JPH0714203U - 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、３１に、電磁切換弁３３、
絞り弁３４、連通回路３０、３１の油圧をパイロット油
圧として作動するロジック弁４０、パイロット油圧で回
路を閉じる開閉弁３５を介装する。ロジック弁４０のパ
イロット回路に絞り弁５４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操作中はロジック弁４０と開閉弁３
５は閉じている。ブーム下げ操作を停止すると開閉弁３
５は開き、ロジック弁４０は絞り弁５４の働きでやや遅
れて閉じる。その間連通回路３０、３１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３３
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の変位、（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、低温時の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にすることが可能で、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およびロ ジック弁と、パイロット油圧式の開閉弁とを直列に介装せることを特徴としてお り、第２の考案においては、前記連通回路に介装するロジック弁のパイロット室 と、前記連通回路のヘッド側回路とボトム側回路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、該接続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、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閉じる前記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することを 特徴としており、第４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 通回路を開閉する電磁切換弁およびロジック弁と、パイロット油圧式の開閉弁と 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 およびロジック弁と、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 を閉じる開閉弁とを設けた。そしてロジック弁のパイロット室と、連通回路のヘ ッド側回路とボトム側回路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、接続回路上に絞り弁を設け、パイロット油圧操作弁のパイロット回路 と、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ロジッ ク弁および開閉弁を閉じる。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、開閉弁は開く。このとき、ロジック弁は絞り弁の働きにより 短時間開の状態となる。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。 切換弁を閉にした場合には、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から分岐された連通回路３０上にはＯＮ− ＯＦＦスイッチ３２を備えた電磁切換弁３３が介装されている。ヘッド回路１６ から分岐された連通回路３１上には、絞り弁３４、パイロット油圧式の開閉弁３ ５が直列に介装されている。 ロジック弁４０の弁室には弁４１が収納されており、ばね４２により付勢され 弁座４３に当接して第１弁室４４、第２弁室４５およびパイロット室４６を形成 している。第１弁室４４は連通回路３１と接続し、第２弁室４５は連通回路３０ と接続している。パイロット室４６は、連通回路３０および３１からそれぞれ分 岐されたパイロット回路５０と５１との接続部に設けられた、高圧側の油を選択 導入するシャトルバルブ５２と接続回路５３により接続しており、接続回路５３ には絞り弁５４が介装されている。 パイロット油圧回路２３、２４を接続する回路５５には高圧側の油を選択導入 するシャトルバルブ５６が設けられ、回路５５と開閉弁３５のパイロットポート ３６とはシャトルバルブ５６を介して回路５７により接続されている。

【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３２をＯＮ にすると電磁切換弁３３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５６は高圧のパイロット油 圧回路２４の油を回路５７に送り、開閉弁３５は右に移動してＢ位置となり閉じ る。 連通回路３１の圧力油はパイロット回路５１、シャトルバルブ５２、絞り弁５ ４を経てロジック弁４０のパイロット室４６に導かれており、弁４１は弁座４３ に当接して連通回路３０と３１とは遮断状態にある。したがって、従来の回路と 同じ通常状態が維持されていることになる。

【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５７もオイルタンク１８に連通し、油圧は低下して開閉弁３５は左 に移動し、Ａ位置となって回路は開く。 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。このとき、高圧油は連通回路３０か ら切換弁３３を経てロジック弁４０の第２弁室４５に導かれ、弁４１を押し上げ る。パイロット回路５０の高圧油もシャトルバルブ５２から接続回路５３を経て パイロット室４６に流入しようとするが、接続回路５３には絞り弁５４が介装さ れているためパイロット室４６の圧力は瞬時には上昇せず、弁４１は弁座４３か ら離れて連通回路３０と３１とは連通する。そのため、絞り弁３４を通った微量 のボトム側油室１５の高圧油はヘッド側油室１７に逃げ、図３に示すボトム側の ピーク圧Ｐ₁ をＰ₃ まで低下させる。 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１ ７の油圧が高くなる。この高圧油は連通回路３１からロジック弁４０の第１弁室 ４４に導かれ、弁４１は弁座４３から離れて連通回路３０と３１とは連通してヘ 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。この動作はロジック弁４０のパイロット 室４６の油圧が上昇し、弁４１を弁座４３に当接させるまで続く。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スイッチ３２をＯＦＦにして電磁切換弁３３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３３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３４と５４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３４、５４の性 能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３４、５４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 ３３のスイッチ３２の回路３５に温度センサ６０、６１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６０、６１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 接続回路５３の絞り弁５４付近、および連通回路３１の絞り弁３４付近とし、い ずれかの油温が絞り弁３４あるいは５４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３２をＯＮにしても連通回路３０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 換弁およびロジック弁と、パイロット油圧を受けて回路を閉じる開閉弁とを直列 に介装した。そして、ロジック弁のパイロット室と連通回路とをシャトルバルブ を介して接続し、接続回路上に絞り弁を設けた。また、パイロット油圧操作弁の パイロット油圧回路と、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 接続した。 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。 また、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、３１ 連通回路 ３２ スイッチ ３３ 電磁切換弁 ３４、５４ 絞り弁 ３５ 開閉弁 ４０ ロジック弁 ５２、５６ シャトルバルブ ６０、６１ 温度センサ

Claims (4)

【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
   る切換弁およびロジック弁と、パイロット油圧式の開閉
   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】 前記連通回路に介装するロジック弁のパ
   イロット室と、前記連通回路のヘッド側回路とボトム側
   回路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、該接続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】 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閉
   じる前記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。
4. 【請求項４】 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
   る電磁切換弁およびロジック弁と、パイロット油圧式の
   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。