JP3846776B2 - 作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 - Google Patents

作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 Download PDF

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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におけるブームシリンダ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、油圧ショベル等の作業機械のなかには、機体本体に装着されるフロントアタッチメントを、基端部が機体本体に上下揺動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるアーム、該アームの先端部に取付けられるバケット等の作業用アタッチメントを用いて構成したものがある。このものにおいて、前記ブームは、ブームシリンダの伸縮作動により上下動することになるが、該ブームシリンダの油圧制御回路として、従来、図3に示すようなものが知られている。
つまり、前記図3において、8はブームシリンダ、11、12は第一、第二圧油供給源、13は油タンク、14は第一圧油供給源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は第二圧油供給源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、16〜18は油圧ショベルに設けられるアームシリンダ、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、19はブーム用操作レバー20の操作に基づいて上昇側、下降側のパイロットラインC、D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G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Gには、チェック弁30aを備えた再生用バルブ30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20を上昇側に操作すると、パイロットバルブ19から上昇側パイロットラインCに出力されるパイロット圧により、第一および第二ブーム用制御バルブ14、15が上昇側位置Xに切換わる。これにより、第一および第二の両方の圧油供給源11、12からの圧油がブームシリンダ8のヘッド側油室8aに供給されて、フロントアタッチメントの重量に抗するブーム5の上昇作動を、効率よく行うことができる。
一方、ブーム用操作レバー20を下降側に操作すると、パイロットバルブ19から下降側パイロットラインD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が下降側位置Yに切換わると共に、再生用バルブ30が再生用ラインGを開く第二位置Yに切換わる。これにより、第一圧油供給源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30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、ヘッド側油室8aの圧力がロッド側油室8b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圧油供給源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。またブームシリンダ8と圧油供給源を共有する他の油圧アクチュエータ(例えばアームシリンダやバケットシリンダ)とブーム下降との複合動作時に、再生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、前記ブームを、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を行うべく下降させる場合には、ブームの下降に抗する力が作用するため、ロッド側油室に高圧の油を供給する必要がある。これに対し、ブームを空中で下降させる場合(フロントアタッチメントが接地していない状態でブームを下降させる場合)には、ブームにかかっている重さ(フロントアタッチメントの総重量)がブームシリンダを縮小させる力として作用するため、ロッド側油室に供給される圧油は低圧のもので良く、しかもブームシリンダのピストンのヘッド側面積はロッド側面積に比して大きいから、前述したヘッド側油室からの再生油だけで充分なことになる。
しかるに、前記従来の油圧回路では、ブームを下降させる場合には、空中で下降させる場合であっても、再生油だけでなく、第一圧油供給源からの圧油が第一ブーム用制御バルブを経由して供給される。このため、ブームを空中で下降させながらアームやバケットを操作するような場合、第一圧油供給源からの圧油をブームシリンダとアームシリンダやバケットシリンダとで取り合うことになって、単独操作時に比べてアームやバケットの動きが遅く、作業効率が低下するという問題がある。さらに、ブームを単独で空中下降させる場合には、ヘッド側油室からの再生油だけで充分であるにも拘わらず、第一圧油供給源からの圧油がロッド側油室に供給されるため、ヘッド側油室からの排出油のうち、かなりの余剰油が第一ブーム用制御バルブを経由して油タンクに排出されることになって、エネルギーロスを生じ、低燃費化の妨げになるという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに、前記ブーム、アーム、作業用アタッチメント等からなるフロントアタッチメントを備えた作業機械において、例えば、バケット底を接地させながら前後方向に移動させて瓦礫掻き寄せ作業を行うような場合、バケット底が略水平の軌跡を描くようブームとアームとバケットの三つの操作を同時に行わなければならないが、この操作は微妙であって、熟練した技量が要求される。また、ブーム下げ/上げの連続反復操作によりバケット底で固めをする、所謂土羽打ち作業を行うような場合、バケット底が接地した瞬間にブーム上げ操作をタイミング良く行わないと、ブーム下げ時の反力により土を強く打ちすぎたり、機体前部が持ち上がってしまうため、土羽打ち作業を連続して行うには、かなりの熟練した技量が要求される。そして、これらの熟練を要する作業は、初心者のオペレータには難しく、またベテランのオペレータであっても作業に細心の注意を払わなければならず、操作性、作業性に劣るという解決すべき課題もあった。
