JP2013124709A - 慣性体の揺れ戻し防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】慣性体の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くできる慣性体の揺れ戻し防止装置を提供する。
【解決手段】慣性体５を駆動する油圧アクチェータ４と、油圧アクチェータ４の第１ポート４ａに一端を接続した第１管路１３と、油圧アクチェータ４の第２ポート４ｂに一端を接続した第２管路１４と、コントロールバルブ３と、安全弁６ａ，６ｂと、吸込弁７ａ，７ｂとを備えた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、第１管路に入口側を接続した第１開閉切換弁８ａと、第２管路に入口側を接続した第２開閉切換弁８ｂと、第１開閉切換弁の出口側と第２開閉切換弁の出口側と管路を介して接続されたダンパ９とを備え、第１または第２開閉切換弁は、第１管路または第２管路の圧力が設定圧力以上に上昇後、設定圧以下に降下したときに開動作し、第１または第２開閉切換弁の出口側と入口側との圧力が略同一になったときに閉動作する制御手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベルの上部旋回体、ブーム、アーム等の慣性体を駆動する油圧アクチュエータの停止時に発生する揺れ戻しを防止する慣性体の揺れ戻し防止装置に関する。

油圧ショベルの旋回体等の慣性体を駆動する油圧モータは、第１ポートと第２ポートとを有している。この第１ポートと第２ポートには第１管路と第２管路とが接続され、油圧ポンプから吐出された作動油が方向制御弁を介して第１管路又は第２管路のいずれかの管路に供給されるとともに、他方の管路から方向制御弁を介してタンクへ作動油を排出することで、油圧モータは一方向に回転する。

このような油圧モータは、一旦回転を始めると作動油による駆動力が無くなった後でも、慣性体の慣性力によって回転させられるので、所定の位置で停止するということが難しい。

また、回転した油圧モータを停止するために、方向制御弁を操作して第１ポート又は第２ポートに供給されている作動油を遮断すると、供給側の管路内の作動油と排出側の管路の作動油は、方向制御弁によりそれぞれ管路内に封止される。上述したように、油圧モータは、慣性体の慣性力（慣性エネルギ）によって回転させられるので、ポンプ作用により、供給側の管路の作動油をタンク側との連通を断たれた排出側の管路へ排出することになり、作動油の圧力を異常に高める。

そこで、第１管路と第２管路とを安全弁を介して連通させ、このような油圧モータのポンプ作用で一方のポートから吐出された作動油を、安全弁動作により他方のポートに流出させている。このことにより、作動油の異常高圧を防ぐとともに油圧モータを制動し、スムーズに停止可能としている。

しかし、一般に安全弁の設定圧力はかなり高く設定されているため、油圧モータが停止したとしても、排出側の管路内には安全弁の設定圧力未満に圧縮された作動油が弾性エネルギとして残されることになる。このことにより、油圧モータが停止すると、この弾性エネルギが油圧モータを反転させ、慣性体を逆回転させてしまう。この結果、油圧モータは慣性体による慣性エネルギでさらに回転するので、今度は反対側の管路の作動油を圧縮して弾性エネルギに変換する。このように、慣性エネルギによる回転と弾性エネルギによる逆回転とを繰り返す揺れ戻し現象を生じさせながら、油圧モータは停止する。

このような揺れ戻し現象を防止するために、圧縮された油をタンクまたは低圧管路に逃す反転防止弁を、第１管路と第２管路とに設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。反転防止弁の絞り効果によって、弾性エネルギを消費することで、油圧モータの揺れ戻し現象を防止している。

特開昭５７−２５５７０号公報

上述した揺れ戻し現象が生じると、作動油の弾性係数が高いことから、排出側の管路内の作動油が例えば数十ｃｃほどの容量であったとしても、その圧力は例えば３０Ｍｐａ近傍のように非常に高くなる場合がある。上述した反転防止弁は、この高圧作動油を低圧ポートに逃がすものであるため、開閉タイミングと開口量の制御が非常に難しいという課題があった。

例えば開口量が大きすぎる場合または反転防止弁の閉止タイミングが遅い場合には、大量の作動油が低圧ポートやタンク等に排出される。このことにより、ブレーキ効果を有する弾性エネルギが小さくなり、慣性体の停止距離は不必要に長くなってしまう。一方、開口量が小さすぎる場合又は反転防止弁の閉止タイミングが早い場合には、作動油の排出が妨げられるため、弾性エネルギがなかなか開放されず、消耗されるまでの時間が長くなる。このことにより、作動油による揺れ戻し作用が頻発してしまう。

