(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の２本の第１油圧ライン及び第２油圧ラインと油圧作動装置との間に介在させ、該建設機械の第２油圧ラインの破損によって油圧作動装置が不用意に作動しないようにする安全装置において、第１油圧ライン及び油圧作動装置間は、油圧作動装置から戻り方向の油の流れを自由として差圧回路を設け、油圧作動装置への送り方向の油の流れを前記差圧回路に対する上下流の差圧として感知し、第２油圧ライン及び油圧作動装置間は、油圧作動装置への送り方向の油の流れを自由として開閉回路を設け、前記差圧回路の感知した差圧を印加された前記開閉回路が油圧作動装置からの戻り方向の油の流れを遮断状態から連通状態へと切り替えることを特徴とする建設機械の安全装置。
【請求項２】
差圧回路は油圧作動装置への送り方向の差圧バルブと油圧作動装置から戻り方向の第１チェックバルブとを並列に設け、開閉回路は対向関係の順逆位置それぞれに印加される油圧の差圧により遮断状態から連通状態へと切り替わる切換バルブと油圧作動装置への送り方向の第２チェックバルブとを並列に設けてなり、切換バルブが連通状態へ切り替わる方向に油圧を印加する順パイロットラインを差圧バルブの第１油圧ライン側から切換バルブの順位置へと接続し、切換バルブが遮断状態へ切り替わる方向に油圧を印加する逆パイロットラインを差圧バルブの油圧作動装置側から切換バルブの逆位置へと接続した請求項１記載の建設機械の安全装置。
【請求項３】
順逆パイロットラインを結ぶ接続ラインに絞りを設けた請求項２記載の建設機械の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械の油圧ラインの破損によって油圧作動装置(例えば油圧シリンダ等)が不用意に作動しないように、油圧ライン及び油圧作動装置間に介在させる安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば欧州では、ISO8643によって、クラムシェル付き油圧ショベルのテレスコピックアームが油圧ラインの破損時等に不用意に伸びて、クラムシェルが急激に降下しないようにする安全装置を要求している。我が国では前記ISO8643に対応した明確な法規制は平成14年12月現在見られないが、前記安全装置を利用することが望ましい。最も簡易な安全装置２としては、図６に見られるように、非特許文献１に紹介されているカウンタバランスバルブ(カウンタバランス弁)19を用いる構成がある。カウンタバランスバルブ19は、油圧シリンダ(油圧作動装置)１に至る２本の油圧ライン３,５の一方に設ける。カウンタバランスバルブに代えて、パイロットオペレートチェックバルブを用いてもよい。
【０００３】
【非特許文献１】
仙田  良二著「実践メカトロニクス油圧・空気圧」
（産業図書株式会社、1989年７月７日第７刷、73頁、図3.21(a)）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
非特許文献１が開示するカウンタバランスバルブ19(図６参照)を用いた構成は、確かに建設機械の油圧ライン５の破損によって油圧シリンダ１が不用意に作動しないように働く。しかし、ロッド４の伸長に伴って、カウンタバランスバルブ19に導くパイロット圧が微妙に変動し、油圧ライン５が断続的に開閉するハンチング(ノッキング)を生じる問題がある。
【０００５】
ハンチングは、カウンタバランスバルブ19を連通状態にするパイロット圧を一方の油圧ライン３から取っていたために起きていた。そこで、図７に見られるように、カウンタバランスバルブ19のパイロット圧を、別途設けたパイロットライン20から取る構成が考えられる。しかし、油圧シリンダ１に至る２本の油圧ライン３,５以外にパイロットライン20を必要とするのは、安全装置の設置のために既存の建設機械の改造を必要とする問題を招く。そこで、油圧ラインは２本のままで、ハンチングを引き起こさない安全装置を開発するため、検討した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