【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、ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、第一圧油供給源を圧油供給源とし、ブーム操作用レバーの操作に基づいてブームシリンダのヘッド側ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う上昇側、下降側位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在な第一ブーム用制御バルブと、第二圧油供給源を圧油供給源とし、ブームシリンダの各油室のうちブームの重量を保持するヘッド側油室に対する圧油供給制御を行う第二ブーム用制御バルブとを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、ブーム用操作レバーの操作に基づいて出力されたパイロット圧を第一ブーム用制御バルブには供給しないように切換わってブーム操作用レバーの操作に拘わらず第一ブーム用制御バルブを中立位置に保持することができる切換弁と、ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連通する連通ラインとを設け、さらに該連通ラインに、連通ラインを開閉する開閉バルブと、ブームシリンダのヘッド側油室からロッド側油室への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態と、両方向の流れを許容する両方向状態とに切換自在なパイロット操作逆止弁とを設ける一方、前記第二ブーム用制御バルブは、切換弁による第一ブーム用制御バルブの中立位置保持時に、ブームシリンダのヘッド側油室から排出されてロッド側油室に供給された油の余剰油を油タンクに流すように切換わることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、ブームの行う作業内容に対応して、第一ブーム用制御バルブを中立状態に保持したり、連通ラインを一方向状態や両方向状態で開閉したりすることにより、低燃費化に寄与できると共に、ブームシリンダと圧油供給源を共有する他の油圧アクチュエータとの複合操作時における作業効率の向上、あるいは瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業等のブーム操作の難しい作業の作業性、操作性の向上を計ることができる。しかも、第一ブーム用制御バルブの中立位置保持時におけるヘッド側油室から油タンクへの油排出は、第二圧油供給源の圧油をヘッド側油室に供給するための第二ブーム用制御バルブを利用してなされることになり、もって専用の排出用バルブおよび排出用ラインを別途設ける必要がなくなって、コストの抑制に寄与できる。
請求項2の発明は、請求項1において、第一ブーム用制御バルブとブームシリンダのロッド側油室とを連結するロッド側ラインの圧力を検出する圧力センサを設け、該圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力以下の場合に、切換弁が第一ブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく切換わる構成であることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。このようにすることにより、ロッド側油室の圧力により認識されるブームの下動状態に応じて、例えばブームが空中で下動している場合に、切換弁は第一ブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく作動することになる。
請求項3の発明は、請求項2において、圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力を越える場合、パイロット操作逆止弁は、一方向状態から両方向状態への切換えがなされないように設定されていることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。このようにすることにより、例えばブーム下げ力で機体前部を持ち上げている場合に、連通ラインが不用意に両方向状態になってしまうような不具合を回避できる。
【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アーム6、該アーム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、アーム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、アームシリンダ9、バケットシリンダ10等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は油圧ショベル1に搭載される第一、第二圧油供給源、13は油タンク、14、15は第一、第二ブーム用制御バルブ、16、17は第一、第二アーム用制御バルブ、18はバケット用制御バルブである。そして、第一アーム用制御バルブ16、バケット用制御バルブ18、第一ブーム用制御バルブ14は、第一圧油供給源11を圧油供給源として互いに並列状に接続されており、また第二アーム用制御バルブ17、第二ブーム用制御バルブ15は、第二圧油供給源12を圧油供給源として互いに並列状に接続されている。