JPH0296028A - ショベルローダのブーム及びバケット制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ショベルローダのブーム及びバケット制御装
置に係り、詳しくはブームの昇降作動時にバケットを自
動的に水平姿勢に保持するためのセルフレベリングバル
ブを備えたブーム及びバケット制御装置に関する。

（従来の技術） 従来のショベルローダにおいて、ブームの昇降時にバケ
ットの水平姿勢を保つように同バケットを自動的に傾斜
させる最も一般的な自動水平調整装置としては、平行リ
ンク機構を利用した機械式のリンケージ装置が知られて
いる。このリンケージ装置は、昇降機構部分が大型化あ
るいは増量化するという問題を含むことから、同問題の
解決策として油圧式の自動水平調整装置、具体的にはセ
ルフレベリングバルブを利用した自動水平調整装置が提
案されており、その方式は、たとえば米国特許箱４．５
６１．３４２号明細書及び図面に開示されている。第４
図はこの米国特許明細書に開示された油圧式の自動水平
調整装置を回路図化したものである。

これは、リフトシリンダ用方向切換弁５１とダンプシリ
ンダ用方向切換弁５２と他のアタッチメント円方向切換
′弁５３との３つの方向切′換ｉ゛を直列回路の形で含
むコントロールバルブ５４の下流に、サーボ付き分流弁
５５を含ｂセルフレベリングバルブ５６を設置したもの
であって、このサー時にロッド側油室からの排出油を分
流すべく機能する第１の位置ａと、下降時にリフトシリ
ンダ用方向切換弁５１からの作動油の全量をリフトシリ
ンダ５７のロッド側油室にバイパスすべく機能する第２
の位置すとにサーボ手段によって切換えられるようにな
っている。

すなわち、リフトシリンダ用方向切換弁５１を・上昇側
に切換えたときは、リフト量′す・ン、ダ５７のロッド
側油室から排出される油の一部を分流弁５５の第１の位
置ａを経てダンプシリンダ５８のボトム側油室に送る一
方、残りの油をリフトシリンダ用方向切換弁５１を経て
タンク５９に戻すことによって、バケットをリフト量に
対応して前傾方、向に傾動させて同バケットを水平状態
に保持するものであり、また、リフトシリンダ用方向切
換弁、５１を、下降側に切換えたときは、分流弁５５の
第２の位置すを経てリフトシリンダ５７のロッド側油室
に供給するものである。

（発明が解決しようとする課・題） ところで、ショベルローダによる荷役作業時において、
ブームとバケットとは単独で操作されるのみならず、同
時に操作されることも多々あり、たとえばダンプトラッ
クに対する土砂の積込み作業時において、ブームの上昇
途中で上昇動作をつづけながらバケットを前傾させるこ
とによってバケ、ントの土砂を素早く放出するというよ
うな操作が頻繁に行なわれている。そして、このような
同時操作は廼込み作業の高能率化を図る上ですこぶる重
要なものである。

ところが、セルフレベリングバルブ５６を備えた従来の
ショベルローダにおいては、ブーム上昇操作とバケット
前傾操作との同時操作時には、リフトシリンダ５７のロ
ッド側油室から送り出された作動油がダンプシリンダ５
８のヘッド側油室に供給され、るので、バケットを単独
で前傾操作する場合に比べてダンプシリンダ、５８の作
動速度がリフトシリンダ５７０ロツド径に・相当する分
だけ遅くなる。すなわち、リフトシリンダ５７のロッド
側油室から送り出された作動油がダンプシリンダ５８に
供給される場合は、油圧ポンプからの作動油がダンプシ
リンダ用の方４向、切換弁５２を経てダンプシリンダ５
８に直接供給される場合よりもダンプシリンダ５８に対
する供給量がリフトシリンダ５７のロンド径に相当する
分だ□け少なく、そのためダンプ速度が遅くなってバケ
ットからの土離れが悪□いという不具合がある□。この
ようなダンプ速度の遅さに原因する土離れの悪さは同時
操作の効果ｌを・生かすことにならず、むしろ作業能率
の低下をＩ引起す結果どなる。

