JP2014149044A - Hydraulic control system, and construction machine having the same mounted thereon - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に搭載する油圧制御システムとそれを搭載した建設機械に係るもので、整地作業を容易としてかつ他のホースや油圧制御弁等の付帯部品を必要とすることなく、安全性にも配慮し、容易にフロート機能を付加できる油圧制御システムとそれを搭載した建設機械に関する。 The present invention relates to a hydraulic control system mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator and a construction machine including the hydraulic control system, which facilitates leveling work and requires additional parts such as other hoses and hydraulic control valves. The present invention also relates to a hydraulic control system capable of easily adding a float function in consideration of safety and a construction machine equipped with the hydraulic control system.
フロート機能は、油圧ショベル等の建設機械を用いて均一な整地作業を行う場合に、建設機械のブームの下降時にブームシリンダのロッド側ポートとヘッド側ポートの両流路を互いに連通させ、作動油を油圧タンクに帰還させる機能である。 The float function allows the hydraulic cylinder to connect the flow paths of the rod side port and head side port of the boom cylinder to each other when the leveling work is performed uniformly using a construction machine such as a hydraulic excavator. Is a function to return the oil to the hydraulic tank.
この機能によりブームが自重のみにより下降し、前記建設機械のアームの操作により各油圧シリンダに一定な低負荷を形成し、該当作業の地面の形状に従ってブームを上下方向に移動させ、整地作業を容易に行うようにする。また、油圧ポンプから吐き出される作動油を他の作業装置で使用することができるから、省エネルギーとなる。 With this function, the boom is lowered only by its own weight, and by operating the arm of the construction machine, a constant low load is formed on each hydraulic cylinder, and the boom is moved up and down according to the shape of the ground of the corresponding work, facilitating leveling work To do. Moreover, since the working oil discharged from the hydraulic pump can be used in other work devices, energy is saved.
例えば、特許文献1では、「油圧ポンプから吐き出される作動油を使用せずにブームを自重により下降させながら、均平整地作業を行える」ようにするために、「第1、2油圧ポンプ1,2及びパイロットポンプ3と、操作レバー8と、フロート機能を選択するフロート機能スイッチとアームシリンダ、スイング装置及び走行装置と、ブームシリンダ5,5a、バケットシリンダ及び走行装置と、これらの起動、停止及び方向切換を制御するメインコントロールバルブ4と、フロート機能スイッチのオンの作動時に切り換えられるソレノイド弁7と、フロート機能スイッチがオンの状態でブームをダウン操作するときに切り換えられ、ブームシリンダ5,5aのラージチェンバー側とスモールチェンバー側の両流路を連通させ、作動油を油圧タンク24に帰還させるフロートバルブ9と、フロートバルブ
9内に装着され、ブームの急下降を防止するホールディング用ロジックポペットとを含む」ことについての提案がなされている。
For example, in Patent Document 1, in order to be able to “perform leveling work while lowering the boom by its own weight without using hydraulic oil discharged from the hydraulic pump”, the “first, second
すなわち、方向切換弁等の主油圧制御弁以外に、補助油圧制御弁を設け、さらに、それぞれを接続する油圧配管を設ける提案となっている。 That is, it has been proposed to provide an auxiliary hydraulic control valve in addition to a main hydraulic control valve such as a direction switching valve, and further to provide a hydraulic pipe for connecting the auxiliary hydraulic control valves.
ところで、特許文献1は配管内及び補助油圧制御弁内の圧力損失があり、効率低下を招くと共に建設機械の機器レイアウトも複雑となり、機器のメンテナンスに対して大きな支障が生じ、また、製造コストやメンテナンスコストにも課題を生じることとなる。 By the way, in Patent Document 1, there is a pressure loss in the piping and the auxiliary hydraulic control valve, which leads to a decrease in efficiency and a complicated equipment layout of the construction machine, which causes a great hindrance to the maintenance of the equipment. There will also be a problem with the maintenance cost.
本発明は、上記問題を解決させる為になされたものであって、方向切換弁等の主油圧制御弁以外に、補助油圧制御弁を設けることなく、その結果、配管内及び補助油圧制御弁内の圧力損失が無く、効率低下が生じないと共に建設機械の機器レイアウトも複雑とならない油圧制御システムとそれを搭載した建設機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem, and without providing an auxiliary hydraulic control valve other than the main hydraulic control valve such as a direction switching valve, as a result, in the piping and the auxiliary hydraulic control valve. It is an object of the present invention to provide a hydraulic control system and a construction machine equipped with the hydraulic control system, in which there is no pressure loss, the efficiency is not reduced, and the equipment layout of the construction machine is not complicated.
