JP3946176B2 - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は油圧ショベルの油圧回路に関するものであり、特に、スイッチ操作にてショベル仕様とクレーン仕様とに切り換え可能な油圧ショベルの油圧回路に関するものである。

油圧ショベルのアタッチメント先端部にフックを装着し、該フックに吊り荷を係止してクレーン仕様にする場合がある。この場合、スイッチ操作にてショベル仕様とクレーン仕様とを切り換え可能にしてあり、クレーン仕様では、電磁弁を切り換えてショベル固有の作動を停止するとともにクレーン固有の特性を発揮できるように形成してある。

例えば、側辺掘削用アタッチメントを装着して、平行リンクによりバケットの位置を左右に平行移動可能に形成した油圧ショベルの場合は、該油圧ショベルをスイッチ操作にてクレーン仕様に切り換えたときは、バケットの開操作を禁止するとともにオフセットブームの作動を停止させるように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、スイッチ操作にてクレーン仕様に切り換えたときは、エンジンの回転数を下降させて油圧ポンプの吐出量を減少し、旋回モータの回転を低回転にして安全な旋回速度を確保するように構成することもできる。
特開平１１−２４７２１５号公報（第１〜４頁、図１）。

特許文献１記載の発明は、スイッチ操作にてクレーン仕様に切り換えたときは、オフセットブームの作動を停止させるように構成したので、吊り荷重が大きい場合であってもオフセット機構の不慮作動を禁止して機械の故障を防止することができる。しかし、旋回動作がショベル仕様と同一であると旋回速度が速すぎて吊り荷が振られて危険である。

エンジンの回転数を極端に下降させて油圧ポンプの吐出量を減少すれば、旋回モータの回転が低回転となるが他のアクチュエータの作動速度も遅くなるため、作業性が著しく悪くなる。

そこで、スイッチ操作にてショベル仕様とクレーン仕様とに切り換え可能な油圧ショベルに於いて、クレーン仕様に切り換えた状態では旋回操作時のみ作動速度を抑止して安全性を確保し、他の操作時は通常の作業速度にして作業性を向上させるために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、油圧ポンプの下流に旋回モータへ圧油を給排制御するコントロール弁を含む複数のコントロール弁を配設し、該旋回モータ用コントロール弁を切換制御するリモコン弁の二次側油路に旋回操作を検出する圧力スイッチを設け、また、油圧ポンプの吐出量変更手段を構成する油圧シリンダと油圧源を接続する油路に該油圧源からの圧油とネガコン油路からの圧油とを高圧選択して前記油圧シリンダに導出するシャトル弁を設けると共に、該シャトル弁と前記油圧源との間に電磁比例減圧弁を介装し、該電磁比例減圧弁のソレノイドと前記圧力スイッチ及びショベル仕様とクレーン仕様とに切り換え可能な切換スイッチを夫々コントローラに接続した油圧ショベルに於いて、前記切換スイッチによりクレーン仕様を選択し、且つ、前記圧力スイッチにより旋回操作を検出したときは、前記コントローラから電磁比例減圧弁のソレノイドに信号を導出し、前記油圧源からの圧油を前記電磁比例減圧弁及びシャトル弁を介して前記油圧シリンダに供給して前記油圧ポンプの吐出量を小流量に変更し、一方、前記切換スイッチによりショベル仕様を選択したとき、又は、クレーン仕様を選択して旋回以外の操作を行い、前記圧力スイッチにより旋回操作が検出されなかったときは、前記コントローラから電磁比例減圧弁のソレノイドに信号が導出されず、前記油圧源の圧油を前記電磁比例減圧弁で遮断して前記油圧ポンプの吐出量を大流量に変更するように構成した油圧ショベルの油圧回路を提供する。

スイッチ操作にてショベル仕様に切り換えられた状態では、前記電磁比例減圧弁がノーマル位置でタンクに連通しており、シャトル弁はネガコン油路からの圧油のみを高圧選択する。ネガコン圧が低圧であれば前記油圧シリンダはピストンロッドが引き込まれた状態であり、油圧ポンプの傾転角が大となって吐出量が大流量となる。

これに対して、スイッチ操作にてクレーン仕様に切り換えられた状態では、旋回動作の有無により前記電磁比例減圧弁が切り換わり、旋回動作を検出したときは電磁比例減圧弁が開いて油圧源からの圧油が導入される。従って、シャトル弁は油圧源からの圧油を高圧選択し、前記油圧シリンダはピストンロッドが押し出された状態となり、油圧ポンプの傾転角が小となって吐出量が小流量となる。

本発明は、切換スイッチによりクレーン仕様を選択し、且つ、圧力スイッチにより旋回操作を検出したときは、油圧源からの圧油が電磁比例減圧弁及びシャトル弁を介してポンプ吐出量変更手段を構成する油圧シリンダへ供給されるので、油圧ポンプの傾転角が小となって吐出量が小流量となる。このため、旋回モータへの圧油の供給量が減少して旋回モータの回転が低回転となり、クレーン作業に適した安全な旋回速度を確保することができる。

