JP2688967B2 - 作業装置のブームシリンダ用油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に設けら
れる作業装置のブームシリンダ用油圧回路に関し、特
に、ブームを俯動させる途中で急停止させるときに、ブ
ームが上、下に揺動を繰返したりするのを防止できるよ
うにした作業装置のブームシリンダ用油圧回路に関す
る。

〔従来の技術〕

第４図ないし第６図に従来技術による作業装置のブー
ムシリンダ用油圧回路を示す。

図において、１は油圧ショベルの下部走行体、２は該
下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体を示
し、該上部旋回体２は下部走行体１と共に作業機本体を
構成し、第５図に示すブラケット2A,2Bと共に骨組構造
をなす旋回フレーム2Cを有している。そして、該上部旋
回体２には旋回フレーム2C上に位置して、機械室３、運
転室４およびカウンタウェイト５が設けられている。

６は上部旋回体２の前部に俯仰動可能に設けられた作
業装置を示し、該作業装置６は第５図に示す如く、ブラ
ケット2Aに俯仰動可能にピン結合されたブーム７と、該
ブーム７の先端側に回動可能にピン結合されたアーム８
と、該アーム８の先端側に回動可能にピン結合された作
業具としてのバケット９と、ブーム７を俯仰動させるべ
く該ブーム７とブラケット2Bとの間に回動可能に設けら
れ、第５図に示す如くロッド側油室10Aとボトム側油室1
0Bとを有したブームシリンダ10と、アーム８を回動させ
るアームシリンダ11と、バケット９を回動させるバケッ
トシリンダ12とから構成されている。

次に、第５図を参照してブームシリンダ10用の油圧回
路について述べる。

図中、13は前記機械室３内に設けられ、タンク14と共
に油圧源を構成する油圧ポンプ、15,15は該油圧ポンプ1
3、タンク14とブームシリンダ10との間を接続した一対
の主管路を示し、該各主管路15は後述する方向切換弁16
の各ポートとブームシリンダ10のロッド側油室10A、ボ
トム側油室10Bとの間を接続した部分がロッド側管路15
A、ボトム側管路15Bとなっている。

16は各主管路15の途中に設けられた方向切換弁を示
し、該方向切換弁16は前記運転室４内に設けられる操作
レバー16Aを手動操作することによって、中立位置
（イ）から左、右の切換位置（ロ）、（ハ）に切換えら
れ、油圧ポンプ13からの圧油をブームシリンダ10のロッ
ド側油室10Aとボトム側油室10Bとに給排するようになっ
ている。17は前記管路15A,15Bから分岐して、タンク14
側に接続されたタンク管路、18,18は該タンク管路17の
管路部17A,17B途中に設けられた補給弁としてのチェッ
ク弁を示し、該各チェック弁18は前記管路15A,15B内の
圧力がタンク圧以下となると開弁し、該管路15A,15B内
にタンク14内の油液を補給させることによって、該管路
15A,15B内が負圧となるのを防止するようになってい
る。

このように構成される従来技術では、操作レバー16A
を手動操作して方向切換弁16を中立位置（イ）から切換
位置（ロ）に切換えると、油圧ポンプ13からの圧油がブ
ームシリンダ10のロッド側油室10A内に供給されると共
に、ボトム側油室10B内の圧油がタンク14側に排出さ
れ、ブームシリンダ10のロッド10Cが縮小してブーム７
は俯動される。また、方向切換弁16を切換位置（ハ）に
切換えたときには油圧ポンプ13からの圧油がボトム側油
室10B内に供給され、ロッド側油室10A内の圧油がタンク
14側に排出され、ブーム７はブームシリンダ10のロッド
10Cが伸長することによって仰動される。そして、方向
切換弁７を中立位置（イ）に戻したときには油圧ポンプ
13からの圧油の供給が止まるから、ブームシリンダ10が
止まり、ブーム７も停止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、上述した従来技術では、ブームシリンダ10に
よってブーム７を俯動させ、該ブーム７の急下げを行っ
ている途中で、方向切換弁７を急激に中立位置（イ）に
戻して、ブームシリンダ10を停止させるときに、ブーム
７にはアーム８およびバケット９等の作業装置６全体の
重量に基づく慣性力Ｆが第５図中の矢示方向に作用する
から、ブームシリンダ10のボトム側油室10B内に封じ込
められた圧油は慣性力Ｆによって一時的に圧縮作用を受
け、第６図（イ）に示す特性線19の如く点A,B間でボト
ム側油室10B内の圧力は急激に上昇し、次にこの圧力で
ブームシリンダ10のロッド10C、ピストン10Dが上向きに
押上げられて圧力は下降し、この圧力は作業装置６全体
の重量により特性線19の如く上昇、下降を繰返しつつ徐
々に減衰される。

