JPH045342A - 土木・建設機械の油圧駆動装置 - 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〕 本発明は、油圧ショベル等の土木・建設機械の油圧駆動
装置に係り、特に慣性体の停止動作時の揺戻り現象を防
止するための切換弁を備えた土木建設機械の油圧駆動装
置に関する。

〔従来の技術〕

第３図〜第５図は従来の土木・建設機械の油圧駆動装置
を示す説明図で、第３図は全体構成を示す回路図、第４
図は第３図に示す手動式の切換弁を電磁駆動式の切換弁
に代えた例を示す図、第５図は慣性体の反転現象を示す
特性図である。

第３図に示す油圧駆動装置は、例えば油圧ショベルに備
えられるもので、油圧源すなわち油圧ポンプ１と、この
油圧ポンプ１から供給される圧油によって作動し、図示
しない慣性体例えば旋回体を駆動するアクチュエータで
ある油圧モータ６と、油圧ポンプ１から油圧モータ６に
供給される圧油の流れを制御する方向切換弁２と、油圧
モータ６の両ポートＡＭ、ＢＭと油圧ポンプ１とを接続
する主管路７．８と、ばね１８の力により中立復帰する
カウンタバランス弁４とクロスオーバリリーフ弁５とか
らなるブレーキ弁３と、タンク１７を備える他、主管路
７．８間に配置され、絞り９を備えた開位置と閉位置と
を有し、図示しない慣性体の停止動作時の揺戻り現象を
防止するための切換弁、すなわち手動操作式のオンオフ
弁１０を備えている。

このような油圧駆動装置において、図示しない慣性体の
停止動作に際して、仮にオンオフ弁１０が第３図に示す
閉位置のまま継続的に保持されるものとすると、油圧シ
ョベル制動停止後、慣性体の反転、すなわち揺戻り現象
が発生する。この揺戻り現象について第５図を用いて説
明する。

この第５図において、横軸のｔは時間、縦軸のＰＡＭ、
ＰＢＭは第３図に示す油圧モータ６の両ポー）−ＡＭ、
ＢＭの圧力を示している。いま、ポートＡＭ側から供給
される圧油で駆動されている油圧モータ６をａ時点で制
動を開始し、ｂ時点で停止させたとすると、油圧モータ
６はｂ時点で前後の圧力差ＰＲ＋ｌＩ　　ＰＡＭにより
図示しない慣性体を伴って反転し始める。これにより、
圧力ＰＡＮは上昇し、圧力ＰＢＭは低下するので急速に
圧力差が縮まり油圧モータ６はＣ時点で停止するが、慣
性体はその慣性により油圧モータ６側とのバックラッシ
ュ分だけ油圧モータ６より選考し、ｄ時点でさらに油圧
モータ６を伴って反転を続ける。このために圧力ＰＡ＋
ｄｉ上昇し、圧力ＰＢＭは低下し、遂にｅ時点で油圧モ
ータ６および慣性体は停止する。ところが、ｅ時点では
圧力ＰＡＭが圧力ＰＢＭより相当太きいので、油圧モー
タ６および慣性体は前と逆の方向、すなわち前述の油圧
モータ駆動時の方向にさらに反転する。このように仮に
、第３図のオンオフ弁１０を同第３図に示す閉位置に保
った状態で油圧モータ６の停止動作をおこなわせるもの
とすると、図示しない慣性体は制動停止後も慣性体、旋
回油圧系に蓄えられたエネルギの放出によりｂ時点、ｅ
時点、ｆ時点、ｇ時点で順次反転、すなわち揺戻りを生
じる。このような揺戻り現象は、作業能率の低下を招く
他、周囲の器物の破損や人身事故の発生を招くおそれが
あり好ましくない。