また、慣性体が油圧ショベルの旋回体である場合においては、旋回体に配設されているブームやアームの姿勢によって、その慣性モーメントが変化する場合がある。このため、反転防止弁の制御により、ある慣性モーメントを有する旋回体の停止性能が確保できた場合であっても、ブームやアームの姿勢によって旋回体の停止性能が変わってしまう可能性も生じる。

本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、慣性体の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる慣性体の揺れ戻し防止装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、油圧ポンプと、慣性体を駆動する油圧アクチェータと、前記油圧アクチェータの第１ポートに一端を接続した第１管路と、前記油圧アクチェータの第２ポートに一端を接続した第２管路と、前記第１管路と前記第２管路のいずれか一方を前記油圧ポンプに連通し、前記第１管路と第２管路のいずれか他方をタンクに連通する駆動状態と、前記第１管路と第２管路の前記油圧ポンプまたは前記タンクとの連通を遮断する中立状態とを切り替えるコントロールバルブと、前記第１管路の圧力と前記第２管路の圧力が設定圧力以上のときにその高圧油を前記タンクに流出させる安全弁と、前記第１管路と前記第２管路に前記タンクから作動油を吸い込む吸込弁とを備えた油圧回路に設けられた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、前記第１管路に入口側を接続した第１開閉切換弁と、前記第２管路に入口側を接続した第２開閉切換弁と、前記第１開閉切換弁の出口側と前記第２開閉切換弁の出口側と管路を介して接続されたダンパとを備え、前記第１または第２開閉切換弁は、前記第１管路または第２管路の圧力が設定圧力以上に上昇後、前記設定圧以下に降下したときに開動作し、前記第１管路または第２管路と前記ダンパとを連通し、前記第１または第２開閉切換弁の出口側と入口側との圧力が略同一になったとき、または、前記第１または第２開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに閉動作する制御手段を備えるものとする。

また、第２の発明は、油圧ポンプと、慣性体を駆動する油圧アクチェータと、前記油圧アクチェータの第１ポートに一端を接続した第１管路と、前記油圧アクチェータの第２ポートに一端を接続した第２管路と、前記第１管路と前記第２管路のいずれか一方を前記油圧ポンプに連通し、前記第１管路と第２管路のいずれか他方をタンクに連通する駆動状態と、前記第１管路と第２管路の前記油圧ポンプまたは前記タンクとの連通を遮断する中立状態とを切り替えるコントロールバルブと、前記第１管路の圧力と前記第２管路の圧力が設定圧力以上のときにその高圧油を前記タンクに流出させる安全弁と、前記第１管路と前記第２管路に前記タンクから作動油を吸い込む吸込弁とを備えた油圧回路に設けられた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、前記第１管路乃至第３管路の圧力を検出する第１乃至第３圧力検知手段と、前記第１管路に入口側を接続した第１電磁開閉切換弁と、前記第２管路に入口側を接続した第２電磁開閉切換弁と、前記第１電磁開閉切換弁の出口側と前記第２電磁開閉切換弁の出口側と管路を介して接続されたダンパと、前記第１乃至第３圧力検知手段からの各圧力信号を取込み、各圧力信号に応じて前記第１電磁開閉切換弁及び前記第２電磁開閉切換弁に開閉指令を出力するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記第１または第２圧力検知手段からの圧力信号が設定圧力値以上に上昇後、前記設定圧力値以下に降下したときに前記第１または第２電磁開閉切換弁に開指令を出力し、前記第１または第２圧力検知手段からの圧力信号が前記第３圧力検知手段からの圧力信号と略同一になったとき、または、前記第１または第２電磁開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに前記第１または第２電磁開閉切換弁に閉指令を出力する電気制御手段を備えるものとする。

更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ダンパは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に摺動可能に設けたピストンと、前記ピストンにより画成された第１チャンバと第２チャンバと、前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させる絞り孔と、前記第２チャンバ内に設けたばねとを備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、前記コントロールバルブの操作量を検知する操作量検知手段と、前記操作量検知手段からの信号をさらに取込む前記コントローラとを備え、前記コントローラは、前記操作量検知手段からの信号に基づいて前記設定圧力値を算出することを特徴とする。

