JPH0665602U - 建設機械におけるシリンダの制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブ−ムを油圧シリンダで直接駆動する油圧シ
ョベル等の建設機械において、作業能率の向上を目指し
てシリンダの作動速度を上げていった場合、作動停止後
にその慣性力と作動油の圧縮性の為に、シリンダが僅か
に伸縮を繰り返す。この為精度が要求される作業の能率
を妨げるという不具合を生ずるが、本考案はこの問題を
解消することを目的とする。 【構成】 外部パイロット信号圧力で絞り開口及び設定
圧力が変化する安全弁一体形ネガコン可変絞り３を有
し、制御弁切換用パイロット圧力を感知する圧力スイッ
チ４及びシリンダ１のボトム側圧力を感知する圧力セン
サ−５を設け、これらの信号をもとにポンプ吐出ライン
６とシリンダボトム側ライン７及びシリンダボトム側ラ
イン７とロッド側ライン９を夫々短絡する電磁切換弁１
０及び８、前記安全弁一体形ネガコン可変絞り３に信号
圧を与える電磁切換弁１２を制御するコントロ−ラ１１
から成り、ブ−ムの操作量以上に作用することなくシリ
ンダの伸縮を素早く収束するようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は油圧ショベル等建設機械における油圧シリンダの制御回路に関するも のである。

【０００２】

【従来の技術】

油圧ショベル等の油圧で駆動される建設機械の油圧源となる可変容量ポンプは ネガティブコントロ−ル（以下ネガコンという）と呼ばれる制御により操作中立 時の省エネを行なっている場合が多い。このため操作中立状態のポンプ吐出油は 最終的に制御弁ａのポンプＰからタンクＴ（以下Ｐ−Ｔという）への開口の下流 にあるネガコン用絞り（ネガコン絞り）ｂを通りタンクＴに戻る（図４）。ここ でネガコン絞りｂは例えば図５に示す如く安全弁と一体構造の場合が多い。従っ てネガコン絞りｂの上流には圧力が発生し、この圧力によりポンプ吐出量は最小 に保たれ省エネを図っている。

【０００３】 ところで各アクチュエ−タの作動速度がさほど速くなかった従来機では、作動 停止時の慣性力があまり大きくならなかったので、本提案が解決しようとする不 具合がさほど目立たなかったのでその為の対策は考慮しなかった。ところが最近 の油圧ショベル等の建設機械は、作業能率の向上を目指して各アクチュエ−タの 作動速度を向上させる傾向にあり、その為慣性の大きいブ−ム駆動シリンダがそ の作動停止後、僅かに伸縮を繰り返す現象が顕著になりこれが問題となっている 。

【０００４】 因みに、容器の容積変化に伴なう容器内の圧力変化は次式で表わされる。 △Ｐ＝−△Ｖ／β×Ｖ ・・・（１） △Ｐ：圧力変化量 β：圧縮率 Ｖ：容器の容積 △Ｖ：容積変化量 ここで、理論上作動油の圧縮率βは圧力とは無関係に一定であり、かつ非常に小 さな値であるが、実際は僅かながら気泡が混入し理論値よりも大きな値となる。 又圧力とは反比例の関係になる。

【０００５】 従来現象について図６を参照して説明する。 操作中立で（図６のの位置参照） シリンダのロッド側は無負荷状態、シリンダのボトム側にはブ−ム保持圧が作 用する。 ブ−ム下げ操作時（図６のの位置参照） ロッド側は自由落下状態の為ほぼ無負荷、ボトム側は速度制御圧（＜保持圧） が作用する。

