JP3661145B2 - 伸縮アーム付作業機の油圧回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮アーム付作業機の油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基礎堀り工事、上下水道工事、マンホール工事などにおける竪穴掘り作業には、伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを装着した伸縮アーム付作業機が用いられる。図５を参照して説明すると、伸縮アーム付作業機は、下部走行体１と、下部走行体１上に水平方向に旋回自在に装着された上部旋回体２と、上部旋回体２に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム３と、ブーム３の先端に取付けられた伸縮自在な伸縮アーム４と、伸縮アーム４の下端に取付けられたクラムシェルバケット５と、上部旋回体２とブーム３の間に介在されたブーム揺動シリンダ３ａと、ブーム３と伸縮アーム４の間に介在されたアーム揺動シリンダ４ａとを備えている。上部旋回体２は運転室２ａを備えている。
【０００３】
伸縮アーム４は、多段式の箱型に形成され、その中に配設された片ロッド式の油圧シリンダであるアーム伸縮シリンダ１０とワイヤによって伸縮作動される。クラムシェルバケット５は、一対のバケットが両ロッド式の油圧シリンダであるバケット開閉シリンダ２８によって開閉され、シリンダロッドの一端が伸縮アーム４に他端が一対のバケットの開閉中心にそれぞれ回動自在に取付けられ、シリンダ本体と一対のバケットがリンクによってそれぞれ連結されている。竪穴掘り作業は、運転室２ａにおける操縦操作により、アーム伸縮シリンダ１０及びバケット開閉シリンダ２８を作動させ、開口したクラムシェルバケット５を伸縮アーム４を延ばし竪穴Ｈの底に下ろし、バケットを閉じながら穴底を掘削しバケット内に土砂を収容し、伸縮アーム４を縮めてクラムシェルバケット５を竪穴Ｈの外に引上げ、ダンプトラックなどにバケット内の土砂を放出する。
【０００４】
上述の伸縮アーム付作業機の油圧回路について図６を参照して説明する。この油圧回路は、伸縮アーム側に備えられたアーム伸縮シリンダ１０及びバケット開閉シリンダ２８と、機体本体側に備えられた、メインポンプ７の吐出油をアーム伸縮シリンダ１０及びバケット開閉シリンダ２８それぞれに供給するアームコントロール弁９及びバケットコントロール弁２７と、これらのコントロール弁をパイロットポンプ８の吐出油により操作するアーム操作パイロット弁１５及びバケット操作パイロット弁３０と、伸縮アーム側と機体本体側の間を結ぶ、アームコントロール弁９とアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂとの間のボトム油路Ｙ１及びロッド室Ｒとの間のロッド油路Ｙ２、バケットコントロール弁２７とバケット開閉シリンダ２８の開側油室Ｏとの間のシリンダ油路Ｓ１及び閉側油室Ｃとの間のシリンダ油路Ｓ２とを備えている。メインポンプ７及びパイロットポンプ８は原動機６により駆動される。メインポンプ７は、可変容量機構７ａを備え、その最大吐出圧力はメインリリーフ弁１２により規定される。
【０００５】
この油圧回路はさらに、伸縮アーム側のロッド油路Ｙ２に、伸縮アーム４の落下を防ぐ落下防止弁１１、及びアーム伸縮シリンダ１０の伸び速度を制限するスローリターン弁１４を備えている。また、伸縮アーム側のボトム油路Ｙ１には、ボトム室Ｂの油圧を制限してアーム伸縮シリンダ１０の座屈を防止する座屈防止用リリーフ弁１３を備えている。リリーフ弁１３と機体本体側のタンク４０との間には、解放された油を流すリリーフ油路Ｄ１を備えている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおりの形態の従来の伸縮アーム付作業機の油圧回路には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００７】
（１）シリンダの作動速度の遅れ：
伸縮アーム側と機体本体側とを結ぶ油路Ｙ１、Ｙ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｄ１は、作業機の構造上長いので油路の圧力損失が大きく、例えば伸縮アーム側から機体本体側のタンク４０への戻り油の圧力損失が大きくなり、アーム伸縮シリンダ１０の縮み速度、バケット開閉シリンダ２８の開閉速度が遅くなる問題がある。この圧力損失はまた、メインポンプ７の吐出圧力を増加させることになるので、図７に示すように、圧力の増加に伴い流量が減少し、このことからもシリンダの作動速度が遅くなる。そして、作業能率を悪化させ、また作動油の発熱、エネルギー損失などの問題も発生させる。特にアーム伸縮シリンダ１０は、竪穴を深堀りする伸縮アーム４のために比較的大きな作動ストロークが要求されるので、作動時の油量も多く、また縮み作動時にはロッド室に供給される油量に対しボトム室からの戻り油量が増幅され、上述の問題が発生しやすい。
【０００８】
（２）伸縮シリンダのボトム室のバキューム現象：
