JPH0534458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧シヨベルのブーム上昇、旋回な
ど同一油圧切換弁群に属する油圧切換弁のそれぞ
れに連なるアクチユエータを同時に作動せしめた
ときに、両者の関係速度を良好に選択、調整する
ことを可能にする装置に関する。

従来の技術 従来から、油圧シヨベルの同一油圧切換弁群内
の油圧切換弁は、並列回路構成となつており、こ
の切換弁によりそれぞれのアクチユエータへ、所
望の量の圧油を分配するには油圧切換弁のスプー
ル移動量を人為的に加減しながら運転していた。

以下、従来の実施例を第５図に示す油圧シヨベ
ルの油圧回路図により、ブーム上昇第２速（実施
例において詳述する）と旋回とを同時に作動せし
めた場合について説明する。

第５図のブーム操作レバ３８を操作して、パイ
ロツトバルブ１５を最大に傾倒させると、パイロ
ツト圧油は、パイロツト油路３０，３１を経て油
圧切換弁９のパイロツト油室に達し、該油圧切換
弁９のスプールをＤ位置に移動させると同時に、
パイロツト油路３０の延長油路は油圧切換弁６の
パイロツト油室にも通じているので、該油圧切換
弁６のスプールをもＤ位置に移動させる。

この結果、第２油圧ポンプ３の吐出油は油路２
４、油圧切換弁９のＤ位置通路、油路３９，４０
を通り、ブームシリンダ１３の伸長側油室へ、ま
た第１油圧ポンプ２の吐出油は油路２３、油圧切
換弁６のＤ位置通路、油路４１を通り上述の油路
４０に合流してブームシリンダ１３へと流入す
る。

この状態で、油圧切換弁６と同一油圧切換弁群
Ａに属する油圧切換弁１４を切換え、そのスプー
ル位置がＤまたはＥに移動すると、油路２３の圧
油は油路３４にも分流し、油圧切換弁１４のＤま
たはＥ位置通路を通つて旋回モータ１２に流入す
る。このとき、油圧切換弁６，１４は共に油路２
３に並列的に配置されているので、第１油圧ポン
プ２の圧油は、ブームシリンダ１３、旋回モータ
１２の何れか負荷圧力の低い方へ大量に流入し、
そのアクチユエータを主として作動させる。従つ
て、ブーム上昇速度と旋回速度との関連性を好ま
しい状態にするには、回路設計時点においてブー
ムシリンダ１３の負荷圧力と旋回モータ１２の負
荷圧力特性を予め算出し、或一定の作業負荷と作
業条件とを勘案して油圧回路を構成するが、この
ことは、あくまでも標準アタツチメントでもつて
標準的な作業を標準作業条件の下において稼動せ
しめる場合にのみ有効となるだけであり、しかも
一般的には回路効率の低下を来たすものである。

例えば、標準バツクホウアタツチメントを装備
した標準機のフロントアタツチメントを取りかえ
て第３図に示すように自重の大なる特殊クラムシ
エルを装備したときには、当然ブームシリンダ１
３に加わる定常的な負荷圧力は増大し、上述のブ
ーム上昇、旋回の同時操作をすると、第１油圧ポ
ンプ２の圧油の殆んどは旋回モータ１２にのみ流
入する。

また、第４図はブーム上昇、旋回の同時操作に
よりバケツト４９に満載した作業対象物を、運搬
車TxまたはTyまで移動させるときのブーム上昇
高さＨと旋回の展開角度θの関係を示す図であ
り、掘削終了点Ｏを原点として、作業対象物を運
搬車TxまたはTyまで移動させる最短距離は、ブ
ームを上昇させながら旋回をし、バケツト４９の
移動軌跡が直線ＸまたはＹとなる必要があり、最
終的にはブーム上昇高さHxのとき旋回角度θx、
或いはそれぞれHy，θyとならなければ作業能率
の向上とはならないが、図において明らかなよう
に、バケツト４９の移動軌跡が直線ｘ，ｙとなる
ためには、同じ旋回角度θxに対してブーム上昇
高さは、直線Ｘ上またはHx、直線Ｙ上ではH′y
となり、また同じブーム上昇高さHyに対して旋
回の所要角度は、直線Ｙ上ではθyとなるが直線
Ｘ上ではθ′yでよいこととなる。

