JP2018021405A - 油圧駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動シリンダに作動油を給排するときの動力損失を効率よく低減する。
【解決手段】破砕機9は、破砕アームの開き方向の回動時に第2シリンダ16Bのヘッド側室と収容室S1とを接続し、破砕アームの閉じ方向の回動時において第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が予め設定された設定圧未満のときに収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを接続するとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断し、さらに、破砕アームの閉じ方向の回動時において第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のときに収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断しかつ収容室S1から制御弁23の排出側の通路への作動油の流れを許容するとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを接続するように破砕機9における油圧回路5の状態を切り換える切換弁24を有する。
【選択図】図5

Description

本発明は、一対の破砕アームを有する破砕機を備えた建設機械の油圧駆動装置に関するものである。
従来から、機体と、機体に取り付けられた基端部を有する作業腕と、作業腕の先端部に取り付けられた破砕機と、を備えた建設機械が知られている。
破砕機は、作業腕に取り付けられた破砕機本体と、破砕機本体に対して回動可能に取り付けられた一対の破砕アームと、両破砕アームの先端部が互いに近接及び離間するように破砕アームを回動させる駆動シリンダと、を有する。
駆動シリンダは、機体に設けられた油圧ポンプから吐出された作動油が作業腕に設けられた配管を通じて供給され、かつ、駆動シリンダから導出される作動油が作業腕に設けられた配管を通じて機体に設けられたタンクに導かれることにより作動する。
このように作業腕に設けられた配管を通じて駆動シリンダと油圧ポンプ及びタンクとの間で作動油の授受が行われるため、当該配管において生じる作動油の圧力損失により建設機械の動力損失が大きくなる、という問題がある。
そこで、例えば、特許文献1に記載の破砕機は、駆動シリンダの縮小時に当該駆動シリンダのヘッド側室から導出された作動油を蓄える一方、蓄えられた作動油を駆動シリンダの伸長時に当該駆動シリンダのヘッド側室に供給するアキュムレータを備えている。
この破砕機によれば、破砕アームの開き動作時(駆動シリンダの縮小時)に駆動シリンダから導出される作動油をアキュムレータに導くことにより、作業腕に設けられた配管を通じてタンクに導かれる作動油を低減することができる。
さらに、破砕アームの閉じ動作時(駆動シリンダの伸長時)にアキュムレータに蓄えられた作動油を駆動シリンダに供給することにより、作業腕に設けられた配管を通じて油圧ポンプから駆動シリンダに供給される作動油を低減することができる。
特開2010−242435号公報
特許文献1に記載の破砕機では、アキュムレータにその付勢力を蓄えつつ作動油を収容し、蓄えられた付勢力を用いて収容された作動油を導出することにより建設機械の動力損失の低減を図っているが、アキュムレータの付勢力を蓄えるためには油圧ポンプの動力が用いられる。
ここで、アキュムレータの付勢力は、収容される作動油の量が増加するほど大きくなるため、アキュムレータに十分な量の作動油を収容するために油圧ポンプの動力の消費が大きくなるという問題がある。
特に、ガス室の圧縮により蓄えられる付勢力を利用したアキュムレータは、蓄えられた作動油の量の増加に伴いガス室内の圧力が急激に上昇する特性を有するため、アキュムレータに十分な量の作動油を収容するための油圧ポンプの動力は非常に大きくなる。
本発明の目的は、駆動シリンダに作動油を給排するときの動力損失を効率よく低減することができる油圧駆動装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、機体と前記機体に取り付けられた基端部を有する作業腕とを有する建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、前記作業腕の先端部に取り付けられる破砕機であって、前記作業腕に取り付けられる破砕機本体と、先端部同士が互いに近づく閉じ方向及び前記先端部同士が互いに離れる開き方向に回動可能となるように前記破砕機本体に取り付けられた第1破砕アーム及び第2破砕アームと、伸長動作に応じて前記第1破砕アームを閉じ方向に回動させるとともに縮小動作に応じて前記第1破砕アームを開き方向に回動させる第1シリンダと、伸長動作に応じて前記第2破砕アームを閉じ方向に回動させるとともに縮小動作に応じて前記第2破砕アームを開き方向に回動させる第2シリンダと、前記第2シリンダからの作動油を収容する収容室を有するとともに前記収容室の縮小に伴い当該収容室内の作動油を導出可能な収容容器と、を有する破砕機と、前記機体に設けられ、前記第1シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、前記機体に設けられ、前記第1シリンダに対する作動油の給排を制御する制御弁と、を備え、前記収容容器は、容器本体と、前記容器本体との間で前記収容室を形成するとともに前記容器本体に対して相対変位可能に取り付けられた可動部材と、を有し、両破砕アームの開き方向の回動に応じて前記収容室が拡張しかつ前記両破砕アームの閉じ方向の回動に応じて前記収容室が縮小するように、前記容器本体及び前記可動部材の一方は、両破砕アームの一方に接続され、かつ前記容器本体及び可動部材の他方は、前記両破砕アームの他方及び前記破砕機本体の少なくとも一方に接続され、前記破砕機は、前記第1破砕アームの回動に応じて前記両破砕アームが閉じ方向及び開き方向に回動するように前記第1破砕アームの動力を前記第2破砕アームに伝達する動力伝達機構と、前記両破砕アームの開き方向の回動時に前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続し、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が予め設定された設定圧未満のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断し、さらに、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断しかつ前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを許容するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するように前記破砕機における油圧回路の状態を切り換える切換手段と、を有する、油圧駆動装置を提供する。
本発明によれば、動力伝達機構により第1破砕アームの動力が第2破砕アームに伝達されるため、少なくとも第1シリンダを作動させることによって両破砕アームを閉じ方向及び開き方向に回動させることができる。
また、収容容器は、両破砕アームの開き方向の回動に応じて収容室が拡張する一方、両破砕アームの閉じ方向の回動に応じて収容室が縮小するように破砕機に設けられている。これにより、両破砕アームの回動による動力を利用して収容室を拡張及び縮小することができる。そのため、付勢力を蓄えつつ作動油を収容するとともに蓄えられた付勢力を用いて作動油を導出する従来のアキュムレータと異なり、付勢力を蓄えることなく両破砕アームの動力を用いて第2シリンダから導出される作動油を収容し、収容された作動油を導出することができる。
具体的に、本発明では、切換手段によって両破砕アームの開き方向の回動時に第2シリンダのヘッド側室と収容室とが接続されるため、第2シリンダのヘッド側室から導出される作動油を収容室内に収容することができる。
一方、両破砕アームの閉じ方向の回動時には、切換手段によって収容室と第2シリンダのヘッド側室とが接続されるとともに第1シリンダのヘッド側室と第2シリンダのヘッド側室とが遮断される。これにより、収容室から導出される作動油が第2シリンダのヘッド側室に供給される。
したがって、本発明によれば、付勢力を蓄えることなく、油圧ポンプから作業腕に設けられた配管を通じて第2シリンダのヘッド側室に供給される作動油の流量を低減することができるため、シリンダに作動油を給排するときの動力損失を効率よく低減することができる。
