JPH0714202U - 作業機の振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 油圧ショベルのブーム昇降停止時に発生する
振動を抑制するとともに、振動抑制動作を任意に選択で
きるようにする。 【構成】 ブームシリンダ５のボトム回路１４とヘッド
回路１６との連通回路３０に、電磁切換弁３２、絞り弁
３３、パイロット油圧で回路を開く第１開閉弁３４、回
路を閉じる第２開閉弁３５を介装し、第１開閉弁３４の
パイロット油圧回路４３に絞り弁４４を設ける。方向制
御弁１１を操作してブームシリンダ５を縮め、ブームを
下げて停止すると作業機の慣性によりボトム室１５に高
圧が発生する。方向制御弁１１操作中は第１開閉弁３４
は開き、第２開閉弁３５は閉じている。ブーム下げ操作
を停止すると第２開閉弁３５は開き、第１開閉弁は絞り
弁４４の働きでやや遅れて閉じる。その間連通回路３０
は連通しており、ボトム室１５の油はヘッド室１７に逃
げ、ピーク圧を下げて振動を抑制する。オペレータは電
磁切換弁３２を操作して振動抑制回路のＯＮ−ＯＦＦを
任意に選択できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、建設機械、特には油圧ショベルや油圧クレーン等の、作業機停止時 に発生するショックを軽減する作業機の振動抑制装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は油圧ショベルの側面図であり、下部走行体１に装着された上部旋回体２ には作業機３のブーム４が揺動自在に装着されている。上部旋回体２とブーム４ とはブームシリンダ５により連結されており、ブームシリンダ５の伸縮によりブ ーム４は昇降する。６はアーム、７はバケットである。

【０００３】 図５は従来の油圧ショベルのブームシリンダ駆動油圧回路図であり、１０は作 業機用の油圧ポンプ、２０はパイロット回路用油圧ポンプ、１１はブームシリン ダ５への圧油を制御する方向制御弁、１２は方向制御弁１１の上げ側パイロット ポート、１３は下げ側パイロットポートである。１４はブームシリンダ５のボト ム側油室１５と方向制御弁１１とを接続するボトム回路、１６はブームシリンダ ５のヘッド側油室１７と方向制御弁１１とを接続するヘッド回路である。 ２１は方向制御弁１１を制御するパイロット油圧操作弁、２２は操作レバーで あり、２３はパイロット油圧操作弁２１と上げ側パイロットポート１２とを接続 するパイロット油圧回路、２４はパイロット油圧操作弁２１と下げ側パイロット ポート１３とを接続するパイロット油圧回路である。２５はパイロット油圧操作 弁２１とオイルタンク１８とを接続するドレン回路であり、操作レバー２２が中 立Ｎ位置のときにはパイロット油圧回路２３、２４はドレン回路２５に連通して いる。

【０００４】 次に作動について説明する。中立Ｎ位置にある操作レバー２２を上げＵ側に操 作すると、パイロット油圧ポンプ２０からの圧油はパイロット油圧回路２３を経 て上げ側パイロットポート１２に至り、方向制御弁１１を右側に移動させる。方 向制御弁１１はＵ位置となって油圧ポンプ１０の圧油はボトム回路１４を経てブ ームシリンダ５のボトム側油室１５に供給され、ブームシリンダ５は伸びてブー ム４を上昇させる。操作レバー２２をＮ位置に戻すとパイロット油圧回路２３、 ２４の油圧はオイルタンク１８の圧力に低下し、方向制御弁１１はばねの力によ りＮ位置となり、ブームシリンダポートとオイルタンクポートとは遮断されてブ ームシリンダ５の伸びは終了し、ブーム４は停止する。 操作レバー２２を下げＤ側に操作するとパイロット油圧はパイロット油圧回路 ２４を経て下げ側パイロットポート１３に至り、方向制御弁１１をＤ位置に移動 させ、圧油はヘッド回路１６を経てブームシリンダ５のヘッド側油室１７に供給 され、ブームシリンダ５は縮んでブーム４を下降させる。操作レバー２２をＮ位 置に戻すとブーム４は停止する。