上述したような同一油圧切換弁群内に並列に配
置された油圧切換弁に連なるアクチユエータのう
ちの２つを同時に操作したとき、その何れか一方
を一定の比率でもつて優先的に作動させるように
する従来技術、具体的には、パワーシヨベルのア
ームと旋回とを同時操作したときの旋回優先を確
実にする従来技術に関する刊行物として、特開昭
60−5928号公報に開陳されている。

この技術は、旋回とアームの同時操作時に旋回
側への流量を確保する目的で、旋回用操作部のパ
イロツト圧により旋回優先切換弁を切換えること
により、それまで旋回とアーム用切換弁へ同一条
件の下で並列供給されていた油圧源の圧油管路の
うち、アーム用切換弁への流入管路を一定の絞り
付回路に切換え、もつて、旋回側の圧力を高く
（旋回トルクを保持させる）しようとするもので
ある。

しかしながら、このような従来技術のみでは前
にも述べたような使用態様、例えば、油圧シヨベ
ルのフロントアタツチメントとして標準品と異な
る総重量のものを装着したり、作業条件が種々異
なるような場合の対応は不可能で、運転者の技量
に頼らざるをえなかつた。

発明が解決しようとする課題 実作業をするにあたり、バケツト４９に加わる
作業対象物の重量は一定作業の反復であり、大き
い変化はないが、作業条件、作業機の立地条件、
例えば運搬車Tx，Tyの配置条件は多様であり、
従来機では、運搬車がこれに対応するためには、
長期間の熟練と感によりブーム上昇用操作レバ、
旋回操作レバを互いに微妙に調整して能率の向上
を計り、それに気を取られ、作業上も危険であつ
た。また、前記ブーム上昇、旋回の関係速度を改
善する目的で、第５図の油路３４または４１を必
要に応じ固定的な絞り油路にすることを従来機で
実施されているが、前述の如く単独作動時の回路
効率の低下、或は、使用条件への対応の不備があ
る。

本発明では、上記の如き、ブーム上昇、旋回の
同時操作時においても、作業条件に最も適した両
者の関係速度を予め設定しておくことにより、不
慣れな運転者にも容易に得られるようにし、しか
も、単独作動時の効率低下のない油圧回路を実現
しようとするものである。

課題を解決するための手段 負荷圧力の低いアクチユエータ用油圧切換弁へ
の圧油流入油路ないしは当該油圧切換弁から、そ
のアクチユエータに通じる油路に、常時は開放通
路を形成しているが、受信部に作用する圧力信号
に比例して絞り効果を発揮する可変絞り弁を設
け、該絞り弁の受信部へは、負荷圧力が高くなる
アクチユエータをその高くなる方向へ作動させる
操作をしたときのみ開路する切換弁を介して、任
意にその圧力を調整可能の減圧弁の出口ポートを
接続する。

作 用 負荷圧力の高いアクチユエータと低いアクチユ
エータを同時に作動させるような作業をするとき
は、予め、減圧弁の出口ポート圧力をそのときの
作業条件にあつた値に設定しておいて、両アクチ
ユエータ用の油圧切換弁を操作すると可変絞り弁
の受信部に通じる油路に設けた切換弁は開路し、
減圧弁で調圧された圧力信号が該可変絞り弁の受
信部に作用し、その圧力信号に比例した絞り効果
を発揮するので、負荷圧力の低いアクチユエータ
への流入油量は制限され、残余の圧油はより高い
圧力でもつて、他方のアクチユエータへ流入し、
しかも、この流入量は減圧弁の調整により任意に
設定可能である。

