JP3794927B2 - 作業機械の油圧制御回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種建設作業、土木作業等に用いられる油圧ショベル等の作業機械の油圧制御回路の技術分野に属するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、この種作業機械のなかには、例えば油圧ショベルに装着されるブームを上下動せしめるためのブームシリンダのように、重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダを備えたものがある。
この様な油圧シリンダの油圧制御回路の一例として、油圧ショベルに設けられるブームシリンダの油圧制御回路を図3に示すが、該図3において、8はブームシリンダ、11、12は第一、第二油圧ポンプ、13は油タンク、14は第一油圧ポンプ11を圧油供給源としてブームシリンダ8への圧油供給排出制御を行う第一ブーム用制御バルブ、15は第二油圧ポンプ12を圧油供給源としてブームシリンダ8への圧油供給制御を行う第二ブーム用制御バルブ、16は油圧ショベルに設けられるバケットシリンダ等の他の油圧アクチュエータ用の制御バルブ、17はブーム用操作レバー18の操作に基づいて上昇側、下降側のパイロットラインE、Fにパイロット圧を出力するパイロットバルブである。さらに、Aは第一ブーム用制御バルブ14および第二ブーム用制御バルブ15とブームシリンダ8のヘッド側油室8aとを連結するヘッド側ライン、Bは第一ブーム用制御バルブ14とブームシリンダ8のロッド側油室8bとを連結するロッド側ライン、またDは上記ヘッド側ラインAとロッド側ラインBとを連通する再生用ラインであって、該再生用ラインDには、再生用バルブ19およびチェック弁21が設けられている。
このものにおいて、ブーム用操作レバー18を下降側に操作すると、パイロットバルブ17から下降側パイロットラインFに出力されるパイロット圧により第一ブーム用制御バルブ14および再生用バルブ19が切換る。これにより、第一油圧ポンプ11からの圧油が第一ブーム用制御バルブ14を介してブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給される一方、ヘッド側油室8aからの排出油は、第一ブーム用制御バルブ14を介して油タンク13に排出されると共に、再生用バルブ19、チェック弁21を介してロッド側油室8bに供給されるようになっている。つまり、ブームの下降時において、ヘッド側ラインAの圧力がロッド側ラインBの圧力よりも高圧のあいだは、ヘッド側油室8aからの排出油を再生油としてロッド側油室8bに供給できるようになっており、これによりロッド側油室8bには、前記第一ブーム用制御バルブ14から供給される第一油圧ポンプ11の圧油に加えて再生油が供給されることになって、ロッド側油室8bが減圧状態になることなくブームシリンダ8の作動速度を速くすることができる。また、第一油圧ポンプ11を圧油供給源とする他の油圧アクチュエータ(例えばバケットシリンダ)とブーム下降との複合動作時に、再生油によって得られた余剰のポンプ流量を他の油圧アクチュエータに供給できるから、複合動作時における他の油圧アクチュエータの作業速度の低下を抑えることができ、而して作業効率の向上に貢献できるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のものにおいて、作業効率をできるだけ向上させるため、シリンダヘッド側油室からロッド側油室への再生油量を多くして、シリンダ速度が速くなるように設定しているが、このように設定すると、微操作を必要とする作業を行う場合やオペレータが初心者である場合、速度が速すぎて操作し難いという問題がある。これに対し、微操作や初心者が操作し易いように再生油量を少なくする設定にすると、再生用回路を設けた効果が薄くなって、作業効率が低下してしまうという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する圧油供給排出制御を行う第一制御バルブと、重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給するための再生用回路を開閉する再生用バルブとを備え、昇降用操作レバーの下降側操作で前記第一制御バルブを重量保持室側油室から油排出がなされるべく開放し、再生用バルブを再生用回路が開放するように切換える構成にしてなる作業機械の油圧制御回路において、前記第一制御バルブは、遅い下動速度が得られるよう重量保持室側油室からの油排出流量が設定されていると共に、前記第二の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブを設け、該第二制御バルブに、重量保持側油室からの排出油を油タンクに流す排出用弁路を開閉自在に設けると共に、前記第二制御バルブの排出用弁路を開閉して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減して下降速度の高低速の選択切換えをするための下降速度選択スイッチを設けたことを特徴とする作業機械の油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減することで、作業内容、オペレータの技量等に対応させて重量物の下降速度を変化させることができることになって、作業性、操作性が向上する。