前記の課題を解決するために、本発明に係る油圧制御システムは、建設機械のブームやアームに対し、第一ポンプ用スプールと第二ポンプ用の合流用スプールと各スプールに対してシリンダ保護用の安全弁を備える油圧制御システムにおいて、第一ポンプ用のブームシリンダヘッド側接続ボートに安全弁と外部信号により操作可能なパイロットチェック弁を有するとともに、第一ポンプ用のブームシリンダロッド側接続ボートと制御弁内部で接続される第二ポンプ用の合流スプール側にも前記パイロットチェック弁を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a hydraulic control system according to the present invention is designed to protect a boom and an arm of a construction machine from a cylinder for a spool for a first pump, a confluence spool for a second pump, and each spool. In the hydraulic control system including the safety valve, the boom cylinder head side connection boat for the first pump has a safety check valve and a pilot check valve operable by an external signal, and the boom cylinder rod side connection boat for the first pump and the control valve. The pilot check valve is also provided on the merging spool side for the second pump connected internally.
また、本発明に係る油圧制御システムは、建設機械のブームやアームに対し、第一ポンプ用スプールと第二ポンプ用の合流用スプールと各スプールに対してシリンダ保護用の安全弁を備える油圧制御システムにおいて、第一ポンプ用のブームシリンダヘッド側接続ボートに安全弁を備え,第二ポンプ用ブームシリンダヘッド側接続ボートに外部信号により操作可能なパイロットチェック弁を備え、第一ポンプ用のブームシリンダロッド側接続ボートと制御弁内部で接続される第二ポンプ用の合流スプール側にも前記パイロットチェック弁を有することを特徴とする。 In addition, a hydraulic control system according to the present invention includes a first pump spool, a confluence spool for a second pump, and a cylinder protection safety valve for each spool with respect to a boom and an arm of a construction machine. In the first pump, the boom cylinder head side connection boat is provided with a safety valve, the second pump boom cylinder head side connection boat is provided with a pilot check valve operable by an external signal, and the first pump boom cylinder rod side The pilot check valve is also provided on the side of the confluence spool for the second pump connected to the connection boat inside the control valve.
さらに、本発明に係る建設機械は、本発明に係る油圧制御システムを搭載する。 Furthermore, the construction machine according to the present invention is equipped with the hydraulic control system according to the present invention.
本発明に係る建設機械によれば、建設機械のブームやアームに対し、第一ポンプ用スプールと第二ポンプ用の合流用スプールと各スプールに対してシリンダ保護用の安全弁を備える油圧制御システムにおいて、第一ポンプ用のブームシリンダヘッド側接続ボートに安全弁と外部信号により操作可能なパイロットチェック弁を有するとともに、第一ポンプ用のブームシリンダロッド側接続ボートと制御弁内部で接続される第二ポンプ用の合流スプール側にも前記パイロットチェック弁を有することにより、方向切換弁等の主油圧制御弁以外に、補助油圧制御弁を設けることなく、その結果、配管内及び補助油圧制御弁内の圧力損失が無く、効率低下が生じないと共に建設機械の機器レイアウトも複雑とならない油圧制御システムとそれを搭載した建設機械を提供することができる。 According to the construction machine of the present invention, in the hydraulic control system including the first pump spool, the second pump merging spool, and the cylinder protection safety valve for each spool with respect to the boom and arm of the construction machine. The first pump boom cylinder head side connection boat has a safety valve and a pilot check valve that can be operated by an external signal, and the second pump connected to the first cylinder boom cylinder rod side connection boat inside the control valve By providing the pilot check valve also on the merging spool side, there is no auxiliary hydraulic control valve other than the main hydraulic control valve such as a directional switching valve, and as a result, the pressure in the pipe and the auxiliary hydraulic control valve Equipped with a hydraulic control system with no loss, no reduction in efficiency, and no complicated equipment layout of construction machinery. It is possible to provide a construction machine.
図1乃至4を用いて、本発明に係る油圧制御システムの構成について2つの実施例を通して説明する。 The configuration of the hydraulic control system according to the present invention will be described through two embodiments with reference to FIGS.
