The switching
従って、ボトム側シリンダ室6から排出される作動油流量q1は、全流量がそのままポンプ9へ環流せずに、余剰分流量q4aが切換弁16を介して第1分岐路14からタンク10へ戻る。
Accordingly, the hydraulic oil flow rate q1 discharged from the bottom
なお、このときのブームシリンダ1の下降速度は、シリンダ断面積比(Ar/Ah)の逆数分だけ増加する。これは、堀削状態のときの第2接続回路が、ポンプ9からの吐出流量qが全量ロッド側シリンダ室7へ供給される状態であるためである。しかし、建設機械による実際の堀削状態では、相対的に低速での作業となるため特に問題はない。
At this time, the lowering speed of the
1:ブームシリンダ
2:ブーム
3:負荷シリンダ
4:ロッド
5:ピストン
6:ボトム側シリンダ室
7:ロッド側シリンダ室
8:ACサーボモータ
9:双方向回転ポンプ
9a:第1出口
9b:第2出口
CK1,CK2:チェック弁
10:タンク
11:第1の油路
12:第2の油路
13:安全弁(リリーフ弁)
14:第1分岐路
15:第2分岐路
16:油圧パイロット3位置切換弁
17:第1位置
18:第2位置
19:第3位置
20:自吸弁(オペレートチェック弁)
1: Boom cylinder 2: Boom 3: Load cylinder 4: Rod 5: Piston 6: Bottom side cylinder chamber 7: Rod side cylinder chamber 8: AC servo motor 9: Bidirectional
14: 1st branch path 15: 2nd branch path 16:
Claims (1)
前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第1分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第2分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備え、
該切換弁は、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第1分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第2分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第1接続回路を形成する第1位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第2分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第1分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第2接続回路を形成する第2位置と、第1位置と第2位置との間の中央位置でタンクと前記第1分岐路及び第2分岐路の双方との接続を絶つ第3位置と、を有するスプリングセンタリング形の3位置切換弁であることを特徴とするブームシリンダ昇降用油圧回路。 It has two discharge ports, and the hydraulic oil in the tank is passed through a check valve from one of the two discharge ports selectively specified by the rotation direction by the rotational drive by the servo motor. A bidirectional rotary pump that suctions and discharges from the other discharge port, a load cylinder in which the two discharge ports of the pump are connected to the bottom side cylinder chamber and the rod side cylinder chamber, and the rod side of the load cylinder And a hydraulic circuit for raising and lowering the boom cylinder, including a safety valve composed of two relief valves for releasing the hydraulic pressure from the bottom side when the hydraulic pressure from the bottom side exceeds a predetermined set pressure,
A first branch path from a flow path connecting one discharge port of the pump and the bottom cylinder chamber and a second branch from a flow path connecting the other discharge port of the pump and the rod side cylinder chamber A hydraulic pilot switching valve for switching the connection state between the road and the tank by a hydraulic displacement.
The switching valve is displaced by a part of the hydraulic pressure from the bottom cylinder chamber when the boom cylinder descends, disconnecting the first branch path and the tank and connecting the second branch path and the tank to the pump. The first position for forming a first connection circuit for guiding the excess of the flow rate supplied from the cylinder to the rod side cylinder chamber to the tank to the tank, and the pressure of the rod side cylinder chamber in the grounded boom state after the boom cylinder is lowered Of the hydraulic fluid returned from the bottom side cylinder chamber, the first branch passage and the tank are connected by disconnecting the second branch passage and the tank by being displaced by the partial pressure when rising. Connection between the tank and both of the first branch path and the second branch path is performed at a second position that forms a second connection circuit that guides the surplus flow rate to the tank, and at a central position between the first position and the second position. And the third position, Boom cylinder elevating hydraulic circuit, which is a 3-position switching valve of the type spring centering with.
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