JP2583832B2

JP2583832B2 - 油圧アクチユエ−タの自動速度制御回路

Info

Publication number: JP2583832B2
Application number: JP62020038A
Authority: JP
Inventors: 諭宮岡
Original assignee: Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPS63190903A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、可変容量形ポンプの吐出圧油により作動
する複数のアクチュエータのうち、１または複数の油圧
アクチュエータを作動させる時のみ、その作業内容に適
した速度に、自動的に吐出油量が変わる油圧回路に関す
る。

従来の技術可変容量形ポンプの吐出圧油を複数の油圧切換弁から
なる油圧切換弁により切換え、各種作動用の油圧シリン
ダ、油圧モータなどの油圧アクチュエータに供給し、そ
の作動の組合わせによって目的の作業を行う建設機械、
作業用機械は、従来は、それぞれの作業内容に応じた作
業装置の速度が得られるように、油圧ポンプ、油圧アク
チュエータの容量および油圧回路を具えた専用機械が使
用されていたが、近年に至り、作業形態やニーズの変化
にともない、１台の機械を多目的に利用し、しかも専用
機械と同等の能力・性能を有する機械を導入することに
より、機械の稼動率を向上させ、経済性を計ろうとする
傾向が強くなりつつある。

例えば、油圧ショベルの本体をそのまま利用し、フロ
ントアタッチメントを交換することにより、本来、掘削
専用機械であった油圧ショベルを、クレーン作業用に使
用したり、ウインチ機能のあるアタッチメントを装着
し、油圧ショベル本体の圧油を使用して油圧ウインチと
して使用することがなされている。

このような場合、例えば、旋回速度について考察する
と、油圧ショベルにおける上部旋回体の旋回動作は、１
回の掘削・積込みに対して、少なくとも２回は旋回の起
動・停止は必要であり、しかも、短時間に作動を完了し
なければ作業能率が上らないので、旋回用の油圧でモー
タに多量の圧油を供給して旋回速度を早くするような設
計となっている。ところが、この油圧ショベルの本体に
クレーンアタッチメントを装着して、クレーン作業をす
るとき、油圧ショベルのときと同様の旋回速度でクレー
ン作業をしようとすると、つり上げたつり荷が、遠心
力、旋回惰力に影響されるので、所望の位置決めが非常
に困難であるばかりでなく、不慮の事故をも起こしかね
ない。

また、油圧ショベルのアーム先端に油圧ウインチを装
着し、油圧ショベルのバケット作動用の圧油を利用して
ウインチを作動させる場合、本来の油圧ショベルのバケ
ット作動用油圧シリンダへは、一般に、ブームやアーム
作動用の油圧シリンダに比し、少量の圧油しか供給され
ないので、ウインチの速度を早くしたり、強力にしたり
することが困難であった。

このようなことに対応するため、前者の場合は特定の
技量を有する運転者が運転操作に従事したり、後者のと
きは、機械の仕様を変更する改造をしたりする以外に、
従来技術では、運転者がその都度、操作装置を操作し
て、可変容量ポンプの圧油吐出量を加減することによる
油圧アクチュエータの速度を減速したり、増速したりす
る方法がとられていた。

この従来技術の一例を第６図の油圧系統図により説明
する。この図は、基本的なクローラ式油圧ショベルの油
圧系統図であり、２個のメインポンプと２個の油圧切換
弁群とから構成されており、この油圧ショベルをクレー
ンとして使用する場合の例である。