本発明によれば、慣性体駆動用の油圧回路に開閉切換弁と、ダンパとを備えたので、開閉切換弁の開動作により主管路内の圧油の弾性エネルギをダンパにおけるばねエネルギに瞬時に変換でき、開閉切換弁の閉動作後には、主管路の圧油と分離した状態でばねエネルギを徐々に消耗することができる。また、ダンパにおけるチャンバの容量が一定であるため、開閉切換弁の開口量や閉動作の制御に誤差があったとしても、主管路から大量の圧油を排出することはない。この結果、慣性体の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる。さらに、本発明によれば、開閉切換弁の開動作のタイミングだけにその効果が関連し、開口量と閉動作のタイミング等の要素との関連が薄いため、機械の作業姿勢が変わって旋回体の慣性が変わる場合であっても、慣性体の揺れ戻し防止性能は減少しない。

本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。 本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を構成する開閉切換弁を示す縦断面図である。 本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を構成するダンパを示す概略図である。 本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態を示す制御・油圧システム構成図である。 本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態の制御フローを示すフローチャート図である。

以下、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置を油圧ショベルに適用した実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般（作業機械を含む）に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。

図１は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を示す油圧回路図である。図１において、１は動力源であるエンジン、２はエンジン１に駆動されるメインポンプ、３はメインポンプから吐出される圧油の流量と方向を制御するコントロールバルブ、４は旋回油圧モータ、５は慣性体となる油圧ショベルの旋回体、６ａ，６ｂは第１及び第２安全弁、７ａ，７ｂは第１及び第２チェック弁、８ａ，８ｂは第１及び第２開閉切換弁、９は絞りつきピストンとばねを有するダンパを示す。メインポンプ３は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板の傾転角を調整することによりメインポンプ３の容量（押しのけ容積）を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。

メインポンプ２から吐出される圧油を、旋回油圧モータ４へ供給する主管路１０には、主管路１０内の圧油の圧力を制限するリリーフ弁１１と圧油の方向と流量を制御するコントロールバルブ３とが設けられている。リリーフ弁１１は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、主管路１０の圧油を作動油タンク１２へ逃がすものである。

コントロールバルブ３は、３位置４ポートの切替制御弁であって、その両パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、制御弁位置を切り替えて、作動油の流路の開口面積を変化させる。このことにより、メインポンプ２から油圧モータ４へ供給される作動油の方向と流量を制御して、油圧モータ４を駆動している。

旋回油圧モータ４は、２つの作動油入口４ａ，４ｂを有していて、供給する作動油入口を変更することで、回転方向の変更を可能とする。一方の作動油入口４ａには、第１管路１３の一端側が接続されていて、第１管路１３の他端側は、コントロールバルブ３の接続ポートに接続されている。他方の作動油入口４ｂには、第２管路１４の一端側が接続されていて、第２管路１４の他端側は、コントロールバルブ３の接続ポートに接続されている。

第１管路１３には、第１安全弁６ａの入口側と吸込みのみを許可する第１チェック弁７ａの出口側とがそれぞれ接続されている。第１安全弁６ａの出口側と第１チェック弁７ａの入口側とは、タンク１２に連通した管路にそれぞれ接続されている。このことにより、第１管路１３内の圧力は第１安全弁６ａの設定圧以上とはならない。また、第１チェック弁７ａがタンク１２内の作動油を吸込むので、第１管路１３内が負圧になることを防止する。

第２管路１４には、第２安全弁６ｂの入口側と吸込みのみを許可する第２チェック弁７ｂの出口側とがそれぞれ接続されている。第２安全弁６ｂの出口側と第２チェック弁７ｂの入口側とは、タンク１２に連通した管路にそれぞれ接続されている。このことにより、第２管路１４内の圧力は第２安全弁６ｂの設定圧以上とはならない。また、第２チェック弁７ｂがタンク１２内の作動油を吸込むので、第２管路１４内が負圧になることを防止する。

また、第１管路１３には、第１開閉切換弁８ａの入口側が接続されている。同様に第２管路１４には、第２開閉切換弁８ｂの入口側が接続されている。第１開閉切換弁８ａの出口側と第２開閉切換弁８ｂの出口側とは第３管路１５を介してダンパ９の入口側にそれぞれ連通している。ダンパ９の出口側は、タンク１２に連通した管路に接続されている。

