JPH0320367Y2

JPH0320367Y2 -

Info

Publication number: JPH0320367Y2
Application number: JP16574382U
Authority: JP
Priority date: 1982-11-02
Filing date: 1982-11-02
Publication date: 1991-05-01
Also published as: JPS5969252U

Description

【考案の詳細な説明】本案は油圧パワーシヨベル等の多関節機構を複
数のシリンダを介して駆動、制御する多関節機構
の液圧制御装置の改良に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an improvement of a hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism such as a hydraulic power shovel that drives and controls the multi-joint mechanism via a plurality of cylinders.

従来の油圧パワーシヨベルの多関節機構の液圧
制御装置を第１図乃至第４図により説明すると、
第１図の１はスイングテーブルで、フロント部を
保持し、旋回させるものである。また２はブー
ム、３はアーム、４はバケツトで図示するよう
に、ブーム２はスイングテーブル１にピン５で結
合されている。同様に、アーム３はブーム２に、
バケツト４はアーム３に、それぞれピン６、７で
結合されている。一方、ブームシリンダ８の両端
がスイングテーブル１とブーム２とにピン９，１
０で結合され、アームシリンダ１１の両端がブー
ム２とアーム３とにピン１２，１３で結合され、
バケツトシリンダ１４の両端がブーム２とリンク
１７，１８とにピン１５，１６で結合され、上記
リンク１７，１８の他端がアーム３とバケツト１
４とにピン１９，２０で結合されている。第２図
は、ローダフロントの一動作状態を示しており、
このとき、ブームシリンダ８は伸縮作動せず、ピ
ン９，１０の間の距離は不変である。一方、アー
ムシリンダ１１およびバケツトシリンダ１４は
a₁，b₁の長さに駆動され、バケツト４がアーム
３のストツパ（図示せず）に突き当つている。ま
た第３図は、第２図の状態から、アームシリンダ
１１を最大限なで伸ばして、バケツト４を最上位
置まで移行させた状態を示しており、アームシリ
ンダ１１がa₂、バケツトシリンダ１４がb₂の
長さになつている。 A conventional hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism of a hydraulic power shovel will be explained with reference to FIGS. 1 to 4.
Reference numeral 1 in FIG. 1 is a swing table that holds and rotates the front section. The boom 2 is connected to the swing table 1 with a pin 5, as shown by 2 a boom, 3 an arm, and 4 a bucket. Similarly, arm 3 attaches to boom 2,
The bucket 4 is connected to the arm 3 by pins 6 and 7, respectively. On the other hand, both ends of the boom cylinder 8 are connected to the swing table 1 and the boom 2 with pins 9 and 1.
0, both ends of the arm cylinder 11 are connected to the boom 2 and the arm 3 with pins 12 and 13,
Both ends of the bucket cylinder 14 are connected to the boom 2 and links 17 and 18 with pins 15 and 16, and the other ends of the links 17 and 18 are connected to the arm 3 and the bucket 1.
4 through pins 19 and 20. Figure 2 shows one operating state of the loader front.
At this time, the boom cylinder 8 does not extend or contract, and the distance between the pins 9 and 10 remains unchanged. On the other hand, the arm cylinder 11 and bucket cylinder 14 are
The bucket belt 4 is driven to lengths a ₁ and b ₁ and hits against a stopper (not shown) of the arm 3. Further, FIG. 3 shows a state in which the arm cylinder 11 is stretched to the maximum extent from the state shown in FIG. ₂ , and the bucket belt 4 is moved to the uppermost position. has a length of b ₂ .