図において101はメインポンプで、その吐出圧油は油
圧切換弁群Ａに流入し、ブーム第１速用油圧切換弁5,ア
ーム第２速用油圧切換弁6,バケット用油圧切換弁7,左走
行用油圧切換弁８の何れかが、パイロット弁108の操作
レバを操作することにより切換えられると、その油圧切
換弁と管路により接続された油圧アクチュエータ（図示
せず）は作動する。また、102は他のメインポンプで、
上記と同様、その吐出圧油は油圧切換弁群Ｂに流入し、
ブーム第２速用油圧切換弁9,アーム第１速用油圧切換弁
10,旋回用油圧切換弁11,右走行用油圧切換弁12により、
それぞれの油圧アクチュエータを作動させるようになっ
ている。３はパイロットポンプで、その吐出圧油はリリ
ーフ弁14の作用により規定の圧力に保持され、管路111
を通り、複数のパイロット弁108の油圧源となり、この
パイロット弁108の何れかの操作レバを操作することに
より、パイロット圧がパイロット管路（図示なし）を通
って各油圧切換弁5,6,7,8,9,10,11,12のパイロット油室
に、それぞれ流出入して該当油圧切換弁を切換える。

さらに、管路111から分岐した管路112は、電磁切換弁
107に通じている。この電磁切換弁107は、常時はばねの
付勢力によりイ位置にあり、管路112に通じる内部油路
は閉路されているが、スイッチ109を閉じ、電源110によ
り励磁されると、イ位置からロ位置に切換わって、内部
油路は開路し、その出力ポートは、イ位置ではタンク40
に通じていた管路113によりメインポンプ101,102の流量
調節弁Ｃ′,D′のパイロット油室104,106に通じる。

以上の構成の油圧回路を有する油圧ショベルを、本来
のショベルアタッチメント付で使用するときは、スイッ
チ109を開路したまま、パイロット弁108の任意の操作レ
バを操作して掘削作業を行うのであるが、この状態の油
圧回路のまま、フロントアタッチメントとしてクレーン
アタッチメントを装着して、例えば、旋回用油圧切換弁
11を操作すると、この機械の上部旋回体は、油圧ショベ
ルの場合と同様に、強力で、す早い旋回がなされ、クレ
ーン作業には不向きであるばかりでなく、危険である。

そこで、クレーンアタッチメント装着時には、予め、
スイッチ109を閉路しておいてから操作を開始する。す
なわち、スイッチ109を閉路し、電源110が電磁切換弁10
7を励磁すると、該電磁切換弁はイ位置からロ位置に切
換わり、管路112,113は連通して、パイロットポンプ３
の吐出圧油は、管路111,112,電磁切換弁107のロ位置油
路，管路113を通って、流量調整弁Ｃ′,D′のパイロッ
ト油室104,106に導かれ、メインポンプ101,102の吐出油
量を低減させる。従って、油圧切換弁群Ｂに流入するメ
インポンプ102からの流入油量は少なく、旋回用油圧切
換弁11を操作したとき、旋回用油圧アクチュエータに供
給される油量は、油圧ショベル使用時におけるそれより
も少量で、旋回速度も制限されるので、安全なクレーン
作業ができる。

なお、流量調整弁Ｃ′,D′におけるパイロット油室10
3,105は動力補償用のパイロット油室であり、それぞれ
のアクチュエータに加わる負荷の大小により変化するメ
インポンプ101,102の吐出圧力を管路38,39で導き、吐出
圧力が増大したとき、ポンプ駆動用の原動機（図示な
し）が過負荷とならないように、吐出油量の制限を自動
的に行うものであるが、前記のパイロット油室104,106
に信号圧力が加わったときは、メインポンプ1,2の吐出
圧力には関係なく、その吐出油量はこの信号圧力に従い
増減する。

第７図は、流量調整弁Ｃ′,D′によって制御されるメ
インポンプ101,102の吐出油量，吐出圧力の関係を線図
により示しており、吐出圧力がP₀以下のときは最大の吐
出油量Q₁を保持するが、吐出圧力がP₀を越え、規定の最
大圧力P₁に近づくに従い、吐出油量はQ₁からQ₀へと減少
していく。また、スイッチ109を閉路すると、吐出圧力
Ｐが低いときでも最大吐出油量はQ₁よりも減量されたQ₂
となり、前述の旋回速度も遅くなる。