【０００５】 上記のブーム下げの作動を図３のタイムチャートにより説明する。（ａ）は操 作レバー２１変位、（ｂ）は方向制御弁１１変位、（ｃ）はブームシリンダボト ム側油室１５の圧力、（ｄ）はブームシリンダヘッド側油室１７の圧力の時間に 対する変化をそれぞれ示している。 いま、（ａ）に示すように操作レバー２１を中立Ｎ位置から下げＤ位置に、時 刻ｔ₀ で操作開始し、ｔ₁ でフルストローク動かすと、パイロット油圧は方向切 換弁１１に供給され、（ｂ）に示すようにｔ₂ で移動開始しｔ₃ で最大変位とな る。ｔ₂ −ｔ₀ は応答遅れであり、管路内の作動油の圧縮性、粘度、および圧力 損失、回路に用いられるゴムホースの弾性等により生ずる。 圧油はｔ₂ でブームシリンダ５のヘッド側油室１７に流入し、ブーム４は下降 を開始し、（ｄ）に示すようにブームシリンダ５のヘッド側圧力はｔ₃ で最大と なる。（ａ）に示すように時刻ｔ₄ で操作レバー１４をＤ位置からＮ位置に操作 開始し、ｔ₆ で操作を終了すると（ｂ）に示すようにｔ₅ で方向切換弁１１は移 動を開始し、ｔ₇ で終了する。方向制御弁１１の戻り速度は両端に設けられたば ねの力と、パイロット油圧回路２３、２４およびパイロット油圧操作弁２１の内 部に生ずる圧力損失、油の粘度等で決まる。この時点でブーム４は下降停止とな る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述のごとく、方向切換弁をＤ位置からＮ位置に戻し始めるとブーム４は下降 停止しはじめ、図３（ｃ）に示すように方向制御弁１１の操作終了時にブームシ リンダ５のボトム圧は急激に上昇し、ｔ₇ においてピーク圧Ｐ₁ を示す。これは 作業機３の慣性が大きいためである。 ｔ₇ でブーム４の下降は停止し、次にはボトム側の圧力の反力でブームは上昇 し、作業機の慣性でブームシリンダのヘッド側の圧力が上昇し、（ｄ）に示すよ うにｔ₈ でヘッド側のピーク圧はＰ₂ となりブームの上昇は止まる。以後はこの ようにブームシリンダのボトム圧とヘッド圧とが交互に上昇、下降を繰り返し、 ブームシリンダが伸縮して作業機は上下に揺動（振動）を繰り返し、次第に減衰 するが、この振動は図３の（ｃ）、（ｄ）に示すように相当長く継続する。 この現象は作業機の下げ動作停止時のみならず、上げ動作停止時にも同様に発 生する。 この作業機の振動は油圧ショベル本体をも揺らすこととなり、作業機の作動停 止の都度、オペレータは不快感を覚え、疲労の増大を招く。 また、図４に示すように、バケットに土砂等を積み込んでいると振動により積 み荷がこぼれ落ちることがあり、安全性、生産性の上からも問題となっている。 そのため、この振動を抑制させたいわけであるが、振動を抑制すると動作が緩 慢になるのが一般的である。しかしながら、油圧ショベルの作業では、たとえば バケット７の底面を打ちつけて地面を締め固める転圧作業のように短時間のうち に作業機３の上げ下げを繰り返す必要のある作業もあり、以上の相反する要求を 同時に解決する方策が求められている。 また、振動抑制方策を採用した場合、低温時に油の粘度が大きくなり、極端な 作動遅れを生ずる危険性もある。

【０００７】 上記作業機の振動抑制のためには、特願平３−３５１３５０あるいは特開平４ −３４３９２５により提案がなされているが、前者はマイコンを必要とするため 高価であり、普及している油圧パイロット式油圧ショベルには採用困難という問 題があり、後者においては制御バルブ数が多く高価であるという問題がある。

