JP2607258B2 - 作業機の油圧制御回路 - Google Patents

作業機の油圧制御回路

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JP2607258B2 JP8003588A JP8003588A JP2607258B2 JP 2607258 B2 JP2607258 B2 JP 2607258B2 JP 8003588 A JP8003588 A JP 8003588A JP 8003588 A JP8003588 A JP 8003588A JP 2607258 B2 JP2607258 B2 JP 2607258B2
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、2ピースブーム付油圧ショベルなどに代表
される作業機の油圧制御回路に関し、特に複数のリンク
を同時操作する際の操作性の改善を図った油圧制御回路
に関する。
B.従来の技術 第4図は、この種の作業機の一例を示す。上部旋回体
1に、第1ブーム2,第2ブーム3,アーム4およびバケッ
トがそれぞれ互いに回転可能に枢支され、これらの各リ
ンク2〜5は、それぞれブームシリンダ6,第2ブームシ
リンダ7,アームシリンダ8,バケットシリンダ9により回
動可能とされている。ここで、これら各リンク2〜5お
よびシリンダ6〜9の組立体をフロントと呼ぶ。
第5図はその油圧制御回路の一例を示し、各油圧シリ
ンダ6〜9は、制御弁15,16,17および18で制御された油
圧ポンプ10および11からの吐出油により伸縮し、各リン
ク2〜5が駆動される。制御弁はそれぞれ個別に設けら
れるパイロット弁からの油圧パイロットで操作され、第
5図には第2ブームシリンダ用のパイロット弁20とアー
ムシリンダ用のパイロット弁19だけを示している。な
お、13はメイン回路のリリーフ弁、12はパイロット油圧
回路用油圧ポンプ、14はそのリリーフ弁である。
今、フロントを下げて地表付近ないし地下をバケット
5により掘削後、フロント全体を持ち上げる場合、パイ
ロット弁19,20を図示U方向へ同時操作する。この操作
によりパイロット配管19A,パイロット配管20Aにパイロ
ット圧が立ち、アームシリンダ用制御弁15と第2ブーム
シリンダ制御弁16とがそれぞれU位置に切換わり、第2
ブームシリンダ7,アームシリンダ8がそれぞれ収縮す
る。しかし、このようなフロントの持ち上げ動作時に第
2ブームシリンダ7,アームシリンダ8が必要とする油圧
力が異なり、第2ブームシリンダ7,アームシリンダ8の
伸縮速度が一致しない現象が生じる。
すなわち、アームシリンダ8により持ち上げられる部
分はアーム4,バケット5およびバケットシリンダ9であ
り、第2ブームシリンダ7により持ち上げられるのは上
記の部分と第2ブーム3およびアームシリンダ8であ
る。従って、重量および重力モーメントの腕の長さのい
ずれも第2ブームシリンダ7に作用する値が大きく、第
2ブームシリンダ7とアームシリンダ8の内径を同一と
すると、第2ブームシリンダ7,アームシリンダ8の負荷
圧力はアームシリンダ8より第2ブームシリンダ7の方
が相当に大きくなる。従って、第2ブームシリンダ7,ア
ームシリンダ8を同時操作すべく制御弁15,16をU位置
に切換えると、アームシリンダ用制御弁15と第2ブーム
シリンダ制御弁16とが同一の油圧ポンプ10に対して並列
接続されているため、吐出油の大部分は負荷圧力の低い
アームシリンダ8に流れ込み第2ブームシリンダ7には
ほとんど流れず、上述した速度差が発生する。
また、第2ブームシリンダ7の内径をアームシリンダ
8より相当大きくすれば、両シリンダ7,8の負荷圧力が
同等となり流れ込む流量がほぼ等しくなる。しかし、シ
リンダの伸縮速度はピストンの受圧面積に反比例するか
ら、内径が大きい第2ブームシリンダ7の方が遅く、結
局、速度差は解消されない。
以上のようにアーム4と第2ブーム3を同時に持ち上
げようとしても、アーム4は持ち上がるが第2ブーム3
はほとんど持ち上がらないか、持ち上がってもアーム4
に相当遅れることになる。
そこで、第6図のように、アームシリンダ用制御弁15
の戻り回路に絞り15Aを入れ、絞り15Aによる圧損を負荷
圧力に重畳することによりアームシリンダ8と第2ブー
ムシリンダ7の負荷圧力を同等とすれば、第2ブーム3
