JPH0577881B2

JPH0577881B2 -

Info

Publication number: JPH0577881B2
Application number: JP61042392A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Myaoka; Toshihiro Nishimoto
Original assignee: Yutani Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1993-10-27
Also published as: JPS62200005A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、例えば油圧シヨベルのブーム上昇
と旋回のアクチユエータの如く、並列回路接続の
同一油圧切換弁群に属する油圧切換弁を操作して
作動時負荷圧力の異なるアクチユエータを同時に
作動せしめるときに、両者の関係速度を良好に、
選択、調整する装置に関するものである。

従来の技術従来の一般的な油圧回路として、油圧シヨベル
の場合を例にとり説明すると、同一油圧切換弁群
内の油圧切換弁は、並列回路構成となつており、
この切換弁によりそれぞれのアクチユエータへ、
所望の量の圧油を分配するには油圧切換弁のスプ
ール移動量を人為的に加減しながら運転してい
た。

以下、従来の実施例を第５図に示す油圧シヨベ
ルの油圧回路図により、ブーム上昇第２速（実施
例において詳述する）と旋回とを同時に作動せし
めた場合について説明する。

第５図のブーム用操作レバ３８を操作して、パ
イロツト弁１５を最大に作動させると、パイロツ
ト油圧信号は、パイロツト油路３０，３１を経て
油圧切換弁９のパイロツト油室に達し、該油圧切
換弁９のスプールをＤ位置に移動させると同時
に、パイロツト油路３０の延長油路は油圧切換弁
６のパイロツト油室にも通じているので該油圧切
換弁６のスプールをもＤ位置に移動させる。

この結果、第２油圧ポンプ３の吐出油は油路２
４、油圧切換弁９のＤ位置通路、油路３９，４０
を通り、ブームシリンダ１３の伸長側油室へ、ま
た第１油圧ポンプ２の吐出油は油路２３、油圧切
換弁６のＤ位置通路、油路４１を通り上述の油路
４０に合流してブームシリンダ１３へと流入す
る。

この状態で、操作レバ３８′を操作してパイロ
ツト弁１６または１６′の作用により油圧切換弁
６と同一油圧切換弁群Ａに属する油圧切換弁１４
を切換え、そのスプール位置がＤまたはＥに移動
すると、油路２３の圧油は油路３４に分流し、油
圧切換弁１４のＤまたはＥ位置通路を通つて旋回
モータ１２に流入する。このとき、油圧切換弁
６，１４は共に油路２３に並列的に配置されてい
るので、第１油圧ポンプ２の圧油は、ブームシリ
ンダ１３、旋回モータ１２の何れか負荷圧力の低
い方へ大量に流入し、そのアクチユエータを主と
して作動させる。従つて、ブーム上昇速度と旋回
速度との関係速度を好ましい状態にするには、回
路設計時点においてブームシリンダ１３の負荷出
力と旋回モータ１２の負荷出力特性を予め算出
し、或る一定の作業負荷と作業条件とを勘案して
油圧回路を構成するが、このことは、あくまでも
標準作業条件の下において稼動せしめる場合にの
み有効となるだけであり、しかも一般的には回路
効率の低下をきたすものである。

例えば、標準バツクホウアタツチメントを装備
した標準機のフロントアタツチメントを取替えて
第６図に示すように自重の大なる特殊クラムシエ
ルを装備したときには、当然ブームシリンダ１３
に加わる定常的な負荷出力は増大し、上述のブー
ム上昇、旋回の同時操作をすると、第１油圧ポン
プの圧油の殆どは旋回モータ１２にのみ流入す
る。

また、第７図はブーム上昇、旋回の同時操作に
よりバケツト４９に満載した作業対象物を、運搬
車T_xまたはT_yまで移動させるときのブーム上昇
高さＨと旋回の展開角度θの関係を示す図であ
り、掘削終了点Ｏを原点とすると、作業対象物を
運搬車T_xまたはT_yまで移動させる最短距離は、
ブームを上昇させながら旋回をし、バケツト４９
の移動軌跡が直線ｘまたはｙとなる必要があり、
最終的にはブーム上昇高さH_xのとき旋回角度は
θ_x、或はそれぞれH_y，θ_yとならなければ作業能
率の向上とはならないが、図において明らかなよ
うに、バケツト４９の移動軌跡が直線ｘ，ｙとな
るためには、同じ旋回角度θに対してブーム上昇
高さは、直線ｘ上では、H_x、直線ｙ上ではH′_yと
なり、また同じブーム上昇高さH_yに対して旋回
の所要角度は、直線ｙ上ではθ_yとなるが直線ｘ上
ではθ′_xでよいこととなる。

