JP4727390B2

JP4727390B2 - アーム回動用液圧シリンダの配管装置

Info

Publication number: JP4727390B2
Application number: JP2005318913A
Authority: JP
Inventors: 秀夫小山; 昭稲元
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-11-01
Also published as: JP2007126839A

Description

本発明は、多関節構造の作業用アームを有する作業機におけるアーム回動用液圧シリンダの配管装置に係わり、特に関節部の左右に液圧シリンダを設けると共に、液圧シリンダがホールディングバルブを有する場合に好適なものに関する。

油圧ショベル等のように、多関節構造の作業用アームを有する作業機においては、第二段アーム（通称アーム）を回動させる液圧シリンダは、第一段アーム（通称ブーム）の上面に取付けられる。特許文献１には、複数本のアームを継ぎ足して長尺の多段アームを構成し、アーム回動用の液圧配管をアームの背面に這わせて配置したものが開示されている。

また、特許文献２には、第二段アームの先端にバックホウバケットと共につり具を取付け、そのつり具により吊荷を支持して油圧ショベルを荷役用作業機として使用する例が開示されている。そして前記つり具により吊荷を支持する場合、第二段アームを回動させる液圧シリンダのロッド室の液圧は、吊荷、第二段アームおよびバックホウバケットの荷重により高くなる。この液圧の上昇によりコントロール弁等による液漏れが生じると、第二段アームが下がり、吊荷の吊位置が降下する。このような液漏れによる吊荷の降下を防止するため、前記液圧シリンダのロッド室からの液漏れを防止するホールディングバルブが設けられる。

特開２００４−１３７６７６号公報特開平６−９４００４号公報

前記特許文献２に示すように、ホールディングバルブを有する液圧シリンダを設ける場合、１本の液圧シリンダに対し、ボトム室、ロッド室にそれぞれつながる液圧配管以外にホールディングバルブ用のパイロット管とドレン管とが必要になり、少なくとも４本の液圧配管が必要になる。このような液圧配管は、例えば開閉式あるいは回転式作業具のように液圧式駆動装置を備えた作業具用の液圧配管としても必要になる。そしてこのような本数の多い液圧配管をアーム上に配置する必要があるため、配管構造が煩雑になる。

特に出願人が特願２００５-０２５９２９号において提案したように、アーム間の関節部の左右両側に液圧シリンダを設け、その液圧シリンダに前記ホールディングバルブを設けたものにおいては、液圧配管の本数が多くなり、配管構造が煩雑になる。また、この配管構造が複雑になることにより、配管の組立てに要する時間および労力が増大する。

本発明は、上記問題点に鑑み、アーム間の関節部の左右に液圧シリンダを有し、その液圧シリンダの少なくともボトム室側にホールディングバルブを有する作業機において、アーム上の液圧配管の本数が大幅に減少し、液圧配管構造が簡単になり、液圧配管の設置も容易になるアーム回動用液圧シリンダの配管装置を提供することを目的とする。

請求項１のアーム回動用液圧シリンダの配管装置は、タワーを有する作業機本体に、複数のアームをピン結合してなる多関節構造の作業用アームを取付け、
前記作業用アームの少なくとも１つの関節部の左右に、ボトム側端部を下段側アームの外向下側に連結し、ピストンロッドを上段側アームの外方下側に連結した液圧シリンダを取付け、
前記左右の液圧シリンダのボトム室側およびロッド室側にそれぞれホールディングバルブを設けた作業機に用いられる前記アーム回動用液圧シリンダの配管装置であって、
前記左右の液圧シリンダ用のドレン管を１本の本体側ドレン管に集約するとともに、前記左右の液圧シリンダ用の各ボトム室側ホールディングバルブ用のパイロット管を本体側の1本のパイロット管に集約し、かつ、前記左右の液圧シリンダ用の各ロッド室側ホールディングバルブ用のパイロット管を本体側の他の１本のパイロット管に集約する集合継手を、前記下段側アームの上面側に設けた
ことを特徴とする。

請求項２のアーム回動用液圧シリンダの配管装置は、請求項１に記載の装置において、
前記左右の液圧シリンダのドレン管は、それぞれ各液圧シリンダにおいて、ボトム室側、ロッド室側ドレン管に分岐した
ことを特徴とする。

