JPH03115625A - Hydraulic circuit of hydraulic shovel - Google Patents

Hydraulic circuit of hydraulic shovel

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JPH03115625A
JPH03115625A JP24931889A JP24931889A JPH03115625A JP H03115625 A JPH03115625 A JP H03115625A JP 24931889 A JP24931889 A JP 24931889A JP 24931889 A JP24931889 A JP 24931889A JP H03115625 A JPH03115625 A JP H03115625A
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Abstract

PURPOSE:To sufficiently supply pressure oil to increase speed of a hydraulic shovel by a method wherein at the time of combined control of a swing motor and a boom cylinder maximum load pressure is functioned to a pressure controlling means of the swing motor and the maximum load pressure is not functioned to a pressure controlling means of the boom cylinder. CONSTITUTION:In combined control of a swing motor 3 and a boom cylinder 13, load pressure of the swing motor 3 is to immediately reach a relief pressure and the load pressure is made present on a maximum load pressure detecting duct 10. On the other hand, maximum load pressure of the maximum load pressure detecting duct 10 is not functioned to a pressure compensating valve 15. A large amount of discharged oil from a hydraulic pump 1 is supplied to the boom cylinder 13 with a lighter load than the swing motor 3 via the pressure compensation valve 15 and a flow rate control valve 14. As a result the discharge pressure of the hydraulic pump 1 is a driving pressure to the boom cylinder 13 while the swing motor 13 is driven by this pressure. Thus the swing motor 3 is gradually accelerated to increase its swing speed thereby reducing its load pressure.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は旋回モータ、ブームシリンダ、その他の油圧ア
クチュエータを備えた油圧ショベルの油圧回路に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a hydraulic circuit for a hydraulic excavator equipped with a swing motor, a boom cylinder, and other hydraulic actuators.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

油圧ショベルは、これを移動させるための下部走行体、
この下部走行体上に旋回可能に載置された上部旋回体、
およびブーム、アーム、パケットより成るフロント機構
で構成されている。上部旋回体には運転室、原動機、油
圧ポンプ等の種々の設備が装架され、かつ、フロント機
構が取付けられているので、当該上部旋回体自体が極め
て慣性の大きな負荷を構成する。
A hydraulic excavator has a lower running body for moving it,
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
It consists of a front mechanism consisting of a boom, arm, and packet. Since various equipment such as a driver's cab, a prime mover, a hydraulic pump, etc. are mounted on the upper rotating body, and a front mechanism is attached thereto, the upper rotating body itself constitutes a load with extremely large inertia.

ところで、近年、油圧ショベルにおいて、その油圧アク
チュエータに供給する圧油の流量を制御する流量制御弁
の上流側と下流側との圧力差(差圧)を一定に保持する
ことにより油圧アクチュエータの駆動速度を制御するロ
ードセンシングシステムと称される優れた速度制御シス
テムが提案されている。このロードセンシングシステム
を第4図により説明する。
Incidentally, in recent years, in hydraulic excavators, the driving speed of the hydraulic actuator can be controlled by maintaining a constant pressure difference (differential pressure) between the upstream side and the downstream side of the flow control valve that controls the flow rate of pressure oil supplied to the hydraulic actuator. An excellent speed control system called a load sensing system has been proposed. This load sensing system will be explained with reference to FIG.

第4図は油圧ショベルの油圧回路の一部を示す油圧回路
図である。図で、1は可変容量油圧ポンプ(以下、油圧
ポンプと称する)、1aは油圧ポンプ1のおしのけ容積
可変機構(以下、斜板で代表させる)、2は斜板1aを
駆動制御するレギュレータである。レギュレータ2は、
斜板laを駆動する油圧シリンダ2a、吐出容量切換弁
で構成される馬力制御機構2bおよび前記差圧により駆
動される制御弁2cによって構成されている。3は上部
旋回体を駆動する旋回モータ、4は旋回モータ3の駆動
を制御する流量制御弁である。4p+4ptは流量制御
弁4のパイロット管路であり、図示しない旋回レバーが
操作されたときその操作量に応じたパイロット圧を導入
する。5は油圧ポンプ1−と流量制御弁4との間に介在
せしめられた圧力補償弁である。6a、6bは旋回モー
タ3の主回路に設けられたリリーフ弁であり、旋回モー
タ3の最高負荷圧を規定する。7は旋回モータ3の負荷
圧を導く検出管路、8はこの検出管路の負荷圧および後
述するブームの負荷圧のうちの高い方の負荷圧を選択す
るシャトル弁である。9はタンクである。lOはシャト
ル弁8で選択された最高負荷圧を導く最高負荷圧検出管
路である。
FIG. 4 is a hydraulic circuit diagram showing a part of the hydraulic circuit of the hydraulic excavator. In the figure, 1 is a variable displacement hydraulic pump (hereinafter referred to as a hydraulic pump), 1a is a variable displacement mechanism for the hydraulic pump 1 (hereinafter represented by a swash plate), and 2 is a regulator that drives and controls the swash plate 1a. . Regulator 2 is
It is comprised of a hydraulic cylinder 2a that drives the swash plate la, a horsepower control mechanism 2b that is comprised of a discharge capacity switching valve, and a control valve 2c that is driven by the differential pressure. 3 is a swing motor that drives the upper revolving structure, and 4 is a flow control valve that controls the drive of the swing motor 3. 4p+4pt is a pilot line for the flow rate control valve 4, which introduces a pilot pressure corresponding to the amount of operation when a swing lever (not shown) is operated. 5 is a pressure compensation valve interposed between the hydraulic pump 1- and the flow rate control valve 4. 6a and 6b are relief valves provided in the main circuit of the swing motor 3, and define the maximum load pressure of the swing motor 3. Reference numeral 7 designates a detection pipe for guiding the load pressure of the swing motor 3, and reference numeral 8 designates a shuttle valve that selects the higher of the load pressure of the detection pipe and the load pressure of a boom, which will be described later. 9 is a tank. IO is a maximum load pressure detection line that leads to the maximum load pressure selected by the shuttle valve 8.