そこで本発明は、以上の問題に鑑み、同時操作時にお□
けるバケットの前傾速度を単独操作時と同等にすること
を、・その目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明は、リフトシリンダ用
の方向切換弁及びダンプシリンダ用の方向切換弁を直列
回路の形で含むコントロールバルブの下流側にセルフレ
ベリングバルブを備え、ブムの１歿又は下降時にリフト
シリンダから送り出された作動油を前記セルフレベリン
グバルブの分流弁により所定の比率で調整流量と余剰流
量とに分流し、調整分流油をダンプシリンダに送ること
によりバケットの自動水平調整を可能とした形式のショ
ベルローダにおいて、前記コントロールバルブにおける
ダンプシリンダ用の方向切換弁をリフトシリンダ用の方
向切換弁よりも上流側に設けてそれら両方向切換弁の同
時操作時に作動油をダンプシリンダに先行して供給する
構成としたことを要旨とす、る。

（作用２） リフトシリンダ用方向切換弁の上昇位置への切換え操作
と、ダンプシリンダ用方向切換弁の前傾位置への切換え
操作を同時に行なうと、油圧ポンプからの作動油はダン
プシリンダのボトム室に送られ、それに伴いロッド側油
室から送り出された作動油がダンプシリンダ用方向切換
弁からリフトシリンダ用方向切換弁を経てリフトシリン
ダのボトム側油室に供給される。すなわち、ダンプシリ
ンダに対する作動油の供給がリフトシリンダよりも先行
し、供給油量はダンプシリンダ用方向切換弁の単独操作
時と同等である。従って、ダンプシリンダによって作動
されるバケットは同時操作であっても単独操作時と同等
の速度で前傾することが可能となり、従来に比較して速
くなる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。第２図はショベルローダの概略を示し、車両本体１
のピラー２に基端部を上下回動可能に支持されたブーム
３はリフトシリンダ４により昇降作動されるようになっ
ており、また、ブーム３の先端に取付けられたバケット
５はダンプシリンダ６により前後方向に傾動されるよう
になっている。

第１図は本発明の制御装置の実施例を示している。油圧
ポンプ７によりタンク８から汲上げられて吐出された作
動油は、ダンプシリンダ用の方向切換弁９と、リフトシ
リンダ用の方向切換弁１０と、たとえば孔掘り作業に使
用されるアースオーガのようなアタッチメント用の方向
切換弁１１とを直列回路として含む荷役用のコントロー
ルバルブ１２により流れ方向を制御される。しかして、
コントロールバルブ１２における方向切換弁の配列順位
は、少なくともダンプシリンダ用の方向切換弁９がリフ
トシリンダ用の方向切換弁１０よりも上流側となるよう
設定されており、この実施例では上流から下流にかけて
ダンプシリンダ用、リフトシリンダ用、アタッチメント
用の順序で配列されている。

一方、ダンプシリンダ用の方向切換弁９はオープンセン
タタイプの３位置形であって、前傾位置Ｃ１中立位置ｂ
、後傾位置ａとを有し、管路１３゜１４によりダンプシ
リンダ６と接続されており、またリフトシリンダ用の方
向切換弁１０はオープンセンタタイプの４位置形であっ
て、上昇位置ａ、中立位置ｂ、下降位置Ｃ、フロート位
置ｄとを有し、管路１５．１６によりリフ１ヘシリンダ
４と接続されている。

また、コントロールバルブ１２と、その下流側アクチュ
エータである、リフトシリンダ４及びダンプシリンダ６
とを接続する回路にはバケット５の自動水平調整用とし
てのセルフレベリングバルブ１７が組込まれている。こ
の実施例においてはブーム上昇時とブーム下降時との両
方に関して実施されており、ブーム上昇時用としてはリ
フトシリンダ４のロンド側回路に、分流弁１８と、２つ
の切換弁１９．２０と、リリーフ弁２１と、チエツク弁
２２とを含む構成とされ、またブーム下降時用としては
リフトシリンダ４のボトム側回路に、分流弁３０と、２
つの切換弁３１．３２とリリーフ弁３３と、チエツク弁
３４を含む構成となっている。