発明が解決しようとする課題実作業をするにあたり、バケツト４９に加わる
作業対象物の重量は一定作業の反復であり、大き
い変化はないが、作業条件、作業機の立地条件、
運搬車T_x，T_yの配置条件は多様であり、従来機
では、運転者がこれに対応するためには、長期間
の熟練と感によりブーム上昇用操作レバ、旋回用
操作レバを交互に、微妙に調整し、能率を向上さ
せることが要求されていた。また、前記のブーム
上昇、旋回の関係速度を改善する目的で第５図の
油路３４または４１を固定的な絞り油路とするこ
とを従来機で実施したものもあるが、前述の如く
単独作動時の回路効率の低下をもたらす原因とな
つていた。

本発明では、上記ブーム上昇、旋回の如き同時
操作時においても、作業条件に最も適した両者の
関係速度を、不馴れな運転者にも容易に得られる
ようにし、能率のよい作業を実現し、しかも単独
作動時の効率低下のない油圧回路を実現すること
を課題とするものである。

課題を解決するための手段パイロツト弁の二時側油圧信号の大小に従い切
換えられ、並列回路で接続される複数の油圧切換
弁から構成した油圧切換弁群内の各切換弁に連な
るアクチユエータを作動させる如くした油圧作動
回路において、同時に作動させようとするアクチ
ユエータのうち、負荷出力の低いアクチユエータ
用油圧切換弁に油圧信号を供給するパイロツト弁
の一次側の油圧源回路の途中に、任意に調整可能
な可変電流スイツチと負荷出力の高いアクチユエ
ータ用油圧切換弁の操作を検出する検出手段から
の操作信号で閉路するスイツチを直列に配置した
信号回路を受信部に通じた電磁比例減圧弁を設け
る。

作用運転に際して、可変電流スイツチを所望の位置
に設定しておくと、パイロツト弁の一次側油圧源
の圧力は電磁比例減圧弁で減圧され、この状態で
負荷出力の高いアクチユエータ用と低いアクチユ
エータ用の操作レバを同時に操作すると、負荷圧
力の低いアクチユエータ用油圧切換弁のパイロツ
ト油室には減圧されたパイロツト弁の油圧源回路
圧以上のパイロツト圧が作用することはないの
で、その油圧切換弁は中間開度となり、両方のア
クチユエータにそれぞれ適量の圧油が供給され
る。また、アクチユエータの相対速度を変更する
とき、または負荷変動のあるときは、上記可変電
流スイツチを調整して電磁比例減圧弁の流出圧力
を変更する。

実施例この発明の実施例を、図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明を油圧リモートコントロー
ル方式の油圧シヨベルに適用したときの電気・油
圧回路図を一部省略して示す。１は第１油圧ポン
プ２、第２油圧ポンプ３、パイロツトポンプ４を
駆動するエンジンで、第１油圧ポンプ２はタンク
２１からサクシヨンストレーナ１９を経て油を吸
入し、吐出油はリリーフ弁１８で調圧され油路２
３を通つて左走行用の油圧切換弁７、ブーム上昇
第２速用の油圧切換弁６、アーム第１速用の油圧
切換弁５、旋回モータ１２用の油圧切換弁１４な
どから構成される第１油圧切換弁群Ａに流入して
いき、第２油圧ポンプ３の吐出油はリリーフ弁２
０で調圧され油路２４を通り右走行用の油圧切換
弁８、ブーム上昇、下降第１速用の油圧切換弁
９、バケツト用の油圧切換弁１０、アーム第２速
用の油圧切換弁１１から構成される第２油圧切換
弁群Ｂへと流入する。

第１、第２油圧切換弁群Ａ，Ｂに属する各油圧
切換弁は、各群毎に並列油圧回路となつており、
それぞれの油圧切換弁が中立位置、すなわち、操
作されないときには、各アクチユエータへの油路
は閉止されるが、油路２３または２４を通つて送
油される圧油は、内部の中立時バイパス油路を通
つて、それぞれ油路３５，３６に入り、合流油路
２５となり、オイルクーラ２６、リターンフイル
タ２７を経てタンク２１に戻る。

