JP2014505810A - 建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】掘削、積込作業を行うためにブーム及びスイングを操作する複合作動に際して、作業環境に応じてブームアップ及びスイング装置の駆動速度を調整するための油圧制御システムを提供すること。
【解決手段】作業環境に応じて作業モードを選択できる作業モード選択スイッチと、ブームアップ駆動を行うためにブーム操作レバーを操作するときに、作業モード選択スイッチの操作に応じて制御信号圧を出力する電磁比例制御弁と、第１の油圧ポンプとスイング装置制御用スプールとの間の流路に設けられ、電磁比例制御弁からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変流量制御弁と、作業モード選択スイッチを操作するときに選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプールとブーム合流用スプールに供給される流量を制御可能なように種々の作業モードが予め設定されて保存されるコントローラと、を備える油圧制御システム。
【選択図】図２

Description

本発明は、掘削機などの建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムに係り、特に、掘削、積込作業を行うためにブーム及びスイング装置を操作する複合作動に際して、作業環境に応じてブームアップ及びスイングの駆動速度を調整（マッチング）して円滑に作業を行うことのできる建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムに関する。

図１に示す従来の技術による建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムは、エンジン（図示せず）に接続される可変容量型第１及び第２の油圧ポンプ１、２（以下、第１及び第２の油圧ポンプという）と、第１の油圧ポンプ１に接続されるスイング装置及び作業装置用のアクチュエータ（アームシリンダなどをいう）と、第２の油圧ポンプ２に接続される作業装置用のアクチュエータ（ブームシリンダなどをいう）と、第１及び第２の油圧ポンプ１、２からスイング装置及び作業装置用のアクチュエータにそれぞれ供給される作動油を制御する流量制御弁（ＭＣＶ）３と、を備える。

図中の符号１１は、ブームアップ駆動に際して第１の油圧ポンプ１の作動油を第２の油圧ポンプ２に合流させるブーム合流用のスプールである。

このため、ブーム操作レバー４を操作してブームスプール５及びブーム合流用スプール１１を切り換えるため、第２の油圧ポンプ２からブームスプール５を通って供給される作動油と、第１の油圧ポンプ１からブーム合流用スプール１１を通って供給される作動油との合流によってブームシリンダを駆動してブームをアップ駆動する。

これに対し、スイング装置用の操作レバー（図示せず）を操作してスイング装置制御用スプール６を切り換えるため、第１の油圧ポンプ１からスイング装置制御用スプール６を通って供給される作動油によってスイング装置を駆動して上部旋回体を旋回させる。

掘削、積込作業などのブーム及びスイング装置の複合操作に際しては、第２の油圧ポンプ２からの作動油はブームスプール５を通ってブームシリンダを駆動し、第１の油圧ポンプ１からの作動油はブーム合流用スプール１１とスイング装置制御用スプール６の前端の圧力差によって振り分けられてそれぞれブームシリンダとスイング装置に供給される。

一方、掘削、積込作業を行う際、掘削深さまたはダンプ車両の高さなど種々の作業環境に応じてブームアップ及びスイング駆動速度の調整が求められる。すなわち、第１の油圧ポンプ１からブーム合流用スプール１１とスイング装置制御用スプール６に供給される作動油の振分量の制御が求められる。

従来の技術による油圧制御システムにおいては、第１の油圧ポンプ１からブーム合流用スプール１１とスイング装置制御用スプール６に振り分けられて供給される流量が固定されているため、一種類の作業環境に適したブームアップ及びスイング駆動速度の調整が行われる。これにより、作業装置の円滑な調整のためには、運転者の操作経験によるブーム及びスイング装置の操作レバーを複合的（並行的）に操作して作業を行うため、操作性及び作業効率が低下してしまうという問題点がある。

本発明の目的は、掘削、積込作業を行うためにブーム及びスイング装置を操作する複合作動（並行作動）に際して、掘削深さまたはダンプ車両の高さなどの種々の作業環境に応じて求められるブームアップ及びスイングの駆動速度を運転者が調整して円滑に作業を行うことのできる建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムを提供することである。

本発明の他の目的は、掘削、積込作業を行うときに、運転室キャブ内において作業環境に求められる作業モードを選択する場合に、選択された作業モードに応じてブーム合流用スプールとスイング装置制御用スプールに振り分けられる流量が調整されてブームシリンダ及びスイング装置に供給される流量が制御されることにより、運転者が要求する作業条件に応じてブーム及びスイングの駆動速度を調整することのできる建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムを提供することである。

