JP5735407B2 - Inertial body swing back prevention device - Google Patents
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Description
本発明は、油圧ショベルの上部旋回体、ブーム、アーム等の慣性体を駆動する油圧アクチュエータの停止時に発生する揺れ戻しを防止する慣性体の揺れ戻し防止装置に関する。 The present invention relates to an inertia body anti-swaying device for preventing back-swing that occurs when a hydraulic actuator that drives an inertial body such as an upper swing body, a boom, and an arm of a hydraulic excavator is stopped.
油圧ショベルの旋回体等の慣性体を駆動する油圧モータは、第1ポートと第2ポートとを有している。この第1ポートと第2ポートには第1管路と第2管路とが接続され、油圧ポンプから吐出された作動油が方向制御弁を介して第1管路又は第2管路のいずれかの管路に供給されるとともに、他方の管路から方向制御弁を介してタンクへ作動油を排出することで、油圧モータは一方向に回転する。 A hydraulic motor that drives an inertial body such as a swivel body of a hydraulic excavator has a first port and a second port. A first pipe and a second pipe are connected to the first port and the second port, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump passes through either the first pipe or the second pipe via the direction control valve. The hydraulic motor rotates in one direction by being supplied to one of the pipes and discharging hydraulic oil from the other pipe through the direction control valve to the tank.
このような油圧モータは、一旦回転を始めると作動油による駆動力が無くなった後でも、慣性体の慣性力によって回転させられるので、所定の位置で停止するということが難しい。 Such a hydraulic motor is rotated by the inertial force of the inertial body even after the driving force by the hydraulic oil is lost once it starts to rotate, so it is difficult to stop at a predetermined position.
また、回転した油圧モータを停止するために、方向制御弁を操作して第1ポート又は第2ポートに供給されている作動油を遮断すると、供給側の管路内の作動油と排出側の管路の作動油は、方向制御弁によりそれぞれ管路内に封止される。上述したように、油圧モータは、慣性体の慣性力(慣性エネルギ)によって回転させられるので、ポンプ作用により、供給側の管路の作動油をタンク側との連通を断たれた排出側の管路へ排出することになり、作動油の圧力を異常に高める。 Further, when the hydraulic oil supplied to the first port or the second port is shut off by operating the direction control valve in order to stop the rotated hydraulic motor, the hydraulic oil in the supply side pipeline and the discharge side The hydraulic fluid in the pipeline is sealed in the pipeline by a direction control valve. As described above, since the hydraulic motor is rotated by the inertial force (inertial energy) of the inertial body, the hydraulic oil in the supply-side pipe line is disconnected from the tank side by the pumping action. It will be discharged to the road, and the hydraulic oil pressure will be raised abnormally.
そこで、第1管路と第2管路とを安全弁を介して連通させ、このような油圧モータのポンプ作用で一方のポートから吐出された作動油を、安全弁動作により他方のポートに流出させている。このことにより、作動油の異常高圧を防ぐとともに油圧モータを制動し、スムーズに停止可能としている。 Therefore, the first pipe and the second pipe are connected via a safety valve, and hydraulic oil discharged from one port by the pump action of such a hydraulic motor is caused to flow out to the other port by the safety valve operation. Yes. As a result, abnormal high pressure of the hydraulic oil is prevented and the hydraulic motor is braked so that it can be smoothly stopped.
しかし、一般に安全弁の設定圧力はかなり高く設定されているため、油圧モータが停止したとしても、排出側の管路内には安全弁の設定圧力未満に圧縮された作動油が弾性エネルギとして残されることになる。このことにより、油圧モータが停止すると、この弾性エネルギが油圧モータを反転させ、慣性体を逆回転させてしまう。この結果、油圧モータは慣性体による慣性エネルギでさらに回転するので、今度は反対側の管路の作動油を圧縮して弾性エネルギに変換する。このように、慣性エネルギによる回転と弾性エネルギによる逆回転とを繰り返す揺れ戻し現象を生じさせながら、油圧モータは停止する。 However, since the set pressure of the safety valve is generally set to be quite high, even if the hydraulic motor stops, hydraulic oil that is compressed below the set pressure of the safety valve remains in the discharge side as elastic energy. become. As a result, when the hydraulic motor is stopped, this elastic energy reverses the hydraulic motor and reverses the inertial body. As a result, the hydraulic motor further rotates with the inertial energy generated by the inertial body, and this time, the hydraulic oil in the opposite pipe is compressed and converted into elastic energy. In this way, the hydraulic motor stops while causing a swing back phenomenon that repeats rotation by inertial energy and reverse rotation by elastic energy.
このような揺れ戻し現象を防止するために、圧縮された油をタンクまたは低圧管路に逃す反転防止弁を、第1管路と第2管路とに設けたものがある(例えば、特許文献1参照)。反転防止弁の絞り効果によって、弾性エネルギを消費することで、油圧モータの揺れ戻し現象を防止している。 In order to prevent such a swing-back phenomenon, there is a type in which an inversion prevention valve for allowing compressed oil to escape to a tank or a low-pressure line is provided in the first line and the second line (for example, Patent Documents). 1). Due to the throttling effect of the reverse prevention valve, elastic energy is consumed to prevent the hydraulic motor from swinging back.