座屈防止用のリリーフ弁１３からタンク４０につながるリリーフ油路Ｄ１も長いので、その圧力損失によりリリーフ弁の背圧が高くなる。したがって、図８に示すように、特性線ａで示すリリーフ弁単品のリリーフ圧力と流量との関係に対し、特性線ｂで示すリリーフ油路Ｄ１の圧力損失が生じるので、リリーフ弁１３の入口の圧力とリリーフ流量の関係が特性線ｃのようになり、座屈防止のための圧力を所定流量で所定の値に設定すると、低い圧力でリリーフ弁１３から圧油が逃げるようになる。したがって、ボトム油路Ｙ１に圧油を供給しアーム伸縮シリンダ１０を伸ばすときに、低い圧力でリリーフ弁１３が開き、メインポンプ７から供給される流量の一部がアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂに供給されなくなり、またアーム伸縮シリンダ１０はクラムシェルバケット５の重量などにより伸び方向に引っ張られるので、ボトム室Ｂにバキューム現象が生じ、アーム伸縮シリンダ１０の操作制御性が悪くなる。さらに、頻繁にこのバキューム現象が生じると、アーム伸縮シリンダ１０のシール等を劣化させる。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、伸縮アームを装着した伸縮アーム付作業機において、伸縮アームと機体本体との間を結ぶ油路の圧力損失によるアーム伸縮シリンダ、バケット開閉シリンダなどの作動速度が遅くなる問題を改善する油圧回路を提供することである。また、アーム伸縮シリンダの座屈を防止するリリーフ弁の圧力を適切に設定することができるようにしバキューム現象を除くようにした油圧回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、伸縮アームおよびその先端にクラムシェルバケットを装着した伸縮アーム付作業機において、該アームを伸縮させるアーム伸縮シリンダのボトム室と作業機本体のアームコントロール弁とを結ぶボトム油路と並列に、該ボトム室と作業機本体のタンクとを結ぶタンク油路を備え、タンク油路とボトム室との接続部にアーム伸縮シリンダの縮み操作のときに開口する開閉弁を備え、かつ該クラムシェルバケットを開閉させるバケット開閉シリンダの一対のシリンダ油路の各々を分岐して、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路を該タンク油路に連通させる切換弁を備えている、ことを特徴とする伸縮アーム付作業機の油圧回路である。
【００１１】
そして、アーム伸縮シリンダのボトム室とアームコントロール弁を結ぶボトム油路の他に、並列にタンクにつながるタンク油路を設け、油路を２系統にして圧力損失を減らす。さらに、伸縮アームに装着されたクラムシェルバケットの開閉シリンダの戻り油路をタンク油路にもつなげ、油路を２系統にして圧力損失を減らす。
【００１４】
請求項２に記載された発明は、伸縮アームおよびその先端にクラムシェルバケットを装着した伸縮アーム付作業機において、該アームを伸縮させるアーム伸縮シリンダのボトム室と作業機本体のアームコントロール弁とを結ぶボトム油路と並列に、ボトム室とアームコントロール弁とを結ぶ追加ボトム油路を備え、追加ボトム油路とアームコントロール弁との接続部にアーム伸縮シリンダの縮み操作のときに作業機本体のタンクに開口する開閉弁を備え、かつ該クラムシェルバケットを開閉させるバケット開閉シリンダの一対のシリンダ油路の各々を分岐して、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路を追加ボトム油路に連通させる切換弁を備えている、ことを特徴とする伸縮アーム付作業機の油圧回路である。
【００１５】
そして、アーム伸縮シリンダのボトム室とアームコントロール弁を結ぶボトム油路の他に、並列に追加ボトム油路を設け、油路を２系統にして圧力損失を減らす。さらに、伸縮アームに装着されたクラムシェルバケットの開閉シリンダの戻り油路を追加ボトム油路にもつなげ、油路を２系統にして圧力損失を減らす。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載の伸縮アーム付作業機の油圧回路において、アーム伸縮シリンダのボトム室を所定の圧力で解放する座屈防止用リリーフ弁を備え、この座屈防止用リリーフ弁の設定圧力が、アーム伸縮シリンダ伸び操作のときには所定の座屈防止圧力よりも高い圧力に変更されるものである。
【００１９】
そして、アーム伸縮シリンダの伸び操作のときには設定圧力を高くし座屈防止用リリーフ弁から圧油が逃げないようにしてバキューム現象を防止する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路について、好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２３】
第１の実施形態について、図１を参照して説明する。なお、図１において図６と実質上同一の部分は同一の符号で示されている。
【００２４】
この油圧回路は、伸縮アーム側に備えられたアーム伸縮シリンダ１０と、機体本体側に備えられた、メインポンプ７の吐出油をアーム伸縮シリンダ１０に供給するアームコントロール弁９及びアームコントロール弁９をパイロットポンプ８の吐出油により操作するアーム操作パイロット弁１５と、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂとアームコントロール弁９とを結ぶボトム油路Ｙ１及びアーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒとアームコントロール弁９とを結ぶロッド油路Ｙ２と、ボトム油路Ｙ１と並列にボトム室Ｂと機体本体側のタンク４０とを結ぶタンク油路Ｔとを備えている。タンク油路Ｔとボトム室Ｂとの接続部には、アーム伸縮シリンダ１０の縮み操作のときに開口する開閉弁１８を備えている。
【００２５】
伸縮アーム側にはまた、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂを所定の圧力で解放する座屈防止用リリーフ弁２０、及びボトム室Ｂとロッド室Ｒとの間に、アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作のときにロッド室Ｒをボトム室Ｂの方向への流れのみを許容して連通させる再生弁１７を備えている。