【０００８】 本考案は上記の問題点に着目してなされたもので、作業機の上昇、下降の動作 停止時に発生する振動を抑制するとともに、必要に応じて例えば、短時間のうち に作業機の上げ下げを繰り返す必要がある場合には、運転者の意志で振動抑制装 置をＯＦＦにする事が可能で、かつ、油温が低く油の粘度が大きく、作動おくれ が大きくなりすぎる場合には、強制的に振動抑制装置をＯＦＦにする事が可能な 振動抑制装置を経済的に提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記の目的達成のため、本考案に係る作業機の振動抑制装置の第１の考案にお いては、本体に揺動自在に装着された作業機を昇降自在に支持する油圧シリンダ と、油圧源から該油圧シリンダに供給する圧油を制御するパイロット油圧式方向 制御弁と、該方向制御弁を制御するパイロット油圧操作弁とを備えた建設機械の 油圧回路において、前記油圧シリンダのヘッド側とボトム側とを連通する連通回 路を設け、前記連通回路上に絞り弁と、前記連通回路を開閉する切換弁と、パイ ロット油圧式の第１開閉弁と、第２開閉弁とを直列に介装することを特徴として おり、第２の考案においては、前記パイロット油圧操作弁のパイロット油圧回路 と、パイロット油圧を受けて前記連通回路を開く前記第１開閉弁のパイロットポ ートと、パイロット油圧を受けて前記連通回路を閉じる第２開閉弁のパイロット ポートとを、高圧側の油を選択導入するシャトルバルブを介して接続し、前記パ イロット油圧回路と前記第１開閉弁のパイロットポートとを連通する回路上に絞 り弁を介装することを特徴としており、第３の考案においては、本体に揺動自在 に装着された作業機を昇降自在に支持する油圧シリンタと、油圧源から該油圧シ リンダに供給する圧油を制御するパイロット油圧式方向制御弁と、前記方向制御 弁を制御するパイロット油圧操作弁とを備えた建設機械の油圧回路において、前 記油圧シリンダのヘッド側とボトム側とを連通する連通回路を設け、前記連通回 路上に絞り弁と、前記連通回路を開閉する電磁切換弁と、パイロット油圧式の第 １開閉弁および第２開閉弁とを直列に介装し、前記電磁切換弁に接続する電気回 路上にＯＮ−ＯＦＦスイッチと、予め定められた油温に達すると信号を受けて前 記電気回路をカットする温度センサとを配設せることを特徴としている。

【００１０】

【作用】

上記構成によれば、作業機を昇降させる油圧シリンダのヘッド側とボトム側と を連通する連通回路を設け、連通回路上に絞り弁と、連通回路を開閉する切換弁 と、パイロット油圧操作弁のパイロット油圧を受けて連通回路を開くパイロット 油圧式の第１開閉弁と、該パイロット油圧を受けて連通回路を閉じる第２開閉弁 とを設けた。そしてパイロット油圧操作弁のパイロット回路と、第１、第２開閉 弁のパイロットポートとを、高圧側の油を選択導入するシャトルバルブを介して 接続し、該パイロット回路と第１開閉弁とを接続する回路上に絞り弁を介装した 。 そのため、切換弁を開き、パイロット油圧操作弁を上げ、下げ、どちらかに操 作すると油圧シリンダは伸縮する。同時にシャトルバルブを介して圧油は第１開 閉弁を開き、第２開閉弁を閉じる。つぎに、パイロット油圧操作弁を中立にする と油圧シリンダは停止し、第１開閉弁は閉じ、第２開閉弁は開く。このとき、第 １と第２開閉弁は絞り弁の働きにより開閉時期にタイムラグを生じ、短時間両方 の開閉弁が開の状態となる。したがって、油圧シリンダのヘッド側とボトム側と はこの間、連通し、絞り弁を介して少量の油が高圧側から低圧側に流入し、ピー ク圧を低減する。 切換弁を閉じた場合には、従来の油圧装置と同一の回路となり従来と同様な働 きをする。 また、前記連通回路上に回路を開閉する電磁切換弁を介装し、その電気回路上 にＯＮ−ＯＦＦスイッチと油温により回路をカットする温度センサとを設けたた め、油が予め定められた温度に達すると電気回路がカットされ、ＯＮ−ＯＦＦス イッチを操作しても振動抑制装置が作動しないようになる。