とアーム4を同時にほぼ同速度で持ち上げ可能となる。
C.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、この方式では、第2ブーム3を上げ操
作をしていない時、つまりアーム4の上げ単独操作時に
も絞り15Aが働くため、アーム4の上げ速度が遅くて作
業能率が劣るという問題がある。
本発明の目的は、単独操作時の回動速度を低下させる
ことなく、同時操作時に2つのリンクをほぼ同速度で回
動し得る作業機の油圧制御回路を提供することにある。
D.問題点を解決するための手段 一実施例を示す第1図により説明すると、本発明に係
る作業機の油圧制御回路は、作業機本体に対して回動可
能に設けられた第1のリンクおよび該第1のリンクに回
動可能に連結された第2のリンクをそれぞれ個別に回動
する第1および第2の油圧シリンダ8,7と、伸長および
収縮信号が入力されて対応位置に切換わり、油圧ポンプ
10から第1の油圧シリンダ8への圧油供給を制御して第
1の油圧シリンダ8の伸縮を制御する第1の制御弁15
と、油圧ポンプ10に対して第1の制御弁15と並列に設け
られ、伸長および収縮信号が入力されて対応位置に切換
わり、油圧ポンプ10から第2の油圧シリンダ7への油圧
供給を制御して第2の油圧シリンダ7の伸縮を制御する
第2の制御弁16と、第1の制御弁15に供給する伸長およ
び収縮信号を出力する第1の操作手段19と、第2の制御
弁16に供給する伸長および収縮信号を出力する第2の操
作手段20と、第1の操作手段19から入力される収縮信号
を低減して第1の制御弁15に供給する信号低減手段22
と、第2の操作手段20から収縮信号が出力さると第1の
操作手段19からの収縮信号を信号低減手段22で低減して
第1の制御弁15に供給せしめ、第2の操作手段20から収
縮信号が出力されないと第1の操作手段19からの収縮信
号を信号低減手段22で低減せずに第1の制御弁15に供給
せしめる信号選択手段21とを具備する。また、信号低減
手段22で低減された収縮信号が第1の制御弁15に供給さ
れる場合は第1の操作手段19の収縮信号が直接第1の制
御弁15に供給される場合に比べて当該第1の制御弁15の
ストローク量が小さくされている。
E.作用 第1および第2の操作手段19,20が同時操作されて共
に収縮信号を出力する場合、信号選択手段21が動作し第
1の操作手段19の収縮信号は信号低減手段22によってそ
の大きさが低減される。このため、第1の制御弁15は第
2の制御弁16に比べてそのストローク量が小さく、開口
面積が小さくなる。上記同時操作時には、第1の制御弁
15で制御される第1の油圧シリンダ8の負荷圧力が第2
の制御弁16で制御される第2の油圧シリンダ7よりも低
いので、油圧ポンプ10の吐出油は、第1および第2の制
御弁15,16でほぼ均等に分流して第1および第2の油圧
シリンダ8,7に流入する。したがって、これら油圧シリ
ンダ8,7をほぼ同速度で回動できる。
なお、本発明の構成を説明する上記D項およびE項で
は、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。
F.実施例 −第1の実施例− 第1図は第1の実施例を示し、第5図と同様の箇所に
は同一の符号を付して相違点を主に説明する。
パイロット弁19とアームシリンダ用制御弁15のパイロ
ットポート15Pとの間のパイロット配管19Aに切換弁21と
減圧弁22とを介装し、パイロット弁19からの圧油が切換
弁21を介してパイロットポート15Pに直接に作用する第
2のパイロット回路と、切換弁21,減圧弁22を介してパ
イロットポート15Pに減圧した油圧を作用する第1のパ
イロット回路とが切換選択可能とされる。そして、パイ
ロット弁20と第2ブームシリンダ用制御弁16との間のパ
イロット配管20Aに生ずる油圧が切換弁21のパイロット
ポート21Aに導かれる。
なお、パイロット弁19,パイロット弁20の操作量が等
しければ、パイロット配管19Aのパイロット圧が減圧さ
れない場合には、制御弁15,制御弁16のストローク量が
ほぼ等しくなるようにされている。
次に第1の実施例の動作を説明する。
パイロット弁19をアームシリンダ8が縮むU方向に操
作すると、パイロット配管19Aにパイロット圧が立つ。
この時、パイロット弁20が第2ブームシリンダ7が縮む
U方向に操作されていると、パイロット配管20Aから切