一方、切換スイッチによりショベル仕様を選択したとき、又は、クレーン仕様を選択して旋回以外の操作を行い、圧力スイッチにより旋回操作が検出されなかったときは、油圧源の圧油を電磁比例減圧弁で遮断して油圧ポンプの吐出量が大流量となる。このため、クレーン仕様における旋回操作時のみ作動速度を抑止して安全性を確保すると共に、他の操作時は通常の速い作業速度にすることができ、作業性が著しく向上する。

以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１はクレーン仕様にした油圧ショベル１０を示し、下部走行体１１の上に旋回機構１２を介して上部旋回体１３が旋回自在に載置されている。上部旋回体１３にはその前方一側部にキャブ１４が設けられ、且つ、前方中央部にブーム１５が俯仰可能に取り付けられている。また、ブーム１５の先端にアーム１６が上下回動自在に取り付けられ、該アーム１６の先端にバケット１７が取り付けられている。更に、バケット１７の取付部近傍にフック１８を装着し、該フック１８に吊り荷Ｗを係止してクレーン作業を行う。

図２は油圧回路を示し、可変容量型の油圧ポンプ２１の吐出油路２２には各アクチュエータ用のコントロール弁２３，２４，２５が設けられている。この中で旋回モータ２６用のコントロール弁２４について説明すれば、旋回モータ２６用のリモコン弁２７を操作することにより、前記コントロール弁２４のスプールが切り換わって、前記油圧ポンプ２１から吐出された圧油が旋回モータ２６に供給され、該旋回モータ２６が左右何れかの方向へ回転する。

前記リモコン弁２７の二次側油路２８，２９はシャトル弁３０を介して接続されており、該シャトル弁３０の出口油路に圧力スイッチ３１を設置する。前記リモコン弁２７を左右何れかの方向へ操作した場合は、シャトル弁３０にてどちらかのパイロット圧が高圧選択されて圧力スイッチ３１がオンとなる。従って、制御手段であるコントローラ５０は、該圧力スイッチ３１のオン信号により旋回用のリモコン弁２７が操作されたことを判別できる。これらシャトル弁３０と圧力スイッチ３１とで旋回操作を検出する手段が構成される。

一方、前記油圧ポンプ２１は可変容量型であり、油圧シリンダ３３の伸縮によりポンプ傾転角を変えて吐出量を増減することができる。該油圧シリンダ３３には、油圧源３４からの圧油とネガコン油路３５からの圧油との何れか一方を高圧選択して導入させるシャトル弁３６が接続されており、前記油圧シリンダ３３とシャトル弁３６とで油圧ポンプ２１の吐出量を変更する手段が構成される。

ここで、前記油圧源３４とシャトル弁３６との間には電磁比例減圧弁３７を設け、前記コントローラ５０からの制御信号により電磁比例減圧弁３７が開くと、油圧源３４からの圧油がシャトル弁３６を介して油圧シリンダ３３に導入されるように形成してある。

図２に示した状態では、電磁比例減圧弁３７がノーマル位置でタンク３８に連通しているので、油圧源３４からの圧油は電磁比例減圧弁３７にて遮断され、シャトル弁３６に導入されない。従って、シャトル弁３６はネガコン油路３５からの圧油のみを高圧選択し、油圧源３４からの圧油は油圧シリンダ３３に導入されない。ネガコン圧が低圧であれば油圧シリンダ３３のピストンロッドが引き込まれた状態であり、前記油圧ポンプ２１の傾転角が大となって吐出量が大流量の状態となる。

尚、符号３９はショベル仕様からクレーン仕様へ切り換えるため切換スイッチであり、実線で図示したように該切換スイッチ３９がオフであるときは、前記コントローラ５０がショベル仕様であると判別し、鎖線で示すように該切換スイッチ３９がオンであるときは、前記コントローラ５０がクレーン仕様に切り換わったと判別する。そして、該切換スイッチ３９をオンしてクレーン仕様に切り換えたときは、従来のようにエンジン（図示せず）の回転数を極端に下降させることはせずに、後述するように、旋回操作の有無を検出して安全な旋回速度を確保するように制御する。

鎖線で示すように、切換スイッチ３９をオンしてクレーン仕様に切り換えた状態であっても、前記リモコン弁２７にて旋回操作をしなければ、前記電磁比例減圧弁３７はノーマル位置を保持し、前述したとおり、前記油圧ポンプ２１の傾転角はショベル仕様と同じく大であり、油圧ポンプ２１の吐出量が大流量の状態に設定される。

ここで、図３に示すように、前記切換スイッチ３９をオンしてクレーン仕様の状態のもとで、機体を旋回させるべく旋回用リモコン弁２７を例えば左側へ操作したときは、二次側油路２８にパイロット圧が導出されて旋回用のコントロール弁２４が左位置に切り替わり、前記油圧ポンプ２１から吐出された圧油が旋回モータ２６に供給され、旋回モータ２６が回転して上部旋回体１３が左旋回する。

