(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ(1) から第１アクチュエータ(3) へ圧油の供給を制御する第１制御弁(2) と、油圧ポンプ(1) からアームの駆動装置である第２アクチュエータ(6)へ圧油の供給を制御する第２制御弁(5) と、第１制御弁(2) は第１パイロット弁(19a)から、第２制御弁(5) は第２パイロット弁(19b) からのパイロット圧をそれぞれの操作部に受けて切換わる油圧ショベルの油圧パイロット操作回路において、前記第２パイロット弁(19b)
からのパイロット圧を前記第２制御弁(5) の一方の操作部(5b)に供給する第２パイロット管路(13)に配設され開位置(b) と絞り位置(a) を有すると共に、操作部には第１パイロット弁(19a)
からのパイロット圧を前記第１制御弁(2) の一方の操作部(2a)に供給する第１パイロット管路(11)から分岐する分岐パイロット管路(11a) に接続された切換弁(25)と、前記分岐パイロット管路(11a)
上に配設され、外部信号により作動する可変絞り(25a) とを有し、前記切換弁(25)は前記第１制御弁(2) を切換える第１パイロット弁(19a) からのパイロット圧により絞り位置(a)
に切換えられることを特徴とする油圧ショベルの油圧パイロット操作回路。
【請求項２】
油圧ポンプ(1) から第１アクチュエータ(3) へ圧油の供給を制御する第１制御弁(2) と、油圧ポンプ(1) からアームの駆動装置である第２アクチュエータ(6)
へ圧油の供給を制御する第２制御弁(5) と、第１制御弁(2) は第１電気式操作手段(8A)から、第２制御弁(5) は第２電気式操作手段(9A)からの出力信号をそれぞれパイロット圧に変換して切換わる油圧ショベルの油圧パイロット操作回路において、前記第１アクチュエータ(3)
を駆動する第１電気式操作手段(8A)と、前記第２アクチュエータ(6) を駆動する第２電気式操作手段(9A)と、それぞれの電気式操作手段(8A,9A) からの指令により作動し前記第１制御弁(2)
及び第２制御弁(5) の操作部にパイロット圧を供給して方向を切換える第１及び第２電磁式制御弁(28a,28b,28c,28d)と、前記第１電磁式制御弁(28b)
からのパイロット圧を前記第１制御弁(2) の一方の操作部(2a)に供給する第１パイロット管路(11)から分岐する分岐パイロット管路(11a) 上に介在させて外部信号により作動する可変絞り(25a)
と、前記第２電磁式制御弁(28d) からのパイロット圧を前記第２制御弁(5) の一方の操作部(5b)に供給する第２パイロット管路(13)上に介在し、かつ、前記可変絞り(25a)
と接続する開位置(b) と絞り位置(a) を有する切換弁(25)と、前記第１電気式操作手段(8A)及び第２電気式操作手段(9A)からの信号を受けて演算し、その演算結果に基づいて前記第１アクチュエータ(3)
及び前記第２アクチュエータ(6) へ圧油を供給するためにパイロット圧を第１制御弁(2) 及び第２制御弁(5) に送るよう指令信号を出力する制御装置(30)とを備え、前記切換弁(25)は第１制御弁(2)
を切換えるパイロット圧により絞り位置(a) に切換えられることを特徴とする油圧ショベルの油圧パイロット操作回路。
【請求項３】
前記分岐パイロット管路(11a) 上に介在させた可変絞り(25a) は複数段の外部信号発生手段(26)からの信号により開口量が調整されることを特徴とする請求項１または２記載の油圧ショベルの油圧パイロット操作回路。
【請求項４】
前記請求項１または２記載の油圧ショベルの油圧パイロット操作回路において、一端は、前記第１制御弁(2) の一方の操作部(2a)に供給する第１パイロット管路(11)から分岐する分岐パイロット管路(11a) から外部信号により作動する可変絞り(25a)
を介して接続し、他端は、前記第２制御弁(5) の一方の操作部(5b)に供給する第２パイロット管路(13)から分岐する管路(13a) と接続すると共に、ばね(25b)
により付勢され、かつ、第２パイロット管路(13)に配設された切換弁(25)を備えたことを特徴とする油圧ショベルの油圧パイロット操作回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルの油圧パイロット操作回路に係り、特に油圧ショベルの複合操作時の作業に適したアクチュエータ速度にコントロールする油圧ショベルの油圧パイロット操作回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、油圧ショベルについて図７により説明する。
