JPH07158616A - 流体シリンダ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転弁53がどのような位置で停止していて
も、制御弁 100を振動位置Ｓに切換えたときのバケット
シリンダ20のヘッド側室38ａからの流体抜けを阻止す
る。 【構成】 共通のスイッチ 112をオンとすることで電
動モータ77、開閉弁48に同時に電力を供給し、電動モー
タ77の起動（回転弁53の回転開始）と開閉弁48の開への
切換わりをほぼ同時としたので、制御弁 100の振動位置
Ｓへの切換わりは、流体圧のパイロット通路 103を通じ
ての伝達時間、制御弁 100の動作時間の合計だけ電動モ
ータ77の起動より遅れることになり、電動モータ77の回
転が立ち上がって増速している最中となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、流体シリンダを振動
させながら作動させることができる流体シリンダ制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、土木建設機械、例えば油圧ショ
ベルは土砂の掘り起こし、地固め、杭打ち作業などを行
う際に用いられているが、このような作業は、該油圧シ
ョベルのブーム、アーム、バケットシリンダを適宜作動
させてバケットにより土砂をすくい取りあるいは地面、
杭を押し付けることにより行っている。ここで、前述の
ように土砂を掘り起こしているときにバケットが大きな
石に突き当たると、該バケットに高周波の振動を与えて
掘削力を増大させてやれば、大きな石であってもこれを
簡単に掘り出せることが経験的に知られており、また、
地固め、杭打ちを行うときあるいはバケットに付着して
いる土砂を振り落とすときにも、バケットに高周波の振
動を与えればこれらの作業が迅速かつ良好に行えること
が知られている。

【０００３】このため、本出願人は平成 5年11月12日提
出の特許願、土木建設機械の作業シリンダ用流体回路に
おいて、ピストンによってヘッド側室とロッド側室とに
仕切られたシリンダ室を内部に有する流体シリンダと、
流体源および排出源に接続された切換弁と、切換弁と流
体シリンダのヘッド側室とを接続し、切換弁の切換えに
よって流体源からの流体をヘッド側室に供給あるいはヘ
ッド側室からの流体を排出源に排出する一方の給排通路
と、切換弁と流体シリンダのロッド側室とを接続し、前
記一方の給排通路と対をなすとともに、切換弁の切換え
によって流体源からの流体をロッド側室に供給あるいは
ロッド側室からの流体を排出源に排出する他方の給排通
路と、流体源に接続されるとともに途中に開閉弁が設け
られ、該開閉弁が開となったとき流体源からの流体を導
く供給通路と、排出源に接続された排出通路と、一対の
接続通路と供給、排出通路との間に介装され、回転する
ことにより一方の接続通路と供給通路同士および他方の
接続通路と排出通路同士が接続した状態と、一方の接続
通路と排出通路同士および他方の接続通路と供給通路同
士が接続した状態とに交互に高周波で繰り返し切換える
回転弁と、途中に流量調節弁が介装された流体通路を介
して開閉弁に接続され、開閉弁が開となったとき、流体
源からの流体により作動することで回転弁に回転駆動力
を付与する流体モータと、流体シリンダのヘッド側室に
接続された一方の連通通路と、流体シリンダのロッド側
室に接続され、前記一方の連通通路と対をなす他方の連
通通路と、他方の給排通路の途中に介装されるととも
に、前記一対の接続通路と一対の連通通路との間に介装
され、他方の給排通路を連通するとともに、接続通路、
連通通路間を遮断する通常位置と、他方の給排通路を遮
断するとともに、一方の接続通路と一方の連通通路同士
および他方の接続通路と他方の連通通路同士を連通する
振動位置とに位置することができる制御弁と、前記開閉
弁が開となったとき、流体源からの流体を制御弁に導き
該制御弁を通常位置から振動位置に切換えるパイロット
通路と、を備えたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな流体シリンダの制御装置にあっては、流体源からの
流体を流体シリンダのヘッド側室に供給し、例えばバケ
ットにより地面を押し付けているとともに、一方の接続
通路と排出通路同士および他方の接続通路と供給通路同
士が接続された状態で回転弁が停止しているときに開閉
弁を開とすると、制御弁が通常位置から振動位置に切換
わった後、多少の時間遅れがあって流体モータが作動
（回転弁が回転）し始める場合があるため、この時間遅
れの間においては流体シリンダのヘッド側室から多量の
流体が回転弁を通じて排出源に抜け、例えばバケットに
よる押し付けができなくなってしまうという問題点が生
じる場合がある。これは、開閉弁と流体モータとを接続
する流体通路には、開閉弁と制御弁とを接続するパイロ
ット通路に比較して流体の流れを制限する流量調節弁が
余分に介装されており、しかも、流体モータの回転部位
の慣性質量は制御弁の移動部位（スプール）の慣性質量
よりかなり大きいためである。