検討の結果、開発したものが、建設機械の２本の第１油圧ライン及び第２油圧ラインと油圧作動装置との間に介在させ、該建設機械の第２油圧ラインの破損によって油圧作動装置が不用意に作動しないようにする安全装置において、第１油圧ライン及び油圧作動装置間は、油圧作動装置から戻り方向の油の流れを自由として差圧回路を設け、油圧作動装置への送り方向の油の流れを前記差圧回路に対する上下流の差圧として感知し、第２油圧ライン及び油圧作動装置間は、油圧作動装置への送り方向の油の流れを自由として開閉回路を設け、前記差圧回路の感知した差圧を印加された前記開閉回路が油圧作動装置からの戻り方向の油の流れを遮断状態から連通状態へと切り替える建設機械の安全装置である。
【０００７】
本発明の安全装置は、２本の油圧ラインのうち、一方の油圧ラインの流れを差圧回路により差圧として感知し、前記差圧を利用して開閉回路を遮断状態から連通状態へと切り替える。すなわち、開閉回路のパイロット圧を取るため、別途パイロットラインやタンクラインを設ける必要がない。また、一方の油圧ラインの流れを差圧回路により差圧として感知するため、一方の油圧ラインから直接パイロット圧を導くことによるハンチングの発生を防止できる。こうして、油圧ラインは２本にしながら、ハンチングを引き起こさない安全装置を実現している。
【０００８】
具体的には、差圧回路は油圧作動装置への送り方向の差圧バルブと油圧作動装置から戻り方向の第１チェックバルブとを並列に設け、開閉回路は対向関係に順逆位置それぞれに印加される油圧の差圧により遮断状態から連通状態へと切り替わる切換バルブと油圧作動装置への送り方向の第２チェックバルブとを並列に設けてなり、切換バルブが連通状態へ切り替わる方向に油圧を印加する順パイロットラインを差圧バルブの第１油圧ライン側から切換バルブの順位置へと接続し、切換バルブが遮断状態へ切り替わる方向に油圧を印加する逆パイロットラインを差圧バルブの油圧作動装置側から切換バルブの逆位置へと接続する構成を例示できる。
【０００９】
差圧バルブは、油圧ラインを流れる油により圧力差を発生させるバルブを意味し、チェックバルブやリリーフバルブを例示できる。差圧バルブがチェックバルブの場合、チェックバルブは必要とする差圧に応じてクラッキング圧を設定するとよい。ここで、チェックバルブのクラッキング圧Ｐ1、切換バルブを連通状態に切り替える作動圧Ｐ2、そして第１油圧ライン側からチェックバルブ又は切換バルブの順位置に印加される油圧Ｐaが、Ｐa≧Ｐ1＞Ｐ2の関係にあると、先に切換バルブが遮断状態から連通状態へと切り替わり、次いでチェックバルブが連通し、円滑に第１油圧ラインから油を油圧作動装置へ送り込み、かつ第２油圧ラインから油を戻すことができる。
【００１０】
また、差圧バルブがリリーフバルブの場合、リリーフバルブの作動圧Ｐ1、切換バルブを連通状態に切り替える作動圧Ｐ2、そして第１油圧ライン側からリリーフバルブ又は切換バルブの順位置に印加される油圧ＰaがＰa≧Ｐ1＞Ｐ2の関係にあると、上述同様、第１油圧ラインから油を円滑に油圧作動装置へ送り込み、かつ第２油圧ラインから油を戻すことができる。
【００１１】
ここで、上記順逆パイロットラインを接続ラインで結び、この接続ラインに絞りを設けるとよい。順逆パイロットラインの連結は、特に第１油圧ラインからの油の送り込みが停止した際、両パイロットラインを同圧にして(切換バルブの作動圧Ｐ2＝Ｐ3)、切換バルブの速やかに遮断状態へと復帰させる。しかし、抵抗なく両パイロットラインを連結すると、切換バルブの作動圧Ｐ2,Ｐ3に差が生じなくなる。絞りは、第１ラインに油が流れる間は前記差圧を維持し、油が流れなくなると速やかに両パイロットラインの圧力を一致させる働きを有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は油圧シリンダ(油圧作動装置)１に付設した安全装置２(差圧チェックバルブ８使用)を表す油圧回路構成図、図２は第１油圧ライン３から油を送って油圧シリンダ１のロッド４を伸長させている状態を表す同油圧回路構成図、図３は第２油圧ライン５から油を送って油圧シリンダ１のロッド４を縮退させている状態を表す同油圧回路構成図、図４は第２油圧ライン５が破損した状態を表す同油圧回路構成図であり、図５は油圧シリンダ１に付設した安全装置２(リリーフバルブ18使用)を表す油圧回路構成図である。