尚、前記制御バルブ14〜18に対して並列状に接続される制御バルブは、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他にもあるが、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を上昇せしめ、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を備えたパイロット作動式の三位置切換弁であって、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、第一油圧供給源11からの圧油をセンタバイパス用弁路14cを介して油タンク13に流す一方、ブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わない中立位置Nに位置しているが、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、第一油圧供給源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に供給する一方、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に流す上昇側位置Xに切換り、また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、第一油圧供給源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に供給する一方、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14dを介して油タンク13に流す下降側位置Yに切換るように構成されている。
【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を備えたパイロット作動式の三位置切換弁であって、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、第二圧油供給源12からの圧油をセンタバイパス用弁路15cを介して油タンク13に流す一方、ブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わない中立位置Nに位置しているが、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、第二圧油供給源12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に供給する上昇側位置Xに切換り、また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、第二圧油供給源12からの圧油をセンタバイパス用弁路15cを介して油タンク13に流す一方、ヘッド側油室8aからの排出油をヘッド側ラインAを経由して油タンク13に流す下降側位置Yに切換るように構成されている。
尚、第一、第二アーム用制御バルブ16、17およびバケット用制御バルブ18についての説明は省略するが、アームシリンダ9には、第一および第二アーム用制御バルブ16、17を介して第一および第二圧油供給源11、12の圧油が供給され、またバケットシリンダ10には、バケット用制御バルブ18を介して第一圧油供給源11の圧油が供給されるようになっている。
【0010】
さらに、前記図2において、19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19Aと下降側パイロットバルブ19B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19A、19Bは、ブーム用操作レバー20を上昇側、下降側に操作することに基づいてそれぞれパイロット圧を出力する。そして、上昇側パイロットバルブ19A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Cを経由して第一および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19B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Dを経由して後述する開閉バルブ21のパイロットポート21aに入力されると共に、後述する切換弁22に供給される。
【0011】
一方、Eは前記ヘッド側ラインAとロッド側ラインBとを連通する連通ラインであって、該連通ラインEには、前記開閉バルブ21および後述のパイロット操作逆止弁23が配設されている。
前記開閉バルブ21は、パイロットポート21aを備えた二位置切換弁であって、パイロットポート21aにパイロット圧が入力されていない状態では、前記連通油路E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21aにパイロット圧が入力されることにより、連通ラインEを開く開放位置Yに切換るように構成されている。
【0012】
また、パイロット操作逆止弁23は、前記開閉バルブ21からロッド側ラインBに至るまでの連通ラインEに配されている。そしてこのパイロット操作逆止弁23は、外部信号が入力されていないときには、ヘッド側ラインAからロッド側ラインBへの油の流れは許容するが、逆方向、つまりロッド側ラインBからヘッド側ラインAへの油の流れは阻止する一方向状態となっているが、外部信号が入力されることにより、両方向の流れを許容する両方向状態となるように構成されている。
ここで、本実施の形態では、前記パイロット操作逆止弁23に入力される外部信号として油圧信号が採用されており、そして該油圧信号は、後述するようにコントローラ24からの指令に基づき外部信号出力手段25を介してパイロット操作逆止弁23に出力されるようになっているが、外部信号として電気信号を用いることも、勿論できる。
【0013】
さらに、Fは前記開閉バルブ21からロッド側ラインBに至るまでの連通ラインEから分岐して油タンク13に至るタンクラインであって、該タンクラインFには、油タンク13から連通ラインEへの油の流れは許容するが、逆方向の流れは阻止するメイクアップチェック弁26が配設されている。
【0014】
