JP3669757B2

JP3669757B2 - 旋回慣性体油圧駆動装置

Info

Publication number: JP3669757B2
Application number: JP03592396A
Authority: JP
Inventors: 哲松本
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2016-02-23
Also published as: JPH09229006A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、慣性体、例えば可逆運転旋回体の油圧駆動装置に係り、特に簡単な構成により作業効率の向上を達成することができる旋回慣性体油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、旋回体の油圧駆動装置は、その加速（駆動）、減速（制動、停止）時の慣性駆動力を規制ないし設定する為リリーフ弁を有する。そして、このリリーフ弁は、通常は旋回体が可逆運転（正、逆運転）されるため、旋回体の駆動油圧モータの両側に設置されている。従って、前記一対のリリーフ弁は、その各々が、旋回体の前記正、逆運転に対して一義的にその加速、減速設定圧力を交互に規制、設定することになる。
ところで、大きな慣性を有する旋回慣性体を油圧駆動する場合には、加速に際しては、例えば、油圧ショベルの場合、当該慣性体を操作するオペレータは慣性体の動きを感知しながらその速度、位置に対応して切換弁の開度を調整することができる。しかし、減速の場合には、切換弁を中立の位置に戻した後慣性体の慣性エネルギーを油圧力で吸収して停止させることになるので、オペレータは自分の意思では停止位置を正確に調整することが困難な場合があり、状況によっては、本来の停止位置からオーバーランしてしまい、改めて逆方向に旋回して位置合わせする必要があった。従って、従来の大きな慣性を有する旋回体油圧駆動装置は、その操作及び作業性（作業効率）を十分達成できないとの難点を有していた。
【０００３】
このような観点から、本出願人は、先に前記難点を解決すべく、新規なリリーフ弁装置（実公昭４７−９６４６号公報参照）を開発した。すなわち、前記リリーフ弁装置は、そのリリーフ圧力を変更設定する機構を内蔵した可変圧力リリーフ弁からなり、前記変更設定機構を外部信号で制御すなわち圧力調整することにより、前記難点を解決し得るように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した可変圧力リリーフ弁による旋回体油圧駆動装置の前記圧力調整方法は、なお以下に述べるような改善されるべき難点を有していた。
【０００５】
すなわち、前記可変圧力リリーフ弁は、その内部に、前述したように、リリーフ圧力を変更設定する機構を内蔵することにより、所要の圧力調整を達成し得るように構成されている。しかし、前記変更設定機構は、リリーフ圧力を設定するばねを圧縮して、そのばね荷重を変動するための複雑かつ精密なピストン手段を必要とするので、装置全体が複雑大形化して、コストを上昇させると共に、操作性並びに信頼性も損なわれる等の前記とは別の難点を招来するものであった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、大きな慣性を有する旋回慣性体を可逆運転する油圧モータの作動圧力を設定する一対のリリーフ弁の前記設定圧力を、当該旋回慣性体の加速、減速に対応して簡単かつ適正に調整することができる旋回慣性体油圧駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
先の目的を達成するために、本発明に係る旋回慣性体油圧駆動装置は、油圧モータで可逆運転される大きな慣性を有する旋回慣性体の加速、減速時の作動圧力を、前記油圧モータの各ポートに設けたリリーフ弁で設定するように構成した旋回慣性体油圧駆動装置において、前記リリーフ弁の排出口側に開度を外部信号により調整する可変絞り弁を設け、この可変絞り弁を介して前記リリーフ弁からの排出油を低圧回路へ排出するよう構成し、前記外部信号は前記旋回慣性体を操作する切換弁の操作信号とすると共に前記可変絞り弁の開度は前記切換弁が操作された状態では開放され、前記切換弁が中立位置にあるときには絞り位置にあるよう構成したことを特徴とする。