この最高負荷圧検出管路10の最高負荷圧と流量制御弁
4の上流側圧力とが圧力補償弁5の一方側に導入され、
又、油圧ポンプ1の吐出圧力と旋回モータ3の負荷圧と
が圧力補償弁5の他方側に導入される。これにより、圧
力補償弁5は、複数の油圧アクチュエータの複合操作時
、それら各油圧アクチュエータへの圧油の配分を適切に
行なう機能を有することとなる。
The maximum load pressure of the maximum load pressure detection pipe 10 and the upstream pressure of the flow control valve 4 are introduced into one side of the pressure compensation valve 5,
Further, the discharge pressure of the hydraulic pump 1 and the load pressure of the swing motor 3 are introduced to the other side of the pressure compensating valve 5. Thereby, the pressure compensating valve 5 has a function of appropriately distributing pressure oil to each hydraulic actuator during a combined operation of a plurality of hydraulic actuators.

12は油圧ショベルのブーム、13はブーム12を駆動
するブームシリンダである。14はブームシリンダ13
を制御する流量制御弁、14p。
12 is a boom of a hydraulic excavator, and 13 is a boom cylinder that drives the boom 12. 14 is the boom cylinder 13
Flow control valve for controlling 14p.

14p2はそのパイロット管路、15は圧力補償弁、1
6a、16bはリリーフ弁、17はブームシリンダ13
の負荷圧をシャトル弁8に導く検出管路であり、これら
は旋回モータ3の油圧回路の各要素に対応する。
14p2 is its pilot pipe, 15 is a pressure compensation valve, 1
6a, 16b are relief valves, 17 is a boom cylinder 13
This is a detection pipe line that guides the load pressure of the shuttle valve 8 to the shuttle valve 8, and these lines correspond to each element of the hydraulic circuit of the swing motor 3.

次に、上記ロードセンシングシステムを構成する油圧回
路の動作を説明する。油圧ショベルの上部旋回体を旋回
させる場合には、オペレータは図示しない旋回レバーを
操作する。これに応じて流量制御弁4の一方のパイロッ
ト管路、例えばパイロット管路4p+に油圧が生じ、流
量制御弁4は旋回レバーの操作量に応じた絞りをもって
左側位置に切換えられる。このため、油圧ポンプ1の圧
油は圧力補償弁5、流量制御弁4の絞りを経て旋回モー
タ3の左側主管路から旋回モータ3に供給される。これ
により旋回モータ3は一方向に旋回しはじめる。この場
合、上部旋回体の慣性は極めて大きいので、旋回モータ
3に供給されるべき油のほとんどはリリーフ弁6aを介
してタンク9に排出され、かつ、検出管路7に現れる負
荷圧はリリーフ弁6aの設定圧となる。この負荷圧は最
高負荷圧検出管路10を介してレギュレータ2の制御弁
2Cの一方側に導入されて斜板1aの傾転量を増大させ
ようとする。しかし、旋回モータ3の負荷圧が高圧であ
るので、レギュレータ2の馬力制御機構2bにより、斜
板1aの傾転量の増大は抑制され、したがって、油圧ポ
ンプ1の吐出流量も抑制される。
Next, the operation of the hydraulic circuit constituting the load sensing system will be explained. When rotating the upper rotating structure of the hydraulic excavator, the operator operates a swing lever (not shown). In response to this, oil pressure is generated in one of the pilot pipes of the flow control valve 4, for example, the pilot pipe 4p+, and the flow control valve 4 is switched to the left position with a throttle corresponding to the operation amount of the swing lever. Therefore, the pressure oil of the hydraulic pump 1 is supplied to the swing motor 3 from the left main pipe of the swing motor 3 through the pressure compensating valve 5 and the throttle of the flow rate control valve 4. As a result, the swing motor 3 begins to swing in one direction. In this case, since the inertia of the upper rotating body is extremely large, most of the oil to be supplied to the rotating motor 3 is discharged to the tank 9 via the relief valve 6a, and the load pressure appearing in the detection pipe 7 is The set pressure is 6a. This load pressure is introduced to one side of the control valve 2C of the regulator 2 via the maximum load pressure detection conduit 10 to increase the amount of tilting of the swash plate 1a. However, since the load pressure of the swing motor 3 is high, the horsepower control mechanism 2b of the regulator 2 suppresses an increase in the amount of tilting of the swash plate 1a, and therefore the discharge flow rate of the hydraulic pump 1 is also suppressed.

このようにして旋回モータ3が徐々に加速されてゆくと
、リリーフ弁6aからリリーフされる油量もこれに応じ
て徐々に減少してゆき、旋回モータ3が流量制御弁4の
開口面積に応じた通常回転速度近辺に到達した後は、そ
の負荷圧は急速に減少してリリーフ弁6aの設定圧より
当かに低い値となる。そして、レギュレータ2はこのよ
うな低い値の負荷圧に応じて油圧ポンプlの吐出流量を
制御する。
As the swing motor 3 is gradually accelerated in this way, the amount of oil relieved from the relief valve 6a also gradually decreases, and the swing motor 3 is gradually accelerated according to the opening area of the flow control valve 4. After reaching around the normal rotational speed, the load pressure rapidly decreases to a value considerably lower than the set pressure of the relief valve 6a. Then, the regulator 2 controls the discharge flow rate of the hydraulic pump 1 according to such a low value of the load pressure.