請求項３のアーム回動用液圧シリンダの配管装置は、請求項１または２に記載の装置において、
前記左右の液圧シリンダ用のタンク管を前記集合継手により１本の本体側タンク管に集約するとともに、左右の液圧シリンダにおいて、左右各１本のタンク管を対応する液圧シリンダのボトム室側、ロッド室側タンク管に分岐した
ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、左右の液圧シリンダのボトム室側、ロッド室側にそれぞれホールディングバルブを備え、これらのホールディングバルブの各々のパイロット管、ドレン管を下段側アーム上で本体側パイロット管、ドレン管に集約すると共に、左右のドレン管については、下段側アーム上において１本の本体側ドレン管に集約させたので、アーム上のパイロット管、ドレン管の減少本数がさらに増す上、下段側アームから油圧シリンダに至る液圧配管の本数も減少し、液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化の点においてさらに大きな効果が得られる。

請求項２の発明によれば、請求項１において、左右の液圧シリンダのドレン管を１本の本体側ドレン管に集約するとともに、各液圧シリンダにおいて、ボトム室側、ロッド室側ドレン管にそれぞれ分岐したので、液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化の点においてさらに大きな効果が得られる。

請求項３の発明によれば、複数の継手を集合継手として１つにまとめたので、配管構成がより整えられる。

図１は本発明によるアーム回動用液圧シリンダの配管装置を適用する作業機の一実施の形態を示す左側面図である。この作業機はスクラップ作業機を構成するものであり、オペレータによる被処理物の目視が良好に行なえるように、作業機本体１は、台２上に設置したタワー３上に旋回装置４を介して旋回体５を設置し、その旋回体５上に運転室６を設置する共に、パワーユニット９を搭載して構成する。タワー３には、階段７、踊り場８および不図示の階段を有する。なお、スクラップ作業機は本実施の形態では据付式に構成されているが、自走式に構成する場合もある。

前記旋回体５には多関節構造の作業用アーム１０を取付ける。作業用アーム１０には、作業具１１としてグラップルバケットを取付ける。作業具１１としてはこの他、クラムシェルバケット、リフティングマグネット、フォーク等、被処理物に応じたものが取付けられる。

スクラップ作業機に用いる作業用アーム１０は、広く高い作業範囲が得られるように、第一段アーム１２（下段側アーム）や第二段アーム１３（上段側アーム）が一般の油圧ショベルのブームやアームよりも長く構成される。

１５は作業用アーム１０を起伏させる液圧シリンダ、１６は第一段アーム１２と第二段アーム１３とを連結して関節部を構成するピン、１７は本発明により前記関節部の左右に設けられ、第二段アーム１３を回動させるための液圧シリンダである。

図２は前記液圧シリンダ１７の取付け構造および配管構造を示す側面図である。１９、２０はそれぞれ第一段アーム１２、第二段アーム１３を貫通して溶接等により固定して取付けた液圧シリンダ取付け用のパイプである。各パイプ１９、２０のアーム１２、１３より外方に突出した部分には液圧シリンダ取付け用のブラケット２１、２２が溶接等により固定される。

液圧シリンダ１７は、そのボトム側端部をピン２３によりブラケット２１に連結する。また液圧シリンダ１７のピストンロッドの先端部をピン２４によりブラケット２２に連結する。

本実施の形態の作業用アーム１０は、液圧シリンダ１７の伸長方向の動作、すなわち大きな力が必要になる作業具１１や第二段アーム１３の上げ動作の際に、断面積の広いボトム室側に高圧の作動液を供給することとなり、エネルギー効率が良好となる。

２５、２６はそれぞれ液圧シリンダ１７のボトム室側、ロッド室側に設けたホールディングバルブである。

図３は前記液圧シリンダ１７に関連する液圧回路図である。図３において、５は旋回体側、１０は作業用アーム側を示す。３０は前記旋回体５上に設置した液圧ポンプ、３１は同じくパイロット液圧ポンプ、３２は同じくタンクである。３３は運転室５に設置した左右の液圧シリンダ１７、１７に共通に設置されたパイロット弁、３４は同じく左右の液圧シリンダ１７、１７に共通に設置されたコントロール弁である。

左右の液圧シリンダ１７のホールディングバルブ２５、２６は、図４にホールディングバルブ２５で代表して示すように、それぞれ流量調整機能付きの逆止弁３５と、この逆止弁３５と共に流量調整機能を持たせる補助弁３６と、リリーフ弁３７とを含む。

