JPH01260124A - 油圧ショベルの油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧ショベルの作業装置作動に当っての操作
性の改善を目的とする油圧回路に関するものである。

従来の技術 油圧ショベルは第３図に示すように，本体ｌの前方にブ
ーム２の基端部な、該ブーム２の先端部にアーム３の基
端部な、該アーム３の先端部にバケット４などの作業工
具を、作業装置として枢支し、それらをブーム用のシリ
ンダ５、アーム用のシリンダ６、バケット用のシリンダ
７で回動させて各種作業を行うか、作業装置の位置、姿
勢によっては、自重による回動モーメントが働き、各シ
リンダ５，６．７か強制的に伸縮され、ロッド側または
ヘット側油室への流入油量よりも流出油量の方が先行し
、流入側油室は真空状態となって、いわゆるキャビテー
ション現象を生ずる。このようなシリンダに上述のよう
な自重などが作用しなくなり、続いて油室に圧油を供給
しても、キャビテーションによる油室の空隙に供給油が
充満するまで、そのシリンダの作動は停止する０次いで
上記空隙が充満すると、シリンダは急に作動を始めるこ
ととなる。

このことを第４図のアーム３を矢印Ｃ方向に回動させる
場合について詳述すると、アーム用のシリンダ６には、
実線で示すアーム３．パケット４、シリンダ７その他の
自重による回動モーメントによって、仮想線で示す位置
における総合重心位置Ｇが、アーム３の枢支点を通る鉛
直線ｙ−ｙ上にくるまで伸長力ＩＪ（働＜、従って油圧
切換弁ｌＯｆｔ　Ｂ位置に切換え、油圧ポンプ８の吐出
圧油を管路２０を経てシリンダ６のヘッド側油室６αに
供給すると、同時に、ロッド側油室の圧油が急速に管路
１９、油圧切換弁１０のＢ位置油路を通りタンク２１に
戻る。このとき、ヘット側油室６αへの圧油の供給量が
不足し、該油室には真空の空隙部を生ずる。この結果、
総合重心Ｇが鉛直線ｙ−ｙを越えてシリンダ６を伸長さ
せる操作を続けても、ヘッド側油室６αの空隙部が供給
圧油で充満するまでアーム３は作動せず、充満すると急
に作動する。

この現象は第３図においても類推できるように、鉛直線
ｙ−ｙ上においてのみならず、シリンダ６．７を縮小状
態からパケット４の刃先が作業対象物に接する迄伸長さ
せ、更に伸長を続けるとき、シリンダ５を、パケット４
の刃先が作業対象物に接する迄収縮させ、更に収縮を続
けるときにも発生する。

この様な現象を軽減する目的の従来技術は、第４図の管
路１９の途中にチェック弁と自重に見合った絞り効果を
有する固定絞り弁とからなるスローリターン弁３４を設
け、アームシリンダ６が伸長するときのロッド側油室６
．ｄからの戻り油に絞り弁で通過抵抗を与えて１．その
作動速度を低減させたり、管路１９，２０の分岐管路上
にオーバロードリリーフ弁とチェック弁とからなるコン
ビネーションリリーフ弁１１．１２を設け、該チェック
弁を介して管路１９，２０をタンク２１に連通させるこ
とにより、キャビテーションを防止する方法かなされて
いた。