このため従来技術では、ブーム７を急下げ途中で停止
させるときに、該ブーム７が第６図（ロ）に示す特性線
20の如く上、下に揺動を繰返して、該ブーム７やブーム
シリンダ10等に余分な振動が加えられるようになり、連
結ピン等が早期に摩耗する上に、バケット９等の位置決
めをすみやかに行えず、作業能率が低下するという欠点
がある。

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、本発明はブームを急下げして停止させるとき、ブー
ムが上、下に揺動を繰返すのを防止でき、作業能率を向
上させうるようにした作業装置のブームシリンダ用油圧
回路を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本発明が採用する構成
の特徴は、ブームが上、下に俯仰動して変位するのを検
出する変位センサと、ブームシリンダのボトム側油室と
方向切換弁との間に位置して該ボトム側油室と連通する
前記主管路の途中に接続され、常時は閉弁状態にある電
磁弁と、前記変位センサからの信号に基づき、前記ブー
ムが少なくとも上向きに変位しているときに該電磁弁を
開弁させ、前記ブームシリンダのボトム側圧力を低圧側
に開放させる制御装置とを設けたことにある。

また、前記電磁弁は一対の主管路間を接続する管路の
途中に設けるのが好ましく、前記変位センサはブームの
変位を検出する検出シリンダによって構成してもよく、
あるいはブームの回動角を検出する角度センサによって
構成してもよい。

そして、前記方向切換弁が中立位置にあるのを検出す
る中立位置検出スイッチを設け、前記制御装置は該中立
位置検出スイッチと変位センサとからの信号に基づいて
前記電磁弁を開弁させるように構成するのが好ましい。

〔作用〕

上記構成により、ブームを急下げしている途中で該ブ
ームを停止させようとしても、制御装置はブームが少な
くとも上向きに変位しているときに電磁弁を開弁させ、
ブームシリンダのボトム側圧力を、例えばロッド側の主
管路等の低圧側に開放させるから、該ボトム側圧力は急
激に降圧され、この圧力が上昇、下降を繰返すのを防止
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づい
て説明する。なお、実施例では前述した第４図、第５図
に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略するものとする。

而して、第１図および第２図は本発明の第１の実施例
を示している。

図中、21はブーム７と旋回フレーム2Cとの間に回動可
能にピン結合された変位センサとしての検出シリンダを
示し、該検出シリンダ21は上、下に俯仰動するブーム７
の変位を検出し、その変位信号Ｐを後述のコントローラ
25に出力するようになっている。22はロッド側管路15
A、ボトム側管路15B間を接続する管路23の途中に設けら
れた電磁弁を示し、該電磁弁22はコントローラ25からの
作動信号により閉弁位置（イ）から開弁位置（ロ）に切
換えられ、作動信号の出力が停止されるとばね22Aによ
り閉弁位置（イ）に自動的に戻されるようになってい
る。

24は方向切換弁16に設けられた中立位置検出スイッチ
を示し、該検出スイッチ24は方向切換弁16が中立位置
（イ）にあるときに、例えばON信号をコントローラ25に
出力し、方向切換弁16が中立位置（イ）から切換位置
（ロ）、（ハ）側に僅かでも切換えられるとOFF信号を
出力するようになっている。

25はマイクロコンピュータ等によって構成される制御
装置としてのコントローラを示し、該コントローラ25は
その入力側が検出シリンダ21と中立位置検出スイッチ24
とに接続され、出力側が電磁弁22と接続されている。そ
して、該コントローラ25はその記憶回路内に第２図に示
すプログラムを格納し、電磁弁22の開閉弁処理を行うよ
うになっている。また、該コントローラ25の記憶回路に
はその記憶エリア内に検出シリンダ21から出力される変
位信号Ｐと共に前回の変位信号Ｐ′が格納され、変位信
号Ｐはプログラムサイクルが一巡する度毎に第２図中の
ステップ７で前回の変位信号Ｐ′として順次置換えて代
入されるようになっている。