【０００６】 −１ 操作停止後（図６の−１の位置参照） ブ−ムは慣性力により更に降下しようとする。この時ブ−ムの動きを止める十 分な力（圧力）がボトム側にない為ブ−ムは降下する。これに伴ない、 (ａ)ボトム側の容積が減少し圧力が増加する。・・・（１）式参照 この圧力（反力）がブ−ムの慣性力と等しくなるとブ−ムは止まる。 (ｂ)ロッド側はシリンダの縮み（容積の増加）に比例して圧力が低下する（操 作停止直後はもともと無負荷状態）。・・・（１）式参照 −２ ブ−ムが一旦止まった状態で（図６の−２の状態） ボトム側には保持圧以上の圧力が蓄圧されているので、これによりブ−ムは上 昇しようとする。このときロッド側にブ−ムを押える力（圧力）がない為ブ−ム は上昇する。これに伴ない、 (ａ)ボトム側の容積が増加し圧力が減少する。この圧力が中立時の保持圧に達 しても、ブ−ムはその慣性力で更に上昇し圧力が減少する。 (ｂ)ロッド側はシリンダの伸び（容積の減少）に反比例して圧力が上昇する。 この圧力（力）がブ−ムの慣性力と等しくなると停止する。 −３ ブ−ムが再度一旦止まった状態で（図６の−３の状態） ボトム側の圧力が保持圧以下になっているので、ブ−ムを支えきれずシリンダ が縮み（容積の増加）、ブ−ムが降下する。これに伴ないボトム側の圧力が中立 時の保持圧まで上昇しても・・・以下−１以降の繰り返しでシリンダの伸縮を 続け、エネルギ−ロスに伴なって収束する。 ブ−ム上げ操作停止後も同様の現象によりシリンダが伸縮・収束する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ブ−ムを油圧シリンダで直接駆動する油圧ショベル等の建設機械において、作 業能率の向上を目指してシリンダの作動速度を上げていった場合、作動停止後に その慣性力と作動油の圧縮性の為に、シリンダが僅かに伸縮を繰り返す。この為 精度が要求される作業の能率を妨げるという不具合を生ずるが、本考案はこの問 題を解消することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

外部パイロット信号圧力で絞り開口及び設定圧力が変化する安全弁一体形ネガ コン可変絞り３を有し、制御弁切換用パイロット圧力を感知する圧力スイッチ４ 及びシリンダ１のボトム側圧力を感知する圧力センサ−５を設け、これらの信号 をもとにポンプ吐出ライン６とシリンダボトム側ライン７及びシリンダボトム側 ライン７とロッド側ライン９を夫々短絡する電磁切換弁１０及び８、前記安全弁 一体形ネガコン可変絞り３に信号圧を与える電磁切換弁１２とを制御するコント ロ−ラ１１から成り、ブ−ム２の操作量以上に作用することなくシリンダの伸縮 を素早く収束するようにした。 又電気−油圧回路のシリンダのボトム側ライン７とロッド側ライン９を短絡す る電磁切換弁８に代えて、シリンダボトム側ライン７とタンクＴを短絡する電磁 切換弁を設けた。

【０００９】

【実施例】

図１に基いて説明する。図１は油圧ポンプＰからの圧油を油圧パイロット式制 御弁ａを介してシリンダ１のボトム1a及びロッド1b側に送り、ブ−ム２を駆動す る油圧回路である。３は図２に示す如く外部パイロット信号圧により、その絞り 3aの開口と安全弁3bの設定圧力を変更することが可能な安全弁一体形ネガコン可 変絞りである。４は制御弁切換用パイロット圧力を感知する圧力スイッチ、５は シリンダのボトム1a側の圧力を感知する圧力センサ−である。１０はポンプ吐出 ライン６とシリンダボトム側ライン７を短絡する電磁切換弁、８はシリンダボト ム側ライン７とロッド側ライン９を短絡する電磁切換弁である。１２は安全弁一 体形ネガコン可変絞り３に信号圧を与える電磁切換弁、１１は電磁切換弁８，１ ０，１２を制御するコントロ−ラである。

【００１０】 図３にもとずいてブ−ム下げ停止について説明する。操作「オン」から「オフ」 への切換途中からボトム1a側にサ−ジ圧力が発生する。この後完全に操作「オフ」 になったことを圧力スイッチ４で感知する。 ボトム側圧力が急激に上昇していることを圧力センサ−５で感知すると、そ の後ボトム側圧力が急激に降下するまでの間、シリンダロッド側ライン９とボト ム側ライン７を短絡する電磁切換弁８を「オン」し、ボトム側の圧油をロッド側 あるいはタンクＴに逃がせばボトム側の圧力上昇を抑えることが出来、この後ブ −ム２を押し上げる力（圧力）が弱まり、シリンダ１の伸縮が早く収束する。 ところがこの時単純にボトム側の圧油をロッド側に逃がすだけでは、ブ−ム２ が操作量以上に降下することになるので、の動作と平行して・・・