次に、第１開閉切換弁８ａと第２開閉切換弁８ｂの具体的構造を図２を用いて説明する。図２は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を構成する第１開閉切換弁８ａを示す縦断面図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２に示すように、第１開閉切換弁８ａは、弁筺体５４に第１及び第２ばね５３，５７で同方向に押圧される第１スプール弁体５２、第２スプール弁体５６を嵌挿し、第１スプール弁体５２は、高圧制御口５１から供給される圧油により反ばね方向に押圧されて第２スプール弁体５６の後端と衝合されている。第１スプール弁体５２は、図２の右側の後端部に凹形に形成された圧油受圧部と、先端側に衝合する第２スプール弁体５６の後端の径より大径で凹形に形成された接触部６１とを備えている。

第２スプール弁体５６は、軸心内部に形成された連通管路６２と、この連通管路６２と外部とを連通する絞り５９とを備えている。また、第２スプール弁体５６は弁筺体５４との間に油圧チャンバ６０を形成している。この油圧チャンバ６０は絞り５９により連通管路６２に連通している。連通管路６２の後端部は、第１スプール弁体５２の接触部６１で衝合する。連通管路６２の先端部は弁出口５８に連通している。高圧入口５５は弁筺体５４に設けられ、その開口部を第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６の衝合部近傍に設けている。

第１開閉切換弁８ａにおける圧油の流れは、第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６とが衝合している場合には、接触部６１で管路が閉止されるため、弁閉状態となり、高圧入口５５から供給された圧油は、流出しない。第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６とが分離すると、接触部６１と第２スプール弁体５６の後端との間に空隙が生じるため、弁開状態となり、高圧入口５５から供給された圧油は、接触部６１、連通管路６２を通過して弁出口５８から流出する。

高圧制御口５１と高圧入口５５は、第１開閉切換弁８ａの場合、第１管路１３に、第２開閉切換弁８ｂの場合、第２管路１４にそれぞれ接続する。弁出口５８は、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂのいずれも第３管路１５に接続している。

次に、ダンパ９の具体的構造について図３を用いて説明する。図３は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態を構成するダンパを示す概略図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、ダンパ９は、シリンダ本体３０と、第３管路１５が接続されている入口３０ａと、シリンダ本体３０内部を摺動可能なピストン３２と、ピストン３２と入口３０ａとの間のシリンダ本体３０内部に形成される第１チャンバ３２と、ピストン３２を挟んで第１チャンバ３２の反対側のシリンダ本体３０内部に形成される第２チャンバ３３と、第２チャンバ３３に装設されて一端側をピストン３１に、他端側をシリンダ本体３０最奥部にそれぞれ当接したばね３４と、第２チャンバ３３から外部へ連通する出口３０ｂとを備えている。出口３０ｂには、内部に絞りを有しタンク１２に連通する排出管路１６が接続されている。ピストン３２には、絞り孔３５が設けられていて、第１チャンバ３２と第２チャンバ３３との間の圧油の連通を可能としている。

次に、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態の動作について説明する。図１において、コントロールバルブ３を操作して中立位置から（１）の位置に切換えると、メインポンプ２から吐出された圧油は、主管路１０から第１管路１３を通過して旋回油圧モータ４の第１ポート４ａに供給され、旋回油圧モータ４の第２ポート４ｂから吐出される作動油は、第２管路１４とコントロールバルブ３を経由してタンク１２に排出される。これにより、旋回油圧モータ４は回転し、慣性体である旋回体５が駆動する。

この状態からコントロールバルブ３を中立位置に戻すと、第１管路１３とメインポンプ２の吐出回路である主管路１０との連通が遮断され、第２管路１４とタンク１２との連通が遮断される。このことにより、旋回油圧モータ４への圧油の供給は停止されるが、旋回体５の慣性力で旋回油圧モータ４は同方向に回転させられてポンプ作用を行う。

これにより、第１管路１３内の圧力は低下するが、第１チェック弁７ａがタンク１２内の作動油を吸込むので、第１管路１３内が負圧になることを防止する。一方、旋回油圧モータ４から作動油が排出されるので第２管路１４内の圧力を上昇させる。この圧力が第２安全弁６ｂの設定圧力以上になると、第２安全弁６ｂが開動作して第２管路１４内の作動油をタンク１２へ排出する。この結果、旋回体５の慣性エネルギを弾性エネルギに変換した高圧の作動油が、第１安全弁６ｂの開動作で開放されるので、エネルギが消耗されて、旋回体５を減速する。旋回体５が停止すると、第２管路１４内の圧力も下げ始め、一定値まで下がれば第２安全弁６ｂは閉動作する。

