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技術 油圧ショベルの制御回路

出願人 住重建機クレーン株式会社
発明者 塚本浩之
出願日 1996年4月17日 (24年8ヶ月経過) 出願番号 1996-095536
公開日 1997年10月28日 (23年2ヶ月経過) 公開番号 1997-279638
状態 特許登録済
技術分野 流体圧回路(1) 掘削機械の作業制御
主要キーワード 床掘り 電磁比例流量制御弁 ポンプ下流 下降傾向 掘削操作 速度切替 タンデム接続 圧力油
関連する未来課題
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この項目の情報は公開日時点(1997年10月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

油圧ショベルにて床掘り作業を行う場合に、ブーム上げ操作及び下げ操作に対応して最適なアーム閉じ速度が得られるようにする。

解決手段

第1の油圧モータ1のパラレル油路5の下流であって、アームシリンダ用の方向制御弁10の上流位置に電磁比例流量制御弁20を介装する。また、圧力センサ26を設けてブーム用の方向制御弁12に作用するブーム上げパイロット信号圧P1 を検出する。床掘り作業でブーム上げ操作をしたときは、ブーム上げパイロット信号圧P1 の変化の傾向をコントローラ21にて読み取る。ブーム上げパイロット信号圧P1 が上昇傾向にあるときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積を最小にし、アームシリンダ用の方向制御弁10への流量を制限してアーム閉じ速度を低下させる。そして、ブーム上げパイロット信号圧P1が下降傾向になったときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積をブーム上げパイロット信号圧P1 に応じて拡開し、アームシリンダ用の方向制御弁10への流量を漸増させてアーム閉じ速度を徐々に上昇させる。

概要

背景

従来の油圧ショベル制御回路の一例を図5に示す。第1及び第2の油圧ポンプ1,2に夫々センタバイパス油路3,4とパラレル油路5,6とを平行に設け、第1の油圧ポンプ1側のセンタバイパス油路3に旋回モータ7用の方向制御弁8並びにアームシリンダ9用の方向制御弁10をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、パラレル油路5を介して前記旋回モータ用の方向制御弁8及びアームシリンダ用の10をパラレル接続する。一方、第2の油圧ポンプ2側にはブームシリンダ11用の方向制御弁12や他のアクチュエータ(例えばバケットシリンダ)用の方向制御弁13等を適宜配設する。

また、押し付け掘削時に旋回モータ7の押し付け力を確保するため、パラレル油路5には、旋回モータ用の方向制御弁8の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁10の上流位置に絞り14を設けてある。更に、ダンプ積み作業時にサイクルタイムを短縮するため、センタバイパス油路3には、旋回モータ用の方向制御弁8の上流位置にブーム速度切替弁15を設けてある。

即ち、センタバイパス油路3によりブーム速度切替弁15と旋回モータ用の方向制御弁8並びにアームシリンダ用の方向制御弁10がタンデム接続されるとともに、パラレル油路5を介して前記ブーム速度切替弁15と旋回モータ用の方向制御弁8並びにアームシリンダ用の方向制御弁10がパラレル接続された状態になっている。

そして、ブームシリンダ用の方向制御弁12に作用するブーム上げパイロット信号圧P1 に応じて該ブーム速度切替弁15を15bの位置へ切り替え、第1の油圧ポンプ1の圧力油分岐して油路16からブームシリンダ用の方向制御弁12へ合流させることにより、ブーム上げ速度が上昇するように構成されている。

ここで、油圧ショベルにて床掘り作業をする場合、図6に示すように、アーム17の閉じ操作とブーム18の上げ操作とを同時に行ってバケット19を矢印方向へ水平引きする。このとき、アーム17は自重で落下する方向へ付勢されるのでアーム閉じ速度が速くなるとともに、ブーム18は持ち上げられるためブーム上げ速度が遅くなる傾向がある。

図5に示した従来の制御回路では、床掘り作業に於いてブーム上げ操作を行うと、ブーム上げパイロット信号圧P1 によりブームシリンダ用の方向制御弁12が12bの位置に切り替わるとともにブーム速度切替弁15が15bの位置に切り替わり、ブームシリンダ11へ供給される圧力油の流量が増加する。また、第1の油圧ポンプ1の圧力油はパラレル油路5を経てアームシリンダ用の方向制御弁10にも供給されるが、パラレル油路5に絞り弁14を介装してあるため、アームシリンダ9へ供給される圧力油の流量が制限される。