また、操作レバ３８により作動するパイロツト
弁１５の二次側であるパイロツト圧出口ポートに
接続したパイロツト油路３０およびその分岐パイ
ロツト油路３１は油圧切換弁６，９のスプール
を、ブームシリンダ１３が伸長する側に移動させ
るパイロツト油室に通じ、パイロツト弁１５′の
パイロツト圧出口ポートに接続したパイロツト油
路３３は油圧切換弁９のスプールを、ブームシリ
ンダ１３が縮小する側に移動させるパイロツト油
室に通じ、操作レバ３８′により作動するパイロ
ツト弁１６，１６′の二次側ポートであるパイロ
ツト圧出口ポートに接続したパイロツト油路４
６，４７は旋回用油圧切換弁１４のパイロツト油
室に通じている。その他の油圧切換弁、すなわ
ち、第１油圧切換弁群Ａに属する油圧切換弁５，
７および第２油圧切換弁群Ｂに属する油圧切換弁
８，１０，１１などは従来の油圧シヨベルにおけ
る切換弁と同様、それぞれ専用のパイロツト弁
（図示せず）からの油圧信号により、第１油圧ポ
ンプ２、第２油圧ポンプ３の圧油を切換えて、各
アクチユエータに供給し、作動させる。また、パ
イロツトポンプ４の吐出油は、油圧切換弁５，
６，７，８，９，１０，１１，１４など操作系の
油圧源となるものであり、ラインフイルタ２８を
通り、リリーフ弁２２により調圧され、操作系の
油圧源回路となる油路２９を通つてパイロツト弁
１５，１５′，１６，１６′およびその他の油圧切
換弁用パイロツト弁などへの一次側の油圧源とし
て供給される。そうして、同一油圧切換弁群Ａに
属し、同時に操作される機会が多く、また負荷出
力の低い方のアクチユエータ用の油圧切換弁１４
を操作するパイロツト弁１６，１６′へ一次側の
油圧源となる、パイロツトポンプ４からの圧油を
供給する油路３４の途中に受信部に作用する信号
に比例して減圧効果を増減する電磁比例減圧弁３
２を設け、該電磁比例減圧弁３２受信部には任意
に調整可能の可変電流スイツチ４４、スイツチ４
５を介して、電源４８が通じるように信号回路が
設けてある。

また、上記スイツチ４５の受信部にパイロツト
弁１５、すなわち、負荷出力の高いアクチユエー
タ用油圧切換弁の切換操作をするパイロツト弁の
パイロツト油圧信号が作用すると閉路して電源４
８が信号回路を経て可変電流スイツチ４４に通ず
る。

次に、以上の電気・油圧回路における作動につ
いて説明する。

最初に、ブームシリンダ１３の伸縮動作のみの
単独操作をしたときを説明する。一般に油圧シヨ
ベルのブームには大きい負荷が加わり、強大な力
が要求されると共に、上昇時の作動速度も要求さ
れるので、上昇時には２個の油圧ポンプの吐出油
を同時にブームシリンダの伸縮側油室に供給し、
下降時には縮小側油室に１個の油圧ポンプの吐出
油を導く方式がとられている。第１図における操
作レバ３８をブーム上昇側に操作すると、油圧源
であるパイロツトポンプ４の吐出圧油はパイロツ
ト弁１５の一次側ポートから流入し、二次側ポー
トへ、操作量に比例する圧力で送出されるパイロ
ツト圧油は、パイロツト油路３０，３１を通り、
油圧信号として油圧切換弁９のパイロツト油室に
作用し、スプール位置をＣ位置からＤ位置に移動
させるので油路２４の圧油は、該油圧切換弁９の
Ｄ位置通路、油路３９，４０を通つてブームシリ
ンダ１３の伸長側油室に流入し、ブームを上昇せ
しめると同時に、パイロツト油路３０は油圧切換
弁６のパイロツト油室にも通じているので、該切
換弁６のスプールをＣ位置からＤ位置に切換えよ
うとするが、一般的には、ブームシリンダ１３の
伸長速度を第１速と第２速と使い分けする目的で
パイロツト圧が比較的低圧のとき、油圧切換弁９
側のスプールが先行移動し、更にパイロツト圧が
上昇すると油圧切換弁９のスプール位置はＤに移
動したまま、油圧切換弁６のスプールがＤ位置に
移動するようにしてあるので、操作レバ３８を全
操作してパイロツト弁１５からより高圧のパイロ
ツト油圧信号が油路３０に送り込まれなければ油
圧切換弁６は作動しない。高圧のパイロツト油圧
信号により、やがて、切換弁６のスプールもＤ位
置に移動すると、油路２３からの圧油は該切換弁
６のＤ位置通路、油路４１を通り、該油路４１に
設けた圧油逆流防止用のチエツク弁１７を押し開
き、油路３９に合流し、油路４０を通つてブーム
シリンダ１３の伸長側油室に流入する。従つて、
ブームシリンダ１３の伸長側油室へは、操作レバ
３８の操作初期では第２油圧ポンプ３からの圧油
のみが、また操作後期では第１油圧ポンプ２と第
２油圧ポンプ３との圧油が合流して流入する。