本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムは、
可変容量型第１及び第２の油圧ポンプと、第１の油圧ポンプに接続されるスイング装置及び作業装置用のアクチュエータと、第２の油圧ポンプに接続される作業装置用のアクチュエータと、第１及び第２の油圧ポンプからスイング装置及び作業装置用のアクチュエータにそれぞれ供給される作動油を制御する流量制御弁と、を備える建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムであって、
作業環境に応じて予め設定された作業モードを選択できる作業モード選択スイッチと、
ブームアップ駆動を行うためにブーム操作レバーを操作すると、その操作量に応じたパイロット信号圧が吐出されるパイロット流路に設けられ、作業モード選択スイッチの操作に応じて制御信号圧を出力する電磁比例制御弁と、
第１の油圧ポンプとスイング装置制御用スプールとの間の流路に設けられ、電磁比例制御弁からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変流量制御弁と、
作業モード選択スイッチを操作すると、選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプール及びブーム合流用スプールに供給される流量を制御可能なように作業環境に応じて種々の作業モードが予め設定されて保存されるコントローラと、をさらに備え、
掘削、積込作業を行うためにブームアップ及びスイング装置を操作する複合作動に際して、運転者が作業環境に応じて任意の作業モードを選択する場合に、選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプールとブーム合流用スプールに供給される流量を可変調節してブーム及びスイング装置の駆動速度を調整する。

さらに好適な実施形態によれば、上述の電磁比例制御弁は、流量制御弁の内部に取り付けられる。

上述の電磁比例制御弁は、流量制御弁の外部に取り付けられる。

上述の可変流量制御弁としては、電磁比例制御弁からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変オリフィスが使用される。

上述した構成を有する本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムは、下記のメリットを有する。

掘削、積込作業を行うためにブーム及びスイング装置を操作する複合作動に際して、掘削深さまたはダンプ車両の高さなどの種々の作業環境に応じて求められるブームアップ及びスイング装置の駆動速度を調整して作業を行うので、作業能率が向上する。

また、掘削、積込作業を行うときに、運転室キャブ内において作業環境に求められる任意の作業モードを選択する場合に、運転者が要求する作業条件に応じてブーム及びスイング装置の駆動速度が調整されるので、運転者の使い勝手が向上する。

従来の技術による建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムの要部抜粋図である。 本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムの要部抜粋図である。 本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムの効果を説明するためのグラフである。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述するが、これは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明を容易に実施できる程度に詳細に説明するためのものであり、これにより本発明の技術的な思想及び範疇が限定されることはない。

図２に示す本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動（並行駆動）油圧制御システムは、
可変容量型第１及び第２の油圧ポンプ１、２と、第１の油圧ポンプ１に接続されるスイング装置及び作業装置用のアクチュエータと、第２の油圧ポンプ２に接続される作業装置用のアクチュエータと、第１及び第２の油圧ポンプ１、２からスイング装置及び作業装置用のアクチュエータにそれぞれ供給される作動油を制御する流量制御弁３と、を備える建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムであって、
作業環境に応じて予め設定された作業モードを選択できる作業モード選択スイッチ８と、
ブームアップ駆動を行うためにブーム操作レバー４を操作すると、その操作量に応じたパイロット信号圧が吐出されるパイロット流路７に設けられ、作業モード選択スイッチ８の操作に応じて制御信号圧を出力する電磁比例制御弁９と、
第１の油圧ポンプ１とスイング装置制御用スプール６との間の流路に設けられ、電磁比例制御弁９からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変流量制御弁１０と、
作業モード選択スイッチ８を操作すると、選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプール６及びブーム合流用スプール１１に供給される流量を制御可能なように作業環境に応じて種々の作業モードが予め設定されて保存されるコントローラ（図示せず）と、をさらに備え、
掘削、積込作業を行うためにブームアップ及びスイング装置を操作する複合作動に際して、運転者が作業環境に応じて任意の作業モードを選択する場合に、選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプール６とブーム合流用スプール１１に供給される流量を可変調節してブーム及びスイング装置の駆動速度を調整する。

上述の電磁比例制御弁（ＥＰＰＲＶ）９は、流量制御弁（ＭＣＶ）３の内部に取り付けてもよい。このとき、上述の電磁比例制御弁９は、電磁比例減圧弁（ＥＰＰＲＶ）から構成されてもよく、流量制御弁（ＭＣＶ）３の内部に取り付けてもよい。

上述の電磁比例制御弁９は、流量制御弁３の外部に取り付けてもよい。

上述の可変流量制御弁１０としては、電磁比例制御弁９からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変オリフィスが使用可能である。

図中の符号１１は、ブームアップ駆動に際して第１の油圧ポンプ１の作動油を第２の油圧ポンプ２に合流させるブーム合流用のスプールである。

以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムの使用例について詳述する。

図２及び図３に示すように、ブーム操作レバー４を操作してブームアップ駆動し、スイング装置の駆動により上部旋回体を旋回させて掘削、積込作業を行う場合に、運転室キャブ内の運転者が作業モード選択スイッチ８を操作して掘削作業現場の地面高さの状態またはダンプ車両の高さなどの種々の作業環境に適した任意の作業モードを選択する。