ここで、両破砕アームの閉じ方向の回動時に破砕機にかかる負荷が大きくなり(例えば、両破砕アームにより被処理物を破砕する際に)、切換手段による油圧回路の状態が維持されると、収容室から第2シリンダのヘッド側室に作動油を供給するために収容室内の圧力を第2シリンダのヘッド側室内の圧力よりも高くしなければならない。この場合、収容室内の圧力を上げるために両破砕アームの動力が用いられるため、動力の損失が増加するという課題が生じる。
そこで、本発明では、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機にかかる負荷が大きくなったとき、具体的には第1シリンダのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のときに、切換手段によって収容室と第2シリンダのヘッド側室とが遮断されかつ収容室から制御弁の排出側の通路への作動油の流れが許容されるとともに第1シリンダのヘッド側室と第2シリンダのヘッド側室とが接続される。
これにより、両破砕アームの閉じ方向の回動時に破砕機にかかる負荷が大きくなった状況において収容室内の作動油をより低圧側の通路(制御弁の排出側の通路)に導くことができるため、上述した動力損失の増加を防止することができる。また、第2シリンダのヘッド側室には油圧ポンプからの作動油が供給されるため、第2シリンダを確実に作動させることができる。
なお、本発明において『設定圧』は、破砕機に対する負荷がある程度高い状況(両破砕アームにある程度の推力が要求される状況)における第1シリンダのヘッド側室内の圧力に相当するものである。『設定圧』は、被処理物を破砕する破砕作業を行う際に想定される圧力であり、例えば、被処理物の硬さや強度に応じた圧力に設定されている。なお、設定圧は、油圧回路を保護するために設けられるリリーフ弁に設定されるメインリリーフ圧よりも低く設定されている。
前記油圧駆動装置において、前記切換手段は、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧未満のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断する収容供給位置に切り換えられ、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断しかつ前記収容室を前記制御弁の排出側の通路に接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続する排出位置に切り換えられる切換弁を有することが好ましい。
この態様によれば、両破砕アームの開き方向の回動時、及び両破砕アームの閉じ方向の回動時において比較的に負荷が小さいとき、つまり、第1シリンダのヘッド側室内の圧力が設定圧未満のときに切換弁が収容供給位置に切り換えられる。これにより、両破砕アームの開き方向の回動時に収容室内に第2シリンダからの作動油を収容することができるとともに、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が比較的に小さいときに収容室内に収容された作動油を第2シリンダのヘッド側室に供給することができる。
一方、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が比較的に大きいとき(第1シリンダのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のとき)、切換弁が排出位置に切り換えられる。これにより、収容室内の作動油を低圧側の通路(制御弁の排出側の通路)に導くことができるとともに、第2シリンダのヘッド側室に油圧ポンプから作動油を導くことができる。
そして、上記のような油圧回路の切り換えを1つの切換弁によって低コストで実現することができる。
ここで、前記収容室の最大容積が第2シリンダのヘッド側の最大容積と等しければ、理論上、第2シリンダのヘッド側室と収容室との間で過不足なく作動油をやり取りすることができるものの、この場合、何らかの理由により収容室内の作動油が不足すると第2シリンダにおいてキャビテーションが生じるおそれがある。
そこで、前記油圧駆動装置において、前記収容室の最大容積は、前記第2シリンダのヘッド側室の最大容積よりも大きく、前記切換手段は、前記両破砕アームの開き方向の回動時に前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続する収容位置に切り換えられ、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧未満のときに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断するとともに前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続する供給位置に切り換えられ、さらに、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断する遮断位置に切り換えられる切換弁と、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記収容室内の圧力が予め設定された排出圧未満のときに前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを規制するとともに前記収容室内の圧力が前記排出圧以上のときに前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを許容する排出許容手段と、を有する構成とすることもできる。
この態様によれば、両破砕アームの開き方向の回動時に切換弁が収容位置に切り換えられることにより、第2シリンダだけでなく第1シリンダのヘッド側室からも収容室に作動油を導くことができるため、第2シリンダのヘッド側室の最大容量を超えた量の作動油を収容室内に収容することができる。
また、両破砕アームの閉じ方向の回動時においては、切換弁が供給位置又は遮断位置に切り換えられる。切換弁が供給位置に切り換えられた状況においては、収容室から第2シリンダに作動油が供給される。ここで、切換弁が供給位置に切り換えられた状況で第2シリンダに供給し切れない余剰の作動油、及び、切換弁が遮断位置に切り換えられた状態で切換弁により行き場を失った作動油は、排出許容手段により制御弁を介して排出される。つまり、『排出圧』は、両破砕アームの閉じ方向の回動時において収容室内の作動油が行き場を失った際に生じる収容室内の圧力に相当するものである。
これにより、上記のような第2シリンダにおけるキャビテーションの発生を防止しつつ動力損失を低減することができる。
前記油圧駆動装置において、前記破砕機は、前記第1シリンダのロッド側室と前記第1シリンダのヘッド側室とを接続する再生通路に設けられ前記第1シリンダのロッド側室から前記第1シリンダのヘッド側室への作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制する再生弁と、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が予め設定された再生カット圧未満であるときに前記第1シリンダのロッド側室から前記制御弁の排出側の通路に向けた流れを規制する一方、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記再生カット圧以上であるときに前記第1シリンダのロッド側室から前記制御弁の排出側の通路に向けた作動油の流れを許容する再生カット弁と、をさらに有することが好ましい。
この態様によれば、両破砕アームの閉じ方向の回動時において第1シリンダのロッド側室からヘッド側室へ作動油を再生することにより両破砕アームの閉じ方向の回動を増速することができる。
また、第1シリンダのヘッド側室内の圧力が再生カット圧以上となる状況、つまり、両アームに対して閉じ方向の推力が要求される状況においては、再生カット弁を通じた作動油の流れが許容されることにより前記再生が停止する。これにより、第1シリンダのロッド側室内の圧力を下げて当該第1シリンダの推力を増加することができる。
ここで、設定圧が再生カット圧よりも大きい場合、第1シリンダの推力が確保されているにもかかわらず、この推力が収容室から第2シリンダのヘッド側室へ作動油を供給するため、つまり、収容室内の圧力を上昇するために用いられてしまう。そのため、効率よく推力を増加することができないという問題が生じる。
そこで、前記油圧駆動装置において、前記設定圧は、前記再生カット圧以下に設定されていることが好ましい。