３９、４０は前記コントロール弁３４の二次側液圧配管であり、旋回体５上から第一段アーム１２上に配置された本体側液圧配管である。一方の液圧配管３９はＴ字形の分岐継手４１を介して左右の液圧配管４２、４３を集約したもので、各左右の液圧配管４２、４３は、それぞれ左右の液圧シリンダ１７、１７のボトム室側ホールディングバルブ２５、２５の逆止弁３５、３５を介して液圧シリンダ１７、１７のボトム室１７ａ、１７ａに接続される。

前記コントロール弁３４の二次側液圧配管のうち、他方の本体側液圧配管４０はＴ字形の分岐継手４４を介して左右の液圧配管４５、４６を集約したもので、各液圧配管４５、４６は、それぞれ左右の液圧シリンダ１７、１７のロッド室側ホールディングバルブ２６、２６の逆止弁３５、３５を介して液圧シリンダ１７、１７のロッド室１７ｂ、１７ｂに接続される。前記液圧配管３９、４０、分岐継手４１、４４、液圧配管４２、４３、４５、４６の構成を図５の平面図および図６の側面図に示す。

図７、図８は左右の液圧シリンダ１７、１７の配管構造を、右側の液圧シリンダ１７で代表させて示すもので、液圧シリンダ１７のボトム室側、ロッド室側のホールディングバルブ２５、２６にそれぞれ接続される液圧配管４３、４６（４２、４５も同様）はホールディングバルブ２５、２６の該当ポートにそれぞれ接続される。

図３において、４７は左右の油圧シリンダ１７、１７の各ホールディングバルブ２５、２６のリリーフ弁３７からの作動液をタンク３２に戻す本体側タンク管である。この本体側タンク管４７は第一段アーム１２上に設けた分岐継手４８を介して左右のタンク管４９、５０を１本に集約する。また、左側の液圧シリンダ１７に対応するタンク管４９は、さらに、液圧シリンダ１７において、分岐継手５２を介して左側液圧シリンダ１７のボトム室側ホールディングバルブ２５、ロッド室側ホールディングバルブ２６の各リリーフ弁３７、３７にそれぞれ接続されるタンク管５３、５４に分岐される。また、右側の液圧シリンダ１７に対応するタンク管５０は、さらに、分岐継手５５を介して右側液圧シリンダ１７のボトム室側ホールディングバルブ２５、ロッド室側ホールディングバルブ２６の各リリーフ弁３７、３７にそれぞれ接続されるタンク管５６、５７に分岐される。図７および図８にこれらの配管５０、５６、５７や分岐継手５５の接続構造を示す。分岐継手５５はホールディングバルブ２５の近傍に設けたＴ字形の継手により構成される。

図３において、５９は左右の液圧シリンダ１７、１７に生じるドレンをタンク３２に戻す本体側ドレン管である。このドレン管５９は、左右の油圧シリンダ１７、１７に対応するドレン管６１、６２を、第一段アーム１２の上面側に設けた集合継手６０において１本に集約したものである。左側のドレン管６１は、液圧シリンダ１７において、分岐継手６３により、左側の液圧シリンダ１７のボトム室側、ロッド室側ホールディングバルブ２５、２６のドレンポートにそれぞれ接続される分岐ドレン管６４、６５に分岐される。右側のドレン管６２も同様に、液圧シリンダ１７において、分岐継手６６により、右側の液圧シリンダ１７のボトム室側、ロッド室側ホールディングバルブ２５、２６のドレンポートにそれぞれ接続される分岐ドレン管６７、６８に分岐される。

図９、図１０は、集合継手６０の取付け構造を示す。集合継手６０はブロック状をなし、ボルト６９により、第一段アーム１２に取付けられる。本体側のドレン管５９は、集合継手６０において、左右のドレン管６１、６２に分岐される。図７、図８には、右側の液圧シリンダ１７における前記ドレン管６２、分岐継手６６、分岐ドレン管６８を示す。

図３において、７０は本体側パイロット管であり、このパイロット管７０は、左右の液圧シリンダ１７、１７のボトム室側のホールディングバルブ２５、２５の補助弁３６の操作室３６ａにパイロット液を供給するためのものである。７１は左右の液圧シリンダ１７、１７のロッド室側のホールディングバルブ２６、２６の補助弁３６の操作室にパイロット液を供給するためのパイロット管である。

一方のパイロット管７０は前記集合継手６０において、左右のパイロット管７２、７３に分岐し、他方のパイロット管７１も集合継手６０において、左右のパイロット管７４、７５に分岐する。