第３図に示すオンオフ弁１０は、このような観点から設
けられたものであり、次にこの第３図に示す油圧駆動装
置における動作について、説明する。

第３図において、いま、方向切換弁２を機能位置Ａに切
換えて油圧ポンプ１の吐出油を主管路７に導くと、カウ
ンタバランス弁４はスプール左端に作用する圧油により
機能位置４に切換わり、油圧ポンプ１から吐出される圧
油は方向切換え弁２、カウンタバランス弁４、主管路７
を経て油圧モータ６に入り、この油圧モータ６から排出
された圧油は主管路８、カウンタバランス弁４、方向切
換弁２を経てタンク１７に戻り、油圧モータ６は図示し
ない慣性体を一方向に旋回させる。このような状態から
慣性体を停止させるために方向切換弁２を中立位置に切
換えると、油圧ポンプ１はタンク１７と連通し、カウン
タバランス弁４はスプール両端の圧力室がタンク１７と
連通するので、スプール両端に位置するばね１８のばね
力の差で中立位置に復帰する。一方、油圧モータ６は、
慣性体の慣性力によりボンピング作用をおこなうので、
主管路７はタンク１７と連通するポンプ側の圧油の供給
をうけ、主管路８の油圧は急速に立上り、その油圧がク
ロスオーバリリーフ弁５のセット圧を越えると、クロス
オーバリリーフ弁５は弁開となり、圧油は油圧モータ６
とクロスオーバリリーフ弁５を結ぶ閉回路を循環し、こ
れにより慣性体は制動される。オペレータは慣性体の動
きをみて慣性体が停止する直前にオンオフ弁１０をオフ
からオンに切換え、クロスオーバリリーフ弁５の弁閉後
もオンオフ弁１０と油圧モータ６を結ぶ閉回路で圧油を
循環させることにより、慣性体停止直前の減速度を極め
て小さくし、このようにして慣性体が停止し反転エネル
ギがなくなるとオンオフ弁１０をオフに切換える。した
がって、慣性体は一旦停止するともはや反転することが
ない。なお、慣性体を上記とは逆の方向に旋回させるた
めに方向切換弁２を機能位置Ｂに切換えて主管路８から
油圧モータ６に圧油を供給する場合も、オンオフ弁１０
を手動操作することにより前述と同様の動作をおこなう
ことができる。

ところで、上述したオンオフ弁１０は手動操作式である
ことから、オペレータが慣性体の動きを見て操作しなけ
ればならず、作業効率が低下しやすくオペレータの疲労
を招きやすい。このような事情を考慮して、従来、第３
図に示す手動操作式のオンオフ弁１０に代えて第４図に
示す電磁駆動式の切換弁を設けたものが提案されている
。

第４図に示すものは、下流に絞り１１を設けた２ボ一ト
２位置電磁弁１２を備え、そのソレノイド１３の給電線
１４に、方向切換弁２の中立時にのみオンとなるスイッ
チ１５と、油圧モータ６の回転を検出し、その停止直前
の低速域でスイッチオンし、その後所定時間をおいて自
動的にオフとなるスイッチ１６を直列に配列し、慣性体
の揺戻り現象をオペレータの手動操作によることなく自
動的におこなえるようにしである。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、上記した従来技術にあっては、荷の吊り上げ
下げ作業をおこなうことがあるが、例えば旋回停止状態
において荷の吊り上げをおこなおうとした場合、吊り荷
に横揺れを生じたときには、オンオフ弁１０が閉位置に
あり、油圧モータ６が作動不能状態にあることから、そ
の横揺れがなかなかおさまらないことがある。また、荷
を吊り上げた状態で旋回し、所望位置で旋回停止させた
ときも、その停止時にはオンオフ弁１０が閉位置となり
、油圧モータ６が作動不能状態となるので吊り荷の横揺
れが発生し、その横揺れがおさまらない事態を生しやす
い。このため、荷の吊り上げ作業の能率が低下しやすく
、また安全性の点でも問題がある。