本実施例によるブームシリンダ用油圧回路は上述の如
き構成を有するもので、その基本的作動については従来
技術によるものと格別差異はない。

そこで、コントローラ25による電磁弁22の開閉弁処理
動作について第２図を参照して説明する。

まず、処理動作をスタートさせると、ステップ１で検
出シリンダ21からの変位信号Ｐを読込み、ステップ２で
前回の変位信号Ｐ′の読出しを行い、ステップ３に移っ
て変位信号Ｐが変位信号Ｐ′より大きいか否かを判定す
る。そして、ステップ３で「NO」と判定されたときには
変位信号Ｐが順次小さくなり、ブーム７が下降（俯動）
しているか、またはＰ＝Ｐ′でブーム７が停止している
ときであるから、ステップ８に移って電磁弁22への作動
信号の出力を停止し続け、該電磁弁22を図示の如く閉弁
位置（イ）に保持する。また、ステップ７では記憶エリ
ア内に格納した前回の変位信号Ｐ′に今回の変位信号Ｐ
を置換えて代入し、次なるプログラムサイクルとしてス
テップ１以降の処理動作を続行させる。

次に、ステップ３で「YES」と判定されたときには変
位信号Ｐが前回の変位信号Ｐ′より大きくなっているの
で、ステップ４で中立位置検出ステップ24からの信号を
読込み、ステップ５で方向切換弁16が中立位置（イ）に
戻されているか否かを判定する。そして、ステップ５で
「YES」と判定されたときには、方向切換弁16が中立位
置（Ｉ）に戻されているにもかかわらず、ブーム７が変
位しており、第６図（ロ）に示した特性線20において、
ブーム７が点Ａから点Ｂに向かって順次下降し、例えば
点Ｂで該ブーム７の変位が下降から上昇に転じた瞬間で
あるから、ステップ６に移って電磁弁22に作動信号を出
力し、電磁弁22を閉弁位置（イ）から開弁位置（ロ）に
切換えた状態で保持する。

これによって、該電磁弁22はブームシリンダ10のボト
ム側油室10Bと連通するボトム側管路15B内のボトム側圧
力が第６図（イ）に示す特性線19の如く上昇から下降に
転じる瞬間に、例えば点Ｂでこのボトム側圧力をボトム
側管路15Bからロッド側管路15Aに管路23を介して開放
し、第６図（イ）に点線で示す特性線26の如くボトム側
圧力を急激に降圧させる。そして、このボトム側圧力を
点Ｃの圧力レベルまで低下させると、ボトム側管路15B
とロッド側管路15Cとがほぼ同圧となり、第６図（ロ）
に示す特性線20の如くブーム７が上、下に揺動するのを
防止できる。

また、ステップ５で「NO」と判定されたときには方向
切換弁16が中立位置（イ）から切換位置（ハ）側に切換
えられ、ブーム７は上昇（仰動）しているときであるか
ら、ステップ７に移って前回の変位信号Ｐ′に今回の変
位信号Ｐを置換えて代入し、ステップ１以降の処理動作
を続行させる。

而して本実施例では、第６図（ロ）に示した特性線20
の如くブーム７の変位が下降から上昇に転じる瞬間に、
例えば点Ｂで電磁弁22を開弁させて、ボトム側圧力をロ
ッド側管路15Aに開放させるから、このボトム側圧力を
第６図（イ）に示す特性線26の如く点B,C間で急激に降
圧させ、このボトム側圧力を点Ｃの圧力レベルに保持す
ることができ、ブーム７を第６図（ロ）に点線で示す特
性線27の如く安定して停止させることができる。

従って、ブーム７を急下げしている途中で停止させた
としても、ブーム７が上、下に揺動を繰返して振動する
のを防止でき、バケット９の位置決め等を迅速に行うこ
とができ、作業能率を向上させることができる等、種々
の効果を奏する。

次に、第３図は本発明の第２の実施例を示し、本実施
例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとするに、本実施例の
特徴は、ブーム７とブラケット2Aとのピン結合部に該ブ
ーム７の回動角を検出する変位センサとしての角度セン
サ31を設け、該角度センサ31からの回動角信号としての
変位信号Ｐを制御装置としてのコントローラ32に出力す
る構成としたことにある。ここで、該コントローラ32は
前記第１の実施例で述べたコントローラ25とほぼ同様に
構成され、第２図に示したプログラムと同様のプログラ
ムに基づいて電磁弁22の開閉弁処理を行うようになって
いる。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記
第１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができ
る。

なお、前記各実施例では、方向切換弁16に中立位置検
出スイッチ24を設けるものとして述べたが、これに替え
て、例えば運転室４に設けられる操作レバー16Aの基端
側等に中立位置検出スイッチ24を設けるようにしてもよ
い。

また、中立位置検出スイッチ24は必ずしも設ける必要
はなく、例えば運転者が手動スイッチを操作することに
よって、ブーム７を急下げしている途中で停止させると
きにのみ、第２図に示した処理動作をコントローラ25
（32）に実行させるようにしてもよい。この場合には、
第２図に示したステップ4,5を省略することができる。