前記第２図の状態から前記第３図の状態に操作
した場合、第４図に示す従来の液圧制御装置には
次の危険が生じていた。即ち、同第４図におい
て、パイロツト弁３８，４０をともに操作して、
アームシリンダ１１バケツトシリンダ１４をとも
に伸張させたとき、コントロール弁３６（３５−
２）はタンデムに接続されているため、バケツト
シリンダ１４の作動中は、コントロール弁（３５
−２）のスプールがパイロツト弁３８の圧力によ
り切換わつても主ポンプ（３１−１）の吐出油が
バケツトシリンダ１１に供給されずに、主ポンプ
３１−１の吐出油がバケツトシリンダ１４に、主
ポンプ（３１−２）の吐出油がアームシリンダ１
１に、というに個別に供給される。このとき、バ
ケツト４はアーム３に設けたストツパ（図示せ
ず）に突き当つており、バケツト４がピン７を支
点として第２図の状態以上にアーム３の方向（時
計方向）に回転できない。そのため、バケツトシ
リンダ１４がピン間の距離b₁を超過して、これ
よりも長く伸張すると、バケツトシリンダ１４が
アーム３及びバケツト４の全体をピン６を支点と
して時計方向へ回転させて、全体を第３図に示す
ように持上げることになる。ピン６とピン１５と
の間の距離（第３図にＳとして示す）がピン６と
ピン１３との間の距離よりも小さい場合は、バケ
ツトシリンダ１４がわずかに伸張しただけで、ア
ームシリンダ１１が大きく伸張することになる。
アームシリンダ１１には主ポンプ（３１−２）の
吐出油が供給されているが、上述のようにバケツ
トシリンダ１４の伸張によりアームシリンダ１１
が引張られる速度が速いと、主ポンプ（３１−
２）の吐出流量では不足する場合がある。この場
合には、不足作動油量分だけ、アームシリンダ１
１内に空気層が生ずる。作動油中には体積割合で
約７〜10％の空気が溶解しており、作動油自身が
負圧になると、この溶解空気が分離して気体にな
るものと考えられ、このような空気により、上述
の空気層が形成される。いまアームシリンダ１１
及びバケツトシリンダ１４をともに第２図に示す
位置から同時に伸張させて、第３図の状態になつ
た時点で、直ちにパイロツト弁３８，４０を止め
ると、コントロール弁３５−１，３５−２は第４
図に示す中立位置に戻り、アームシリンダ１１へ
の主ポンプ３１−２の吐出油供給が中断されるの
で、アームシリンダ１１の大面積側油室には空気
層が発生したままになる。このとき、アーム３バ
ケツト４の重量をバケツトシリンダ１４のみで支
持していることになり、この第３図の状態で、パ
イロツト弁３９を急操作して、バケツトシリンダ
１４を収縮させると、アーム３バケツト４は支え
を失つて急激に落下する。すなわち、ピン６を支
点として反時計方向に急激に回転することとな
り、ダンプ積込作業中には極めて危険であつた。 When operated from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 3, the conventional hydraulic pressure control device shown in FIG. 4 has the following dangers. That is, in FIG. 4, by operating both the pilot valves 38 and 40,
When the arm cylinder 11 and bucket cylinder 14 are both extended, the control valve 36 (35-
2) are connected in tandem, so when the bucket cylinder 14 is in operation, the control valve (35
Even if the spool of -2) is switched by the pressure of the pilot valve 38, the oil discharged from the main pump (31-1) is not supplied to the bucket cylinder 11, and the oil discharged from the main pump 31-1 is not supplied to the bucket cylinder 11. , the oil discharged from the main pump (31-2) reaches arm cylinder 1.
1 and 2 are supplied separately. At this time, the bucket 4 is in contact with a stopper (not shown) provided on the arm 3, and the bucket 4 cannot rotate in the direction of the arm 3 (clockwise) beyond the state shown in FIG. 2 using the pin 7 as a fulcrum. Therefore, when the bucket cylinder 14 exceeds the distance b ₁ between the pins and extends longer than this, the bucket cylinder 14 rotates the entire arm 3 and bucket 4 clockwise about the pin 6, The whole thing will be lifted up as shown in Figure 3. If the distance between pin 6 and pin 15 (shown as S in FIG. 3) is smaller than the distance between pin 6 and pin 13, the arm cylinder 11 will expand significantly.
The arm cylinder 11 is supplied with oil discharged from the main pump (31-2), but as described above, due to the expansion of the bucket cylinder 14, the arm cylinder 11
If the speed at which is pulled is high, the main pump (31-
The discharge flow rate of 2) may be insufficient. In this case, the arm cylinder 1 will be
An air layer is created within 1. Approximately 7 to 10% air by volume is dissolved in hydraulic oil, and when the hydraulic oil itself becomes negative pressure, it is thought that this dissolved air separates and becomes a gas. , the above-mentioned air layer is formed. Now arm cylinder 11
and the bucket cylinder 14 are simultaneously extended from the position shown in FIG. 2, and when they reach the state shown in FIG. 3, the pilot valves 38 and 40 are immediately stopped, and the control valves 35-1 and 35-2 are Fourth
Since the main pump 31-2 returns to the neutral position shown in the figure and the supply of oil from the main pump 31-2 to the arm cylinder 11 is interrupted, an air layer remains generated in the large-area side oil chamber of the arm cylinder 11. At this time, the weight of the arm 3 bucket 4 is supported only by the bucket cylinder 14, and in the state shown in FIG. 3, if the pilot valve 39 is suddenly operated to contract the bucket cylinder 14, Arm 3 bucket cart 4 loses its support and falls suddenly. That is, the pin 6 rotates rapidly in the counterclockwise direction about the fulcrum, which is extremely dangerous during dump truck loading work.