【００２６】
伸縮アーム側にはさらに、ロッド油路Ｙ２に、伸縮アーム４の落下防止弁１１、及びアーム伸縮シリンダ１０の伸び速度を制限するスローリターン弁１４を備えている。落下防止弁１１及びスローリターン弁１４については、従来より用いられている周知のものであるので、必要な場合を除いてその説明を省略する。
【００２７】
開閉弁１８は、ボトム室Ｂとタンク油路Ｔの連通をパイロット回路１８ｂにより開閉するロジック弁１８ａを備えている。パイロット回路１８ｂにはアーム伸縮シリンダ１０の伸び操作信号により切換えられる電磁切換弁１９によりパイロット油が給排される。電磁切換弁１９は、機体本体側のアーム操作パイロット弁１５の伸張側の弁１５ａが操作されると、そのパイロット油路に設けられた圧力スイッチ２５が作動してリレー２６を介した伸び操作信号としての電気信号により作動位置「Ａ」に位置付けられる。電磁切換弁１９は、非作動位置「Ｎ」においてはパイロット回路１８ｂをボトム室Ｂにつながるボトム油路Ｙ１に連結し、作動位置「Ａ」においてはドレーン油路Ｄ２を介してタンク４０に解放する。パイロット回路１８ｂにパイロット油が供給されない非作動位置「Ｎ」においては、ボトム室Ｂとタンク油路Ｔの連通は閉じ、パイロット回路１８ｂにシリンダ油路Ｙ１から圧油が供給されると、ロジック弁１８ａのばね室がドレーン油路Ｄ２に解放されボトム室Ｂとタンク油路Ｔは連通する。
【００２８】
座屈防止用リリーフ弁２０は、ボトム室Ｂを所定の圧力でタンク油路Ｔに解放するリリーフ弁本体２０ａと、リリーフ弁本体２０ａのベントポートに連結されたベント用リリーフ弁２０ｂと、ベントポートとベント用リリーフ弁２０ｂの間に設けられた開閉弁２０ｃとを備えている。開閉弁２０ｃは、パイロット油によって切換えられ、そのパイロットポートには、アーム伸縮シリンダ１０のロッド油路Ｙ２からドレーン油路Ｄ２につながる油路のオリフィス２３、２４の間に接続されている。開閉弁２０ｃはパイロット圧油が供給されない非作動位置「Ｎ」においては開状態に位置付けられる。アーム伸縮シリンダ１０の伸縮作動中は、ロッド油路Ｙ２からオリフィス２３を介して圧油が導かれ所定の圧力になると作動位置「Ａ」に切換わり、リリーフ弁本体２０ａのベントポートを閉じる。
【００２９】
このリリーフ弁本体２０ａの設定圧力は、開閉弁２０ｃが作動位置「Ａ」でベントポートが閉じられた状態において所定の座屈防止設定圧力よりも高く、かつアーム伸縮シリンダ１０の作動中に圧油が逃げない圧力に設定され、開閉弁２０ｃが非作動位置「Ｎ」でベントポートが開けられた状態においては、リリーフ弁本体２０ａのベントポートがベント用リリーフ弁２０ｂにつながり、リリーフ弁本体２０ａの圧力はベント用リリーフ弁２０ｂによる座屈防止設定圧力に設定される。
【００３０】
再生弁１７は、ロッド油路Ｙ２とヘッド油路Ｙ１の間に介在され、パイロット油により開に切換えられる常時閉の切換弁で形成され、ロッド油路Ｙ２側にはヘッド側油路Ｙ１側への流れのみを許容する逆止弁１７ａが設けられている。パイロット油は、アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作信号により切換えられる電磁切換弁１６により給排される。電磁切換弁１６は、非作動位置「Ｎ」においては再生弁１７のパイロット回路をドレーン油路Ｄ２を介してタンク４０に解放し、作動位置「Ａ」においてはボトム室Ｂにつながるボトム油路Ｙ１に連結する。
【００３１】
電磁切換弁１６は、機体本体側のアーム操作パイロット弁１５の伸張側の弁１５ａが操作されると、そのパイロット油路に設けられた圧力スイッチ２５が作動してリレー２６を介した伸び操作信号としての電気信号により作動位置「Ａ」に位置付けられる。したがって、再生弁１７は電磁切換弁１９の非作動位置「Ｎ」においては閉じられ、作動位置「Ａ」において開けられる。
【００３２】
上述したとおりの第１の実施形態の作用について図１を参照して説明する。
【００３３】
（１）アーム伸縮シリンダの縮み作動：
アーム操作パイロット弁１５の弁１５ｂを操作して、アームコントロール弁９を室「Ｂ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、ロッド油路Ｙ２を流れ、スローリターン弁１４のチェック弁１４ａから落下防止弁１１のチェック弁１１ｂを経て、アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒに導かれる。一方、開閉弁１８のパイロット回路１８ｂには、非作動位置「Ｎ」の電磁切換弁１９を介してボトム室Ｂの圧油が導かれるので、開閉弁１８のばね室はドレーン油路Ｄ２に解放され、開閉弁１８は開状態になり、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂから排出される油は、ボトム油路Ｙ１からアームコントロール弁９に流れる流れと、開閉弁１８からタンク油路Ｔに流れる流れの２系統を流れて機体本体のタンク４０に戻る。
【００３４】
そして、ボトム室Ｂとタンク４０の間の圧力損失が従来のロッド油路Ｙ１のみの場合に比較して低下する。また、アーム伸縮シリンダ１０の縮み時のボトム室Ｂの圧力が下がるので、メインポンプ７の吐出圧力は従来よりも低くなり、その結果ポンプ特性（図７）によりポンプ流量は増える。したがって、アーム伸縮シリンダ１０の縮み速度を速くすることができ、また作業能率を向上させることができる。
【００３５】
（２）アーム伸縮シリンダの伸び作動、座屈防止用リリーフ弁：