上述した揺れ戻し現象が生じると、作動油の弾性係数が高いことから、排出側の管路内の作動油が例えば数十ccほどの容量であったとしても、その圧力は例えば30Mpa近傍のように非常に高くなる場合がある。上述した反転防止弁は、この高圧作動油を低圧ポートに逃がすものであるため、開閉タイミングと開口量の制御が非常に難しいという課題があった。 When the above-described swing-back phenomenon occurs, the hydraulic oil has a high elastic coefficient. Therefore, even if the hydraulic oil in the discharge side pipe has a capacity of, for example, several tens of cc, the pressure is, for example, around 30 Mpa. Can be very expensive. Since the above-described inversion prevention valve allows the high-pressure hydraulic oil to escape to the low-pressure port, there is a problem that it is very difficult to control the opening / closing timing and the opening amount.
例えば開口量が大きすぎる場合または反転防止弁の閉止タイミングが遅い場合には、大量の作動油が低圧ポートやタンク等に排出される。このことにより、ブレーキ効果を有する弾性エネルギが小さくなり、慣性体の停止距離は不必要に長くなってしまう。一方、開口量が小さすぎる場合又は反転防止弁の閉止タイミングが早い場合には、作動油の排出が妨げられるため、弾性エネルギがなかなか開放されず、消耗されるまでの時間が長くなる。このことにより、作動油による揺れ戻し作用が頻発してしまう。 For example, when the opening amount is too large or when the closing timing of the reverse prevention valve is late, a large amount of hydraulic oil is discharged to the low pressure port, tank, or the like. As a result, the elastic energy having a braking effect is reduced, and the stopping distance of the inertial body is unnecessarily increased. On the other hand, when the opening amount is too small or when the closing timing of the reverse prevention valve is early, the hydraulic oil is prevented from being discharged, so that the elastic energy is not released easily and the time until it is consumed becomes long. As a result, the rocking action by the hydraulic oil frequently occurs.
また、慣性体が油圧ショベルの旋回体である場合においては、旋回体に配設されているブームやアームの姿勢によって、その慣性モーメントが変化する場合がある。このため、反転防止弁の制御により、ある慣性モーメントを有する旋回体の停止性能が確保できた場合であっても、ブームやアームの姿勢によって旋回体の停止性能が変わってしまう可能性も生じる。 Further, when the inertial body is a swing body of a hydraulic excavator, the moment of inertia may change depending on the posture of the boom or arm disposed on the swing body. For this reason, even if it is a case where the stop performance of the turning body which has a certain moment of inertia can be ensured by control of the inversion prevention valve, the stop performance of the turning body may change depending on the posture of the boom or arm.
本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、慣性体の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる慣性体の揺れ戻し防止装置を提供することである。 The present invention has been made based on the above-described matters, and an object of the present invention is to provide an inertia body anti-swaying prevention device that can reliably prevent the inertia body from swinging back and shorten the stopping distance. is there.
上記の目的を達成するために、第1の発明は、油圧ポンプと、慣性体を駆動する油圧アクチェータと、前記油圧アクチェータの第1ポートに一端を接続した第1管路と、前記油圧アクチェータの第2ポートに一端を接続した第2管路と、前記第1管路と前記第2管路のいずれか一方を前記油圧ポンプに連通し、前記第1管路と第2管路のいずれか他方をタンクに連通する駆動状態と、前記第1管路と第2管路の前記油圧ポンプまたは前記タンクとの連通を遮断する中立状態とを切り替えるコントロールバルブと、前記第1管路の圧力と前記第2管路の圧力が設定圧力以上のときにその高圧油を前記タンクに流出させる安全弁と、前記第1管路と前記第2管路に前記タンクから作動油を吸い込む吸込弁とを備えた油圧回路に設けられた慣性体の揺れ戻し防止装置であって、前記第1管路に入口側を接続した第1電磁開閉切換弁と、前記第2管路に入口側を接続した第2電磁開閉切換弁と、前記第1電磁開閉切換弁の出口側と前記第2電磁開閉切換弁の出口側とを接続した第3管路と、前記第3管路を介して接続されたダンパと、前記第1管路乃至3管路の圧力を検出する第1乃至第3圧力検知手段と、前記第1乃至第3圧力検知手段からの各圧力信号を取込み、各圧力信号に応じて前記第1電磁開閉切換弁及び前記第2電磁開閉切換弁に開閉指令を出力するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記第1または第2圧力検知手段からの圧力信号が設定圧力値以上に上昇後、前記設定圧力値以下に降下したときに前記第1または第2電磁開閉切換弁に開指令を出力し、前記第1または第2圧力検知手段からの圧力信号が前記第3圧力検知手段からの圧力信号と略同一になったとき、または、前記第1または第2電磁開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに前記第1または第2電磁開閉切換弁に閉指令を出力する電気制御手段を備えるものとする。 In order to achieve the above object, a first invention provides a hydraulic pump, a hydraulic actuator for driving an inertial body, a first pipe line having one end connected to a first port of the hydraulic actuator, and the hydraulic actuator. A second pipe having one end connected to the second port, one of the first pipe and the second pipe communicated with the hydraulic pump, and one of the first pipe and the second pipe; A control valve for switching between a driving state in which the other communicates with the tank, and a neutral state in which the communication between the first pipe and the second pipe with the hydraulic pump or the tank is cut off, and the pressure in the first pipe A safety valve that causes the high-pressure oil to flow into the tank when the pressure in the second pipe is equal to or higher than a set pressure; and a suction valve that draws hydraulic oil from the tank into the first pipe and the second pipe. Of the inertial body provided in the hydraulic circuit An anti-return device comprising a first electromagnetic on / off switching valve having an inlet side connected to the first