【００１３】
本例は、図１に見られるように、油圧シリンダ１のヘッド側６に油を送る第１油圧ライン３、及びロッド側７に油を送る第２油圧ライン５と油圧シリンダ１との間に介在させ、前記第２油圧ライン５の破損により油圧シリンダ１が不用意にロッド４を伸長させない安全装置２である。安全装置２は油圧シリンダ１に直接取り付け、第１油圧ライン３及び第２油圧ライン５は安全装置２に取り付ける。
【００１４】
安全装置２は、第１油圧ライン３に差圧回路、第２油圧ライン５に開閉回路を構成する。まず、第１油圧ライン３及び油圧シリンダ１間には、油圧シリンダ１のヘッド側６への送り方向の差圧チェックバルブ８と、油圧シリンダ１のヘッド側６から戻り方向の第１チェックバルブ９とを並列に設け、差圧チェックバルブ８及び第１チェックバルブ９からなる差圧回路を構成している。
【００１５】
また、第２油圧ライン５及び油圧シリンダ１間には対向関係の順逆位置10,11それぞれに印加される油圧の圧力差に従って遮断状態から連通状態へと切り替わる切換バルブ12と、油圧シリンダ１のロッド側７への送り方向の第２チェックバルブ13とを並列に設け、切換バルブ12及び第２チェックバルブ13からなる開閉回路を構成している。
【００１６】
本発明の安全装置２は、切換バルブ12の順逆位置10,11それぞれに印加する油圧を、チェックバルブ８前後から取っている。すなわち、切換バルブ12が連通状態へ切り替わる方向に油圧を印加する順パイロットライン14は、チェックバルブ８の第１油圧ライン３側から切換バルブ12の順位置10へと接続する。また、切換バルブ12が遮断状態へ切り替わる方向に油圧を印加する逆パイロットライン15は、チェックバルブ８の油圧シリンダ１側から切換バルブ12の逆位置11へと接続する。そして、本例では、上記順逆パイロットライン14,15を接続ライン21で結び、絞り16を設けている。
【００１７】
油圧シリンダ１のロッド４の伸長は、図２に見られるように、第１油圧ライン３から油を送り込む(油の流れを矢印で図示、以下同じ)。第１チェックバルブ９は前記油を遮断するため、チェックバルブ８に油圧Ｐaが起ち始める。この油圧Ｐaは、順パイロットライン14を通じて切換バルブ12の順位置10にも印加される。これに対し、チェックバルブ８の油圧シリンダ１側から分岐した逆パイロットライン15を接続した切換バルブ12の逆位置11には、ほとんど油圧が起たない。この状態で、前記油圧Ｐaが切換バルブ12を連通状態へ切り替える作動圧Ｐ2(＝切換バルブの遮断方向の付勢力＋切換バルブ12を遮断状態へ切り替える作動圧Ｐ3)より大きくなると、切換バルブ12は連通状態になる。油が第１油圧ライン３を流れている間、接続ライン21で結ばれた両パイロットライン14,15間の圧力差は、絞り16により保たれている。
【００１８】
ここで、チェックバルブ８のクラッキング圧Ｐ1を、切換バルブ12が連通状態に切り替える作動圧Ｐ2よりも高くしておく(Ｐ1＞Ｐ2)と、上述のように切換バルブ12が先行して連通状態になり、油圧Ｐaがチェックバルブ８のクラッキング圧Ｐ1より大きくなった後にチェックバルブ８が連通し、油が油圧シリンダ１のヘッド側６へ流れ込ませることができる。ここで、第２チェックバルブ13は遮断状態であるから、油圧シリンダ１のロッド側７の油は、連通状態になった切換バルブ12から第２油圧ライン５を通じて油タンク(図示略)へ戻される。このように、切換バルブ12、チェックバルブ８の順序で連通すると、第１油圧ライン３からヘッド側６へ油を送り込み始めた段階から直ちにロッド側７の油を逃がすことができ、ロッド４を円滑に伸長できる。
【００１９】
ここで、第１油圧ライン３からの油の送り込みを停止すると、通常第１油圧ライン３がコントロールバルブ(図示略)等で遮断され、チェックバルブ８の第１油圧ライン３側に油圧Ｐaが残り、切換バルブ12は連通状態を維持したままになってしまう。ところが、順逆パイロットライン14,15は、接続ライン21を通じて経時的に圧力を平衡させる。これにより、切換バルブ12の順逆位置10,11それぞれに印加される油圧に差がなくなり、切換バルブ12は遮断状態に復帰する。