図1に、本発明に係る油圧制御システムの実施例1における油圧回路図を示す。本発明に係る油圧制御弁は、第一のポンプ1と、第二のポンプ6と、図示せぬパイロットポンプと、図示せぬ操作量に比例して操作信号を出力する操作レバーとを備える。
FIG. 1 shows a hydraulic circuit diagram in a first embodiment of a hydraulic control system according to the present invention. The hydraulic control valve according to the present invention includes a first pump 1, a
第一のポンプ1の吐出流路である高圧通路2には、前記操作レバーの操作によるパイロットポンプからのパイロット信号圧によって切り換えられ、切り替え時に第一のポンプ1からブーム装置と、アーム装置等に供給される作動油を制御する第一ポンプ用ブームスプール3と、合流通路33を介して連結される第一ポンプ用アーム合流スプール30が設けられる。
The
また、第二のポンプ6の吐出流路である高圧通路7には、前記操作レバーの操作によるパイロットポンプからのパイロット信号圧によって切り換えられ、切り替え時に第二のポンプ6からブーム装置と、アーム装置等に供給される作動油を制御する第二ポンプ用ブーム合流スプール8が合流通路9を介して、第二ポンプ用アーム合流スプール10が設けられる。
The
第一ポンプ用ブームスプール3および第二ポンプ用ブーム合流スプール8とブームシリンダヘッド側ポート4とブームシリンダロッド側ポート5を有するブームシリンダが連結され、その合流通路9に第一ポンプ用ブームスプール3とブームシリンダヘッド側ポート4との間にパイロットチェック弁17と安全弁18が設けられる。ブームシリンダヘッド側ポート4は合流通路9を介して、第一ポンプ用ブームスプール3および第二ポンプ用ブーム合流スプール8と連結する。
A boom cylinder having a first pump boom spool 3 and a second pump boom merge spool 8, a boom cylinder head side port 4 and a boom cylinder
一方、第一ポンプ用アーム合流スプール30と第二ポンプ用アーム合流スプール10とがアームシリンダヘッド側ポート11とアームシリンダロッド側ポート12を有するアームシリンダと連結される。
On the other hand, the first pump
ブームシリンダロッド側ポート5は、合流通路32を介して、第一ポンプ用ブームスプール3および第二ポンプ用ブーム合流スプール8と連結する。合流通路9と合流通路32は、それぞれ安全弁18を介してタンク15と連結される。
The boom cylinder
さらに、合流通路9と合流通路32は、パイロットチェック弁17と連結され、これらは、ソレノイド切換弁16に連結される。
Further, the merging
以上の構成に対して、図1に示される本発明に係る油圧制御システムの動作について説明する。 With respect to the above configuration, the operation of the hydraulic control system according to the present invention shown in FIG. 1 will be described.
第一のポンプ1から高圧通路2を通り、第一ポンプ用ブームスプール3を介し、ブームシリンダヘッド側ポート4、又、第一ポンプ用ブームスプール3を反対側に切換える事によって、ブームシリンダロッド側ポート5に作動油が供給される第二のポンプ6から高圧通路7を通り、第二ポンプ用ブーム合流スプール8を通り、制御弁内部の合流通路9を介しブームシリンダヘッド側ポート4に作動油が供給され、又、第二ポンプ用ブーム合流スプール8を反対側に切換えた場合にはブームシリンダロッド側ポート5に供給されない油圧回路になっている。制御弁内部の合流通路32は排出に使用する。ブームシリンダヘッド側ポート4、アームシリンダロッド側ポート12にはリーク低減弁31が具備されている。
By switching the boom cylinder head side port 4 or the first pump boom spool 3 to the opposite side via the first pump boom spool 3 from the first pump 1, the boom cylinder rod side The hydraulic oil is supplied to the
次にアームについて説明する。第二のポンプ6から高圧通路7を通り、第二ポンプ用アーム合流スプール10を介し、アームシリンダヘッド側ポート11、反対側に切換えた場合、アームシリンダロッド側ポート12に作動油が供給される。又、第一のポンプ1から高圧通路2を通り第一ポンプ用アーム合流スプール30を介し、制御弁内部の合流通路34を通り、アームシリンダヘッド側ポート11、反対側に切換えた場合、制御弁内部の合流通路33を通り、アームシリンダロッド側ポート12に作動油が供給される。各スプールは供給と同時にシリンダからの排出を同時に行うが、図1の実施例では第一ポンプ用ブームスプール3は両側切換時、第二ポンプ用ブーム合流スプール8は供給のみ、メインポペット21は両側切換時、第一ポンプ用アーム合流スプール30はアームシリンダヘッド側ポート11からの排出のみを行う。
Next, the arm will be described. When the
図2に、本発明に係る油圧制御システムの実施例2における油圧回路図を示す。特に実施例1と異なる点について説明する。図1との大きな差異は、合流通路9に連結されるパイロットチェック弁36の位置である。実施例1では、パイロットチェック弁17は第一ポンプ用ブームスプール3よりもブームシリンダヘッド側ポート4側に設けられているのに対して、実施例2では、パイロットチェック弁36を第二ポンプ用ブーム合流スプール8よりもブームシリンダヘッド側ポート4から離れた位置に設けられている。
FIG. 2 shows a hydraulic circuit diagram in