このとき、前記二次側油路２８のパイロット圧がシャトル弁３０を介して圧力スイッチ３１をオンするため、コントローラ５０は旋回操作があったことを検出し、該コントローラ５０から前記電磁比例減圧弁３７のソレノイドへ信号が出力されて、電磁比例減圧弁３７が図示したように開放位置に切り替わる。従って、前記油圧源３４からの圧油が、電磁比例減圧弁３７にて所定圧に減圧された後にシャトル弁３６へ送られ、該シャトル弁３６にて油圧源３４からの圧油が高圧選択されて油圧シリンダ２３に導入される。

依って、油圧シリンダ３３のピストンロッドが押し出され、前記油圧ポンプ２１の傾転角が小となって吐出量が小流量の状態となる。即ち、クレーン仕様の状態のもとで、コントローラ５０が旋回操作を検出したときは、該コントローラ５０の制御によって油圧ポンプ２１の吐出量が小流量に変更される。このため、旋回モータ２６への圧油の供給量が減少して旋回モータ２６の回転が低回転となり、クレーン作業に適した安全な旋回速度を確保することができる。

これに対して、図４に示すように、前記切換スイッチ３９をオンしてクレーン仕様の状態のもとで、旋回モータ２６ではなく例えばブームシリンダ等、他のアクチュエータ４０を操作すべくコントロール弁２３を切り換えた場合は、前記シャトル弁３０にパイロット圧が導出されないため圧力スイッチ３１はオフとなる。このため、コントローラ５０から前記電磁比例減圧弁３７のソレノイドへ信号が出力されず、電磁比例減圧弁３７が図示したように閉止位置を保持ため、前記油圧源３４からの圧油は該電磁比例減圧弁３７で遮断されてシャトル弁３６に導出されない。従って、前記油圧ポンプ２１の傾転角は大であり、油圧ポンプ２１の吐出量が大流量の状態に設定される。

斯くして、他のアクチュエータ４０への圧油の供給量が増加し、クレーン仕様でありながらショベル仕様と同様の速い作業速度が得られるため、作業性が著しく向上する。尚、図示は省略するが、油圧ポンプ自体に最大吐出量制限ポートを設け、電磁弁を切り換えてパイロット圧を作用させる構成であっても同様の作用効果を得ることができる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

図は本発明の一実施の形態を示すものである。
油圧ショベルの側面図。 ショベル仕様状態の油圧回路図。 クレーン仕様状態で旋回操作中の油圧回路図。 クレーン仕様状態で旋回以外の操作中の油圧回路図。

符号の説明

１０ 油圧ショベル
２１ 油圧ポンプ
２６ 旋回モータ
２７ リモコン弁
３０ シャトル弁（旋回操作検出手段）
３１ 圧力スイッチ（旋回操作検出手段）
３２ コントローラ
３３ 油圧シリンダ（ポンプ吐出量変更手段）
３４ 油圧源
３５ ネガコン油路
３６ シャトル弁（ポンプ吐出量変更手段）
３８ 電磁比例減圧弁
３９ 切換スイッチ
５０ コントローラ（制御手段）

Claims (1)

1. 油圧ポンプの下流に旋回モータへ圧油を給排制御するコントロール弁を含む複数のコントロール弁を配設し、該旋回モータ用コントロール弁を切換制御するリモコン弁の二次側油路に旋回操作を検出する圧力スイッチを設け、また、油圧ポンプの吐出量変更手段を構成する油圧シリンダと油圧源を接続する油路に該油圧源からの圧油とネガコン油路からの圧油とを高圧選択して前記油圧シリンダに導出するシャトル弁を設けると共に、該シャトル弁と前記油圧源との間に電磁比例減圧弁を介装し、該電磁比例減圧弁のソレノイドと前記圧力スイッチ及びショベル仕様とクレーン仕様とに切り換え可能な切換スイッチを夫々コントローラに接続した油圧ショベルに於いて、
   前記切換スイッチによりクレーン仕様を選択し、且つ、前記圧力スイッチにより旋回操作を検出したときは、前記コントローラから電磁比例減圧弁のソレノイドに信号を導出し、前記油圧源からの圧油を前記電磁比例減圧弁及びシャトル弁を介して前記油圧シリンダに供給して前記油圧ポンプの吐出量を小流量に変更し、
   一方、前記切換スイッチによりショベル仕様を選択したとき、又は、クレーン仕様を選択して旋回以外の操作を行い、前記圧力スイッチにより旋回操作が検出されなかったときは、前記コントローラから電磁比例減圧弁のソレノイドに信号が導出されず、前記油圧源の圧油を前記電磁比例減圧弁で遮断して前記油圧ポンプの吐出量を大流量に変更するように構成したことを特徴とする油圧ショベルの油圧回路。

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