この態様によれば、収容室内の作動油を低圧側(制御弁の排出側)の通路に導いている状態で再生カットを行うことができるため、第1シリンダの推力を効率よく確保することができる。
本発明によれば、駆動シリンダに作動油を給排するときの動力損失を効率よく低減することができる。
本発明の第1実施形態に係る破砕機を有する解体機の全体構成を示す側面図である。 図1の破砕機を拡大して示す正面図であり、両破砕アームが開いた状態を示す。 図2の破砕機の正面図であり、両破砕アームが閉じた状態を示す。 図2の収容容器を拡大して示す断面図である。 図1の解体機に設けられた油圧回路の回路図である。 図5の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの開き方向の回動時の状態を示す。 図5の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が小さい状態を示す。 図5の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が大きい状態を示す。 本発明の第2実施形態に係る破砕機に設けられた油圧回路の回路図である。 図9の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの開き方向の回動時の状態を示す。 図9の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が小さい状態を示す。 図9の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が大きい状態を示す。 本発明の第3実施形態に係る破砕機に設けられた油圧回路の回路図である。 図13の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの開き方向の回動時の状態を示す。 図13の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が小さい状態を示す。 図13の油圧回路の動作を説明するための回路図であり、両破砕アームの閉じ方向の回動時において破砕機に対する負荷が大きい状態を示す。 本発明の第4実施形態に係る破砕機の正面図であり、両破砕アームが開いた状態を示す。 図17の破砕機の正面図であり、両破砕アームが閉じた状態を示す。
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
<第1実施形態(図1〜図8)>
図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る建設機械の一例としての解体機1は、クローラ2aを有する下部走行体2と、下部走行体2上に旋回可能に設けられた上部旋回体3と、上部旋回体3に取り付けられたアタッチメント4と、を備えている。
アタッチメント4は、上部旋回体3に対して回動可能に取り付けられた基端部を有するメインブーム6と、メインブーム6の先端部に対して回動可能に取り付けられた基端部を有するインターブーム7と、インターブーム7の先端部に対して回動可能に取り付けられたアーム8と、アーム8の先端部に回動可能に取り付けられた破砕機9と、を備えている。
また、アタッチメント4は、上部旋回体3に対してメインブーム6を回動させるメインブームシリンダ10と、メインブーム6に対してインターブーム7を回動させるインターブームシリンダ11と、インターブーム7に対してアーム8を回動させるアームシリンダ12と、アーム8に対して破砕機9を回動させる破砕機用シリンダ13と、を備えている。
なお、下部走行体2及び上部旋回体3は、機体に相当し、メインブーム6、インターブーム7及びアーム8は、機体に取り付けられた基端部を有する作業腕に相当する。
図2を参照して、破砕機9は、アーム8の先端部に取り付けられた破砕機本体14と、破砕機本体14に対して回動可能に設けられた第1破砕アーム15A及び第2破砕アーム15Bと、各破砕アーム15A、15Bを回動させる第1シリンダ16A及び第2シリンダ16Bと、第1破砕アーム15Aの動力を第2破砕アーム15Bに伝達する動力伝達機構17と、両破砕アーム15A、15Bの回動に応じて作動油を出し入れ可能な収容容器18と、を備えている。
破砕機本体14は、アーム8の先端部に着脱可能に取り付けられた被取付部14aと、被取付部14aの先端部に設けられたシリンダ取付部14bと、シリンダ取付部14bから先端側に延びるアーム支持部14cと、を有する。被取付部14aは、水平方向に延びる軸J1を中心としてアーム8の先端部に対して回動可能に取り付けられている。シリンダ取付部14bは、軸J1と平行な軸J2、J3を中心として回動可能な状態で各シリンダ16A、16Bの基端部(ロッド側の端部)をそれぞれ支持している。アーム支持部14cは、軸J1と平行な軸J4、J5を中心として回動可能な状態で各破砕アーム15A、15Bをそれぞれ支持している。軸J4、J5は、軸J2、J3の先端側の位置に設けられている。
両破砕アーム15A、15Bは、それらの先端部同士が互いに近づく閉じ方向及び先端部同士が互いに離れる開き方向に軸J4、J5を中心として回動可能となるように破砕機本体14に取り付けられている。また、両破砕アーム15A、15Bは、軸J4、J5によって支持された支持部分と、支持部分よりも先端側に配置された先端部と、支持部分よりも基端側に配置された基端部と、を有する。
第1シリンダ16Aは、その伸長動作(図3参照)に応じて第1破砕アーム15Aを閉じ方向に回動させるとともに、その縮小動作(図2参照)に応じて第1破砕アーム15Aを開き方向に回動させる。具体的に、第1シリンダ16Aの先端部(ヘッド側の端部)は、軸J1と平行な軸(符号省略)を中心として回動可能な状態で第1破砕アーム15Aの基端部に取り付けられている。
第2シリンダ16Bは、その伸長動作(図3参照)に応じて第2破砕アーム15Bを閉じ方向に回動させるとともに、その縮小動作(図2参照)に応じて第2破砕アーム15Bを開き方向に回動させる。具体的に、第2シリンダ16Bの先端部(ヘッド側の端部)は、軸J1と平行な軸(符号省略)を中心として回動可能な状態で第2破砕アーム15Bの基端部に取り付けられている。
動力伝達機構17は、第1破砕アーム15Aの回動に応じて両破砕アーム15A、15Bが閉じ方向及び開き方向に回動するように第1破砕アーム15Aの動力を第2破砕アーム15Bに伝達する。具体的に、動力伝達機構17は、収容容器18と、収容容器18と破砕機本体14とを連結するためのリンク17a〜17fと、を備えている。
以下、図4を参照して収容容器18を説明する。
収容容器18は、第2シリンダ16Bからの作動油を収容する収容室S1を有し、収容室S1の縮小に伴い当該収容室S1内の作動油を導出可能である。具体的に、収容容器18は、容器本体19と、容器本体19との間で収容室S1を形成するとともに容器本体19に対して相対変位可能に取り付けられた可動部材20と、可動部材20から延びる延出部材21と、を備えている。
容器本体19は、円筒状の周壁部と、周壁部の一方の開口(図4の左側の開口)を閉じる底部と、周壁部の他方の開口(図4の右側の開口)を閉じる蓋部と、を有する。周壁部の底部側の端部には、周壁部の内部と外部とに繋がる連通部19aが形成されている。一方、周壁部の蓋部側の端部には、周壁部の内部と外部とに繋がる開放部19bが形成されている。
可動部材20は、容器本体19の底部と対向するとともに容器本体19内に摺動可能に設けられている。具体的に、可動部材20は、容器本体19の周壁部の内部との間における作動油の流通を規制するように当該内面に接触した状態で当該周壁部内に摺動可能に設けられている。これにより、容器本体19内には、可動部材20と底部との間に作動油を収容するための収容室S1が形成されているとともに、可動部材20と蓋部との間に開放部19bにより大気圧に開放された開放室S2が形成されている。
延出部材21は、容器本体19の蓋部を貫通して可動部材20から開放室S2の外側まで延びている。
そして、収容容器18は、図2〜図4に示すように、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動に応じて収容室S1が拡張しかつ両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動に応じて収容室S1が縮小するように、リンク17a〜17fを介して破砕機本体14に取り付けられている。
具体的に、収容容器18は、容器本体19が基端側でかつ延出部材21が先端側に位置するように配置され、この状態で延出部材21の先端部は、破砕機本体14の軸J4、J5よりも基端側でかつ軸J2、J3よりも先端側の部分(図2ではアーム支持部14cの基端部)に接続されている。これにより、容器本体19は、破砕機本体14(延出部材21)に対して先端側及び基端側に移動可能となる。