アーム操作パイロット弁１５の弁１５ａを操作して、アームコントロール弁９を室「Ａ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、ボトム油路Ｙ１を通りアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂに導かれる。開閉弁１８のパイロット回路１８ｂは、リレー２６からの電気信号により作動位置「Ａ」に切換えられた電磁切換弁１９を介してドレーン油路Ｄ２に接続されているので、開閉弁１８は閉状態になり、ボトム油路Ｙ１とタンク油路Ｔの連通は断たれる。
【００３６】
アーム伸縮シリンダ１０の伸び作動中は、座屈防止用リリーフ弁２０の開閉弁２０ｃのパイロット回路には、オリフィス２３を介してアーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒにつながるロッド油路Ｙ２の圧油が導かれ、開閉弁２０ｃは作動位置「Ａ」に切換わる。そして、リリーフ弁本体２０ａのベントポートは閉じられるので、リリーフ弁本体２０ａはそれ自体の設定圧力になる。この設定圧力は、座屈防止設定圧力よりも高く、かつアーム伸縮シリンダ１０の作動中に圧油が逃げない圧力に設定されているので、ボトム室Ｂに供給される圧油は逃げない。
【００３７】
アーム伸縮シリンダ１０が伸びて、アーム４の先端のクラムシェルバケット５（図５）が接地すると、アーム伸縮シリンダ１０の作動は停止される。それに伴い、ロッド室Ｒの圧力は下がり、開閉弁２０ｃはパイロット回路の圧力が下がるので非作動位置「Ｎ」に戻る。その結果、リリーフ弁本体２０ａのベントポートはベント用リリーフ弁２０ｂにつながり、リリーフ弁本体２０ａの圧力はベント用リリーフ弁２０ｃで設定される。ベント用リリーフ弁２０ｃは、座屈防止用リリーフ弁２０を座屈防止設定圧力に設定するので、クラムシェルバケット５が接地すると座屈防止用リリーフ弁２０の設定圧力は自動的に座屈防止設定圧力に下がり、ブーム伸縮シリンダ１０の座屈を防止することができる。
【００３８】
（３）アーム伸縮シリンダの伸び作動、再生弁：
アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作のときは、アーム操作パイロット弁１５の弁１５ａに設けられた圧力スイッチ２５が作動し、リレー２６を介して電磁切換弁１６が非作動位置「Ｎ」から作動位置「Ａ」に切換えられ、再生弁１７及び落下防止弁１１のパイロット回路にブーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂの圧力が供給される。そして再生弁１７は、電磁切換弁１６の作動位置「Ａ」を介してパイロット回路に導かれた圧油により作動位置「Ａ」に切換えられる。一方、アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒの圧油は、落下防止弁１１のポペット弁１１ａが開きスローリターン弁１４の絞り弁１４ｂ、ロッド油路Ｙ２を介して、再生弁１７及びアームコントロール弁９に導かれる。再生弁１７は作動位置「Ａ」に切換えられるので、アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒから排出された圧油の大半が再生弁１７からボトム室Ｂ側に再生され、残りがアームコントロール弁９からタンク４０に戻る。このとき、電磁切換弁１９は、リレー２６からの電気信号により作動位置「Ａ」に切換わっており、開閉弁１８はパイロット回路１８ｂが非作動位置「Ｎ」になり閉じた状態になる。したがって、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにはメインポンプ７の吐出流量にロッド室Ｒから再生された流量が加わった十分な流量が供給される。
【００３９】
かくして、アーム伸縮シリンダ１０の伸び作動のときの、従来の座屈防止用リリーフ弁からの圧油の逃げは防止され、またメインポンプ７の流量及び再生弁１７から再生される流量が全てアーム伸縮シリンダ１０に供給されるので、アーム伸縮シリンダ１０を高速で伸ばした場合でも、ボトム室Ｂに十分な流量が供給される。そして、バキューム現象が生じにくくなり、操作制御性が改善され、シール等の劣化も防止され、かつ従来に比較して伸縮アーム４の伸び速度をアップすることができる。
【００４０】
第２の実施形態について図２を参照して説明する。なお、図２において図１と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は必要な場合を除いて省略する。
【００４１】
この油圧回路は、上述の第１の実施の形態（図１）に対して、伸縮アーム側にさらにクラムシェルバケット５のバケット開閉シリンダ２８を備え、機体本体側にさらに、バケット開閉シリンダ２８にメインポンプ７の吐出油を供給するバケットコントロール弁２７と、バケットコントロール弁２７をパイロットポンプ８の吐出油により操作するバケット操作パイロット弁３０と、バケットコントロール弁２７とバケット開閉シリンダ２８の開側油室Ｏとの間のシリンダ油路Ｓ１、及び閉側油室Ｃとの間のシリンダ油路Ｓ２とを備えている。また、シリンダ油路Ｓ１、Ｓ２各々を分岐して、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路をタンク油路Ｔに連通させる切換弁２９を備えている。
【００４２】
切換弁２９は、シリンダ油路Ｓ１、Ｓ２とタンク油路Ｔとの連通を常時は閉じる中立位置に保持された３位置弁により構成され、シリンダ油路Ｓ１に圧油が供給されると作動位置「Ａ」に切換えられシリンダ油路Ｓ２をタンク油路Ｔに連通させ、シリンダ油路Ｓ２に圧油が供給されると作動位置「Ｂ」に切換えられシリンダ油路Ｓ１をタンク油路Ｔに連通させる。
【００４３】
上述したとおりの第２の実施形態の作用について説明する。なお、第１の実施の形態において述べた、アーム伸縮シリンダ、座屈防止用リリーフ弁、再生弁などの作用については、重複を避けて必要な場合を除いて説明を省略する。