本案は前記の問題点に対処するもので、油圧パ
ワーシヨベル等の多関節機構を複数のシリンダを
介して駆動、制御する多関節機構の液圧制御装置
においてある１つのシリンダを駆動して他のシリ
ンダに負圧が生じたときに同負圧により作動する
切換弁５１と、同切換弁５１が作動したときにパ
イロツトポンプからパイロツト弁を経てコントロ
ール弁に至る回路を遮断する切換弁５２とを具え
ていることを特徴とした多関節機構の液圧制御装
置に係り、その目的とする処は、操縦者の操作に
ミス等があつても、バケツトを急激に落下させる
ような危険を未然に防止できる改良された多関節
機構の液圧制御装置を供する点にある。 This proposal addresses the above-mentioned problems, and is used in a hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism such as a hydraulic power shovel that drives and controls a multi-joint mechanism via multiple cylinders. A switching valve 51 that is activated by negative pressure when negative pressure is generated in the pump, and a switching valve 52 that shuts off a circuit from the pilot pump to the control valve via the pilot valve when the switching valve 51 is activated. The purpose of this is to prevent the danger of sudden falls of the bucket even if there is a mistake in the operator's operation. An object of the present invention is to provide an improved hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism.

次に本案の多関節機構の液圧制御装置を第５図
に示す一実施例により説明すると、１１はアーム
シリンダ、１４はバケツトシリンダ、３１−１，
３１−２は主ポンプ、３２はパイロツトポンプ
で、同各ポンプがリリーフ弁３３および３４を具
えている。３５−１，３５−２はアームシリンダ
１１を駆動するためのコントロール弁３６はバケ
ツトシリンダ１４を駆動するためのコントロール
で、ともにパイロツト圧力で方向切換ができ、か
つ、パイロツト圧力がないときは、バネ力で中立
状態に復帰する機能をもつている。またコントロ
ール弁３６とコントロール弁３５−２とはタンデ
ムに接続されている。３７はアームシリンダ１１
を縮み方向へ駆動するパイロツト弁、３８はアー
ムシリンダ１１を伸び方向へ駆動するパイロツト
弁、３９はバケツトシリンダ１４を縮み方向へ駆
動するパイロツト弁４０はバケツトシリンダ１４
を伸び方向へ駆動するパイロツト弁で、いずれの
パイロツト弁も、パワーシヨベルの操縦者が、レ
バーあるいはペダル（図示せず）を操作すること
により操作される。６０はタンクである。以上は
第４図の回路と同じであるが、次に本実施例で付
加されている部分を説明する。５０は減圧弁で、
アームシリンダ１１の伸び側回路５３を一次圧と
して管路５４経二次圧を送るようになつている。
また５１はバネ復帰型切換弁で、減圧弁５０の二
次圧で、位置A₂に切換えられるようになつてい
る。また５２はバネ復帰型切換弁で、切換弁５１
が位置A₁のときはパイロツトポンプ３２の圧力
が管路５５，５６を経て制御圧力となり、位置
B₂を選択するが、切換弁５１が位置A₂のときは
管路５６の圧力がタンク６０へ抜けて、バネ力に
より位置B₁となる。また同切換弁５２が位置B₁
のときは、パイロツト弁４０の圧力が管路５７を
経てコントロール弁３６の制御圧力として働く
が、位置B₂のときは、管路５７の圧力がタンク
６０へ開放されるようになつている。 Next, the hydraulic pressure control device of the multi-joint mechanism of the present invention will be explained with reference to an embodiment shown in FIG. 5. 11 is an arm cylinder, 14 is a bucket cylinder, 31-1,
31-2 is a main pump, 32 is a pilot pump, and each pump is provided with relief valves 33 and 34. Control valves 35-1 and 35-2 are controls for driving the bucket cylinder 14, and the control valves 36 for driving the arm cylinder 11 are controls for driving the bucket cylinder 14, and both can change direction by pilot pressure, and when there is no pilot pressure, It has the ability to return to a neutral state using spring force. Further, the control valve 36 and the control valve 35-2 are connected in tandem. 37 is the arm cylinder 11
38 is a pilot valve that drives the arm cylinder 11 in the extension direction. 39 is a pilot valve that drives the bucket cylinder 14 in the contraction direction. 40 is the pilot valve that drives the bucket cylinder 14 in the contraction direction.