一方、前記切換弁22は、ソレノイド22aを備えた電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド22aの非励磁状態では、下降側パイロットラインDの圧力を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に入力し、かつ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に位置しているが、ソレノイド22aが励磁することにより、下降側パイロットラインD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、かつ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を油タンク13に導通させる第二位置Yに切換るように構成されている。そして、この切換弁22は、コントローラ24からの指令に基づいてソレノイド22aが励磁する構成になっている。
【0015】
前記コントローラ24は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、オペレータの操作によりON/OFFの切換えがなされる操作スイッチ(常時OFFでオペレータが押し操作している時のみONとなる押釦スイッチでも良い)27、ロッド側ラインBの圧力を検出する第一圧力センサ28、下降側パイロットラインDの圧力を検出する第二圧力センサ29からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて前記切換弁22および外部信号出力手段25に指令を出力する。
【0016】
つまり、コントローラ24は、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pが予め設定される設定圧力Pd以下(P≦Pd)で、且つ下降側パイロットバルブ19Bからのパイロット圧の出力が第二圧力センサ29により検出された場合に、切換弁22に対してソレノイド22a励磁の指令を出力する。一方、ロッド側ラインBの圧力Pが上記設定圧力Pdよりも大きい(P>Pd)場合、あるいは下降側パイロットバルブ19Bからのパイロット圧の出力が検出されない場合には、切換弁22にソレノイド22a励磁の指令は出力されない。
ここで、前記設定圧力Pdは、ブーム5が空中で自重降下するときのロッド側ラインBの最大圧力として設定されるものであって、ブーム5が空中で自重降下する場合には、ロッド側ラインBの圧力Pは設定圧力Pd以下(P≦Pd)であるが、空中での自重降下以外のブーム5の下降、つまり、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業中におけるブーム5の下降等、ブーム5の下降に抗する力が働いている状態でのブーム5の下降時には、ロッド側ラインBの圧力Pは設定圧力Pdよりも大きく(P>Pd)なる。
【0017】
また、コントローラ24は、操作スイッチ27がON操作された場合に、外部信号出力手段25に対して外部信号出力の指令を出力する。一方、操作スイッチ27がOFFの場合には、外部信号出力の指令は出力されない。尚、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pが前記設定圧力Pdよりも大きい(P>Pd)状態で、操作スイッチ27をOFFからONに切換えた場合には、コントローラ24は、操作スイッチ27からのON信号に拘わらず、外部信号出力の指令は出力しないように設定されている。
【0018】
叙述の如く構成されたものにおいて、ブーム用操作レバー20が操作されていない状態、つまりパイロットバルブ19からパイロット圧が出力されていない状態では、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15および開閉バルブ21へのパイロット圧の供給はなく、第一、第二ブーム用制御バルブ14、15は共にブームシリンダ8への圧油供給排出を行わない中立位置Nに位置しており、また開閉バルブ21は連通ラインEを閉鎖する閉鎖位置Xに位置している。この状態では、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aおよびロッド側油室8bの圧油供給排出はなく、ブーム5は停止している。
【0019】
一方、ブーム5を上昇させる場合には、ブーム用操作レバー20を上昇側に操作すると、上昇側パイロットバルブ19A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に供給されて、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、第二油圧供給源11、12からの圧油が、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に供給される一方、ロッド側油室8bからの排出油は、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、而してブームシリンダ8が伸長してブーム5は上昇する。つまり、ブーム5の上昇時には、第一、第二の両方の圧油供給源11、12からの圧油がブームシリンダ8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、効率よく行うことができる。
【0020】
また、ブーム5を下降させる場合には、空中で下降させる(フロントアタッチメント4が接地していない状態で下降させる)場合や、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等のブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム5を下降させる場合、バケット7の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合等、いろいろな場合があるが、前記操作スイッチ27のON/OFF切換えや、ロッド側ラインBの圧力検出等に基づき、各作業に適したブーム5の下降作動を行うことができる。
【0021】