換弁21のパイロットポート21Aにパイロット圧が作用
し、切換弁21はロに位置している。このため、切換弁21
と減圧弁22とにより第1のパイロット回路が形成され、
パイロット配管19Aに立ったパイロット圧は減圧弁22で
所定の圧力に減圧されてから制御弁15を操作することに
なる。
今、パイロット弁19,パイロット弁20の操作量が等し
い場合、パイロット配管19Aの減圧弁22下流のパイロッ
ト圧はパイロット配管20Aのパイロット圧力よりも低く
なるから、制御弁15のスプール開口面積が制御弁16のそ
れよりも小さくされる。この結果、管路23を通って制御
弁16に流れる油の流量が従来よりも増加し、アームシリ
ンダ8と第2ブームシリンダ7の作動油流量の差が、従
来に比べて少なくなる。従って、シリンダ収縮速度が同
程度にバランスし、第2ブーム3とアーム4は同時に同
程度の速度で持ち上がることになる。
減圧弁22のセット圧力を適宜の値に調整することによ
り、第2ブーム3とアーム4の回動速度の比を種々設定
できる。
一方、パイロット弁20が非操作時、あるいは第2ブー
ムシリンダ7が伸びるL方向に操作されている時はパイ
ロットポート21Aにパイロット圧が立たず、切換弁21は
イに切換わっていて第2のパイロット回路が形成され
る。したがって、パイロット弁19のパイロット配管19A
に立つパイロット圧はそのまま制御弁15のパイロットポ
ート15Pに作用し、アーム単独操作における制御弁15の
開口面積は、パイロット弁19の所定操作量に対して第2
ブーム上げの同時操作時よりも大きくなり、この結果、
切換弁21や減圧弁22を設けても、アーム単独操作時にお
けるアームシリンダ8の回動速度が遅くなることがな
い。
−第2の実施例− 第2図は第2の実施例を示す。第1図と同様な箇所に
は同一の符号を付して相違点のみ説明する。
パイロット弁19のパイロット配管19Aに減圧弁22を介
装し、そのドレインポート22Aを切換弁31に介してタン
クと接続する。切換弁31のパイロットポート31Aは、パ
イロット弁20のパイロット配管20Aと接続され、パイロ
ット配管20Aのパイロット圧が立たないときは図示のよ
うに切換弁31をイ位置に切換えて、減圧弁22のドレイン
ポート22Aをタンクから遮断する。このとき減圧弁22の
減圧機能は発揮されない。また、パイロット配管20Aに
パイロット圧が立つときは切換弁31をロ位置に切換え、
減圧弁22のドレインポート22Aをタンクと連通する。こ
のとき減圧弁22の減圧機能が発揮される。
第2の実施例の動作は次のとおりである。
パイロット弁19をアームシリンダ8が縮むU方向に操
作すると、パイロット配管19Aにパイロット圧が立つ。
この時、パイロット弁20が第2ブームシリンダ7が縮む
U方向に操作されていると、パイロット配管20Aから切
換弁31のパイロットポート31Aにパイロット圧が作用
し、切換弁31はロに位置している。このため、減圧弁22
のドレインポート22Aがタンクと連通して減圧弁22が減
圧機能を発揮するから、上述したと同様に、パイロット
弁19とパイロット弁20とをU方向に同時操作したとき
に、低圧側の制御弁15のストローク量が高圧側の制御弁
16よりも少なくなり、第2ブームシリンダ7とアームシ
リンダ8にほぼ同量の圧油が供給されて第2ブーム3と
アーム4とが同速度で回動する。
一方、パイロット弁20が非操作時、あるいは第2ブー
ムシリンダ7が伸びるL方向に操作されている時はパイ
ロットポート31Aにパイロット圧が立たず、切換弁31は
イに切換わっていて減圧弁22のドレインポート22Aがタ
ンクから遮断される。したがって、減圧弁22は減圧機能
を発揮せず、パイロット配管19Aのパイロット圧がその
まま制御弁15のパイロットポート15Pに作用するから、
上述したと同様に、アーム単独操作時の制御弁15の開口
面積は、パイロット弁19の所定操作量に対して第2ブー
ム上げの同時操作時よりも大きくなり、この結果、パイ
ロット配管19Aに減圧弁22を介装しても、アーム単独操
作時のアームシリンダ8の速度低下が防止される。
この実施例でも、減圧弁22の減圧度を種々の値に調節
することができる。
−第3の実施例− 第3図は第3の実施例を示す。第2図と同様な箇所に
は同一の符号を付して相違点のみを説明する。
この実施例では、減圧弁22のドレインポート22Aを切
