JPS5988544A - 旋回装置の油圧回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パワーショベル、クレーン等の旋回機能を有
する建設機械の旋回装置の油圧回路に関するものである
。

従来の旋回油圧回路にあっては、第１図に示すように、
旋回用の油圧ポンプαの吐出油は旋回用パルプ６を経て
旋回用の油圧モータＣに供給されると共に、中立時の旋
回用パルプｂを通ってブーム、アーム、パケット等のア
クチェータｄ、　、　４　、　ｄ、・・・・・・へ供給
されるようになっておシ、それぞれパラレルに操作パル
プ’ｌ　、’ｔ　ｖ　’８・・・・・・を介して接続さ
れている。なお図示しないが、各作業の間で優先順位を
つけてタンデム回路としたものもある。なお図中ｆ、、
ｆ、、ｆ、・・・・・・は上記各操作パルプを切換操作
するためのパイロットパルプである。

上記従来の油圧回路にあっては、旋回作動中には油圧ポ
ンプαの吐出油の全はを油圧モータＣに供給される几め
、他の作業機を同時に動かすことができず、この几めサ
イクルタイムが良くないという問題がある。

第２図は従来の旋回油圧回路の油圧および流量の波形を
概略的に示すものである。この図から明らかなように、
旋回部分は慣性モーメントが大きいため、最大速度に達
するまでに時間がかかり、その間駆動側の油圧は最大圧
力（リリーフ圧力）で油圧モータＣを加速し、その間旋
回速度がゆつくシと速くなって最大速度（定常旋回速度
）に達する。最大高速に達したとき以降は定常速度を保
ち、駆動側油圧は旋回作業の際の機械的摩擦抵抗および
油圧配管、パルプを通過する際に生じる管路ロスによる
圧力となる。

減速時は油圧ポンプαからの圧油は遮断され、カウンタ
バランス弁ｙが閉じ、旋回用の油圧モータＣの戻り側油
圧はクロスリリーフ弁りにより熱エネルギを放出しなが
ら停止する。従って油圧ポンプαから吐出する油圧流量
は必要なくなシ、他の作業機が作動可能になる。このと
きの戻シ側の圧力は図中点線で示すようになり、停止時
にリリーフ圧まで上昇してブレーキ作用がなされる。

従来の油圧回路にあっては上記作用がなされるが、上記
したように、他の作業機を使用しない場合についても、
定常旋回では油圧ポンプαの全吐出量を旋回用バルブｂ
の圧力損失、配管ロスをもって旋回油圧モータＣの駆動
に使用するため、このときの吐出油は低圧ではあるが流
量が多いことにより、油圧ポンプαの駆動パワーロスは
比較的大きい。

また上記従来の油圧回路にあっては、減速のためのブレ
ーキ弁、すなわち、カウンタバランス弁、クロスリリー
フ弁が必要であるが、このブレーキ弁の機構は複雑であ
り、かっカウンタバランス弁の開きはじめ、および閉な
どのタイミング調整が困難である等の問題もあった。

さらにカウンタバランス昇ｌで旋回モータ側の油圧管路
を閉じ、旋・同体の慣性エネルギをクロスリ＋７−フ弁
りにより熱に変換して停止させるため、旋回モータＣ側
の油圧は上昇しゃすく、この油温の上昇により　ＩＪ　
’）−フ最の増大、シール類の寿命低下などの問題点が
ある。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、定常旋
回時には油圧ポンプからの吐出流量がなくても油圧モー
タは回転を持続できて、油圧ポンプのパワーロスを少な
くし、また上記定常旋回時に旋回用の圧油が不要となる
ことにより、この圧油を他の作業機に供給して作業機の
サイクルタイムを短縮することができ、さらに１個のリ
リーフ弁１にて減速時のブレーキ作用をさせることによ
り、従来のようなカウンタバランス弁とクロスリリーフ
弁からなるブレーキ弁が作用となって油圧回路の簡素化
とコストの低減を図ることができ、さらに油温の上昇を
防止できるようにした油圧回路を提供しようとするもの
である。

以下本発明の実施例を第３図以下に基づいて説明する。

図中１は油圧ポンプ、２は旋回用パルプ、３は旋回用の
油圧モータ、４は油圧モータ３の回転軸に対設したブレ
ーキ装置、５はメインリリーフ弁であり、６は閉回路で
ある。上記旋回用バルブ２は中立位ｔ２αとこれの両側
に位置する正、逆転位置２ｈ、２ｃとを有している。そ
して上記中立位ｆ２ｄは油圧ポンプ１からの吐出油をド
レンに連通するドレン通路７と、旋回用の油圧モータ３
の９両ボートを連通ずる環流通路８とを有している。

上記旋回用バルブ２はこれの両側に位置するばね１１．
１２にて常時中立方向にばね付勢されている。またこの
旋回用バルブ２はこれの両側に設けたソレノイド１３．
１４にて正、逆位ｆｌ１２ｂ、２ｃに切換えられるよう
になっている。