また、他の従来技術の実施例として、たとえば、特開
昭61−171901号公報に示されたように、複数の油圧切換
弁をそれぞれ専用のリモコン弁の二次圧により切換え、
共通の可変容量形メインポンプからのと出圧油を複数の
アクチュエータへと、給排制御するように構成した油圧
回路において、上記複数のリモコン弁の二次圧のうち、
何れか１つでも所定値以上の信号圧力が発生すると、そ
れを取出し、その信号圧力でもってメインポンプの吐出
油量を最小値から最大値まで、所望の設定値に調整する
手段が述べられているが、上記吐出油量の設定は、その
時の作業内容および作動させようとするアクチュエータ
に応じて運転者が設定するものであるから、作動させよ
うとするアクチュエータ毎に設定がえをしない限り、円
滑な作業が行なえないか、または、前述した従来技術の
一例で述べたと同様、予めメインポンプの吐出油量を或
るアクチュエータの作動に好適なように設定して、他の
アクチュエータの作動速度を犠牲にすることとなり、全
体的な作業能率の向上には役立たない。

発明が解決しようとする問題点油圧アクチュエータの速度を、本来の性能以外の速度
に制御するために、前述のような従来技術によるメイン
ポンプの吐出油量の増減操作を、運転者からの操作信号
により行う方法にすると、メインポンプの吐出油量は速
度制御をしようとする油圧アクチュエータに必要な油量
に設定してしまうので、その油圧アクチュエータを使用
しないときにおいても、上記メインポンプ系列の油圧切
換弁群に属する油圧切換弁で作動する他の油圧アクチュ
エータの速度も制御され、作業能率が低下したり、危険
をともなう結果となる。また、所定の油圧アクチュエー
タを作動させる毎に、メインポンプの吐出量を増減させ
る操作を、その都度、行うことは運転操作が煩雑とな
り、誤操作の原因ともなる。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決するため、この発明は次のような
構成としている。すなわち、イ．メインポンプに、動力補償用以外に、その吐出油量
を、外部からの信号圧力により増減させるパイロット油
室を有する流量調整弁を設け、ロ．上記、メインポンプの吐出圧油が流入する油圧切換
弁群に属し、速度の制御をしようとする油圧アクチュエ
ータ用の油圧切換弁の正逆操作用の２つのパイロット油
室に通じる管路のうち、何れか高圧側のパイロット圧を
選択して取出すシャトル弁を設け、ハ．上記シャトル弁と流量調整弁のパイロット油室とを
連通する管路の途中に、常時は、内蔵したばねの付勢力
により、前記シャトル弁からの管路を閉路し、流量調整
弁のパイロット油室からの管路をタンクに連通させ、外
部からの電気信号によりシャトル弁と流量調整弁のパイ
ロット油室に通じる管路を連通させる機能をもった電磁
切換弁を設け、ニ．運転席近くに、上記電磁切換弁を容易に切換えるこ
とのできるスイッチを設ける。

作用油圧アクチュエータの速度を本来の性能よりも増減し
て作動させようとするとき、例えば、フロントアタッチ
メントをショベルアタッチメントから、クレーンアタッ
チメントに変更し、旋回速度のみ低減させて使用したい
ときは、運転席付近のスイッチを閉路し電磁切換弁に電
気信号を供給しておいて旋回操作を開始すると、旋回用
油圧切換弁の２つの操作用パイロット油室の何れかにパ
イロット圧が発生するので、そのパイロット圧はシャト
ル弁を経て電磁切換弁の切換通路を通り、メインポンプ
の流量調整弁のパイロット油室に信号圧力として達す
る。その結果、旋回操作をしているときだけ、自動的
に、メインポンプの吐出油量は減少し、旋回用油圧切換
弁が属する油圧切換弁群に流入する油量は減じ、従っ
て、旋回用油圧アクチュエータに流入する油量は少量と
なり、旋回速度は低減する。