また、負荷圧力の高い側のアクチユエータ用油
圧切換弁を作動させないときは、切換弁を閉路す
るので、負荷圧力の低い側のアクチユエータ用の
油路に設けた可変絞り弁は通常の開放通路を形成
するので、特別の回路抵抗は受けない。

実施例 この発明の実施例を、図面を参照しながら説明
する。

第１図は、この発明を油圧リモートコントロー
ル方式の油圧シヨベルに適用したときの油圧回路
図を一部省略して示す。１は第１油圧ポンプ２、
第２油圧ポンプ３、パイロツトポンプ４を駆動す
るエンジンで、第１油圧ポンプ２はタンク２１か
らサクシヨンストレーナ１９を経て油を吸入し、
吐出油はリリーフ弁１８で調圧され油路２３を通
つて、左走行用の油圧切換弁７、ブーム上昇第２
速用の油圧切換弁６、アーム第１速用の油圧切換
弁５、旋回モータ１２用の油圧切換弁１４などか
ら構成される第１切換弁群Ａとなり、第２油圧ポ
ンプ３の吐出物はリリーフ弁２０で調圧され油路
２４を通り右走行用の油圧切換弁８、ブーム上
昇、下降第１速用の油圧切換弁９、バケツト用の
油圧切換弁１０、アーム第２速用の油圧切換弁１
１から構成される第２切換弁群Ｂを形成してい
る。

第１、第２切換弁群Ａ，Ｂに属する各油圧切換
弁は、各群毎に並列油圧回路となつており、それ
ぞれの油圧切換弁が中立位置、すなわち、操作さ
れないときには、各アクチユエータへの油路は閉
止されるが、油路２３または２４を通つて送油さ
れる圧油は、内部の中立時バイパス油路を通つ
て、それぞれ油路３５，３６に入り、合流油路２
５となり、オイルクーラ２６、リタンフイルタ２
７を経てタンク２１に戻る。

また、操作レバ３８により作動するパイロツト
弁１５のパイロツト圧出口ポートに接続したパイ
ロツト油路３０およびその分岐パイロツト油路３
１は油圧切換弁６，９のスプールを、ブームシリ
ンダ１３が伸長する側に移動させるパイロツト油
室に通じ、パイロツト弁１５′のパイロツト圧出
口ポートに接続したパイロツト油路３３は油圧切
換弁９のスプールを、ブームシリンダ１３が縮小
する側に移動させるパイロツト油室に通じ、更
に、パイロツト油路３０は分岐して、アクチユエ
ータ油路４７を形成している。１６は可変絞り弁
で、油路２３から旋回モータ１２に圧油を供給す
る油圧切換弁１４への油路３４を、通常の状態で
は内部通路が全開し、受信部に油圧信号が作用す
るとその信号の大きさに比例して内部通路の絞り
効果が変化するような機能を有し、該パイロツト
油室にはパイロツト油路３２が通じている。その
他の油圧切換弁など、すなわち、第１切換弁群Ａ
に属する油圧切換弁５，８、チエツク弁１７およ
び第２切換弁群Ｂに属する油圧切換弁８，１０，
１１などは従来の油圧シヨベルにおける切換弁な
どと同様、それぞれ専用のパイロツト弁（図示せ
ず）からの油圧信号により、第１油圧ポンプ２、
第２油圧ポンプ３の圧油を切換えて、各アクチユ
エータに供給し、作動せしめる。

なお、パイロツトポンプ４の吐出油は、油圧切
換弁５，６，７，８，９，１０，１１，１４、絞
り弁１６のパイロツト油圧源となるものであり、
吐出油はラインフイルタ２８を通り、リリーフ弁
２２により調圧され、油路２９を通つてパイロツ
ト弁１５，１５′、後述の電磁比例減圧弁４５な
どにそれぞれ供給される。また３７は旋回モータ
１２の起動、停止時のモータ回路保護のためのブ
レーキバルブである。