pipe, a second electromagnetic on / off switching valve having an inlet side connected to the second pipe, and the first electromagnetic A third conduit connecting the outlet side of the on-off switching valve and the outlet side of the second electromagnetic on-off switching valve, a damper connected via the third conduit, and the first to third conduits The first to third pressure detecting means for detecting the pressure of the first pressure sensor and the pressure signals from the first to third pressure detecting means are taken in, and the first electromagnetic on-off switching valve and the second electromagnetic valve are taken in response to each pressure signal. A controller that outputs an open / close command to the open / close switching valve, the controller when the pressure signal from the first or second pressure detecting means rises above a set pressure value and then falls below the set pressure value An opening command is output to the first or second electromagnetic switching valve; Or when the pressure signal from the second pressure detection means becomes substantially the same as the pressure signal from the third pressure detection means, or the open state of the first or second electromagnetic switching valve exceeds a certain time. And an electric control means for outputting a close command to the first or second electromagnetic switching valve.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記ダンパは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に摺動可能に設けたピストンと、前記ピストンにより画成された第1チャンバと第2チャンバと、前記第1チャンバと前記第2チャンバとを連通させる絞り孔と、前記第2チャンバ内に設けたばねとを備えることを特徴とする。 According to a second aspect , in the first aspect , the damper includes a cylinder main body, a piston slidably provided in the cylinder main body, and a first chamber and a second chamber defined by the piston. And a throttle hole for communicating the first chamber and the second chamber, and a spring provided in the second chamber.
更に、第3の発明は、第1の発明において、前記コントロールバルブの操作量を検知する操作量検知手段と、前記操作量検知手段からの信号をさらに取込む前記コントローラとを備え、前記コントローラは、前記操作量検知手段からの信号に基づいて前記設定圧力値を算出することを特徴とする。
Furthermore , a third invention includes, in the first invention, an operation amount detection unit that detects an operation amount of the control valve, and the controller that further takes in a signal from the operation amount detection unit. The set pressure value is calculated based on a signal from the operation amount detection means.
本発明によれば、慣性体駆動用の油圧回路に開閉切換弁と、ダンパとを備えたので、開閉切換弁の開動作により主管路内の圧油の弾性エネルギをダンパにおけるばねエネルギに瞬時に変換でき、開閉切換弁の閉動作後には、主管路の圧油と分離した状態でばねエネルギを徐々に消耗することができる。また、ダンパにおけるチャンバの容量が一定であるため、開閉切換弁の開口量や閉動作の制御に誤差があったとしても、主管路から大量の圧油を排出することはない。この結果、慣性体の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる。さらに、本発明によれば、開閉切換弁の開動作のタイミングだけにその効果が関連し、開口量と閉動作のタイミング等の要素との関連が薄いため、機械の作業姿勢が変わって旋回体の慣性が変わる場合であっても、慣性体の揺れ戻し防止性能は減少しない。 According to the present invention, since the hydraulic circuit for driving the inertial body includes the on / off switching valve and the damper, the elastic energy of the pressure oil in the main pipeline is instantaneously converted to the spring energy in the damper by opening the on / off switching valve. After the opening / closing switching valve is closed, the spring energy can be gradually consumed in a state separated from the pressure oil in the main pipeline. In addition, since the capacity of the chamber in the damper is constant, even if there is an error in the opening amount of the switching valve or the control of the closing operation, a large amount of pressurized oil is not discharged from the main pipeline. As a result, it is possible to reliably prevent the inertial body from swinging back and shorten the stop distance. Further, according to the present invention, the effect is related only to the opening operation timing of the open / close switching valve, and the relationship between the opening amount and the closing operation timing is not so related. Even when the inertia of the inertia changes, the anti-swaying performance of the inertial body does not decrease.
以下、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置を油圧ショベルに適用した実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は、旋回体を備えた建設機械全般(作業機械を含む)に適用が可能であり、本発明の適用は油圧ショベルに限定されるものではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments in which an inertial body swing back preventing device of the present invention is applied to a hydraulic excavator will be described below with reference to the drawings. The present invention can be applied to all construction machines (including work machines) provided with a revolving structure, and the application of the present invention is not limited to a hydraulic excavator.