ブーム上昇時用として実施されるロンド側回路に関して
具体的に説明する。分流弁１８は、その流入口がリフト
シリンダ４のロッド側油室と連通され、調整流出口が管
路２３を介してダンプシリンダ６のボトム側油室に通じ
る管路１３に接続され、また、余剰流出口がリフトシリ
ンダ用の方向切換弁１０に連通されるように組込まれて
いる。

なお、管路２３には前記チエツク弁２２が挿入されると
ともに、リリーフ弁２１により設定圧に保持される。ま
た、分流弁１８はパイロットライン２４を経て作用する
余剰流出口側の圧力により調整流出口側の管路２３を閉
じる位置に切換可能な構造を有する。

そして、分流弁１８の流入口側と余剰流出口側とはバイ
パス管路２５によって連絡され、このバイパス管路２５
に前記１つの切換弁１９が挿入されている。このように
分流弁１８に並列に挿入された切換弁１９は、パイロッ
トライン２６を経て開放側に作用するダンプシリンダ６
のロッド側油室圧力と、パイロットライン２７を経て作
用するリフトシリンダ４のボトム側油室圧力とによって
開閉を制御されるとともに、それら肉圧力が共に作用し
たとき又は共に作用しないときにはスブリングにより開
放位置に保持されるようになっている。また、他の１つ
の切換弁２０は、ダンプシリンダ６のロッド側油室とダ
ンプシリンダ用方向切換弁９とをつないでいる管路１４
と、前記分流弁１８の余剰流出口側とを接続する管路２
８に組込まれており、常には閉止位置に保持され、パイ
ロットライン２９を経て作用する分流弁１８の調整流出
口側の圧力により開放位置に切換えられるようになって
いる。

つぎに、ブーム下降時用として実施されるボトム側回路
に関して説明する。基本的には前述した上昇時用と同様
であり、分流弁３０は、その流入口がリフトシリンダ４
のボトム側油室と連通され、調整流出口がチエツク弁３
４を挿入した管路３５から管路２８．ｉ４を経てダンプ
シリンダ６のロッド側油室と連通され、また、余剰流出
口がリフトシリンダ用方向切換弁１０に連通されるよう
に組込まれている。なお、管路３５内の圧力を所定の圧
力に保持するためのリリーフ弁３３は、同管路３５と油
圧ポンプ７の吸込管路７ａとを接続し１ま た管路３６に設けられている。また、分流弁３０はパイ
ロットライン３７を経て作用する余剰流出口側の圧力に
より調整流出口側の管路３５を閉じる位置に切換可能な
構造を有する。

そして、分流弁３０の流入口側と余剰流出口側とはバイ
パス管路３８によって連絡され、このバイパス管路３８
に前記１つの切換弁３１が挿入されている。このように
分流弁３０に並列に挿入された切換弁３１は、パイロッ
トライン３９を経て開放側に作用するダンプシリンダ６
のボトム側油室圧力と、パイロットライン４０を経て閉
止側に作用するリフトシリンダ４のロッド側油室圧力と
により開閉を制御されるとともに、それら両圧力が共に
作用したとき又は共に作用しないときにはスプリングに
より開放位置に保持されるようになっている。また、伯
の１つの切換弁３２は、リフトシリンダ４のロンド側回
路における分流弁１Ｂの調整流出口に通じる管路２３と
、ボトム側回路における分流弁３００余剰流出口に通じ
る管路１５とを接続する管路４１に組込まれており、常
には閉止位置に保持され、パイロットライン４２を経て
作用する分流弁３０の調整流出口側の圧力により開放位
置に切換えられる。

