JPH0637784B2 - 油圧ショベルの油圧回路とその操作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に油圧ショベルの油圧回路を移動式クレー
ン構造規格を満たす油圧回路にすると共に、支障なく掘
削作業を行えるようにした油圧ショベルの油圧回路とそ
の操作方法に関する。

（従来の技術） 近年、例外規定を適用して油圧ショベルによりクレーン
作業を行う例が多々あり、工事費の低減に寄与している
ことは周知のとおりである。

油圧ショベルとはいえクレーン作業時の安全上、その油
圧ショベルの油圧回路が安全弁等に関する「移動式クレ
ーン構造規格」の第２８条の規定を満足していることが
必要不可欠であるが、この構造規格を満足していない油
圧回路を備えた油圧ショベルによりクレーン作業が実施
されているのが現状である。

移動式クレーンのブーム俯仰シリンダの油圧回路には通
常カウンターバランス弁（以下、カンバラ弁と略称す
る）が介装されている。つまり、カンバラ弁が油圧回路
に介装されていれば、当該シリンダへの圧油供給が停止
したり、また何らかの原因で圧油供給側のホースが破裂
しても、あるいは油圧が異常低下しても、逆止弁の機能
により吊荷等の急激な降下を防止することができ、上記
した構造規格を満足するからである。

このようなカンバラ弁が介装されてなる主要部を示す油
圧回路の一例を、その油圧回路図の第３図を参照しなが
ら以下に紹介する。

即ち、図において示す符号(51)はブームの俯仰シリンダ
であり、この俯仰シリンダ(51)のボトム側ポートと切換
弁(52)の一方の出口側ポートとの間にはボトム管路(53)
が連通し、またこのシリンダ(51)ロッド側ポートとこの
切換弁(52)の他方の出口側ポートとの間にはロッド管路
(54)が連通している。そして、前記ボトム管路(53)には
俯仰シリンダ(51)のボトム側への圧油をとおす向きの逆
止弁(55)、かつこの俯仰シリンダ(51)のロッド側の圧油
でパイロット制御されることにより、ロッド側の圧油の
圧力の高低に応じてその開度が変化して、この開度に応
じた量の圧油をボトム側から切換弁(52)側に戻す一方向
弁(56)とが内設されてなるカンバラ弁(57)が介装された
構成になっている。

このような構成になる油圧回路の作用態様を以下に説明
する。

即ち、油圧ポンプ（図示省略）から圧送される圧油が切
換弁(52)により俯仰シリンダ(51)のロッド伸長側に切換
えられると、ボトム管路(53)側に圧油が供給される。次
いで、圧油は逆止弁(55)をとおって俯仰シリンダ(51)の
ボトム側に供給されると共に、この俯仰シリンダ(51)の
ロッド側の圧油はロッド管路(54)をとおり、切換弁(52)
を介してタンクに戻るので俯仰シリンダ(51)のロッドは
伸長する。一方、切換弁(52)がロッド縮小側に切換えら
れると、圧油はロッド管路(54)とおってこのシリンダ(5
1)のロッド側に供給され、ボトム側の圧油はロッド管路
(54)内の圧油の圧力によりその開度が調整された一方向
弁(56)内の通路をとおって切換弁(52)を介してタンクに
戻るので、この俯仰シリンダ(51)のロッドが縮小する。

切換弁(52)のこのような切換え操作により俯仰シリンダ
(51)のロッドが伸縮作動されるが、作動中において何ら
かの原因で圧力の異常低下が発生したときは、逆止弁(5
5)が作動してシリンダ(51)のロッドの縮小作動が自動的
に停止される。

吊荷状態においては特に問題になるのは、俯仰シリンダ
(51)のボトム側に圧油を供給するロッド管路(53)カンバ
ラ弁(57)よりも切換弁(52)側が異常低圧になったときで
あるから、この場合を例として俯仰シリンダ(51)のロッ
ドの縮小作動が停止するに至るまでの経過を説明する。

即ち、ロッド側の圧油は逆止弁(55)をとおることができ
ないので、このロッド側の圧油は一方向弁(56)をとおっ
てタンクに戻るので俯仰シリンダ(51)のロッドは縮小す
るが、切換弁(52)側が異常低圧になるとロッド管路(54)
の圧油の圧力も低下することになる。

