JP5441152B2 - 流体圧回路および作業機械 - Google Patents
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Description
本発明は、リリーフ弁を備えた流体圧回路およびこの流体圧回路を搭載した作業機械に関する。
自動掘削作業が可能な油圧ショベルにおいて、アームまたはバケットにかかる過負荷を検出して、ブームを微量上昇させることで、過負荷を逃がし、アーム角およびバケット角が予め設定された角度に達するまではアームおよびバケットを自動的に動作させる自動掘削制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
一方、オペレータが油圧ショベルを手動操作して行なう掘削作業では、過負荷状態であっても無理をして作業を進める場合がある。このようなときは、ポンプ吐出ラインに対して設置されたリリーフ弁が、設定圧を保つように機能して、ポンプ吐出ラインより作動油をタンクにリリーフしている。
このリリーフ弁が作動油をリリーフ作用しているかどうかをオペレータが事前に予測し防止することは困難であり、また、リリーフ作用状態であっても無理をして作業を進める場合もある。しかしながら、リリーフ弁から作動油をリリーフしながら作業すると、エネルギ損失が多く、またポンプ駆動エンジンの燃費悪化を引起こすという問題がある。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、リリーフ弁でのエネルギ損失を抑制するように事前警告できる流体圧回路および作業機械を提供することを目的とする。
請求項１に記載された発明は、タンク内からポンプにより吐出されて油圧ショベルにおけるブームを上下方向に回動するブームシリンダ、ブームの先端に軸連結されたスティックを回動するスティックシリンダおよびスティックの先端に軸連結されたバケットを回動するバケットシリンダに供給される作動流体を少なくとも方向制御するコントロール弁と、ポンプから吐出された作動流体が設定された圧力を超えるときはこの作動流体をタンクに戻すことで設定された圧力を保つリリーフ弁と、スティックシリンダおよびバケットシリンダの少なくとも一方に作用する負荷圧がリリーフ弁で設定されたリリーフ圧より低い警告圧に達したときにブームシリンダを負荷逃がし方向に作動する警告手段とを備え、この警告手段は、上記負荷圧を取出すための負荷圧取出ラインと、この負荷圧取出ラインからパイロット圧として入力された上記負荷圧が上記警告圧に達したときに、コントロール弁内に設けられたブームシリンダ制御用のスプールをブーム上げ側に変位させる負荷解除用パイロット圧を出力する圧力設定弁とを具備した流体圧回路である。
請求項２に記載された発明は、機体と、機体に搭載された作業装置とを備え、作業装置は、機体に軸連結されてブームシリンダにより上下方向に回動されるブームと、ブームの先端に軸連結されてスティックシリンダにより回動されるスティックと、スティックの先端に軸連結されてバケットシリンダにより回動されるバケットとを備え、機体および作業装置は、請求項１記載の流体圧回路を備えた作業機械である。
請求項１に記載された発明によれば、スティックシリンダおよびバケットシリンダの少なくとも一方に作用する負荷圧が、リリーフ弁で設定されたリリーフ圧より低い警告圧に達したときに、警告手段の圧力設定弁がブームシリンダを負荷逃がし方向に作動することで、上記負荷圧がリリーフ圧に達する前に過負荷状態を予防して、リリーフ弁がリリーフ作動しないようにしたので、リリーフ弁でのエネルギ損失を抑制するように事前警告でき、ポンプ駆動エンジンの燃費効率も向上できる。特に、警告手段は、上記負荷圧が上記警告圧に達したときに圧力設定弁から負荷解除用パイロット圧を出力し、この負荷解除用パイロット圧によりコントロール弁内に設けられたブームシリンダ制御用のスプールをブーム上げ側に変位させるので、演算制御回路を用いることなく、上記効果が得られる。
請求項２に記載された発明によれば、機体に対して作業装置のスティックシリンダおよびバケットシリンダの少なくとも一方に作用する掘削負荷圧が過大のときは、リリーフ弁で設定されたリリーフ圧より低い警告圧で、警告手段は、ブームシリンダをブーム上げ方向に作動することにより、リリーフ弁が作動する前に、作業装置にかかる過大な掘削負荷状態を予防して、リリーフ弁でのエネルギ損失を抑制するように事前警告できるとともに、作業装置も保護できる。
