JPS5916562Y2

JPS5916562Y2 - 片ロッドシリンダの駆動油圧回路

Info

Publication number: JPS5916562Y2
Application number: JP7899779U
Authority: JP
Inventors: 鋭機和泉
Original assignee: 日立建機株式会社
Priority date: 1979-06-12
Filing date: 1979-06-12
Publication date: 1984-05-15
Also published as: JPS55179201U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は両傾転の油圧ポンプにより片ロツドシリンダ
を駆動する油圧回路に関するものである。

第１図は従来の片ロツドシリンダの駆動油圧回路を示す
図である。

図において１は両傾転の油圧ポンプ、２は油圧ポンプ１
により駆動される片ロツドシリンダ、３，４はそれぞれ
油圧ポンプ１の両吐出口ＩＡ、ＩＢとシリンダ２のボｌ
−ム側、ロッド側とを接続する管路、５は管路３，４間
に設けられたフラッシング弁、６はフラッシング弁５と
タンク７との間に設けられたリリーフ弁、８はチャージ
ポンプ、９，１０はそれぞれチャージポンプ８と管路３
，４間に設けられたチェック弁、１１はチャージポンプ
８に接続されたリリーフ弁である。

この片ロツドシリンダの駆動油圧回路においては、駆動
方向が矢印Ａの方向で、シリンダ２のピストンロッドに
作用する負荷の方向が矢印Ａの方向のときには、油圧ポ
ンプ１の吐出油が管路３を介してシリンダ２のボトム側
に流入し、シリンダ２のロッド側の油が管路４を介して
油圧ポンプ１に流入するが、管路４の圧力は管路３の圧
力より高いから、フラッシング弁５はａ位置となり、管
路３の圧油はフラッシング弁５、リリーフ弁６を介しタ
ンク７に接続される。

このときの油圧ポンプ１の吐出量Ｑとシリンダ２のロッ
ド側から流出する流量とが等しくなり、シリンダ２の速
度はシノンダ２のロッド側面積をＡＲするとＱ／ＡＲで
ある。

なお、この場合にはシリンダ２のボトム側に流入する流
量が吐出量Ｑより大きいが、その不足分はチャージポン
プ８によって補われる。

また、駆動方向が矢印Ａの方向で、負荷の方向が矢印Ｂ
の方向のときには、管路３の圧力は管路４の圧力より大
きいから、フラッシング弁５はｂ位置となり、管路４の
油はフラッシング弁５、リリーフ弁６を介してタンク７
に接続される。

このときの油圧ポンプ１の吐出量Ｑとシリンダ２のボ１
−ム側に流入する流量とが等しくなり、シリンダ２の速
度はシリンダ２のボトム側面積をＡＢとするとＱ／ＡＢ
である。

この場合にはシリンダ２のロッド側から油圧ポンプ１に
流入する流量が不足するが、その不足分をチャージング
ポンプ８によって補われる。

さらに、シリンダ２の駆動方向が矢印Ｂ方向で、負荷の
方向が矢印Ａ方向のときには、油圧ポンプ１の吐出油が
管路４を通ってシリンダ２のロッド側に流入し、シリン
ダ２のボＩ・ム側の油が管路Ｂを介して油圧ポンプ１に
流入するが、管路４の圧力は管路３の圧力より高いので
、フラッシング弁５はａ位置となり、管路３はフラッシ
ング弁５、ｊリーフ弁６を介してタンク７に接続される
。

このときの油圧ポンプ１の吐出量Ｑとシリンダロッド側
に流入する流量とが等しくなり、シリンダ２の速度はＱ
／ＡＲである。

この場合には油圧ポンプ１よりシリンダ２のロッド側に
流入する流量よりもシリンダ２のボトム側から流出する
流量の方が多いので、余分の油は管路３よりフラッシン
グ弁５、リリーフ弁６を介してタンク７に排出される。

また、駆動方向が矢印Ｂ方向で、負荷の方向が矢印Ｂ方
向のときには、管路３の圧力は管路４の圧力より高くな
り、フラッシング弁５はｂ位置となる。

このときの油圧ポンプ１の吐出量Ｑはシリンダ２のボト
ム側から流出する流量と等しくなり、シリンダ２の速度
はＱ／ＡＢである。

この場合にはシリンダ２のロッド側に流入する流量より
も油圧ポンプ１の吐出量が大きくなり、余分の油はフラ
ッシング弁５、リリーフ弁６を介してタンク７に排出さ
れる。

このようにして、フラッシング弁５により、回路のフラ
ッシング作用が行われる。

ところで、ロッド側面積ＡＲはボトム側面積Ａ８よりも
ピストンロッドの断面積だけ小さく、とくに油圧ショベ
ルに使用するシリンダでは、ピストンロッドに大きな荷
重が加わるから、ピストンロッドの径を大きくする必要
があり、ＡＲ：ＡＢ＝１：２になることもある。