また、４６は可変電流スイツチで、通常は運転
席近くに設けられた外部信号手段で、大小任意の
電気信号を出力することができ、この出力回路は
電磁比例減圧弁４５の受信部に接続してある。

上記電磁比例減圧弁４５は、パイロツトポンプ
４の吐出圧油を、受信部に入力される電気信号の
大きさに比例する圧力信号に変換し、その出口ポ
ートに接続されたパイロツト油路４８を介して油
圧切換弁４４の入口ポートと供給する。

切換弁４４は、通常はパイロツト油路４８を遮
断し、パイロツト油路３２をタンク２１に連通し
ているが、受信部に通じる前述のパイロツト油路
４７を経て圧力信号が作用すると切換わり、パイ
ロツト油路４８，３２は連通し、タンクポートは
遮断される機能となつており、上記パイロツトポ
ンプ４、切換弁４４、電磁比例減圧弁４５、可変
電流スイツチ４６ならびに、これらを接続する油
路、パイロツト油路などは可変絞り弁１６の絞り
効果を必要に応じ、任意に変更設定する調節装置
を構成している。

次に、以上の油圧回路における作動について説
明する。

最初に、ブームシリンダ１３の伸縮動作のみの
単独操作をしたときを説明する。一般に油圧シヨ
ベルのブームには大きい負荷が加わり、強大な力
が要求されると共に、上昇時の作動速度も要求さ
れるので、上昇時には２個の油圧ポンプの吐出油
を同時にブームシリンダ１３の伸長側油室に供給
し、下降時には縮小側油室に１個の油圧ポンプの
吐出油を導く方式がとられている。第１図におけ
る操作レバ３８をブーム上昇側に操作すると、パ
イロツト弁１５のパイロツト圧油は、パイロツト
油路３０，３１を通り、油圧切換弁９のパイロツ
ト油室に作用し、スプール位置をＣ位置からＤ位
置に移動させるので油路２４の圧油は、該油圧切
換弁９のＤ位置通路、油路３９，４０を通つてブ
ームシリンダ１３の伸長側油室に流入し、ブーム
を上昇せしめると同時に、パイロツト油路３０は
油圧切換弁６のパイロツト油室にも通じているの
で、該切換弁６のスプールをＣ位置からＤ位置に
切換えようとするが、一般的には、ブームシリン
ダ１３の伸長速度を第１速と第２速と使い分けす
る目的でパイロツト圧が比較的低圧のとき、油圧
切換弁９側のスプールが先行移動し、更にパイロ
ツト圧が上昇すると油圧切換弁９のスプール位置
はＤに移動したまま、油圧切換弁６のスプールが
Ｄ位置に移動するようにしてあるので、操作レバ
３８を全操作してパイロツト弁１５からより高圧
のパイロツト圧信号が油路３０に送り込まれなけ
れば油圧切換弁６は作動しない。高圧のパイロツ
ト圧信号により、切換弁６のスプールがＤ位置に
移動すると、油路２３からの圧油は該切換弁６の
Ｄ位置通路、油路４１を通り、油路３９からの圧
油逆流防止用のチエツク弁１７を押開き、油路３
９と合流し、油路４０を通つてブームシリンダ１
３の伸長側油室に流入する。従つて、ブームシリ
ンダ１３の伸長側油室へは、操作レバ３８の操作
初期では第２油圧ポンプ３からの圧油のみが、ま
た操作後期では第１油圧ポンプ２と第２油圧ポン
プ３との圧油が合流して流入する。

次いで操作レバ３８を逆方向に操作し、パイロ
ツトバルブ１５′のパイロツト圧出口ポートに接
続されたパイロツト油路３３からのパイロツト圧
油の圧力が上昇し、油圧切換弁のブームシリンダ
１３縮小側のパイロツト油室に流入すると、該油
圧切換弁９のスプールはＥ位置に移動し、油路２
４の圧油は該油圧切換弁９のＥ位置通路、油路４
２，４３を通り、ブームシリンダ１３の俊小側油
室へ流入しブームを下降せしめる。