ブーム操作レバー４のブームアップ操作に応じてブーム操作レバー４を通るパイロット信号圧の一部はブームスプール５に供給されてブームスプール５を切り換える。これにより、第２の油圧ポンプ２から吐き出される作動油は、ブームスプール５を通ってブームシリンダ（図示せず）に供給されてブームアップ駆動する。

一方、ブーム操作レバー４を通るパイロット信号圧の一部は、パイロット流路７に設けられた電磁比例制御弁９に供給される。このとき、電磁比例制御弁９は、作業モード選択スイッチ８の操作によって選択された作業モードに相当する選択信号に比例するようにパイロット信号圧を出力する。

これにより、電磁比例制御弁９を通る信号圧が可変流量制御弁１０に供給されるので、可変流量制御弁１０の開口面積が制御される。すなわち、選択された作業モードに応じて電磁比例制御弁９から出力される信号圧に比例するように可変流量制御弁１０の直径が調節される。

このため、第１の油圧ポンプ１から吐き出されてスイング装置制御用スプール６に供給される流量が選択された作業モードに合うように減少され、ブーム合流用スプール１１に供給される流量は増大する。すなわち、第１の油圧ポンプ１からブーム合流用スプール１１に供給される流量が増大するので、上部旋回体のスイング駆動よりもブームアップ駆動が相対的に速く行われ、その結果、車両への積込作業を安全に行うことができる。

これにより、ブームアップ及びスイング装置の操作レバーをフルストロークに操作して複合駆動を行う場合に、ブームアップ及びスイングの調整が行われるので、運転者が希望する方向に掘削、積込作業を便利に行うことができる。

図３に示すように、作業モード選択スイッチ８の操作によって選択された作業モード（例えば、図３のグラフ曲線「ａ」をいう）に合うように電磁比例制御弁９から出力されるパイロット信号圧Ｐｉ１に比例して、第１の油圧ポンプ１からの作動油がブームシリンダに供給されることを確認することができる。

以上述べたように、本発明の実施形態に係る建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムによれば、掘削、積込作業を行うためにブーム及びスイング装置を操作する複合作動に際して、掘削深さまたはダンプ車両の高さなどの種々の作業環境に応じて求められるブームアップ及びスイング装置の駆動速度を調整することができる。掘削、積込作業に際して運転室キャブ内において作業環境に求められる任意の作業モードを選択する場合に、運転者が要求する作業条件に応じてブーム及びスイング装置の駆動速度が調整されるので、利便性及び操作性が確保される。

１ 可変容量型第１の油圧ポンプ
２ 可変容量型第２の油圧ポンプ
３ 流量制御弁（ＭＣＶ）
４ ブーム操作レバー
５ ブームスプール
６ スイング装置制御用スプール
７ パイロット流路
８ 作業モード選択スイッチ
９ 電磁比例制御弁（ＥＰＰＲＶ）
１０ 可変流量制御弁
１１ ブーム合流用スプール

Claims (4)

1. 可変容量型第１及び第２の油圧ポンプと、第１の油圧ポンプに接続されるスイング装置及び作業装置用のアクチュエータと、第２の油圧ポンプに接続される作業装置用のアクチュエータと、第１及び第２の油圧ポンプからスイング装置及び作業装置用のアクチュエータにそれぞれ供給される作動油を制御する流量制御弁と、を備える建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システムであって、
   作業環境に応じて予め設定された作業モードを選択できる作業モード選択スイッチと、
   ブームアップ駆動を行うためにブーム操作レバーを操作すると、その操作量に応じたパイロット信号圧が吐出されるパイロット流路に設けられ、前記作業モード選択スイッチの操作に応じて制御信号圧を出力する電磁比例制御弁と、
   前記第１の油圧ポンプと前記スイング装置制御用スプールとの間の流路に設けられ、前記電磁比例制御弁からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変流量制御弁と、
   前記作業モード選択スイッチを操作すると、選択された作業モードに応じてスイング装置制御用スプール及びブーム合流用スプールに供給される流量を制御可能なように作業環境に応じて種々の作業モードが予め設定されて保存されるコントローラと、をさらに備え、
   掘削、積込作業を行うためにブームアップ及び前記スイング装置を操作する複合作動に際して、運転者が作業環境に応じて任意の作業モードを選択する場合に、選択された作業モードに応じて前記スイング装置制御用スプールと前記ブーム合流用スプールに供給される流量を可変調節してブーム及びスイング装置の駆動速度を調整することを特徴とする建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システム。
2. 前記電磁比例制御弁は、前記流量制御弁の内部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システム。
3. 前記電磁比例制御弁は、前記流量制御弁の外部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システム。
4. 前記可変流量制御弁は、前記電磁比例制御弁からの制御信号圧に比例して開口面積が可変調節される可変オリフィスが使用されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械のブーム−旋回複合駆動油圧制御システム。