【０００５】この発明は、回転弁がどのような位置で停
止していても、制御弁を振動位置に切換えたときの流体
シリンダのヘッド側室からの流体抜けを阻止することが
できる流体シリンダ制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は、ピス
トンによってヘッド側室とロッド側室とに仕切られたシ
リンダ室を内部に有する流体シリンダと、流体源および
排出源に接続された切換弁と、切換弁と流体シリンダの
ヘッド側室とを接続し、切換弁の切換えによって流体源
からの流体をヘッド側室に供給あるいはヘッド側室から
の流体を排出源に排出する一方の給排通路と、切換弁と
流体シリンダのロッド側室とを接続し、前記一方の給排
通路と対をなすとともに、切換弁の切換えによって流体
源からの流体をロッド側室に供給あるいはロッド側室か
らの流体を排出源に排出する他方の給排通路と、流体源
に接続されるとともに途中に電磁式開閉弁が設けられ、
該開閉弁が開となったとき流体源からの流体を導く供給
通路と、排出源に接続された排出通路と、一対の接続通
路と供給、排出通路との間に介装され、回転することに
より一方の接続通路と供給通路同士および他方の接続通
路と排出通路同士が接続した状態と、一方の接続通路と
排出通路同士および他方の接続通路と供給通路同士が接
続した状態とに交互に高周波で繰り返し切換える回転弁
と、回転弁に回転駆動力を付与する電動モータと、流体
シリンダのヘッド側室に接続された一方の連通通路と、
流体シリンダのロッド側室に接続され、前記一方の連通
通路と対をなす他方の連通通路と、他方の給排通路の途
中に介装されるとともに、前記一対の接続通路と一対の
連通通路との間に介装され、他方の給排通路を連通する
とともに、接続通路、連通通路間を遮断する通常位置
と、他方の給排通路を遮断するとともに、一方の接続通
路と一方の連通通路同士および他方の接続通路と他方の
連通通路同士を連通する振動位置とに位置することがで
きる制御弁と、前記開閉弁が開となったとき、流体源か
らの流体を制御弁に導き該制御弁を通常位置から振動位
置に切換えるパイロット通路と、オンとなったとき、開
閉弁および電動モータ双方に電源からの電力を同時に供
給し、開閉弁を開に切換えるとともに電動モータを作動
して回転弁を回転させる共通スイッチと、を備えること
により達成することができる。