従って、ブーム上げ操作中は、ブーム上げ速度が上昇するとともにアーム閉じ速度が低下するように制御され、アーム17の落ち込みによるバケット19の食い込みを防止している。

概要

油圧ショベルにて床掘り作業を行う場合に、ブーム上げ操作及び下げ操作に対応して最適なアーム閉じ速度が得られるようにする。

第1の油圧モータ1のパラレル油路5の下流であって、アームシリンダ用の方向制御弁10の上流位置に電磁比例流量制御弁20を介装する。また、圧力センサ26を設けてブーム用の方向制御弁12に作用するブーム上げパイロット信号圧P1 を検出する。床掘り作業でブーム上げ操作をしたときは、ブーム上げパイロット信号圧P1 の変化の傾向をコントローラ21にて読み取る。ブーム上げパイロット信号圧P1 が上昇傾向にあるときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積を最小にし、アームシリンダ用の方向制御弁10への流量を制限してアーム閉じ速度を低下させる。そして、ブーム上げパイロット信号圧P1が下降傾向になったときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積をブーム上げパイロット信号圧P1 に応じて拡開し、アームシリンダ用の方向制御弁10への流量を漸増させてアーム閉じ速度を徐々に上昇させる。

目的

そこで、油圧ショベルにて床掘り作業を行う場合に、ブーム上げ操作及び下げ操作に対応して最適なアーム閉じ速度が得られるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

第1の油圧ポンプ側のセンタバイパス油路ブーム速度切替弁と旋回モータ用方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、該センタバイパス油路から平行に分岐されたパラレル油路を介して前記ブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をパラレル接続し、更に、第2の油圧ポンプ側にブームシリンダ用の方向制御弁をはじめとする他の制御弁を適宜配設し、ブーム上げパイロット信号圧に応じて前記ブーム速度切替弁から第1の油圧ポンプの圧力油を分岐してブームシリンダ用の方向制御弁へ合流させる油路を設けた油圧ショベル制御回路に於いて、前記第1の油圧ポンプのパラレル油路の下流であって、旋回モータ用の方向制御弁の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁の上流位置に電磁比例流量制御弁介装し、更に、ブームシリンダ用の方向制御弁に作用するブーム上げパイロット信号圧を検出する手段を設け、該ブーム上げパイロット信号圧が上昇傾向にあるときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を最小にし、該ブーム上げパイロット信号圧が下降傾向にあるときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を該ブーム上げパイロット信号圧に応じて拡開することを特徴とする油圧ショベルの制御回路。

請求項2

第1の油圧ポンプ側のセンタバイパス油路にブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、該センタバイパス油路から平行に分岐されたパラレル油路を介して前記ブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をパラレル接続し、更に、第2の油圧ポンプ側にブームシリンダ用の方向制御弁をはじめとする他の制御弁を適宜配設し、ブーム上げパイロット信号圧に応じて前記ブーム速度切替弁から第1の油圧ポンプの圧力油を分岐してブームシリンダ用の方向制御弁へ合流させる油路を設けた油圧ショベルの制御回路に於いて、前記第1の油圧ポンプのパラレル油路の下流であって、旋回モータ用の方向制御弁の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁の上流位置に電磁比例流量制御弁を介装し、更に、旋回モータ用の方向制御弁に作用する旋回パイロット信号圧を検出する手段を設け、該旋回パイロット信号圧を検出したときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を最小にすることを特徴とする油圧ショベルの制御回路。

技術分野

0001

本発明は油圧ショベル制御回路に関するものであり、特に、複数の油圧ポンプに夫々センタバイパス油路パラレル油路を設けて各方向制御弁を適宜配設した油圧ショベルの制御回路に関するものである。

背景技術

0002

従来の油圧ショベルの制御回路の一例を図5に示す。第1及び第2の油圧ポンプ1,2に夫々センタバイパス油路3,4とパラレル油路5,6とを平行に設け、第1の油圧ポンプ1側のセンタバイパス油路3に旋回モータ7用の方向制御弁8並びにアームシリンダ9用の方向制御弁10をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、パラレル油路5を介して前記旋回モータ用の方向制御弁8及びアームシリンダ用の10をパラレル接続する。一方、第2の油圧ポンプ2側にはブームシリンダ11用の方向制御弁12や他のアクチュエータ(例えばバケットシリンダ)用の方向制御弁13等を適宜配設する。