今、上記の状態において、外部負荷がかかる等の理由に
より負荷圧が上昇すると、流量制御弁4の下流側圧力が
上昇するので流量制御弁4の差圧が小さくなる。同時に
圧力補償弁5はその一方端に上昇した負荷圧が加えられ
るので、その絞り量を小さくして流量制御弁4の上流側
圧力を上昇させて差圧を規定値に戻そうとする。さらに
、上記上昇した負荷圧はレギュレータ2に導入され、こ
れによりレギュレータ2は油圧ポンプ1の吐出流量を増
加させるように駆動され、このため流量制御弁4の上流
側圧力は増加し、その差圧は規定値に戻る。即ち、外部
負荷等の何等かの理由で負荷圧が上昇しても、流量制御
弁4の差圧は規定値に維持され、旋回モータ3には負荷
圧の増加にもかかわらず、旋回レバーの操作量に応じた
流量が供給される。負荷圧が減少した場合の動作は上記
動作と逆になり、同様に旋回レバーの操作量に応じた流
量が供給されることになる。
Now, in the above state, if the load pressure increases due to an external load being applied or the like, the pressure on the downstream side of the flow control valve 4 increases, and therefore the differential pressure across the flow control valve 4 becomes smaller. At the same time, the increased load pressure is applied to one end of the pressure compensating valve 5, so the throttle amount is reduced to increase the upstream pressure of the flow rate control valve 4 to return the differential pressure to the specified value. Further, the increased load pressure is introduced into the regulator 2, which drives the regulator 2 to increase the discharge flow rate of the hydraulic pump 1. Therefore, the upstream pressure of the flow control valve 4 increases, and the differential pressure returns to the default value. That is, even if the load pressure increases due to some reason such as an external load, the differential pressure of the flow control valve 4 is maintained at the specified value, and the swing motor 3 has no control over the swing lever even though the load pressure increases. A flow rate corresponding to the manipulated variable is supplied. When the load pressure decreases, the operation is the opposite of the above operation, and a flow rate corresponding to the operating amount of the swing lever is similarly supplied.

結局、旋回モータ3の駆動では、リリーフ弁6aが作動
しない通常状態において、流量制御弁4の差圧を一定と
するロードセンシングシステムが作用し、優れた速度制
御を行なうことができる。
After all, when driving the swing motor 3, a load sensing system that keeps the differential pressure across the flow rate control valve 4 constant acts in a normal state in which the relief valve 6a does not operate, and excellent speed control can be performed.

ブーム12の駆動動作もこれに準じる。The driving operation of the boom 12 also follows this.

さらに、旋回モータ3とブームシリンダ13を同時に駆
動させる複合操作の場合の動作を説明する。このような
複合操作は、油圧ショベルの作業としては最も頻繁に行
なわれる作業である。即ち、掘削した土砂等をパケット
に取り込み、次いでブームを上げてパケットを持ち上げ
ながら同時に上部旋回体を旋回させ、待機しているトラ
ックに土砂等を積み込む作業である。旋回レバーとブー
ムレバーとを同時に操作すると、それらの操作量に応じ
た絞りをもって流量制御弁4,14がそれぞれ開き、旋
回モータ3およびブームシリンダ13に圧油が供給され
、流量制御弁14、及び旋回モータ3が通常回転速度近
辺に達した後の流量制御弁4の両側間には所定の差圧が
生じる。これら差圧は上記旋回モータ3の動作における
と同様に一定に保持される。
Furthermore, the operation in the case of a combined operation in which the swing motor 3 and the boom cylinder 13 are driven simultaneously will be explained. Such complex operations are the most frequently performed operations on hydraulic excavators. In other words, the excavated earth and sand are loaded into packets, and then the boom is raised to lift the packets, while at the same time the upper revolving body is rotated to load the earth and sand into waiting trucks. When the swing lever and the boom lever are operated at the same time, the flow control valves 4 and 14 open with throttles corresponding to their operating amounts, and pressure oil is supplied to the swing motor 3 and the boom cylinder 13, and the flow control valves 14 and A predetermined differential pressure is generated between both sides of the flow control valve 4 after the swing motor 3 reaches around the normal rotation speed. These differential pressures are kept constant as in the operation of the swing motor 3 described above.

第5図はロードセンシングシステムを採用した油圧ショ
ベルの他の油圧回路の一部を示す油圧回路図である。図
で、第4図に示す部分と同−又は等価な部分には同一符
号を付して説明を省略する。
FIG. 5 is a hydraulic circuit diagram showing a part of another hydraulic circuit of a hydraulic excavator employing a load sensing system. In the figure, parts that are the same as or equivalent to those shown in FIG. 4 are given the same reference numerals and their explanations will be omitted.