以下、本発明を、図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
図２は、油圧ショベルなどの作業機械11を示し、下部走行体12aに上部旋回体12bが旋回可能に設けられた機体12に対し、作業装置13が搭載されている。
作業装置13は、機体12の上部旋回体12bのブラケットに軸連結されてブームシリンダ14により上下方向に回動されるブーム15と、このブーム15の先端に軸連結されてスティックシリンダ16により回動されるスティック17と、このスティック17の先端に軸連結されてバケットシリンダ18により回動されるバケット19とを備えている。
スティックシリンダ16およびバケットシリンダ18の少なくとも一方が、一の流体圧アクチュエータであり、ブームシリンダ14が、他の流体圧アクチュエータである。
機体12および作業装置13は、図１に示された流体圧回路21を備えている。この種の作業機械11の流体圧回路21において、流体は油であり、流体圧は油圧であることが一般的であるが、他の液および液圧でもよい。
流体圧回路21は、タンク22内からポンプ駆動エンジン23により駆動されるポンプとしてのメインポンプ24により吐出されて下部走行体12aの履帯を駆動する走行モータ（図示せず）、上部旋回体12bを旋回駆動する旋回モータ（図示せず）、ブームシリンダ14、スティックシリンダ16およびバケットシリンダ18に供給される作動流体を方向制御および流量制御するコントロール弁25が、上部旋回体12bに設置され、メインポンプ24からコントロール弁25に至るポンプ吐出ライン26とタンク22との間の戻しライン27に、流体圧アクチュエータに供給される作動流体が設定された圧力を超えるときはこの作動流体をタンク22に戻すことで設定された圧力すなわちリリーフ圧を保つリリーフ弁としてのメインリリーフ弁28が設けられている。
コントロール弁25は、走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ14、スティックシリンダ16およびバケットシリンダ18の各流体圧アクチュエータを方向制御および流量制御するそれぞれのスプールを備えている。スプール変位方向により方向制御をし、スプール変位量により流量制御をする。
これらのスプールの制御は、ポンプ駆動エンジン23により駆動されるパイロットポンプ31から吐出されたパイロット１次圧ライン32のパイロット１次圧が、操作レバーなどにより手動操作されるパイロット操作弁（いわゆるリモコン弁）33によりパイロット２次圧に変換され、このパイロット２次圧がパイロット２次圧ライン34を経てスプール35の一端部または他端部に作用されることで、スプール変位方向およびスプール変位量がパイロット制御される。
スティックシリンダ16またはバケットシリンダ18に作用する負荷圧がメインリリーフ弁28で設定されたリリーフ圧より低い警告圧に達したときにブームシリンダ14を負荷逃がし方向すなわちブーム上げ方向に作動する警告手段41が、パイロット回路に設置されている。
この警告手段41は、スティックシリンダ16のヘッド側に作用する負荷圧を取出すための負荷圧取出ライン42およびバケットシリンダ18のヘッド側に作用する負荷圧を取出すための負荷圧取出ライン43がシャトル弁44の２つの入口に接続され、このシャトル弁44の出口が、スティックシリンダ16およびバケットシリンダ18の少なくとも一方に作用する負荷圧を取出す負荷圧取出ライン45に接続されている。
この負荷圧取出ライン45は、圧力設定弁46にパイロットラインとして接続されている。この圧力設定弁46は、負荷圧取出ライン45からパイロット圧として入力されたスティックシリンダ16またはバケットシリンダ18の負荷圧がメインリリーフ弁28のリリーフ圧よりやや低い警告圧に達したときに、出力ライン47に負荷解除用パイロット圧を出力する機能を備えている。
この圧力設定弁46の出力ライン47は、パイロット操作弁33のパイロット２次圧ライン34とともに、シャトル弁48の２つの入口に接続され、このシャトル弁48の出口は、ブームシリンダ制御用のスプール35のブーム上げ側ライン49に接続されている。