【０００７】

【作用】今、流体源からの高圧流体が切換弁、一方の給
排通路を通じて流体シリンダのヘッド側室に流入し、ピ
ストンを突出側に移動させるとともに、流体シリンダの
ロッド側室から流出した低圧の戻り流体が、他方の給排
通路、通常位置の制御弁、切換弁を通じて排出源に排出
されており、また、回転弁は排出通路と一方の接続通路
とが、供給通路と他方の接続通路とが接続されていると
する。次に、このようにピストンが突出側に移動してい
る途中で流体シリンダのピストンを高周波で振動させよ
うとする場合には、まず、スイッチをオンに切換え、電
源からの電力を電磁式開閉弁および電動モータの双方に
同時に供給する。これにより、電磁式開閉弁は開に切換
わり、これとほぼ同時に電動モータが起動する。そし
て、前述のように開閉弁が開に切換わると、流体源から
の流体がパイロット通路を通じて制御弁に導かれ、該制
御弁を通常位置から振動位置に切換えて、他方の給排通
路を途中で遮断するとともに、一方の接続通路と一方の
連通通路同士および他方の接続通路と他方の連通通路同
士とを連通する。このとき、回転弁にも流体源からの流
体が供給される。ここで、このように制御弁が通常位置
から振動位置に切換わった後も回転弁が多少の時間だけ
殆ど回転せず、排出通路と一方の接続通路とを接続し続
けるときには、流体シリンダのヘッド側室内の多量の流
体が一方の連通通路、制御弁、一方の接続通路、回転
弁、排出通路を通じて排出源に抜け出てしまうおそれが
ある。しかしながら、この発明においては、前述のよう
に電動モータおよび電磁式開閉弁に同時に電源からの電
力を供給するようにしているので、該電動モータの起動
（回転弁の回転開始）と開閉弁の開への切換わりはほぼ
同時に行われる。そして、このように開閉弁が開に切換
わった後、流体源からの流体圧がパイロット通路を通じ
て制御弁に伝達され、該制御弁が振動位置に切換わるの
で、制御弁の振動位置への切換わりは、流体圧がパイロ
ット通路を伝達されるのに要する時間および制御弁の切
換わりに必要な動作時間の合計時間だけ電動モータの起
動より遅れることになる。この結果、電動モータの回転
（回転弁の回転）が立ち上がって増速している最中に制
御弁が振動位置に切換わることになり、前述のように多
量の流体が流体シリンダのヘッド側室から抜け出るよう
なことはない。そして、前述のように回転弁が電動モー
タによって定速で駆動回転されると、一方の接続通路と
供給通路同士および他方の接続通路と排出通路同士が接
続した状態と、一方の接続通路と排出通路同士および他
方の接続通路と供給通路同士が接続した状態と、に交互
に高周波で繰り返し切換えられる。この結果、一方の接
続通路、一方の連通通路、流体シリンダのヘッド側室
と、他方の接続通路、他方の連通通路、流体シリンダの
ロッド側室と、に交互に流体源からの流体が繰り返し供
給される。この結果、流体シリンダのピストンに突出側
および引っ込み側に向かう流体力が繰り返し作用し、結
果として、該ピストンは突出側に移動する状態で前後に
高周波で振動する。なお、切換弁を切換えて流体源と他
方の給排通路、排出源と一方の給排通路を接続し、流体
シリンダのロッド側室に流体源からの高圧流体を供給し
ているときに、スイッチをオンとすると、流体シリンダ
のピストンを停止位置を中心として前後に高周波で振動
させることができる。また、前記切換弁が中立位置に切
換えられ流体シリンダのロッド側室に流体源からの高圧
流体が供給されていないときに、スイッチをオンとして
も、同様にピストンを停止位置を中心として前後に高周
波で振動させることができる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の第１実施例を図面に基づい
て説明する。図１において、10は土木建設機械としての
油圧ショベルであり、この油圧ショベル10はクローラ12
が走行することにより前進あるいは後退する走行フレー
ム11を有する。この走行フレーム11上には水平面内で旋
回することができる旋回フレーム13が支持され、この旋
回フレーム13にはブームシリンダ14によって上下に揺動
するブーム15の基端が連結されている。このブーム15の
先端にはアームシリンダ16によって上下に揺動するアー
ム17の基端部が連結され、このアーム17の先端にはピン
18を介して土砂の掘り起こし等を行うバケット19が連結
されている。20はヘッド側がアーム17の基端に連結され
た流体シリンダとしてのバケットシリンダであり、この
バケットシリンダ20のピストンロッド21の先端は、一端
がピン22を介してアーム17の先端部に連結されたブラケ
ット23の他端部にピン24を介して連結されている。25は
ブラケット23とバケット19との間に介装された連結ロッ
ドであり、この連結ロッド25の基端は前記ピン24に連結
され、その先端部はピン26を介してバケット19に連結さ
れている。そして、このバケット19は前記バケットシリ
ンダ20が作動することにより、ピン18を中心として上下
に揺動する。

【０００９】図２において、30は油圧ショベル10の旋回
フレーム13の運転台に設置された手動の４ポート３位置
切換弁であり、この切換弁30と旋回フレーム13に設置さ
れた流体源としての流体ポンプ31および排出源としての
タンク32とはそれぞれ供給通路33および排出通路34によ
って接続されている。なお、35は流体ポンプ31とタンク
32とを接続する吸込通路、36は供給通路33とタンク32と
の間に介装されたリリーフ弁である。また、前記バケッ
トシリンダ20は内部にシリンダ室38が形成され、このシ
リンダ室38は該シリンダ室38内に摺動可能に収納される
とともに前記ピストンロッド21が連結されたピストン39
によってヘッド側室38ａとロッド側室38ｂとに仕切られ
ている。前記切換弁30とバケットシリンダ20のヘッド側
室38ａとは一方の給排通路41によって接続され、この給
排通路41は切換弁30の切換えによって流体ポンプ31から
の流体をヘッド側室38ａに供給あるいはヘッド側室38ａ
からの流出流体をタンク32に排出する。また、前記切換
弁30とバケットシリンダ20のロッド側室38ｂとは一方の
給排通路41と対をなす他方の給排通路42によって接続さ
れ、この給排通路42は切換弁30の切換えによって流体ポ
ンプ31からの流体をロッド側室38ｂに供給あるいはロッ
ド側室38ｂからの流出流体をタンク32に排出する。