本発明は、上記した従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は揺戻り防止用の切換弁を備えた
ものにあって、アクチュエータを中立状態にした場合の
当該アクチュエータのフリー駆動、すなわち流し運転を
可能にする土木・建設機械の油圧駆動装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は、油圧源と、この
油圧源から供給される圧油によって作動し、慣性体を駆
動するアクチュエータと、油圧源からアクチュエータに
供給される圧油の流れを制御する方向切換弁と、アクチ
ュエータの両ポートと油圧源とを接続する主管路と、こ
の主管路間に配置され、開位置と閉位置を有し、慣性体
の停止動作時の揺戻り現象を防止するための切換弁とを
備えた土木・建設機械の油圧駆動装置において、切換弁
を強制的に開位置に駆動する選択信号を出力する選択装
置を備えた構成にしである。

〔作用〕

本発明は、上記のように構成してあり、荷の吊り上げ作
業をおこなう場合には選択装置を操作すればよく、これ
により切換弁が開位置に切換えられてこの切換弁とアク
チュエータとの間で閉回路が形成され、仮に方向切換弁
を中立してもアクチュエータのフリー駆動、すなわち流
し運転が可能となり、吊り荷の横揺れを生じた場合には
、揺れ方向に沿ったアクチュエータの作動が可能になり
、これにより当該吊り荷の横揺れを短時間のうちに減衰
させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置の一実施
例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示す実施例に備えられる制御装置における処理手順
の一例を示すフローチャートである。

この実施例は例えば油圧ショベルに備えられるもので、
第１図に示すように、油圧源２０と、この油圧源２ｏか
ら供給される圧油によって作動し、図示しない慣性体で
ある旋回体を駆動するアクチュエータすなわち油圧モー
タ２１と、油圧源２０から油圧モータ２１に供給される
圧油の流れを制御する例えば油圧パイロット式の方向切
換弁２２と、油圧モータ２１の両ポートＡＭ、ＢＭと油
圧源２０とを接続する主管路２３．２４と、これらの主
管路２３．２４間に配置され、開位置と閉位置を有し、
図示しない慣性体の停止動作時の揺戻り現象を防止する
ための切換弁、すなわち電磁切換弁２５と、回路圧力を
規定するリリーフ弁２６と、タンク２７とを備えている
。

さらに、油圧モータ２１の両ポートＡＭ、ＢＭの圧力の
差圧ＰＡＢ（＝ＰＡ　　ＰＢ）を検出する差圧検出器２
８と、方向切換弁２２が中立復帰したかどうか検出する
作動検出手段、すなわち方向切換弁２２のパイロット操
作圧に応じてその中立復帰を検出する作動検出手段２９
と、電磁切換弁２５を強制的に開位置に駆動する選択信
号を出力する選択装置３１と、これらの差圧検出器２８
、作動検出手段２９、選択装置３１、及び上述の電磁切
換弁２５が接続され、差圧検出器２８で検出される差圧
ＰＡＲに応じて電磁切換弁２５を所定時間の間開位置に
駆動させる信号を出力する制御装置３０とを備えている
。この制御装置３０は、例えば差圧検出器２８で検出さ
れる差圧ＰＡＢ、作動検出手段２９から出力される作動
検出信号、及び選択装置３１から出力される選択信号を
入力する入力部と、選択装置３１から選択信号が入力さ
れているかどうか判別する第１の判別手段と、差圧検出
器２８で検出される差圧ＰＡＲの絶対値ＩＰＡＢが減少
過程にあるかどうか判別する第２の判別手段、作動検出
手段２９からの作動検出信号が入力されているかどうか
判別する第３の判別手段を含む演算部と、記憶部と、演
算部における判別に応じて電磁切換弁２５の駆動部に、
この電磁切換弁２５を開位置、あるいは閉位置にする駆
動信号を出力する出力部とを備えている。