本実施例は上述のように構成したものであり、以下その
作用を説明する。

（ブーム上昇時） リフトシリンダ用方向切換弁１０を上昇位置ａに切換え
ると、油圧ポンプ７から吐出された作動油は管路１５を
経てセルフレベリングバルブ１７におけるボトム側回路
の切換弁３１に至る。同切換弁３１はスプリングによっ
て開放位置に保持されているので、作動油はバイパス管
路３８を経てリフトシリンダ４のボトム側油室に送られ
、ブーム３が上昇する。このとき、ボトム側油室の圧力
がパイロットライン２７を経てロンド側回路における切
換弁１９に作用して同切換弁１９を閉止位置に切換える
ため、リフトシリンダ４のロッド側油室から送り出され
た作動油は分流弁１８に入り、バケット５の角度を一定
に保持すべく予め設定された比率で分流される。

そして、調整流出口側の分流油は管路２３から管路１３
を経てダンプシリンダ６のボトム側油室に送られ、バケ
ット６が前傾方向に傾動される。

つまり、バケット５はブーム３の上昇に対応して水平姿
勢を保持するように自動調整される。なお、このとき、
分流弁１８における調整流出口側の管路２３内の圧力が
パイロットライン２９を経て切換弁２０に作用し、同切
換弁２０を開放位置に切換えるので、ダンプシリンダ６
のロッド側油室から送り出された排出油は管路１４．２
８を経て分流弁１８の余剰流出口からの余剰油と合流す
るとともに、管路１６、リフトシリンダ用方向切換弁１
０を経てタンク８に戻る。

ブーム３の上昇中において、ダンプシリンダ６がバケッ
ト５内の重量のためにオーバースピードになった場合に
は、同ダンプシリンダ６のボトム側油室が負圧状態を起
しそうになると、リフトシリンダ４のロッド側油室の圧
力が零に降下し、その圧力降下によりパイロットライン
２９の圧力が無くなり、切換弁２０はスプリングにより
閉止位置に切換えられて管路２８の流れを遮断するため
、リフトシリンダ４のロンド側油室からの油の排出が阻
止される。そのため、ダンプシリンダ６のボトム側油室
の圧力が十分に上昇するまで同ダンプシリンダ６の作動
は一時停止し、圧力が上昇した時点で再び元の動作に戻
る。

また、ダンプシリンダ６がリフトシリンダ４の上昇途中
でストロークエンドに達したような場合には、分流弁１
８の調整流出口側からの分流油は管路２３．１６の油流
れが阻止されることに伴い、リリーフ弁２１を経てタン
ク８に戻る。

（ブーム下降時） リフトシリンダ用方向切換弁１０を下降位置Ｃに切換え
ると、油圧ポンプ７から吐出された作動油は管路１６を
経てセルフレベリングバルブ１７におけるロッド側回路
の切換弁１９に至る。このとき、同切換弁１９はスプリ
ングにより開放位置に保持されるため、作動油はバイパ
ス管路２５を経てリフトシリンダ４のロンド側油室に送
られ、ブーム３が下降することになる。このとき、ロツ
ド側油室の圧力がパイロットライン４０を経てボトム側
回路における切換弁３１に作用して同切換弁３１を閉止
位置に切換えるため、リフトシリンダ４のボトム側油室
から送り出された作動油は管路１５から分流弁３０に入
り、上昇時と同様に所定の比率で分流される。そして調
整流出口側の分流油は管路３５からチエツク弁３４、管
路２８゜１４を経てダンプシリンダ６のロンド側油室に
供給され、バケット５が後方に傾動される。すなわち、
バケット５は下降しながら下降量に対応して自動水平調
整される。

また、このとき分流弁３０の調整流出口側の圧力がパイ
ロットライン４２を経て切換弁３２に作用し、これを開
放位置に切換えるため、ダンプシリンダ６のボトム側油
室から送り出された油は管路１３．２３．４１を経由し
て分流弁３０の余剰油と合流するとともに、管路１５、
リフトシリンダ用方向切換弁１０を経てタンク８に戻る
。

