JP4802852B2 - 作業機械の油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は破砕機や解体機のように作業アタッチメントを備え、この作業アタッチメントに油圧アクチュエータが設けられた作業機械の油圧回路に関するものである。

高層建造物の解体に使用される超ロングアタッチメント付きの解体機を例にとって背景技術を説明する。

この解体機は、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に垂直軸まわりに旋回自在に搭載された上部旋回体２とから成るベースマシンＡの前部に、長尺のブーム３を備えた作業アタッチメントＢが装着されて構成される。

この作業アタッチメントＢのブーム３は、下から順に第１段、第２段、第３段、第４段の各ブーム体４，５，６，７が、隣り合うもの同士、水平軸まわりに相対回動可能に連結されて構成され、第１段ブーム体４の下端部がベースマシンＡの上部旋回体２に取付けられる。

また、各ブーム体４〜７を起伏作動させるシリンダとして、第１〜第４各ブームシリンダ８〜１１が設けられ、第１ブームシリンダ８によってブーム３全体が起伏し、かつ、第２〜第４各ブームシリンダ９〜１１によって第２〜第４各段ブーム体５〜７が互いの連結部分を関節として屈伸動作を行う。

そして、このブーム３の先端(第４段ブーム体７の先端)に、作業装置としての開閉式の破砕装置１２が設けられ、この破砕装置１２によりコンクリート塊等が破砕されて建物の解体が行われる。

図５中、１３は破砕装置１２を水平軸まわりに上下に回動させる破砕装置用シリンダである。また、破砕装置１２は、向きが可変となるように回転自在で、かつ、破砕運動を行うために開閉自在に構成され、油圧モータ及び開閉シリンダ(ここでは図示しない)によって回転及び開閉駆動される。

以上のような解体機はたとえば特許文献１に、また解体機を含むブーム付き作業機械の油圧回路は特許文献２にそれぞれ示されている。
特開平７−３０５５１８号公報 特開２０００−９２７０６号公報

このような長尺の作業アタッチメントＢを備えた作業機械においては、作業アタッチメントＢに設けられた各油圧アクチュエータ(とくに先端側の開閉シリンダや回転モータ)と、ベースマシンＡに搭載された油圧ポンプ及びタンクとを結ぶ給油ラインが非常に長くなり、配管ボリュームも大きくなる。

しかも、アクチュエータ操作を行っても、１回の操作当たりのアクチュエータの動きが小さく、油の移動も少ない。

従って、給油ラインの油の循環が行われず、ライン内に留まってなかなかタンクに戻ら
ないし、オイルクーラーによる冷却も受けないため、同ラインの油温が上昇し易い環境にある。

このため、油温の上昇による悪影響、たとえば油温が開閉シリンダや回転モータ内のシールの使用温度限界を超えてシールが破損し、油漏れが生じる等の問題が発生していた。

そこで本発明は、給油ラインの油を入れ替えて油温の上昇を防止することができる作業機械の油圧回路を提供するものである。

請求項１の発明は、ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントに設けられた油圧アクチュエータと、ベースマシンに搭載された油圧ポンプ及びタンクとが給油ラインによって接続され、この給油ラインに設けられたコントロールバルブによって上記油圧アクチュエータの作動が制御される作業機械の油圧回路において、上記給油ライン内の油をタンクに戻す戻しラインと、この戻しラインを開閉する戻し弁とを備え、上記戻しラインは、上記タンクに接続された主管路と、この主管路から分岐して両側給油ラインに接続された二本の個別管路とから成り、上記主管路に上記戻し弁が設けられる一方、上記両個別管路に、上記給油ラインから上記個別管路に向かう油の流れのみを許容するチェック弁が設けられ、上記戻し弁を開いた状態で上記コントロールバルブを操作することにより上記給油ラインの油を上記戻しラインを介して上記タンクに戻すように構成されたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記戻し弁は、スイッチの操作により通電されて開く電磁弁として構成されたものである。

請求項３の発明は、請求項１の構成において、上記戻し弁は、上記コントロールバルブに連動して同バルブの操作時に開き、かつ、開いた状態で入口側に圧力を立てる絞り付きの連動弁として構成されたものである。

請求項４の発明は、請求項３の構成において、上記コントロールバルブ及び戻し弁は、操作量に応じたパイロット圧を出力する操作弁によって同時に操作される油圧パイロット弁として構成されたものである。