このように構成した実施例では、仮に図示しない慣性体
すなわち旋回体の旋回のみを意図して選択装置３１を操
作しない状態において、図示しない操作レバーが操作さ
れると方向切換弁２２が例えば第１図の左位置に切換え
られる。これにより油圧源２０の圧油が主管路２３を介
してポートＡＭに導かれ、油圧モータ２１から排出され
る圧油はボー）ＢＭから主管路２４、方向切換弁２２経
てタンク２７に戻される。これにより油圧モータ２１は
一方向に回転し、所望の慣性体の旋回がおこなわれる。

この間、制御装置３０では第２図に示す処理がおこなわ
れる。

すなわち、はじめに手順Ｓ１で示すように、その入力部
を介して演算部に差圧検出器２８から出力される差圧Ｐ
ＡＢ（−ＰＡ−ＰＢ）、方向切換弁２２が中立復帰した
かどうか検出する作動検出手段２９の作動検出信号、及
び選択装置３１から出力される選択信号を入力する。次
いで、手順Ｓ２に移る。手順Ｓ２では、選択信号が入力
されているかどうか第１の判別手段で判別する。いま、
選択装置３１が操作されておらず、選択信号が入力され
ていないことからこの判別が満足されず、手順Ｓ３に移
る。この手順Ｓ３では、その演算部で入力された差圧Ｐ
ＡＲの絶対値ＩＰＡｓｆが減少過程にあるかどうかその
第２の判別手段で判別される。

この判別が満足されないときは例えば旋回動作がおこな
われている最中であり、手順Ｓ４に移る。

この手順Ｓ４では電磁切換弁２５をＯＦＦにする駆動信
号がその出力部から出力される。これにより電磁切換弁
２５は同第１図に示す閉位置に保たれ、主管路２３．２
４間の導通をしゃ断し、旋回加速時のトルクを有効に確
保することができる。

また、上記した手順Ｓ３の判別が満足されるときは、旋
回続行中において絶対値ＩＰＡＢＩが減少する場合と、
旋回停止が意図されて絶対値１ＰＡａが減少する場合の
いずれかであり、手順Ｓ５に移る。この手順Ｓ５では演
算部に、作動検出手段２９から出力される作動検出信号
が入力されているかどうかその第３の判別手段で判別さ
れる。今、旋回続行中で方向切換弁２２は中立復帰して
いないものとすると、この判別が満足されず、手順Ｓ４
に移る。この手順Ｓ４では上述のように電磁切換弁２５
をＯＦＦ、すなわち第１図に示す閉位置にする駆動信号
がその出力部がら出力される。

このような状態がら旋回停止が意図されて方向切換弁２
２が中立位置に戻されると、油圧源２゜及びタンク２７
と、油圧モータ２１間が方向切換弁２２でしゃ断され、
主管路２４に高圧が発生し、その高圧がリリーフ弁２６
で規定される圧力を越えたときリリーフ弁２６が開き、
主管路２４側の圧力が主管路２３側に流れて油圧モータ
２１の制動動作がおこなわれる。このとき、油圧モータ
２１の両ポートＡＭ、ＢＭの差圧ＰＡＢの絶対値ＩＰＡ
ａｌは減少過程にあることから第２図に示す手順Ｓ３の
判別が満足されて手順Ｓ５に移り、また方向切換弁２２
が中立に戻されたときに、手順ｓ５の判別が満足され手
順Ｓ６に移る。この手順ｓ６では、その出力部から電磁
切換弁２５の駆動部に所定時間だけＯＮする駆動信号が
出力され、これにより電磁切換弁２５は第１図の下段位
置に切換えられ、主管路２４と主管路２３は導通し、油
圧モータ２１の両ポートＡＭ、ＢＭの差圧がなくなり、
油圧モータ２１すなわち図示しない慣性体である旋回体
が停止するとともに、その反転、すなわち揺戻りが防止
される。