発明が解決しようとする課題 従来技術によるスローリターン弁３４を構成する絞り弁
は、その絞り効果が過小のときはキャビテーションの防
止効果がなく、また、過大なときは、そのシリンダの作
動速度が遅くなったり、無益な負荷か発生するので、一
般的には、通常の作業に適することを前提として、油圧
ポンプを駆動するエンジンの定格回転速度の６０〜７０
％における吐出圧油量のとき、シリンダに著しいキャビ
テーションが発生しないように配慮されているか、油圧
ショベルは、近年、一般土工のほか、地下埋設物工事な
どの如く精細を要する工事に使用したり、寸法の異なる
ブーム、アーム、パケットや、また、パケットに替えて
特殊作業工具に装備替えして使用されることも多々ある
。従って、エンジン回転数を超低速のまま作業をしたり
、シリンダに加わる負荷圧力が増大して使用したりする
ため、従来のスローリターン弁３４では十分な対応は難
しく、また、シリンダ６．７．８などは何れもタンク２
１から離れた位置にあり、長い管路とチェック弁を通っ
てシリンダの空隙部に油が自吸されることとなるので、
従来のコンビネーションリリーフ弁１１．１２の働きの
みでは不十分である。

課題を解決するための手段 この発明は前述の課題を解決するため１次の手段を講じ
た。すなわち、 （仁）作業装置の重量による負荷圧力か発生するシリン
ダの油室と油圧切換弁とを接続する管路の途中に。

（口、）上記シリンダの油室に向けて自由通路を形成す
る如きチェック弁と、外部からの信号により絞り効果が
増減する絞り弁とからなるスローリターン弁を設ける。

（ハ、）前記シリンダの油室の反対側の油室の圧力を検
出する圧力検出手段、または、油圧ポンプを駆動するエ
ンジンの回転数を検出する回転数検出手段を設け、 （二、）前記絞り弁の受信部には、上記検出手段から得
た結果を演算して、上記反対側の油室の圧力が負圧とな
らない程度に絞り効果を増減させる信号を発生する発信
手段を接続する。

作　　　用 各種の作業装置に装着替えしたり、エンジンの回転数を
低位置に設定して運転しても、作業装置による負荷圧力
が発生するシリンダの油室の反対側の油室の圧力を直接
検出してその圧力が負圧とならないよう、またはエンジ
ンの回転数に対応して負圧か生じないように、シリンダ
からの戻り油か発信手段からの信号により絞られるので
、シリンダの油室にはキャビテーシミンは発生しない。

従って、いかなる作業中にも作業装置が一時停止したり
、急に作動したりすることもないので安全である。

実　　　施　　　例 この発明の実施例を、油圧ショベルのアーム用のシリン
ダに適用した場合を図に基づいて説明する。

第１図は、この発明の第１実施例の要部電気・油圧系統
図であり、この図において第４図と同一部分には同一符
号を付して示しである。

１３は油圧切換弁１０からアーム３用のシリンダ６のロ
ッド側油室６６に通じる管路１９の途中に設けたスロー
リターン弁で、ロッド側油室６ｄに向けては自由通路を
形成するチェック弁１４と、受信部１５αに外部信号を
管路２３で導き、その信号の大小により絞り効果が増減
する可変絞り弁１５とから構成しである。

１６は、電磁比例式圧力調整弁１７と演算装置３１とか
ら構成される発信手段、１８は管路２０の圧力を管路３
３を介して計測して電線３０へ信号として出力する圧力
検出器であり、上記電磁比例式圧力調整弁１７は、その
受信部に作用する信号の大小に比例して、管路２２で導
かれるパイロットポンプ９の吐出圧油を調圧し管路２３
へ圧力信号を出力し、また、演算装置３１は圧力検出器
１８からの信号を受け、管路２０の圧力が低下していく
に連れ、電磁比例式圧力調整弁１７を介し、可変絞り弁
１５の絞り効果を増大するような信号を出力するもので
ある。

なお、２４．２５は何れも管路であり、油圧ポンプ８の
吐出圧油を、油圧切換弁１０の中立位置通路、管路２４
を通って他の油圧切換弁、タンク２１またはその他の機
器へ接続したり、また管路２５を通り、他の油圧切換弁
へパラレルに圧油を分配したりするものである。