【００２０】
逆に、油圧シリンダ１のロッド４を縮退するには、図３に見られるように、第２油圧ライン５から油を送り込む。この場合、第１チェックバルブ９及び第２チェックバルブ13がいずれも連通可能であるため、チェックバルブ８及び切換バルブ12がいずれも連通状態にならなくても、第２油圧ライン５を通じて油圧シリンダ１のロッド側７へ油を送り込み、また第１油圧ライン３を通じてヘッド側６の油を油タンク(図示略)へと戻すことができる。
【００２１】
ロッド４を停止させた状態で第２油圧ライン５が破損する(図４中×印)と、負荷17(例えば吊り上げた重量物)によりロッド４が引き出される方向に引っ張られ、ロッド側７の油が第２油圧ライン５に向けて流れ出ようとする。しかし、図４に見られるように、切換バルブ12及び第２チェックバルブ13は共に遮断状態にあるから、油が流れ出ることができず、ロッド４の不用意な伸長を防止できる。
【００２２】
このように、本発明の安全装置２は、通常の油圧シリンダ１の使用における油の流れを阻害しないし、第２油圧ライン５の破損によってロッド４が不用意に伸長することも防止できる。このほか、例えば図５に見られるように、上記例示(図１参照)中、チェックバルブ８に代えて作動圧Ｐ1により連通するリリーフバルブ18を用いても、本発明を構成できる。また、例えば第１油圧ライン及び第２油圧ラインに割り当てる回路構成を逆にすればロッドの不用意な縮退を防止できる安全装置となるし、本例及び前記逆の回路構成を直列に設ければ、ロッドの不用意な伸長及び縮退を防止できる安全装置を構成できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の安全装置は、油圧作動装置の通常作動(油圧シリンダの伸縮や油圧モータの左右の回転)を阻害せず、油圧ラインの破損によって油圧作動装置が不用意に作動させない基本効果を有する。更に、通常用いられている２本の油圧ラインのみで実現できる簡素な構成を採用しながら、油圧作動装置の通常作動に際してハンチングを引き起こさない付随効果をも有する。特に、油圧ラインが２本でよいため、既存の建設機械を大きな改造(油圧ラインの増加)を要することなく、容易に利用できる特徴的効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧シリンダに付設した安全装置(チェックバルブ使用)を表す油圧回路構成図である。
【図２】第１油圧ラインから油を送って油圧シリンダのロッドを伸長させている状態を表す同油圧回路構成図である。
【図３】第２油圧ラインから油を送って油圧シリンダのロッドを縮退させている状態を表す同油圧回路構成図である。
【図４】第２油圧ラインが破損した状態を表す同油圧回路構成図である。
【図５】油圧シリンダに付設した安全装置(リリーフバルブ使用)を表す油圧回路構成図である。
【図６】従来の安全装置の一例を表す油圧回路構成図である。
【図７】従来の安全装置の別例を表す油圧回路構成図である。
【符号の説明】
１  油圧シリンダ(油圧作動装置)
２  安全装置
３  第１油圧ライン
４  ロッド
５  第２油圧ライン
６  ヘッド側
７  ロッド側
８  チェックバルブ
９  第１チェックバルブ
10  順位置
11  逆位置
12  切換バルブ
13  第２チェックバルブ
14  順パイロットライン
15  逆パイロットライン
16  絞り
17  負荷
18  リリーフバルブ
19  カウンタバランスバルブ
20  パイロットライン
21  接続ライン
Ｐa チェックバルブ又は切換バルブの順位置へ印加される油圧
Ｐ1 チェックバルブのクラッキング圧(又はリリーフバルブの作動圧)
Ｐ2 切換バルブを連通状態に切り替える作動圧
Ｐ3 切換バルブを遮断状態へ切り替える作動圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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