JPH06103042B2 - 油圧アクチユエ−タの制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複数の油圧切換弁群のそれぞれに属する油
圧切換弁の１つを操作して得られる圧油と、他の油圧切
換弁群に流入しようとする圧油を合流させて、１つのア
クチュエータを作動させる油圧回路の制御回路に関す
る。

従来の技術 ２つの油圧ポンプの吐出圧油の全量を、あるときは、合
流させて１つの油圧アクチュエータに供給して作動速度
を早くする方法として、従来から、それぞれの油圧ポン
プの吐出圧油を、独立した２群の油圧切換弁に導き、そ
れぞれの油圧切換弁群に属する油圧切換弁を同時に切換
え、得られた圧由を合流して１つの油圧アクチュエータ
を作動させる方法、あるいは、一方の油圧切換弁群に属
する油圧切換弁からの圧油と、他の圧油切換弁群に供給
される油圧ポンプからの吐出圧油とを合流させて大量の
圧油となし、この圧油により、油圧アクチュエータを作
動させる方法などがある。

この１例として、第２図は油圧ショベルにおけるアーム
用の油圧シリンダにおける合流方法としてロジック弁を
使用したときの油圧系統図である。

図において、2,3はそれぞれ第１油圧ポンプ，第２油圧
ポンプ、４はパイロットポンプであり、エンジン１によ
り駆動され、タンク19の作動油を吸入し、リリーフバル
ブの働きにより適正な吐出圧油となり、第１油圧ポンプ
２は各アクチュエータ用油圧切換弁8,9,10,11からなる
油圧切換弁群Ａに管路５により、第２油圧ポンプ３は他
のアクチュエータ作動用油圧切換弁12,13,14などからな
る油圧切換弁群Ｂに管路６により、パイロットポンプ４
は管路７によりパイロットバルブ16などの操作系へと吐
出圧油を供給する。17はアーム用の油圧シリンダであ
り、パイロットバルブ16を操作し、その信号圧力が小さ
い時には油圧シリンダ17へは第１油圧ポンプ２の吐出圧
油のみが供給されるが、引続きその操作量を増大させる
と、油圧切換弁11のＥ位置側、開閉弁15,25の受信部
に、パイロットバルブ16から、より大きい信号圧力が作
用することとなり、油圧切換弁11はＥ位置に切換わり、
開閉弁25はロジック弁18の油室をタンク19に連通させ、
同時に、開閉弁15は油圧切換弁群Ｂのセンタバイパス由
路32の管路端末を閉塞するので、油圧切換弁群Ａに流入
する第１油圧ポンプの吐出圧油は管路20を通り、また、
油圧切換弁群Ｂに流入する第２油圧ポンプの吐出圧油
は、ロジック弁18、管路22を経て管路20に合流したうえ
で油圧シリンダ17のヘッド側油室に流入し、該油圧シリ
ンダを高速で作動させる。

上記第２図の従来技術に示す合流回路方式の一部の類似
構成として、油圧シリンダ用の主作動回路への圧油は、
一方の油圧切換弁群に供給された一方の油圧ポンプから
得られ、これに合流する側の圧油は他方の油圧切換弁群
のキャリオーバ通路の端末に設けたロジック弁を開閉し
て合流の有無を制御する技術は、特開昭58−184301号公
報にも開示されており、また、上記公報記載の技術で
は、合流する側の圧油、すなわち、ロジック弁を経由し
て得られる圧油は上記他方の油圧切換弁群のキャリオー
バポートの端末から得ている点が、前述の第２図とは異
なるに対し、油圧ポンプからの圧油が油圧切換弁群が流
入する過程、すなわち、油圧切換弁群の上流側から合流
制御弁を介して合流用の圧油を得る技術が、特開昭58−
149403号公報にて開示されており、これらの技術の個々
の構成が、前記第２図の従来技術の構成に包含されてい
る。