【００１１】

【実施例】

以下に、本考案に係る作業機の振動抑制装置の実施例について、図面を参照し て詳述する。 図１は第１実施例のブームシリンダ駆動油圧回路図である。ブームシリンダ５ 、油圧ポンプ１０、方向制御弁１１、上げ側パイロットポート１２、下げ側パイ ロットポート１３、ボトム回路１４、ボトム側油室１５、ヘッド回路１６、ヘッ ド側油室１７、オイルタンク１８、パイロット油圧ポンプ２０、パイロット油圧 操作弁２１、操作レバー２２、パイロット油圧回路２３，２４、ドレン回路２５ の部品およびその働きは従来のものと同一なので説明は省略し、異なる部分につ いて説明する。 ブームシリンダ５のボトム回路１４とヘッド回路１６との間には連通回路３０ が設けられ、連通回路３０上にはＯＮ−ＯＦＦスイッチ３１を備えた電磁切換弁 ３２、絞り弁３３、パイロット油圧式の第１開閉弁３４、第２開閉弁３５が直列 に介装されている。パイロット油圧回路２３、２４を連通する回路４０には高圧 側の油を選択導入するシャトルバルブ４１が設けられ、回路４０と第２開閉弁３ ５のパイロットポート３７とはシャトルバルブ４１を介して回路４２により接続 されている。第１開閉弁３４のパイロットポート３６と回路４２とを接続する回 路４３上には絞り弁４４が配設されている。

【００１２】 つぎに作用について説明する。オペレータがＯＮ−ＯＦＦスイッチ３１をＯＮ にすると電磁切換弁３２はＢ位置となり開になる。そして、たとえば、パイロッ ト油圧操作弁２１の操作レバー２２を下げＤ側に操作するとパイロット油圧回路 ２４の油圧は下げ側パイロットポート１３に至り方向制御弁１１を左に移動する 。方向制御弁１１はＤ位置となって圧力油はヘッド回路１６を経てブームシリン ダ５のヘッド側油室１７に供給され、ボトム側油室１５はボトム回路１４を経て オイルタンク１８に連通してブームシリンダ５は縮んでブーム４は下降する。こ のとき、パイロット油圧回路２３はドレン回路２５を介してオイルタンク１８と 連通しており油圧は低い。したがって、シャトルバルブ４１は高圧のパイロット 油圧回路２４の油を回路４２、４３に送る。第２開閉弁３５は右に移動してＢ位 置となり閉じる。第１開閉弁３４は絞り弁４４を経て僅かに遅れて右に移動し、 Ｂ位置となって開く。しかしながら、前述のごとく第２開閉弁３４が閉じている ため連通回路３０は閉じており、従来のものと同一の通常状態となっている。

【００１３】 操作レバー２２を中立Ｎの位置に戻すとパイロット回路２３、２４はともにオ イルタンク１８に連通し、油圧は下がって方向制御弁１１はＮ位置となり、ボト ム、ヘッド回路１４、１６は閉じてブームシリンダ５は停止し、ブーム下降は停 止する。回路４２もオイルタンク１８に連通し、油圧は低下して第２開閉弁３５ は左に移動し、Ａ位置となって回路は開く。回路４３の圧油は絞り弁４４を通る ため直ちに油圧が低下せず、時間遅れが生ずる。すなわち、第１開閉弁３４がＡ 位置となって回路を閉じるまでの間はブームシリンダ５のボトム側油室１５とヘ ッド側油室１７とを連通する連通回路３０は絞り弁３３を介して連通する。 方向制御弁１１がＮ位置に切り換わると前述のごとく作業機の慣性でボトム側 油室１５の油圧は急激に上昇しようとする。しかしながら、このとき、連通回路 ３０は開いているため、ボトム側油室１５の油は絞り弁３３を介して極めて少量 ヘッド側油室１７に逃げ、図３（ｃ）の点線に示すようにピーク圧Ｐ₁ はＰ₃ に 低下する。しかしながら、ボトム側油室１５の油圧の反動のため、つぎにヘッド 側油室１７の油圧が高くなるが、同様にしてヘッド側油室１７の油を少量ボトム 側油室１５に逃がし、図３（ｄ）の点線に示すようにピーク圧Ｐ₂ はＰ₄ に低下 する。この動作は回路４３の油が絞り弁４４を通ってオイルタンク１８の油圧と 等しくなるまで続き、第１開閉弁３４がＡ位置に戻った時点で連通回路３０は閉 じ、通常状態となる。このようにしてブームシリンダ５内の油圧の変動は減少し 、作業機の振動は大幅に抑制される。