Both pilot valves are operated by the operator of the power shovel by operating a lever or pedal (not shown). 60 is a tank. Although the circuit described above is the same as the circuit shown in FIG. 4, the parts added in this embodiment will be explained next. 50 is a pressure reducing valve,
The extension side circuit 53 of the arm cylinder 11 is used as the primary pressure, and the secondary pressure is sent through the conduit 54.
Reference numeral 51 denotes a spring return type switching valve, which can be switched to position _A2 by the secondary pressure of the pressure reducing valve 50. Further, 52 is a spring return type switching valve, and the switching valve 51
When is at position _A1 , the pressure of the pilot pump 32 becomes the control pressure via the pipes 55 and 56, and the position
_B2 is selected, but when the switching valve 51 is in the position _A2 , the pressure in the pipe line 56 is released to the tank 60, and the position is set to _B1 due to the spring force. Also, the switching valve 52 is in position B ₁
At this time, the pressure of the pilot valve 40 acts as a control pressure for the control valve 36 via the line 57, but at position _B2 , the pressure of the line 57 is released to the tank 60.

次に前記多関節機構の液圧制御装置の作用を説
明する。第１図に示したフロントの状態から、第
２図に示した状態に駆動するには、パイロツト弁
３７とパイロツト弁４０とを操作する。このと
き、アームシリンダ１１はを縮み動作をするが、
管路５３の圧力は、戻り圧もしくは背圧（タンク
加圧方式が多用されている）を受けて、常に正で
あるから、切換弁５１は位置A₂であり、路５６
の圧力は、タンク６０に開放されているので、切
換弁５２は、バネ力によつて位置B₁にあり、バ
ケツトシリンダ１４は伸び動作、すなわち、パイ
ロツト弁３５−１，３５−２に伝達されて、アー
ムシリンダ１１が伸び動作が可能である。次に第
２図の状態から、第３図のバケツ４持ち上げ状態
にするために、アームシリンダ１１伸び動作、す
なわち、パイロツト弁３８を操作する。このと
き、パイロツト弁３８の制御圧力が、コントロー
ル弁３５−１，３５−２に伝達されて、アームシ
リンダ１１が伸び動作を開始する。どれと同時に
パイロツト弁４０を操作すると、バケツトシリン
ダ１４の伸び作動力（ピン６とピン１５に距離Ｓ
がるために、回転力が働き、この回転力がアーム
シリンダ１１の伸び動作と一致する）が働き、主
ポンプ３１−２からの供給流量を受けるのみで、
アームシリンダ１１がのばされてしまう。 Next, the operation of the hydraulic pressure control device of the multi-joint mechanism will be explained. To drive from the front state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. 2, pilot valves 37 and 40 are operated. At this time, the arm cylinder 11 performs a retracting operation, but
The pressure in the line 53 is always positive due to return pressure or back pressure (tank pressurization is often used), so the switching valve 51 is in position _A2 , and the line 56
Since the pressure _of As a result, the arm cylinder 11 can extend. Next, in order to change the state shown in FIG. 2 to the state in which the bucket 4 is lifted up as shown in FIG. 3, the arm cylinder 11 is extended, that is, the pilot valve 38 is operated. At this time, the control pressure of the pilot valve 38 is transmitted to the control valves 35-1 and 35-2, and the arm cylinder 11 starts to extend. If you operate the pilot valve 40 at the same time, the expansion force of the bucket cylinder 14 (distance S between pin 6 and pin 15)
(This rotational force coincides with the extension movement of the arm cylinder 11) and only receives the supply flow rate from the main pump 31-2.
The arm cylinder 11 is stretched out.