請求項５の発明は、ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントに設けられた油圧アクチュエータと、ベースマシンに搭載された油圧ポンプ及びタンクとが給油ラインによって接続され、この給油ラインに設けられたコントロールバルブによって上記油圧アクチュエータの作動が制御される作業機械の油圧回路において、上記給油ライン内の油をタンクに戻す戻しラインと、この戻しラインを開閉する戻し弁とを備え、上記戻しラインは、油圧アクチュエータの油圧源となるメインポンプよりも吐出圧が低いサブポンプに接続された主管路と、この主管路から分岐して両側給油ラインに接続された二本の個別管路とから成り、上記主管路に戻し弁が設けられる一方、上記両個別管路に、主管路から給油ラインに向かう油の流れのみを許容するチェック弁が設けられたものである。

請求項６の発明は、請求項５の構成において、上記コントロールバルブは、操作量に応じたパイロット圧を出力する操作弁によって操作される油圧パイロット弁として構成され、上記操作弁のパイロット圧源となる油圧ポンプが上記サブポンプとして用いられるとともに、上記戻し弁に、上記パイロット圧を確保するための絞りが設けられたものである。

本発明によると、給油ラインの油をタンクに戻す戻しラインを設け、この戻しラインを戻し弁によって開閉する構成としたから、給油ラインの油を戻しラインによって積極的にタンクに戻し(循環させ)、冷却することができる。

具体的には、請求項１〜４の発明では、戻し弁を開いた状態でコントロールバルブを操作することにより、給油ラインの油が戻しライン経由でタンクに戻される。このうち、請求項２ではスイッチ操作によって戻し弁が開き、請求項３,４ではコントロールバルブに連動して戻し弁が開く。

また、請求項５,６の発明では、サブポンプから戻しラインを介して給油ラインに油が送り込まれることにより、給油ラインの油が同ラインを介してタンクに強制的に戻される。

この場合、サブポンプの吐出圧はメインポンプの吐出圧よりも低いため、サブポンプからの油は戻り側(低圧側)の給油ラインのみに送り込まれる。このとき、高圧側の給油ラインに接続された個別管路のチェック弁は高圧側給油ラインの圧力に押されて閉じたままとなるため、高圧側給油ラインから戻しラインに油が流入するおそれはない。

また、請求項６の発明によると、コントロールバルブを操作弁からのパイロット圧によって操作する構成をとる場合に、操作弁のパイロット圧源となる油圧ポンプをサブポンプとして用いるため、戻し専用のサブポンプを増設する必要がなく、コスト、スペース等の点で有利となる。この場合、戻し弁に絞りを設けているため、サブポンプからの油がすべて戻しラインに送られて操作弁の圧源が失われるという問題がなく、コントロールバルブに送るべきパイロット圧を確保することができる。

以上の発明により、給油ラインの油温の上昇を防ぎ、シールの破損等の悪影響を回避することができる。

以下の実施形態では、図５中の破砕装置１２を開閉させる開閉シリンダ回路に適用した場合を例にとっている。

第１実施形態(図１参照)
開閉シリンダ１４と、図５中のベースマシンＡに搭載された油圧源であるメインポンプ１５及びタンクＴとが二本の給油ライン(伸び側及び縮み側両側給油ライン)１６,１７によって接続され、同ライン１６,１７に設けられたコントロールバルブ１８によって開閉シリンダ１４の作動が制御される。

コントロールバルブ１８は油圧パイロット弁として構成され、操作弁１９からその操作量に応じて出力されるパイロット圧によって中立位置イと、伸び位置ロと、縮み位置ハとの間で切換操作される。２０は操作弁１９の圧源としてのサブポンプ、２１,２２は操作弁１９とコントロールバルブ１８の両側パイロットポート１８ａ,１８ｂとを結ぶ伸び側及び縮み側両パイロットライン、２３は両側給油ライン１６,１７の最高圧力を設定するリリーフ弁である。

なお、サブポンプ２０の吐出圧はメインポンプ１５の吐出圧よりも低い値に設定される。

この開閉シリンダ回路においては、両側給油ライン１６,１７内の油をタンクＴに戻す戻しライン２４が設けられている。

この戻しライン２４は、タンクＴに接続された主管路２５と、この主管路２５から分岐して両側給油ライン１６,１７(望ましくは開閉シリンダ１４に近い部分)に接続された二本の個別管路２６,２７とから成り、主管路２５に戻し弁２８が設けられている。

この戻し弁２８は、スイッチ２９の閉じ操作によって図のブロック位置イから開き位置ロに切換わる電磁弁として構成され、ベースマシンＡに設置されている。

また、両個別管路２６,２７には、給油ライン１６,１７側から個別管路２６,２７側に向かう油の流れのみを許容するチェック弁３０,３１が設けられている。

一方、両側給油ライン１６,１７におけるシリンダ近くの油温を検出する油温センサ３２,３３が設けられ、この油温センサ３２,３３で検出された油温がベースマシンＡ内の温度計に表示される。