さすれば、この油圧によつてその開度が制御される一方
向弁(56)の圧油の通路が挟まるので、俯仰シリンダ(51)
のボトム側から切換弁(52)側に戻る圧油の量が減少し、
吊荷の降下速度が次第に遅くなついには停止するに至
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記したような油圧回路を備えた油圧ショベルによりク
レーン作業をする場合には、その油圧回路が移動式クレ
ーン構造規格を満足しているので問題はないが、所謂掘
削作業を行う場合には以下に説明するような問題点が生
じる。

即ち、クレーン作業における各シリンダは吊荷が振れた
りすると、所定位置に吊荷を下ろすことが難しく、また
危険なこともあって穏やかに操作され、各シリンダを素
早く伸縮させる必要は殆どないのに対して、掘削作業で
は各シリンダの伸縮作動を素早く行う必要があり、供
給、戻り圧油の流速は早く、油圧回路の抵抗が少ない方
が望ましいという作業上の相違に基づいて生じる問題で
あって、カンバラ弁に内設されている一方向弁はその開
度が油圧により調整され、しかも油圧の圧力が所定の圧
力になって初めて圧油が流通可能になるから、操作遅れ
が生じるばかりでなく、々力損失が大きくなるという問
題点が生じる。

また、一方向弁は上記したように、その開度が油圧によ
り調整される為、低圧でその開度が不十分なときにはシ
リンダのロッドがスムーズに作動せず吊荷振れ等の操作
上の問題が生じる。

従って、本発明は上記したような問題点を解決し、移動
式クレーン構造規格を満足し得ると共に、掘削作業にお
いても操作遅れが少なく、かつ動力損失を抑えることが
できる共に、操作が容易な油圧ショベルの油圧回路とそ
の操作方向の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 第一発明に係る油圧ショベルの油圧回路の構成は、主パ
イロット操作切換弁を制御する遠隔制御弁が介装されて
なるパイロット操作回路と、該主パイロット操作切換弁
からブーム、アーム、バケット作動用シリンダに連通す
る操作回路とを備えた油圧ショベルの油圧回路におい
て、前記操作回路のブームシリンダのボトム側とアーム
シリンダのロッド側の各々に介装されるパイロット操作
逆止弁と、ブームシリンダのボトム側、アームシリンダ
のロッド側から該逆止弁の各々にパイロット油圧操作に
より連通するパイロット操作切換弁が介装されてなる逆
止弁制御回路と、前記遠隔制御弁の入口側が前記パイロ
ット操作切換弁の制御部に連通し、かつ切換えにより該
制御弁の出口側が前記制御部に連通する切換弁が介装さ
れてなるパイロット操作切換弁制御回路とを備えてなる
ことを特徴とする。

また、第二発明に係る油圧ショベルの操作方法の要旨
は、ブーム、アーム、バケット用各シリンダを遠隔制御
弁で制御される主パイロット操作切換弁により伸縮作動
自在に操作する油圧ショベルの操作方法において、前記
主パイロット操作切換弁から各々のシリンダに連通する
管路のうち、ブームシリンダのボトム側とアームシリン
ダのロッド側に介装したパイロット操作逆止弁各々を、
掘削作業を行うときには前記遠隔制御弁をとおる前のパ
イロット油圧で、またクレーン作業を行うときには遠隔
制御弁で制御されたパイロット油圧で操作しながらブー
ム、アーム各シリンダを伸縮作動自在に操作することを
特徴とする。

（作用） 本発明では、油圧ショベルの油圧回路とその操作方法を
以上の如くにしたので、切換弁が切換えられていないと
きには、遠隔制御弁に入る前のパイロット油圧がこの切
換弁をとおってパイロット操作切換弁を制御するので、
ブームシリンダのボトム側の油圧はパイロット操作切換
弁をとおってパイロット操作逆止弁を開放し、またアー
ムシリンダのロッド側の油圧はパイロット操作切換弁を
とおってパイロット操作逆止弁を開放するので、遠隔制
御弁により主パイロット操作切換弁を制御すれば各シリ
ンダは油圧ショベル専用の油圧回路と同等の油圧回路で
伸縮作動制御される。