なお、リリーフ弁6a、6b、16a、16bの図示は
省略されている。5’、15’は周知のポペット弁で構
成される圧力制御器であり、第4図に示す圧力補償弁5
,15とほぼ同じ機能を有する 3/、BLはチエツク
弁、10’は共通検出管路、11は絞りである。各チエ
ツク弁8′、共通検出管路10′および絞り11により
旋回モータ3とブームシリンダ13の負荷圧のうちの最
大負荷圧が選択され、その負荷圧が共通検出管路10′
に現れる。なお、前記圧力制御器5’、15’には、各
負荷圧および共通検出管路10′の圧力が導かれる構成
となっている。したがって、負荷圧が最大負荷圧より小
さい場合、第4図に示す圧力補償弁5.15と同様、圧
力制御器5’、15’の絞り量が大きくなる。この油圧
回路の動作も第4図に示す油圧回路の動作とほぼ同じで
あるので、その説明は省略する。
Note that illustration of the relief valves 6a, 6b, 16a, and 16b is omitted. 5' and 15' are pressure controllers composed of well-known poppet valves, and the pressure compensating valve 5 shown in FIG.
, 15. 3/, BL is a check valve, 10' is a common detection pipe, and 11 is a throttle. The maximum load pressure among the load pressures of the swing motor 3 and the boom cylinder 13 is selected by each check valve 8', common detection line 10' and throttle 11, and the load pressure is selected by the common detection line 10'.
appears in Note that each load pressure and the pressure of the common detection pipe 10' are introduced to the pressure controllers 5' and 15'. Therefore, when the load pressure is lower than the maximum load pressure, the throttle amount of the pressure controllers 5', 15' increases, similar to the pressure compensating valve 5.15 shown in FIG. The operation of this hydraulic circuit is also substantially the same as the operation of the hydraulic circuit shown in FIG. 4, so a description thereof will be omitted.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記ロードセンシングシステムを用いた油圧回路におい
て、慣性の大きな負荷を駆動する旋回モータ3と、これ
より温かに慣性の小さな負荷であるブーム12を駆動す
るブームシリンダ13とを複合操作した場合、次のよう
な問題が生じていた。
In a hydraulic circuit using the load sensing system described above, when the swing motor 3, which drives a load with large inertia, and the boom cylinder 13, which drives the boom 12, which has a warmer load with smaller inertia, are operated in combination, the following occurs. A similar problem occurred.

これを第6図に示す圧力・流量特性図を参照して説明す
る。第6図で、横軸には油圧ポンプlの吐出圧、縦軸に
は吐出流量がとっである。上部旋回体を駆動する場合、
起動時の慣性は極めて大きいので、流量制御弁4の下流
側の圧力(旋回モータ3の圧力)はリリーフ弁6a、6
bのリリーフ圧力まで上昇し、かつ、馬力制御機構によ
り吐出流量は抑制される。この状態が第6図に圧力PI
+流it Q Iで示されている。これに対してブーム
12の慣性は上部旋回体の慣性に比較して蟲かに低く、
したがってブームシリンダ13の負荷圧も低い(旋回モ
ータ3の負荷圧の173程度)。
This will be explained with reference to the pressure/flow characteristic diagram shown in FIG. In FIG. 6, the horizontal axis represents the discharge pressure of the hydraulic pump l, and the vertical axis represents the discharge flow rate. When driving the upper rotating body,
Since the inertia at startup is extremely large, the pressure on the downstream side of the flow control valve 4 (the pressure of the swing motor 3) is reduced by the relief valves 6a, 6.
The pressure increases to the relief pressure b, and the discharge flow rate is suppressed by the horsepower control mechanism. This state is shown in Figure 6 as pressure PI.
+Flow it Q I is shown. On the other hand, the inertia of the boom 12 is extremely low compared to the inertia of the upper rotating structure.
Therefore, the load pressure on the boom cylinder 13 is also low (approximately 173 times the load pressure on the swing motor 3).

ところで、前述のように、旋回モータ3の起動時、馬力
制御機構2bの働きにより油圧ポンプ1の吐出流量は通
常時より少ない植Q、に抑えられ、この少ない吐出流量
が旋回モータ3とブームシリンダ13に分配され、しか
も旋回モータ3に分配された流量のうちの多くがリリー
フ弁6aを介してリリーフされる状態となる。したがっ
て、起動時のブームシリンダ13の駆動速度は遅くなり
、かつ、リリーフによる原動機のエネルギ損失が大きく
なる。旋回モータ3の加速が進むと、旋回モータ3の速
度は急速に増大し、その負荷圧が低下し、最高負荷圧検
出管路10(共通検出管路10′)にはブームシリンダ
13の負荷圧が現れる。この状態においては、ロードセ
ンシングシステム制御が実行され、油圧ポンプ1はブー
ムシリンダ13の負荷圧に応じて圧油を供給し、旋回モ
ータ3およびブームシリンダ13はそれぞれ流量制御弁
4゜14の開口面積に応じた速度で駆動される。
By the way, as mentioned above, when the swing motor 3 is started, the discharge flow rate of the hydraulic pump 1 is suppressed to a lower amount than normal due to the action of the horsepower control mechanism 2b, and this small discharge flow rate is suppressed by the swing motor 3 and the boom cylinder. 13, and most of the flow rate distributed to the swing motor 3 is relieved via the relief valve 6a. Therefore, the driving speed of the boom cylinder 13 at startup becomes slow, and the energy loss of the prime mover due to relief becomes large. As the acceleration of the swing motor 3 progresses, the speed of the swing motor 3 rapidly increases, its load pressure decreases, and the load pressure of the boom cylinder 13 is detected in the maximum load pressure detection line 10 (common detection line 10'). appears. In this state, load sensing system control is executed, the hydraulic pump 1 supplies pressure oil according to the load pressure of the boom cylinder 13, and the swing motor 3 and boom cylinder 13 are controlled by the opening area of the flow control valve 4°14. is driven at a speed corresponding to