図1は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態を示す油圧回路図である。図1において、1は動力源であるエンジン、2はエンジン1に駆動されるメインポンプ、3はメインポンプから吐出される圧油の流量と方向を制御するコントロールバルブ、4は旋回油圧モータ、5は慣性体となる油圧ショベルの旋回体、6a,6bは第1及び第2安全弁、7a,7bは第1及び第2チェック弁、8a,8bは第1及び第2開閉切換弁、9は絞りつきピストンとばねを有するダンパを示す。メインポンプ3は可変容量機構として例えば斜板を有していて、この斜板の傾転角を調整することによりメインポンプ3の容量(押しのけ容積)を変化させ、圧油の吐出流量を制御している。
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram showing a first embodiment of an inertial body swing back preventing device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine which is a power source, 2 is a main pump driven by the
メインポンプ2から吐出される圧油を、旋回油圧モータ4へ供給する主管路10には、主管路10内の圧油の圧力を制限するリリーフ弁11と圧油の方向と流量を制御するコントロールバルブ3とが設けられている。リリーフ弁11は、油圧配管内の圧力が設定圧力以上に上昇した場合に、主管路10の圧油を作動油タンク12へ逃がすものである。
In the
コントロールバルブ3は、3位置4ポートの切替制御弁であって、その両パイロット操作部へ供給されるパイロット圧力により、制御弁位置を切り替えて、作動油の流路の開口面積を変化させる。このことにより、メインポンプ2から油圧モータ4へ供給される作動油の方向と流量を制御して、油圧モータ4を駆動している。
The
旋回油圧モータ4は、2つの作動油入口4a,4bを有していて、供給する作動油入口を変更することで、回転方向の変更を可能とする。一方の作動油入口4aには、第1管路13の一端側が接続されていて、第1管路13の他端側は、コントロールバルブ3の接続ポートに接続されている。他方の作動油入口4bには、第2管路14の一端側が接続されていて、第2管路14の他端側は、コントロールバルブ3の接続ポートに接続されている。
The turning hydraulic motor 4 has two
第1管路13には、第1安全弁6aの入口側と吸込みのみを許可する第1チェック弁7aの出口側とがそれぞれ接続されている。第1安全弁6aの出口側と第1チェック弁7aの入口側とは、タンク12に連通した管路にそれぞれ接続されている。このことにより、第1管路13内の圧力は第1安全弁6aの設定圧以上とはならない。また、第1チェック弁7aがタンク12内の作動油を吸込むので、第1管路13内が負圧になることを防止する。
The
第2管路14には、第2安全弁6bの入口側と吸込みのみを許可する第2チェック弁7bの出口側とがそれぞれ接続されている。第2安全弁6bの出口側と第2チェック弁7bの入口側とは、タンク12に連通した管路にそれぞれ接続されている。このことにより、第2管路14内の圧力は第2安全弁6bの設定圧以上とはならない。また、第2チェック弁7bがタンク12内の作動油を吸込むので、第2管路14内が負圧になることを防止する。
The
また、第1管路13には、第1開閉切換弁8aの入口側が接続されている。同様に第2管路14には、第2開閉切換弁8bの入口側が接続されている。第1開閉切換弁8aの出口側と第2開閉切換弁8bの出口側とは第3管路15を介してダンパ9の入口側にそれぞれ連通している。ダンパ9の出口側は、タンク12に連通した管路に接続されている。
The
次に、第1開閉切換弁8aと第2開閉切換弁8bの具体的構造を図2を用いて説明する。図2は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態を構成する第1開閉切換弁8aを示す縦断面図である。図2において、図1に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, a specific structure of the first opening /
図2に示すように、第1開閉切換弁8aは、弁筺体54に第1及び第2ばね53,57で同方向に押圧される第1スプール弁体52、第2スプール弁体56を嵌挿し、第1スプール弁体52は、高圧制御口51から供給される圧油により反ばね方向に押圧されて第2スプール弁体56の後端と衝合されている。第1スプール弁体52は、図2の右側の後端部に凹形に形成された圧油受圧部と、先端側に衝合する第2スプール弁体56の後端の径より大径で凹形に形成された接触部61とを備えている。
As shown in FIG. 2, the first open /
第2スプール弁体56は、軸心内部に形成された連通管路62と、この連通管路62と外部とを連通する絞り59とを備えている。また、第2スプール弁体56は弁筺体54との間に油圧チャンバ60を形成している。この油圧チャンバ60は絞り59により連通管路62に連通している。連通管路62の後端部は、第1スプール弁体52の接触部61で衝合する。連通管路62の先端部は弁出口58に連通している。高圧入口55は弁筺体54に設けられ、その開口部を第1スプール弁体52と第2スプール弁体56の衝合部近傍に設けている。
The second
第1開閉切換弁8aにおける圧油の流れは、第1スプール弁体52と第2スプール弁体56とが衝合している場合には、接触部61で管路が閉止されるため、弁閉状態となり、高圧入口55から供給された圧油は、流出しない。第1スプール弁体52と第2スプール弁体56とが分離すると、接触部61と第2スプール弁体56の後端との間に空隙が生じるため、弁開状態となり、高圧入口55から供給された圧油は、接触部61、連通管路62を通過して弁出口58から流出する。
When the first
高圧制御口51と高圧入口55は、第1開閉切換弁8aの場合、第1管路13に、第2開閉切換弁8bの場合、第2管路14にそれぞれ接続する。弁出口58は、第1及び第2開閉切換弁8a,8bのいずれも第3管路15に接続している。
The high
次に、ダンパ9の具体的構造について図3を用いて説明する。図3は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態を構成するダンパを示す概略図である。図3において、図1及び図2に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, a specific structure of the
図3に示すように、ダンパ9は、シリンダ本体30と、第3管路15が接続されている入口30aと、シリンダ本体30内部を摺動可能なピストン32と、ピストン32と入口30aとの間のシリンダ本体30内部に形成される第1チャンバ32と、ピストン32を挟んで第1チャンバ32の反対側のシリンダ本体30内部に形成される第2チャンバ33と、第2チャンバ33に装設されて一端側をピストン31に、他端側をシリンダ本体30最奥部にそれぞれ当接したばね34と、第2チャンバ33から外部へ連通する出口30bとを備えている。出口30bには、内部に絞りを有しタンク12に連通する排出管路16が接続されている。ピストン32には、絞り孔35が設けられていて、第1チャンバ32と第2チャンバ33との間の圧油の連通を可能としている。
As shown in FIG. 3, the
次に、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態の動作について説明する。図1において、コントロールバルブ3を操作して中立位置から(1)の位置に切換えると、メインポンプ2から吐出された圧油は、主管路10から第1管路13を通過して旋回油圧モータ4の第1ポート4aに供給され、旋回油圧モータ4の第2ポート4bから吐出される作動油は、第2管路14とコントロールバルブ3を経由してタンク12に排出される。これにより、旋回油圧モータ4は回転し、慣性体である旋回体5が駆動する。