この構成において、給油ライン１６,１７内の油温が所定値以上に上昇したことが確認された場合に、作業を中断し、スイッチ２９を操作して戻し弁２８を開く。

この状態で操作弁１９を操作してコントロールバルブ１８を伸び側及び縮み側両位置ロ,ハに交互に切換える。

こうすると、たとえばコントロールバルブ１８を伸び側(伸び位置ロ)に操作した場合には、メインポンプ１５からの油が伸び側給油ライン１６に送られながら、図１中に破線矢印で示すように同ライン１６内の油が個別管路２６(チェック弁３０)−主管路２５の径路で戻しライン２４に流入し、戻し弁２８を通ってタンクＴに戻される。

このとき、給油ライン１６及び開閉シリンダ１４の圧力に対して戻しライン２４の圧力が十分低い(管路の圧損のみによる０に近い値となる)ため、開閉シリンダ１４には油は流入せず、同シリンダ１４はほぼ停止したままとなる。

この作用を両側給油ライン１７に対して行うことにより、両側給油ライン１６,１７の油を強制的に循環させ、図示しないオイルクーラー及びタンクＴを通すことによる冷却作用によって油温を下げることができる。

このため、油温の上昇による開閉シリンダ１４のシールの破損といった悪影響を回避することができる。

なお、油温センサ３２,３３は油温を正確に確認する上で有効であるが、オペレータによって油温の上昇が予想されたときに上記循環作用を行わせるようにしてもよい。これは他の実施形態においても同じである。

第２実施形態(図２参照)
以下の実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

第２実施形態においては、戻し弁２８が油圧パイロット弁として構成され、この戻し弁２８にパイロット圧を供給する戻し弁用パイロットライン３４がシャトル弁３５を介してコントロールバルブ用のパイロットライン２１,２２に接続されている。

すなわち、戻し弁２８が、操作弁１９からのパイロット圧によりコントロールバルブ１８と連動して開くように構成されている。

この構成によると、コントロールバルブ１８の作動時、つまり作業中に、開閉シリンダ１４に送られる油の一部が戻しライン２４を介してタンクＴに戻される。すなわち、油の強制循環作用が作業中、常に自動的に行われる。従って、第１実施形態のように作業を中断する必要がなくなる。

この場合、給油ライン１６,１７のすべての油が戻しライン２４に流れ込まないように、同ライン２４に圧力を立てるための絞り２８ａが戻し弁２８に設けられている。

なお、この実施形態においては、油温に関係なく、作業中、常に油の循環作用が行われ、従って油温を監視する必要がないため、第１実施形態の油温センサ３２,３３は不要となる。

第３実施形態(図３参照)
第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、作業を中断し、コントロールバルブ１８を操作して給油ライン１６,１７の油の入れ替えを行うことを前提として、戻しライ
ン２４がサブポンプ２０の吐出側に接続され、サブポンプ２０の吐出油(低温油)が戻しライン２４を介して給油ライン１６,１７に送り込まれるように構成されている。

たとえば、コントロールバルブ１８を伸び側(伸び位置ロ)に操作した場合には、メインポンプ１５からの油が伸び側給油ライン１６に送られながら、図３中に破線矢印で示すようにサブポンプ２０の吐出油が戻しライン２４を介して縮み側給油ライン１７に送られる。

この操作を縮み側についても行うことにより、両側給油ライン１６,１７の油がサブポンプ２０からの低温油と入れ替えられ、油温の上昇が防止される。

なお、戻し弁２８には、パイロットライン２１,２２のパイロット圧を確保するための絞り２８ｂが設けられている。

また、戻しライン２４における両個別管路２６,２７に、戻しライン２４から給油ライン１６,１７に向かう油の流れのみを許容するチェック弁３６,３７が設けられている。

参考形態(図４参照)
第１〜第３各実施形態においては、戻しライン２４は給油ライン１６,１７とタンクＴまたはサブポンプ２０との間に設けられ、戻し弁２８は図５のベースマシンＡに設置される。これに対し、参考形態においては、戻しライン２４が作業アタッチメントＢの先端部において両側給油ライン１６,１７を短絡する状態で設けられ、戻し弁２８もアタッチメント先端部において同ライン２４に設けられている。

この構成による油の循環操作と作用は、基本的には第１実施形態と同じで、作業を中断し、コントロールバルブ１８を操作することにより、給油ライン１６,１７のうち高圧側ラインの油が戻しライン２４経由で低圧側ラインに流入してタンクＴに戻り、油の循環(高温油と低温油の入れ替え)作用が行われる。