すなわち、本実施例によれば、ブーム３の上昇時と下降
時との両方に関してバケット５の自動水平調整を行なう
ことかできるものであり、そしてそのときのブーム３の
昇降は、油圧ポンプ７からの作動油を分流弁１８又は３
０を通さずにバイパス管路２８又は３８を通してリフト
シリンダ４に供給できるので、セルフレベリングバルブ
１７が無い場合と同等の速い速度で上昇及び下降するこ
とが可能となる。

（バケット前傾時又は後傾時） ダンプシリンダ用方向切換弁９を前傾位置Ｃに切換えた
ときは、油圧ポンプ７からの作動油が管路１３を経てダ
ンプシリンダ６のボトム側油室に供給される一方、ロン
ド側油室から送り出された作動油が管路１４、ダンプシ
リンダ用方向切換弁９を経てタンク８に戻されるため、
バケット５が前傾される。また、ダンプシリンダ用方向
切換弁９を後傾位置ａに切換えたときは、作動油流れは
上述とは逆となり、バケット５が後傾される。すなわち
、ダンプシリンダ用方向切換弁９の単独操作時には、セ
ルフレベリングバルブ１７を使用することなくダンプシ
リンダ６が作動される。

（ブーム上昇＋バケット前傾時） ダンプシリンダ用方向切換弁９を前傾位置Ｃに、リフト
シリンダ用方向切換弁１０を上昇位置ａにそれぞれ切換
えると、油圧ポンプ７からの作動油は、ダンプシリンダ
用方向切換弁９から管路１３を経てダンプシリンダ６の
ボトム側油室に供給され、バケット５が前傾される。そ
して、ダンプシリンダ６のロンド側油室から送り出され
た作動油が管路１４を経てダンプシリンダ用方向切換弁
９に送られるとともに、これよりリフトシリンダ用切換
弁１０を通り、さらに管路１５からセルフレベリングバ
ルブ１７を前述の単独操作時と同様の経路で通りリフト
シリンダ４のボトム側油室に送られ、ブーム３が上昇す
る。このとき、ロッド側回路におけるバイパス管路２５
の切換弁１９には両パイロットライン２６．２７を経て
ダンプシリンダ６のロンド側油室とリフトシリンダ４の
ボトム側油室の圧力が相反する向きに作用するが、その
両正力は互いにバランスすることから、結局切換弁１９
はスプリングによる付勢力で開放位置に保持されること
になり、従ってリフトシリンダ４のロンド側油室から送
り出された作動油はバイパス管路２５から管路１６及ｄ
リフトシリンダ用方向切換弁１０を経てタンク８に戻る
。

（ブーム下降＋バケット後傾時） ダンプシリン夛用方向切換弁９を一傾位置ａに、リフト
シリンダ用方向切換弁１０を下降位置Ｃにそれぞれ切換
えると、油圧ポンプ７からの作動油は、ダンプシリンダ
用方向切換弁９から管路１４を経てダンプシリンダ６の
ロンド側油室に供給され、バケット５が後傾される。そ
して、ダンプシリンダ６のボトム側油室から送り出され
た作動油が管路１３を経てダンプシリンダ用方向切換弁
９に送られるとともに、これよりリフトシリンダ用切換
弁１０を通り、さらに管路１６からセルフレベリングバ
ルブ１７を前述の単独操作時と同様の経路で通りリフト
シリンダ４のロンド側油室に送られ、ブーム３が下降す
る。このとき、ボトム側回路におけるバイパス管路３８
の切換弁３１にはパイロットライン３９，４ｏを経てダ
ンプシリンダ６のボトム側油室とリフトシリンダ４のロ
ッド側油室の圧力が相反する向きに作用するが、その両
圧力は互いにバランスすることから、結局切換弁３１は
スプリングによる付勢力で開放位置に保持されることに
なり、従ってリフトシリンダ４のボトム側油室から送り
出された作動油はバイパス管路３８から管路１５及びリ
フトシリンダ用方向切換弁１０を経てタンク８に戻る。