以上の理由により、一般に、上部旋回体が所要の角度だ
け回転する時間に比べて、ブームが所要の高さだけ上昇
する時間は長くなる。したがって、例えば前述のように
、掘削土砂をトラックに積載する作業においては、上部
旋回体が旋回してパケットがトラック位置に到達したと
き、ブーム10の上昇速度が遅いためパケットが土砂放
出高さまで到達しておらず、極端な場合トラックの荷台
に衝突する危険がある。このため、旋回をトラック位置
手前で一旦停止してブーム10をさらに上昇させ、ブー
ム10が充分に上昇したところで再び旋回を行なってパ
ケットを所定位置に位置せしめるという処置が必要とな
ることがしばしばあり、作業効率を著しく阻害し、かつ
、オペレータの疲労を増大させるという問題を生じてい
た。
For the above reasons, generally the time it takes for the boom to rise to the required height is longer than the time it takes for the revolving superstructure to rotate the required angle. Therefore, for example, as mentioned above, in the work of loading excavated earth and sand onto a truck, when the upper revolving body rotates and the packet reaches the truck position, the rising speed of the boom 10 is slow, so that the packet reaches the earth and sand discharge height. In extreme cases, there is a risk of collision with the bed of a truck. For this reason, it is often necessary to temporarily stop swinging before the truck position, raise the boom 10 further, and then swing again when the boom 10 has risen sufficiently to position the packet at a predetermined position. However, this has caused problems in that it significantly impedes work efficiency and increases operator fatigue.

又、上記のような旋回停止を避けるため、オペレータが
旋回レバーの操作量を調節する手段も採られるが、ロー
ドセンシングシステムでは、旋回レバーにより流量制御
弁4の開口面積を小さくしてもブームシリンダ13への
圧油の供給は増加せず、能率が低下するばかりでなく、
旋回レバーを調節することによるオペレータの疲労を避
けることはできない。
In addition, in order to avoid the above-mentioned swing stop, a method is adopted in which the operator adjusts the operating amount of the swing lever, but in the load sensing system, even if the opening area of the flow control valve 4 is reduced by the swing lever, the boom cylinder The supply of pressure oil to 13 does not increase, and not only the efficiency decreases, but also
Operator fatigue due to adjusting the pivot lever cannot be avoided.

さらに、旋回モータ3の駆動は、リリーフ弁6a、5b
から圧油をリリーフさせながらの駆動となるので、大き
なエネルギー損失が生じ、かつ、油圧ポンプ1を駆動す
る図示しない原動機の負担が太き(なるという問題もあ
った。
Furthermore, the drive of the swing motor 3 is performed by the relief valves 6a and 5b.
Since the drive is performed while relieving pressure oil from the hydraulic pump 1, a large energy loss occurs, and there is also the problem that the load on the prime mover (not shown) that drives the hydraulic pump 1 becomes heavy.

本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
ロードセンシングシステムにおける旋回モータとブーム
シリンダの複合操作時に、ブームシリンダに対して起動
時にも充分に圧油を供給してその速度を増大することが
でき、ひいては旋回とブーム上げの動作に適切な整合を
もたせることができ、さらに、エネルギー損失や原動機
の負担をも減少することができる油圧ショベルの油圧回
路を提供するにある。
The purpose of the present invention is to solve the problems in the above-mentioned prior art,
During combined operation of the swing motor and boom cylinder in a load sensing system, it is possible to supply sufficient pressure oil to the boom cylinder even during startup to increase its speed, thereby ensuring proper coordination between swing and boom raising operations. It is an object of the present invention to provide a hydraulic circuit for a hydraulic excavator that can provide a high level of performance and further reduce energy loss and load on the prime mover.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するため、本発明は、旋回モータおよ
びブームシリンダの少なくとも2つの油圧アクチュエー
タと、これら油圧アクチュエータに圧油を供給する圧油
供給源と、前記各油圧アクチュエータの圧油の供給を制
御する流量制御弁と、これら各流量制御弁の上流側およ
び下流側間の差圧を規定する圧力制御手段と、前記各油
圧アクチュエータの負荷圧のうちの最大負荷圧を選択す
る選択手段とを備え、前記各油圧アクチュエータの最大
負荷圧を前記圧油供給源に導入して前記差圧が一定にな
るように当該圧油供給源を制御する油圧ショベルの油圧
回路において、前記旋回モータと前記ブームシリンダの
複合操作時、前記旋回モータの前記圧力制御手段には前
記最大負荷圧を作用させ、前記ブームシリンダの前記圧
力制御手段には前記最大負荷圧が作用しないように構成
したことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides at least two hydraulic actuators, a swing motor and a boom cylinder, a pressure oil supply source for supplying pressure oil to these hydraulic actuators, and a pressure oil supply source for supplying pressure oil to each of the hydraulic actuators. A flow control valve to be controlled, a pressure control means for defining a differential pressure between an upstream side and a downstream side of each of these flow control valves, and a selection means for selecting a maximum load pressure among the load pressures of each of the hydraulic actuators. In a hydraulic circuit of a hydraulic excavator, the hydraulic circuit of a hydraulic excavator is configured to introduce the maximum load pressure of each of the hydraulic actuators into the pressure oil supply source and control the pressure oil supply source so that the differential pressure becomes constant, the swing motor and the boom. During combined operation of the cylinder, the maximum load pressure is applied to the pressure control means of the swing motor, and the maximum load pressure is not applied to the pressure control means of the boom cylinder. .