【００４４】
（１）バケット開閉シリンダの単独操作：
バケット操作パイロット弁３０の弁３０ａを操作して、バケットコントロール弁２７を室「Ａ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、シリンダ油路Ｓ２を経て、バケット開閉シリンダ２８の室Ｃに導かれる。このとき切換弁２９はそのパイロット回路にこの圧油が導かれ作動位置「Ｂ」に切換えられ、室Ｏにつながるシリンダ油路Ｓ１の分岐された油路はタンク油路Ｔに連通する。逆にバケット操作パイロット弁３０の弁３０ｂを操作して、バケットコントロール弁２７を室「Ｂ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、シリンダ油路Ｓ１を経て、バケット開閉シリンダ２８の室Ｏに導かれる。このとき切換弁２９はそのパイロット回路にこの圧油が導かれ作動位置「Ａ」に切換えられ、室Ｃにつながるシリンダ油路Ｓ２の分岐された油路はタンク油路Ｔに連通する。かくして、バケット開閉シリンダ２８から排出された油は、シリンダ油路Ｓ１あるいはＳ２からバケットコントロール弁２７に流れる流れと、切換弁２９からタンク油路Ｔに流れる流れの２系統を流れて機体本体のタンク４０に戻る。
【００４５】
したがって、従来に比較して、タンク４０への戻り油の圧力損失が低下し、またメインポンプ７の吐出圧力も従来よりも低くなり吐出流量が増えるので、バケット開閉シリンダ２８の作動速度を速くすることができる。
【００４６】
（２）アーム伸縮シリンダとバケット開閉シリンダの連動操作：
アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作とバケット開閉シリンダ２８の操作を連動した場合、切換弁２９につながっているタンク油路Ｔには、アーム伸縮シリンダ１０からの油の流れがないので、バケット開閉シリンダ２８の戻り油は切換弁２９を介してタンク油路Ｔに、バケット開閉シリンダ２８の単独操作と同様に流れる。したがって、バケット開閉シリンダ２８の戻り油は、切換弁２９とバケットコントロール弁２７の両方からタンク４０に戻るので、アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作とバケット開閉シリンダ２８を連動した場合は、バケット開閉シリンダ２８単独操作と同じ開閉速度が得られる。
【００４７】
一方、アーム伸縮シリンダ１０の縮み操作とバケット開閉シリンダ２８の操作を連動した場合、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂからの戻り油はボトム油路Ｙ１、タンク油路Ｔの２系統の油路を流れるので、従来の単一の油路に比較してこの間の圧力損失が下がる。また、バケット開閉シリンダ２８の戻り油の一部は切換弁２９を介してタンク油路Ｔに流れるので、バケット開閉シリンダ２８の速度は、従来の技術において連動操作した場合よりも速くすることができる。
【００４８】
上記の作用により、アーム伸縮シリンダ１０とバケット開閉シリンダ２８の連動操作においても、アーム伸縮シリンダ１０の速度を速くでき、バケット開閉速度を上げることができるので、作業サイクルタイムを短縮でき、作業能率を向上させることができる。
【００４９】
第３の実施形態について図３を参照して説明する。なお、図３において図１と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は必要な場合を除いて省略する。
【００５０】
この油圧回路は、上述の第１の実施の形態（図１）におけるアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂとタンク４０とを結ぶタンク油路Ｔ、及びボトム室Ｂとタンク油路Ｔとの接続部の開閉弁１８に代えて、ボトム室Ｂとアームコントロール弁９とを結ぶボトム油路Ｙ１と並列に、ボトム室Ｂとアームコントロール弁９とを結ぶ追加ボトム油路Ｙ３を備え、追加ボトム油路Ｙ３とアームコントロール弁９との接続部にはアーム伸縮シリンダ１０の縮み操作のときに作業機本体のタンク４０に開口する開閉弁３１を備えている。また、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂを所定の圧力で解放する座屈防止用リリーフ弁２０は、作業機本体側に備えられている。
【００５１】
開閉弁３１は、追加ボトム油路Ｙ３とタンク４０の連通をパイロット回路３１ｂにより開閉するロジック弁３１ａを備えている。パイロット回路３１ｂにはアーム伸縮シリンダ１０を縮み操作するときのアーム操作パイロット弁１５の弁１５ｂのパイロット油が供給される。ロジック弁３１ａは、そのパイロット回路３１ｂにパイロット油が供給されない非作用位置「Ｎ」においては、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにつながる追加ボトム油路Ｙ３とタンク４０との連通を閉じ、パイロット回路３１ｂにパイロット油が供給されると、ロジック弁３１ａのばね室がドレーン油路Ｄ２に解放され追加ボトム油路Ｙ３がタンク４０に連通する。アーム操作パイロット弁１５の伸び側の弁１５ａが操作されるときは開閉弁３１にはパイロット油は供給されないので、ロジック弁３１ａのばね室はドレーンに解放されず追加ボトム油路Ｙ３とタンク４０の連通は閉じられる。
【００５２】
座屈防止用リリーフ弁２０の構成は前述の通りであるが、リリーフ弁本体２０ａはボトム油路Ｙ１を所定の圧力でタンク４０に解放する。また、リリーフ弁本体２０ａのベントポートとベント用リリーフ弁２０ｂの間に設けられた開閉弁２０ｃへのパイロット油の供給方法が異なっている。すなわち、この第３の実施の形態においては、開閉弁２０ｃに供給されるパイロット圧油は、ロッド油路Ｙ２が分岐されドレーン油路Ｄ２につながる油路に設けられたオリフィス２３及び２４の間から導かれる。