操縦者は、アームシリンダ１１が伸びて、バケ
ツト４が所望の位置に到達したら、パイロツト弁
３８を中立に戻す。いま〔b₂−b₁：ブーム２
とアーム３の姿勢によるバケツトシリンダ１４の
ストローク〕、〔a₂−a₁：ブーム２が固定で、
バケツト４を持上げるに要するアームシリンダ１
１のストローク〕とすると（b₂−b₁）＜（a₂
−a₁）であるので、アームシリンダ１１への流
量は全く追従できず、結果として、アームシリン
ダ１１の伸び側のシリンダ内および管路内が歩圧
になつたまゝで、コントロール弁３５−１，３５
−２は閉ざされるので、シリンダ内には作動油が
充満せず、作動油から遊離した空気等による空気
層が生ずる。次にパイロツト弁３９を操作して、
バケツトシリンダ１４を縮み方向に作動すると、
バケツトシリンダ１４の伸び側圧力が解除される
ので、その瞬間に、アーム３、バケツト４等の重
量により、アームシリンダ１１が急激に引き戻さ
れ、結果として、バケツト４が急激に落下する。
この不具合を解決するための作用は次の通りであ
る。アームシリンダ１１の管路５３の圧力が低下
して、ある設定以下になると、減圧弁５０（この
とき機能しない）と管路５４とを経て切換弁５１
のスプールを左方へ押す力が、バネ力に負け、同
弁が位置A₁になるので、パイロツトポンプ３２
の圧油が管路５４切換弁５１、管路５６を経て切
換弁５２を位置B₂に駆動する。そのため、パイ
ロツト弁４０からの圧油が切換弁５２で遮断さ
れ、かつ管路５７の圧力がタンクへ開放され、コ
ントロール弁３６がバネ力で中立に復帰し、バケ
ツトシリンダ１４への流路が閉じられる。すなわ
ち、アームシリンダ１１に負圧が発生しようとす
ると、バケツトシリンダ１４の動作を停止させる
ので、主ポンプ３１の吐出油量が常に正常にアー
ムシリンダ１１へ供給される。 When the arm cylinder 11 is extended and the bucket belt 4 reaches the desired position, the operator returns the pilot valve 38 to the neutral position. Now [b ₂ −b ₁ : Boom 2
and the stroke of the bucket cylinder 14 depending on the posture of the arm 3], [a ₂ −a ₁ : boom 2 is fixed,
Arm cylinder 1 required to lift bucket 4
1 stroke] then (b ₂ - b ₁ ) < (a ₂
_-a1 ), the flow rate to the arm cylinder 11 cannot be followed at all, and as a result, the inside of the cylinder and the pipe on the extension side of the arm cylinder 11 remain at the stepping pressure, and the control valve 35-1 ,35
-2 is closed, so the cylinder is not filled with hydraulic oil, and an air layer is created due to air released from the hydraulic oil. Next, operate the pilot valve 39,
When the bucket cylinder 14 is operated in the contraction direction,
Since the pressure on the extension side of the bucket cylinder 14 is released, at that moment, the arm cylinder 11 is rapidly pulled back by the weight of the arm 3, bucket 4, etc., and as a result, the bucket 4 suddenly falls.
The action for solving this problem is as follows. When the pressure in the pipe line 53 of the arm cylinder 11 decreases to below a certain setting, the switching valve 51 passes through the pressure reducing valve 50 (which does not function at this time) and the pipe line 54.
The force pushing the spool to the left is overcome by the spring force, and the valve moves to position _A1 , so the pilot pump 32
Pressure oil passes through the line 54, the switching valve 51, and the line 56 to drive the switching valve 52 to position _B2 . Therefore, the pressure oil from the pilot valve 40 is blocked by the switching valve 52, the pressure in the pipe line 57 is released to the tank, the control valve 36 returns to neutral due to the spring force, and the flow path to the bucket cylinder 14 is opened. Closed. That is, when negative pressure is about to be generated in the arm cylinder 11, the operation of the bucket cylinder 14 is stopped, so that the amount of oil discharged from the main pump 31 is always normally supplied to the arm cylinder 11.