【００１０】45は吸い込み通路46を介してタンク47に接
続された流体源としての流体ポンプあり、この流体ポン
プ45と電磁式開閉弁48との間は第１供給路49により接続
され、この第１供給路49の途中とタンク47との間にはリ
リーフ弁50が介装されている。53は回転弁であり、この
回転弁53と前記開閉弁48とは第２供給路54によって接続
され、この第２供給路54の途中には流量調節弁55（流量
調整弁でもよい）が介装されている。前述した第１、第
２供給路49、54は全体として、流体ポンプ45に接続され
るとともに途中に開閉弁48が設けられ、該開閉弁48が開
となったとき流体ポンプ45からの流体を導く供給通路56
を構成する。また、60は回転弁53と排出源としてのタン
ク61とを接続する排出通路、62は前記回転弁53に接続さ
れた一方の接続通路、63は前記回転弁53に接続され前記
一方の接続通路62と対をなす他方の接続通路である。こ
の結果、前記回転弁53はこれら一対の接続通路62、63と
前記供給通路56、排出通路60との間に介装されることに
なり、この回転弁53が回転することにより、一方の接続
通路62と供給通路56同士および他方の接続通路63と排出
通路60同士が接続した状態と、一方の接続通路62と排出
通路60同士および他方の接続通路63と供給通路56同士が
接続した状態とに交互に高周波で繰り返し切換えられ
る。

【００１１】図２、３、４、５、６、７、８、９におい
て、前記回転弁53は内部に軸方向に延びる断面円形の弁
室68が形成されたケース本体67を有し、この弁室68の基
端開口はケース本体67の基端に固定されたカバー69によ
って閉止されている。前述したケース本体67、カバー69
は全体として、回転弁53のケーシング70を構成する。前
記弁室68内には内部に排出穴73が形成された回転弁体74
が収納され、この回転弁体74は弁室68に収納されたスラ
ストベアリング75によってケーシング70に軸線回りに回
転できるよう支持されている。なお、76は弁室68に収納
されたオイルシールである。77は外周にスプラインが形
成された出力軸78を有する直流電動モータであり、この
電動モータ77は前記ケーシング70の先端に固定されてい
る。そして、この電動モータ77の出力軸78は前記回転弁
体74の先端に形成されたスプライン穴79にスプライン結
合されながら挿入されている。この結果、電動モータ77
が作動して出力軸78が回転すると、この電動モータ77か
ら回転弁53、詳しくは回転弁体74に回転駆動力が付与さ
れる。

【００１２】83は弁室68の内周と回転弁体74の外周との
間、詳しくは回転弁体74の外周に形成された周方向に連
続して延びる排出環状溝であり、この排出環状溝83の底
面には排出穴73に連通する半径方向に延びた複数の連通
孔84が形成されている。85はケーシング70内、詳しくは
カバー69内に形成され、一端が排出穴73に連通し他端が
カバー82の外周に開口した排出通路であり、この排出通
路85の他端開口は前記排出通路60に接続されている。そ
して、この排出通路85は排出環状溝83から流出した流体
を連通孔84、排出穴73を通じてタンク61に排出する。88
は弁室68の内周と回転弁体74の外周との間、ここでは回
転弁体74の外周で排出環状溝83より先端側に設けられた
供給環状溝であり、この供給環状溝88は周方向に連続し
て延びている。89はケーシング70内、詳しくはケース本
体67、カバー69内に形成された供給通路であり、この供
給通路89の一端は前記供給環状溝88に連通し、他端はカ
バー69の外周に開口している。そして、この供給通路89
の他端開口は前記供給通路56、詳しくは第２供給路54に
接続され、これにより、この供給通路89は流体ポンプ45
からの高圧流体を供給環状溝88に供給する。

【００１３】93は回転弁体74の外周に周方向に等距離離
れて形成された複数の第１凹溝であり、これらの第１凹
溝93は供給環状溝88から排出環状溝83に向かって軸方向
に延びている。94は回転弁体74の外周に周方向に等距離
離れて形成され、前記第１凹溝93と周方向に交互に配置
された複数の第２凹溝であり、これらの第２凹溝94は排
出環状溝83から供給環状溝88に向かって軸方向に延び、
供給環状溝88に近接する先端部が第１凹溝93の排出環状
溝83に近接する先端部と周方向に重なり合っている。9
7、98はケーシング70内、詳しくはケース本体67内に形
成された複数、ここでは２本の誘導通路であり、これら
の誘導通路97、98の一端は第１、第２凹溝93、94同士の
重なり合い部に対向するよう弁室68の内周に開口し、そ
の他端がケース本体67の外側面に開口するとともに、前
記接続通路62、63にそれぞれ接続されている。そして、
これらの誘導通路97、98は第１凹溝93からの流体を接続
通路62に誘導するとともに、接続通路63から第２凹溝94
への流体を誘導する。前述した回転弁53および電動モー
タ77は全体として、切換え手段99を構成する。