次に以上の構成からなるこの発明の作動について説明す
る。

油圧ショベルのパケット４により、作業スペースや仕上
かり寸法に余り制約を受けない掘削作業などにおいては
、一般的に、シリンダ６．７を縮小させた状態でパケッ
ト４の刃先を作業対象物にあてがい、そのまま、シリン
ダ６．７を掘削抵抗に抗して伸長させて掘削動作をする
ので、例えば、アーム３用のシリンダ６に例をとると、
ヘット側油室６αには、作動中は常に、正の、しかも比
較的高い圧力が生じており、圧力検出器１８は、その圧
力を検出して、これに対応した信号を演算装Ｍ３１に入
力し、該演算装置３１は電磁比例式圧力調整弁１７の受
信部に、可変絞り弁１５の絞り効果が減するような信号
を供給する。従って、油圧切換弁１０がＢ位置で、シリ
ンダ６が伸長作動をするとき、ロッド側油室６イからの
戻り油は管路１９、可変絞り弁１５、油圧切換弁ｉ。

のＢ位置油路を通り、何ら抵抗を受けることなくタンク
２１へ戻り、反対に油圧切換弁１０をＡ位置にしてシリ
ンダ６を収縮させるときは、油圧ポンプ８の吐出圧油は
チェック弁１４を押開き、ロッド側油室６イへ抵抗なく
流入するのでシリンダ６は迅速で強力な伸縮作動を行う
。

速で強力な伸縮作動を行う。

次に、第３図に示すような作業をするときは、一般に、
エンジン回転数を低減させ、上方からパケット４を慎重
に下し、その刃先が作業対象物にあてがわれると掘削を
開始するのであるが、このときは、油圧ポンプ８の吐出
圧油にとアーム３、パケット４、パケット用のシリンダ
７などの自重と作業姿勢とのかねあいで、シリンダ６の
ヘッド側油室６αの圧力は急激に低下し、遂にはキャビ
テーションを発生しようとするが、この圧力変化を圧力
検出器１８か検出し、信号を逐次演算装置３１に入力す
るのて、該演算装置３１は、可変絞り弁１５の絞り効果
を次第に増大させる作動をするように、電磁比例式圧カ
ニＡ整弁１７の受信部へ信号を入力する。上述のような
過程において、シリンダ６のヘット側油室６αの圧力が
ゲージ圧力で０に近づくに連れ絞り弁１５の絞り効果が
最大になるようｙＩ算装Ｍ３１．電磁比例式圧力調整弁
１７を設定しておくと、ロッド側油室６（からの戻り油
は可変絞り弁１５で抵抗を受け、作業装置の自重によっ
てシリンダ６の伸長が先行してヘッド側油室６αの圧力
が負圧となってキャビテーションを発生することはない
。また、パケット４に替えて、例えば、自重の大きい油
圧ブレーカ、油圧杭打機を装着したり、または、規定寸
法よりも長いアームを使用したりするとき、シリンダ６
にはそれらの、より大きい自重のため、増大した伸長力
が働き、本来なれば、ヘッド側油室には更にキャビテー
ションが発生し易いものであるか、Ｌ記説明の如く、シ
リンダ６のヘッド側油室６ａか常に正の圧力が保持され
るように、ロッド側油室６イからの戻り油を可変絞り弁
１５で絞るので、各種作業条件にも自動的にキャビテー
ションを生じない対応がてき、シリンダ６の伸長速度は
ヘッド側油室６αへの圧油流入優に比例する。

第２図はこの発明の第２実施例を示す要部の電気・油圧
回路図であるが、第２実施例が第１実施例と異なる主要
点は、第１実施例では、シリンダ６のヘッド側油室６α
の圧力が負圧とならない様、可変絞り弁１５を調節して
いることに対し、第２実施例では、油圧ポンプ８、パイ
ロットポンプ９を駆動するエンジン２９の回転速度、す
なわち、油圧ポンプ８の吐出圧油量の大小から可変絞り
弁１５を自動的に調整しようとしている点である。