【００１４】 しかしながら、上述のごとき振動抑制を行うと不具合を生ずる場合がある。た とえば、作業機の上げ下げを繰り返して転圧作業を行うような場合、振動抑制装 置を作動させると作業機の動きが緩慢になり、オペレータの感覚と一致しない場 合が生ずる。このような場合にはＯＮ−ＯＦＦスイッチ３１をＯＦＦにして電磁 切換弁３２をＡ位置に切り換えて連通回路３０を閉じ、従来のものと全く同一の 状態にして作業する。

【００１５】 上記の装置の内、電磁切換弁３２は手動式の切換弁でも差し支えない。また、 パイロット油圧式の開閉弁３４、３５は電磁、パイロット油圧併用式の開閉弁で あってもよい。

【００１６】 上述の第１実施例に説明した振動抑制装置の性能は絞り弁３３と４４の性能に 影響されること大である。回路を流れる油の粘度によって絞り弁３３、４４の特 性は変化を受けることは周知の通りであり、粘度の高い場合（作動油温の低い場 合）には絞り弁３３、４４を通過する油量は著しく少なくなり、作業機の動作が オペレータの意図と異なる場合が生じる。 図２は上記問題に対処するための第２実施例の油圧回路図であり、電磁切換弁 ３２のＯＮ−ＯＦＦスイッチ３１の回路３８に温度センサ５０、５１を介装して ある。その他の部分は第１実施例と同一なので説明は省略する。この温度センサ ５０、５１は油温が低温のときにＯＦＦになるようになっている。温度検出場所 は、たとえば回路４３の絞り弁４４付近、および連通回路３０の絞り弁３３付近 とし、いずれかの油温が絞り弁３３あるいは４４の性能に悪影響をおよぼすと思 われる温度に達するとＯＦＦになるようにしておく。このようにすることにより 、低温時にはオペレータがＯＮ−ＯＦＦスイッチ３１をＯＮにしても連通回路は 連通せず、低温時の作動で危険な現象が発生することを未然に防止することがで きる。