【００５３】
上述したとおりの第３の実施形態の作用について説明する。
【００５４】
（１）アーム伸縮シリンダの縮み作動：
アーム操作パイロット弁１５の弁１５ｂを操作して、アームコントロール弁９を室「Ｂ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、ロッド油路Ｙ２を流れ、スローリターン弁１４のチェック弁１４ａから落下防止弁１１のチェック弁１１ｂを経て、アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒに導かれる。一方、開閉弁３１のパイロット回路３１ｂには、弁１５ｂのパイロット油が分岐され導かれるので、開閉弁３１のばね室はドレーン油路Ｄ２に解放され、開閉弁３１は開状態になり、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂから排出される戻り油は、ボトム油路Ｙ１からアームコントロール弁９に流れる流れと、追加ボトム油路Ｙ３を流れ開閉弁３１に流れる流れの２系統を流れて機体本体のタンク４０に戻る。
【００５５】
そして、従来のロッド油路Ｙ１のみの場合に比較して、ボトム室Ｂとタンク４０間の圧力損失が低下する。また、アーム伸縮シリンダ１０の縮み時のボトム室Ｂの圧力が下がるので、メインポンプ７の吐出圧力は従来よりも低くなり、その結果ポンプ特性（図７）により、ポンプ流量が増える。したがって、アーム伸縮シリンダ１０の縮み速度は速くなる。
【００５６】
（２）アーム伸縮シリンダの伸び作動、再生弁：
アーム操作パイロット弁１５の弁１５ａを操作して、アームコントロール弁９を室「Ａ」に切換えると、開閉弁３１は閉じ状態であるので、メインポンプ７の吐出油は、ボトム油路Ｙ１及び追加ボトム油路Ｙ３を通り２つの油路でアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂに導かれる。また、弁１５ａに設けられている圧力スイッチ２５が作動し、リレー２６を介して電磁切換弁１６が非作動位置「Ｎ」から作動位置「Ａ」に切換えられ、再生弁１７及び落下防止弁１１のパイロット回路にブーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂの圧力が供給される。アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒの圧油は、落下防止弁１１のポペット弁１１ａが開きスローリターン弁１４の絞り弁１４ｂ、ロッド油路Ｙ２を介して、再生弁１７及びアームコントロール弁９に導かれる。再生弁１７は、電磁切換弁１６を介してパイロット回路に導かれた圧油により作動位置「Ａ」に切換えられるので、アーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒから排出された圧油の大半は再生弁１７からボトム室Ｂ側に再生され、残りはアームコントロール弁９からタンク４０に戻る。したがって、メインポンプ７の吐出流量にロッド室Ｒから再生された流量が加わり、十分な流量がアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂに供給される。
【００５７】
（３）アーム伸縮シリンダの伸び作動、座屈防止用リリーフ弁：
アーム伸縮シリンダ１０の伸び作動中は、座屈防止用リリーフ弁２０の開閉弁２０ｃのパイロット回路には、オリフィス２３を介しアーム伸縮シリンダ１０のロッド室Ｒにつながるロッド油路Ｙ２の圧油が導かれ、開閉弁２０ｃは作動位置「Ａ」に切換わる。そして、リリーフ弁本体２０ａのベントポートが閉じられ、リリーフ弁本体２０ａはそれ自体の設定圧力になる。この設定圧力は、座屈防止設定圧力よりも高く、かつアーム伸縮シリンダ１０の作動中に圧油が逃げない圧力に設定されているので、供給される圧油は逃げない。
【００５８】
したがって、アーム伸縮シリンダ１０の伸び作動中に座屈防止用リリーフ弁２０から圧油が逃げないので、メインポンプ７の供給流量及び再生弁１７から再生される流量は全てアーム伸縮シリンダ１０に供給され、かつアームコントロール弁９からアーム伸縮シリンダ１０への圧油供給油路はボトム油路Ｙ１、追加ボトム油路Ｙ３の２系統であるので、その間の圧力損失が従来技術及び第１の実施の形態よりも下がり、メインポンプ７の吐出流量が増加する。その結果、アーム伸縮シリンダ１０を高速で伸ばした場合でもボトム室Ｂに十分な流量を供給できるので、バキューム現象が生じにくくなり伸縮アーム４の伸び速度を実施の形態１よりもさらにアップすることができる。
【００５９】
アーム伸縮シリンダ１０が伸びて、アーム４の先端に装着されたクラムシェルバケット５が接地すると、アーム伸縮シリンダ１０の作動は停止される。それに伴い、ロッド室Ｒの圧力は下がり、開閉弁２０ｃはパイロット回路の圧力が下がるので非作動位置「Ｎ」に戻る。その結果、リリーフ弁本体２０ａのベントポートがベント用リリーフ弁２０ｂにつながり、リリーフ弁本体２０ａの圧力はベント用リリーフ弁２０ｃで設定される。ベント用リリーフ弁２０ｃは、座屈防止用リリーフ弁２０を座屈防止設定圧力に設定するので、クラムシェルバケット５が接地すると座屈防止用リリーフ弁２０の設定圧力は自動的に座屈防止設定圧力に下がり、ブーム伸縮シリンダ１０の座屈を防止することができる。
【００６０】