リンク17aは、延出部材21の先端部に固定されているとともに、リンク17bは、容器本体19の先端部に固定されている。
第1破砕アーム15Aは、リンク17cを介してリンク17aに接続され、リンク17dを介してリンク17bに接続されている。リンク17cの先端部は、軸J1と平行な軸J6を中心として回動可能にリンク17aに取り付けられている一方、リンク17cの基端部は、軸J1と平行な軸J10を中心として回動可能に第1破砕アーム15Aに取り付けられている。また、リンク17dの先端部は、軸J10を中心として回動可能に第1破砕アーム15Aに取り付けられている一方、リンク17dの基端部は、軸J1と平行な軸J8を中心として回動可能にリンク17bに取り付けられている。軸J6は、軸J4、J5よりも基端側に設けられ、軸J8は、軸J2、J3よりも先端側に設けられ、さらに、軸J10は、軸J6よりも基端側でかつ軸J8よりも先端側に設けられている。
同様に、第2破砕アーム15Bは、リンク17eを介してリンク17aに接続され、リンク17fを介してリンク17bに接続されている。リンク17eの先端部は、軸J1と平行な軸J7を中心として回動可能にリンク17aに取り付けられている一方、リンク17eの基端部は、軸J1と平行な軸J11を中心として回動可能に第2破砕アーム15Bに取り付けられている。また、リンク17fの先端部は、軸J11を中心として回動可能に第2破砕アーム15Bに取り付けられている一方、リンク17fの基端部は、軸J1と平行な軸J9を中心として回動可能にリンク17bに取り付けられている。軸J7は、軸J4、J5よりも基端側に設けられ、軸J9は、軸J2、J3よりも先端側に設けられ、さらに、軸J11は、軸J7よりも基端側でかつ軸J9よりも先端側に設けられている。
したがって、図2に示すように、第1破砕アーム15Aが開き方向に回動すると、両リンク17c、17dが軸J10を中心として互いに離れる方向に回動する。これにより、リンク17bがリンク17aから離れる方向に移動する。
このようにリンク17bがリンク17aから離れる方向に移動すると、軸J11が収容容器18に近づくように、リンク17eが軸J7を中心として回動するとともにリンク17fが軸J9を中心として回動する。これにより、第2破砕アーム15Bが開き方向に回動する、つまり、第1破砕アーム15Aの開き方向の動力が第2破砕アーム15Bに伝達される。
一方、図3に示すように、第1破砕アーム15Aが閉じ方向に回動すると、両リンク17c、17dが軸J10を中心として互いに近づく方向に回動する。これにより、リンク17bがリンク17aに近づく方向に移動する。
このようにリンク17bがリンク17aに近づく方向に移動すると、軸J11が収容容器18から遠ざかるように、リンク17eが軸J7を中心として回動するとともにリンク17fが軸J9を中心として回動する。これにより、第1破砕アーム15Aの閉じ方向の動力が第2破砕アーム15Bに伝達される。
そして、図2に示すようにリンク17bがリンク17aから離れることにより、収容容器18の延出部材21が伸長し(収容室S1が拡張し)、図3に示すようにリンク17bがリンク17aに近づくことにより、収容容器18の延出部材21が縮小する(収容室S1が縮小する)。
なお、本実施形態では、両破砕アーム15A、15Bの回動に応じて収容室S1を拡縮するために、延出部材21(可動部材20)が破砕機本体14に接続されているとともに、容器本体19が両破砕アーム15A、15Bに接続されている。しかし、第1実施形態において、容器本体19は、両破砕アーム15A、15Bのうちの一方のみに接続されていても、上記と同様に収容室S1の拡縮を行うことができる。この場合、第1破砕アーム15Aの動力を第2破砕アーム15Bの動力に伝達するための機構を別途設ける必要がある。
そして、図2に示すように、第1シリンダ16Aが縮小して両破砕アーム15A、15Bが閉じ方向に回動するときに収容容器18の収容室S1が拡張するため、第2シリンダ16Bのヘッド側室から導出される作動油を収容室S1に収容することができる。一方、図3に示すように、第1シリンダ16Aが伸長して両破砕アーム15A、15Bが閉じ方向に回動するときに収容容器18の収容室S1が縮小するため、収容室S1から導出される作動油を第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給することができる。
以下、この点を説明するために、解体機1に設けられた油圧回路5の構成について図5を参照して説明する。
油圧回路5は、上部旋回体3(機体)に設けられ、両シリンダ16A、16Bに作動油を供給する油圧ポンプ22と、上部旋回体3(機体)に設けられ、油圧ポンプ22から両シリンダ16A、16Bに対する作動油の給排を制御する制御弁23と、を備えている。
制御弁23は、油圧ポンプ22から両シリンダ16A、16Bへの作動油の給排を停止する中立位置と、油圧ポンプ22からの作動油を第1シリンダ16Aのヘッド側室に供給するとともに第1シリンダ16Aのロッド側室からの戻り油をタンクに導く閉じ位置(図の右側位置)と、油圧ポンプ22からの作動油を両シリンダ16A、16Bのロッド側室に供給するとともにヘッド側室からの戻り油をタンクに導く開き位置(図の左側位置)と、の間で切換可能である。また、制御弁23は、図外の操作レバーが非操作のときに中立位置に付勢され、操作レバーが操作されることにより閉じ位置及び開き位置に切り換えられるパイロット式の切換弁である。
なお、油圧ポンプ22及び制御弁23は、上部旋回体3(図1参照)に設けられている。また、制御弁23と第1シリンダ16Aのヘッド側室とを接続するヘッド側通路R1、及び、制御弁23と両シリンダ16A、16Bのロッド側室とを接続するロッド側通路R2は、上部旋回体3(制御弁23)からメインブーム6、インターブーム7、及びアーム8(つまり、作業腕)を経由して破砕機9(両シリンダ16A、16B)まで延びている。具体的に、ヘッド側通路R1は、制御弁23から第1シリンダ16Aのヘッド側室まで延びている。ロッド側通路R2は、制御弁23から破砕機9まで延びる主通路R2cと、主通路R2cから第1シリンダ16Aのロッド側室まで延びる第1分岐通路R2aと、主通路R2cから第2シリンダ16Bのロッド側室まで延びる第2分岐通路R2bと、を有する。このようにヘッド側通路R1及びロッド側通路R2(主通路R2c)における破砕機9の外側に延びる部分は長距離に亘るため、この部分を通過する作動油には圧力損失が生じ、その結果、解体機1の動力損失が大きくなる。
そこで、収容容器18の収容室S1は、第2シリンダ16Bのヘッド側室から導出された作動油を収容可能となり、収容された作動油をヘッド側室に供給可能となるように第2シリンダ16Bのヘッド側室に接続可能である。
具体的に、破砕機9は、収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを接続するとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断する収容供給位置と、収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断しかつ収容室S1を制御弁23の排出側の通路に接続するとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを接続する排出位置との間で切換可能な切換弁(切換手段)24を有する。
切換弁24は、第2シリンダ16Bのヘッド側室に接続された第2ヘッド側通路R3、収容室S1に接続された収容側通路R4、ヘッド側通路R1から分岐したヘッド側分岐通路R5、及び、ロッド側通路R2(第2分岐通路R2b)から分岐したロッド側分岐通路R6に接続されている。切換弁24の収容供給位置は、第2ヘッド側通路R3と収容側通路R4とを接続するとともに、ヘッド側分岐通路R5及びロッド側分岐通路R6をそれぞれ遮断する。切換弁24の排出位置は、ヘッド側分岐通路R5を第2ヘッド側通路R3に接続するとともに、収容側通路R4とロッド側分岐通路R6とを接続する。