0003

また、押し付け掘削時に旋回モータ7の押し付け力を確保するため、パラレル油路5には、旋回モータ用の方向制御弁8の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁10の上流位置に絞り14を設けてある。更に、ダンプ積み作業時にサイクルタイムを短縮するため、センタバイパス油路3には、旋回モータ用の方向制御弁8の上流位置にブーム速度切替弁15を設けてある。

0004

即ち、センタバイパス油路3によりブーム速度切替弁15と旋回モータ用の方向制御弁8並びにアームシリンダ用の方向制御弁10がタンデム接続されるとともに、パラレル油路5を介して前記ブーム速度切替弁15と旋回モータ用の方向制御弁8並びにアームシリンダ用の方向制御弁10がパラレル接続された状態になっている。

0005

そして、ブームシリンダ用の方向制御弁12に作用するブーム上げパイロット信号圧P1 に応じて該ブーム速度切替弁15を15bの位置へ切り替え、第1の油圧ポンプ1の圧力油分岐して油路16からブームシリンダ用の方向制御弁12へ合流させることにより、ブーム上げ速度が上昇するように構成されている。

0006

ここで、油圧ショベルにて床掘り作業をする場合、図6に示すように、アーム17の閉じ操作とブーム18の上げ操作とを同時に行ってバケット19を矢印方向へ水平引きする。このとき、アーム17は自重で落下する方向へ付勢されるのでアーム閉じ速度が速くなるとともに、ブーム18は持ち上げられるためブーム上げ速度が遅くなる傾向がある。

0007

図5に示した従来の制御回路では、床掘り作業に於いてブーム上げ操作を行うと、ブーム上げパイロット信号圧P1 によりブームシリンダ用の方向制御弁12が12bの位置に切り替わるとともにブーム速度切替弁15が15bの位置に切り替わり、ブームシリンダ11へ供給される圧力油の流量が増加する。また、第1の油圧ポンプ1の圧力油はパラレル油路5を経てアームシリンダ用の方向制御弁10にも供給されるが、パラレル油路5に絞り弁14を介装してあるため、アームシリンダ9へ供給される圧力油の流量が制限される。

0008

従って、ブーム上げ操作中は、ブーム上げ速度が上昇するとともにアーム閉じ速度が低下するように制御され、アーム17の落ち込みによるバケット19の食い込みを防止している。

発明が解決しようとする課題

0009

従来、図6に示すような床掘り作業をする場合は、前述したように、ブーム上げ操作中は、ブーム上げ速度を上昇させるとともにアーム閉じ速度を低下させるように制御している。そして、オペーレータはバケット19が機体に近づくに従ってブーム18の上げ操作を遅くし、図7姿勢に至った後には、ブーム18を下げ操作する。

0010

ブーム18を上げ操作から下げ操作へ切り替えたときは、図5に示した前記ブーム速度切替弁15が15bから15aの位置に復帰し、センタバイパス油路3が開放されるため、アームシリンダ9へ供給される圧力油の流量が急増する。従って、アーム閉じ速度が急激に上昇することになり、それに対応してブーム下げ操作を調整しなければならず、オペーレータには高度の技術と労力が必要とされていた。

