JPS5939601B2 - 片ロッドシリンダの駆動油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は両傾転の油圧ポンプにより片ロッドシリンダ
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ッドシリンダ、３，４はそれぞれ
油圧ポンプ１の両吐出口ＩＡ、１Ｂとシリンダ２のヘッ
ド側、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ＩＪ ＩＪ−フ弁で、ＩＪ ＩＪ−フ弁１
１の設定圧力はリリーフ弁６の設定圧力より高い。

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のヘッド側
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
度はシリンダ２のロッド側面積をＡＲとするとＱ／ＡＲ
となる。

なお、この場合にはシリンダ２のヘッド側に流入する流
量が吐出量Ｑよりシリンダ２のヘッド側面積ＡＨと面積
ＡＲとの差分だけ大きいが、その不足労はチャージポン
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のヘッ
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／ＡＨとなる。

なお、この場合にはシリンダ２のロンド側から油圧ポン
プ１に流入する流量が不足するが、その不足分はチャー
ジポンプ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の方向で、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４を通ってシリンダ２のロンド側に流入し、シ
リンダ２のヘッド側の油が管路３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、ＩＪ ＩＪ−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のロン
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，となる。

なお、この場合には油圧ポンプ１からシリンダ２のロン
ド側に流入する流量よりもシリンダ２のヘッド側から流
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とシリンダ２のヘッ
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Ｑ／ＡＨとなる。

なお、この場合にはシリンダ２のロンド側に流入する流
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、ロンド側面積ＡＲはヘッド側面積ＡＨよりも
ピストンロン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、ピストンロンドに大きな荷
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： ＡＨ＝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、ｌｌ
ｂは第１図の１，３〜１１と同等のものを示す。

２ａｔ２ｂ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Ｉａ、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 、 １３ｂは油圧
ポンプ１ａ、Ｉｂの斜板の傾転量、傾転方向を検出する
変位計、１４ａ 、 １４ｂは斜板コントローラ１２ａ
、 １２ｂを操作するためのブームレバー、アームレ
バー、１５’は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１３
ａ、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、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を制御して、ブームシリンダ２
ａ ｓアームシリンダ２ｂの速度を制御する。

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、パケットの軌跡は
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、両ロンドシリンダを使用
すればよいが、同一ストロークのときには両ロンドシリ
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。

この発明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
できる片ロン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、この発明においては両傾転の
主油圧ポンプの両畦出口がそれぞれ片ロッドシリンダの
ヘッド側、ロッド側に第１、第２の管路を介して接続さ
れ、上記第１、第２の管路にチャージポンプが接続され
、上記主油圧ポンプにより上記片ロッドシリンダを駆動
する油圧回路において、少なくとも１つの両傾転の副油
圧ポンプを設け、その副油圧ポンプの操作を上記主油圧
ポンプの操作と連動として、上記主油圧ポンプの吐出量
をＱ、上記片ロッドシリンダのヘッド側とロッド側との
面積比をαとしたときの上記副油圧ポンプの全吐出量を
ほぼ（α−１）Ｑとし、上記副油圧ポンプの吐出口の一
方を上記第１の管路に接続し、上記副油圧ポンプの他の
吐出口を上記チャージポンプに接続する。

第３図はこの発明に係る片ロッドシリンダの１駆動油圧
回路を示す図である。

図において１７は両傾転の副油圧ポンプで、副油圧ポン
プ１７は操作レバー１８によって主の油圧ポンプ１と連
動して操作され、また副油圧ポンプ１７の吐出量は油圧
ポンプ１の吐出量と等しい。

１９は副油圧ポンプ１７の吐出口１７Ａと管路３とを接
続する管路、２０は副油圧ポンプ１７の吐出口１７Ｂと
チャージポンプ８の吐出側とを接続する管路、２１は管
路１９と管路２０とを連絡する連絡管路、２２は連絡管
路２１に設けられたチェック弁である。

この片ロッドシリンダの駆動油圧回路の作動を分かり易
くするため、ＡＲ：ＡＨ＝１：２でかつ主副両ポンプの
吐出量が共にＱで等しい場合について説明する。

駆動方向が矢印Ａの方向で、シリンダ２のピストンロン
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および副油圧ポンプ１７の吐出油が管路３を
介してシリンダ２のヘッド側に流入し、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、シリンダ２のロッド側から流
出する流量と油圧ポンプ１の吐出量Ｑとが等しくなり、
シリンダ２の速度はＱ／ＡＲとなる。

なお、チャージポンプ８からの圧油は管路２０を経て吐
出口１７Ｂに、またチェック弁９゜２２を介して管路３
，１９に流入し、管路３の余剰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。

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、油圧ポンプ１および副油圧ポンプ１
７の吐出油が管路３を介してシリンダ２のヘッド側に流
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３の圧力は管路４の圧力よ
り高くなるので、フラッシング弁５はｂ位置となり、シ
リンダ２のヘッド側に流入する流量と油圧ポンプ１およ
び副油圧ポンプ１７の合計吐出量２Ｑとが等しくなり、
シリンダ２の速度は２Ｑ／ＡＨとなる。

なお、チャージポンプ８からの圧油は管路２０を経て吐
出口１７Ｂに、またチェック弁１０を介して管路４に流
入し、管路４の余剰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。