また、切換弁が切換えられているときには、遠隔制御弁
をとおったパイロット油圧、つまり主パイロット操作切
換弁を制御するパイロット油圧がこの切換弁をとおって
パイロット操作切換弁を制御し、パイロット油圧が所定
の圧力以上になるとブームシリンダのボトム側の油圧は
パイロット操作切換弁をとおってパイロット操作逆止弁
を開放するので、シリンダのロッドはスムーズに伸縮作
動する。そして、所定の圧力以下になるとボトム側の油
圧が遮断され、パイロット操作逆止弁は逆止弁としての
逆止機能を回復する。

（実施例） 本発明の実施例を、上記し油圧回路を備えたショベルの
全体側面図の第１図と、その油圧回路の第２図とに基づ
いて以下に説明する。

即ち、第１図において示すように、油圧ショベルの本体
(1)にはブーム(2)が揺動自在に支持されており、このブ
ーム(2)の先端にはアーム(3)が揺動自在に支持されると
共に、このアーム(3)先端には、揺動自在に支持される
バケット(4)と、その先端にフックが垂設されてなるク
レーン装置(5)が支持されている。そして、ブームシリ
ンダ(6)はそのボトム側が本体(1)に、そのロッド先端が
ブーム(2)の下面側に枢着されており、またアームシリ
ンダ(7)はそのボトム側がブーム(2)の上面に、そのロッ
ド先端がアーム(3)の一端側に枢着され、さらにバケッ
トシリンダ(8)はそのボトム側がアーム(3)の上面に、そ
のロッド先端がバケット(4)のブラケットに枢着されて
いる。

次に、こような構成になるクレーン装置(5)付の油圧シ
ョベルのブームシリンダ(6)とアームシリンダ(7)との油
圧操作回路の構成を第２図に基づいて以下に説明する。

即ち、第２図において示す符号(11)は主パイロット切換
弁であり、この主パイロット切換弁(11)の一つの出口側
ポートからブームシリンダ(6)のボトム側のポートには
パイロット操作逆止弁(20)が介装されてなるボトム管路
(12)が連通し、また他方の出口側ポートからブームシリ
ンダ(6)のロッド側にはロッド管路(13)が連通してなる
操作回路(14)が配設されている。そして、前記ブームシ
リンダ(6)のボトム側からパイロット操作逆止弁(20)の
制御部に逆止弁制御回路(15)を連通させると共に、この
制御回路(15)に二つ宛の出入りポートのうち一つの宛の
ポートに管路が接続される４ポート２位置のパイロット
操作切換弁(16)を介装した。また、前記主パイロット切
換弁(11)を作動制御する遠隔制御弁(17)入口側からその
ポンプポート(P)に、また出口側から戻りポート(r)に連
通し、かつその一つの出口側のポート(a)が前記パイロ
ット操作切換弁(16)の制御部に連通する電磁切換弁(18)
が介装されてなるパイロット操作切換弁制御回路(19)を
配設してなる構成とした。

そして、アームシリンダ(7)を作動制御する油圧回路で
は、このシリンダ(7)のロッド管路(13a) に前記パイロ
ット操作逆止弁(20)と同構成のパイロット操作逆止弁(2
0a) を介装する他は、ブームシリンダ(6)を作動制御す
る油圧回路と同構成としたもので、換言すれば油圧回路
の構成上の相違は、パイロット操作逆止弁の介装位置が
ブームシリンダ(6)のボトム側か、アームシリンダ(7)の
ロッド側かというだけの相違に過ぎない。

また、本図においてはその図示省略しているが、上記し
たバケットシリンダ(8)の油圧制御回路は何れの管路に
もパイロット操作逆止弁が介装されていない回路として
ある。

なお、本図に示す符号(30)は遠隔制御弁(17)と電磁切換
弁(18)とにパイロット油圧を供給する油圧ポンプであ
り、また各シリンダ(6)、(7)、(8)に主パイロット操作
切換弁(11)を介して油圧を供給する油圧ポンプが介装さ
れているのは勿論である。

次に、以上の構成になる油圧回路の作動態様を以下に説
明する。

即ち、電磁切換弁(18)が励磁されていないときには、遠
隔制御弁(17)に入る前のパイロット油圧がこの電磁切換
弁(18)をとおってパイロット操作切換弁(16)の制御部に
供給されこの操作切換弁(16)を制御するので、ブームシ
リンダ(6)のボトム側の油圧はこの操作切換弁(16)をと
おってパイロット操作逆止弁(20)を開放し、またアーム
シリンダ(6)のロッド側の圧油はパイロット操作切換弁
(16a) をとってパイロット操作逆止弁(20a) を開放する
ので、遠隔制御弁(17)、(17a) により主パイロット操作
切換弁(11)、(11a) を各々制御すれば各シリンダ(6)、
(7)は油圧ショベル専用の油圧回路と同等の油圧回路で
伸縮作動制御される。