0011

そこで、油圧ショベルにて床掘り作業を行う場合に、ブーム上げ操作及び下げ操作に対応して最適なアーム閉じ速度が得られるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、第1の油圧ポンプ側のセンタバイパス油路にブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、該センタバイパス油路から平行に分岐されたパラレル油路を介して前記ブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をパラレル接続し、更に、第2の油圧ポンプ側にブームシリンダ用の方向制御弁をはじめとする他の制御弁を適宜配設し、ブーム上げパイロット信号圧に応じて前記ブーム速度切替弁から第1の油圧ポンプの圧力油を分岐してブームシリンダ用の方向制御弁へ合流させる油路を設けた油圧ショベルの制御回路に於いて、前記第1の油圧ポンプのパラレル油路の下流であって、旋回モータ用の方向制御弁の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁の上流位置に電磁比例流量制御弁を介装し、更に、ブームシリンダ用の方向制御弁に作用するブーム上げパイロット信号圧を検出する手段を設け、該ブーム上げパイロット信号圧が上昇傾向にあるときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を最小にし、該ブーム上げパイロット信号圧が下降傾向にあるときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を該ブーム上げパイロット信号圧に応じて拡開する油圧ショベルの制御回路、及び、第1の油圧ポンプ側のセンタバイパス油路にブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をポンプ下流に向けてタンデム接続するとともに、該センタバイパス油路から平行に分岐されたパラレル油路を介して前記ブーム速度切替弁と旋回モータ用の方向制御弁並びにアームシリンダ用の方向制御弁をパラレル接続し、更に、第2の油圧ポンプ側にブームシリンダ用の方向制御弁をはじめとする他の制御弁を適宜配設し、ブーム上げパイロット信号圧に応じて前記ブーム速度切替弁から第1の油圧ポンプの圧力油を分岐してブームシリンダ用の方向制御弁へ合流させる油路を設けた油圧ショベルの制御回路に於いて、前記第1の油圧ポンプのパラレル油路の下流であって、旋回モータ用の方向制御弁の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁の上流位置に電磁比例流量制御弁を介装し、更に、旋回モータ用の方向制御弁に作用する旋回パイロット信号圧を検出する手段を設け、該旋回パイロット信号圧を検出したときは、コントローラにより前記電磁比例流量制御弁の開口面積を最小にする油圧ショベルの制御回路を提供するものである。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来と同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。

0014

図1は油圧ショベルの制御回路の一例を示し、第1の油圧ポンプ1のパラレル油路5には、旋回モータ用の方向制御弁8の下流且つアームシリンダ用の方向制御弁10の上流位置に電磁比例流量制御弁20を介装する。該電磁比例流量制御弁20のソレノイドにはコントローラ21からの信号線22が接続され、コントローラ21の指令信号により電磁比例流量制御弁20の開口面積が変化する。

0015

また、旋回モータ用の方向制御弁8に作用する左右の旋回パイロット信号圧をシャトル弁23で高圧選択するとともに、該シャトル弁23で選択された旋回パイロット信号圧P2 の有無を検出する圧力スイッチ24を設ける。この圧力スイッチ24の検出信号は信号線25により前記コントローラ21へ送られる。

0016

更に、ブームシリンダ用の方向制御弁12に作用するブーム上げパイロット信号圧P1 を検出する圧力センサ26を設け、この圧力センサ26の検出信号は信号線27により前記コントローラ21へ送られる。

0017

而して、当該油圧ショベルにて床掘り作業をする場合、図6に示したように、アーム17の閉じ操作とブーム18の上げ操作とを同時に行ってバケット19を矢印方向へ水平引きする。このとき、図2に示すように、ブーム上げパイロット信号圧P1 によりブームシリンダ用の方向制御弁12が12bの位置に切り替わるとともにブーム速度切替弁15が15bの位置に切り替わり、第1の油圧ポンプ1の圧力油が油路16からブームシリンダ用の方向制御弁12へ合流し、ブームシリンダ11への流量が増加してブーム上げ速度が上昇する。

0018

また、前記圧力センサ26によりブーム上げパイロット信号圧P1 が検出されてコントローラ21へ送られる。コントローラ21はブーム上げパイロット信号圧P1 の変化の傾向を読み取り、ブーム上げパイロット信号圧P1 が上昇傾向にあるときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積を最小にすべく、コントローラ21から信号線22を介して電磁比例流量制御弁20へ指令信号を送る。

0019

このため、第1の油圧ポンプ1からパラレル油路5へ導出された圧力油は、該電磁比例流量制御弁20により流量が制限される。従って、ブーム上げ操作の初期には、従来と同様にブーム上げ速度が上昇するとともにアーム閉じ速度が低下するように制御される。