図７に示す油圧ショベル３１は、下部走行体３２の上に旋回可能な上部旋回体３３が設けられ、上部旋回体３３には作業機やキャブ３４及びエンジンルーム３５等が設置されている。作業機はブーム３６，アーム３８，バケット４０，各アクチュエータ３７，３９，４１から成っている。このブーム３６は上部旋回体３３に固着された図示しないブラケットに取着されており、ブーム用アクチュエータ３７の駆動により上下揺動自在となっている。このブーム３６の先端にはアーム３８が取着されており、このアーム３８はアーム用アクチュエータ３９の駆動により上下揺動自在となっている。
また、このアーム３８の先端にはバケット４０が取着されており、バケット用アクチュエータ４１の駆動により回動自在となっている。
【０００３】
図７，図８に示すように、従来の油圧ショベル３１の整地作業（ブームを上げ動作し、アームを掘削側に操作してバケットを地面に食い込ませず地面を均す作業を言う）時ブーム３６を上げ動作しながらアーム３８を掘削動作してバケット４０を地面に対して矢印に示すように水平制御する時に、ブーム上げ速度Ｖｂに対してアーム速度Ｖａが早いと図８に示すようにバケット４０が地面に食い込む（Ｋ部）ので整地がしづらいとの問題がある。
これは後述するブームとアームがパラレル回路となっているために負荷圧が異なる２つのアクチュエータを同時に操作すると負荷圧の低い方のアクチュエータへ油圧ポンプからの吐出油が多く流れるため２つのアクチュエータの速度のマッチングが悪くなるためである。
【０００４】
このような問題を解決するために、例えば、特開平１−２５０５３１号公報においては、図９に示すように、パイロット弁５０をアーム用アクチュエータ５５が縮むＵ方向に操作すると、パイロット配管５０Ａにパイロット圧が立ち、この時、パイロット弁５１がブーム用アクチュエータ５６が縮むＵ方向に操作されていると、パイロット配管５１Ａから切換弁５２のパイロットポート５２Ａにパイロット圧が作用し、切換弁５２はロに位置している。このため、切換弁５２と減圧弁５３とによりパイロット回路が形成され、パイロット配管５０Ａに立ったパイロット圧は減圧弁５３で所定の圧力に減圧されてから制御弁５７を操作することになり、パイロット弁５０，パイロット弁５１の操作量が等しい場合、パイロット配管５０Ａの減圧弁５３下流のパイロット圧はパイロット配管５１Ａのパイロット圧力より低くなるから、制御弁５７のスプール開口面積が制御弁５８のそれよりも小さくされる。この結果、管路５４を通って制御弁５８に流れる油の流量が増加し、アーム用アクチュエータ５５とブーム用アクチュエータ５６の作動油流量の差が、少なくなる。従って、アクチュエータ収縮速度が同程度にバランスするので、この２つのアクチュエータ５５，５６は同時に同程度の速度で作動する技術が記載されている。
【０００５】
この特開平１−２５０５３１号公報に記載されている技術を図６のアーム用パイロット圧とアーム用制御弁スプールストロークとの関係を示すグラフに置き換えて説明する。アーム単独操作時のＡ線図はパイロット圧Ｐ１で制御弁スプールが全ストローク（Ｓ１）作動するが、ブームとアームの複合操作時はＢ線図となりパイロット圧はＰ２に減圧されて制御弁スプールストロークがＳまで作動するように制限される。即ち、ブームとアームの複合操作時はアーム用制御弁のスプール開口面積を小さくしてブーム上げとアーム掘削を同程度の速度で作動させることが可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の先行技術である特開平１−２５０５３１号公報に記載されているパイロット操作回路では、油圧ショベルの整地作業時にブーム上げ動作とアーム掘削動作を同時に行うと、ブームとアームを同程度の速度で作動させるので常時アーム掘削速度が遅くなって作業時間が長くなるとの問題がある。
図７に示すようにバケット４０を地面に対して水平掘削する速度は、アーム３８の起動時の速度Ｖ１は遅くしてバケット４０の地面への食い込みを防止し、その後、徐々に速度Ｖ２に上げて作業時間の短縮をする必要がある。