【０００８】
この場合、前記リリーフ弁は好適には弁座可動の直動形リリーフ弁とすることができる。また、好適には前記リリーフ弁および可変絞り弁は、油圧モータのカバー内に内蔵することができる。
【０００９】
なお、本発明において、慣性体を駆動する油圧モータの作動圧力を一対のリリーフ弁で設定する油圧回路において、前記リリーフ弁の排出口側に簡単な可変絞り弁を設けること、すなわち従来のように、複雑かつ精密な特定のリリーフ弁を要することなく、前記作動圧力を容易かつ適正に調整ないし設定することができる。従って、本発明によれば、装置全体を、簡単かつ小形化してコストを軽減することができると共に、操作性、信頼性並びに作業効率を同時に向上することが可能となる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明に係る旋回慣性体油圧駆動装置の実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による大きな慣性を有する旋回慣性体油圧駆動装置に係る油圧回路を示すものである。
【００１２】
しかるに、本実施例の油圧回路は、ポンプ１０からの圧油を切換弁１２および給排ライン１４ａ（または１４ｂ）を介して油圧モータ１６へ供給し、その戻り油を給排ライン１４ｂ（または１４ａ）および低圧ライン１８を介して、タンク２０へ排出することりより、旋回体２２を正、逆運転する。そして、この運転に際しての旋回体２２の加速、減速時の作動圧力を、油圧モータ１６の各ポートに設けた（すなわち、各供給ライン１４ａ、１４ｂに接続した）リリーフ弁２４ａ、２４ｂを介して設定するように構成されている。
【００１３】
なお、切換弁１２は、パイロットポンプ２６およびパイロット弁２８からのパイロット信号を、信号ライン３０（または３２）から供給することにより操作され、そしてその中立時におけるポンプ１０からの圧油は、タンクライン３４を介してタンク２０ヘ排出される。また、参照符号３６ａ、３６ｂは、給排ライン１４ａ、１４ｂの圧力が低下した際に、このライン内へ低圧ライン１８から圧油を吸込むためのチェック弁を示す。
【００１４】
そこで、本発明においては、前記構成において、リリーフ弁２４ａ、２４ｂの排出口側３８（すなわち、低圧ライン１８上）には、開度を外部信号（通常は、シャトル弁４０および信号ライン４２から供給されるパイロット信号）を介して調整し得る可変絞り弁４４を設ける。そして、この可変絞り弁４４を介して、リリーフ弁２４ａ、２４ｂからの排出油を、低圧ライン１８へ排出するように構成する。
【００１５】
従って、このような構成からなる本実施例の装置においては、次のような動作が行われる。すなわち、この動作は、例えばパイロット弁２８を操作して、その操作信号を信号ライン３０から切換弁１２へ供給し、これを図示の左側へ切換えた場合について説明する。この場合、先ずポンプ１０からの圧油は、切換弁１２および給排ライン１４ｂを介して油圧モータ１６へ供給される。そして、旋回体２２を駆動するが、ここで旋回体２２の慣性が大きい場合には、この旋回体が所定速度まで加速されるにはある時間を要する。
【００１６】
この間における油圧モータ１６の駆動圧力は、リリーフ弁２４ｂの設定圧力ｐs に関して、図２に示す特性曲線Ｃ1 のような波形に画定される。なお、この加速工程においては、可変絞り弁４４は、その一端部にパイロット弁２８からの前記操作信号を信号ライン３０、シャトル弁４０および信号ライン４２を介して負荷され、これにより開成されているため、リリーフ弁２４ｂの排出口側３８の圧力は低圧に維持されている。
【００１７】
しかるに、ここで、パイロット弁２８を中立位置へ戻して、切換弁１２を中立位置へ戻すと、この場合、給排ライン１４ｂ、１４ａは、ポンプラインおよびタンクライン３４との接続をそれぞれ遮断されると共に、一方油圧モータ１６は、その慣性力でその回転が継続されているので、給排ライン１４ａの圧力が上昇してリリーフ弁２４ａを作動（開成）する。