次いで、旋回操作を中止すると、流量調整弁のパイロ
ット油室は、電磁切換弁の切換通路、シャトル弁、旋回
操作用のパイロット弁を介してタンクに連通し、圧力信
号は消滅するので、メインポンプの吐出油量は、自動的
に、本来の油量に復帰する。このとき、旋回操作以外の
操作、例えば、ブーム作動操作をすると、前記流量調整
弁のパイロット油室はタンクに連通したままの状態を保
持しているので、メインポンプの吐出油量は本来の性能
のままで、ブーム用油圧アクチュエータの作動速度は変
らない。

フロントアタッチメントとして、ショベルアタッチメ
ントを装着して掘削作業などに従事するときは、運転席
付近のスイッチを開路しておくと、流量調整弁のパイロ
ット油室は、常に、電磁切換弁を介してタンクに連通
し、圧力信号は発生しないので、メインポンプの吐出油
量は本来の性能油量のままである。

実施例この発明の実施例を、図によって詳述する。第１図
は、クローラ式油圧ショベルの油圧回路に、この発明の
自動速度制御回路を設けた電気・油圧回路図であり、一
例として、油圧切換弁群Ａにウインチ（図示せず）用油
圧切換弁13を付加し、油圧切換弁群Ｂの旋回用油圧切換
弁11とともに、これら２つの油圧切換弁を作動させたと
きのみ、それぞれの属する油圧切換弁群に流入するメイ
ンポンプ1,2の吐出油量を増量または減量させるように
したものである。

図において、３は、パイロット弁15,16を含む各操作
系の油圧源となるパイロットポンプであり、その吐出圧
油はリリーフ弁14の作用により定圧を保持し、管路26、
さらに分岐して管路27,28,29などに圧油を供給する。油
圧切換弁群Ａはブーム第１速用油圧切換弁5,アーム第２
速用油圧切換弁6,バケット用油圧切換弁7,左走行用油圧
切換弁8,ウインチ用油圧切換弁13から構成され、油圧切
換弁群Ｂはブーム第２速用油圧切換弁9,アーム第１速用
油圧切換弁10,旋回用油圧切換弁11,右走行用油圧切換弁
12から構成され、それぞれの油圧切換弁は専用のパイロ
ット弁（ウインチ用パイロット弁15,旋回用パイロット
弁16以外は図示省略）からのパイロット圧により、正・
逆に切換えられる。

メインポンプ1,2は可変容量ポンプであり、既知の流
量調整弁C,Dを有しており、流量調整弁Ｃには信号圧力
を受けてメインポンプ１の吐出油量を増減させるパイロ
ット油室18,19、流量調整弁Ｄには信号圧力を受けてメ
インポンプ２の吐出油量を増減させるパイロット油室2
0,21があり、上記パイロット油室18,20は動力補償用の
パイロット油室であってメインポンプ1,2の吐出圧油を
管路38,39で導き、作動させるアクチュエータの負荷に
応じ、その圧力が増大したとき、メインポンプ1,2の吸
収馬力が限度を越えないよう、いわゆる等馬力運転を可
能にしている。また、パイロット油室19,21は、メイン
ポンプ1,2の吐出圧力には関係なく、パイロット管路36,
37に通じ、それらからの圧力信号が加えられるとメイン
ポンプ1,2の吐出油量を増減させる機能をもっており、
第１図の例においては、パイロット油室19に圧力信号が
加わるとメインポンプ１の吐出油量、すなわち、油圧切
換弁群Ａに流入する油量が増大し、パイロット油室21に
圧力信号が加わるとメインポンプ２の吐出油量、すなわ
ち、油圧切換弁群Ｂに流入する油量が減少するようにし
てある。

22,23はシャトル弁で、それぞれウインチ用油圧切換
弁13を切換えるパイロット弁15からのパイロット管路3
0,31および旋回用油圧切換弁11を切換えるパイロット弁
16からのパイロット管路32,33とにおいて、高圧側のパ
イロット圧を選択的に取出し、それぞれ、パイロット管
路34および35に取出し、電磁切換弁17の入口ポートに導
いてある。

