JPH0585697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブームシリンダによる俯仰自在に走行
装置上の旋回台に枢架したブームと、アームシリ
ンダによる回動自在に該ブーム先端に枢架したア
ームと、バケツトシリンダによる回動自在に該ア
ーム先端に枢架したバケツトとを含む油圧シヨベ
ルの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来はネガテイブ制御方式（実開昭60−29901
号公報）で制御される可変吐出量形ポンプの吐出
口に、バケツト移動用の複数アクチエータを夫々
制御する方向切換弁と主リリーフ弁とを並列に接
続しているが、該アクチエータの内、ブームシリ
ンダとアームシリンダの方向切換弁を中立位置に
してバケツトシリンダでバケツトを回動させる高
負荷掘削時に、ブーム先端のアーム枢架軸を中心
とするバケツト掘削歯の回転アーム長さＬ（第３
図）とアーム先端のバケツト枢架軸を中心とする
バケツト掘削歯の回転アーム長さＭとの差などに
基因して、掘削反力によりアームシリンダが収縮
賦勢されると共に、ブームシリンダが伸長賦勢さ
れて、該両シリンダの内圧が過大となるのを防止
するため、ブームシリンダとその方向切換弁の
間、及びアームシリンダとその方向切換弁の間の
回路に夫々主リリーフ弁より設定圧の高いオーバ
ーロードリリーフ弁を接続するのを普通とする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしバケツトシリンダによるバケツトの回転
速度が比較的速いため、ビルデイングなどの取壊
し現場や岩盤を含む強固な地盤の掘削現場などで
破砕屑や土砂を除去する場合には、屡々高負荷掘
削中のバケツト掘削歯が強固な地盤に噛合つてオ
ーバーロードリリーフ弁が作動し、掘削反力でブ
ームやアームを回動させながらバケツトが空廻り
して、バケツト駆動油圧を浪費したり、バケツト
掘削歯の損傷を招いたりする恐れがあるのみなら
ず、バケツト掘削歯が噛合つている強固な地盤が
急にこわれてブームやアームが躍り、油圧シヨベ
ルの寿命低下を招く恐れがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は可変吐出量形ポンプの吐出口に、バケ
ツト移動用の複数アクチエータを夫々制御する方
向切換弁と、該全方向切換弁が中立位置にある時
だけ導通するバイパス油路の一端とを並列に接続
して、該バイパス油路の他端とタンクとの間にリ
リーフ弁付きの絞り弁を挿入し、ポンプ吐出量調
節装置に対する作動油圧の給排を司るサーボ弁を
該絞り弁の一次側油圧で制御させて、全アクチエ
ータ非作動時の該一次側油圧によつてポンプ吐出
量を最少流量に調節するように構成した油圧回路
を備える油圧シヨベルにおいて、ブームシリンダ
とそのクローズドセンタ形の方向切換弁の間、及
びアームシリンダとそのクローズドセンタ形の方
向切換弁の間の回路に夫々接続したオーバーロー
ドリリーフ弁の二次側油路を、バケツトシリンダ
駆動用の可変吐出量形ポンプ系に設けた前記絞り
弁の一次側に連通連結して、該オーバーロードリ
リーフ弁作動時におけるその二次側油圧によつて
バケツトシリンダ駆動用のポンプ吐出量を最小流
量に調節するように、該絞り弁の絞り度を設定し
たことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は上記構成よりなるから、高負荷掘削中
のバケツト掘削歯が強固な地盤に噛合つて、アー
ムシリンダとブームシリンダの一方或いは両方の
作動油圧回路中のオーバーロードリリーフ弁が開
くと、その排出流量によつて絞り弁の一次側に生
ずる油圧がバケツトシリンダ駆動用可変吐出量形
ポンプの吐出量調節装置に設けたサーボ弁を切換
えて、ポンプ吐出量を最少流量に調節する。この
ためバケツトシリンダの伸長速度或いはバケツト
の回転速度は著しく減少し、従つてバケツトを看
視しながら運転しているシヨベル運転士は、バケ
ツト回転速度の急減により過負荷であることを感
知して、直ちに掘削を止めるよう操作することが
できる。