【００１８】
そして、給排ライン１４ａ内の圧油がリリーフ弁２４ａ、可変絞り弁４４および低圧ライン１８を介してタンク２０へ排出されることにより、給排ライン１４ａ内の圧力がリリーフ弁２４ａの前記作動圧力（リリーフ圧力）によって規制される。
【００１９】
すなわち、前記排出工程に関して、その排出圧油の圧力波形および排出所要時間（なお前記排出所要時間は、油圧モータ１６の回転速度に依存して大きく異なるが、例えば、通常の油圧ショベルの定常旋回時における所要停止時間に関して）について観察すると、図３に示すように、先ず排出口側３８に可変絞り弁４４を有しない（すなわち、従来一般の）場合には、図３に実線で示される波形の特性曲線Ｃ2 および時間ｔ1 （通常、２〜３秒）に設定される。
【００２０】
一方、排出口側３８に可変絞り弁４４を有する（すなわち、本発明の）場合には、破線で示される波形Ｃ3 および時間ｔ2 （前記従来の時間ｔ1 に比較してかなり短縮されている）に設定されることが確認されている。なお、この事実は、本発明の場合には、従来の場合と異なり、前記排出工程において、可変絞り弁４４が絞られ（すなわち、信号ライン４２からの操作信号が遮断されてスプールがばね４４ａにより図示位置に復帰され）て排出口側３８の圧力が上昇されている（従来の場合に比較して）ことによることは明らかである。
【００２１】
このように、本発明においては、慣性体を可逆運転する油圧モータの作動圧力を設定する一対のリリーフ弁の前記設定圧力が、慣性体の加速、減速に対応して、簡単にしかも適正かつ短時間の内に調整することができる。従って、本発明によれば、装置全体を簡単かつ小形化して低コストに実現することができると同時に、操作性、作業性並びに作業効率を大幅に向上することができる。
【００２２】
なお、本発明においては、リリーフ弁２４ａ、２４ｂおよび可変絞り弁４４は、簡単かつ小形に構成し得るので、これらを油圧モータ１６のカバー内に内蔵することが可能であり、従ってこの場合には、装置全体をさらに小形コンパクト化することができる。また、可変絞り弁４４の操作信号ライン４２上には、流量調整手段４６を設けることができるが、この場合には、前記手段を旋回体２２等の特性に適応するように選定することにより、装置特性をさらに向上することができる。
【００２３】
さらに、本発明においては、可変絞り弁４４に対して、図４に示すように、ピーク圧力を緩和するよう特別に設計された旋回圧力設定用リリーフ弁５０を、好適に組合わせ適用することができる。なお、前記リリーフ弁５０は、同じく本出願人の先出願（実公平４−２５５７１号公報参照）に係るものであり、簡単に説明すると次の通りである。
【００２４】
すなわち、図４において、入口通路５０ａの流体の圧力が上昇して、ポペット５０ｃを後退させ、そして入口通路５０ａと出口通路５０ｂとの間を連通させる。これにより、前記圧力が、ピストン５０ｄを前進させてスプリング５０ｅを押圧し、前記押圧力が最大に達した際に、前記流体が出口通路５０ｂからリリーフされて、このリリーフ圧力が充分に緩和されるように構成されている。
【００２５】
従って、可変絞り弁４４と旋回圧力設定用リリーフ弁５０とを組合わせた前記構成（図４参照）においては、前述したように、給排ライン１４ａ内（すなわち、リリーフ弁２４ａ内）の圧力上昇ΔＰ１は、排出口側２８（すなわち、可変絞り弁４４内）の圧力上昇ΔＰ２に比較して、大幅に増幅することができる〔図５の（ａ）および（ｂ）参照〕。このことは、多数の実験結果により、例えば３ないし６倍程度に増幅し得ることが実証されている。
なお、前記旋回圧力設定用リリーフ弁５０は、本発明における弁座可動の直動形リリーフ弁を構成している。
【００２６】
従って、仮に可変絞り弁４４内における圧力上昇ΔＰ２が、比較的に小さくても、給排ライン１４ａ内の圧力上昇ΔＰ１は十分に達成し得る。この為、慣性体の減速、停止時には、リリーフ弁の作動圧力が本来の設定圧力に対してΔＰ１分高くなるので、切換弁１２を中立位置に戻した後の停止位置までの油圧ブレーキ作用による旋回慣性体の回転角は、小さくなる。従って、オーバーランすることが無く、前述した効果、特に作業効率の向上を、確実にしかもいっそう効果的に達成することができる。しかも、本発明によれば、可変絞り弁４４は固定絞りの作用をするので、当該可変絞り弁４４つまりリリーフ弁２４ａまたは２４ｂを通過する油量が少ない状態、つまり旋回慣性体の速度が遅い場合には、ΔＰ２の上昇は非常に小さいので、例えば、リリーフ弁２４ａ（及び２４ｂ）の設定圧力Ｐｓを、予め低くすることにより、旋回体停止時のショックを軽減できる。