つまり、ブーム5を空中で下降させる場合や、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等のブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム5を下降させる場合には、操作スイッチ27をOFFにする。該操作スイッチ27がOFFの状態では、コントローラ24は外部信号出力手段25に対して外部信号出力の指令を出力せず、これによりパイロット操作逆止弁23は、ヘッド側ラインAからロッド側ラインBへの油の流れは許容するが、逆方向、つまりロッド側ラインBからヘッド側ラインAへの油の流れは阻止する一方向状態となっている。この状態で、ブーム5を空中で下降させるべくブーム用操作レバー20を下降側に操作すると、第二圧力センサ29により下降側パイロットバルブ19Bからのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pは設定圧力Pd以下(P≦Pd)となるから、コントローラ24からソレノイド22a励磁の指令が出力されて、切換弁22は第二位置Yに切換わる。
そして、前記切換弁22が第二位置Yに位置している状態では、ブーム用操作レバー20の操作に基づいて下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧は、上記第二位置Yの切換弁22を経由して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に供給される一方、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には供給されない。これにより、第一ブーム用制御バルブ14は中立位置Nに保持されて、ブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わない。一方、第二ブーム用制御バルブ15は下降側位置Yに切換わって、第二圧油供給源12からの圧油をセンタバイパス用弁路15cを介して油タンク13に流す一方、ヘッド側油室8aからの排出油をヘッド側ラインAを経由して油タンク13に流すことになる。
さらに、前記ブーム用操作レバー20の操作に基づいて下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧は、開閉バルブ21のパイロットポート21aにも供給されて、該開閉バルブ21を、連通ラインEを開く第二位置Yに切換える。また、前述したようにコントローラ24からの指令により、パイロット操作逆止弁23は一方向状態になっている。
これにより、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aからの排出油が、ヘッド側ラインA、連通ラインE、ロッド側ラインBを経由してロッド側油室8bに再生油として供給されると共に、下降側位置Yの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、而してブームシリンダ8が縮小してブーム5は下降する。この場合、ブーム5はフロントアタッチメント4の重量で自重降下するため、ロッド側油室8bにはバキューム状態にならない程度の圧油が供給されればよく、ヘッド側油室8aからの再生油だけで充分に足りる。そして、ヘッド側油室8aからの排出油のうち、ロッド側油室8bに供給される分を除いた余剰油が、第二ブーム用制御バルブ15を経由して油タンク13に排出されることになる。尚、メイクアップチェック弁26により、上記再生油の一部がタンクラインFを経由して油タンク13に流れてしまうことは阻止されている。
【0022】
これに対し、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等を行うべくブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム5を下降させると、ロッド側ラインBの圧力Pが設定圧力Pdより大きく(P>Pd)なるため、コントローラ24からソレノイド22a励磁の指令が出力されず、切換弁22は第一位置Xに位置している。
そして、前記切換弁22が第一位置Xに位置している状態では、ブーム用操作レバー20の操作に基づいて下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧は、上記第一位置Xの切換弁22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に供給されて、該第一ブーム用制御バルブ14を下降側位置Yに切換える一方、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にパイロット圧は供給されず、第二ブーム用制御バルブ15は中立位置Nに保持される。
さらに、ブーム用操作レバー20の操作に基づいて下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧は、開閉バルブ21のパイロットポート21aにも供給されて、該開閉バルブ21を、連通ラインEを開く第二位置Yに切換える。また、前述したようにコントローラ24からの指令により、パイロット操作逆止弁23は一方向状態になっている。
これにより、第一油圧供給源11からの圧油が前記下降側位置Yの第一ブーム用制御バルブ14、ロッド側ラインBを経由してブームシリンダ8のロッド側油室8bに供給される一方、ヘッド側油室8aからの排出油は、ヘッド側ラインA、連通ラインE、ロッド側ラインBを経由して再生油としてロッド側油室8bに供給されると共に、該ロッド側油室8bに供給される分を除いた余剰油は、前記下降側位置Yの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、而してブームシリンダ8が縮小してブーム5は下降する。
【0023】
一方、バケット7の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合には、操作スイッチ27をONにする。該操作スイッチ27がONの状態では、コントローラ24から外部信号出力手段25に対して外部信号出力の指令が出力され、これによりパイロット操作逆止弁23は、ヘッド側ラインAからロッド側ラインB、およびロッド側ラインBからヘッド側ラインAへの両方向の油の流れを許容する両方向状態になる。