〔実施例〕

以下２ポンプ式油圧シヨベルに適用した本発明
の一実施例を図について説明する。第３図におい
て、１はクローラ走行装置２上に旋回モータによ
る旋回自在に取付けた旋回台、３は該旋回台１に
枢架されてブームシリンダ４により俯仰されるブ
ーム、５は該ブーム３の先端に枢架されて該ブー
ムに連結したアームシリンダ６により回動される
アーム、７はアーム５の先端に枢架されて該アー
ムに連結したバケツトシリンダ８により回動され
るバケツト、７ａは該バケツト７の掘削歯を示
す。

旋回台１に搭載したオールスピードガバナ付き
エンジン９は、同等の可変吐出量形ポンプ（アキ
シヤルピストン形ポンプ）Ｐ１，Ｐ２を同時駆動
し、ポンプＰ１は走行装置２の片側クローラ駆動
モータを制御する方向切換弁Ｖ１と、バケツトシ
リンダ８を制御する方向切換弁Ｖ２と、ブームシ
リンダ４を制御する方向切換弁Ｖ３と、アームシ
リンダ６を制御する方向切換弁Ｖ４とに油圧を供
給する。又ポンプＰ２は旋回モータを制御する方
向切換弁Ｖ５と、他側のクローラ駆動モータを制
御する方向切換弁Ｖ６と、ブームシリンダ４を制
御する方向切換弁Ｖ７と、アームシリンダ６を制
御する方向切換弁Ｖ８とに油圧を供給する。

ブームシリンダ４に油圧を供給する方向切換弁
Ｖ３，Ｖ７のスプールは、方向切換弁Ｖ３が全開
した後に方向切換弁Ｖ７が開くように１本の操作
レバーに連動連結され、又アームシリンダ６に油
圧を供給する方向切換弁Ｖ４，Ｖ８のスプール
は、方向切換弁Ｖ８が全開した後に方向切換弁Ｖ
４が開くように１本の操作レバーに連動連結され
ていることは従来同様である。

ポンプＰ１の吐出口には、方向切換弁Ｖ１〜Ｖ
４と、該各方向切換弁の開閉に連動制御され、該
全方向切換弁を第１図に示す中立位置に復帰させ
た時だけ導通するバイパス油路１０の一端と、ポ
ンプＰ１の最大吐出圧を規制する主リリーフ弁１
１とが並列に接続され、該バイパス油路１０の他
端と各方向切換弁よりタンクＴへの戻り油路１２
との間には、絞り弁１３とリリーフ弁１４が並列
に接続される。方向切換弁Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は
夫々逆止弁付のクローズドセンタ形で、該各方向
切換弁と対応アクチエータとの間の両側油路には
夫々主リリーフ弁１１より設定圧の高いオーバー
ロードリリーフ弁１５が接続され、該各オーバー
ロードリリーフ弁の二次側は油路１６と、主リリ
ーフ弁１１の二次側油路１７を順次介して絞り弁
１３の一次側に接続される。

ポンプ吐出量調節装置は、第４図に示すように
アキシヤルピストン形ポンプＰ１の斜板に、その
傾転角の調節可能に連動連結した親子ピストン１
８と、該親子ピストンの両端が夫々摺動自在に嵌
合する親シリンダ１９と子シリンダ２０とを含
み、親シリンダ１９にはポンプ吐出油圧の給排を
司るサーボ弁２１，２２が図示のように接続さ
れ、サーボ弁２１のスプール操作用サーボシリン
ダ２３はパイロツト油路２４を介して絞り弁１３
の一次側に接続される。又サーボ弁２２のスプー
ル操作用サーボシリンダ２５と、子シリンダ２０
とはポンプＰ１の吐出口に並列接続される。