換弁41を介して低圧側であるタンクおよび高圧側である
パイロット弁の一次側管路35に択一的に接続可能とした
ものである。すなわち、パイロット弁20がU方向に切換
えられてパイロット配管20Aにパイロット圧が立ってい
るときには、切換弁41がロ位置に切換って減圧弁22のド
レインポート22Aがタンクと連通され減圧弁22が減圧機
能を発揮し、パイロット弁19の吐出圧は減圧されてパイ
ロットポート15Pに導かれる。また、パイロット配管20A
にパイロット圧が立っていないときには、切換弁41がイ
位置に切換って減圧弁22のドレインポート22Aが一次側
管路35に接続され、減圧弁22が減圧機能を発揮せず、パ
イロット配管19Aに立つパイロット圧をそのまま制御弁1
5のパイロットポート15Pに導かれる。
この第3の実施例においても、第2の実施例の動作と
同様に、パイロット弁19,パイロット弁20を同時にU方
向へ操作するときには、切換弁41がロ位置に切換わり減
圧弁22がパイロット弁19の吐出圧を減圧してパイロット
ポート15Pへ導くから、制御弁16に比べて制御弁15が絞
られ、第2ブームシリンダ7,アームシリンダ8へほぼ同
量の圧油が流入し、第2ブームシリンダ7,アームシリン
ダ8をほぼ等速度で回動することができる。
一方、パイロット配管20Aにパイロット圧が立ってい
ないとき、すなわち、パイロット弁20が操作されていな
いか、あるいは伸び方向Lに操作されているときには、
減圧弁22のドレインポート22Aに高圧力が導かれるから
減圧弁22は減圧機能を発揮せず、パイロット弁19の2次
圧力はそのまま制御弁15のパイロットポート15Pへ作用
し、上記第2ブーム3,アーム4の同時操作時に比べて速
い速度で回動できる。
以上の説明では、制御弁15,16を油圧パイロット切換
方式としパイロット弁19,20を用いたが、制御弁15,16を
印加される電気信号の大きさに応じてストロークする比
例電磁弁などで構成して、パイロット弁19,20をレバー
操作量に比例した電気信号を出力するレバー装置として
もよい。また、3本のリンク2〜4の作業機を示した
が、2本以上のリンクを備える作業機であれば3本リン
クに限定されない。さらに、作業アタッチメントとして
バケットを示したが、これに限定されない。さらにま
た、多関節油圧ショベルを示したが、油圧ショベルに限
定されず、個別の油圧シリンダで回動される2本以上の
リンクを備えた作業機全般に本発明を適用できる。
G.発明の効果 本発明によれば、負荷圧力の異なる2つのリンクを同
時に操作するときのみ、負荷圧力が低い油圧シリンダ用
制御弁の開口面積を単独操作に比べて小さくするように
したので、単独操作時のリンク回動速度を低下させずに
同時操作時に2つのリンクをほぼ等速度で回動すること
ができ、操作性と作業性とが改善される。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明に係る油圧回路の3実施例を示
す回路図である。 第4図は本発明が適用される作業機の一例を示す全体図
である。 第5図および第6図は従来の2例を示す油圧回路図であ
る。 1:作業機本体 2:第1ブーム 3:第2ブーム(第1リンク) 4:アーム(第2リンク) 5:バケット 6〜9:油圧シリンダ 10,11:油圧ポンプ 15,16:制御弁 19,20:パイロット弁(操作手段) 21:切換弁(信号選択手段) 22:減圧弁(信号低減手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中桐 史樹 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 村井 俊和 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 実開 昭59−69252(JP,U) 実開 平1−119446(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】作業機本体に対して回動可能に設けられた
    第1のリンクおよび該第1のリンクに回動可能に連結さ
    れた第2のリンクをそれぞれ個別に回動する第1および
    第2の油圧シリンダと、 伸長および収縮信号が入力されて対応位置に切換わり、
    油圧ポンプから前記第1の油圧シリンダへの圧油供給を
    制御して前記第1の油圧シリンダの伸縮を制御する第1