ここで、前述したように、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pが設定圧力Pdよりも大きい(P>Pd)場合には、操作スイッチ27をONにしても、外部信号出力の指令は出力されないように設定されている。つまり、パイロット操作逆止弁23は、ロッド側ラインBの圧力Pが設定圧力Pd以下(P≦Pd)のときにのみ両方向状態になる。
この状態で、ブーム用操作レバー20を下降側に操作すると、第二圧力センサ29により下降側パイロットバルブ19Bからのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pは設定圧力Pd以下(P≦Pd)であるから、コントローラ24からソレノイド22a励磁の指令が出力されて、切換弁22は第二位置Yに切換わる。
そして、前記切換弁22が第二位置Yに位置している状態では、ブーム用操作レバー20の操作に基づいて下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧は、上記第二位置Yの切換弁22を経由して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に供給されて、該第二ブーム用制御バルブ15を下降側位置Yに切換える一方、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にパイロット圧油は供給されず、第一ブーム用制御バルブ14は中立位置Nに保持されて、ブームシリンダ8に対する圧油供給排出を行わない。
さらに、開閉バルブ21は、下降側パイロットバルブ19Bから出力されたパイロット圧がパイロットポート21aに供給されることにより、連通ラインEを開く第二位置Yに切換わる。また、前述したようにコントローラ24からの指令により、パイロット操作逆止弁23は両方向状態になっている。
これにより、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aとロッド側油室8bとが連通ラインEを介して連通状態になって、両油室8a、8b間を油が自由に行き来できると共に、両油室8a、8bからの排出油の一部は、前記下降側位置Yの第二ブーム用制御バルブ15を経由して油タンク13に流れるようになっている。そしてこの状態では、ブームシリンダ8は、伸縮方向の外力に応じて自動的に伸縮することになり、而してブーム5は、バケット7が接地する等して下降規制されるまでフロントアタッチメント4の自重により下降する一方、地面からの反力等の上昇側の外力が働くと上昇するようになっている。
尚、ブームシリンダ8が伸長する際に、ヘッド側ラインAから連通ラインEを介してロッド側ラインBに供給される油が一時的に不足して、ロッド側がバキューム状態になるような場合には、油タンク13の油がメイクアップチェック弁26を経由してタンクラインFから供給されることにより、前記バキューム状態になってしまうことを回避できるようになっている。
【0024】
この様に、本実施の形態にあっては、ブーム5を空中で下降させる場合には、第一ブーム用制御バルブ14は中立位置Nに保持され、また第二ブーム用制御バルブ15は下降側位置Yに位置していて、第一、第二油圧供給源11、12からの圧油がブームシリンダ8に供給されることはなく、ブームシリンダ8のロッド側油室8bには専らヘッド側油室8aからの再生油が供給される一方、ヘッド側油室8aからの排出油の余剰分は、第二ブーム用制御バルブ15を経由して油タンク13に排出されることになる。この結果、ブーム5を空中で下降させながらアーム6やバケット7を操作するような場合、第一、第二油圧供給源11、12の全油量がアームシリンダ9やバケットシリンダ10に供給されることになって、アーム6やバケット7の動きが速くなり、作業効率が向上する。また、ブーム5を単独で空中下降させる場合にも、第一、第二油圧供給源11、12からの不必要な圧油がブームシリンダ8に供給されるエネルギーロスを無くすことができ、低燃費化に寄与できる。この場合、前記中立位置Nの第一ブーム用制御バルブ14および下降側位置Yの第二ブーム用制御バルブ15はセンタバイパス用弁路14c、15cを開いているから、第一、第二圧油供給源11、12として、センタバイパス油路の油量が多い場合にポンプ流量が少なくなるよう制御される可変式制御ポンプを採用することにより、更なる低燃費化を達成できる。
これに対し、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を行うべくブーム5を下降させる場合は、第一ブーム用制御バルブ14は下降側位置Yに切換り、また第二ブーム用制御バルブ15は中立位置に保持される。これにより、ブームシリンダ8のロッド側油室8bには、該ロッド側油室8bの圧力がヘッド側油室8aの圧力よりも低圧のあいだは、ヘッド側油室8aからの再生油と第一油圧供給源11からの圧油とが供給され、またロッド側油室8bの圧力がヘッド側油室8aの圧力よりも高圧になった以降は、再生油の供給はパイロット操作逆止弁23によりブロックされるが第一油圧供給源11からの圧油が供給されることになって、下降に抗する力が作用している状態でのブーム5の下降作業を行うことができる。
さらに、バケット7の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合には、操作スイッチ27をONにしてブーム下降側に操作すると、第一ブーム用制御バルブ14が中立位置Nに保持され、第二ブーム用制御バルブ15が下降側位置Yに切換ると共に、ブームシリンダ8のヘッド側油室8aとロッド側油室8bとは連通ラインEを介して連通状態になる。そして、例えば瓦礫掻き寄せ作業を行う場合には、ブーム用操作レバー20を下降側にした状態(操作量は適当でよい)で、アーム引き(アームシリンダ9を伸長させる)操作とバケット開き(バケットシリンダ10を縮小させる)操作をすれば、ブーム5はフロントアタッチメント4の自重により自動的に下降する一方、地面からの反力により自動的に上昇することになって、ブーム5の微妙な操作を行わなくてもバケット7を地面に沿うよう移動させることができ、作業性、操作性が向上する。また、土羽打ち作業を行う場合には、ブーム用操作レバー20を下降側に操作すれば、ブーム5は、バケット7が接地するまでフロントアタッチメント4の自重により下降し、接地して下降規制されると停止することになって、ブーム上げのタイミングがずれてもブーム下げ時の反力で機体が持ち上がってしまうような不具合をなくすことができ、作業性、操作性が向上する。