発明が解決しようとする課題 上記のような合流油圧回路における油圧シリンダを作動
させて作業をする場合、例えば、第３図の如き油圧ショ
ベルのアームｂを作動させて法面ｄの整形作業、或い
は、ほ場整備、整地作業などの軽掘削、微精密仕上げ操
作をしようとすると、アームｂを作動させる操作レバ
を、合流油圧回路にならない操作全ストロークの挟い範
囲で微妙に操作して、しかも、ブームａ、バケットｃお
よび旋回などの作動速度を、これに見合う速度、また
は、これの逆にアームの速度を上記他のアクチュエータ
速度に見合うよう作動させて所定の仕上げ精度が得られ
るような運転操作上の配慮をしなければならないから、
従来技術の合流回路方式のままでは、その操作性は悪
く、運転に熟練を要していた。

課題を解決するための手段 以上の課題を解決するために、この発明は次のような構
成としている。すなわち、 イ.2つの油圧切換弁群に独立した油圧ポンプから圧油を
供給し、一方の油圧切換弁群に属する油圧パイロット式
油圧切換弁の切換えによ得られる圧油と、他方の油圧切
換弁群に流入する圧油の管路の上流側からロジック弁を
介して取出した圧油を合流させて１つの油圧アクチュエ
ータを作動させるようにした油圧作動回路において、 ロ．上記ロジック弁の油室とタンクとを連通する管路の
途中に設けられ、常時は、該連通管路を閉路している
が、受信部に前記油圧パイロット式油圧切換弁を切換え
るパイロットバルブからのパイロット信号が作用すると
開路することにより、該ロジック弁の作動・解放を司る
開閉弁の受信部に通じるパイロット管路を、 ハ．常時は、タンクに連通させているが、受信部に所定
値以上の信号圧力が作用すると、上記パイロットバルブ
に通じるパイロット管路に連通させる切換弁を設ける。

ニ．さらに、上記切換弁の受信部には前記一方の油圧切
換弁群用油圧ポンプからの管路を分岐して接続する。

作 用 操作レバーを操作してパイロットバルブからの信号圧油
が一方の油圧切換弁群に属する油圧切換弁のパイロット
油室に作用すると、一方の油圧ポンプからの圧油は、油
圧シリンダを作動させるが、このとき、油圧シリンダの
負荷が小さく、その作動圧力が所定値以下のときは、前
述の切換弁の受信部に作用する圧力が低いので、該切換
弁は切換わらない。従って開閉弁の受信部はタンクに通
じたままの状態を保持するので、ロジック弁の油室は開
閉弁により閉塞される。この結果、パイロットバルブの
操作量が大きくなっても他方の油圧切換弁群に流入する
圧油は、ロジック弁から取出されるることはなく、油圧
シリンダには、一方の油圧ポンプからの圧油が、パイロ
ットバルブの操作量に比例して供給されるから、当該油
圧シリンダの運転操作に当り、作動精度を向上させるこ
とは容易であり、また、これに関する他の油圧シリンダ
の追随作動操作性もよい。

この状態から、油圧シリンダの負荷が増大し、その作動
圧力が所定値以上に上昇すると、その作動圧力が受信部
へ作用した切換弁は、ばねの付勢力に抗して切換わり、
その結果、パイロットバルブからのパイロット圧信号
は、分岐パイロット管路を経て、開閉弁の受信部に通
じ、開閉弁を開路させ、ロジック弁の油室をタンクに通
じさせるるので、該ロジック弁は、前述の、他の油圧切
換弁に流入しようとする圧油を取出し、油圧シリンダ作
動用の管路に合流させ、該シリンダを高速で作動させ
る。よって、通常の大負荷，迅速作業時においては、従
来技術の合流回路運転が自動的に可能となる。

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、この発明を油圧ショベルのアーム用の油圧シ
リンダに応用したときの油圧系統図であり、この油圧回
路においては、２つの油圧ポンプからの吐出圧油を、そ
れぞれ、２つの独立した専用の油圧切換弁群A,Bに供給
するようにしたものである。