〔作用〕[Effect]

旋回モータとブームシリンダの複合操作時、ブームシリ
ンダの圧力制御手段には旋回モータの負荷圧である最大
負荷圧が作用しないので、起動時に旋回モータの負荷圧
力が高くなってもブームシリンダの圧力制御手段の絞り
が大きくなることはなく、ブームシリンダへの圧油が増
大し、このため、ブームシリンダの駆動速度も増大する
。これにより、圧油供給源からの圧油の吐出圧はほぼブ
ームシリンダの負荷圧となり、旋回モータはこの負荷圧
により加速されてゆく。結局、起動時におけるブームシ
リンダの起動速度は大きくなり、かつ、旋回モータの駆
動速度は小さくなり、この結果、旋回とブーム上げ動作
の適切な整合が達成される。又、旋回モータがブームシ
リンダの負荷圧で加速されることにより、リリーフ弁か
らのリリーフは防止される。
During combined operation of the swing motor and boom cylinder, the maximum load pressure, which is the load pressure of the swing motor, does not act on the pressure control means of the boom cylinder, so even if the load pressure of the swing motor becomes high at startup, the pressure of the boom cylinder cannot be controlled. The restriction of the means does not increase, the pressure oil to the boom cylinder increases and therefore the drive speed of the boom cylinder also increases. As a result, the discharge pressure of the pressure oil from the pressure oil supply source becomes approximately the load pressure of the boom cylinder, and the swing motor is accelerated by this load pressure. As a result, the activation speed of the boom cylinder during start-up is high and the drive speed of the swing motor is low, so that proper coordination of swing and boom raising movements is achieved. Further, by accelerating the swing motor by the load pressure of the boom cylinder, relief from the relief valve is prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の実施例に係る油圧ショベルの油圧回路
の一部の回路図である。図で、第4図に゛示す部分と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施例
の構成が第4図に示す油圧回路の構成と異なるのは、後
者がブームシリンダ13の圧力補償弁15の一方の面に
最大負荷圧が供給される構成となっているのに対して、
前者は、圧力補償弁15の当該一方の面に最大負荷圧は
供給されない構成となっている点のみであり、その他の
構成は両者同じである。
FIG. 1 is a partial circuit diagram of a hydraulic circuit of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention. In the figure, parts that are the same as those shown in FIG. The configuration of this embodiment is different from the configuration of the hydraulic circuit shown in FIG. hand,
The only difference in the former is that the maximum load pressure is not supplied to the one surface of the pressure compensating valve 15, and the other configurations are the same.

次に、本実施例の動作を説明する。旋回モータ3とブー
ムシリンダ13の複合操作において、その起動時、旋回
モータ3の負荷圧は直ちにリリーフ圧に達しようとし、
その負荷圧は最大負荷圧検出管路10に現れる。一方、
圧力補償弁15には最大負荷圧検出管路10の最大負荷
圧は作用しないので、圧力補償弁I5が旋回モータ3の
負荷圧により絞られることはない。このため、油圧ポン
プ1の吐出油は、圧力補償弁15および流量制御弁14
を経て、旋回モータ3より軽負荷であるブームシリンダ
13の方へ多量に供給される。この結果、油圧ポンプ1
の吐出圧はブームシリンダ13の駆動圧となり、旋回モ
ータ3もこの圧力により駆動されることになる。したが
って、旋回モータ3の加速力は従来の油圧回路に比較し
て小さくなり、起動時の旋回速度も低下する一方、ブー
ムシリンダ13には従来の油圧回路に比較してより多量
の圧油が供給されて起動時の駆動速度は大きくなる。旋
回モータ3は起動後徐々に加速されて旋回速度が増大し
てゆくとともにその負荷圧は減少してゆき、ある時点以
後、最大負荷圧検出管路10にはブームシリンダ13の
負荷圧が現れ、この負荷圧に基づくロードセンシング制
御が実行されることとなる。
Next, the operation of this embodiment will be explained. In the combined operation of the swing motor 3 and the boom cylinder 13, when the swing motor 3 is started, the load pressure of the swing motor 3 immediately tries to reach the relief pressure.
The load pressure appears in the maximum load pressure detection line 10. on the other hand,
Since the maximum load pressure of the maximum load pressure detection line 10 does not act on the pressure compensation valve 15, the pressure compensation valve I5 is not throttled by the load pressure of the swing motor 3. Therefore, the oil discharged from the hydraulic pump 1 is transferred to the pressure compensation valve 15 and the flow rate control valve 14.
A large amount of the energy is supplied from the swing motor 3 to the boom cylinder 13, which has a lighter load. As a result, hydraulic pump 1
The discharge pressure becomes the driving pressure of the boom cylinder 13, and the swing motor 3 is also driven by this pressure. Therefore, the acceleration force of the swing motor 3 is smaller compared to a conventional hydraulic circuit, and the swing speed at startup is also lower, while a larger amount of pressure oil is supplied to the boom cylinder 13 compared to a conventional hydraulic circuit. As a result, the drive speed at startup increases. After the swing motor 3 is started, it is gradually accelerated and the swing speed increases, and its load pressure decreases, and after a certain point, the load pressure of the boom cylinder 13 appears in the maximum load pressure detection line 10. Load sensing control based on this load pressure will be executed.

第2図はブームの上昇量の特性図である。図で、横軸に
上部旋回体の旋回角度が、又縦軸にブームの上昇量の大
きさがとっである。Aは従来の油圧回路における特性曲
線、Bは本実施例の油圧回路における特性曲線を示す。
FIG. 2 is a characteristic diagram of the amount of rise of the boom. In the figure, the horizontal axis represents the turning angle of the upper revolving structure, and the vertical axis represents the amount of rise of the boom. A shows a characteristic curve in the conventional hydraulic circuit, and B shows a characteristic curve in the hydraulic circuit of this embodiment.