ここで、前述したように、第一圧力センサ28により検出されるロッド側ラインBの圧力Pが設定圧力Pdよりも大きい(P>Pd)場合には、操作スイッチ27をONにしても、パイロット操作逆止弁23は両方向状態にならないように設定されている。これにより、例えばブーム下げにてバケット7を接地させて機体前部を浮かせた状態(この状態では、ロッド側ラインBの圧力は設定圧力Pdよりも大きい(P>Pd))で、オペレータが誤って操作スイッチ27をONにしてから、機体を更に持ち上げようとしてブーム下げ操作をしたときに、両方向状態のパイロット操作逆止弁23を経由してロッド側ラインBの油がヘッド側ラインAに流れることでブームシリンダ8が伸長して機体前部が落下してしまうような不具合が発生する惧れを、回避することができる。
【0025】
而して、操作スイッチ27のON/OFF切換えや、ロッド側ラインBの圧力検出等に基づいて、各作業に適したブーム5の下降作動を行うことができることになるが、さらにこのものにおいて、第一ブーム用制御バルブ14が中立位置Nに位置している状態でのブーム5の下降時には、ヘッド側油室8aから油タンク13への油排出は、第二ブーム用制御バルブ15を用いて行われるが、該第二ブーム用制御バルブ15は、ブーム5の上昇時に第二油圧供給源12の圧油をブームシリンダヘッド側油室8aに供給するために一般的な回路においても必要なものであり、そしてこの第二ブーム用制御バルブ15を利用して油排出を行う構成になっているから、専用の排出用バルブおよび排出用ラインを別途設ける必要がなく、コストの抑制に寄与できる。
【0026】
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、ブームシリンダと油圧供給源を共有する油圧アクチュエータとしては、アームシリンダやバケットシリンダだけでなく、走行用モータ、旋回用モータ等の油圧アクチュエータであっても良く、この様な油圧アクチュエータの場合にも、ブームの空中下降と連動操作するときの作動速度を速くすることができる。また、これら油圧アクチュエータ用の制御バルブとブーム用制御バルブとの接続は、並列接続であっても直列接続であっても、同様の効果を奏する。
【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回路図である。
【図3】従来例を示す油圧回路図である。
【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
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 パイロットバルブ
20 ブーム用操作レバー
21 開閉バルブ
22 切換弁
23 パイロット操作逆止弁
24 コントローラ
28 第一圧力センサ
A ヘッド側ライン
B ロッド側ライン
D 下降側パイロットライン
E 連通ライン

Claims (3)

  1. ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、第一圧油供給源を圧油供給源とし、ブーム操作用レバーの操作に基づいてブームシリンダのヘッド側ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う上昇側、下降側位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在な第一ブーム用制御バルブと、第二圧油供給源を圧油供給源とし、ブームシリンダの各油室のうちブームの重量を保持するヘッド側油室に対する圧油供給制御を行う第二ブーム用制御バルブとを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、ブーム用操作レバーの操作に基づいて出力されたパイロット圧を第一ブーム用制御バルブには供給しないように切換わってブーム操作用レバーの操作に拘わらず第一ブーム用制御バルブを中立位置に保持することができる切換弁と、ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連通する連通ラインとを設け、さらに該連通ラインに、連通ラインを開閉する開閉バルブと、ブームシリンダのヘッド側油室からロッド側油室への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態と、両方向の流れを許容する両方向状態とに切換自在なパイロット操作逆止弁とを設ける一方、前記第二ブーム用制御バルブは、切換弁による第一ブーム用制御バルブの中立位置保持時に、ブームシリンダのヘッド側油室から排出されてロッド側油室に供給された油の余剰油を油タンクに流すように切換わることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
  2. 請求項1において、第一ブーム用制御バルブとブームシリンダのロッド側油室とを連結するロッド側ラインの圧力を検出する圧力センサを設け、該圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力以下の場合に、切換弁が第一ブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく切換わる構成であることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
  3. 請求項2において、圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力を越える場合、パイロット操作逆止弁は、一方向状態から両方向状態への切換えがなされないように設定されていることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
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