さらに第二制御バルブを利用して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減させることで、作業内容、オペレータの技量等に対応させて重量物の下降速度を変化させることができることになって、作業性、操作性が向上すると共に、部材の兼用化が計れる。
請求項2の発明は、請求項1において、昇降用操作レバーを下降側に操作したことでパイロット圧油を供給する下降側パイロットバルブから第二制御バルブの下降側パイロットポートに至る下降側パイロットラインには、該下降側パイロットラインを開閉するための速度切換用バルブを設け、該速度切換用バルブを、下降速度選択スイッチを高速側にセットした状態では油路開放をし、低速側にセットした状態では油路閉鎖をするように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御回路である。
【0005】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、1は油圧ショベルであって、該油圧ショベル1は、クローラ式の下部走行体2、該下部走行体2に旋回自在に支持される上部旋回体3、該上部旋回体3の前部に装着されるフロントアタッチメント4等の各部から構成されており、さらに該フロントアタッチメント4は、上部旋回体3に上下揺動自在に支持されるブーム5、該ブーム5の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック6、該スティック6の先端部に前後揺動自在に支持されるバケット7、これらブーム5、スティック6、バケット7をそれぞれ揺動せしめるためのブームシリンダ8、スティックシリンダ9、バケットシリンダ10等の部材装置から構成されている等の基本的構成は、従来通りである。
【0006】
扨、図2に、前記ブームシリンダ8の油圧制御回路を示すが、該図2において、11、12は第一、第二油圧ポンプ、13は油タンク、14、15は後述する第一、第二ブーム用制御バルブである。また、16はバケット用制御バルブであって、該バケット用制御バルブ16は前記第一ブーム用制御バルブ14に対して並列状に設けられている。尚、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15に対して並列状に設けられる制御バルブは、上記バケット用制御バルブ16の他に、油圧ショベル1に設けられる各種油圧アクチュエータに対応して多数あるが、図2では省略してある。さらに、図2において、Aは第一ブーム用制御バルブ14および第二ブーム用制御バルブ15とブームシリンダ8のヘッド側油室8aとを連結するヘッド側ライン、Bは第一ブーム用制御バルブ14とブームシリンダ8のロッド側油室8bとを連結するロッド側ライン、Dはヘッド側ラインAとロッド側ラインBとを連通する再生用ラインである。
【0007】
前記ブームシリンダ8は、ヘッド側油室8aへの圧油供給およびロッド側油室8bからの油排出で伸長してブーム5を上動せしめ、またロッド側油室8bへの圧油供給およびヘッド側油室8aからの油排出で縮小してブーム5を下動せしめるように構成されているが、この場合、ヘッド側油室8aはフロントアタッチメント4の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またロッド側油室8bは本発明の重量非保持側油室に相当する。
【0008】
また、前記第一ブーム用制御バルブ14は、上昇側、下降側のパイロットポート14a、14bを備え、これらパイロットポート14a、14bに入力されるパイロット圧により後述の供給用、排出用弁路14c〜14fの開度量が調節されるスプール弁で構成されている。つまり第一ブーム用制御バルブ14は、両パイロットポート14a、14bにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Nに位置していてブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わないが、上昇側パイロットポート14aにパイロット圧が入力されることにより上昇側位置Xに変位して、第一油圧ポンプ11からの圧油をヘッド側ラインAを経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給するための供給用弁路14cを開き、かつロッド側油室8bからの排出油をロッド側ラインBを経由して油タンク13に流すための排出用弁路14dを開くようになっている。また第一ブーム用制御バルブ14は、下降側パイロットポート14bにパイロット圧が入力されることにより下降側位置Yに変位して、第一油圧ポンプ11からの圧油をロッド側ラインBを経由してロッド側油室8bに供給するための供給用弁路14eを開き、かつヘッド側油室8aからヘッド側ラインAに排出された油を絞り14gを介して油タンク13に流すための排出用弁路14fを開くように構成されている。