従って、バケット(4)による土砂等の掘削作業におい
て、通常の油圧ショベルと同等の掘削作業性能を発揮さ
せることができる。

また、電磁切換弁(18)が励磁されているときには、遠隔
制御弁(17)をとおったパイロット油圧、つまり主パイロ
ット操作切換弁(11)を制御するパイロット油圧がこれら
の電磁切換弁(18)をとってこれらのパイロット操作切換
弁(11)を制御するので、パイロット油圧が所定の圧力以
上になるとブームシリンダ(6)のボトム側の油圧はパイ
ロット操作切換弁(16)をとおってパイロット操作逆止弁
(20)を開放し、またアームシリンダ(7)側の油圧回路に
あっても、上記したブームシリンダ(6)側の油圧回路と
同様で、ロッド管路に介装されているパイロット操作逆
止弁(20a) がパイロット油圧により開放されるので、ク
レーン装置(5)により何の支障もなく吊荷作業を実施す
ることができる。

そして、遠隔制御弁(17)、(17a) が中立にされることに
よりパイロット油圧が所定の圧力以下になると、ブーム
シリンダ(6)のボトム側と、アームシリンダ(7)のロッド
側の油圧は遮断され、パイロット操作逆止弁(20)、(20
a) は逆止弁としての逆止機能を回復し、ブームシリン
ダ(6)とアームシリンダ(7)の動きは停止する。

また、これらパイロット操作逆止弁(20)、(20a) よりも
主パイロット操作切換弁(11)、(11a) 側の油圧が何らか
の原因で低下したとしても、遠隔制御弁(17)、(17a) を
中立にすることにより、パイロット操作逆止弁(20)、(2
0a) が作動して逆止弁として機能するので、ブームシリ
ンダ(6)が急激に縮小すると共に、アームシリンダ(7)が
急激に伸長したりすることなく吊荷が停止する。

次に、ボトム管路(12)の圧力が何らかの原因で異常低下
したときの作動を以下に説明する。

即ち、パイロット油圧が電磁切換弁をとおってパイロッ
ト操作切換弁の制御部に供給されており、吊荷の重量に
よりブームシリンダ(6)は押圧されているのでボトム側
の油圧は高い。

故に、パイロット操作逆止弁が開放され、ブームシリン
ダ(6)のボトム側の油圧はパイロット操作逆止弁をとお
して流れその圧力が低下する。

このようにして、パイロット操作逆止弁がその逆止機能
を回復するといった作動を繰り返すので、吊荷は降下、
停止を繰り返しながら次第に降下することになる。

なお、本実施例では４ポート２位置の電磁切換弁を用い
たが、マニュアル操作による４ポート２位置の切換弁に
置換することができる。

また、パイロット操作逆止弁を制御するのにシリンダ操
作用の油圧を活用するようにした。

この理由は、シリンダ操作用の油力の圧力としては一般
的に３５０kg／cm²であるのに対して、パイロット油圧
は４０〜５０kg／cm²であるから、パイロット油圧によ
るパイロット操作逆止弁の制御では開放が不十分になる
恐れがあった為である。

従って、パイロット油圧を高圧にすればパイロット操作
逆止弁を介装するまでもなく、電磁切換弁により直接パ
イロット操作逆止弁を制御することが可能であるが、各
機器、高圧ホース等を全て高圧用にしなければならない
のに加えて、遠隔制御弁の操作力が重くなる等の問題点
も生じるので必ずしも得策とはいえない。

また、本実施例にあってはブームシリンダが一つの油圧
ショベルを例として説明したが、ブームシリンダが二つ
のものであってもこの制御回路を並列にすればよく、従
って本発明の技術思想を何ら逸脱するものではない。

（発明の効果） 本発明では、ブームシリンダのボトム側と、アームシリ
ンダのロッド側とにパイロット操作逆止弁を介装し、こ
のパイロット操作逆止弁を切換えていないときには遠隔
制御弁をとおる前のパイロット油圧で、また切換えたと
きには前記遠隔制御弁をとおったパイロット油圧で操作
しながら両シリンダを伸縮作動操作するようにした。