0020

そして、バケット19が機体に近づくに従ってブーム上げ操作を遅くすると、ブーム上げパイロット信号圧P1 が減少していく。このとき、コントローラ21では、前記圧力センサ26の検出値によりブーム上げパイロット信号圧P1 が下降傾向にあることがわかる。ブーム上げパイロット信号圧P1 が下降傾向にあるときは、コントローラ21は電磁比例流量制御弁20の開口面積をブーム上げパイロット信号圧P1 に応じて拡開すべく、信号線22を介して電磁比例流量制御弁20へ指令信号を送る。

0021

従って、電磁比例流量制御弁20の開口面積が徐々に大となるが、従来のように、アームシリンダ9へ供給される圧力油の流量が急増しないので、アーム17の閉じ速度は徐々に上昇していき、ブーム上げ操作の調整が容易となってオペレータの負担を軽減できる。

0022

更に、図7の姿勢に至った後にはブーム18を下げ操作するので、図3に示すように、ブームシリンダ用の方向制御弁12が12aの位置に切り替わるとともに、ブーム上げパイロット信号圧P1 がなくなってブーム速度切替弁15が15aの位置に復帰する。また、コントローラ21はブーム上げパイロット信号圧P1 がなくなったときは、電磁比例流量制御弁20の開口面積を最大にすべく、信号線22を介して電磁比例流量制御弁20へ指令信号を送る。

0023

従って、前記電磁比例流量制御弁20が全開状態となるが、前述したように、電磁比例流量制御弁20の開口面積は徐々に拡開されているので、アーム17の閉じ速度が急激に変化することはなく、ブーム下げ操作の調整も容易となる。

0024

一方、押し付け掘削作業をする場合は、バケット19による掘削操作と同時に旋回モータ7を駆動して機体を旋回操作する。図4に示すように、ブーム上げ操作とアーム閉じ操作を行いつつ旋回操作を開始すれば、旋回モータ用の方向制御弁8に作用する左右の旋回パイロット信号圧がシャトル弁23で高圧選択され、この高圧選択された旋回パイロット信号圧P2 が圧力スイッチ24により検出されてコントローラ21へ送られる。

0025

コントローラ21は旋回パイロット信号圧P2 が検出されたときは、前記電磁比例流量制御弁20の開口面積を最小にすべく、コントローラ21から信号線22を介して電磁比例流量制御弁20へ指令信号を送る。従って、旋回モータ用の方向制御弁8及びブームシリンダ用の方向制御弁12への流量が多くなり、旋回モータ7の押し付け力及びブーム18の上げ速度が確保されて、押し付け掘削作業を円滑に行うことができる。

0026

また、従来の制御回路では絞り14で圧力損失が生じ、この圧力損失による発熱エネルギーロスが大きかったが、本発明の制御回路では電磁比例流量制御弁20を設けたことにより、ブーム上げ下げ操作量に応じて開口面積が調整され、ここでの圧力損失が解消されてエネルギーを効率よく消費できる。

0027

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

発明の効果

0028

以上説明したように、本発明ではパラレル油路のアームシリンダ用の方向制御弁の上流位置に電磁比例流量制御弁を設け、ブーム上げパイロット信号圧に応じて該電磁比例流量制御弁の開口面積を調整するようにしたので、ブーム上げ操作及び下げ操作に対応して最適なアーム閉じ速度が得られる。

0029

依って、油圧ショベルでの床掘り作業の操作性が著しく向上し、オペレータの負担を軽減することが可能となる。

図面の簡単な説明

0030

図1本発明の実施の形態を示し、ブーム操作を行っていないときの油圧ショベルの制御回路図。
図2床掘り作業でブーム上げ操作中の油圧ショベルの制御回路図。
図3床掘り作業でブーム下げ操作中の油圧ショベルの制御回路図。
図4押し付け掘削作業でブーム下げ操作中の油圧ショベルの制御回路図。
図5従来の油圧ショベルの制御回路図。
図6床掘り作業初期段階の油圧ショベルの側面図。
図7床掘り作業中間段階の油圧ショベルの側面図。

--

0031

1,2油圧ポンプ
3,4センタバイパス油路
5,6パラレル油路
7旋回モータ
8方向制御弁
9アームシリンダ
10 方向制御弁
11ブームシリンダ
12 方向制御弁
15ブーム速度切替弁
16油路
20電磁比例流量制御弁
21コントローラ
24 圧力スイッチ
26圧力センサ
P1ブーム上げパイロット信号圧
P2旋回パイロット信号圧

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