図９、図１０に、前記パイロット管７０が左右のパイロット管７２、７３に分岐され、また、前記パイロット管７１が左右のパイロット管７４、７５に分岐される構造が示されている。また、図７、図８には、分岐されたパイロット管７３、７５（７２、７４も同様）が液圧シリンダ１７のボトム室側、ロッド室側ホールディングバルブ２５、２６にそれぞれ接続される構造を示す。

図３の液圧回路において、パイロット弁３３の操作レバーを矢印ａのように左側に操作すると、コントロール弁３４の左側の操作室にパイロット液が供給されてコントロール弁３４が左位置に切り換わる。これにより、液圧ポンプ３０からの圧液が液圧管４０、４５、４６を通して左右の液圧シリンダ１７、１７のロッド室側のホールディングバルブ２６、２６の逆止弁３５、３５を通して各液圧シリンダ１７のロッド室１７ｂ、１７ｂに供給される。このとき、同時に、パイロット液圧ポンプ３１からのパイロット圧液がパイロット管７１、７４、７５を通して左右の液圧シリンダ１７、１７のロッド室側のホールディングバルブ２６、２６の補助弁３６、３６の操作室３６ａ、３６ａに供給され、この補助弁３６、３６と逆止弁３５、３５との相互作用により流量が調整されて液圧シリンダ１７、１７が同時に収縮する。なお、このとき、液圧シリンダ１７、１７のボトム室１７ａ、１７ａの作動液はホールディングバルブ２５、２５のリリーフ弁３７、３７、タンク管５３、４９と、タンク管５６、５０をそれぞれ通り、継手４８で合流し、タンク管４７を通してタンク３２に戻る。なお、ホールディングバルブ２６、２６の補助弁３６、３６で生じたドレンは、ドレン管６５、６１、ドレン管６８、６２をそれぞれ通り、集合継手６０において合流し、ドレン管５９を通してタンク３２に戻る。

一方、パイロット弁３３の操作レバーを矢印ｂに示すように操作すると、コントロール弁３４の右側の操作室にパイロット液が供給されてコントロール弁３４が右位置に切り換わる。この場合は左右の液圧シリンダ１７、１７のホールディングバルブ２５、２５が作動してこれらの液圧シリンダ１７、１７が伸長するが、詳細な設営を省略する。

図１に示すように液圧シリンダ１７が伸長し、作業用アーム１０が伸長した状態でコントロール弁３４が中立位置になると、第二段アーム１３や作業具１１や作業具１１で把持したスクラップ等の荷重により液圧シリンダ１７のボトム室１７ａの液圧が高くなるが、ホールディングバルブ２５の作用によってボトム室１７ａから本体側管路への液漏れが防止される。

一方、図２に示すように液圧シリンダ１７が収縮し、第二段アーム１３が垂直になった状態よりもさらに第二段アーム１３が運転室６側に近接するように傾斜した姿勢でコントロール弁３４が中立位置になると、ロッド室１７ｂ側の液圧が高くなるが、この場合はロッド室側のホールディングバルブ２６の作用によりロッド室１７ｂからの液漏れが防止される。

本実施の形態においては、左右の液圧シリンダ１７、１７のボトム室側、ロッド室側にそれぞれホールディングバルブ２５、２６を備え、これらのホールディングバルブ２５、２６の各々のパイロット管７２、７３および７４、７５をそれぞれ第一段アーム１２側で１本の本体側パイロット管７０、７１に集約し、また、左右のドレン管６１、６２も、１本の本体側ドレン管５９に集約したので、液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化の点においてさらに大きな効果が得られる。また、左右の液圧シリンダのボトム室、ロッド室に対応して、液圧シリンダ１７において、ドレン管６１、６２をさらに左側ドレン管６４、６５と、右側ドレン管６７、６８に分岐させたので、第一段アーム１２における液圧シリンダ１７と集合継手６０との間の液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化が達成できる。

また、本実施の形態においては、タンク管４９、５０についても下段側アーム上で１本に集約するとともに、各液圧シリンダ１７、１７において、ボトム室側、ロッド室側タンク管５３、５４および５６、５７をそれぞれ前記タンク管４９、５０に集約したので、第一段アーム１２上の液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化と、第一段アーム１２と液圧シリンダ１７との間の液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化の点においてさらに大きな効果が得られる。

さらに、左右の液圧シリンダ１７、１７のボトム室、ロッド室にそれぞれ繋がる液圧配管４２、４３についても第一段アーム１２上で１本の本体側液圧配管４７に集約したので、液圧配管構造の簡単化と液圧配管の設置の容易化の点においてさらに大きな効果が得られる。