また、荷の吊り上げ作業が意図されて選択装置３１が操
作されたときは、上述した第２図の手順Ｓ２の判別が満
足され、手順Ｓ７に移り、制御装置３０の出力部から電
磁切換弁２５を常時ＯＮにする駆動信号が出力される。

これにより電磁切換弁２５は第１図の下段位置に切換え
られ、開位置となる。したがって、方向切換弁２２が中
立状態であっても油圧モータ２１と電磁切換弁２５との
間で閉回路が形成され、図示しない他のアクチュエータ
によって荷の吊り上げ下げがおこなわれるに際し、油圧
モータ２１をフリー駆動させることが可能となる。また
、荷を吊り上げた状態で方向切換弁２２を切換えて例え
ばゆるやがな旋回をおこなわせ、このような状態がら旋
回停止を意図して方向切換弁２２を中立復帰させた場合
でも、電磁切換弁２５は開位置に保たれ続けることがら
、停止予定位置付近で油圧モータ２１をフリー駆動、す
なわち流し運転することができる。

なお、方向切換弁２２を第１図の右位置に切換えて油圧
モータ２１を上記とは逆方向に駆動した場合も、上記と
同様の作用をおこなう。

上述のようにこの実施例では、選択装置３１を操作しな
いとき、油圧モータ２１の作動停止を意図して方向切換
弁２２を中立位置にした時点で電磁切換弁２５が開位置
に切換えられて主管路２４．２３が導通するので、慣性
体である旋回体の停止に際し、慣性体の停止位置を考慮
して方向切換弁２２をあらかじめ早めに操作する必要は
なく、この方向切換弁２２の操作は通常おこなわれる操
作でよい。したがって、方向切換弁２２の中立復帰タイ
ミングと旋回体の停止位置とをほぼ一致させることがで
き、停止位置に対する位置決めを精度良くおこなうこと
ができ作業能率が向上するとともに、この旋回体停止動
作をおこなうオペレータの疲労を軽減することができる
。

また、荷の吊り上げ下げ作業をおこなう場合には、選択
装置３１を操作することにより、方向切り換弁が中立状
態であっても、油圧モータ２１のフリー駆動、流し運転
をおこなわせることができ、したがって吊り荷の横振れ
を生じた場合には、その横振れに応じた流し運転がおこ
なわれ、その横振れを短時間のうちに減衰させることが
でき、この荷の吊り上げ下げ作業の能率が向上するとと
もに、作業の安全性が向上する。

なお、上記では旋回体の停止を方向切換弁２２の中立復
帰を検出しておこなう構成にしであるが、本発明はこれ
に限られず、例えば、制御装置３０の記憶部に、油圧モ
ータ２１の停止動作に伴って生じると想定される両ポー
トＡＭ、ＢＭの差圧ＰＩの絶対値ＩＰＡＢＩの減少速度
よりもわずかに小さい減少速度をあらかじめ所定速度と
して記憶させておき、制御装置３０の演算部が差圧検…
器２８で検出される差圧ＰＡＢの絶対値ＩＰＡＢＩが上
述の所定速度よりも大きいかどうか判別する判別手段を
含む構成にしてもよい。