第４図は方向切換弁の何れかを中立位置より切
換えて対応するアクチエータ、例えばバケツトシ
リンダ８を駆動している場合に、斜板の傾転角が
負荷に応じた圧力のポンプ吐出量に調節されて、
サーボ弁２２が中立位置に復帰した状態を示し、
この場合はバイパス油路１０が遮断されて絞り弁
１３の一次側油圧が無くなつているため、サーボ
弁２１は自己の復帰ばねによつて図示の下端位置
に切換えられ、サーボ弁２２の両出力ポートＡ，
Ｂは共に親シリンダ１９に連結されている。

この状態からバケツトに作用する掘削抵抗が増
大して、ポンプ吐出油の速度を低下させようとす
ると、サーボシリンダ２５の油圧が高くなつてサ
ーボ弁２２を図の上端位置に切換え、ポートＢを
タンクＴに連通すると共に、子シリンダ２０の油
圧が高くなり、ポンプ斜板に作用するポンプ駆動
反力と協同して、親子ピストン１８を斜板傾転角
が小さくなるＣ方向に変位させ、この変位がレバ
ー２６を介してサーボ弁２２の外筐にフイードバ
ツクされて、サーボ弁２２が相対的に図示の中立
位置に戻り、負荷に応じた圧力のポンプ吐出量ま
でポンプ吐出量が減少する。

又バケツトに作用する掘削抵抗が減少すると、
サーボシリンダ２５の油圧が低下してサーボ弁２
２を図の下端位置に切換え、ポートＡ即ち親シリ
ンダ１９をポンプＰ１の吐出口に接続すると共
に、子シリンダ２０内の油圧が低下するから、親
子ピストン１８はポンプ斜板に作用するポンプ駆
動反力に抗してＣ方向と逆方向に変位して、負荷
に応じた圧力のポンプ吐出量までポンプ吐出量を
増大する。

高負荷掘削中のバケツト掘削歯７ａが強固な地
盤に噛合つて、アームシリンダ６とブームシリン
ダ４の一方或いは両方の作動油圧回路中のオーバ
ーロードリリーフ弁１５が前述のように開くと、
その排出流量によつて絞り弁１３の一次側に生ず
る油圧が、パイロツト油路２４を介してサーボシ
リンダ２３に供給され、サーボ弁２１を図の上端
位置に切換え、親シリンダ１９をタンクＴに接続
する。このため親子ピストン１８はポンプ斜板に
作用するポンプ駆動反力と子シリンダ２０内の油
圧とによつてＣ方向に最小傾転角まで変位させら
れ、ポンプ吐出量が最少流量となつてバケツトシ
リンダの伸長速度或いはバケツト回転速度を著し
く減少させる。この場合バケツトを看視しながら
運転しているシヨベル運転士が、バケツト回転速
度の急減時に掘削中止操作をし忘れて、ポンプ側
の主リリーフ弁１１が開いても、ポンプ吐出量は
最少であるから、ポンプ駆動動力の損失は僅少で
ある。尚２７は親子ピストン１８の変位をサーボ
弁２１の外筐にフイードバツクするレバーを示
す。

又掘削作業によつては、オーバーロードリリー
フ弁１５が開く前に主リリーフ弁１１が開くこと
があるが、この場合該主リリーフ弁の開き始め
（クラツキング）時の二次側流量によつて絞り弁
１３の一次側にサーボ弁２１の切換え油圧を発生
する第１図の構成にしておけば、該主リリーフ弁
が全開した時はポンプＰ１の吐出量が最少となつ
ているから、ポンプ駆動動力の節減と主リリーフ
弁の小型化とを計り得る。更に全方向切換弁Ｖ１
〜Ｖ４を中立位置にしてバイパス油路１０を導通
した時は、絞り弁１３の一次側にサーボ弁２１の
切換え油圧が発生して、ポンプＰ１の吐出量を最
少とするから、ポンプ駆動動力の浪費が防止され
る。尚絞り弁１３に附設したリリーフ弁１４は、
該絞り弁の一次側に生ずるサーボ弁２１の切換え
油圧より若干高い設定圧を持ち、急激な弁の切換
え時に該絞り弁の一次側に過剰圧力が生じないよ
う保護する。