【００１４】再び、図２において、 100は前記他方の給
排通路42の途中に介装された制御弁であり、この制御弁
100には前記接続通路62、63が接続されている。また、
この制御弁 100には互いに対をなす一方および他方の連
通通路 101、 102の一端が接続され、前記一方の連通通
路 101の他端はバケットシリンダ20のヘッド側室38ａに
接続され、他方の連通通路 102の他端は他方の給排通路
42を介してバケットシリンダ20のロッド側室38ｂに接続
されている。この結果、制御弁 100は一対の接続通路6
2、63と一対の連通通路 101、 102との間に介装されて
いることになる。103は前記開閉弁48と制御弁 100とを
接続するパイロット通路であり、このパイロット通路 1
03は、開閉弁48が開となったとき、流体ポンプ45から吐
出された高圧流体を制御弁 100に導き、該制御弁 100を
スプリング 104に対抗して通常位置Ｔから振動位置Ｓに
切換える。ここで、前記切換弁 100が通常位置Ｔに位置
しているときには、他方の給排通路42は連通するととも
に、一方の接続通路62と一方の連通通路 101同士および
他方の接続通路63と他方の連通通路 102同士はそれぞれ
遮断され、逆に、切換弁 100が振動位置Ｓに位置してい
るときには、他方の給排通路42は遮断されるとともに、
一方の接続通路62と一方の連通通路 101同士および他方
の接続通路63と他方の連通通路 102同士はそれぞれ連通
する。

【００１５】110は12Ｖまたは24Ｖの直流電源であり、
この電源 110にはリード線 111を通じて前記電磁式開閉
弁48および電動モータ77が並列に接続されている。 112
はリード線 111の途中に介装され、これら開閉弁48、電
動モータ77の作動を制御する共通スイッチであり、この
スイッチ 112がオンとなると、開閉弁48および電動モー
タ77の双方に電源 110からの電力が同時に供給され、開
閉弁48を開に切換えるとともに電動モータ77を作動して
回転弁53を回転させる。 113は電動モータ77に電力を供
給するリード線 111の途中に介装された速度調整手段で
あり、この速度調整手段 113は連続式可変抵抗器 114を
有する。そして、この速度調整手段 113は前記可変抵抗
器 114の抵抗値を連続的に変化させることで、電動モー
タ77の回転数（回転弁53の切換え速度、ひいてはバケッ
トシリンダ20の振動数）を所望の値に変更することがで
きるとともに、電動モータ77が所定の回転数以下で回転
しないように制御し、電動モータ77の起動時におけるバ
ケットシリンダ20の振動数を油圧ショベル10の共振周波
数に合致しないようにこれより高い値に設定する。

【００１６】次に、この発明の第１実施例の作用につい
て説明する。今、油圧ショベル10のバケット19によって
土砂を掘り起こしているとする。このときには切換弁30
は交差流れ位置に切換えられており、一方、制御弁 100
は通常位置Ｔに位置し、他方の給排通路42を連通すると
ともに、一方の接続通路62、連通通路 101同士および他
方の接続通路63、連通通路 102同士を遮断している。こ
の結果、流体ポンプ31から吐出された高圧流体は切換弁
30、一方の給排通路41を通じてバケットシリンダ20のヘ
ッド側室38ａに流入し、ピストン39、ピストンロッド21
を突出側に移動させ、バケット19を前述のように掘り起
こし側に回動させる。このとき、バケットシリンダ20の
ロッド側室38ｂから流出した低圧の戻り流体は、制御弁
100が通常位置Ｔであるため連通している他方の給排通
路42、切換弁30、排出通路34を通じてタンク32に排出さ
れる。また、このとき、回転弁53の回転弁体74は、誘導
通路97と第２凹溝94同士および誘導通路98と第１凹溝93
同士が連通した位置で停止し、この結果、排出通路60と
一方の接続通路62とが、また、供給通路56と他方の接続
通路63とが接続されていると仮定する。

【００１７】次に、このようにピストン39が突出側に移
動し掘り起こしを行っている途中に、バケット19が大き
な石に突き当たり、掘り起こしが簡単にできなくなる
と、バケットシリンダ20のピストン39を高周波で振動さ
せ掘削力を増加させる。この場合には、まず、スイッチ
112をオンに切換え、電源 110からの電力をリード線 1
11を通じて開閉弁48および電動モータ77の双方に同時に
供給する。これにより、開閉弁48は開に切換わり、これ
とほぼ同時に電動モータ77が起動し回転弁53が回転を開
始する。そして、前述のように開閉弁48が開に切換わる
と、流体ポンプ45から吐出された高圧流体が第１供給路
49、パイロット通路 103を通じて制御弁 100に導かれ、
該制御弁 100をスプリング 104に対抗して通常位置Ｔか
ら振動位置Ｓに切換える。これにより、他方の給排通路
42が途中で遮断され、一方の接続通路62と連通通路 101
同士および他方の接続通路63と連通通路 102同士がそれ
ぞれ連通される。