しかして、本実施例にあっては、上述の如きブーム３の
昇降とバケット５の前後傾との同時操作時には、ダンプ
シリンダ６にリフトシリンダ４よりも先行して作動油を
供給することができることから、その作動速度は前述し
た単独操作時と同等となる。すなわち、同時操作時にお
いてもバケット５を単独操作時と同様の速度でダンプ操
作することができる。

従って第５図ないし第９図に示すような、土砂をトラッ
クＴに積込む場合において、バケット５からの土離れを
効果的に行なうことができる。

すなわち、ショベルローダが土砂をすくって前進しく第
５図）、トラックＴにある程度接近した時点でブーム３
を上昇させながら更に接近しく第６図）、バケット５が
トラックＴの荷台上にくるまで前進しく第７図）、停車
させ、ブーム３を上昇させながらバケット５を前傾させ
、バケット５の土砂をトラックＴの荷台に乗せる（第８
図）。

このとき、バケット５の前傾速度がバケット単独操作時
と同様の速度となるので、土離れが良い。

そして、そのまま後進し、バケット５がトラックＴの荷
台より外れたところでブーム３を下降させながらバケッ
ト５を後傾して作業が終了する（第９図）。

第３図はセルフレベリングバルブ１７に関しての変更例
を示したものである。すなわち、図示の変更例はセルフ
レベリングバルブ１７をブーム上昇時に限ってダンプシ
リンダ６がバケット５を自動水平調整すべく作動するよ
うに構成したものであって、リフトシリンダ４のロッド
側油室にのみ組込まれている。なお、その具体的構成は
前述の実施例と同様であるから、第１図でイ１した符号
と同一符号を何してその説明を省略する。また、図示は
しないが、逆にリフトシリンダ４のボトム側回路のみに
セルフレベリングバルブ１７を組込んでブーム下降時に
限ってダンプシリンダ６がバケット５を自動水平調整す
べく作動するように構成することも可能である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、バケットの自動
水平調整用として油圧回路中にセルフレベリングバルブ
を備えたショベルローダのブーム及びバケット制御装置
において、ブーム昇降とバケット前後傾との同時操作時
におけるバケットのダンプ速度を単独操作時と同等の速
い速度で行なうことができるものであり、このことはと
くに上昇と前傾とを同時に行なうことによって、たとえ
ば土砂等をトラックに積込むような場合におけるバケッ
トからの土離れを効果的に行なうことが可能となり、作
業能率の向上に大きく役立つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブーム及びバケット制御装置の実施例
を示す油圧回路図、第２図はショベルロダの概略側面図
、第３図はセルフレベリングバルブに関する変更例を示
す油圧回路図、第４図は従来例を示す油圧回路図、第５
図ないし第９図はトラックに対する土砂の積込み作業を
示す説明図である。 ３・・・ブーム ４・・・リフトシリンダ ５・・・バケット ６・・・ダンプシリンダ ７・・・油圧ポンプ ９・・・ダンプシリンダ用方向切換弁 Ｏ・・・リフトシリンダ用方向切換弁 ２・・・コントロールバルブ ７・・・セルフレベリングバルブ ８・・・分流弁 ９・・・切換弁 ５・・・バイパス管路 ３０・・・分流弁 ３１・・・切換弁 ３８・・・バイパス管路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リフトシリンダ用の方向切換弁及びダンプシリンダ用の
   方向切換弁を直列回路の形で含むコントロールバルブの
   下流側にセルフレベリングバルブを備え、ブームの上昇
   又は下降時にリフトシリンダから送り出された作動油を
   前記セルフレベリングバルブの分流弁により所定の比率
   で調整流量と余剰流量とに分流し、調整分流油をダンプ
   シリンダに送ることによりバケットの自動水平調整を可
   能とした形式のショベルローダにおいて、前記コントロ
   ールバルブにおけるダンプシリンダ用の方向切換弁をリ
   フトシリンダ用の方向切換弁よりも上流側に設けてそれ
   ら両方向切換弁の同時操作時に作動油をダンプシリンダ
   に先行して供給する構成としたブーム及びバケット制御
   装置。