すなわち、警告手段41は、圧力設定弁46から出力された負荷解除用パイロット圧をシャトル弁48を介して受けたブームシリンダ制御用のスプール35により、ブームシリンダ14を負荷逃がし方向すなわちブーム上げ方向に作動する自動ブーム上げ機能を備えている。
この自動ブーム上げ機能を用いるか否かは、オペレータがボタンスイッチなどの切換スイッチで選択できるようにする。例えば、圧力設定弁46の入力ラインである負荷圧取出ライン45や出力ライン47などに電磁開閉弁（図示せず）を介在させて、この電磁開閉弁を切換スイッチにより閉じるようにすれば、自動ブーム上げ機能を用いないように切換えることができる。
次に、この実施の形態の作用効果を説明する。
ブームシリンダ14、スティックシリンダ16およびバケットシリンダ18を作動させて掘削作業を行なっているときに、バケット19の刃先が固い地面に深く入り過ぎるなどして、スティックシリンダ16またはバケットシリンダ18に作用する負荷圧が上昇し、メインリリーフ弁28で設定されたリリーフ圧よりやや低い警告圧まで達すると、その負荷圧は、シャトル弁44および負荷圧取出ライン45を経て圧力設定弁46を作動する。
圧力設定弁46は、出力ライン47に負荷解除用パイロット圧を出力し、この負荷解除用パイロット圧は、シャトル弁48およびブーム上げ側ライン49を経て、ブームシリンダ制御用のスプール35にブーム上げパイロット圧を作用させ、このスプール35をブーム上げ側に変位させる。
メインポンプ24から供給された作動流体は、この変位したスプール35を経てブームシリンダ14のヘッド側に供給され、ブームシリンダ14を伸長方向に作動し、ブーム15を上げ方向に作動するので、バケット19に掛かる負荷が軽減される。
要するに、スティックシリンダ16またはバケットシリンダ18の負荷圧がリリーフ圧より少し低めの警告圧に達したとき、圧力設定弁46からブームシリンダ制御用のスプール35に負荷解除用パイロット圧を出力して、ブーム上げを自動で行ない、バケット19に作用する負荷を逃がすようにする。
これにより、作業機械11のオペレータは、掘削負荷圧がメインリリーフ弁28で設定されたリリーフ圧に近い過負荷状態であることを明確に認識できるとともに、この過負荷状態を無視した無理な運転を行なうことを強制的に停止されるので、掘削深度を浅くするなどの作業方法の変更を要求され、メインリリーフ弁28がリリーフ作用する過負荷状態での稼働が防止される。
このように、スティックシリンダ16またはバケットシリンダ18に作用する負荷圧が、コントロール弁25に供給される作動流体を圧力設定するメインリリーフ弁28で設定されたリリーフ圧より低い警告圧に達したときに、警告手段41がブームシリンダ14を負荷逃がし方向に作動することで、負荷圧がリリーフ圧に達する前に過負荷状態を予防して、メインリリーフ弁28がリリーフ作動しないようにしたので、メインリリーフ弁28でのエネルギ損失を抑制するように事前警告でき、ポンプ駆動エンジン23の燃費効率も向上できる。
警告手段41は、スティックシリンダ16またはバケットシリンダ18の負荷圧が警告圧に達したときに、圧力設定弁46から負荷解除用パイロット圧を出力し、この圧力設定弁46からの負荷解除用パイロット圧を受けたコントロール弁25のスプール35は、ブームシリンダ14を負荷逃がし方向に作動するので、演算制御回路を用いることなく、メインリリーフ弁28でのエネルギ損失を抑制するように事前警告でき、ポンプ駆動エンジン23の燃費効率も向上できる。
機体12に対して作業装置13のスティックシリンダ16またはバケットシリンダ18に作用する掘削負荷圧が過大のときは、メインリリーフ弁28で設定されたリリーフ圧より低い警告圧で、警告手段41は、ブームシリンダ14をブーム上げ方向に作動することにより、メインリリーフ弁28が作動する前に、作業装置13にかかる過大な掘削負荷状態を予防して、メインリリーフ弁28でのエネルギ損失を抑制するように事前警告できるとともに、作業装置13の部材および配管も保護できる。
なお、この実施の形態では、ポンプ吐出ライン26に対して設けられたメインリリーフ弁28でのエネルギ損失を抑制するようにしているが、本発明は、コントロール弁25の出力側に設けられた各アクチュエータ回路のリリーフ弁（図示せず）に対しても適用することができる。