Next, the operation of the first embodiment of the inertia body swing-back preventing apparatus of the present invention will be described. In FIG. 1, when the
この状態からコントロールバルブ3を中立位置に戻すと、第1管路13とメインポンプ2の吐出回路である主管路10との連通が遮断され、第2管路14とタンク12との連通が遮断される。このことにより、旋回油圧モータ4への圧油の供給は停止されるが、旋回体5の慣性力で旋回油圧モータ4は同方向に回転させられてポンプ作用を行う。
When the
これにより、第1管路13内の圧力は低下するが、第1チェック弁7aがタンク12内の作動油を吸込むので、第1管路13内が負圧になることを防止する。一方、旋回油圧モータ4から作動油が排出されるので第2管路14内の圧力を上昇させる。この圧力が第2安全弁6bの設定圧力以上になると、第2安全弁6bが開動作して第2管路14内の作動油をタンク12へ排出する。この結果、旋回体5の慣性エネルギを弾性エネルギに変換した高圧の作動油が、第1安全弁6bの開動作で開放されるので、エネルギが消耗されて、旋回体5を減速する。旋回体5が停止すると、第2管路14内の圧力も下げ始め、一定値まで下がれば第2安全弁6bは閉動作する。
Thereby, although the pressure in the
第2安全弁6bの設定値は例えば30Mpa程度のため、第2安全弁6bが開動作の後に閉止しても、第2管路14内には、弾性エネルギを有する圧縮された作動油が封入されている。この弾性エネルギが旋回油圧モータ4を回転させる慣性エネルギより大きくなると旋回油圧モータ4は逆回転を開始する。このことにより、第2管路14の圧力が低下し、第1管路13の圧力が上昇する。いわゆる旋回体の揺れ戻しが発生する。
Since the set value of the
本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態においては、第1及び第2開閉切換弁8a,8bと絞りつきダンパ9を配設して、旋回体の揺れ戻しを速く終了させる。以下にその動作を説明する。
In the first embodiment of the inertial body swing back prevention device of the present invention, the first and second on-off
第1及び第2開閉切換弁8a,8bは、その圧油受圧部で一定の設定圧を超える圧力を受けて閉止し、その後、圧力が設定圧以下に低下した時に開動作する。そして、一定の時間経過後、または弁前後で略同圧になると閉動作するものである。
The first and second on / off switching
上述のように、旋回油圧モータ4のポンプ作用により第2管路14の圧力が上昇すると、図2に示す第2開閉切換弁8bの第2管路14に接続された高圧制御口51から圧油が流入する。この圧油の圧力が第1ばね53と第2ばね57の設定圧力を超えると、第1スプール弁体52の先端部が第2スプール弁体56の後端と衝合し、衝合したまま左方向に移動する。圧油の圧力の上昇過程においては、第1スプール弁体52と第2スプール弁体56とが衝合したままなので、接触部61で管路が閉止されるため、弁閉状態となり、高圧入口55から供給された圧油は、流出しない。
As described above, when the pressure of the
次に、第2安全弁6bが動作して第2管路14の圧力が下がり始めると、第1スプール弁体52は、第1ばね53の作用で圧油の圧力の降下につれて右側に移動する。第2スプール弁体56も第2ばね57の作用で右側に移動しようとするが、油圧チャンバ60内に残存する圧油の排出が絞り59により制限されるため、移動速度を遅くする。このことにより、第1スプール弁体52と第2スプール弁体56の移動速度に差が生じ、第1スプール弁体52と第2スプール弁体56とが分離し、接触部61と第2スプール弁体56の後端との間に空隙が生じる。この結果、弁開状態となり、高圧入口55から供給された圧油は、接触部61、連通管路62を通過して弁出口58から第3管路15へ流出する。
Next, when the
第2管路14に残された圧油は、第2開閉切換弁8bと第3管路15とを介してダンパ9の入口30aから第1チャンバ32に流入する。第1チャンバ32に流入した圧油は、ピストン31を押圧して奥側へ移動させ、ばね34を圧縮する。このことにより、第2管路14内の圧油の弾性エネルギがダンパ9のばね34の弾性エネルギに変換される。
The pressure oil remaining in the
このことにより、第2管路14の圧力が下がり、ダンパ9の圧力が上がると、第2開閉切換弁8bの弁前後で略同圧になる。このことにより、または一定時間経過により、第2ばね57のばね力で、第2スプール弁体56が、油圧チャンバ60内の圧油を排出させながら右方向に移動し、第1スプール弁体52と衝合し、第1スプール弁体52の接触部61で管路が閉止される。
As a result, when the pressure in the
第2開閉切換弁8bが閉止すると、ダンパ9への圧油の流入が停止するので、ばね34が伸長方向に動作してピストン31を第1チャンバ32側へ移動させる。このことにより、第1チャンバ32内の圧油は、絞り孔35を介して第2チャンバ33へ移動し、出口30bから排出管路16を介してタンク12に排出される。ばね34のエネルギが絞り孔35で消費されて初期の状態に戻る。
When the second opening /
なお、コントロールバルブ3を操作して(2)の位置から中立位置にした場合にも、上述した制御と同様な制御が行われる。
Even when the
本発明は、第1又は第2管路13,14内の弾性エネルギを瞬時にダンパ9内のばねエネルギに変換することができ、旋回油圧モータ4に戻そうとする力を最小限(揺れ戻し防止)にすることができる。また、第1又は第2管路13,14から排出される流量はダンパ9の容積分だけであるため、旋回体5の不必要な停止距離を短くすることができる。
The present invention can instantaneously convert the elastic energy in the first or
上述した本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態によれば、慣性体駆動用の油圧回路に第1及び第2開閉切換弁8a,8bと、ダンパ9とを備えたので、第1及び第2開閉切換弁8a,8bの開動作により第1及び第2管路13,14内の圧油の弾性エネルギをダンパ9におけるばねエネルギに瞬時に変換でき、第1及び第2開閉切換弁8a,8bの閉動作後には、第1及び第2管路13,14の圧油と分離した状態でばねエネルギを徐々に消耗することができる。また、ダンパ9における第1チャンバ32の容量が一定であるため、第1及び第2開閉切換弁8a,8bの開口量や閉動作の制御に誤差があったとしても、第1及び第2管路13,14から大量の圧油を排出することはない。この結果、慣性体である旋回体5の揺れ戻しを確実に防止するとともに、停止距離を短くすることができる。さらに、本発明によれば、第1及び第2開閉切換弁8a,8bの開動作のタイミングだけにその効果が関連し、開口量と閉動作のタイミング等の要素との関連が薄いため、機械の作業姿勢が変わって旋回体5の慣性が変わる場合であっても、慣性体の揺れ戻し防止性能は減少しない。
According to the first embodiment of the inertial body swing-back preventing device of the present invention described above, the hydraulic circuit for driving the inertial body includes the first and second on-off