図から明らかなように、本実施例のものは従来のものに
比較して起動後から直ちに大きなブーム上昇量を得るこ
とができる。
As is clear from the figure, the boom according to the present embodiment can immediately raise a larger amount of boom than the conventional one after startup.

これにより、例えば、油圧ショベルが掘削位置から旋回
角度θでトラックに放土する作業を行なう場合、従来の
ものが角度θにおいてブーム上昇の高さり、であるのに
対し、本実施例のものはより高い高さhtを得ることが
できる。
As a result, for example, when a hydraulic excavator performs the work of dumping earth onto a truck from the excavation position at a turning angle θ, the boom rises at the height of the boom at the angle θ in the conventional excavator, whereas the hydraulic excavator in this embodiment A higher height ht can be obtained.

このように、本実施例では、ブームシリンダの圧力補償
弁に最大負荷圧を作用させない構成としたので、旋回モ
ータとブームシリンダとの複合操作において、その起動
時からブームシリンダに対してより多くの圧油を供給す
ることができ、ひいては旋回とブームの上げ動作の整合
性を適切なものとすることができる。又、リリーフ弁か
らの圧油のリリーフがないので、エネルギ損失も防止し
原動機の負担を軽減することができる。
In this way, in this embodiment, the maximum load pressure is not applied to the pressure compensation valve of the boom cylinder, so in the combined operation of the swing motor and the boom cylinder, more pressure is applied to the boom cylinder from the time of activation. Pressurized oil can be supplied, and thus the rotation and boom raising movements can be properly matched. Furthermore, since there is no pressure oil relief from the relief valve, energy loss can be prevented and the load on the prime mover can be reduced.

第3図は本発明の他の実施例に係る油圧ショベルの油圧
回路の一部を示す回路図である。図で、第5図に示す部
分と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。本
実施例の構成が第5図に示す油圧回路の構成と異なるの
は、後者がブームシリンダ13の圧力制御器15′の一
方の面に最大負荷圧が供給される構成となっているのに
対して、前者は、圧力制御器15′の当該一方の面に最
大負荷圧は供給されない構成となっている点のみであり
、その他の構成は両者同じである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a part of the hydraulic circuit of a hydraulic excavator according to another embodiment of the present invention. In the figure, parts that are the same as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. The configuration of this embodiment is different from the configuration of the hydraulic circuit shown in FIG. On the other hand, in the former case, the only difference is that the maximum load pressure is not supplied to the one surface of the pressure controller 15', and the other structures are the same.

本実施例もさきの実施例と同じく、旋回モータ3とブー
ムシリンダ13の複合操作における起動時、圧力制御器
15′には共通検出管路10′に現われる旋回モータ3
の負荷圧(最大負荷圧)は作用せず、圧力制御Il器1
5′はこの負荷圧によって絞られることはない。したが
って、ブームシリンダ13には多くの圧油が供給される
。以後の動作はさきの実施例の動作に準じる。又、本実
施例の効果はさきの実施例の効果と同じである。
In this embodiment, as in the previous embodiment, when the swing motor 3 and the boom cylinder 13 are activated in a combined operation, the swing motor 3 that appears in the common detection line 10' is connected to the pressure controller 15'.
The load pressure (maximum load pressure) does not work, and the pressure control device 1
5' is not constricted by this load pressure. Therefore, a large amount of pressure oil is supplied to the boom cylinder 13. The subsequent operations are similar to those of the previous embodiment. Further, the effects of this embodiment are the same as those of the previous embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明では、ブームシリンダの圧力
制御手段に最大負荷圧を作用させないようにしたので、
旋回モータとブームシリンダの複合操作において、その
起動時からブームシリンダに多くの圧油を供給してブー
ムシリンダの駆動速度を大きくすることができ、ひいて
は油圧ショベルの旋回量とブームの上昇量との間の適切
な整合を得ることができる。又、旋回モータ3はその起
動時にリリーフ圧で加速されることはないので、リリー
フ弁から圧油がリリーフされることはなく、エネルギ損
失を防止し原動機負担を軽減することができる。
As described above, in the present invention, since the maximum load pressure is not applied to the pressure control means of the boom cylinder,
In the combined operation of the swing motor and boom cylinder, it is possible to increase the driving speed of the boom cylinder by supplying a large amount of pressure oil to the boom cylinder from the time of startup, which in turn reduces the amount of swing of the hydraulic excavator and the amount of rise of the boom. Appropriate matching between the two can be obtained. Further, since the swing motor 3 is not accelerated by the relief pressure when it is started, pressure oil is not relieved from the relief valve, and energy loss can be prevented and the load on the prime mover can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例に係る油圧ショベルの油圧回路
の一部の回路図、第2図はブームの上昇量特性図、第3
図は本発明の他の実施例に係る油圧ショベルの油圧回路
の一部の回路図、第4図および第5図はそれぞれ従来の
油圧ショベルの油圧回路の一部の回路図、第6図は圧力
・流量特性図である。 1・・・・・・油圧ポンプ、2・・・・・・レギュレー
タ、3・・・・・・旋回モータ、4,14・・・・・・
流量制御弁、5.15・・・・・・圧力補償弁、5’、
15’・・・・・・圧力制御器、13・・・・・・ブー
ムシリンダ 第2図 ′7′]
FIG. 1 is a circuit diagram of a part of the hydraulic circuit of a hydraulic excavator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of the lift amount of the boom, and FIG.
The figure is a partial circuit diagram of a hydraulic circuit of a hydraulic excavator according to another embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are partial circuit diagrams of a hydraulic circuit of a conventional hydraulic excavator, and FIG. It is a pressure/flow characteristic diagram. 1...Hydraulic pump, 2...Regulator, 3...Swivel motor, 4, 14...
Flow rate control valve, 5.15...Pressure compensation valve, 5',
15'...Pressure controller, 13...Boom cylinder Fig. 2'7']