また、切換弁24は、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力(ヘッド側分岐通路R5内の圧力)が予め設定された設定圧未満のときに収容供給位置に付勢されており、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のときに排出位置に切り換えられるパイロット式の切換弁である。具体的に、切換弁24は、ヘッド側分岐通路R5に接続されたパイロットポートを有する。なお、設定圧は、破砕機9(両シリンダ16A、16B)に対する負荷がある程度高い状況における第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力に相当する。本実施形態において、設定圧は、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動により被処理物を破砕する破砕作業を行う際に想定される圧力であり、例えば、被処理物の硬さや強度に応じた圧力に設定されている。なお、設定圧は、油圧回路を保護するために設けられるリリーフ弁(図示せず)に設定されるメインリリーフ圧よりも低く設定されている。
以下、図6〜図8を参照して、油圧回路5の動作を説明する。なお、図6〜図8において、白抜き矢印は、油圧ポンプ22から両シリンダ16A、16Bの少なくとも一方に向かう作動油の流れを示し、塗り潰し矢印は、両シリンダ16A、16Bから導出される作動油(戻り油)の流れを示し、ハッチング入りの矢印は、収容室S1から導出された作動油の流れを示す。
まず、図6に示すように、制御弁23が開き位置に切り換えられると、油圧ポンプ22から作動油は、両シリンダ16A、16Bのロッド側室に導かれるとともに両シリンダ16A、16Bのヘッド側室から作動油が導出され、両シリンダ16A、16Bは縮小する。これにより、両破砕アーム15A、15Bは開き方向に回動し(図2参照)、これに応じて収容容器18は伸長する(収容室S1が拡張する)。
この状態において、第1シリンダ16Aのヘッド側室はヘッド側通路R1及び制御弁23を介してタンクに連通するため、当該ヘッド側室内の圧力は設定圧未満となり、切換弁24は収容供給位置に維持される。したがって、第2シリンダ16Bのヘッド側から導出された作動油は、切換弁24を通じて収容室S1に導かれる。
図7に示すように、制御弁23が閉じ位置に切り換えられると、油圧ポンプ22からの作動油は、第1シリンダ16Aのヘッド側室に導かれるとともに、第1シリンダ16Aのロッド側室内の作動油がロッド側通路R2(第1分岐通路R2a及び主通路R2c)及び制御弁23を通じてタンクに導かれる。これにより、第1シリンダ16Aの伸長に伴い第1破砕アーム15Aが閉じ方向に回動し、当該第1破砕アーム15Aの動力が動力伝達機構17(図2参照)を介して第2破砕アーム15Bに伝達され、当該第2破砕アーム15Bも閉じ方向に回動する。
ここで、両破砕アーム15A、15Bによる被処理物の破砕作業が行われていない軽負荷作業時においては、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧未満であるため、切換弁24は、収容供給位置に維持される。そのため、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動に伴い収容容器18が縮小する(収容室S1が縮小する)と、収容室S1から導出される作動油は、切換弁24を通じて第2シリンダ16Bのヘッド側室に導かれる。
一方、両破砕アーム15A、15Bにより被処理物を破砕する高負荷作業時においては、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧以上となるため、切換弁24は、排出位置に切り換えられる。そのため、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動に伴い収容容器18が縮小する(収容室S1が縮小する)と、収容室S1から導出される作動油は、切換弁24を通じてロッド側通路R2、つまり、制御弁23を通じてタンクに導かれる。また、第2シリンダ16Bのヘッド側室には、切換弁24を通じて油圧ポンプ22から吐出された作動油が供給される。
以上説明したように、動力伝達機構17により第1破砕アーム15Aの動力が第2破砕アーム15Bに伝達されるため、少なくとも第1シリンダ16Aを作動させることによって両破砕アーム15A、15Bを閉じ方向及び開き方向に回動させることができる。
また、収容容器18は、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動に応じて収容室S1が拡張する一方、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動に応じて収容室S1が縮小するように破砕機9に設けられている。これにより、両破砕アーム15A、15Bの回動による動力を利用して収容室S1を拡張及び縮小することができる。そのため、付勢力を蓄えつつ作動油を収容するとともに蓄えられた付勢力を用いて作動油を導出する従来のアキュムレータと異なり、付勢力を蓄えることなく両破砕アーム15A、15Bの動力を用いて第2シリンダ16Bから導出される作動油を収容し、収容された作動油を導出することができる。
具体的に、切換弁24によって両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時に第2シリンダ16Bのヘッド側室と収容室S1とが接続されるため、第2シリンダ16Bのヘッド側室から導出される作動油を収容室S1内に収容することができる。
一方、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時には、切換弁24によって収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とが接続されるとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とが遮断される。これにより、収容室S1から導出される作動油が第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給される。
したがって、付勢力を蓄えることなく、油圧ポンプ22から作業腕(メインブーム6、インターブーム7、及びアーム8)に設けられた配管を通じて第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給される作動油の流量を低減することができるため、シリンダ16A、16Bに作動油を給排するときの動力損失を効率よく低減することができる。
ここで、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時に破砕機9にかかる負荷が大きくなり(例えば、両破砕アーム15A、15Bにより被処理物を破砕する際に)、切換弁24による油圧回路5の状態が維持されると、収容室S1から第2シリンダ16Bのヘッド側室に作動油を供給するために収容室S1内の圧力を第2シリンダ16Bのヘッド側室内の圧力よりも高くしなければならない。この場合、収容室S1内の圧力を上げるために両破砕アーム15A、15Bの動力が用いられるため、動力の損失が増加するという課題が生じる。
そこで、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において破砕機9にかかる負荷が大きくなったとき、具体的には第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のときに、切換弁によって収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とが遮断されかつ収容室S1から制御弁23の排出側の通路への作動油の流れが許容されるとともに第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とが接続される。
これにより、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時に破砕機9にかかる負荷が大きくなった状況において収容室S1内の作動油をより低圧側の通路(制御弁23の排出側の通路)に導くことができるため、上述した動力損失の増加を防止することができる。また、第2シリンダ16Bのヘッド側室には油圧ポンプ22からの作動油が供給されるため、第2シリンダ16Bを確実に作動させることができる。
また、第1実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時、及び両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において比較的に負荷が小さいとき、つまり、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧未満のときに切換弁24が収容供給位置に切り換えられる。これにより、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時に収容室S1内に第2シリンダ16Bからの作動油を収容することができるとともに、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において破砕機9に対する負荷が比較的に小さいときに収容室S1内に収容された作動油を第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給することができる。