次でエンジン９を停止してポンプＰ１の駆動を
止めた時は、ポンプＰ１側の油圧回路は第１図の
状態に戻る。尚第１図は図示の都合上、ポンプ吐
出量調節装置を簡略化して示している。

第２図は方向切換弁Ｖ５〜Ｖ８に油圧を給排す
るポンプＰ２側の油圧回路を示し、この油圧回路
は第１図の油圧回路よりオーバーロードリリーフ
弁１５とその附属油路１６等を除いたものと実質
上同等で、第１図に用いた部品符号にダツシユを
附した符号の部品は相対応する部品を示し、第１
図の場合と同様に作用する。

以上バケツト７の先端に着脱自在のフツクを取
付けたり、吊金具を取付けたりして、油圧シヨベ
ルを一種のクレーンとして機能させるため、バケ
ツトシリンダ８の制御回路中にオーバーロードリ
リーフ弁１５を取付けた場合について説明した
が、このオーバーロードリリーフ弁は必ずしも本
発明の必要条件ではない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、強固な地盤等のバケツト掘削
中にアームシリンダやブームシリンダが過負荷を
受けた時は、バケツト駆動ポンプの吐出量が自動
的に最少流量となるように構成したから、シヨベ
ル運転士はこの過負荷をアームに対するバケツト
回転速度の急減により感知してバケツト掘削を中
止することができ、従つて強固な地盤に噛合つた
バケツトが、その掘削反力でアームやブームを回
動させながら空廻りすることによるバケツト掘削
歯の損傷や、バケツト駆動動力の浪費を防止する
こともできれば、バケツト掘削歯が噛合つている
強固な地盤が急にこわれてブームやアームが躍る
ことによる油圧シヨベルの寿命低下を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図及び第２
図は夫々バケツト駆動側のポンプ系と他のポンプ
系との油圧回路図、第３図は油圧系統図を附設し
た油圧シヨベルの側面図、第４図はポンプ吐出量
調節装置の概略を示す図である。 ４……ブームシリンダ、６……アームシリン
ダ、８……バケツトシリンダ、１０……バイパス
油路、１２……タンクへの戻り油路、１３……絞
り弁、１４……リリーフ弁、１５……オーバーロ
ードリリーフ弁、１６，１７……油路、１８……
親子ピストン、１９……親シリンダ、２０……子
シリンダ、２１，２２……サーボ弁、２３，２５
……サーボシリンダ、２４……パイロツト油路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 可変吐出量形ポンプの吐出口に、バケツト移
   動用の複数アクチエータを夫々制御する方向切換
   弁と、該全方向切換弁が中立位置にある時だけ導
   通するバイパス油路の一端とを並列に接続して、
   該バイパス油路の他端とタンクとの間にリリーフ
   弁付きの絞り弁を挿入し、ポンプ吐出量調節装置
   に対する作動油圧の給排を司るサーボ弁を該絞り
   弁の一次側油圧で制御させて、全アクチエータ非
   作動時の該一次側油圧によつてポンプ吐出量を最
   少流量に調節するように構成した油圧回路を備え
   る油圧シヨベルにおいて、ブームシリンダとその
   クローズドセンタ形の方向切換弁の間、及びアー
   ムシリンダとそのクローズドセンタ形の方向切換
   弁の間の回路に夫々接続したオーバーロードリリ
   ーフ弁の二次側油路を、バケツトシリンダ駆動用
   の可変吐出量形ポンプ系に設けた前記絞り弁の一
   次側に連通連結して、該オーバーロードリリーフ
   弁作動時におけるその二次側油圧によつてバケツ
   トシリンダ駆動用のポンプ吐出量を最小流量に調
   節するように、該絞り弁の絞り度を設定したこと
   を特徴とする油圧シヨベルの制御装置。