次に、旋回モータ１２を単独に作動させる場合
について述べる。

旋回用操作レバを操作し、これに連動するパイ
ロツトバルブ（共に図示省略）からの圧力信号に
より、油圧切換弁１４のスプールがＤまたはＥ位
置に切換わると、油路２３の分岐油路からの圧油
は可変絞り弁１６の全開状態の通路を抵抗を受け
ることなく通り、油路３４を経て油圧切換弁１４
のＤまたはＥ位置通路を通つて、ブレーキバルブ
３７の保護の下に、油圧モータ１２を正転または
逆転させる。従つて、旋回モータ１２を単独で作
動せしめるときは、第１油圧ポンプ２の吐出油が
全量旋回モータ１２に流入することとなる。

次に、第１図の油圧回路の油圧シヨベルにおい
て、第３図の如くブームシリンダ１３に大きな負
荷が常時加わつているときや、第４図の如く旋回
作動角度が僅かの間にブーム上昇作動を大きく得
る必要があるとき、しかも旋回動作、ブーム上昇
動作を同時に行う場合について説明する。

ブームを上昇せしめるため、操作レバ３８を全
傾し、パイロツト弁１５からの高いパイロツト圧
力がパイロツト油路３０に流入すると、上述の如
く、油圧切換弁９，６のスプールは共にＤ位置に
移動し、第１ポンプ２、第２ポンプ３の圧油は共
にブームシリンダ１３に流入しようとするが、同
時に旋回モータ作動用操作レバを同時に操作して
いると、油圧切換弁１４のスプールもＤまたはＥ
位置に移動しているので、第１ポンプ２の圧油は
油圧切換弁６，１４のそれぞれに連なるアクチユ
エータの負荷圧力に逆比例して分散、流入する筈
であるが、本発明では、回路図に示す如く、パイ
ロツト油路３０から分岐するパイロツト油路４７
を通り、パイロツト圧力信号は、切換弁４４の受
信部に作用し、該弁４４は切換わるので、パイロ
ツト油路３２，４８は連通し調節装置を構成する
電磁比例弁４５、可変電流スイツチ４６などで予
め設定された圧力信号が可変絞り弁１６の受信部
に作用し、所定の絞り効果を発揮するので、油路
２３の分岐油路から油路３４を通り油圧切換弁１
４に到るまでの圧油は、該可変絞り弁１６で絞ら
れ、通過抵抗を付加されるので、第１油圧ポンプ
２の圧油は、ブームシリンダ１３に高負荷が加わ
つていても油圧切換弁６に適当量の圧油が分配さ
れる。このようにして、上記可変絞り弁１６の受
信部に作用させる圧力信号の値を調節装置で加減
しブームシリンダ１３に加わる負荷圧力や作業条
件に適した旋回所要角度に応じて予め圧力信号値
を設定しておくことにより、同時操作をともなう
作業時においても操作レバを微調整することな
く、良好な相対速度が得られる。

第２図は本発明の第２実施例を示す油圧回路図
であり、第１実施例ではブームシリンダ１３の負
荷圧力が旋回モータ１２のそれよりも高く初動時
においても、なお旋回角度に比しブーム上昇度不
足となりがちのときに、旋回用油圧切換弁１４に
流入する圧油の量を可変絞り弁１６により制限し
たものであるのに対して、第２実施例では、旋回
の初動抵抗が大きく、ブームの上昇速度に対して
旋回速度に不足をきたすような作業条件の場合に
適用するため、可変絞り弁１６の位置を変更した
ものである。すなわち、可変絞り弁１６を油路４
１の中間に配置し、油圧切換弁１４作動用パイロ
ツト油路の圧力信号を取出すシヤトル弁５０の出
口ポートを、パイロツト油路４７′により切換弁
４４の受信部へ接続したものであり、その他の構
成については第１実施例と同様で、その作動につ
いては、上述の如く負荷圧力の低いアクチユエー
タの作動回路を可変絞り効果を付与することに変
わりはない。