次いで操作レバ３８を逆方向に操作し、パイロ
ツト弁１５′の二次側のパイロツト圧出口ポート
に接続されたパイロツト油路３３の圧力が上昇
し、油圧切換弁９のブームシリンダ１３縮小側の
パイロツト油室に流入すると、該油圧切換弁９の
スプールはＥ位置に移動し、油路２４の圧油は該
油圧切換弁９のＥ位置通路、油路４２，４３を通
り、ブームシリンダ１３の縮小側油室へ流入しブ
ームを下降せしめる。

次に、旋回モータ１２を単独に作動させる場合
について述べる。

旋回用操作レバ３８′を操作すると、これに連
動するパイロツト弁１６または１６′の油圧信号
がパイロツト油路４６または４７を通つて油圧切
換弁１４のパイロツト油室に作用し、スプールを
ＤまたはＥ位置に切換えるので、油路２３の分岐
油路からの圧油は、該油圧切換弁１４のＤまたは
Ｅ位置通路を経て、ブレーキバルブ３７の保護の
下に、旋回モータ１２を正転または逆転させる。
従つて旋回モータ１２を単独で作動せしめるとき
は、第１油圧ポンプ２の吐出油が全量旋回モータ
１２に流入することとなる。

次に、第１図の油圧回路の油圧シヨベルにおい
て、第６図の如きブームシリンダ１３に大きな負
荷が常時加わつているときや、第７図の如く旋回
作動角度が僅かの間にブーム上昇作動を大きく得
る必要があるとき、しかも旋回動作、ブーム上昇
動作を同時に行う場合について説明する。

ブームを上昇せしめるため、操作レバ３８を全
傾し、パイロツト弁１５からの高いパイロツト油
圧信号がパイロツト油路３０に流入すると、上述
の如く、油圧切換弁９，６のスプールは共にＤ位
置に移動し、第１ポンプ２、第２ポンプ３の圧油
は共にブームシリンダ１３に流入しようとする
が、同時に、旋回モータ作動用操作レバ３８′を
操作していると、油圧切換弁１４のスプールもＤ
またはＥ位置に移動しているので、第１ポンプ２
の圧油は油圧切換弁６，１４のそれぞれに連なる
アクチユエータの負荷出力に逆比例して分散、流
入する筈であるが、本発明では、回路図に示す如
く、パイロツト油路３０に油圧信号が発生する
と、スイツチ４５の回路は閉じ、電源４８から可
変電流スイツチ４４に通電される。従つて、予め
該可変電流スイツチ４４を調整しておくことによ
り、その設定値に応じて出口ポートから油路３４
に送出する圧力を決定する電磁比例減圧弁３２が
パイロツト弁１６，１６′の一次側の流入ポート
とパイロツトポンプ４との間に設けてあるので、
該パイロツト弁１６，１６′からの最高パイロツ
ト圧は他のパイロツト弁からの圧力よりも減圧さ
れ、パイロツト油路４６，４７を通つて油圧切換
弁１４のパイロツト油室へと導かれる。

その結果、ブーム用油圧切換弁９，６が完全に
Ｄ位置に切換わつたときも、旋回用油圧切換弁１
４はＣ位置からＤまたはＥ位置への切換わり中間
位置となり、絞り通路を経由して旋回モータ１２
を作動させることとなる。このときのパイロツト
圧と油圧切換弁１４のスプール移動ストロークと
の関係を図によつて詳記する。第３，４図は、と
もに横軸には油圧切換弁のスプールが中立のとき
を原点としてストロークＳをとり、パイロツト油
室に作用するパイロツト圧を縦軸にとつた図であ
るが、第３図は、パイロツト弁の一次側ポートに
供給される操作系の油圧源を減圧しないときの関
係を示す図であり、パイロツト圧Ｐが０〜P₁と
きはスプールは移動しないか、または開口しな
い、いわゆる不感帯であり、P₁からP₃に昇圧す
るにしたがい、ストロークＳはS₁から最大ストロ
ークS₃となり、内部通路の開度は最大となる。更
にパイロツト圧がP₄まで上昇してもストローク
S₃を保持し続ける。一方第４図はパイロツト弁に
供給する油圧源を減圧弁によりP₁とP₃の中間圧
力P₂に減圧したときの状況を示すが、このとき
の中間圧力P₂は減圧後の油圧源圧力以内であり、
ストロークＳの最大値はS₁とS₃の中間値S₂とな
り、油圧切換弁の内部通路の開度は半開となるの
で絞り通路を形成し通過抵抗が付加される。