一方、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において破砕機9に対する負荷が比較的に大きいとき(第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が設定圧以上のとき)、切換弁24が排出位置に切り換えられる。これにより、収容室S1内の作動油を低圧側の通路(制御弁23の排出側の通路)に導くことができるとともに、第2シリンダ16Bのヘッド側室に油圧ポンプ22から作動油を導くことができる。
そして、上記のような油圧回路5の切り換えを1つの切換弁24によって低コストで実現することができる。
<第2実施形態(図9〜図12)>
以下、本発明の第2実施形態に係る破砕機9について説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
第2実施形態に係る破砕機9は、第1シリンダ16Aのロッド側室(ロッド側通路R2の第1分岐通路R2a)と第1シリンダ16Aのヘッド側室(ヘッド側分岐通路R5)とを接続する再生通路R7に設けられた再生弁25と、第1分岐通路R2aにおける再生通路R7との合流点よりも制御弁23側の位置に設けられた再生カット弁26と、を有する。
再生弁25は、第1シリンダ16Aのロッド側室(第1分岐通路R2a)から第1シリンダ16Aのヘッド側室(ヘッド側分岐通路R5)への作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制する。また、再生弁25は、制御弁23が開き位置に切り換えられたときのロッド側通路R2内の圧力をパイロット圧として利用して閉じ方向に付勢される。
再生カット弁26は、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力(ロッド側分岐通路R6内の圧力)が予め設定された再生カット圧未満であるときに第1シリンダ16Aのロッド側室から制御弁23の排出側の通路に向けた第1分岐通路R2a内の作動油の流れを規制する一方、制御弁23から第1シリンダ16Aのロッド側室に向けた作動油の流れを許容する。一方、再生カット弁26は、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が再生カット圧力以上であるときに第1シリンダ16Aのロッド側室から制御弁23の排出側の通路に向けた第1分岐通路R2a内の作動油の流れを許容する。第2実施形態において、再生カット圧は、切換弁24の設定圧と同等の圧力に設定されている。
以下、図10〜図12を参照して油圧回路5の動作について説明する。
図10に示すように制御弁23が開き位置に切り換えられると、第1実施形態と同様に、第1シリンダ16Aの縮小に伴い第1破砕アーム15Aが開き方向に回動し、第1破砕アーム15Aの動力が伝達された第2破砕アーム15Bも開き方向に回動する。両破砕アーム15A、15Bの回動に応じて収容容器18が伸長し(収容室S1が拡張し)、第2シリンダ16Bのヘッド側室から導出された作動油が収容室S1内に収容される。なお、この状況においては、ロッド側通路R2内の圧力が高圧となるため、再生弁25は閉じ方向に付勢されている。
図11に示すように、制御弁23が閉じ位置に切り換えられると、ロッド側通路R2内の圧力が低くなるため、再生弁25の閉じ方向の付勢が解除される。また、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において両破砕アーム15A、15Bによる被処理物の破砕作業が行われていない軽負荷の状況においては、第1シリンダ16Aのヘッド側室(ヘッド側分岐通路R5)内の圧力が設定圧及び再生カット圧未満であるため、切換弁24が収容供給位置に維持されるとともに再生カット弁26が第1シリンダ16Aのロッド側室から制御弁23の排出側の通路に向けた作動油の流れを規制する位置に維持される。したがって、第1シリンダ16Aのロッド側室から導出された作動油が再生弁25を通じて当該第1シリンダ16Aのヘッド側室に導かれる。これにより、第1シリンダ16Aを増速することができる。また、収容容器18の収容室S1から導出された作動油は、切換弁24を通じて第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給される。
一方、図12に示すように、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において両破砕アーム15A、15Bにより被処理物を破砕する高負荷の状況においては、切換弁24が排出位置に切り換えられるとともに再生カット弁26が第1シリンダ16Aのロッド側室から制御弁23の排出側の通路に向けた作動油の流れを許容する位置に切り換えられる。これにより、第1シリンダ16Aのロッド側室から導出された作動油は、再生カット弁26を通じて制御弁23の排出側の通路(ヘッド側通路R1及びヘッド側分岐通路R5よりも低圧側の通路)に導かれる。そのため、第1シリンダ16Aの推力を確保することができる。また、収容容器18の収容室S1から導出された作動油は切換弁24を通じてロッド側通路R2に導かれるとともに、第2シリンダ16Bのヘッド側室には、油圧ポンプ22から作動油が供給される。
第2実施形態によれば、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において第1シリンダ16Aのロッド側室からヘッド側室へ作動油を再生することにより両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動を増速することができる。
また、第1シリンダ16Aのヘッド側室内の圧力が再生カット圧以上となる状況、つまり、両破砕アーム15A、15Bに対して閉じ方向の推力が要求される状況においては、再生カット弁26を通じた作動油の流れが許容されることにより前記再生が停止する。これにより、第1シリンダ16Aのロッド側室内の圧力を下げて当該第1シリンダ16Aの推力を増加することができる。
ここで、設定圧が再生カット圧よりも大きい場合、第1シリンダ16Aの推力が確保されているにもかかわらず、この推力が収容室S1から第2シリンダ16Bのヘッド側室へ作動油を供給するため、つまり、収容室S1内の圧力を上昇するために用いられてしまう。そのため、効率よく推力を増加することができないという問題が生じる。
そこで、第2実施形態では、前記設定圧が前記再生カット圧と同等に設定されている。
これにより、収容室S1内の作動油を低圧側(制御弁23の排出側)の通路に導いている状態で再生カットを行うことができるため、第1シリンダ16Aの推力を効率よく確保することができる。
なお、上記の効果は設定圧を再生カット圧以下に設定することにより得ることができるが、第2実施形態のように設定圧と再生カット圧とを揃えることにより、設定圧を可能な限り大きくすることにより動力損失の低減効果を最大限に得つつ、推力を効率よく確保することができる。
<第3実施形態(図13〜図16)>
以下、本発明の第3実施形態に係る破砕機9について説明する。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
第1及び第2実施形態における収容容器18の最大容積は、第2シリンダ16Bのヘッド側室の最大容積と略同等に設定されている。これに対し、第3実施形態に係る破砕機9は、第2シリンダ16Bのヘッド側室の最大容積よりも大きな最大容積を有する収容容器18を備えている。
また、第3実施形態に係る破砕機9は、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時において両シリンダ16A、16Bのヘッド側室から導出された作動油を収容容器18の収容室S1に収容し、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時に収容室S1内の作動油を第2シリンダ16Bのヘッド側室に供給するとともに余剰の作動油をタンクに導くように構成されている。
具体的に、破砕機9は、第2ヘッド側通路R3、収容側通路R4及びヘッド側分岐通路R5に接続された切換弁27と、ロッド側通路R2の第1分岐通路R2aと収容側通路R4とを接続するロッド側分岐通路(排出許容手段)R8と、ロッド側分岐通路R8に設けられた排出許容弁(排出許容手段)28と、を備えている。