実施例の如く、可変絞り弁１６と、その調整装
置を使用すると、１台の油圧シヨベルにおいて作
業内容が変化し、ブーム上昇などのようなアクチ
ユエータに加わる負荷変動が多いとき、作業条件
により旋回速度とブーム上昇速度との関連が異な
つて要求されるときでも、可変電流スイツチ４６
を調整し容易に対応が可能である。なお、本実施
例において、可変絞り弁１６調節のため、可変電
流スイツチ４６、電磁比例減圧弁４５を使用した
が、これに代えて手動式比例減圧弁などの手段に
より、可変絞り弁の調節装置としても本発明の目
的は達せられるものである。

発明の効果 本発明にかかる油圧ならびに電気回路を有する
油圧シヨベルでは、ブームおよび旋回の如く、同
一の油圧切換弁群にある内にあり、かつ、並列的
回路に配置された油圧切換弁を同時に操作をし、
所定の複合運転をする場合、作業対象物やフロン
トアタツチメントによる負荷の変化、作業条件の
変動に対して運転操作方法の変更が要求されるよ
うなときにも、予め可変絞り弁１６の絞り効果を
変更する調節装置を、そのときの負荷、作業条件
に適合するように設定しておくことにより、従来
の如く操作レバを微妙に操作する必要もなく所定
の相対速度が得られるので作業能率が上がり、ま
た初者にも複合運転操作が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれこの発明の第１実
施例、第２実施例を示す油圧回路図および一部電
気回路図、第３図は油圧シヨベルのフロントアタ
ツチメントとして特殊クラムシエルを装備した側
面図、第４図は油圧シヨベルのブーム上昇高さと
旋回角度の関連を示す図、第５図は従来の油圧シ
ヨベルにおける油圧回路の実施例図である。 １２……旋回モータ、１３……ブームシリン
ダ、１５，１５′……パイロツト弁、１６……可
変絞り弁、４４……切換弁、４５……電磁比例減
圧弁、４６……可変電流スイツチ、５０……シヤ
トル弁、Ａ，Ｂ……油圧切換弁群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 受信部に作用するパイロツト圧信号により作
   動する複数の並列回路方式の油圧切換弁で構成さ
   れる油圧切換弁群の油圧切換弁を切換えて圧油を
   負荷圧力の異なるフロントアタツチメント用各種
   アクチユエータに分配する方式の油圧回路におい
   て、同一切換弁群内の負荷圧力の低いアクチユエ
   ータへの圧油供給油路に設け、受信部に作用する
   圧力信号に比例して絞り効果が変化する可変絞り
   弁と、パイロツト油圧源油路に通じ、外部からの
   信号値に応じ出口ポートの圧力を調整可能とした
   減圧弁と、該減圧弁の受信部に信号を供給する外
   部信号手段と、該減圧弁の出口ポートから前記可
   変絞り弁の受信部に通じる油路の途中にあり、常
   時は該可変絞り弁の受信部に通じる油路をタンク
   に連通しているが、受信部に負荷圧力の高くなる
   アクチユエータ用切換弁をその方向に切換えるパ
   イロツト圧信号が作用したときにのみ上記可変絞
   り弁の受信部に通じる油路を、タンクに通じる油
   路から遮断し減圧弁の出口ポートに連通せしめる
   切換弁と、からなることを特徴とする油圧シヨベ
   ルのアクチユエータ相対速度の可変装置。 ２ 特許請求の範囲１項記載において、前記切換
   弁の受信部に、負荷圧力が高くなるアクチユエー
   タとその油圧切換弁とを接続する複数の接続油路
   の何れか高い側の圧力を信号として取り出すパイ
   ロツト圧信号手段を通じたことを特徴とする油圧
   シヨベルのアクチユエータ相対速度の可変装置。