上記の作用により、伸縮アーム４の伸び速度を実施の形態１よりも速くすることができるので、作業能率をさらに向上させることができる。また、本実施の形態においては開閉弁３１および座屈防止用リリーフ弁２０を機体本体側に設けたので、実施の形態１に比較して伸縮アーム側の配管を簡単にでき、かつ伸縮アームの重量を軽減することができる。
【００６１】
第４の実施形態について図４を参照して説明する。なお、図４において図２及び図３と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は必要な場合を除いて省略する。
【００６２】
この油圧回路は、上述の第３の実施の形態（図３）に対して、第２の実施の形態（図２）において用いられた、伸縮アーム側にさらにクラムシェルバケット５のバケット開閉シリンダ２８を備え、機体本体側にさらに、バケット開閉シリンダ２８にメインポンプ７の吐出油を供給するバケットコントロール弁２７と、バケットコントロール弁２７をパイロットポンプ８の吐出油により操作するバケット操作パイロット弁３０と、バケットコントロール弁２７とバケット開閉シリンダ２８の開側油室Ｏとの間のシリンダ油路Ｓ１、及び閉側油室Ｃとの間のシリンダ油路Ｓ２とを備えている。また、シリンダ油路Ｓ１、Ｓ２各々を分岐し、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路を追加ボトム油路Ｙ３に連通させる切換弁２９を備えている。
【００６３】
さらに、この実施の形態においては、追加ボトム油路Ｙ３とアームコントロール弁９との接続部の、アーム伸縮シリンダ１０の縮み操作のときに作業機本体のタンク４０に開口する開閉弁として、第３の実施の形態（図３）における開閉弁３１に代えて開閉弁３２を備えている。
【００６４】
開閉弁３２は、ロジック弁３２ａとパイロット回路３２ｂを備え、パイロット回路３２ｂ以外は開閉弁３１と同一である。パイロット回路３２ｂにはアーム伸縮シリンダ１０を伸び操作するときのアーム操作パイロット弁１５の弁１５ａのパイロット油が供給される。そしてロジック弁３２ａは、パイロット回路３２ｂにパイロット油が供給された作用位置「Ａ」においては、すなわちアーム伸縮シリンダ１０の伸び操作時には、追加ボトム油路Ｙ３とタンク４０の連通が閉じられ、パイロット油が供給されない非作用位置「Ｎ」においては、すなわちアーム伸縮シリンダ１０の伸び操作されない時、例えば縮み操作の時には、ばね室がドレーン油路Ｄ２に解放されアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにつながる追加ボトム油路Ｙ３がタンク４０に連通する。
【００６５】
上述したとおりの第４の実施形態の作用について説明する。なお、第３の実施の形態において述べた、アーム伸縮シリンダ、座屈防止用リリーフ弁、再生弁などの作用については、重複を避けて必要な場合を除いて説明を省略する。
【００６６】
（１）バケット開閉シリンダの単独操作：
バケット操作パイロット弁３０の弁３０ａを操作して、バケットコントロール弁２７を室「Ａ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、シリンダ油路Ｓ２を経てバケット開閉シリンダ２８の室Ｃに導かれる。このとき切換弁２９はそのパイロット回路にこの圧油が導かれ作動位置「Ｂ」に切換えられ、室Ｏにつながるシリンダ油路Ｓ１の分岐された油路は追加ボトム油路Ｙ３に連通する。逆にバケット操作パイロット弁３０の弁３０ｂを操作して、バケットコントロール弁２７を室「Ｂ」に切換えると、メインポンプ７の吐出油は、シリンダ油路Ｓ１を経て、バケット開閉シリンダ２８の室Ｏに導かれる。このとき切換弁２９はそのパイロット回路にこの圧油が導かれ作動位置「Ａ」に切換えられ、室Ｃにつながるシリンダ油路Ｓ２の分岐された油路は追加ボトム油路Ｙ３に連通する。かくして、バケット開閉シリンダ２８から排出された油は、シリンダ油路Ｓ１あるいはＳ２からバケットコントロール弁２７に流れる流れと、切換弁２９から追加ボトム油路Ｙ３に流れる２系統を流れて機体本体のタンク４０に戻る。
【００６７】
したがって、従来に比較して、タンク４０への戻り油の圧力損失が低下するので、またメインポンプ７の吐出圧力は従来よりも低くなりポンプ流量が増えるので、バケット開閉シリンダ２８の作動速度を速くすることができる。
【００６８】
（２）アーム伸縮シリンダとバケット開閉シリンダの連動操作：
アーム伸縮シリンダ１０の伸び操作とバケット開閉シリンダ２８の操作を連動した場合、アーム伸縮シリンダ１０の圧油供給油路がボトム油路Ｙ１及び追加ボトム油路Ｙ３の２系統になるので、実施の形態１（図１）よりもこの間の圧力損失が下がる。また、バケット開閉シリンダ２８の戻り油が切換弁２９を介してアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにつながる追加ボトム油路Ｙ３に供給されるので、アーム伸縮シリンダ１０伸び操作とバケット開閉シリンダ２８の操作を連動した場合には、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにより多くの油が供給されることになり、連動時にアーム伸縮シリンダ１０に流量をさらに供給でき、バキューム現象がより発生しにくくなる。
【００６９】
アーム伸縮シリンダ１０の縮み操作とバケット開閉シリンダ２８の操作を連動した場合、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂからの戻り油はボトム油路Ｙ１及び追加ボトム油路Ｙ３の２系統になるので、この間の圧力損失が下がる。したがって、バケット開閉シリンダ２８の戻り油の一部が切換弁２９を介してアーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂにつながる追加ボトム油路Ｙ３に流れるので、バケット開閉シリンダ２８の速度を従来のものにおける連動操作よりも速くすることができる。