    の制御弁と、 前記油圧ポンプに対して前記第1の制御弁と並列に設け
    られ、伸長および収縮信号が入力されて対応位置に切換
    わり、前記油圧ポンプから前記第2の油圧シリンダへの
    圧油供給を制御して前記第2の油圧シリンダの伸縮を制
    御する第2の制御弁と、 前記第1の制御弁に供給する前記伸長および収縮信号を
    出力する第1の操作手段と、 前記第2の制御弁に供給する伸長および収縮信号を出力
    する第2の操作手段と、 前記第1の操作手段から入力される収縮信号を低減して
    前記第1の制御弁に供給する信号低減手段と、 前記第2の操作手段から前記収縮信号が出力されると前
    記第1の操作手段からの収縮信号を前記信号低減手段で
    低減して前記第1の制御弁に供給せしめ、前記第2の操
    作手段から前記収縮信号が出力されないと前記第1の操
    作手段からの収縮信号を前記信号低減手段で低減せずに
    前記第1の制御弁に供給せしめる信号選択手段とを具備
    し、 前記信号低減手段で低減された収縮信号が前記第1の制
    御弁に供給される場合は前記第1の操作手段の収縮信号
    が直接前記第1の制御弁に供給される場合に比べて当該
    第1の制御弁のストローク量が小さいことを特徴とする
    作業機の油圧制御回路。
  2. 【請求項2】前記第1および第2の制御弁はパイロット
    油圧で切換わるパイロット油圧切換式制御弁であり、 前記第1および第2の操作手段は操作量に相応するパイ
    ロット油圧を出力するパイロット操作弁であり、 前記低減手段は前記パイロット油圧を減圧する減圧弁で
    あり、 前記信号選択手段は、前記第2の操作手段の収縮信号で
    あるパイロット油圧が供給されると、前記第1の操作手
    段のパイロット油圧収縮信号を前記減圧弁を介して前記
    第1の制御弁に供給する第1のパイロット回路を形成す
    る位置に切り換わり、供給されないと、該パイロット油
    圧収縮信号を直接に前記第1の制御弁に供給する第2の
    パイロット回路を形成する位置に切り換わる切換弁であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の作業
    機の油圧制御回路。
  3. 【請求項3】前記第1および第2の制御弁はパイロット
    油圧で切換わるパイロット油圧切換式制御弁であり、 前記第1および第2の操作手段は操作量に相応するパイ
    ロット油圧を出力するパイロット操作弁であり、 前記低減手段は前記パイロット油圧を減圧する減圧弁で
    あり、 前記信号選択手段は、前記第2の操作手段の収縮信号で
    あるパイロット油圧が供給されると、前記減圧弁を機能
    せしめるためそのドレインポートを低圧側に接続する位
    置に切り換わり、供給されないと、前記減圧弁のドレイ
    ンポートを前記低圧側から遮断する位置に切り換わる切
    換弁であり、前記第1の操作弁からのパイロット油圧を
    常時前記減圧弁を介して前記第1の制御弁に供給するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の作業機の
    油圧制御回路。
  4. 【請求項4】前記第1および第2の制御弁はパイロット
    油圧で切換わるパイロット油圧切換式制御弁であり、 前記第1および第2の操作手段は操作量に相応するパイ
    ロット油圧を出力するパイロット操作弁であり、 前記低減手段は前記パイロット油圧を減圧する減圧弁で
    あり、 前記信号選択手段は、前記第2の操作手段の収縮信号で
    あるパイロット油圧が供給されると、前記減圧弁を機能
    せしめるためそのドレインポートを低圧側に接続する位
    置に切り換わり、供給されないと、前記減圧弁のドレイ
    ンポートを高圧側に接続する位置に切り換わる切換弁で
    あり、前記第1の操作弁からのパイロット油圧を常時前
    記減圧弁を介して前記第1の制御弁に供給することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の作業機の油圧制
    御回路。
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