【００１８】また、前記開閉弁48が開に切換わることに
よって、流体ポンプ45からの高圧流体は供給通路56を通
じて回転弁53の供給通路89にも供給される。ここで、こ
のように制御弁 100が通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換
わった後も回転弁53が多少の時間だけ殆ど回転せず、排
出通路60と一方の接続通路62とを接続し続けるときに
は、バケットシリンダ20のヘッド側室38ａ内の多量の流
体が一方の連通通路 101、制御弁 100、一方の接続通路
62、回転弁53、排出通路60を通じてタンク61に抜け出て
しまうおそれがある。しかしながら、この実施例におい
ては、前述のように電動モータ77および開閉弁48に同時
に電源 110からの電力を供給するようにしているので、
該電動モータ77の起動（回転弁53の回転開始）と開閉弁
48の開への切換わりはほぼ同時に行われる。そして、こ
のように開閉弁48が開に切換わった後、流体ポンプ45か
らの流体圧がパイロット通路 103を通じて制御弁 100に
伝達され、該制御弁 100が振動位置Ｓに切換わるので、
制御弁 100の振動位置Ｓへの切換わりは、流体圧がパイ
ロット通路 103を伝達されるのに要する時間および制御
弁 100の切換わりに必要な動作時間の合計時間だけ電動
モータ77の起動より遅れることになる。この結果、電動
モータ77の回転（回転弁53の回転）が立ち上がって増速
している最中に制御弁 100が振動位置Ｓに切換わること
になり、前述のように多量の流体がバケットシリンダ20
のヘッド側室38ａから抜け出るようなことはない。そし
て、回転弁53の供給環状溝88に流体ポンプ45から吐出さ
れた流体が到達したとき、回転弁体53が初期の停止位置
から若干回転し、誘導通路97と第１凹溝93同士および誘
導通路98と第２凹溝94同士が連通しているとすると、供
給通路56内の高圧流体は一方の接続通路62、制御弁 10
0、一方の連通通路 101を通じてバケットシリンダ20の
ヘッド側室38ａに供給されるとともに、バケットシリン
ダ20のロッド側室38ｂ内の流体が他方の給排通路42、他
方の連通通路 102、制御弁 100、他方の接続通路63、排
出通路60を通じてタンク61に排出される。この結果、バ
ケットシリンダ20のヘッド側室38ａには、常時供給され
ている流体ポンプ31からの高圧流体の他に流体ポンプ45
からの高圧流体も流入し、ピストン39およびピストンロ
ッド21が通常より僅かに多く突出する。

【００１９】次に、前述した電動モータ77からの回転駆
動力を受けて回転弁体74がさらに若干回転すると、今ま
で第１凹溝93に連通していた誘導通路97は第２凹溝94
に、また、第２凹溝94に連通していた誘導通路98は第１
凹溝93に連通するようになり、流体ポンプ45からの高圧
流体がバケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流入する
ようになる。このとき、バケットシリンダ20のヘッド側
室38ａ内の流体はタンク61に排出される。この結果、バ
ケットシリンダ20のヘッド側室38ａは流体ポンプ31から
高圧流体が供給されているにも拘らず圧力が低下すると
ともに、ロッド側室38ｂは高圧となってピストン39およ
びピストンロッド21が僅かに引っ込む。

【００２０】次に、電動モータ77により回転弁体74が同
一方向にさらに若干回転すると、再び第１凹溝93が誘導
通路97に、第２凹溝94が誘導通路98にそれぞれ連通する
ようになり、流体ポンプ45からの高圧流体がバケットシ
リンダ20のヘッド側室38ａに流入するようになる。この
ように開閉弁48が開に切換わるとともに、電動モータ77
が定速で回転するようになると、一方の接続通路62と供
給通路56同士を接続するとともに、他方の接続通路63と
排出通路60同士を接続した状態と、一方の接続通路62と
排出通路60同士を接続するとともに、他方の接続通路63
と供給通路56同士を接続した状態と、に交互に高周波で
繰り返し切換えられ、一方の接続通路62、一方の連通通
路 101、バケットシリンダ20のヘッド側室38ａと、他方
の接続通路63、他方の連通通路 102、バケットシリンダ
20のロッド側室38ｂとに交互に流体ポンプ45からの高圧
流体が繰り返し供給される。この結果、バケットシリン
ダ20のピストン39に突出側および引っ込み側に向かう流
体力が繰り返し作用し、結果として、該ピストン39は突
出側に移動する状態で前後に高周波で振動する。これに
より、バケット19は石に押し付けられながら高周波で振
動して掘削力が増大し、大きな石に突き当たっていて
も、これを容易に掘り起こすことができるようになるの
である。ここで、前記速度調整手段 113は、通電初期か
ら該電動モータ77に所定の電力を供給して該電動モータ
77を急速に所定の回転数まで立ち上げるようにしている
ので、電動モータ77の起動時におけるバケットシリンダ
20の振動数は油圧ショベル10の共振周波数を一瞬の間に
通過し、バケットシリンダ20が油圧ショベル10と共振す
るような事態は防止される。このようにして大きな石を
掘り起こすと、スイッチ 112をオフに切換えることによ
り、開閉弁48を開から閉に切換えて制御弁 100を振動位
置Ｓから通常位置Ｔに切換えるとともに、電動モータ77
の回転を停止させ、バケットシリンダ20に流体ポンプ31
からの流体のみを供給するようにする。また、前述のよ
うな大きな石の掘り返し時ではなく、バケット19によっ
て地固めを行うときにバケットシリンダ20、バケット19
を振動させ、地固めを迅速かつ良好に行うようにしても
よい。