故に、切換弁が切換えられていないときには遠隔制御弁
に入る前のパイロット油圧がこの切換弁をとおってパイ
ロット操作切換弁を制御するので、ブームシリンダのボ
トム側の油圧はパイロット操作切換弁をとおってパイロ
ット操作逆止弁を開放し、アームシリンダのロッド側の
油圧はパイロット操作切換弁をとおってパイロット操作
逆止弁を開放するから、両シリンダはショベル専用の油
圧回路と同等の油圧回路で伸縮作動制御され、何の支障
もなく掘削作業をすることができようになった。

また、切換弁が切換えられているときには、遠隔制御弁
をとおったパイロット油圧がこの切換弁をとおってパイ
ロット操作切換弁を制御するので、パイロット油圧が所
定の圧力以上になると、ブームシリンダのボトム側とア
ームシリンダのロッド側の油圧はパイロット操作切換弁
をとおってパイロット操作逆止弁を開放するので、特に
吊荷の降下時において吊荷が振れたりすることがなくス
ムーズにクレーン作業を行うことができた。

また、所定の圧力以下になるとブームシリンダのボトム
側とアームシリンダのロッド側の油圧が遮断されること
により、パイロット操作逆止弁は逆止弁としての逆止機
能が回復されるのでクレーン構造規格を満足させること
が可能になる。

従って、本発明によって移動式クレーン構造規格を満足
し得ると共に、掘削作業においても操作遅れが少なく、
かつ動力損失を抑えることのできる極めて優れ、かつ有
用な油圧ショベルの油圧回路とその操作方法を実現する
ことができた。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明になる油圧回路を備えた油圧ショベルの
全体側面図、第２図は本発明になる油圧回路図、第３図
は従来のカウンターバランス弁が介装されてなる油圧回
路図である。 (1)……油圧ショベル本体、(2)……ブーム、(3)……ア
ーム、(4)……バケット、(5)……クレーン装置、(6)…
…ブームシリンダ、(7)……アームシリンダ、(8)……バ
ケットシリンダ、(11)(11a) ……主パイロット操作切換
弁、(12)……ボトム管路、(13)(13a) ……ロッド管路、
(14)……シリンダ操作回路、(15)……パイロット操作逆
止弁制御回路、(16)(16a) ……パイロット操作切換弁、
(17)(17a) ……遠隔制御弁、(18)(18a) ……電磁切換
弁、(19)……パイロット操作切換弁制御回路、(20)(20
a) ……パイロット操作逆止弁、(30)……油圧ポンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主パイロット操作切換弁を制御する遠隔制
   御弁が介装されてなるパイロット操作回路と、該主パイ
   ロット操作切換弁からブーム、アーム、バケット作動用
   シリンダに連通する操作回路とを備えた油圧ショベルの
   油圧回路において、 前記操作回路のブームシリンダのボトム側とアームシリ
   ンダのロッド側の各々に介装されるパイロット操作逆止
   弁と、ブームシリンダのボトム側、アームシリンダのロ
   ッド側から該逆止弁の各々にパイロット油圧操作により
   連通するパイロット操作切換弁が介装されてなる逆止弁
   制御回路と、前記遠隔制御弁の入口側が前記パイロット
   操作切換弁の制御部に連通し、かつ切換えにより該制御
   弁の出口側が前記制御部に連通する切換弁が介装されて
   なるパイロット操作切換弁制御回路とを備えてなること
   を特徴とする油圧ショベルの油圧回路。
2. 【請求項２】ブーム、アーム、バケット用各シリンダを
   遠隔制御弁で制御される主パイロット操作切換弁により
   伸縮作動自在に操作する油圧ショベルの操作方法におい
   て、 前記主パイロット操作切換弁から各々のシリンダに連通
   する管路のうち、ブームシリンダのボトム側とアームシ
   リンダのロッド側に介装したパイロット操作逆止弁各々
   を、掘削作業を行うときには前記遠隔制御弁をとおる前
   のパイロット油圧で、またクレーン作業を行うときには
   遠隔制御弁で制御されたパイロット油圧で操作しながら
   ブーム、アーム各シリンダを伸縮作動自在に操作するこ
   とを特徴とする油圧ショベルの操作方法。