本発明は、作業用アーム１０が２本のアームで構成される場合のみでなく、３本以上のアームからなる場合にも適用できる。

また、図１１に示すように、集合継手６０Ａにはタンク管４７、４９、５０の継手４９を含ませた構成にしてもよい。複数の継手を集合継手として１つにまとめることにより、配管構成がより整えられる。

本発明は、スクラップ作業機のみならず、同様の多関節構造の作業用アームや液圧シリンダの配置構造を有する他の作業機にも適用できる。

本発明によるアーム回動用液圧シリンダの配管装置を適用する作業機の一実施の形態を示す側面図である。本実施の形態の液圧シリンダの取付け構造と配管構造を拡大して示す側面図である。本実施の形態の液圧回路図である。図４のホールディングバルブの詳細図である。本実施の形態の第一段アーム上における配管構造を示す平面図である。図５の側面図である。本実施の形態の液圧シリンダのボトム室側の配管構造を示す側面図である。本実施の形態の液圧シリンダのロッド室側の配管構造を示す側面図である。本実施の形態の第一段アーム上における集合継手を示す平面図である。図９の側面図である。本発明における集合継手の他の例を示す液圧回路図である。

１：作業機本体、２：台、３：タワー、４：旋回装置、５：旋回体、６：運転室、７：パワーユニット、８：階段、９：踊り場、１０：作業用アーム、１１：作業具、１２：第一段アーム、１３：第二段アーム、１５：液圧シリンダ、１６：ピン、１７：液圧シリンダ、１７ａ；ボトム室、１７ｂ：ロッド室、１９、２０：液圧シリンダ取付け用のパイプ、２１、２２：ブラケット、２３、２４：ピン、２５、２６：ホールディングバルブ、３０：液圧ポンプ、３１：パイロット液圧ポンプ、３２：タンク、３３：パイロット弁、３４：コントロール弁、３５：逆止弁、３６：補助弁、３７：リリーフ弁。３９、４０：本体側液圧配管、４１：分岐継手、４２、４３：液圧配管、４４：分岐継手、４５、４６：液圧配管、４７：本体側タンク管、４８：分岐継手、４９、５０：タンク管、５２：分岐継手、５３、５４：タンク管、５５：分岐継手、５６、５７：タンク管、５９：本体側ドレン管、６０、６０Ａ：集合継手、６１、６２：ドレン管、６３：分岐継手、６４、６５：ドレン管、６６：分岐継手、６７、６８：ドレン管、６９：ボルト、７０、７１：本体側パイロット管、７２〜７５：パイロット管

Claims

タワーを有する作業機本体に、複数のアームをピン結合してなる多関節構造の作業用アームを取付け、
前記作業用アームの少なくとも１つの関節部の左右に、ボトム側端部を下段側アームの外向下側に連結し、ピストンロッドを上段側アームの外方下側に連結した液圧シリンダを取付け、
前記左右の液圧シリンダのボトム室側およびロッド室側にそれぞれホールディングバルブを設けた作業機に用いられる前記アーム回動用液圧シリンダの配管装置であって、
前記左右の液圧シリンダ用のドレン管を１本の本体側ドレン管に集約するとともに、前記左右の液圧シリンダ用の各ボトム室側ホールディングバルブ用のパイロット管を本体側の1本のパイロット管に集約し、かつ、前記左右の液圧シリンダ用の各ロッド室側ホールディングバルブ用のパイロット管を本体側の他の１本のパイロット管に集約する集合継手を、前記下段側アームの上面側に設けた
ことを特徴とするアーム回動用液圧シリンダの配管装置。
請求項１に記載のアーム回動用液圧シリンダの配管装置において、
前記左右の液圧シリンダのドレン管は、それぞれ各液圧シリンダにおいて、ボトム室側、ロッド室側ドレン管に分岐した
ことを特徴とするアーム回動用液圧シリンダの配管装置。
請求項１または２に記載のアーム回動用液圧シリンダの配管装置において、
前記左右の液圧シリンダ用のタンク管を前記集合継手により１本の本体側タンク管に集約するとともに、左右の液圧シリンダにおいて、左右各１本のタンク管を対応する液圧シリンダのボトム室側、ロッド室側タンク管に分岐した
ことを特徴とするアーム回動用液圧シリンダの配管装置。