つまり、可変絞り弁４４は上述のように、旋回体の減速、停止時のみに絞り作用をするので、旋回体の加速時にはその流量に関わらず、リリーフ作動圧力Ｐｓで作用しショックが軽減され、一方、減速、停止時には、旋回体が低速状態から停止する場合にはリリーフ作動圧力は加速時とほぼ同じであり、旋回体が高速状態から減速、停止する場合にはリリーフ作動圧力はΔＰ 1 の分加算され上昇し、この結果高速状態から停止する場合でも、旋回停止角は非常に小さく維持される。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、その精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る旋回慣性体油圧駆動装置は、油圧モータで可逆運転される大きな慣性を有する旋回慣性体の加速、減速時の作動圧力を、前記油圧モータの各ポートに設けたリリーフ弁で設定するように構成した旋回慣性体油圧駆動装置において、前記リリーフ弁の排出口側に開度を外部信号により調整する可変絞り弁を設け、この可変絞り弁を介して前記リリーフ弁からの排出油を低圧回路へ排出するよう構成し、前記外部信号は前記旋回慣性体を操作する切換弁の操作信号とすると共に前記可変絞り弁の開度は前記切換弁が操作された状態では開放され、前記切換弁が中立位置にあるときには絞り位置にあるよう構成したことにより、前記可変絞り弁は旋回体の減速、停止時のみに絞り作用をするので、旋回体が高速状態から減速、停止する場合の旋回停止角が非常に小さく維持されるので操作性、作業性並びに作業効率を大幅に向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る旋回慣性体油圧駆動装置の一実施例を示す油圧回路である。
【図２】図１に示す装置の油圧モータの加速時における供給ライン側リリーフ弁の圧力波形を示す特性曲線である。
【図３】図１に示す装置の油圧モータの停止時における排出ライン側リリーフ弁の圧力波形および停止時間を示す特性曲線図である。
【図４】図１に示す装置における可変絞り弁と組合わされる旋回圧力設定用リリーフ弁の断面図である。
【図５】（ａ）は図４に示す装置における油圧モータ停止時の排出ライン内の圧力変動波形を示す特性曲線図であり、（ｂ）は図４に示す装置における油圧モータ停止時のリリーフ弁排出口側の圧力変動波形を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
１０ポンプ
１２切換弁
１４ａ、１４ｂ給排ライン
１６油圧モータ
１８低圧ライン
２０タンク
２２旋回体
２４ａ、２４ｂリリーフ弁
２６パイロットポンプ
２８パイロット弁
３０、３２、４０信号ライン
３４タンクライン
３６ａ、３６ｂチェック弁
３８排出口側
４０シャトル弁
４４可変絞り弁
５０旋回圧力設定用リリーフ弁

Claims

油圧モータで可逆運転される大きな慣性を有する旋回慣性体の加速、減速時の作動圧力を、前記油圧モータの各ポートに設けたリリーフ弁で設定するように構成した旋回慣性体油圧駆動装置において、
前記リリーフ弁の排出口側に開度を外部信号により調整する可変絞り弁を設け、この可変絞り弁を介して前記リリーフ弁からの排出油を低圧回路へ排出するよう構成し、前記外部信号は前記旋回慣性体を操作する切換弁の操作信号とすると共に前記可変絞り弁の開度は前記切換弁が操作された状態では開放され、前記切換弁が中立位置にあるときには絞り位置にあるよう構成したことを特徴とする旋回慣性体油圧駆動装置。
リリーフ弁を弁座可動の直動形リリーフ弁としたことを特徴とする請求項１記載の旋回慣性体油圧駆動装置。
リリーフ弁および可変絞り弁を油圧モータのカバー内に内蔵してなる請求項１または２記載の旋回慣性体油圧駆動装置。