以上の構成に対して、本発明に係る油圧制御システムの実施例2の動作として、大型油圧ショベルの場合にブームシリンダヘッド側ポート4は第二ポンプ用ブーム合流スプール8から配管を介し作動油を供給可能となっている。第一ポンプ用ブームスプール3は両側切換時、第二ポンプ用ブーム合流スプール8はブームシリンダヘッド側ポート4の排出のみを行う。第二ポンプ用アーム合流スプール10は両側切換時、第一ポンプ用アーム合流スプール30はアームシリンダヘッド側ポート11からの排出のみを行う。
(パイロットチェック弁について)
With respect to the above configuration, as an operation of the hydraulic control system according to the second embodiment of the present invention, in the case of a large hydraulic excavator, the boom cylinder head side port 4 supplies the hydraulic oil from the second pump boom merging spool 8 via the piping. Supply is possible. When the first pump boom spool 3 is switched on both sides, the second pump boom joining spool 8 only discharges the boom cylinder head side port 4. When the second pump
(About pilot check valve)
図4にソレノイド切換弁16からの外部信号により操作可能なパイロットチェック弁17の構造及び作動を示す。これは一例として、安全弁と同じ油圧制御弁のハウジングポケットに取り付けられる構造としている。外部信号(油圧信号)はピストン19で受ける。
FIG. 4 shows the structure and operation of a
ピストン19に外部信号が無い場合は、シリンダ接続ポート20からの圧抽はメインポペット21の背圧室22に入り、更にスリーブ23に内装されるチェック弁24を通り、更に通路25を介して、ポペット26の背圧室27に入る。背圧室27はポペット26で閉じられている。その結果メインポペット21は、メインポペット21の面積差{al(通路29の面積)−a2(シリンダ接続ポート20の面積)}に比例した油圧によってスリーブ28に押し付けられ、タンク15とは連通しない。一方、油圧ショベルはシリンダが負圧になるのを避ける為に、安全弁にもタンク15からシリンダ接続ポート20への作動油の供給(メイクアップ機能)を有している。従って、本パイロットチェック弁17も同機能を有している。
When there is no external signal in the
その機能について説明する。タンク15の圧力が高くなった場合、背圧室22とシリンダ接続ポート20の圧力は同じであり、タンク15の圧力>シリンダ接続ポート20圧力となる。従って、以下の式で示される。
The function will be described. When the pressure in the
次に、ピストン19に外部信号が無い場合と有る場合について説明をする。上記同様、ピストン19に外部信号が無い場合は、シリンダ接続ポート20からの圧油はメインポペット21の背圧室22に入り、更にスリーブ23に内装されるチェック弁24を通り、更に通路25を介して、ポペット26の背圧室27に入る。
Next, the case where there is no external signal in the
一方、ピストン19に外部信号がある場合は、外部信号(油圧信号)によりピストン19は紙面右方に移動し、背圧室27の圧力はスリーブ28、29を通りタンク15に連通する。従って、メインポペット21の背圧室22の圧力はタンク15の圧力と概ね同等となり、面積差に抗してメインポペット21は開きタンク15と連通する。外部信号が有る場合にタンク15の圧力が高くなった場合でもタンク15の圧力はチェック弁24において背圧室22への流入は妨げられ、上記同様、タンク15の作動油はシリンダ接続ポート20へ供給される。
On the other hand, when the
更に、ブーム14が上げられた状態でフロート機能に切換った場合には、ブームシリンダヘッド側ポート4が急にタンク15に連通する為、ブーム14が急に下降することになり安全性を欠く事になる。ブーム14が上げられた状態ではブームシリンダヘッド側4の圧力は通常(土砂が無い場合)10〜l4MPa程度になることが分かっている。又、ブーム14が地面に着いている場合はブームシリンダヘッド側4の油圧が低い状態になる。従ってシリンダ接続ポート20からの圧油はポペット26の背圧室27に入り、フロート機能に切換わる外部信号の圧力はピストン19とポペット26の面積比A1/A2で決まることになる。低い圧力の外部信号で切換るようにしておくことで、ブーム14が地面に着いているかを判断可能である。この面積比A1/A2を、適正に決める事で、安全性の高いフロート機能を付加できる油圧制御システムを提供する事ができる。
Further, when switching to the float function while the
1 第一のポンプ
2 高圧通路
3 第一ポンプ用ブームスプール
4 ブームシリンダヘッド側ポート
5 ブームシリンダロッド側ポート
6 第二のポンプ
7 高圧通路
8 第二ポンプ用ブーム合流スプール
9 合流通路
10 第二ポンプ用アーム合流スプール
11 アームシリンダヘッド側ポート
12 アームシリンダロッド側ポート
14 ブーム
15 タンク
16 ソレノイド切換弁
17 パイロットチェック弁
18 安全弁
19 ピストン
20 シリンダ接続ポート
21 メインポペット
22 背圧室
23 スリーブ
24 チェック弁
25 通路
26 ポペット
27 背圧室
28、29 スリーブ
30 第一ポンプ用アーム合流スプール
31 リーク低減弁
32 合流通路
33 合流通路
34 合流通路
36 パイロットチェック弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st pump 2 High pressure path 3 1st pump boom spool 4 Boom cylinder
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