ここで、前記下降側位置Yにおける第一ブーム用制御バルブ14のヘッド側油室8aから油タンク13への油排出は、排出用弁路14fに設けられた絞り14gにより流量調節された状態でなされるが、該排出用弁路14fの油排出流量は、微操作を行うのに適する遅いブーム下降速度を得るために必要な流量に設定されている。
【0009】
一方、前記第二ブーム用制御バルブ15は、上昇側、下降側のパイロットポート15a、15bを備え、これらパイロットポート15a、15bに入力されるパイロット圧により後述の供給用、排出用弁路15c、15dの開度量が調節されるスプール弁で構成されている。つまり第二ブーム用制御バルブ15は、両パイロットポート15a、15bにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Nに位置していてブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わないが、上昇側パイロットポート15aにパイロット圧が入力されることにより上昇側位置Xに変位して供給用弁路15cを開くようになっており、これにより第二油圧ポンプ12からの圧油がヘッド側ラインAを経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されるようになっている。また第二ブーム用制御バルブ15は、下降側パイロットポート15bにパイロット圧が入力されることにより下降側位置Yに変位して排出用弁路15dを開くようになっており、これによりヘッド側油室8aからの排出油がヘッド側ラインAを経由して、排出用弁路15dに設けられた絞り15eを介して油タンク13に流れるように構成されている。
【0010】
さらに、前記図2において、17はブーム用のパイロットバルブであって、このものは、上昇側パイロットバルブ17Aと下降側パイロットバルブ17Bとから構成されているが、これら上昇側、下降側のパイロットバルブ17A、17Bは、ブーム用操作レバー18をブーム上昇側、下降側に操作することに基づき、該操作量に対応するパイロット圧をそれぞれ出力する。そして、上昇側パイロットバルブ17Aから出力されたパイロット圧は、上昇側パイロットラインEを経由して第一、第二ブーム用制御バルブ14、15の上昇側パイロットポート14a、15aに入力される。また、下降側パイロットバルブ17Bから出力されたパイロット圧は、下降側パイロットラインFを経由して第一ブーム用制御バルブ14の下降側パイロットポート14bおよび後述する再生用バルブ19のパイロットポート19aに入力されると共に、後述する速度切換用バルブ20に供給される。
【0011】
前記再生用バルブ19は、再生用ラインDに配されているが、このものはパイロットポート19aを備えたスプール弁で構成されている。そして該再生用バルブ19は、パイロットポート19aにパイロット圧が入力されていない状態では、再生用ラインDを閉鎖する閉鎖位置Xに位置しているが、パイロットポート19aにパイロット圧が入力されることにより、再生用ラインDを絞り19bを介して開く開放位置Yに切換るように構成されている。さらに、21は再生用ラインDに配設されるチェック弁であって、該チェック弁21は、ヘッド側ラインAの圧力がロッド側ラインBよりも高圧のあいだはヘッド側ラインAからロッド側ラインBへの油の流れを許容するが、逆方向の流れは阻止するようになっている。而して、前記再生用バルブ19が開放位置Yに位置し、かつヘッド側ラインAの圧力がロッド側ラインBよりも高圧のあいだは、ヘッド側ラインAの油が再生用ラインDを経由してロット側ラインBに流れるようになっている。
【0012】
また、前記速度切換用バルブ20は、ソレノイド20aを備えた電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド20aに通電されていない状態では、第二ブーム用制御バルブ15の下降側パイロットポート15bを油タンク13に導通させる第一位置Xに位置して、下降側パイロットラインFの圧力を第二ブーム用制御バルブ15の下降側パイロットポート15bに入力しないが、ソレノイド20aに通電されることにより、下降側パイロットラインFの圧力を第二ブーム用制御バルブ15の下降側パイロットポート15bに入力する第二位置Yに切換るように構成されている。
【0013】