この構成によると、低圧側給油ラインを戻しラインの一部として利用することができる。このため、第１〜第３各実施形態のように給油ライン１６,１７とタンクＴとを結ぶ戻し専用の長いラインを設ける必要がなくなる。このため、配管構成が簡単となり、コストダウンとなる。

この場合、戻し弁２８付きの戻しライン２４は、開閉シリンダ１４のシール保護という所期の目的から、できるだけ開閉シリンダ１４の近くに設けるのが望ましい。

ところで、第１、第３両実施形態及び参考形態の変形形態として、開閉シリンダ１４の作動を阻害しない回路構成をとることを条件として、油温センサ３２,３３で検出される油温が設定値以上となったときに、戻し弁２８を自動的に開いて油の循環作用が行われるように構成してもよい。

また、本発明は開閉シリンダ回路に限らず、作業アタッチメントＢに設けられた他の油圧アクチュエータ、すなわち、図５の破砕装置１２を回転させるための回転モータや破砕装置用シリンダ１３、第２〜第４各ブームシリンダ９〜１１の各回路にも適用することができる。

本発明の第１実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の第２実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の第３実施形態を示す油圧回路図である。 本発明の参考形態を示す油圧回路図である。 本発明の適用対象となる解体機の概略側面図である。

Ａ ベースマシン
Ｂ 作業アタッチメント
３ ブーム
１４ 開閉シリンダ
１５ メインポンプ
Ｔ タンク
１６,１７ 給油ライン
１８ コントロールバルブ
１９ 操作弁
２０ サブポンプ
２１,２２ パイロットライン
２４ 戻しライン
２５ 主管路
２６,２７ 個別管路
２８ 戻し弁
２８ａ,２８ｂ 絞り
２９ スイッチ
３０,３１ チェック弁
３４ 戻し弁用パイロットライン
３５ シャトル弁
３６,３７ チェック弁

Claims (6)

1. ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントに設けられた油圧アクチュエータと、ベースマシンに搭載された油圧ポンプ及びタンクとが給油ラインによって接続され、この給油ラインに設けられたコントロールバルブによって上記油圧アクチュエータの作動が制御される作業機械の油圧回路において、上記給油ライン内の油をタンクに戻す戻しラインと、この戻しラインを開閉する戻し弁とを備え、上記戻しラインは、上記タンクに接続された主管路と、この主管路から分岐して両側給油ラインに接続された二本の個別管路とから成り、上記主管路に上記戻し弁が設けられる一方、上記両個別管路に、上記給油ラインから上記個別管路に向かう油の流れのみを許容するチェック弁が設けられ、上記戻し弁を開いた状態で上記コントロールバルブを操作することにより上記給油ラインの油を上記戻しラインを介して上記タンクに戻すように構成されたことを特徴とする作業機械の油圧回路。
2. 上記戻し弁は、スイッチの操作により通電されて開く電磁弁として構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の油圧回路。
3. 上記戻し弁は、上記コントロールバルブに連動して同バルブの操作時に開き、かつ、開いた状態で入口側に圧力を立てる絞り付きの連動弁として構成されたことを特徴とする請求項１記載の作業機械の油圧回路。
4. 上記コントロールバルブ及び戻し弁は、操作量に応じたパイロット圧を出力する操作弁によって同時に操作される油圧パイロット弁として構成されたことを特徴とする請求項３記載の作業機械の油圧回路。
5. ベースマシンに作業アタッチメントが取付けられ、この作業アタッチメントに設けられた油圧アクチュエータと、ベースマシンに搭載された油圧ポンプ及びタンクとが給油ラインによって接続され、この給油ラインに設けられたコントロールバルブによって上記油圧アクチュエータの作動が制御される作業機械の油圧回路において、上記給油ライン内の油をタンクに戻す戻しラインと、この戻しラインを開閉する戻し弁とを備え、上記戻しラインは、油圧アクチュエータの油圧源となるメインポンプよりも吐出圧が低いサブポンプに接続された主管路と、この主管路から分岐して両側給油ラインに接続された二本の個別管路とから成り、上記主管路に戻し弁が設けられる一方、上記両個別管路に、主管路から給油ラインに向かう油の流れのみを許容するチェック弁が設けられたことを特徴とする作業機械の油圧回路。
6. 上記コントロールバルブは、操作量に応じたパイロット圧を出力する操作弁によって操作される油圧パイロット弁として構成され、上記操作弁のパイロット圧源となる油圧ポンプが上記サブポンプとして用いられるとともに、上記戻し弁に、上記パイロット圧を確保するための絞りが設けられたことを特徴とする請求項５記載の作業機械の油圧回路。

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