また、上述した本発明の揺れ戻し防止装置の第1の実施の形態によれば、第1及び第2開閉切換弁8a,8bの各出口側とダンパ機能を有する絞りつきばねシリンダ9の入口側とを第3管路15で接続するという単純な構成なので、例えば漏油などの不具合が生じ難い。この結果、揺れ戻し防止装置が適用された油圧回路の信頼性が向上する。
Further, according to the first embodiment of the swing back preventing device of the present invention described above, the outlet sides of the first and second on / off switching
以下、本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第2の実施の形態を図面を用いて説明する。図4は本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第2の実施の形態を示す制御・油圧システム構成図、図5は本発明の揺れ戻し防止装置の第2の実施の形態の制御フローを示すフローチャート図である。図4及び図5において、図1乃至図3に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。 A second embodiment of the inertial body swing back preventing device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a configuration diagram of a control / hydraulic system showing a second embodiment of the inertial body swing-back preventing device of the present invention, and FIG. 5 is a control flow of the second embodiment of the swing-back preventing device of the present invention. FIG. 4 and 5, the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 are the same parts, and the detailed description thereof is omitted.
図4に示す本発明の慣性体の揺れ戻し防止装置の第2の実施の形態は、大略第1の実施の形態と同様の油圧源と機器等とで構成されるが、以下の構成が異なる。 The second embodiment of the inertial body swing back prevention device of the present invention shown in FIG. 4 is composed of a hydraulic pressure source, equipment, and the like that are substantially the same as those of the first embodiment, but the following configurations are different. .
第1の実施の形態における圧力制御の第1及び第2開閉切換弁8a,8bに代えて、電気制御の第1及び第2電磁開閉切換弁8c,8dを設けている。この第1及び第2電磁開閉切換弁8c,8dは、電磁操作部23,24を備えていて、コントローラ29からの指令信号により開閉動作する。また、第1管路13に圧力センサ25を、第2管路14に圧力センサ26を、第3管路15に圧力センサ27をそれぞれ設け、これらの圧力センサ25,26,27が検知した各圧力信号がコントローラ29に入力されている。また、コントロールバルブ3には、操作量信号センサ28が設けられていて、検知した操作量信号がコントローラ29に入力されている。
Instead of the first and second on / off switching
コントローラ29は、これらの入力信号を基に後述する演算処理を実行し、第1及び第2電磁開閉切換弁8c,8dの電磁操作部23,24に開閉指令信号を出力する。
The
次に、本実施の形態におけるコントローラ29の制御について図5を用いて説明する。
まず、制御プログラムをスタートして、ステップ(S201)では、コントロールバルブ3の操作量を検出する。具体的には、操作量信号センサ28からのコントロールバルブの操作量信号をコントローラ29に取り込む。
Next, the control of the
First, the control program is started, and in step (S201), the operation amount of the
ステップ(S202)では、コントロールバルブ3が中立位置から(1)または(2)の位置まで操作されたか否か操作量について判断する。具体的には、ステップ(S201)で取り込んだ操作量信号の最大値Ximaxを算出し、記憶すると共に、操作量Xiの絶対値|Xi|が予め定めた値δ1より大きいか否かを判断する。操作量信号|Xi|が予め定めた値δ1より大きければ、YESと判断されてステップ(S203)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S202)に戻る。
In step (S202), it is determined with respect to the operation amount whether or not the
ステップ(S203)では、コントロールバルブ3の操作方向を判断する。具体的には、ステップ(S201)で取り込んだ操作量信号Xiが正か否かを判断し、正の場合には、コントロールバルブ3は(2)の位置と判断されてステップ(S204)へ進む。正以外の場合には、コントロールバルブ3は(1)の位置と判断されてステップ(S211)へ進む。
In step (S203), the operation direction of the
例えば、コントロールバルブ3が、(2)の位置に操作された場合は、ステップ(S204)で、コントロールバルブ3が中立位置に操作されるのを待つ。具体的には、コントローラ29に取り込まれる操作量信号センサ28からのコントロールバルブの操作量信号Xiが予め定めた値δ2より小さいか否かを判断する。ここで、δ2は、略中立位置を示す操作量信号である。操作量Xiが予め定めた値δ2より小さければ、YESと判断されてステップ(S205)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S204)に戻る。
For example, when the
ステップ(S205)では、第1管路13の圧力が設定圧力Pkを超えるか否かを判断する。具体的には、圧力センサ25で取り込んだ第1管路13の圧力信号と設定圧力Pkとを比較し、圧力信号が設定圧力Pkより大きいか否かを判断する。ステップ(S204)によりコントロールバルブ3が中立位置となることにより、第2管路14とメインポンプ2の吐出回路である主管路10との連通が遮断され、第1管路13とタンク12との連通が遮断される。このことにより、旋回油圧モータ4への圧油の供給は停止されるが、旋回体5の慣性力で旋回油圧モータ4は同方向に回転させられてポンプ作用を行い、第1管路13内の圧油の圧力を上昇させる。
In step (S205), it is determined whether or not the pressure in the