本案の多関節機構の液圧制御装置は前記のよう
に構成されており、操縦者の操作にミス等があつ
ても、バケツトを急激に落下させるような危険を
未然に防止できる効果がある。またバケツト４が
アーム３のストツパに突き当つた状態で、アーム
シリンダ１１バケツトシリンダ１４をともに伸張
作動させたときに生ずる上記危険を、アーム３の
ストツパ部に設けた検出器（バケツト４がアーム
３のストツパに突き当つているか否かを検出する
検出器）を用いて防止するのは、ストツパ部に掘
削時、激しい衝撃が加わるので、検出器の耐久性
に問題が生じる。この点、本案ではアームシリン
ダ１１の大断面側油室の圧力がある値より下つた
らバケツト４がアーム３のストツパに突き当つた
ものとみなしており、前記効果を検出器を用いず
に達成できる。またバケツトシリンダ１４を伸張
させる作動油供給回路を閉止して、コントロール
弁３６を中立に戻せば、主ポンプ３１−１の吐出
油をアームシリンダ１１の大断面側へ供給可能と
なり、主ポンプ３１−１の吐出油を無駄なく活用
でき、アームシリンダ１１の伸張速度を速くする
ことができる。 The hydraulic pressure control device of the multi-joint mechanism of the present invention is constructed as described above, and is effective in preventing the risk of sudden drop of the bucket even if the operator makes a mistake in operation. In addition, a detector installed at the stopper of the arm 3 (when the bucket 4 is in the arm The use of a detector to detect whether or not the stopper is in contact with the stopper (No. 3) causes a problem in the durability of the detector because a severe impact is applied to the stopper during excavation. In this regard, in this proposal, it is assumed that the bucket belt 4 has hit the stopper of the arm 3 when the pressure in the oil chamber on the large cross-section side of the arm cylinder 11 falls below a certain value, and the above effect is achieved without using a detector. can. Furthermore, if the hydraulic oil supply circuit that extends the bucket cylinder 14 is closed and the control valve 36 is returned to neutral, the oil discharged from the main pump 31-1 can be supplied to the large cross-section side of the arm cylinder 11, and the main pump 31 -1 discharged oil can be utilized without waste, and the extension speed of the arm cylinder 11 can be increased.

[Brief explanation of the drawing]

第１，２，３図は油圧パワーシヨベルの多関節
機構を示す説明図、第４図は従来の液圧制御装置
を示す回路図、第５図は本案に係る多関節機構の
液圧制御装置の一実施例を示す回路図である。１〜１４……多関節機構、８，１１，１４……
シリンダ、３２……パイロツトポンプ、３６……
コントロール弁、４０……パイロツト弁、５１，
５２……切換弁。 Figures 1, 2, and 3 are explanatory diagrams showing a multi-joint mechanism of a hydraulic power shovel, Figure 4 is a circuit diagram showing a conventional hydraulic pressure control device, and Figure 5 is a diagram of a hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism according to the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example. 1 to 14... Multi-joint mechanism, 8, 11, 14...
Cylinder, 32...Pilot pump, 36...
Control valve, 40...Pilot valve, 51,
52...Switching valve.

Claims

[Scope of utility model registration request]

In a hydraulic pressure control device for a multi-joint mechanism that drives and controls a multi-joint mechanism such as a hydraulic power shovel via multiple cylinders, when one cylinder is driven and negative pressure is generated in other cylinders, the same negative pressure is generated. a switching valve 51 that is activated by the switching valve 51, and a switching valve 5 that shuts off the circuit from the pilot pump to the control valve via the pilot valve when the switching valve 51 is activated.
2. A hydraulic pressure control device with a multi-joint mechanism.