本発明の流体圧回路は、油圧ショベルだけでなく、ローダなどの他の作業機械にも利用することができる。
11 作業機械
12 機体
13 作業装置
14 他の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
15 ブーム
16 一の流体圧アクチュエータとしてのスティックシリンダ
17 スティック
18 一の流体圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ
19 バケット
21 流体圧回路
22 タンク
24 ポンプとしてのメインポンプ
25 コントロール弁
28 リリーフ弁としてのメインリリーフ弁
41 警告手段
45 負荷圧取出ライン
46 圧力設定弁
12 機体
13 作業装置
14 他の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
15 ブーム
16 一の流体圧アクチュエータとしてのスティックシリンダ
17 スティック
18 一の流体圧アクチュエータとしてのバケットシリンダ
19 バケット
21 流体圧回路
22 タンク
24 ポンプとしてのメインポンプ
25 コントロール弁
28 リリーフ弁としてのメインリリーフ弁
41 警告手段
45 負荷圧取出ライン
46 圧力設定弁
Claims (2)
- タンク内からポンプにより吐出されて油圧ショベルにおけるブームを上下方向に回動するブームシリンダ、ブームの先端に軸連結されたスティックを回動するスティックシリンダおよびスティックの先端に軸連結されたバケットを回動するバケットシリンダに供給される作動流体を少なくとも方向制御するコントロール弁と、
ポンプから吐出された作動流体が設定された圧力を超えるときはこの作動流体をタンクに戻すことで設定された圧力を保つリリーフ弁と、
スティックシリンダおよびバケットシリンダの少なくとも一方に作用する負荷圧がリリーフ弁で設定されたリリーフ圧より低い警告圧に達したときにブームシリンダを負荷逃がし方向に作動する警告手段とを備え、
この警告手段は、
上記負荷圧を取出すための負荷圧取出ラインと、
この負荷圧取出ラインからパイロット圧として入力された上記負荷圧が上記警告圧に達したときに、コントロール弁内に設けられたブームシリンダ制御用のスプールをブーム上げ側に変位させる負荷解除用パイロット圧を出力する圧力設定弁と
を具備したことを特徴とする流体圧回路。 - 機体と、
機体に搭載された作業装置とを備え、
作業装置は、
機体に軸連結されてブームシリンダにより上下方向に回動されるブームと、
ブームの先端に軸連結されてスティックシリンダにより回動されるスティックと、
スティックの先端に軸連結されてバケットシリンダにより回動されるバケットとを備え、
機体および作業装置は、請求項１記載の流体圧回路を備えた
ことを特徴とする作業機械。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2009036444A JP5441152B2 (ja) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | 流体圧回路および作業機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009036444A JP5441152B2 (ja) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | 流体圧回路および作業機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2010190341A JP2010190341A (ja) | 2010-09-02 |
| JP5441152B2 true JP5441152B2 (ja) | 2014-03-12 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2009
- 2009-02-19 JP JP2009036444A patent/JP5441152B2/ja not_active Expired - Fee Related
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