【００１７】

【考案の効果】

以上詳述したごとく、本考案は本体に揺動自在に装着された作業機を昇降自在 に支持する油圧シリンダと、油圧シリンダに供給する圧油を制御するパイロット 油圧式方向制御弁と、パイロット油圧式方向制御弁を制御するパイロット油圧操 作弁とを備えた建設機械の油圧回路において、油圧シリンダのヘッド側とボトム 側とを連通する連通回路を設け、連通回路上に絞り弁と、連通回路を開閉する切 換弁と、パイロット油圧を受けて回路を開く第１開閉弁と、パイロット油圧を受 けて回路を閉じる第２開閉弁とを直列に介装した。そして、パイロット油圧操作 弁のパイロット油圧回路と、第１、第２開閉弁のパイロットポートとをシャトル バルブを介して接続する回路を設け、第１開閉弁に接続する回路上に絞り弁を設 けた。 そのため、オペレータが切換弁を開にすると、作業機の作動停止時に油圧シリ ンダのヘッド側とボトム側とを連通する連通回路が短時間連通し、油圧シリンダ のピーク圧を発生した側の油を微量だけ他の側に逃がし、ピーク圧を低減して振 動を抑制し、オペレータの疲労を軽減できる。 オペレータが切換弁を閉にすると、油圧シリンダのヘッド側とボトム側との連 通回路は閉じられ従来の油圧回路と同一となるため、作動遅れが生じることはな く、短時間のうちに作業機の上げ下げの繰り返しが可能となる。 また、連通回路上に電磁切換弁を介装し、電磁切換弁の電気回路上にＯＮ−Ｏ ＦＦスイッチと、予め定められた油温に達すると回路をカットする温度センサと を設けたため、油が低温となり絞り弁に悪い影響を与える予め定めた温度に達す ると電気回路はカットされ、ＯＮ−ＯＦＦスイッチを操作しても連通回路は常に 閉じていて低温時に危険な作動をすることを防止できる。 以上のような効果を奏する振動抑制装置を経済的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の振動抑制装置の第１実施例を示すブー
ムシリンダ駆動油圧回路図である。

【図２】本考案の振動抑制装置の第２実施例を示すブー
ムシリンダ駆動油圧回路図である。

【図３】本考案の振動抑制装置の効果を示すブームシリ
ンダ駆動タイムチャートである。

【図４】油圧ショベルの全体側面図である。

【図５】従来の油圧ショベルのブームシリンダ駆動油圧
回路図である。

【符号の説明】

５ ブームシリンダ １１ 方向制御弁 １４ ボトム回路 １６ ヘッド回路 ２１ パイロット油圧操作弁 ２３、２４ パイロット油圧回路 ３０ 連通回路 ３１ ＯＮ−ＯＦＦスイッチ ３２ 電磁切換弁 ３３、４４ 絞り弁 ３４ 第１開閉弁 ３５ 第２開閉弁 ４１ シャトルバルブ ４２、４３ 回路 ５０、５１ 温度センサ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体に揺動自在に装着された作業機を昇
   降自在に支持する油圧シリンダと、油圧源から該油圧シ
   リンダに供給する圧油を制御するパイロット油圧式方向
   制御弁と、該方向制御弁を制御するパイロット油圧操作
   弁とを備えた建設機械の油圧回路において、前記油圧シ
   リンダのヘッド側とボトム側とを連通する連通回路を設
   け、前記連通回路上に絞り弁と、前記連通回路を開閉す
   る切換弁と、パイロット油圧式の第１開閉弁および第２
   開閉弁とを直列に介装することを特徴とする作業機の振
   動抑制装置。
2. 【請求項２】 前記パイロット油圧操作弁のパイロット
   油圧回路と、パイロット油圧を受けて前記連通回路を開
   く前記第１開閉弁のパイロットポートと、パイロット油
   圧を受けて前記連通回路を閉じる第２開閉弁のパイロッ
   トポートとを、高圧側の油を選択導入するシャトルバル
   ブを介して接続し、前記パイロット油圧回路と、前記第
   １開閉弁のパイロットポートとを連通する回路上に絞り
   弁を介装することを特徴とする請求項１の作業機の振動
   抑制装置。
3. 【請求項３】 本体に揺動自在に装着された作業機を昇
   降自在に支持する油圧シリンダと、油圧源から該油圧シ
   リンダに供給する圧油を制御するパイロット油圧式方向
   制御弁と、該方向制御弁を制御するパイロット油圧操作
   弁とを備えた建設機械の油圧回路において、前記油圧シ
   リンダのヘッド側とボトム側とを連通する連通回路を設
   け、前記連通回路上に絞り弁と、前記連通回路を開閉す
   る電磁切換弁と、パイロット油圧式の第１開閉弁および
   第２開閉弁とを直列に介装し、前記電磁切換弁に接続す
   る電気回路上にＯＮ−ＯＦＦスイッチと、予め定められ
   た油温に達すると信号を受けて前記電気回路をカットす
   る温度センサとを配設することを特徴とする作業機の振
   動抑制装置。