このため、油圧ポンプ１の斜板コントローラの位置が一
定で、油圧ポンプ１の吐出量Ｑが一定であっても、負荷
の方向がかわるとシリンダ２の速度が大きく変化する。

そして、特願昭５３−１３０５１１号で開示された「油
圧ショベルの軌跡制御方法および装置」のように、油圧
ショベルのパケットの軌跡を制御するときには、負荷の
方向によってシリンダの速度が変化すると、正しい軌跡
制御ができなくなる。

このことを第２図を用いて詳述する。

第２図においてｌａ。ｌｂ、３ａ、３ｂ〜１１ａ
、１１ｂは第１図ノ１，３〜１１と同等のものを示
す。

２ａ、２ｂはそれぞれブームシリンダ、アームシリンダ
、１２ａ、１２ｂは油圧ポンプｌａ、ｌｂの吐出量、吐
出方向を決める、すなわち斜板の傾転量、傾転方向を決
める斜板コントローラ、１３ａ、１’３ｂは油圧ポンプ
ｌａ。

１ｂの斜板の傾転量、傾転方向を検出する変位計、１４
ａ、１４ｂは斜板コントローラ１２ａ、１２ｂを操作ス
るためのブームレバー、アームレバー、１５ハブームと
アームとの相対角度を検出する角度計、１６は制御装置
で、制御装置１６は変位計１３ａ、１３ｂ、ブームレバ
ー１４ａ、アームレバー１４ｂ、角度計１５からの信号
を入力し、この入力信号に基いて、ブームシリンダ２ａ
、アームシリンダ２ｂの速度をパケットが所望の軌跡を
描くように、斜板コントローラ１２ａ、１２ｂを
制御する。

このような軌跡制御装置において、負荷の方向によって
シリンダ２ａ、２ｂの速度が変化すると、制御装置１６
で、パケットが任意の軌跡を描くように斜板コントロー
ラ１２ａ、１２ｂを制御したとしても、バケット軌跡は
所望のものとは異なってしまい、正しい軌跡制御ができ
ない。

この問題を解決するためには、両ロッドシリンダを使用
すれば゛よいが、同一ストロークのときには両ロッドシ
リンダの方が片ロツドシリンダよりシリンダ長さが大き
くなるから、両ロッドシリンダを油圧ショベルに使用す
ることは困難である。

この考案は上述の問題点を解決するためになされたもの
で、負荷の方向にかかわらず、両傾転の油圧ポンプの吐
出量に応じた速度で片ロツドシリンダを駆動することが
できる片ロツドシリンダの駆動油圧回路を提供すること
を目的とする。

この目的を達成するため、この考案においては両傾転の
油圧ポンプの第１の吐出口と片ロッドシノンダのボトム
側とを接続し、チャージ油圧源にＩＪＩＪ−フ弁を接
続し、上記チャージ油圧源と上記ノリーフ弁とを接続す
る管路の圧力が上記ボトム側の圧力より大きいときには
、上記シリンダのロッド側と上記油圧ポンプの第２の吐
出口とを連通ずるとともに、上記ボトム側と上記管路と
を連通し、上記管路の圧力が上記ボトム側の圧力より小
さいときには、上記ボトム側と上記ロッド側とを連通ず
るとともに、上記第２の吐出口と上記管路とを連通ずる
。

第３図はこの考案に係る片ロツドシリンダの油圧駆動回
路を示す図である。

図において１７は２位置４ポート切換弁で、シリンダ２
に負荷が作用していないときおよびシリンダ２の負荷の
方向が矢印Ａの方向のとき、すなわちチャージポンプ８
とリリーフ弁１１とを接続する管路１８の圧力が管路３
の圧力より大きいときには、切換弁１７はａ位置であり
、シリンダ２のロッド側と油圧ポンプ１の吐出口１Ｂと
が連通ずるとともに、シリンダ２のボトム側と管路１８
とが連通し、またシリンダ２の負荷の方向が矢印Ｂの方
向のとき、すなわち管路１８の圧力が管路３の圧力より
小さいときには、切換弁１７はｂ位置となり、シリンダ
２のボトム側とシリンダ２のロッド側とが連通ずるとと
もに、吐出口１Ｂと管路１８とが連通ずる。

なお、１９は切換弁１７のスプリングである。

この片ロツドシリンダの駆動油圧回路においては、駆動
方向が矢印Ａの方向で、シリンダ２の負荷の方向が矢印
Ａの方向のときには、切換弁１７はａ位置であり、シリ
ンダ２のロッド側と油圧ポンプ１の吐出口（吸入口）Ｉ
Ｂとが連通されるから、シリンダ２のロッド側から流出
する流量は油圧ポンプ１の吐出量Ｑと等しくなる。