【００２１】このようにしてバケット19により土砂をす
くい取ると、旋回フレーム13を適宜旋回させるととも
に、ブームシリンダ14、アームシリンダ16を適宜作動さ
せ、バケット19を排出位置の直上まで移動させる。次
に、バケット19を反転してすくい上げられた土砂をバケ
ット19から排出するが、この場合には、切換弁30を平行
流れ位置に切換え、流体ポンプ31と他方の給排通路42と
を接続するとともに、タンク32と一方の給排通路41とを
接続し、バケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流体ポ
ンプ31からの高圧流体を供給してピストン39、ピストン
ロッド21を引っ込み側に移動させる。このとき、バケッ
トシリンダ20のヘッド側室38ａから流出した低圧の戻り
流体は一方の給排通路41を通じてタンク32に排出され
る。なお、このような反転の途中において、バケット19
に付着している土砂を振り落とす場合には、バケット19
が適当な位置まで回動したとき、スイッチ 112をオンに
切換えることにより、開閉弁48を閉から開に切換えて制
御弁 100を通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換える。この
結果、流体ポンプ45からの高圧流体は回転弁53の前述と
同様の作動によってバケットシリンダ20のヘッド側室38
ａおよびロッド側室38ｂに交互に高周波で繰り返し供給
される。この結果、ピストン39は前述のように突出側に
移動する状態ではなく、当該停止した位置を中心として
前後に高周波で振動し、バケット19から土砂を振り落す
のである。また、前記切換弁30が中立位置に切換えられ
バケットシリンダ20のロッド側室38ｂに流体ポンプ31か
らの高圧流体が供給されていないときにスイッチ 112を
オンとしても、同様にピストン39を停止位置を中心とし
て前後に高周波で振動させることができる。

【００２２】図１０はこの発明の第２実施例を示す図で
ある。この実施例においては、前記第１実施例のもの
に、切換弁30と制御弁 100との間の他方の給排通路42と
制御弁 100とを接続するパイロット通路 121を追加する
とともに、第１実施例における速度調整手段 113の可変
抵抗器 114の代わりに切換え可能な複数（３個）の抵抗
器 123を設けたものである。このようにパイロット通路
121を設けると、他方の給排通路42が高圧であるとき、
該他方の給排通路42内の高圧流体が制御弁 100に供給さ
れ、該制御弁 100が通常位置Ｔに流体的にロックされる
のである。この結果、ピストン39が引っ込み側に移動し
ているときに制御弁 100が通常位置Ｔから振動位置Ｓに
切換わるのを阻止することができ、流体回路をピストン
39の突出側への移動時のみの振動付与に特殊化すること
ができる。また、前述のように速度調整手段 113に切換
え可能な複数（３個）の抵抗器 123を設けると、電動モ
ータ77を容易に３段階で回転させる、即ち、バケットシ
リンダ20を油圧ショベル10の共振周波数より多少高い低
周波数、杭打ちを行う場合に適切な中間周波数および大
きな石の掘り起こしを行う場合に適切な高周波数の３段
階で振動させることができる。