図において、１はエンジン、2,3はそれぞれ第１油圧ポ
ンプ，第２油圧ポンプ、４はパイロットポンプ、5,6,7
は管路で、油圧切換弁8,9,10,11は油圧切換弁群Ａに属
し、第１油圧ポンプ２の吐出圧油が管路５を通って供給
され、油圧切換弁12,13,14および開閉弁15は油圧切換弁
群Ｂに属し、第２油圧ポンプ３の吐出圧油が管路６を経
て供給される。これらの油圧切換弁は、走行用など、特
定のものを除き、パイロット油室を有し、パイロットバ
ルブからの信号圧力により操作されるようになってお
り、そのうち16は油圧切換弁11用のパイロットバルブ
（その他の油圧切換弁操作用のパイロットバルブ、パイ
ロット管路は図示略）を示している。また、17は引例と
したアーム用の油圧シリンダで、油圧切換弁11からの圧
油により作動するもので、該油圧切換弁11と油圧シリン
ダ17のヘッド側油室、ロッド側油室は管路20,21により
接続してある。

油圧切換弁群Ｂに付属して、ロジック弁18があり、該ロ
ジック弁の油室Ｉに閉じ込められていた作動油が後述の
開閉弁25を介してタンク19に通じると、それまで水密的
に着座していた内部の弁が開路し、管路６から分岐した
管路23、ロジック弁18、チェック弁を通って、第２油圧
ポンプ３の吐出圧油が管路22へ流入してゆくが、該管路
22は管路20と接続してある。

24はパイロットバルブ16で発生したパイロット信号圧油
が、油圧切換弁11の一方のパイロット油室に通じるパイ
ロット管路26,27から分岐し、後述の開閉弁25の受信部
に接続するパイロット管路28の途中に設けた切換弁で、
その受信部には管路31により管路５の圧油を導いてあ
り、この圧力信号が所定値以下のときは、ばねの付勢力
によりＣ位置を保持し、所定値以上に上昇するとＤ位置
に切換わり、パイロット管路26,28を連通させる。

前出の25は、ロジック弁18の油室Ｉとタンク19との間の
連通管路の中間に設けた開閉弁で、常時は、ばねの付勢
力によりＧ位置に保持して内部油路を閉路しているが、
その受信部に信号圧力が、パイロット管路28を経て作用
するとＨ位置に切換わり油室Ｉをタンク19に連通させ
る。また、パイロット管路28は分岐してパイロット管路
30となり、開閉弁15の受信部に通じている。

この開閉弁15は、常時は、ばねの付勢力により油圧切換
弁群Ｂのセンタバイパス通路32の末端を開路している
が、その受信部にパイロット信号圧力が作用すると、ば
ねの付勢力に抗して切換わり、内部油路を閉路し、前述
のロジック弁18と共動して合流回路を形成するようにな
っている。

なお、29はパイロットバルブ16からの信号圧力を油圧切
換弁11のＦ側のパイロット油室に導くパイロット管路で
あり、Ｅ側のパイロット油室にはパイロット管路27が導
いてある。

以上の構成からなるこの発明の制御回路の作動について
説明する。

まず、この発明にかかる制御回路を備えた油圧ショベル
を第３図に示すような軽負荷で、しかも精密な出来形が
要求される作業に従事するときの作動について述べる。

パイロットバルブ16の操作レバーを操作し、かりに、パ
イロット管路26,27側にパイロット圧力信号が発生した
とすると、油圧切換弁11をＥ側に作動させるパイロット
油室に、そのパイロット圧力信号が作用し、該油圧切換
弁11は中立位置からＥ位置方向へと切換わり、油圧切換
弁群Ａに流入している第１油圧ポンプ２の吐出圧油は、
油圧切換弁11のＥ位置通路、管路20を経て油圧シリンダ
17の油室に流入し、戻り油は管路21を通ってタンク19に
戻ることにより、該油圧シリンダ17を作動させるのであ
るが、このとき、油圧シリンダ17の負荷が小さいとき
は、管路20、すなわち、管路５の圧力は低く、従って、
管路31を通って切換弁24の受信部に作用する信号圧力も
低く、該切換弁24を切換えるまでに至らず、Ｃ位置が保
持されることとなり、パイロット管路28,30はタンク19
に連通したままとなるので開閉弁15は油圧切換弁群Ｂの
センタバイパス油路32の末端を開路し、開閉弁25はＧ位
置を保持してロジック弁18の油室Ｉを閉塞したままとな
るので、第２油圧ポンプ３の吐出圧油は、ロジック弁18
で取出されることはなく、センタバイパス油路32を通
り、タンク19に戻る。