またブレーキ装置４はばね１５にて作動し、ソレノイド
１６による電磁力にて解除されるいわゆるネガティブ電
磁ブレーキ構造となっている。

上記メインリリーフ弁５は油圧ポンプ１の吐出回路１７
で、逆止弁Ｉ８の下流側に接続しである。この逆止弁１
ｇの上流側に他の作業機回路１９が接続しである。この
他の作業機回路１９は従来の油圧回路と同様である。な
お第４図では旋回優先のりｙデム回路構成を示す。２０
゜２１は切換弁、２２．２３は他の作業機である。

２４は上記旋回用パルプ２とブレーキ装置４の各ソレノ
イド＋３．１４．１６を制御するためのコントローラで
あり、このコントローラ２４には入力として旋回用の油
圧モータ３の出力軸の回転数を検出する回転数検出器２
５からの信号と、旋回用操作レバー２６にて作動される
ポテンショメータ２７からの信号が取り込まれる。

コントローラ２４は第５図、第６図にブロック線図で示
すようになっている。

第５図に示す例はアナログタイプであり、図中２８は関
数発生器、２９はアンプ、３０は作動判定回路、３１は
ＯＦＦ遅れ回路、３２はソレノイドドライバである。

この、場合、旋回用操作レバー２６のポテンショメータ
２７からの信号と、旋回用の油圧モータ３の回転数を検
出する回転数検出器２５のルダコンバータ３３を介した
信号が入力される。

作動判定回路３０は操作レバー２６が中立以外または回
転速度がゼロ付近をはずれたときに０Ｎ（Ｆｔ号を出し
、ＯＦＦ遅れ回路３−１を経でソレノイドドライバ３２
によ−リブレーキ装Ｍ、４のソレノイド１６への指令を
発する。また操作レバー２６の角度と、回転数は関数発
生器に入力され、その出力がアンプ２９を介して旋回用
パルプ２への指令となる。ここで、関数発生器２８は操
作レバー２６の角度と油圧モータ３の回転速度の偏差を
つくり、 （１）操作レバー２６の角度中回転速度のときは出力が
ゼロ、 （２）操作レバー２６の角度〉回転速度のときは操作レ
バー２６のポテンショの・値を出力する。

（３）操作レバー２６の角度く回転速度、のときは操作
レバー２６の角度と回転速度の偏差量を回転速度と逆向
きに出力する。

一方第６図はデジタルタイプの例であり、図中３４は／
ＶＤ変換器、３５はカウンタ回路、３６はＣＰＵ　　（
中央演算装置）、３７はＣＰＵ３６に接続したメモリ、
３８はＤ／Ａ変換器、３９はアンプ、４０はソレノイド
ドライバである。

この場合、操作レバー　２６のポテンショメータ２７か
らの信号を、ＶＤ変換器３４を介して入力し、まｔ回転
数検出器２５からの信号をカウンタ回路３５を介してＣ
ＰＵ３６に入力する。

また出力はツメＡ変換器３７を介してアンプ３９にて増
幅され、旋回用パルプ２のソレノイド１３゜１４への指
令を発する。また他の出力はソレノイドドライバ４０を
介してブレーキ装置４のソレノイド１６への出力を発す
る。ここでデジタル方式のｆｌｉｔ制御方式については
アナログ方式と同様のことをプログラムにて行なえばよ
い。

以下に本発明の詳細な説明する。なおこの作用説明には
アナログ式のコントローラ２４を用いて説明する。

（１）停止中 停止時は操作レバー２６が中立で旋回速度もゼロである
ため、旋回用パルプ２は中立位置２αにあシ、旋回用の
油圧モータ３は両ボートが環流通路８を介して短絡して
いる。一方ブレーキ装置４はばね力にてブレーキ状態に
あυ、油圧モータ３はロックされている。

（２）加速時 操作レバー２６をオペレータが操作すると、操作レバー
２６のポテンショメータ２７が中立上りずれるため、作
動判定回路３０の信号力１ＯＮとなり、ソレノイドドラ
イノ（３２が（〕Ｎとなり、ブレーキ装置４０ソレノイ
ド１６が作動し、フ。

レーキが解除される。また旋回体の回転速度は操作レバ
２６による指令速度よシ遅いため、操作レバー２６の指
令速度が関数発生器２８より出力され、アンプ２９を介
して旋回用ノくルブ２のソビノイド１３．１４が作動し
、このノ（パルプ２がどちらかに切換えられ、油圧モー
タ３は正転あるいは逆転され、徐々に加速される。

（３）定常旋回中 旋回体が加速され、操作し、（−２６に対応した回転速
度に達すると、関数発生器２８の出ブｊはゼロとなり、
旋回用）（ルプ２は中立位１羨になる。このとき旋回用
の油圧モータ３の両ボートは旋回用バルブ２の中立位置
２αの環流通路にて短絡し、油圧モータ３は慣性で旋回
を受ける。