【００２３】なお、前述の実施例においては、流体シリ
ンダをバケットシリンダ20とし、バケット19によって大
きな石を掘り起こす際に該バケット19を振動させるよう
にしたが、この発明においては、流体シリンダをアーム
シリンダ16とし、バケット19によって斜面の地固めを行
っているとき、アームシリンダ16のピストンを振動させ
ることにより、該斜面の地固めを迅速かつ良好に行うよ
うにしてもよく、あるいは、流体シリンダをブームシリ
ンダ14とし、バケット19によって杭打ちを行っていると
き、ブームシリンダ14のピストンを振動させて杭打ちを
迅速かつ良好に行うようにしてもよい。なお、このと
き、ブームシリンダ14は通常２本設置されているので、
前述のような流体回路を２組並列に設け、これら２本の
ブームシリンダ14を別々に制御してもよく、あるいは、
前述のような流体回路を１組設けるとともに、途中から
分岐させて２本のブームシリンダ14を一括して制御する
ようにしてもよい。さらに、前述の実施例おいては、流
体ポンプ31、45およびタンク32、47、61をそれぞれ別体
としたが、まとめて１個の流体ポンプ、タンクとしても
よい。また、このような流体シリンダ制御装置は、振動
が必要な如何なる流体シリンダにも適用することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、回転弁がどのような位置で停止していても、制御弁
を振動位置に切換えたときの流体シリンダのヘッド側室
からの流体抜けを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を油圧ショベルに適用し
た状態を示す概略全体正面図である。

【図２】その回路図である。

【図３】回転弁近傍の正面断面図である。

【図４】図３のＡーＡ矢視断面図である。

【図５】図３のＢーＢ矢視断面図である。

【図６】図３のＣーＣ矢視断面図である。

【図７】図３のＤーＤ矢視断面図である。

【図８】図３のＥーＥ矢視断面図である。

【図９】図３のＦーＦ矢視断面図である。

【図１０】この発明の第２実施例の回路図である。

【符号の説明】

20…流体シリンダ 30…切換弁 31、45…流体源 32、61…排出源 38…シリンダ室 38ａ…ヘッド側室 38ｂ…ロッド側室 39…ピストン 41…一方の給排通路 42…他方の給排通路 45…開閉弁 53…回転弁 56…供給通路 60…排出通路 62…一方の接続通路 63…他方の接続通路 77…電動モータ 100…制御弁 101…一方の連通通路 102…他方の連通通路 103…パイロット通路 110…電源 112…スイッチ Ｔ…通常位置 Ｓ…振動位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストン39によってヘッド側室38ａとロッ
   ド側室38ｂとに仕切られたシリンダ室38を内部に有する
   流体シリンダ20と、流体源31および排出源32に接続され
   た切換弁30と、切換弁30と流体シリンダ20のヘッド側室
   38ａとを接続し、切換弁30の切換えによって流体源31か
   らの流体をヘッド側室38ａに供給あるいはヘッド側室38
   ａからの流体を排出源32に排出する一方の給排通路41
   と、切換弁30と流体シリンダ20のロッド側室38ｂとを接
   続し、前記一方の給排通路41と対をなすとともに、切換
   弁30の切換えによって流体源31からの流体をロッド側室
   38ｂに供給あるいはロッド側室38ｂからの流体を排出源
   32に排出する他方の給排通路42と、流体源45に接続され
   るとともに途中に電磁式開閉弁48が設けられ、該開閉弁
   48が開となったとき流体源45からの流体を導く供給通路
   56と、排出源61に接続された排出通路60と、一対の接続
   通路62、63と供給、排出通路56、60との間に介装され、
   回転することにより一方の接続通路62と供給通路56同士
   および他方の接続通路63と排出通路60同士が接続した状
   態と、一方の接続通路62と排出通路60同士および他方の
   接続通路63と供給通路56同士が接続した状態とに交互に
   高周波で繰り返し切換える回転弁53と、回転弁53に回転
   駆動力を付与する電動モータ77と、流体シリンダ20のヘ
   ッド側室38ａに接続された一方の連通通路 101と、流体
   シリンダ20のロッド側室38ｂに接続され、前記一方の連
   通通路 101と対をなす他方の連通通路102と、他方の給
   排通路42の途中に介装されるとともに、前記一対の接続
   通路62、63と一対の連通通路101、102との間に介装さ
   れ、他方の給排通路42を連通するとともに、接続通路6
   2、63、連通通路101、102間を遮断する通常位置Ｔと、
   他方の給排通路42を遮断するとともに、一方の接続通路
   62と一方の連通通路 101同士および他方の接続通路63と
   他方の連通通路 102同士を連通する振動位置Ｓとに位置
   することができる制御弁 100と、前記開閉弁48が開とな
   ったとき、流体源45からの流体を制御弁 100に導き該制
   御弁 100を通常位置Ｔから振動位置Ｓに切換えるパイロ
   ット通路 103と、オンとなったとき、開閉弁48および電
   動モータ77双方に電源 110からの電力を同時に供給し、
   開閉弁48を開に切換えるとともに電動モータ77を作動し
   て回転弁53を回転させる共通スイッチ 112と、を備えた
   ことを特徴とする流体シリンダ制御装置。