第２安全弁６ｂの設定値は例えば３０Ｍｐａ程度のため、第２安全弁６ｂが開動作の後に閉止しても、第２管路１４内には、弾性エネルギを有する圧縮された作動油が封入されている。この弾性エネルギが旋回油圧モータ４を回転させる慣性エネルギより大きくなると旋回油圧モータ４は逆回転を開始する。このことにより、第２管路１４の圧力が低下し、第１管路１３の圧力が上昇する。いわゆる旋回体の揺れ戻しが発生する。

本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態においては、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂと絞りつきダンパ９を配設して、旋回体の揺れ戻しを速く終了させる。以下にその動作を説明する。

第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂは、その圧油受圧部で一定の設定圧を超える圧力を受けて閉止し、その後、圧力が設定圧以下に低下した時に開動作する。そして、一定の時間経過後、または弁前後で略同圧になると閉動作するものである。

上述のように、旋回油圧モータ４のポンプ作用により第２管路１４の圧力が上昇すると、図２に示す第２開閉切換弁８ｂの第２管路１４に接続された高圧制御口５１から圧油が流入する。この圧油の圧力が第１ばね５３と第２ばね５７の設定圧力を超えると、第１スプール弁体５２の先端部が第２スプール弁体５６の後端と衝合し、衝合したまま左方向に移動する。圧油の圧力の上昇過程においては、第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６とが衝合したままなので、接触部６１で管路が閉止されるため、弁閉状態となり、高圧入口５５から供給された圧油は、流出しない。

次に、第２安全弁６ｂが動作して第２管路１４の圧力が下がり始めると、第１スプール弁体５２は、第１ばね５３の作用で圧油の圧力の降下につれて右側に移動する。第２スプール弁体５６も第２ばね５７の作用で右側に移動しようとするが、油圧チャンバ６０内に残存する圧油の排出が絞り５９により制限されるため、移動速度を遅くする。このことにより、第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６の移動速度に差が生じ、第１スプール弁体５２と第２スプール弁体５６とが分離し、接触部６１と第２スプール弁体５６の後端との間に空隙が生じる。この結果、弁開状態となり、高圧入口５５から供給された圧油は、接触部６１、連通管路６２を通過して弁出口５８から第３管路１５へ流出する。

第２管路１４に残された圧油は、第２開閉切換弁８ｂと第３管路１５とを介してダンパ９の入口３０ａから第１チャンバ３２に流入する。第１チャンバ３２に流入した圧油は、ピストン３１を押圧して奥側へ移動させ、ばね３４を圧縮する。このことにより、第２管路１４内の圧油の弾性エネルギがダンパ９のばね３４の弾性エネルギに変換される。

このことにより、第２管路１４の圧力が下がり、ダンパ９の圧力が上がると、第２開閉切換弁８ｂの弁前後で略同圧になる。このことにより、または一定時間経過により、第２ばね５７のばね力で、第２スプール弁体５６が、油圧チャンバ６０内の圧油を排出させながら右方向に移動し、第１スプール弁体５２と衝合し、第１スプール弁体５２の接触部６１で管路が閉止される。

第２開閉切換弁８ｂが閉止すると、ダンパ９への圧油の流入が停止するので、ばね３４が伸長方向に動作してピストン３１を第１チャンバ３２側へ移動させる。このことにより、第１チャンバ３２内の圧油は、絞り孔３５を介して第２チャンバ３３へ移動し、出口３０ｂから排出管路１６を介してタンク１２に排出される。ばね３４のエネルギが絞り孔３５で消費されて初期の状態に戻る。

なお、コントロールバルブ３を操作して（２）の位置から中立位置にした場合にも、上述した制御と同様な制御が行われる。

本発明は、第１又は第２管路１３，１４内の弾性エネルギを瞬時にダンパ９内のばねエネルギに変換することができ、旋回油圧モータ４に戻そうとする力を最小限（揺れ戻し防止）にすることができる。また、第１又は第２管路１３，１４から排出される流量はダンパ９の容積分だけであるため、旋回体５の不必要な停止距離を短くすることができる。