一方、22は運転席部に設けられるブーム下降速度選択スイッチであって、該ブーム下降速度選択スイッチ22は、前記速度切換用バルブ20のソレノイド20aに電気的に接続されている。そして、このブーム下降速度選択スイッチ22は「LOW」と「HIGH」とを任意に選択できるようになっているが、前記速度切換用バルブ20のソレノイド20aは、ブーム下降速度選択スイッチ22が「LOW」にセットされている場合には通電されず、「HIGH」にセットされている場合に通電されるように設定されている。
【0014】
叙述の如く構成されたものにおいて、ブーム5を上昇させる場合、ブーム用操作レバー18を上昇側に操作すると、上昇側パイロットバルブ17Aから出力されたパイロット圧が、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15の上昇側パイロットポート14a、15aに入力されて、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15を上昇側位置Xに切換える。これにより、第一、第二の両方の油圧ポンプ11、12の圧油が、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15を経由してブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されることになって、フロントアタッチメント4の重量に抗するブーム5の上昇作動を、力強く行うことができる。
【0015】
一方、ブーム5を下降させるにあたり、微操作を行う場合やオペレータが初心者の場合には、ブーム下降速度選択スイッチ22を「LOW」にセットする。該ブーム下降速度選択スイッチ22が「LOW」にセットされている状態では、前述したように速度切換用バルブ20のソレノイド20aに通電されないため、速度切換用バルブ20は、下降側パイロットラインFの圧力を第二ブーム用制御バルブ15の下降側パイロットポート15bに入力しない第一位置Xに位置している。この状態でブーム用操作レバー18を下降側に操作すると、下降側パイロットバルブ17Bから出力されたパイロット圧が、第一ブーム用制御バルブ14の下降側パイロットポート14bおよび再生用バルブ19のパイロットポート19aに入力されて、第一ブーム用制御バルブ14を下降側位置Yに切換えると共に、再生用バルブ19を開放位置Yに切換える。一方、第二ブーム用制御バルブ15は中立位置Nに保持される。これにより、第一油圧ポンプ11からの圧油が、第一ブーム用制御バルブ14を経由してブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給されると共に、ヘッド側ラインAの圧力がロッド側ラインBよりも高圧のあいだは、ヘッド側油室8aからの排出油の一部が、再生用バルブ19、チェック弁21を介してロッド側油室8bに再生油として供給される。また、ヘッド側油室8aからの排出油の残りは、第一ブーム用制御バルブ14を経由して油タンク13に排出される。
つまり、「LOW」にセットされている状態では、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから油タンク13への油排出は、第一ブーム用制御バルブ14の排出用弁路14fを経由してのみ行われることになるが、該排出用弁路14fの油排出流量は、遅いブーム下降速度が得られる流量に設定されており、而してブーム5はゆっくりと下降することになって、微操作を行う場合やオペレータが初心者の場合の操作性が向上する。
【0016】
これに対し、ブーム5を下降させるにあたり、作業能率を向上させたい場合や、掘削積込み作業のように速いブーム下降が要求される作業を行うような場合には、ブーム下降速度選択スイッチ22を「HIGH」にセットする。これにより、速度切換用バルブ20のソレノイド20aが通電状態になって、速度切換用バルブ20は、下降側パイロットラインFの圧力を第二ブーム用制御バルブ15の下降側パイロットポート15bに入力する第二位置Yに切換わる。この状態で、ブーム用操作レバー18を下降側に操作すると、下降側パイロットバルブ17Bから出力されたパイロット圧が、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15の下降側パイロットポート14b、15bおよび再生用バルブ19のパイロットポート19aに入力されて、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15を下降側位置Yに切換えると共に、再生用バルブ19を開放位置Yに切換える。これにより、第一油圧ポンプ11からの圧油が、第一ブーム用制御バルブ14を経由してブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給されると共に、ヘッド側ラインAの圧力がロッド側ラインBよりも高圧のあいだは、ヘッド側油室8aからの排出油の一部が、再生用バルブ19、チェック弁21を介してロッド側油室8bに再生油として供給される。また、ヘッド側油室8aからの排出油の残りは、第一ブーム用制御バルブ14および第二ブーム用制御バルブ15を経由して油タンク13に排出される。