【００７０】
さらにこの実施の形態においては、アーム伸縮シリンダ１０の伸び作動時以外は、開閉弁３２はタンク４０に開口しているので、追加ボトム油路Ｙ３からタンク４０につながる油路が確保され、実施の形態３（図３）よりもバケットの開閉速度がさらに向上する。
【００７１】
上記の作用により、アーム伸縮シリンダ１０とバケット開閉シリンダ２８の連動操作においてもアーム伸縮シリンダ１０の速度を確保でき、かつバケット開閉速度を上げることができるので、作業サイクルタイムを短縮でき、作業能率を向上させることができる。
【００７２】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００７３】
（１）クラムシェルバケット：
本実施の形態においては、伸縮アーム４の先端にクラムシェルバケット５が装着されているが、伸縮アームに装着されるのはクラムシェルバケット５に限定されるものではない。
【００７４】
（２）開閉弁：
本実施の形態においては、アーム伸縮シリンダ１０のボトム室Ｂとタンク油路Ｔとの接続部に備えられる開閉弁１８として、電磁切換弁１９により開閉されるロジック弁１８ａを備えているが、開閉弁の容量、圧力損失などに問題がなければ、これを電気信号により直接切換えられる電磁開閉弁にしてもよい。同様に、追加ボトム油路とタンクとの接続部の開閉弁３１も、パイロット油により直接切換えられるパイロット操作式の開閉弁にしてもよい。
【００７５】
（３）再生弁：
また、本実施の形態においては、再生弁１７は電磁切換弁１６のパイロット油により切換えられる油圧パイロット操作の切換弁が用いられているが、再生弁の容量、圧力損失などに問題がなければ、これを電気信号により直接切換えられる電磁開閉弁にしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路によれば、伸縮アームを装着した伸縮アーム付作業機において、伸縮アームと機体本体との間を結ぶ油路の圧力損失によるアーム伸縮シリンダ、バケット開閉シリンダなどの作動速度が遅くなる問題を改善する油圧回路が提供される。また、アーム伸縮シリンダの座屈を防止するリリーフ弁の圧力を適切に設定することができるようにしバキューム現象を除くようにした油圧回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路の第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路の第２の実施の形態を示す回路図。
【図３】本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路の第３の実施の形態を示す回路図。
【図４】本発明に従って構成された伸縮アーム付作業機の油圧回路の第４の実施の形態を示す回路図。
【図５】伸縮アーム付作業機の側面図。
【図６】伸縮アーム付作業機の従来の油圧回路図。
【図７】メインポンプの吐出圧力と流量の関係を示す特性線図。
【図８】従来の座屈防止用リリーフ弁の特性線図。
【符号の説明】
４：伸縮アーム
５：クラムシェルバケット
９：アームコントロール弁
１０：アーム伸縮シリンダ
１１：落下防止弁
１３：座屈防止用リリーフ弁
１４：スローリターン弁
１５：アーム操作パイロット弁
１７：再生弁
１８：開閉弁
２０：座屈防止用リリーフ弁
２７：バケットコントロール弁
２８：バケット開閉シリンダ
２９：切換弁
３０：バケット操作パイロット弁
３１：開閉弁
３２：開閉弁
４０：タンク
Ｂ：ボトム室
Ｄ１：リリーフ油路
Ｄ２：ドレーン油路
Ｒ：ロッド室
Ｓ１：シリンダ油路
Ｓ２：シリンダ油路
Ｔ：タンク油路
Ｙ１：ボトム油路
Ｙ２：ロッド油路
Ｙ３：追加ボトム油路

Claims (3)

1. 伸縮アームおよびその先端にクラムシェルバケットを装着した伸縮アーム付作業機において、
   該アームを伸縮させるアーム伸縮シリンダのボトム室と作業機本体のアームコントロール弁とを結ぶボトム油路と並列に、該ボトム室と作業機本体のタンクとを結ぶタンク油路を備え、タンク油路とボトム室との接続部にアーム伸縮シリンダの縮み操作のときに開口する開閉弁を備え、
   かつ該クラムシェルバケットを開閉させるバケット開閉シリンダの一対のシリンダ油路の各々を分岐して、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路を該タンク油路に連通させる切換弁を備えている、
   ことを特徴とする伸縮アーム付作業機の油圧回路。
2. 伸縮アームおよびその先端にクラムシェルバケットを装着した伸縮アーム付作業機において、
   該アームを伸縮させるアーム伸縮シリンダのボトム室と作業機本体のアームコントロール弁とを結ぶボトム油路と並列に、ボトム室とアームコントロール弁とを結ぶ追加ボトム油路を備え、追加ボトム油路とアームコントロール弁との接続部にアーム伸縮シリンダの縮み操作のときに作業機本体のタンクに開口する開閉弁を備え、
   かつ該クラムシェルバケットを開閉させるバケット開閉シリンダの一対のシリンダ油路の各々を分岐して、いずれか一方の油路に圧油が供給されたときに他方の油路を追加ボトム油路に連通させる切換弁を備えている、
   ことを特徴とする伸縮アーム付作業機の油圧回路。
3. アーム伸縮シリンダのボトム室を所定の圧力で解放する座屈防止用リリーフ弁を備え、この座屈防止用リリーフ弁の設定圧力が、アーム伸縮シリンダ伸び操作のときには所定の座屈防止圧力よりも高い圧力に変更される、請求項１又は２記載の伸縮アーム付作業機の油圧回路。

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