すなわち、エンジン２９の回転数を計測する回転数検出
器２８の出力を同じく、演算装置３１′に入力し、該演
算装置ｉ３１′の出力を電磁比例式圧力調整弁１７に入
力し、ている。

そうして、演算装置３１’は、回転数検出器２８で得ら
れるエンジン２９の回転が低ければ低い程、可変絞り弁
１５の絞り効果を増大させるような信号を出力して、電
磁比例式圧力調整弁１７に入力し、そのとき、シリンダ
６が先行して伸長することのないように設定しである。

従って、作業中において、作業装置の重量でシリンダ６
が伸長される速度に対して、油圧ポンプの吐出圧油量が
不足しないよう、可変絞り弁１５に最も合理的な絞り効
果を与える。

以上の第１実施例、第２実施例における可変絞り弁の絞
り効果を増減させる信号媒体、機器として油圧および電
磁比例式圧力調整弁を使用しているが、必ずしもこれに
限定するものではなく、演算装置に入力された信号に比
例または反比例した出力信号を可変絞り弁の受信部に入
力し、その絞り効果を増減させるのであるから、空圧、
電気などの媒体、その他の機器を組合わせて使用しても
一向にさしつかえはない。

また、実施例ではアーム用のシリンダ６のヘッド側油室
６αにキャビテーションを発生させないようにすること
を引例として説明したが、他のパケット用、ブーム用の
シリンダあるいは各シリンダのロッド側油室のキャビテ
ーション防止にも、作業条件１作業装置、特定作業姿勢
などに応じて適宜選定または複合して使用することも勿
論回部である。

発明の効果 作業装置作動用のシリンダの油圧作動回路に、この発明
の油圧回路を設けておくと、各種作業装置に取替えて作
業を行う場合、作業内容に精粗の別のある場合、特定作
業姿勢の多い場合などのそれぞれに応じ、自動的にシリ
ンダの油室からの戻り油管路を最適に絞り、そのシリン
ダが、供給圧油の量よりも先行して伸縮することを防止
するので、キャビテーションは発生せず、あらゆる作業
においても危険もなく、能率のよい作業が正確に、かつ
、容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例を、第２図は第２実施
例を示す要部電気・油圧系統図、第３図は掘削作業中の
油圧ショベルの外観側面図、第４図は従来技術の油圧シ
ョベルの要部油圧系統図である。 １１．１２ ・・・・・・・・　コンビネーションリリーフ弁１３．
３４　　・・・・・・・・　スローリターン弁１５　・
・・・・・・・・・・・・・　可変絞り弁１６．２６　
　・・・・・・・・　発信手段１７　・・・・・・・・
・・・・・・　電磁比例式圧力調整弁１８．２７　　・
・・・・・・・　圧力検出器２８　・・・・・・・・・
・・・・・　回転数検出器以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出圧油によ
   りシリンダを伸縮させて作業装置を作動する如くした油
   圧作動回路において、作業装置の重量によってシリンダ
   の負荷圧力が発生する側の油室に通じる管路に設け、信
   号によって絞り効果が増減する絞り弁とチェック弁とか
   らなるスローリターン弁と、前記負荷圧力が発生するシ
   リンダの油室とは反対側の油室の圧力を検出する手段と
   、該検出された圧力に対応して上記絞り弁の絞り効果を
   増減させる信号を発生する発信手段とを備えたことを特
   徴とする油圧ショベルの油圧回路。
2. （２）作業装置の重量によってシリンダの負荷圧力が発
   生する側の油室に通じる管路に設けたスローリターン弁
   と、油圧ポンプ駆動用のエンジンの回転数を検出する手
   段と、検出されたエンジンの回転数に対応した演算を行
   い前記スローリターン弁を構成する絞り弁の絞り効果を
   増減させる信号を発生する発信手段とを備えたことを特
   徴とする前記特許請求範囲第（１）項記載の油圧ショベ
   ルの油圧回路。