このように構成したものは、制御装置３０の演算部の判
別手段が差圧検出器２８で検出された差圧ＰＡＢの絶対
値ＩＰＡＢＩの減少速度が記憶部に記憶された所定速度
よりも大きいと判別したとき、その出力部から電磁切換
弁２５を第１の下段位置に切換える駆動信号が出力され
、電磁切換弁２５は開位置となり、主管路２４．２３が
導通し、旋回体の停止と揺戻りの防止とをおこなわせる
ことができる。そして、この間方向切換弁２２は慣性体
である旋回体、すなわち油圧モータ２１を停止させるた
めの中立復帰動作をおこなうだけであり、何ら意図的な
旋回体の停止位置の位置決めのための早めの切換操作を
要せず、上記の実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の土木・建設機械の油圧駆動
装置にあっては、アクチュエータを中立状態にした場合
の当該アクチュエータのフリー駆動、すなわち流し運転
が可能になり、荷の吊り上げ下げ作業に伴う横振れを抑
制することができ、従来に比べてこの荷の吊り上げ下げ
作業の能率と安全性の向上とを実現させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の土木・建設機械の油圧駆動装置の一実
施例を示す回路図、第２図は第１図に示す実施例に備え
られる制御装置における処理手順の一例を示すフローチ
ャート、第３図〜第５図は従来の土木・建設機械の油圧
駆動装置を示す説明図で、第３図は全体構成を示す回路
図、第４図は第３図に示す手動式の切換弁を電磁駆動式
の切換弁に代えた例を示す図、第５図は慣性体の反転現
象を示す特性図である。 ２０・・・・・・油圧源、２１・・・・・・油圧モータ
（アクチュエータ）、２２・・・・・・方向切換弁、２
３．２４・・・・・・主管路、２５・・・・・・電磁切
換弁（切換弁）、２６・・・・・・リリーフ弁、２７・
・・・・・タンク、２８・・・・・・差圧検出器、２９
・・・・・・作動検出手段、３０・・・・・・制御装置
、３１・・・・・・選択装置。 ｉｌ　図 Ｒ１２ＷＡ 麺３図 ｊｌｆｉ４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）油圧源と、この油圧源から供給される圧油によつ
   て作動し、慣性体を駆動するアクチュエータと、上記油
   圧源から上記アクチュエータに供給される圧油の流れを
   制御する方向切換弁と、上記アクチュエータの両ポート
   と上記油圧源とを接続する主管路と、この主管路間に配
   置され、開位置と閉位置を有し、上記慣性体の停止動作
   時の揺戻り現象を防止するための切換弁とを備えた土木
   ・建設機械の油圧駆動装置において、上記切換弁を強制
   的に開位置に駆動する選択信号を出力する選択装置を備
   えたことを特徴とする土木・建設機械の油圧駆動装置。
2. （２）アクチュエータの両ポートの圧力の差圧を検出す
   る差圧検出器と、この差圧検出器で検出される差圧に応
   じて上記切換弁を所定時間の間開位置に駆動させる駆動
   信号を出力する制御装置とを備えたことを特徴とする請
   求項（１）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
3. （３）制御装置は、選択装置から選択信号が入力さてい
   るかどうか判別する判別手段、及び差圧検出器で検出さ
   れる差圧の絶対値が減少過程にあるかどうか判別する判
   別手段を有し、この判別手段が選択信号が入力されてい
   ると判別したとき、及び上記差圧の絶対値が減少過程に
   あると判別したとき切換弁を開位置に駆動させる駆動信
   号を出力することを特徴とする請求項（２）記載の土木
   ・建設機械の油圧駆動装置。
4. （４）方向切換弁が中立復帰したかどうか検出する作動
   検出手段を設けるとともに、制御装置は、判別手段が差
   圧検出器で検出される差圧の絶対値が減少過程にあると
   判別し、かつ、作動検出手段から方向切換弁が中立復帰
   した旨の信号が入力されたと判別したとき切換弁を開位
   置に駆動させる駆動信号を出力することを特徴とする請
   求項（３）記載の土木・建設機械の油圧駆動装置。
5. （５）制御装置が、アクチュエータの停止動作に伴つて
   生じると想定される差圧の絶対値の減少速度を考慮した
   減少速度をあらかじめ所定速度として記憶する記憶部を
   有するとともに、該制御装置が差圧検出器で検出される
   差圧の絶対値が上記記憶手段で記憶された上記所定速度
   よりも大きいかどうか判別する判別手段を有し、この判
   別手段が上記差圧の絶対値の減少速度が上記所定速度よ
   りも大きいと判別したとき切換弁を開位置に駆動させる
   駆動信号を出力することを特徴とする請求項（３）記載
   の土木・建設機械の油圧駆動装置。