切換弁27は、第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断するとともに第2シリンダ16Bのヘッド側室と収容室S1とを接続する供給位置(図13の中央位置)と、第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室と収容室S1とを接続する収容位置(図13の下位置)と、第1シリンダ16Aのヘッド側室と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを接続するとともに収容室S1と第2シリンダ16Bのヘッド側室とを遮断する遮断位置(図13の上位置)と、の間で切換可能である。
切換弁27の供給位置は、第2ヘッド側通路R3と収容側通路R4とを接続するとともにヘッド側分岐通路R5を遮断する。切換弁27の収容位置は、第2ヘッド側通路R3と収容側通路R4とヘッド側分岐通路R5とを接続する。切換弁27の遮断位置は、第2ヘッド側通路R3とヘッド側分岐通路R5とを接続するとともに収容側通路R4を遮断する。
また、切換弁27は、供給位置に付勢されており、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時にロッド側通路R2内の圧力をパイロット圧として用いて収容位置に切り換えられる一方、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時においてヘッド側分岐通路R5内の圧力が設定圧以上となったときに当該圧力をパイロット圧として用いて遮断位置に切り換えられる。
ロッド側分岐通路R8及び排出許容弁28は、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において収容室S1内の圧力が予め設定された排出圧未満のときに収容室S1から制御弁23の排出側の通路への作動油の流れを規制するとともに収容室S1内の圧力が排出圧以上のときに収容室S1から制御弁23の排出側の通路への作動油の流れを許容する排出許容手段に相当する。
排出許容弁28は、その一次側(収容室S1側)の圧力が二次側(制御弁23側)の圧力を超えたときに一次側から二次側への作動油の流れを許容するチェック弁と、チェック弁を閉じ方向に付勢するばねと、を有する。ばねは、チェック弁を開放するための圧力、つまり、排出圧を定義する。ここで、排出圧は、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時において収容室S1内の作動油が行き場を失ったときに収容室S1内に生じる圧力に相当するものとして設定されている。
なお、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時における軽負荷時においては、収容室S1の縮小と第2シリンダ16Bのヘッド側室の拡張とが同時に起きるため、収容室S1内の圧力の上昇は少ない。また、排出許容弁28からタンクまでの排出配管の長さは、収容容器18から第2シリンダ16Bのヘッド側室までの供給配管の長さと比較して格段に長い。そのため、排出配管の直径が供給配管の直径よりも極めて大きく設定されている等の特段の事情がなければ、排出配管を流れる際の圧力損失は供給配管を流れる際の圧力損失よりも大きくなり、排出許容弁28のばねを省略しても収容室S1内の作動油は、供給配管を優先して流れる。つまり、この場合には、排出許容手段からばねを省略しても、収容室S1内の圧力が排出圧未満の状態において収容室S1から制御弁23の排出側の通路に作動油が流れることを規制することができる。この場合、排出圧は、供給配管における圧力損失と排出配管における圧力損失との関係によって規定される。
以下、図14〜図16を参照して、油圧回路5の動作を説明する。
図14に示すように制御弁23が開き位置に切り換えられると、油圧ポンプ22から両シリンダ16A、16Bのロッド側室に作動油が供給されるとともに、両シリンダ16A、16Bのヘッド側室から作動油が導出される。ここで、排出許容弁28は、ロッド側通路R2内の圧力をパイロット圧として用いて供給位置に切り換えられるとともに、排出許容弁28のチェック弁は、油圧ポンプ22の吐出圧によって閉じ方向に付勢されている。これにより、両シリンダ16A、16Bのヘッド側室から導出された作動油は、排出許容弁28を通じて収容容器18の収容室S1に導かれる。収容室S1が作動油で満たされると、余剰の作動油は、ヘッド側通路R1を通じてタンクに導かれる。
図15に示すように、制御弁23が閉じ位置に切り換えられると、第2実施形態と同様に、第1シリンダ16Aのロッド側室から導出された作動油が再生弁25を介して第1シリンダ16Aのヘッド側室に導かれる。また、ロッド側通路R2の圧力が低下することに伴い、切換弁27は、供給位置に切り換えられる。これにより、収容室S1内の作動油は、切換弁27を介して第2シリンダ16Bのヘッド側室に導かれる。収容室S1内には第2シリンダ16Bのヘッド側室の最大容量を超える余剰の作動油が収容されているため、第2シリンダ16Bにおけるキャビテーションの発生を防止することができる。また、第2シリンダ16Bのヘッド側室の全てが作動油で満たされると収容室S1内の圧力が排出圧以上となるため、余剰の作動油は、排出許容弁28を介してタンクに導かれる。
図16に示すように、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時に当該両破砕アーム15A、15Bにより被処理物を破砕する高負荷の状況においては、上述のように、第1シリンダ16Aのロッド側室から導出された作動油は、再生カット弁26を通じてタンクに導かれる(再生が終了する)。また、この状況においては、切換弁27が遮断位置に切り換えられる。これにより、油圧ポンプ22からの作動油が両シリンダ16A、16Bのヘッド側室に供給されることにより推力を確保することができる。さらに、収容室S1内の作動油は、切換弁27が遮断位置に切り換えられることによって行き場を失うため、収容室S1内の圧力が排出圧以上となり、収容室S1内の作動油は、排出許容弁28を介してタンクに導かれる。
第3実施形態によれば、両破砕アーム15A、15Bの開き方向の回動時に切換弁27が収容位置に切り換えられることにより、第2シリンダ16Bだけでなく第1シリンダ16Aのヘッド側室からも収容室S1に作動油を導くことができるため、第2シリンダ16Bのヘッド側室の最大容量を超えた量の作動油を収容室S1内に収容することができる。
また、両破砕アーム15A、15Bの閉じ方向の回動時においては、切換弁27が供給位置又は遮断位置に切り換えられる。切換弁27が供給位置に切り換えられた状況においては、収容室S1から第2シリンダ16Bに作動油が供給される。ここで、切換弁27が供給位置に切り換えられた状況で第2シリンダ16Bに供給し切れない余剰の作動油、及び、切換弁が遮断位置に切り換えられた状態で切換弁27により行き場を失った作動油は、ロッド側分岐通路R8及び排出許容弁28(排出許容手段)により制御弁を介して排出される。
これにより、第2シリンダ16Bにおけるキャビテーションの発生を防止しつつ動力損失を低減することができる。
<第4実施形態(図17及び図18)>
以下、第4実施形態に係る破砕機9を説明する。
第4実施形態に係る破砕機9は、上述した実施形態における動力伝達機構17に代えて動力伝達機構29を備えている。
動力伝達機構29は、第1破砕アーム15Aの回動に従い軸J4とともに回動する第1ギヤ29aと、第1ギヤ29aに噛合するとともに第2破砕アーム15Bの回動に従い軸J5とともに回動する第2ギヤ29bと、を有する。
したがって、図17及び図18に示すように、第1シリンダ16Aにより第1破砕アーム15Aが回動することにより、両破砕アーム15A、15Bが閉じ方向及び開き方向に回動するように第1破砕アーム15Aの動力が両ギヤ29a、29bを介して第2破砕アーム15Bに伝達される。
また、第4実施形態に係る破砕機9は、収容容器18に代えて収容容器30を備えている。収容容器30は、収容室S1と開放室S2が収容容器18のそれとは逆に配置されている。
具体的に、収容容器30は、容器本体31と、容器本体31との間で収容室S1を形成するとともに容器本体31に対して相対変位可能に取り付けられた可動部材32と、可動部材32から延びる延出部材33と、を有する。
容器本体31は、円筒状の周壁部と、周壁部の一方の開口(図17の左側の開口)を閉じる底部と、周壁部の他方の開口(図17の右側の開口を閉じる蓋部と、を有する。