上述した本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態によれば、慣性体駆動用の油圧回路に第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂと、ダンパ９とを備えたので、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂの開動作により第１及び第２管路１３，１４内の圧油の弾性エネルギをダンパ９におけるばねエネルギに瞬時に変換でき、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂの閉動作後には、第１及び第２管路１３，１４の圧油と分離した状態でばねエネルギを徐々に消耗することができる。また、ダンパ９における第１チャンバ３２の容量が一定であるため、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂの開口量や閉動作の制御に誤差があったとしても、第１及び第２管路１３，１４から大量の圧油を排出することはない。この結果、慣性体である旋回体５の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる。さらに、本発明によれば、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂの開動作のタイミングだけにその効果が関連し、開口量と閉動作のタイミング等の要素との関連が薄いため、機械の作業姿勢が変わって旋回体５の慣性が変わる場合であっても、慣性体の揺れ戻し防止性能は減少しない。

また、上述した本発明の揺れ戻し防止装置の第１の実施の形態によれば、第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂの各出口側とダンパ機能を有する絞りつきばねシリンダ９の入口側とを第３管路１５で接続するという単純な構成なので、例えば漏油などの不具合が生じ難い。この結果、揺れ戻し防止装置が適用された油圧回路の信頼性が向上する。

以下、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態を示す制御・油圧システム構成図、図５は本発明の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態の制御フローを示すフローチャート図である。図４及び図５において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図４に示す本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の油圧源と機器等とで構成されるが、以下の構成が異なる。

第１の実施の形態における圧力制御の第１及び第２開閉切換弁８ａ，８ｂに代えて、電気制御の第１及び第２電磁開閉切換弁８ｃ，８ｄを設けている。この第１及び第２電磁開閉切換弁８ｃ，８ｄは、電磁操作部２３，２４を備えていて、コントローラ２９からの指令信号により開閉動作する。また、第１管路１３に圧力センサ２５を、第２管路１４に圧力センサ２６を、第３管路１５に圧力センサ２７をそれぞれ設け、これらの圧力センサ２５，２６，２７が検知した各圧力信号がコントローラ２９に入力されている。また、コントロールバルブ３には、操作量信号センサ２８が設けられていて、検知した操作量信号がコントローラ２９に入力されている。

コントローラ２９は、これらの入力信号を基に後述する演算処理を実行し、第１及び第２電磁開閉切換弁８ｃ，８ｄの電磁操作部２３，２４に開閉指令信号を出力する。

次に、本実施の形態におけるコントローラ２９の制御について図５を用いて説明する。
まず、制御プログラムをスタートして、ステップ（Ｓ２０１）では、コントロールバルブ３の操作量を検出する。具体的には、操作量信号センサ２８からのコントロールバルブの操作量信号をコントローラ２９に取り込む。

ステップ（Ｓ２０２）では、コントロールバルブ３が中立位置から（１）または（２）の位置まで操作されたか否か操作量について判断する。具体的には、ステップ（Ｓ２０１）で取り込んだ操作量信号の最大値Ｘｉｍａｘを算出し、記憶すると共に、操作量Ｘｉの絶対値｜Ｘｉ｜が予め定めた値δ１より大きいか否かを判断する。操作量信号｜Ｘｉ｜が予め定めた値δ１より大きければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２０３）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０２）に戻る。

ステップ（Ｓ２０３）では、コントロールバルブ３の操作方向を判断する。具体的には、ステップ（Ｓ２０１）で取り込んだ操作量信号Ｘｉが正か否かを判断し、正の場合には、コントロールバルブ３は（２）の位置と判断されてステップ（Ｓ２０４）へ進む。正以外の場合には、コントロールバルブ３は（１）の位置と判断されてステップ（Ｓ２１１）へ進む。

例えば、コントロールバルブ３が、（２）の位置に操作された場合は、ステップ（Ｓ２０４）で、コントロールバルブ３が中立位置に操作されるのを待つ。具体的には、コントローラ２９に取り込まれる操作量信号センサ２８からのコントロールバルブの操作量信号Ｘｉが予め定めた値δ２より小さいか否かを判断する。ここで、δ２は、略中立位置を示す操作量信号である。操作量Ｘｉが予め定めた値δ２より小さければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２０５）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０４）に戻る。

ステップ（Ｓ２０５）では、第１管路１３の圧力が設定圧力Ｐｋを超えるか否かを判断する。具体的には、圧力センサ２５で取り込んだ第１管路１３の圧力信号と設定圧力Ｐｋとを比較し、圧力信号が設定圧力Ｐｋより大きいか否かを判断する。ステップ（Ｓ２０４）によりコントロールバルブ３が中立位置となることにより、第２管路１４とメインポンプ２の吐出回路である主管路１０との連通が遮断され、第１管路１３とタンク１２との連通が遮断される。このことにより、旋回油圧モータ４への圧油の供給は停止されるが、旋回体５の慣性力で旋回油圧モータ４は同方向に回転させられてポンプ作用を行い、第１管路１３内の圧油の圧力を上昇させる。