さらに、前記各実施例では、電磁弁22をロッド側管路
15Aとボトム側管路15Bとを接続する管路23の途中に設け
るものとして述べたが、これに替えて、第１図中に二点
鎖線で示したボトム側管路15Bとタンク管路17とを接続
する管路28の途中に電磁弁22を設けるようにしてもよ
く、この場合にもボトム側圧力をタンク管路17へと低圧
側に開放でき、ブーム７を安定して停止させることがで
きる。

また、前記各実施例では、ブーム７が下降から上昇に
転じて上向きに変位する瞬間、例えば第６図に示す点Ｂ
で電磁弁22を開弁させるものとして述べたが、本発明は
これに限るものではなく、ブーム７が少なくとも上向き
に変位しているとき、例えば第６図（イ）に点線で示す
特性線29の如く点Ｄで電磁弁22を開弁させ、ボトム側圧
力を低圧側の管路に開放させるようにしてもよい。

さらに、前記各実施例では、油圧ショベルを例に挙げ
て説明したが、本発明はこれに限定されず、ブームをブ
ームシリンダによって俯仰動させるようにした、例えば
油圧クレーン等の作業装置に用いられるブームシリンダ
用油圧回路にも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明によれば、ブームが少なく
とも上向きに変位しているときに電磁弁を開弁させて、
ブームシリンダのボトム側圧力を低圧側に開放する構成
としたから、ブームを急下げしている途中で急停止させ
ようとしても、該ブームが上、下に揺動を繰返して振動
するのを防止でき、ブームを安定して停止させることが
できると共に、バケットの位置決めを迅速に行うことが
でき、作業能率を向上させることができる等、種々の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はブームシリンダ用の油圧回路図、第２図は電磁弁
の開閉弁処理を示す流れ図、第３図は第２の実施例を示
すブームシリンダ用の油圧回路図、第４図ないし第６図
は従来技術を示し、第４図は油圧ショベルの全体図、第
５図はブームシリンダ用の油圧回路図、第６図（イ）、
（ロ）はそれぞれブームシリンダのボトム側油室内圧力
およびブームの変位を示す特性線図である。 １……下部走行体、２……上部旋回体、４……運転室、
６……作業装置、７……ブーム、８……アーム、９……
バケット、10……ブームシリンダ、10A……ロッド側油
室、10B……ボトム側油室、13……油圧ポンプ、14……
タンク、15……主管路、15A……ロッド側管路、15B……
ボトム側管路、16……方向切換弁、21……検出シリンダ
（変位センサ）、22……電磁弁、24……中立位置検出ス
イッチ、25,32……コントローラ（制御装置）、31……
角度センサ（変位センサ）。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】作業機本体に俯仰動可能に設けられるブー
   ムと、該ブームを俯仰動させるべく、ロッド側油室とボ
   トム側油室とに圧油が給排されるブームシリンダと、該
   ブームシリンダのロッド側油室とボトム側油室とを油圧
   源に接続する一対の主管路と、該各主管路の途中に設け
   られ、前記ブームシリンダのロッド側油室、ボトム側油
   室に給排する圧油の方向を切換える方向切換弁とからな
   る作業装置のブームシリンダ用油圧回路において、前記
   ブームが上、下に俯仰動して変位するのを検出する変位
   センサと、前記ブームシリンダのボトム側油室と方向切
   換弁との間に位置して該ボトム側油室と連通する前記主
   管路の途中に接続され、常時は閉弁状態にある電磁弁
   と、前記変位センサからの信号に基づき、前記ブームが
   少なくとも上向きに変位しているときに該電磁弁を開弁
   させ、前記ブームシリンダのボトム側圧力を低圧側に開
   放させる制御装置とを設けたことを特徴とする作業装置
   のブームシリンダ用油圧回路。
2. 【請求項２】前記電磁弁は前記一対の主管路間を接続す
   る管路の途中に設けてなる特許請求の範囲（１）項記載
   の作業装置のブームシリンダ用油圧回路。
3. 【請求項３】前記方向切換弁が中立位置にあるのを検出
   する中立位置検出スイッチを設け、前記制御装置は該中
   立位置検出スイッチと前記変位センサとからの信号に基
   づいて前記電磁弁を開弁させてなる特許請求の範囲
   （１）項または（２）項記載の作業装置のブームシリン
   ダ用油圧回路。
4. 【請求項４】前記変位センサはブームの変位を検出する
   検出シリンダである特許請求の範囲（１）項、（２）項
   または（３）項記載の作業装置のブームシリンダ用油圧
   回路。
5. 【請求項５】前記変位センサはブームの回動角を検出す
   る角度センサである特許請求の範囲（１）項、（２）項
   または（３）項記載の作業装置のブームシリンダ用油圧
   回路。