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、油圧ポンプ１の吐出油が管路４を
介してシリンダ２のロッド側に流入し、シリンダ２のヘ
ッド側の油が管路３を介して油圧ポンプ１および副油圧
ポンプ１７に流入するが、管路４の圧力は管路３の圧力
より高くなるので、フラッシング弁５はａ位置となり、
シリンダ２のロッド側に流入する流量と油圧ポンプ１の
吐出量Ｑとが等しくなり、シリンダ２の速度はＱ／ＡＲ
となる。

なお、チャージポンプ８と、吐出口１７Ｂからの圧油は
合流し、チェック弁９，２２を介して管路３，１９に流
入し、管路３の余剰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。

また、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、油圧ポンプ１の吐出油が管路４を介
してシリンダ２のロッド側に流入し、シリンダ２のヘッ
ド側の油が管路３を介して油圧ポンプ１および副油圧ポ
ンプ１７に流入するが、管路３の圧力は管路４の圧力よ
り高くなるので、フラッシング弁５はｂ位置となり、シ
リンダ２のヘッド側から流出する流量と油圧ポンプ１お
よび副油圧ポンプ１７の合計吐出量２Ｑとが等しくなり
、シリンダ２の速度は２Ｑ／ＡＨとなる。

なお、チャージポンプ８と吐出口１７Ｂからの圧油は合
流し、チェック弁１０を介して管路４に合流し、管路４
の余剰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、シリンダ２の速度はＱ／ＡＲまたは２Ｑ／
ＡＨとなる。

ここで、ＡＲ＝ＡＨ＝１：２であるから、 であり、シリンダ２は負荷の方向にかかわらず、油圧ポ
ンプ１、副油圧ポンプ１７の吐出量Ｑに応じた速度で駆
動される。

なお、上述実施例においては、Ａ□：ＡＨ＝１：２の場
合について説明したが、ＡＲ：ＡＨ＝１：αの場合には
、副油圧ポンプ１７の吐出量を（α−１）Ｑとすべきで
ある。

また、上述実施例においては、副油圧ポンプを１つ設け
たが、副油圧ポンプを複数設けてもよく、この場合には
各副油圧ポンプの吐出量の合計値すなわち副油圧ポンプ
の全吐出量を（α−１）Ｑとする。

そして、副油圧ポンプの数がＮ、Ａ□：ＡＨ＝１：α、
１つの副油圧ポンプの吐出量がβＱ、他の副油圧ポンプ
および主ポンプの吐出量をＱとすると、負荷の方向によ
り、シリンダロッドの速度が不変であるためには次式が
成立することが必要である。

したがって、ＡＨ，：ＡＨ＝１：αの場合には、β、Ｎ
を（１）式を満すように設定すれば、シリンダ２は負荷
の方向にかかわらず油圧ポンプ１の吐出量Ｑに応じた速
度で駆動される。

たとえば、α−３、Ｎ＝２とすれば、β−１でよく、ま
たα＝１．５ 。

Ｎ＝１とすれば、β−０，５でよい。

さらに、副油圧ポンプの吐出量をβＱとするには、油圧
ポンプ１と同一容量の副油圧ポンプを用い、油圧ポンプ
１と副油圧ポンプとの操作量の比が１：βとなるように
してもよく、また油圧ポンプ１と副油圧ポンプとの容量
の比を１：βとしてもよい。

なお、主ポンプの吐出量に対する副油圧ポンプの吐出量
の比を厳密に１：βとしなくともほぼそれに近い値であ
れば実用上は問題ない。

また、チャージポンプ８の代りに他の油圧源たとえばア
キュムレータ、加圧タンクを用いてもよい。

以上説明したように、この発明に係る片ロッドシリンダ
の駆動油圧回路においては、負荷の方向にかかわらず、
主油圧ポンプの吐出量に応じた速度で片ロッドシリンダ
を駆動することができる。

したがって、片ロツドシリンダの操作性が向上するとと
もに、この発明を油圧ショベルに適用したときには、パ
ケットの軌跡制御を正確に行なうことができる。

このように、この発明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図はこの発明に係る片ロッ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・・・・・・シリンダ、
３，４・・パ・・・管路、５・・・・・・フラッシング
弁、８・・・・・・チャージポンプ、１７・・・・・・
副油圧ポンプ、１８・・・・・・操作レバー、１９，２
０・・・・・・管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両傾転の主油圧ポンプの両吐出口がそれぞれ片ロッ
   ドシリンダのヘッド側、ロッド側に第１、第２の管路を
   介して接続され、上記第１、第２の管路にチャージポン
   プが接続され、上記主油圧ポンプにより上記片ロッドシ
   リンダを駆動する油圧回路において、少なくとも１つの
   両傾転の副油圧ポンプを設け、その副油圧ポンプの操作
   を上記主油圧ポンプの操作と連動として、上記主油圧ポ
   ンプの吐出量をＱ、上記片ロッドシリンダのヘッド側と
   ロッド側との面積比をαとしたときの上記副油圧ポンプ
   の全吐出量をほぼ（α−１）Ｑとし、上記副油圧ポンプ
   の吐出口の一方を上記第１の管路に接続し、上記副油圧
   ポンプの他の吐出口を上記チャージポンプに接続したこ
   とを特徴とする片ロツドシリンダの駆動油圧回路。