ここで、設定圧力Ｐｋはステップ（Ｓ２０２）で記憶された操作量信号の最大値Ｘｉｍａｘに基づいて決定される。最大値Ｘｉｍａｘが大きければ、停止時に管路内に残される作動油の圧力が高くなることが想定されるので、設定圧力Ｐｋを高い値に設定する。一方、操作量が小さい場合には、停止時に管路内に残される作動油の圧力が低くなることが想定されるので、設定圧力Ｐｋを低い値に設定する。

ステップ（Ｓ２０５）において、第１管路１３の圧力が設定圧力Ｐｋより大きければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２０６）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０５）に戻る。

ステップ（Ｓ２０６）では、第１管路１３の圧力が設定圧力ＰｋよりΔｐ１以上下がったか否かが判断される。具体的には、圧力センサ２５で取り込んだ第１管路１３の圧力信号と設定圧力（Ｐｋ―Δｐ１）とを比較し、圧力信号が設定圧力（Ｐｋ―Δｐ１）より小さいか否かを判断する。第１管路１３の圧力が設定圧力（Ｐｋ―Δｐ１）より小さければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２０７）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０６）に戻る。

ステップ（Ｓ２０７）では、第１電磁開閉切換弁８ｃを開動作させる。具体的には、コントローラ２９から第１電磁開閉切換弁８ｃの電磁操作部２３に開指令である電流信号を出力する。この結果、第１電磁開閉弁８ｃは開動作し、第１管路１３内の圧油は、第３管路１５を介してダンパ９の入口３０ａから第１チャンバ３２に流入する。第１チャンバ３２に流入した圧油は、ピストン３１を押圧して奥側へ移動させ、ばね３４を圧縮する。このことにより、第１管路１３内の圧油の弾性エネルギがダンパ９のばね３４の弾性エネルギに変換される。ステップ（Ｓ２０７）からは、ステップ（Ｓ２０８）とステップ（Ｓ２０９）とに進む。

ステップ（Ｓ２０８）では、第１管路１３の圧力と第３管路１５の圧力とが略同圧となったか否かが判断される。具体的には、圧力センサ２５で取り込んだ第１管路１３の圧力信号と圧力センサ２７で取り込んだ第３管路１５の圧力信号との差と設定値ΔＰ２とを比較し、圧力差信号（２５−２７）が設定値ΔＰ２より小さいか否かを判断する。圧力差信号（２５−２７）が設定値ΔＰ２より小さければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２１０）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０８）に戻る。

ステップ（Ｓ２０９）では、第１電磁開閉切換弁８ｃの開動作時間が予め設定された時間ΔＴ１より長いか否かが判断される。具体的には、ステップ（Ｓ２０７）における開指令信号発令からタイマをカウント開始し、設定時間ΔＴ１と比較し、第１電磁開閉切換弁８ｃの開動作時間が設定時間ΔＴ１より長いか否かを判断する。開動作時間が設定時間ΔＴ１より長ければ、ＹＥＳと判断されてステップ（Ｓ２１０）へ進み、それ以外の場合には、ステップ（Ｓ２０９）に戻る。

ステップ（Ｓ２１０）では、第１電磁開閉切換弁８ｃを閉動作させる。具体的には、コントローラ２９から第１電磁開閉切換弁８ｃの電磁操作部２３への電流信号を遮断する。ステップ（Ｓ２１０）からは、スタートに戻る。

ステップ（Ｓ２０３）において、コントロールバルブ３が（１）の位置と判断された場合は、ステップ（Ｓ２１１）へ進むが、上述したステップ（Ｓ２０４）と同様な制御アルゴリズムを実行する。

上述した本発明の揺れ戻し防止装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、コントローラ２９による電気制御としたので、各種設定圧力や開閉切換弁の開動作時間などを自由に設定することができる。このことにより、同じシステムでも幅広い機種に適用可能となり、トータルコストの削減ができる。