つまり、「HIGH」にセットされている状態では、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから油タンク13への油排出が、第一、第二の両方のブーム用制御バルブ14、15の排出用弁路14f、15dを経由してなされることになって、前述した第一ブーム用制御バルブ14のみの場合と比べて第二ブーム用制御バルブ15の分だけ油排出量が増加し、而してヘッド側油室8aからの油排出が速やかになされることになって、ブーム5の下降作動をハイスピードで行うことができる。
【0017】
この様に、本実施の形態にあっては、ブーム5を下降させる場合、ブーム下降速度選択スイッチ22を「HIGH」にセットすれば、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aから油タンク13への油排出流量が増加してブーム5の下降速度が速くなり、またブーム下降速度選択スイッチ22を「LOW」にセットすれば、ヘッド側油室8aから油タンク13への油排出流量が減少してブーム5の下降速度が遅くなる。この結果、ブーム5の下降速度を、作業内容やオペレータの技量に対応して任意に選択できることになって、操作性、作業性が向上する。
しかもこのものにおいて、前記ヘッド側油室8aから油タンク13への油排出流量の増減は第二ブーム用制御バルブ15を用いて行われることになるが、該第二ブーム用制御バルブ15は、ブーム5の上昇時には第二油圧ポンプ12の圧油をブームシリンダヘッド側油室8aに供給するべく作動するものであるから、一つのバルブで二つの機能を有することになって、部材の兼用化が計れ、コストの抑制に寄与できる。さらに、この第二ブーム用制御バルブ15は、入力されるパイロット圧により開度量調節されるスプール弁であるから、ブーム用操作レバー18の操作量に対応した良好な操作性を得ることができる。
【0018】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、重量物を上下動せしめる油圧シリンダとしては、油圧ショベルに設けられるブームシリンダに限定されることなく、各種作業機械に設けられる油圧シリンダに対し必要において適宜本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】油圧ショベルの斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態を示す油圧制御回路図である。
【図3】従来例を示す油圧制御回路図である。
【符号の説明】
5 ブーム
8 ブームシリンダ
8a ヘッド側油室
8b ロッド側油室
11 第一油圧ポンプ
12 第二油圧ポンプ
13 油タンク
14 第一ブーム用制御バルブ
15 第二ブーム用制御バルブ
19 再生用バルブ
20 速度切換用バルブ
22 ブーム下降速度選択スイッチ
D 再生用ライン

Claims (2)

  1. 上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する圧油供給排出制御を行う第一制御バルブと、重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給するための再生用回路を開閉する再生用バルブとを備え、昇降用操作レバーの下降側操作で前記第一制御バルブを重量保持室側油室から油排出がなされるべく開放し、再生用バルブを再生用回路が開放するように切換える構成にしてなる作業機械の油圧制御回路において、前記第一制御バルブは、遅い下動速度が得られるよう重量保持室側油室からの油排出流量が設定されていると共に、前記第二の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブを設け、該第二制御バルブに、重量保持側油室からの排出油を油タンクに流す排出用弁路を開閉自在に設けると共に、前記第二制御バルブの排出用弁路を開閉して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減して下降速度の高低速の選択切換えをするための下降速度選択スイッチを設けたことを特徴とする作業機械の油圧制御回路。
  2. 請求項1において、昇降用操作レバーを下降側に操作したことでパイロット圧油を供給する下降側パイロットバルブから第二制御バルブの下降側パイロットポートに至る下降側パイロットラインには、該下降側パイロットラインを開閉するための速度切換用バルブを設け、該速度切換用バルブを、下降速度選択スイッチを高速側にセットした状態では油路開放をし、低速側にセットした状態では油路閉鎖をするように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御回路。
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