従つて、前記油圧切換弁１４のＤまたはＥ位置
通路に絞り抵抗を与えるべく、可変電流スイツチ
４４の設定値を、ブームシリンダ１３に加わる負
荷出力や作業条件に適した旋回角度になるように
調整しておくことにより、ブーム上昇、旋回時に
おいて操作レバを微調整することなく計画的な関
係速度にすることができる。

なお、ブーム上昇操作以外の操作のときは、ス
イツチ４５が作動せず、電磁比例減圧弁３２には
通電されないので、パイロツト弁１６，１６′の
一次側ポートに流入するパイロツトポンプ１の油
圧源圧力は減圧されず、通常の油圧シヨベルの運
転操作と何等変化はない。

第２図は本発明の変更例を示す油圧・電気回路
図であり、第１図は実施例では電磁比例減圧弁３
２により減圧をし、その最高値を制限した操作系
の油圧源を、パイロツト弁１６，１６′の一次側
油路に供給したが、この実施例では上記油圧源は
他のパイロツト弁と同一であり、パイロツト弁１
６，１６′の二次側ポートと油圧切換弁１４のパ
イロツト油室とを連通するパイロツト油路の中間
に比例電磁減圧弁３２′，３２′を配置したもので
あるが、その作用効果は第１図の実施例と全く同
様、パイロツト油圧信号の最大値は比例電磁減圧
弁３２′，３２′で同時に制限されるものである。

発明の効果本発明にかかる油圧ならびに電気回路を有する
アクチユエータ相対速度の可変装置を備えておく
と、油圧シヨベルにおけるブーム上昇、旋回の如
く、並列回路で構成された同一の油圧切換弁群内
の油圧切換弁を同時に操作をし所定の複合運転を
する場合、作業対象物やアクチユエータの種類に
よる負荷出力の変化、作業条件の変化による作動
経路の要求の異なるようなときにおいても、予
め、可変電流スイツチを調整したうえで運転をす
れば、従来の如き操作レバを微妙に操作する必要
もなく所望の作動が得られるので作業能率が上が
り、また初心者にも容易な複合運転操作ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ本発明の第１実施
例、変更例を示す油圧・電気回路図、第３、第４
図は油圧切換弁のパイロツト油室に作用するパイ
ロツト圧とスプールの移動ストロークの関係を示
す線図、第５図は従来の実施例を示す油圧回路
図、第６図は油圧シヨベルのフロントアタツチメ
ントとして特殊クラムシエルを装備した側面図、
第７図は油圧シヨベルのブーム上昇高さと旋回角
度の関係を示す図である。Ａ……第１油圧切換弁群、Ｂ……第２油圧切換
弁群、１２……旋回モータ、１３……ブームシリ
ンダ、１５，１５′……パイロツト弁、１６，１
６′……パイロツト弁、３２……電磁比例減圧弁、
４４……可変電流スイツチ、４５……スイツチ。

Claims

【特許請求の範囲】

１パイロツト油室に作用するパイロツト弁の二
次側からの油圧信号の大小に比例する開度で切換
えられ並列回路接続の複数の油圧切換弁で構成さ
れる油圧切換弁群とそれぞれの油圧切換弁に連な
るアクチユエータとからなる油圧回路において、
同一油圧切換弁群内の負荷圧力の低いアクチユエ
ータに圧油を供給する油圧切換弁用パイロツト弁
の油圧源となる一次側管路の途中に設けた電磁比
例減圧弁と、該電磁比例減圧弁の受信部に信号を
供給する信号回路に設けた可変電流スイツチと、
該信号回路上にあつて負荷圧力の高いアクチユエ
ータ用油圧切換弁の操作信号で閉路するスイツチ
と、から構成したことを特徴とするアクチユエー
タ相対速度の可変装置。