従って、アームｂの回動動作は、そのときのパイロット
バルブ16の開度すなわち操作レバの操作量に左右される
ことなく、常に、第１油圧ポンプ２の吐出圧油のみによ
よるものであるから、その回動速度は従来技術の合流回
路形成時の同一操作レバ操作量のときのおおむね２分の
１となり、さらに、その速度調整は前記操作量の全スト
ローク範囲でなし得るものである。このような操作状態
では他の油圧シリンダ、アクチュータの作動によるブー
ムａ、バケットｃあるいは上部旋回体などの作動速度
は、アームｂの作動に十分追随させることは可能であ
り、かつ、総合的な運転感覚上の対応も容易となるの
で、精密な仕上げ操作には適しており、不馴れな運転者
にも好都合である。

以上のことは、単に軽負荷作業時のみならず、例えば、
バケットＣなどの作業工具を所定位置にセッティングす
るときにおいても、その時の操作レバの操作量に左右さ
れることなく、油圧切換弁群Ａに供給される圧油の圧力
が所定値以内である限り、合流開路は解除されたままと
なっているので、正確なセッティンを衝撃もなく容易に
なし得るものである 次に、油圧切換弁群Ａに連なる油圧シリンダの何れかが
重負荷状態となるような作業に移行する場合について述
べる。

上述の状態から、油圧シリンダ17に加わる負荷が増大し
てゆくと管路20もしくは21の圧力は上昇し、同時に、管
路5,31の圧力も上昇してゆき、この圧力が所定値以上に
なると、切換弁24はＣ位置からＤ位置に切換わる。その
結果、パイロット管路26の分岐管路は切換弁24のＤ位置
通路、パイロット管路28ならびに30を介して開閉弁15,2
5の受信部に連通するので、該開閉弁15,25は切換わる。

この結果、ロジック弁18の油室Ｉはタンク19に連通し、
一方、センタバイパス油路32は閉塞されるので、管路６
を通って油圧切換弁群Ｂに流入しようとする第２油圧ポ
ンプ３の吐出圧油は、管路23,ロジック弁18を経て管路2
2へと流入するが、管路22は先に述べた管路20と接続し
ているので、合流して油圧シリンダ17に流入し、第1,第
２油圧ポンプ2,3の吐出圧油の合計油量でもって油圧シ
リンダ17を作動させることとなる。

次に、パイロットバルブ16の操作レバーを上述と逆の方
向に操作したときは、パイロット管路29にパイロット圧
が発生し、油圧切換弁11のＦ側のパイロット油室に信号
圧力を作用させるので油圧切換弁11は逆方向に切換えら
れ、油圧シリンダ17を逆方向に作動させる。このときの
油圧シリンダに流入する油量は、第１油圧ポンプ２の吐
出圧油のみとなるので、一般的には、図示のように、管
路20を油圧シリンダ17のヘッド側油室へ、管路21をロッ
ド側油室へ接続する。

このように、第１油圧ポンプ２の吐出側の管路圧の上昇
にともない、切換弁24は自動的にＤ位置へと切換わり、
これにともないパイロット管路28,30に発生する信号圧
力により、開閉弁15ならびに25が切換わり、さらに、ロ
ジック弁18は開路するので油圧シリンダ17には従来技術
の如き合流回路が形成されるから、前述の軽負荷時のよ
うな精密作業には不向きではあるが、重負荷時の迅速な
作業が可能となる油圧回路へと、その時の操作レバの操
作量には関係なく、自動的に切換わり、能率よく作業が
遂行できる。