そうして、この電磁切換弁17は、その受信部に電気信
号を受けないときは、ばねの付勢力により、イ位置を保
持しており、このときは流量調整弁C,Dのパイロット油
室19,21に通じるパイロット管路36,17を共にタンク40と
連通させ、受信部に電気信号が加えられるとロ位置に切
換わり、パイロット管路34と36を、また、パイロット管
路35と37とを連通させる機能を有している。

なお、図における4,4はリリーフ弁、40はタンク、24
は電磁切換弁17の受信部と電源25との間の回路を断、切
するスイッチである。

以上のことからなるこの発明の実施例図により、その
作動を説明する。

先ず、この電気・油圧回路を有する機械に油圧ショベ
ルアタッチメントを装備したときは、スイッチ24を開路
したまま使用する。このときは、電磁切換弁17はイ位置
を保持しており、パイロット油室19,21はパイロット管
路36,37により、タンク40に連通しているので、メイン
ポンプ1,2は本来の性能の吐出油量、すなわち、メイン
ポンプ１は、第２図における吐出油量ＱがQ₁,メインポ
ンプ２は第３図における吐出油量Ｑが同じくQ₁の状態で
運転され、それぞれ、油圧切換弁群A,Bに流入し、各種
の油圧切換弁5,6,7,8,9,10,11,12の何れを操作しても油
圧ショベルの各油圧アクチュエータを作動させるに適し
た作動速度で掘削などの作業ができる。

次に、クレーンアタッチメントを装備して、ウインチ
作動時に高速運転ができ、旋回作動時には、旋回速度を
遅くして作業能率の向上と操作性改善を目的とするよう
な場合、スイッチ24を閉路した状態で運転を開始する。
そうすると、電磁切換弁17はイ位置からロ位置に切換わ
り、パイロット管路34と36および35と37は連通する。こ
のとき、パイロット弁15を操作し、パイロット管路30ま
たは31にパイロット圧が発生すると、ウインチ用油圧切
換弁13は正または逆の位置に切換わると共に、その何れ
かのパイロット圧は、シャトル弁22,パイロット管路34,
電磁切換弁17のロ位置油路，パイロット管路36を通って
流量調整弁Ｃのパイロット油室19に流入し、メインポン
プ１の吐出油量を第２図のQ₁からQ₄に増量させ、その結
果、ウインチ用油圧切換弁13に接続されたウインチ用油
圧アクチュエータの作動は早くなる。

また、パイロット弁16を操作し、パイロット管路32ま
たは33にパイロット圧が発生すると、旋回用油圧切換弁
11は正または逆の位置に切換わると共に、その何れかの
パイロット圧は、シャトル弁23,パイロット管路35,電磁
切換弁17のロ位置油路，パイロット管路37を通って流量
調整弁Ｄのパイロット油室21に流入し、メインポンプ２
の吐出油量を第３図のQ₁からQ₃に減量させ、その結果、
旋回用油圧切換弁11に接続された旋回用の油圧アクチュ
エータの作動は遅く、旋回速度も遅くなる。

上記実施例において、ウインチ用油圧アクチュエータ
への供給油量を標準油量よりも増量して作業速度を早
め、旋回用油圧アクチュエータには減量して安全な作業
を確実にすることを示したが、このほかに、例えば、平
地走行時に、左右の走行用油圧切換弁8,12を切換えたと
きのみ走行用の油圧アクチュエータに供給する油量を増
量して、走行速度を早めたり、油圧駆動式の特定作業用
工具、例えば油圧ハンマ，振動杭打機などの作業能率向
上、その他のニーズに応じて前述のシャトル弁の配置，
数量を組合わせ、広範囲に応用できる。