可動部材32は、容器本体31の底部と対向するとともに容器本体32内に摺動可能に設けられている。容器本体31内には、可動部材32と底部との間に作動油を収容するための収容室S1が形成されているとともに可動部材32と蓋部との間に大気圧に開放された開放室S2が形成されている。
延出部材33は、容器本体19の底部を貫通して可動部材32から収容室S1の外側まで延びている。
容器本体31の端部は、第1破砕アーム15Aの軸J4よりも基端側の部分に接続され、延出部材33の端部は、第2破砕アーム15Bの軸J5よりも基端側の部分に接続されている。
これにより、図17に示すように、両破砕アーム15A、15Bが開き方向に回動することにより収容室S1が拡張し、両破砕アーム15A、15Bが閉じ方向に回動することにより収容室S1が縮小する。
第4実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
ただし、第4実施形態の収容容器30は、収容室S1内を延出部材33が存在することにより前記実施形態の収容容器18と比較して収容室S1の容積を大きくすることが困難である。したがって、収容室S1の大容量化する場合には、前記実施形態における収容容器18を採用することが好ましい。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の態様を採用することもできる。
切換弁24、27は、油圧パイロット式に限定されず、電磁弁でもよい。この場合、切換手段は、圧力センサと、圧力センサの検出結果を用いて電磁弁に指令を出力するコントローラとを有していればよい。
切換弁24、27の設定圧は、再生カット圧以下であればよい。例えば、再生カット弁のパイロットラインに絞りを設けることにより、再生カット弁のパイロットポートに対して切換弁24、27よりも低いパイロット圧を供給することができる。しかし、第2〜第4実施形態のように両圧を同等にすれば動力損失を最大限に図りつつ推力を確実に確保することができる。
R7 再生通路
R8 ロッド側分岐通路(排出許容手段の一例)
S1 収容室
1 解体機(建設機械の一例)
2 下部走行体(機体の一例)
3 上部旋回体(機体の一例)
5 油圧回路
6 メインブーム(作業腕の一例)
7 インターブーム(作業腕の一例)
8 アーム(作業腕の一例)
9 破砕機
15A 第1破砕アーム
15B 第2破砕アーム
16A 第1シリンダ
16B 第2シリンダ
17、29 動力伝達機構
18、30 収容容器
20、32 可動部材
22 油圧ポンプ
23 制御弁
24、27 切換弁
25 再生弁
26 再生カット弁
28 排出許容弁

Claims (5)

  1. 機体と前記機体に取り付けられた基端部を有する作業腕とを有する建設機械に設けられる油圧駆動装置であって、
    前記作業腕の先端部に取り付けられる破砕機であって、前記作業腕に取り付けられる破砕機本体と、先端部同士が互いに近づく閉じ方向及び前記先端部同士が互いに離れる開き方向に回動可能となるように前記破砕機本体に取り付けられた第1破砕アーム及び第2破砕アームと、伸長動作に応じて前記第1破砕アームを閉じ方向に回動させるとともに縮小動作に応じて前記第1破砕アームを開き方向に回動させる第1シリンダと、伸長動作に応じて前記第2破砕アームを閉じ方向に回動させるとともに縮小動作に応じて前記第2破砕アームを開き方向に回動させる第2シリンダと、前記第2シリンダからの作動油を収容する収容室を有するとともに前記収容室の縮小に伴い当該収容室内の作動油を導出可能な収容容器と、を有する破砕機と、
    前記機体に設けられ、前記第1シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
    前記機体に設けられ、前記第1シリンダに対する作動油の給排を制御する制御弁と、を備え、
    前記収容容器は、容器本体と、前記容器本体との間で前記収容室を形成するとともに前記容器本体に対して相対変位可能に取り付けられた可動部材と、を有し、両破砕アームの開き方向の回動に応じて前記収容室が拡張しかつ前記両破砕アームの閉じ方向の回動に応じて前記収容室が縮小するように、前記容器本体及び前記可動部材の一方は、両破砕アームの一方に接続され、かつ前記容器本体及び可動部材の他方は、前記両破砕アームの他方及び前記破砕機本体の少なくとも一方に接続され、
    前記破砕機は、前記第1破砕アームの回動に応じて前記両破砕アームが閉じ方向及び開き方向に回動するように前記第1破砕アームの動力を前記第2破砕アームに伝達する動力伝達機構と、前記両破砕アームの開き方向の回動時に前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続し、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が予め設定された設定圧未満のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断し、さらに、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断しかつ前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを許容するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するように前記破砕機における油圧回路の状態を切り換える切換手段と、を有する、油圧駆動装置。
  2. 請求項1に記載の油圧駆動装置であって、
    前記切換手段は、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧未満のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断する収容供給位置に切り換えられ、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断しかつ前記収容室を前記制御弁の排出側の通路に接続するとともに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続する排出位置に切り換えられる切換弁を有する、油圧駆動装置。
  3. 請求項1に記載の油圧駆動装置であって、
    前記収容室の最大容積は、前記第2シリンダのヘッド側室の最大容積よりも大きく、
    前記切換手段は、前記両破砕アームの開き方向の回動時に前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続する収容位置に切り換えられ、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧未満のときに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断するとともに前記第2シリンダのヘッド側室と前記収容室とを接続する供給位置に切り換えられ、さらに、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記設定圧以上のときに前記第1シリンダのヘッド側室と前記第2シリンダのヘッド側室とを接続するとともに前記収容室と前記第2シリンダのヘッド側室とを遮断する遮断位置に切り換えられる切換弁と、前記両破砕アームの閉じ方向の回動時において前記収容室内の圧力が予め設定された排出圧未満のときに前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを規制するとともに前記収容室内の圧力が前記排出圧以上のときに前記収容室から前記制御弁の排出側の通路への作動油の流れを許容する排出許容手段と、を有する、油圧駆動装置。
  4. 請求項1〜3の何れか1項に記載の油圧駆動装置であって、
    前記破砕機は、前記第1シリンダのロッド側室と前記第1シリンダのヘッド側室とを接続する再生通路に設けられ前記第1シリンダのロッド側室から前記第1シリンダのヘッド側室への作動油の流れを許容する一方、その逆向きの流れを規制する再生弁と、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が予め設定された再生カット圧未満であるときに前記第1シリンダのロッド側室から前記制御弁の排出側の通路に向けた流れを規制する一方、前記第1シリンダのヘッド側室内の圧力が前記再生カット圧以上であるときに前記第1シリンダのロッド側室から前記制御弁の排出側の通路に向けた作動油の流れを許容する再生カット弁と、をさらに有する、油圧駆動装置。
  5. 請求項4に記載の油圧駆動装置であって、
    前記設定圧は、前記再生カット圧以下に設定されている、油圧駆動装置。
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