以上の実施例では油圧ショベルのアーム用油圧シリンダ
の制御についてのみ説明したが、この発明は、これに限
定するものではなく、その他のアクチュータにも適用は
可能であるとともに、２つの油圧ポンプとこれに対する
２つの油圧切換弁群との組合わせのみならず、必要に応
じ、油圧ポンプ、油圧切換弁群が複数の場合など、切換
弁、開閉弁、ロジック弁などの数を追加、組合わせた
り、切換弁の切換わる規定圧力の規定値が異るものを組
合わせることにより、広汎かつ自由に、各種の油圧アク
チュエータの速度を、それらの負荷圧力に応じ、自動的
に加減させることができる。

発明の効果 複数の油圧ポンプの吐出圧油のそれぞれを、専用の油圧
切換弁群に導き、１つの操作レバーの操作で、ある油圧
切換弁群に属する油圧パイロット式油圧切換弁を切換え
て圧油を取出し、他の油圧切換弁群に流入しようとする
圧油をロジック弁により取出し、それらから得られる圧
油を合流させて１つの油圧アクチュエータに導くように
した油圧作動回路において，該油圧アクチュエータの負
荷圧力が所定値よりも低いときは、合流を自動的に解
き、所定値以上になると再び合流する制御回路となって
いるので、油圧アクチュエータは複数のポンプからの合
流圧油で作動する油圧回路であるにもかかわらず、負荷
が少なくて、微妙な作動が好ましい作業に従事するとき
では、その時の操作レバの操作量の大小に左右されるこ
となく、その油圧アクチュエータへの流入圧油量は自動
的に最大で１油圧ポンプ分のみとなるから、作動速度は
合流時よりも遅く、しかも、その作動速度の加減は、操
作レバの全操作ストロークの範囲で最小から最大にわた
り調整可能となる。従って、かかる条件の作業時に関連
する他の油圧アクチュエータの追随操作、或いはその逆
の他の油圧アクチュエータの作動速度に見合った当該油
圧アクチュエータの作動速度の制御操作も容易で精密作
業に対する操作性が向上するので不馴れな運転者でも、
いわゆる、ファインコントロールがし易く、また、反
面、重負荷作業に移ると能率のよい作業速度が自動的に
得られ、しかも、油圧回路の構成も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を油圧ショベルに応用したときの実
施例を示す油圧系統図、第２図は従来の油圧ショベルの
油圧系統図、第３図は法面整形作業中の油圧ショベルの
外観側面図である。 ２……第１油圧ポンプ ３……第２油圧ポンプ ４……パイロットポンプ 15,25……開閉弁 16……パイロットバルブ 18……ロジック弁 24……切換弁 A,B……油圧切換弁群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの油圧ポンプの吐出圧油のそれぞれを
   独立した２つの油圧切換弁群に供給し、一方の油圧切換
   弁群に属する油圧パイロット式油圧切換弁の切換えによ
   り得られる圧油と、他方の油圧切換弁群に圧油が流入す
   る管路の上流側からロジック弁を介して取出した圧油と
   を合流させて１つの油圧アクチュエータを作動させる如
   くした油圧作動回路において、上記ロジック弁の油室か
   らタンクに通じる連通管路の途中にあって、常時は、該
   連通管路を閉路しているが、受信部に前記油圧アクチュ
   エータ用油圧切換弁を切換えるパイロットバルブからの
   パイロット信号圧力が作用すると開路する開閉弁を設
   け、該開閉弁の上記受信部に通じるパイロット管路の途
   中には、該パイロット管路を、常時は、タンクに連通さ
   せているが、受信部に所定値以上の信号圧力が作用する
   と上記パイロットバルブからのパイロット管路に連通さ
   せる切換弁を設け、該切換弁の受信部には、前記一方の
   油圧切換弁群に圧油を供給する管路を分岐して接続した
   ことを特徴とする油圧アクチュエータの制御回路。