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)旋回モータおよびブームシリンダの少なくとも2
つの油圧アクチュエータと、これら油圧アクチュエータ
に圧油を供給する圧油供給源と、前記各油圧アクチュエ
ータの圧油の供給を制御する流量制御弁と、これら各流
量制御弁の上流側および下流側間の差圧を規定する圧力
制御手段と、前記各油圧アクチュエータの負荷圧のうち
の最大負荷圧を選択する選択手段とを備え、前記各油圧
アクチュエータの最大負荷圧を前記圧油供給源に導入し
て前記差圧が一定になるように当該圧油供給源を制御す
る油圧ショベルの油圧回路において、前記旋回モータと
前記ブームシリンダの複合操作時、前記旋回モータの前
記圧力制御手段には前記最大負荷圧を作用させ、前記ブ
ームシリンダの前記圧力制御手段には前記最大負荷圧が
作用しないように構成したことを特徴とする油圧ショベ
ルの油圧回路
(1) At least two of the swing motor and boom cylinder
a hydraulic actuator, a pressure oil supply source that supplies pressure oil to these hydraulic actuators, a flow control valve that controls the supply of pressure oil to each of the hydraulic actuators, and a link between the upstream and downstream sides of each of these flow control valves. A pressure control means for regulating a differential pressure, and a selection means for selecting a maximum load pressure among the load pressures of each of the hydraulic actuators, and introducing the maximum load pressure of each of the hydraulic actuators into the pressure oil supply source. In a hydraulic circuit of a hydraulic excavator that controls the pressure oil supply source so that the differential pressure is constant, when the swing motor and the boom cylinder are operated in combination, the pressure control means of the swing motor has the maximum load pressure. A hydraulic circuit for a hydraulic excavator, characterized in that the pressure control means of the boom cylinder is configured such that the maximum load pressure does not act on the pressure control means of the boom cylinder.
(2)請求項(1)において、前記旋回モータの前記圧
力制御手段は、前記旋回モータの流量制御弁の上流側に
設けられ、前記流量制御弁の上流側圧力、前記最大負荷
圧、前記負荷圧および前記圧油供給源の吐出圧力により
制御される圧力補償弁であることを特徴とする油圧ショ
ベルの油圧回路
(2) In claim (1), the pressure control means of the swing motor is provided upstream of the flow control valve of the swing motor, and the pressure control means controls the upstream pressure of the flow control valve, the maximum load pressure, and the load. A hydraulic circuit for a hydraulic excavator, characterized in that the hydraulic circuit is a pressure compensating valve controlled by the pressure and the discharge pressure of the pressure oil supply source.
(3)請求項(1)において、前記ブームシリンダの前
記圧力制御手段は、前記ブームシリンダの流量制御弁の
上流側に設けられ、前記流量制御弁の上流側圧力、前記
負荷圧および前記圧油供給源の吐出圧力により制御され
る圧力補償弁であることを特徴とする油圧ショベルの油
圧回路
(3) In claim (1), the pressure control means of the boom cylinder is provided upstream of the flow control valve of the boom cylinder, and the pressure control means controls the upstream pressure of the flow control valve, the load pressure, and the pressure oil. A hydraulic circuit for a hydraulic excavator characterized by a pressure compensation valve controlled by the discharge pressure of a supply source.
(4)請求項(1)において、前記旋回モータの前記圧
力制御手段は、前記旋回モータの流量制御弁の下流側に
設けられ、対向する2つの面の一方に前記旋回モータの
流量制御弁の出力側圧力が、他方に前記最大負荷圧が導
入され、前記旋回モータの流量制御弁の下流側圧力を制
御する圧力制御器であることを特徴とする油圧ショベル
の油圧回路
(4) In claim (1), the pressure control means of the swing motor is provided on the downstream side of the flow control valve of the swing motor, and the pressure control means of the swing motor is provided on one of two opposing surfaces of the flow control valve of the swing motor. A hydraulic circuit for a hydraulic excavator, characterized in that the output side pressure is a pressure controller into which the maximum load pressure is introduced and which controls the downstream pressure of the flow control valve of the swing motor.
(5)請求項(1)において、前記ブームシリンダの前
記圧力制御手段は、前記ブームシリンダの流量制御弁の
下流側に設けられ、対向する2つの面の一方に前記流量
制御弁の出力側圧力が導入され、他方には油圧は導入さ
れない構成とされ、これにより前記ブームシリンダの流
量制御弁の下流側圧力を制御する圧力制御器であること
を特徴とする油圧ショベルの油圧回路
(5) In claim (1), the pressure control means of the boom cylinder is provided on the downstream side of the flow control valve of the boom cylinder, and the pressure control means on the output side of the flow control valve is provided on one of two opposing surfaces. is introduced into the hydraulic excavator, and the other is configured such that no hydraulic pressure is introduced, and the hydraulic circuit is a pressure controller that controls the downstream pressure of the flow control valve of the boom cylinder.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1992022712A1 (en) * 1991-06-12 1992-12-23 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Hydraulic circuit in swingable working apparatus
US5291821A (en) * 1991-06-12 1994-03-08 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Hydraulic circuit for swivel working machine

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