ここで、設定圧力Pkはステップ(S202)で記憶された操作量信号の最大値Ximaxに基づいて決定される。最大値Ximaxが大きければ、停止時に管路内に残される作動油の圧力が高くなることが想定されるので、設定圧力Pkを高い値に設定する。一方、操作量が小さい場合には、停止時に管路内に残される作動油の圧力が低くなることが想定されるので、設定圧力Pkを低い値に設定する。 Here, the set pressure Pk is determined based on the maximum value Ximax of the operation amount signal stored in step (S202). If the maximum value Ximax is large, it is assumed that the pressure of the hydraulic oil remaining in the pipe line at the time of stopping increases, so the set pressure Pk is set to a high value. On the other hand, when the operation amount is small, it is assumed that the pressure of the hydraulic oil remaining in the pipe line at the time of stoppage is low, so the set pressure Pk is set to a low value.
ステップ(S205)において、第1管路13の圧力が設定圧力Pkより大きければ、YESと判断されてステップ(S206)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S205)に戻る。
In step (S205), if the pressure in the
ステップ(S206)では、第1管路13の圧力が設定圧力PkよりΔp1以上下がったか否かが判断される。具体的には、圧力センサ25で取り込んだ第1管路13の圧力信号と設定圧力(Pk―Δp1)とを比較し、圧力信号が設定圧力(Pk―Δp1)より小さいか否かを判断する。第1管路13の圧力が設定圧力(Pk―Δp1)より小さければ、YESと判断されてステップ(S207)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S206)に戻る。
In step (S206), it is determined whether or not the pressure in the
ステップ(S207)では、第1電磁開閉切換弁8cを開動作させる。具体的には、コントローラ29から第1電磁開閉切換弁8cの電磁操作部23に開指令である電流信号を出力する。この結果、第1電磁開閉弁8cは開動作し、第1管路13内の圧油は、第3管路15を介してダンパ9の入口30aから第1チャンバ32に流入する。第1チャンバ32に流入した圧油は、ピストン31を押圧して奥側へ移動させ、ばね34を圧縮する。このことにより、第1管路13内の圧油の弾性エネルギがダンパ9のばね34の弾性エネルギに変換される。ステップ(S207)からは、ステップ(S208)とステップ(S209)とに進む。
In step (S207), the first
ステップ(S208)では、第1管路13の圧力と第3管路15の圧力とが略同圧となったか否かが判断される。具体的には、圧力センサ25で取り込んだ第1管路13の圧力信号と圧力センサ27で取り込んだ第3管路15の圧力信号との差と設定値ΔP2とを比較し、圧力差信号(25−27)が設定値ΔP2より小さいか否かを判断する。圧力差信号(25−27)が設定値ΔP2より小さければ、YESと判断されてステップ(S210)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S208)に戻る。
In step (S208), it is determined whether or not the pressure in the
ステップ(S209)では、第1電磁開閉切換弁8cの開動作時間が予め設定された時間ΔT1より長いか否かが判断される。具体的には、ステップ(S207)における開指令信号発令からタイマをカウント開始し、設定時間ΔT1と比較し、第1電磁開閉切換弁8cの開動作時間が設定時間ΔT1より長いか否かを判断する。開動作時間が設定時間ΔT1より長ければ、YESと判断されてステップ(S210)へ進み、それ以外の場合には、ステップ(S209)に戻る。
In step (S209), it is determined whether or not the opening operation time of the first
ステップ(S210)では、第1電磁開閉切換弁8cを閉動作させる。具体的には、コントローラ29から第1電磁開閉切換弁8cの電磁操作部23への電流信号を遮断する。ステップ(S210)からは、スタートに戻る。
In step (S210), the first
ステップ(S203)において、コントロールバルブ3が(1)の位置と判断された場合は、ステップ(S211)へ進むが、上述したステップ(S204)と同様な制御アルゴリズムを実行する。
If it is determined in step (S203) that the
上述した本発明の揺れ戻し防止装置の第2の実施の形態によれば、上述した第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、本実施の形態によれば、コントローラ29による電気制御としたので、各種設定圧力や開閉切換弁の開動作時間などを自由に設定することができる。このことにより、同じシステムでも幅広い機種に適用可能となり、トータルコストの削減ができる。
According to the second embodiment of the shake back preventing apparatus of the present invention described above, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
Further, according to the present embodiment, since the electric control is performed by the
1 エンジン
2 メインポンプ
3 コントロールバルブ
4 旋回油圧モータ
5 旋回体
6a 第1安全弁
6b 第2安全弁
7a 第1チェック弁
7b 第2チェック弁
8a 第1開閉切換弁
8b 第2開閉切換弁
8c 第1電磁開閉切換弁
8d 第2電磁開閉切換弁
9 ダンパ
10 主管路
12 タンク
13 第1管路
14 第2管路
15 第3管路
16 排出管路
29 コントローラ
30 シリンダ本体
31 ピストン
32 第1チャンバ
33 第2チャンバ
34 ばね
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1管路に入口側を接続した第1電磁開閉切換弁と、前記第2管路に入口側を接続した第2電磁開閉切換弁と、前記第1電磁開閉切換弁の出口側と前記第2電磁開閉切換弁の出口側とを接続した第3管路と、前記第3管路を介して接続されたダンパと、前記第1管路乃至3管路の圧力を検出する第1乃至第3圧力検知手段と、前記第1乃至第3圧力検知手段からの各圧力信号を取込み、各圧力信号に応じて前記第1電磁開閉切換弁及び前記第2電磁開閉切換弁に開閉指令を出力するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記第1または第2圧力検知手段からの圧力信号が設定圧力値以上に上昇後、前記設定圧力値以下に降下したときに前記第1または第2電磁開閉切換弁に開指令を出力し、
前記第1または第2圧力検知手段からの圧力信号が前記第3圧力検知手段からの圧力信号と略同一になったとき、または、前記第1または第2電磁開閉切換弁の開状態が一定時間を超えたときに前記第1または第2電磁開閉切換弁に閉指令を出力する電気制御手段を備える
ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。 A hydraulic pump, a hydraulic actuator for driving an inertial body, a first pipeline connected at one end to the first port of the hydraulic actuator, a second pipeline connected at one end to the second port of the hydraulic actuator, A driving state in which one of the first pipe and the second pipe communicates with the hydraulic pump, and the other of the first pipe and the second pipe communicates with the tank; and the first pipe And a control valve that switches between a neutral state that blocks communication with the hydraulic pump or the tank of the second pipe, and when the pressure of the first pipe and the pressure of the second pipe are equal to or higher than a set pressure, An inertia body swing back prevention device provided in a hydraulic circuit including a safety valve for allowing high-pressure oil to flow into the tank, and a suction valve for sucking hydraulic oil from the tank into the first pipe and the second pipe; There,
A first electromagnetic open / close switching valve having an inlet side connected to the first pipeline, a second electromagnetic open / close switching valve having an inlet side connected to the second pipeline, an outlet side of the first electromagnetic open / close valve, and the A third pipe connected to the outlet side of the second electromagnetic switching valve; a damper connected via the third pipe; and first to thru pressures for detecting pressures in the first through three pipes. Each pressure signal from the third pressure detecting means and the first to third pressure detecting means is taken, and an opening / closing command is output to the first electromagnetic opening / closing switching valve and the second electromagnetic opening / closing switching valve in accordance with each pressure signal. And a controller to
The controller issues an open command to the first or second electromagnetic switching valve when the pressure signal from the first or second pressure detecting means rises above a set pressure value and then falls below the set pressure value. Output,
When the pressure signal from the first or second pressure detection means becomes substantially the same as the pressure signal from the third pressure detection means, or the open state of the first or second electromagnetic opening / closing switching valve is for a certain period of time. An inertial body swing back prevention device comprising: an electric control means for outputting a close command to the first or second electromagnetic open / close switching valve when the pressure exceeds the value.
前記ダンパは、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に摺動可能に設けたピストンと、前記ピストンにより画成された第1チャンバと第2チャンバと、前記第1チャンバと前記第2チャンバとを連通させる絞り孔と、前記第2チャンバ内に設けたばねとを備える
ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。 In the inertial body swing-back preventing device according to claim 1 ,
The damper communicates a cylinder body, a piston slidably provided in the cylinder body, a first chamber and a second chamber defined by the piston, and the first chamber and the second chamber. A device for preventing the inertial body from swinging back, comprising a throttle hole to be moved and a spring provided in the second chamber.
前記コントロールバルブの操作量を検知する操作量検知手段と、
前記操作量検知手段からの信号をさらに取込む前記コントローラとを備え、
前記コントローラは、前記操作量検知手段からの信号に基づいて前記設定圧力値を算出する
ことを特徴とする慣性体の揺れ戻し防止装置。 In the inertial body swing-back preventing device according to claim 1 ,
An operation amount detecting means for detecting an operation amount of the control valve;
The controller further taking in a signal from the operation amount detection means,
The said controller calculates the said setting pressure value based on the signal from the said operation amount detection means. The inertial body shaking prevention apparatus characterized by the above-mentioned.
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