【００１１】 ボトム側圧力が急激に降下していることを圧力センサ−５で感知すると、安 全弁一体形ネガコン可変絞り３にパイロット信号を与える電磁切換弁１２を一定 時間「オン」し、ポンプ吐出圧を高めるとともに、ポンプ吐出圧ライン６とシリ ンダボトム側ライン７を短絡する電磁切換弁１０を同様に一定時間「オン」し、 シリンダボトム側に圧油を供給する。 以上の一連の動作によりブ−ムを操作量以上に降下させることなくシリンダの 伸縮を素早く収束させることが出来る。 以上の実施例において、電気−油圧回路のシリンダのボトム側ライン７とロッ ド側ライン９を短絡する電磁切換弁８に代えて、シリンダボトム側ライン７とタ ンクＴを短絡する電磁切換弁を設けてもよい。

【００１２】

【効果】

外部パイロット信号圧力で絞り開口及び設定圧力が変化する安全弁一体形ネガ コン可変絞り３を有し、制御弁切換用パイロット圧力を感知する圧力スイッチ４ 及びシリンダ１のボトム側圧力を感知する圧力センサ−５を設け、これらの信号 をもとにポンプ吐出ライン６とシリンダボトム側ライン７及びシリンダボトム側 ライン７とロッド側ライン９を夫々短絡する電磁切換弁１０及び８、前記安全弁 一体形ネガコン可変絞り３に信号圧を与える電磁切換弁１２を制御するコントロ −ラ１１で構成したので、ブ−ムの操作量以上に降下又は上昇することなく、シ リンダの伸縮を素早く収束させることが可能となった。かくして精度を要求され る作業を能率よく実施することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を実施した油圧−電圧回路。

【図２】外部パイロット信号圧で絞り開口可変の安全弁
一体型ネガコン絞り。

【図３】本考案の作動説明図。

【図４】公知のシリンダ−油圧制御回路。

【図５】安全弁一体型ネガコン絞り。

【図６】公知制御回路の作動説明図。

【符号の説明】

Ｔ タンク Ｐ 油圧ポンプ ａ 制御弁 １ シリンダ 1a ボトム 1b ロッド ２ ブ−ム ３ 安全弁一体型ネガコン可変絞り ４ 圧力スイッチ ５ 圧力センサ− ６ ポンプ吐出ライン ７ シリンダボトム
側ライン ８ 電磁切換弁 ９ ロッド側ライン 10 電磁切換弁 11 コントロ−ラ 12 電磁切換弁

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部パイロット信号圧力で絞り開口及び
   設定圧力が変化する安全弁一体形ネガコン可変絞り(３)
   を有し、制御弁切換用パイロット圧力を感知する圧力ス
   イッチ(４)及びシリンダ(１)のボトム側圧力を感知する
   圧力センサ−(５)を設け、これらの信号をもとにポンプ
   吐出ライン(６)とシリンダボトム側ライン(７)及びシリ
   ンダボトム側ライン(７)とロッド側ライン(９)を夫々短
   絡する電磁切換弁(10)及び電磁切換弁(８)、さらに前記
   安全弁一体形ネガコン可変絞り(３)に信号圧を与える電
   磁切換弁(12)とを制御するコントロ−ラ(11)から成り、
   ブ−ム(２)の操作量以上に作用することなくシリンダの
   伸縮を素早く収束するようにしたことを特徴とする建設
   機械におけるシリンダの制御回路。
2. 【請求項２】 電気−油圧回路のシリンダのボトム側ラ
   イン(７)とロッド側ライン(９)を短絡する電磁切換弁
   (８)に代えて、シリンダボトム側ライン(７)とタンク
   (Ｔ)を短絡する電磁切換弁を設けた請求項１の建設機械
   におけるシリンダの制御回路。