１ エンジン
２ メインポンプ
３ コントロールバルブ
４ 旋回油圧モータ
５ 旋回体
６ａ 第１安全弁
６ｂ 第２安全弁
７ａ 第１チェック弁
７ｂ 第２チェック弁
８ａ 第１開閉切換弁
８ｂ 第２開閉切換弁
８ｃ 第１電磁開閉切換弁
８ｄ 第２電磁開閉切換弁
９ ダンパ
１０ 主管路
１２ タンク
１３ 第１管路
１４ 第２管路
１５ 第３管路
１６ 排出管路
２９ コントローラ
３０ シリンダ本体
３１ ピストン
３２ 第１チャンバ
３３ 第２チャンバ
３４ ばね

Claims (4)

1. 油圧ポンプと、慣性体を駆動する油圧アクチェータと、前記油圧アクチェータの第１ポートに一端を接続した第１管路と、前記油圧アクチェータの第２ポートに一端を接続した第２管路と、前記第１管路と前記第２管路のいずれか一方を前記油圧ポンプに連通し、前記第１管路と第２管路のいずれか他方をタンクに連通する駆動状態と、前記第１管路と第２管路の前記油圧ポンプまたは前記タンクとの連通を遮断する中立状態とを切り替えるコントロールバルブと、前記第１管路の圧力と前記第２管路の圧力が設定圧力以上のときにその高圧油を前記タンクに流出させる安全弁と、前記第１管路と前記第２管路に前記タンクから作動油を吸い込む吸込弁とを備えた油圧回路に設けられた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、
   前記第１管路に入口側を接続した第１開閉切換弁と、前記第２管路に入口側を接続した第２開閉切換弁と、前記第１開閉切換弁の出口側と前記第２開閉切換弁の出口側と管路を介して接続されたダンパとを備え、
   前記第１または第２開閉切換弁は、前記第１管路または第２管路の圧力が設定圧力以上に上昇後、前記設定圧以下に降下したときに開動作し、前記第１管路または第２管路と前記ダンパとを連通し、
   前記第１または第２開閉切換弁の出口側と入口側との圧力が略同一になったとき、または、前記第１または第２開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに閉動作する制御手段を備える
   ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。
2. 油圧ポンプと、慣性体を駆動する油圧アクチェータと、前記油圧アクチェータの第１ポートに一端を接続した第１管路と、前記油圧アクチェータの第２ポートに一端を接続した第２管路と、前記第１管路と前記第２管路のいずれか一方を前記油圧ポンプに連通し、前記第１管路と第２管路のいずれか他方をタンクに連通する駆動状態と、前記第１管路と第２管路の前記油圧ポンプまたは前記タンクとの連通を遮断する中立状態とを切り替えるコントロールバルブと、前記第１管路の圧力と前記第２管路の圧力が設定圧力以上のときにその高圧油を前記タンクに流出させる安全弁と、前記第１管路と前記第２管路に前記タンクから作動油を吸い込む吸込弁とを備えた油圧回路に設けられた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、
   前記第１管路乃至第３管路の圧力を検出する第１乃至第３圧力検知手段と、前記第１管路に入口側を接続した第１電磁開閉切換弁と、前記第２管路に入口側を接続した第２電磁開閉切換弁と、前記第１電磁開閉切換弁の出口側と前記第２電磁開閉切換弁の出口側と管路を介して接続されたダンパと、前記第１乃至第３圧力検知手段からの各圧力信号を取込み、各圧力信号に応じて前記第１電磁開閉切換弁及び前記第２電磁開閉切換弁に開閉指令を出力するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記第１または第２圧力検知手段からの圧力信号が設定圧力値以上に上昇後、前記設定圧力値以下に降下したときに前記第１または第２電磁開閉切換弁に開指令を出力し、
   前記第１または第２圧力検知手段からの圧力信号が前記第３圧力検知手段からの圧力信号と略同一になったとき、または、前記第１または第２電磁開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに前記第１または第２電磁開閉切換弁に閉指令を出力する電気制御手段を備える
   ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。
3. 請求項１または２に記載の慣性体の揺れ戻し防止装置において、
   前記ダンパは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に摺動可能に設けたピストンと、前記ピストンにより画成された第１チャンバと第２チャンバと、前記第１チャンバと前記第２チャンバとを連通させる絞り孔と、前記第２チャンバ内に設けたばねとを備える
   ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。
4. 請求項２に記載の慣性体の揺れ戻し防止装置において、
   前記コントロールバルブの操作量を検知する操作量検知手段と、
   前記操作量検知手段からの信号をさらに取込む前記コントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記操作量検知手段からの信号に基づいて前記設定圧力値を算出する
   ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。

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