このため、シリンダ２の速度はＱ／ＡＲとなる。

なお、この場合にはシリンダ２のボトム側に流入する流
量が油圧ポンプ１の吐出量Ｑより大きいが、この不足分
はチャージポンプ８から切換弁１７を介して補われる。

また、駆動方向が矢印Ａの方向で、負荷の方向が矢印Ｂ
の方向のときには、切換弁１７がｂ位置となり、シリン
ダ２のボトム側とロッド側とが連通されるから、シリン
ダ２のボトム側には油圧ポンプ１の吐出油とシリンダ２
のロッド側からの油が流入する。

ここで、ロッド側から流出する流量をＱＲとすると、ボ
トム側に流入する流量ＱＢは次式で表わされる。

ＱＢ＝Ｑ十ＱＲ・・・・・・・・・・・・（１）また、
流量ＱＢと流量ＱＲとの関係は次式で表わされる。

（２）式を（１）式に代入すると次式が得られるここで
、ボＩ・ム側面積ＱＢがロッド側面積ＱＲの２倍である
とすると、したがって、シリンダ２の速度はＱ／ＡＲである。

さらに、駆動方向が矢印Ｂの方向で、負荷の方向が矢印
Ａの方向のときには、切換弁１７はａ位置であり、シリ
ンダ２のロッド側と油圧ポンプ１の吐出口１Ｂとが連通
し、シリンダ２のロッド側に流入する流量が油圧ポンプ
１の吐出量Ｑと等しくなるから、シリンダ２の速度はＱ
／ＡＲとなる。

なお、ボトム側から流出する流量は油圧ポンプ１の吸入
量Ｑより大きいが、余分な油は切換弁１７を介してタン
ク７に排出される。

またさらに、駆動方向が矢印Ｂの方向で、負荷の方向が
矢印Ｂの方向のときには、切換弁１７はｂ位置となり、
ボトム側から流出した油は油圧ポンプ１の吐出口（吸入
口）１Ａとシリンダ２のロッド側に流入する。

そして、ＡＢ−２ＡＲとするとＱＲ＝Ｑであるから、シ
リンダ２の速度はＱ／ＡＲである。

つぎに、スプリング１９の動作について説明する。

駆動方向が矢印Ｂの方向で、負荷の方向が矢印Ａの方向
のときには、切換弁１７はａ位置であり、管路３と管路
１８とが連通され、ボトム側の余分な油はタンク７に流
れるが、このときには管路３の圧力が管路１８の圧力よ
り切換弁１７の圧力損失分だけ高くなるから、スプリン
グ１９がないと切換弁１７がｂ位置に切換わっでしまい
、こんどは管路１８の圧力が管路３の圧力より高くなる
から切換弁１７がａ位置に切換わり、この動作をくり返
して切換弁１７が不安定な状態となる。

しかし、スプリング１９を設けて、切換弁１７の圧力損
失によって切換弁１７のスプールに作用する力以上の力
を、スプリング１９によりスプールに作用させれば、切
換弁１７が不安定な状態となることはない。

なお、上述実施例においてはチャージポンプ８を使用し
ているが、チャージポンプ８の代りに蓄圧器や加圧タン
クのチャージ油圧源を用いてもよい。

また、上述実施例においてはボトム側面積ＡＢとロッド
側面積ＡＲとの比が２：１の場合について述べたが、こ
の比が２：１に近い値であれば実用上さしつかえない。

以上説明したように、この考案に係る片ロツドシリンダ
の駆動油圧回路においては、負荷の方向にかかわらず、
片ロツドシリンダの速度はＱ／ＡＲであるから、両傾転
の油圧ポンプの吐出量Ｑに応じた速度で片ロツドシリン
ダを駆動することができる。

このため、この駆動油圧回路を油圧ショベルの軌跡制御
装置に用いれば、正しい軌跡制御をすることができる。

このように、この考案の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の片ロツドシリンダの駆動油圧回路を示す
図、第２図は油圧ショベルの軌跡制御装置を示す図、第
３図はこの考案に係る片ロツドシリンダの駆動油圧回路
を示す図である。１・・・・・・油圧ポンプ、２・・・・・・片ロツドシ
リンダ、３・・・・・・管路、８・・・・・・チャージ
ポンプ、１１・・・・・・リリーフ弁、１７・・・・・
・切換弁、１８・・・・・・管路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

両傾転の油圧ポンプにより片ロツドシリンダを駆動する
油圧回路において、上記油圧ポンプの第１の吐出口と上
記シリンダのボトム側とを接続し、チャージ油圧源にリ
リーフ弁を接続し、上記チャージ油圧源と上記リリーフ
弁とを接続する管路の圧力が上記ボトム側の圧力より大
きいときには、上記シリンダのロッド側と上記油圧ポン
プの第２の吐出口とを連通ずるとともに、上記ボトム側
と上記管路とを連通し、上記管路の圧力が上記ボトム側
の圧力より小さいときには、上記ボトム側と上記ロッド
側とを連通ずるとともに、上記第２の吐出口と上記管路
とを連通ずることを特徴とする片ロツドシリンダの駆動
油圧回路。