このとき油圧ポンプ１は旋回回路に油圧を供給しない。

上記のように慣性にょシ定常旋回を継続していると、摩
擦等によシ旋回速度が徐々に落ちてくるが、そのときに
は再び（２）の加速状態となる。

（４）減速時 操作レバー２６を中立、ないしは中立の方向へ戻すと減
速がはじまる。回転速度より操作レバー２６の操作角が
小さくなると、その偏差量に対応した指令が関数発生器
よυ出力され、アンプを介して旋回用バルブ２に逆方向
の指令が出る。すると油圧モータ３のもどシ油は、逆方
向旋回用の圧油が正面からぶつかって合流し、この圧油
がメインリリーフ弁５を介してタンクに流出し、減速さ
れる。従ってこのリリーフ弁５のオーバライド特性によ
り油圧モータ３のもど９油証が多い／／よど、すなわち
旋回速度が大きいほど減速がはやくなシ、また操作レバ
ー２６を閉じるｔヨど回転速度との偏差量が大きくなる
ため、減速がはやくなる。このことにより、減速時に操
作レバー２６を中立からさらに逆側に倒すと、減速区間
は短かくなる。そのときは停止直前に操作レバー２６を
中立にする。

操作レバー２６を中立にしてさらに減速していくと、回
転速度がある値以下になったとき、旋回用バルブ２は中
立となり、また作動判定回路３０はＯＦＩ？となり、０
１１１？遅れ回路３１を通じてソレノイド１６を解除し
てブレーキ装置４を作動する。ＯＦＦ遅れ回路３１は通
常の平地では惰性で回転していた旋回体が略停止したと
きにブレーキがかかるようにしである。また傾斜地では
このようなボートのバルブ３ではこのバルブ３だけで回
転速度をゼロに調整することは困難であるため、微小速
度については電磁ブレーキによシ停止される。

上記作用における操作レバー２６の操作に対する油圧ポ
ンプ１の吐出圧力ど流量は第７図に示すようになり、ポ
ンプ１の吐出量および流量とも定常回転時にはゼロとな
る。そして減速時に吐出量が最大まで増大し、流量もわ
ずかに増える。

本発明に係る旋回装置の油圧回路は、上記詳述したよう
になり、旋回用バルブ２の中立位置２αに旋回用の油圧
モータ３の両ボートを接続する環流通路８を設け、また
油圧ポンプ１と旋回バルブ２を接続する回路１７にメイ
ンリリーフ弁５を介装し、上記旋回用バルブ２のソレノ
イド１３．１４を、旋回操作レバー２６の操作角と旋回
用の油圧モータ３の回転速度の信号を取り込んで上記ソ
レノイド１３．１４を制御するコントローラ２４に接続
したから、定常旋回時には旋回用バルブ２が中立位置２
αとなυ、慣性回転する油圧モ・−夕３を通る圧油は旋
回用バルブ２を介して環流して旋回回路へ供給する必吸
がなくな夛、この定常旋回時における油圧ポンプ１のパ
ワーロスを少なくすることができる。またこの定常旋回
時には旋回回路へ圧油を供給しないですむことにより、
油圧ポンプ１の吐出油をブーム等の他の作業機へ供給で
き、これにより作業機速度を上げてブーム等の作業機の
サイクルタイムを短縮することが可能になる。

さらに、減速状態でのブレーキ作動はメインリリーフバ
ルブ５にてなされることにより従来のカウンタバランス
弁およびクロスリリーフ弁からなるブレーキ弁が不要と
なって油圧回路の簡素化が図れるコストの低減を図るこ
とができる。

そしてさらに旋回の減速時には旋回の慣性エネルギをメ
インリリーフ弁５にて熱に変換されるが、高温になった
油はメインリリーフ弁５から直接タンクにドレンされる
ため、旋回用の油圧モータ３を通る油は常に入れ替り、
油温の上昇を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す油圧回路図、第２図は従来の回路
の油圧および流量の変化を示す線図、第３図は本発明の
実施例を示す油圧回路図、第４図は本発明の他の適用例
を示す油圧回路図、第５図、第６図はコントローラを示
すプロック線図、第７図は本発明例における一油圧およ
び流量の変化を示す線図である。 Ｉは油圧ボンダ、２は旋回用パルプ、２αは中立位置、
３は油圧モータ、５はメインリリーフ弁、８は環流通路
、１３．１４はソレノイド、１７は回路、２４はコント
ローラ、２６は操作レバー。 出願人　株式会社　小松製作所 代理人弁理士米原旧章 弁ｉｌ１士浜本　忠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中立位置２αと正転および逆転位置２４，２ｃを有し、
   かつソレノイド１３．１４の電磁力にて切換操作される
   ようにした旋回用パルプ２を介して旋回用の油圧モータ
   ３を油圧ポンプｌに接続した旋回装置の油圧回路におい
   て、上記旋回用パルプ２の中立位置２αに旋回用の油圧
   モータ３の両ボートを接続する環流通路８を設け、また
   油圧ポンプ１と旋回用パルプ２を接続する回路１７にメ
   インリリーフ弁５を介装し、上記旋回用パルプ２のソレ
   ノイド冒３，１４を、旋回操作レバー２６の操作角と旋
   回用の油圧モータ３の回転速度の信号を取り込んで上記
   ソレノイド１３．１４を制御するコントロー５Ｔ２４に
   接続したことを特徴とする旋回装置の油圧１！」路。