第４図は、この発明における第２実施例図であり、電
磁切換弁17の代りに汎用的な電磁切換弁41,41をパイロ
ット管路34と36およびパイロット管路35と37との間に、
それぞれ専用に設けたものであり、操作，作動ともに第
１実施例と同様である。また、第５図は電磁切換弁を使
用しない場合の第３実施例図で、42はパイロット圧式の
切換弁、43は運転席付近に設けた手動式２位置のセレク
タ弁、44はパイロット管路34または35の何れか高い側の
パイロット圧を選択して取出すシャトル弁で、その出口
ポートは切換弁42のパイロット油室に接続してある。

この実施例においては、メインポンプ１または２の吐
出油量を、或る作動用の油圧アクチュエータのみの作動
時に、増減させようとするときには、切換弁43をニ位置
に、本来の標準吐出油量で使用するときはハ位置に設定
しておくことにより第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

発明の効果この発明にかかる電気・油圧回路を油圧アクチュエー
タの作動，制御回路に組込んだ建設機械を使用すると、
メインポンプの吐出圧油により駆動される油圧アクチュ
エータのうち、ある油圧アクチュエータを作動させたと
きのみ、自動的に、その油圧アクチュエータに要求され
る速度に見合う油量になるようにメインポンプの吐出油
量を、本来の標準油量よりも増減できるので、その都
度、特別の操作や、あるいは特別の技量をも要すること
なく、その油圧アクチュエータに最もふさわしい速度
で、容易に作動させることができるので、作業能率を向
上させたり、安全で、しかも、確実な作業が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はクローラ式油圧ショベルの油圧回路に、この発
明にかかるアクチュエータの自動速度制御回路を付加し
たときの電気・油圧回路図、第２図は第１図におけるメ
インポンプ１の、第３図は第１図におけるメインポンプ
２の吐出圧力Ｐと吐出油量Ｑとの関係を示す線図、第４
図は、この発明の第２実施例を、第５図は第３実施例を
示す要部油圧回路図、第６図は従来技術を示す電気・油
圧回路図、第７図は第６図におけるメインポンプ101,10
2の特性を示す線図である。 15,16……パイロット弁 17……電磁切換弁 22,23……シャトル弁 24……スイッチ A,B……油圧切換弁群 C,C′,D,D′……流量調整弁 41……電磁切換弁 42……切換弁 43……セレクタ弁 44……シャトル弁

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１または複数の可変容量形のメインポンプ
の吐出圧油をパイロット圧操作式の油圧切換弁で切換え
て供給した圧油により複数の油圧アクチュエータを正逆
に作動せしめて、建設機械の各種作動を行なう油圧作動
および操作回路において、メインポンプの吐出油量調整
用の自己吐出圧油を導いた動力補償用の第１のパイロッ
ト油室および、上記自己の吐出し圧力には関係なく外部
信号圧力により吐出油量を増量または減量させる機能を
備えた第２のパイロット油室を有する流量調整弁と、当
該メインポンプの吐出圧油が流入する油圧切換弁群に属
し、速度制御をしようとする油圧アクチュエータ用油圧
切換弁の正逆操作用の２つのパイロット油室に通じる管
路のうち、何れか高い側のパイロット圧を選択して取出
すシャトル弁と、該シャトル弁の出口ポートと前記流量
調整弁の第２のパイロット油室とを連通する管路と、該
管路の途中に設け、常時は、内蔵したばねの付勢力によ
り上記シャトル弁からの管路を閉路し上記第２のパイロ
ット油室からの管路をタンクに連通させているが、受信
部に外部から指令信号が入力されるとタンクへの連通路
を閉路し、シャトル弁の出口ポートと流量調整弁の第２
のパイロット油室に通じる管路を連通させる機能を有す
る切換弁と、運転席付近に設けた上記切換弁の受信部へ
指令信号を入力する信号手段と、を備えたことを特徴と
する建設機械の油圧アクチュエータの自動速度制御回
路。