ところで、油圧ショベルは整地作業以外に掘削作業、ダンプトラツクへの積込作業、深掘り作業等があり、これらの作業はいずれもブーム上げ動作とアーム掘削動作の複合操作が必要となるので常時アーム速度を遅くすることは各種のショベル作業性が悪くなる。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点に着目し、油圧ショベルの整地作業に適したアーム速度にするためにアーム速度を制御するパイロット操作回路を改善をすることにより油圧ショベルの作業性を大幅に改善することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の油圧ショベルの油圧パイロット操作回路は、油圧ポンプ１から第１アクチュエータ３へ圧油の供給を制御する第１制御弁２と、油圧ポンプ１からアームの駆動装置である第２アクチュエータ６へ圧油の供給を制御する第２制御弁５と、第１制御弁２は第１パイロット弁１９ａから、第２制御弁５は第２パイロット弁１９ｂからのパイロット圧をそれぞれの操作部に受けて切換わる油圧パイロット操作回路において、前記第２パイロット弁１９ｂからのパイロット圧を前記第２制御弁５の一方の操作部５ｂに供給する第２パイロット管路１３に配設され開位置ｂと絞り位置ａを有すると共に、操作部には第１パイロット弁１９ａからのパイロット圧を前記第１制御弁２の一方の操作部２ａに供給する第１パイロット管路１１から分岐する分岐パイロット管路１１ａに接続された切換弁２５と、前記分岐パイロット管路１１ａ上に配設され、外部信号により作動する可変絞り２５ａとを有し、前記切換弁２５は前記第１制御弁２を切換える第１パイロット弁１９ａからのパイロット圧により絞り位置ａに切換えられる構成としたものである。
上記構成によれば、第１アクチュエータと第２アクチュエータとの複合操作時は、第１制御弁の操作パイロット圧によって第２制御弁の操作パイロット回路中の切換弁を絞り側のａ位置に切換えるようにしてある。この第１制御弁の操作パイロット圧は、外部信号により作動する可変絞りの開度によって変化するようになっている。
また、第２アクチュエータの単独操作時は、第２制御弁の掘削側のパイロット圧が切換弁のｂ位置を通って第２制御弁を作動させるので、第２アクチュエータを所定の速度で作動することができる。
従って、第１アクチュエータと第２アクチュエータとの複合操作性が向上し、しかも第２アクチュエータの単独による駆動時は所定の速度で作動するので第２アクチュエータ単独での掘削も容易であり、油圧ショベルの作業性が向上する。
【０００９】
本発明に係る第２の油圧ショベルの油圧パイロット操作回路は、油圧ポンプ１から第１アクチュエータ３へ圧油の供給を制御する第１制御弁２と、油圧ポンプ１からアームの駆動装置である第２アクチュエータ６へ圧油の供給を制御する第２制御弁５と、第１制御弁２は第１電気式操作手段８Ａから、第２制御弁５は第２電気式操作手段９Ａからの出力信号をそれぞれパイロット圧に変換して切換わる油圧パイロット操作回路において、前記第１アクチュエータ３を駆動する第１電気式操作手段８Ａと、前記第２アクチュエータ６を駆動する第２電気式操作手段９Ａと、それぞれの電気式操作手段８Ａ，９Ａからの指令により作動し前記第１制御弁２及び第２制御弁５の操作部にパイロット圧を供給して方向を切換える第１及び第２電磁式制御弁２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄと、前記第１電磁式制御弁２８ｂからのパイロット圧を前記第１制御弁２の一方の操作部２ａに供給する第１パイロット管路１１から分岐する分岐パイロット管路１１ａ上に介在させて外部信号により作動する可変絞り２５ａと、前記第２電磁式制御弁２８ｄからのパイロット圧を前記第２制御弁５の一方の操作部５ｂに供給する第２パイロット管路１３上に介在し、かつ、前記可変絞り２５ａと接続する開位置ｂと絞り位置ａを有する切換弁２５と、前記第１電気式操作手段８Ａ及び第２電気式操作手段９Ａからの信号を受けて演算し、その演算結果に基づいて前記第１アクチュエータ３及び前記第２アクチュエータ６へ圧油を供給するためにパイロット圧を第１制御弁２及び第２制御弁５に送るよう指令信号を出力する制御装置３０とを備え、前記切換弁２５は第１制御弁２を切換えるパイロット圧により絞り位置ａに切換えられる構成としたものである。
上記構成によれば、第１電気式操作手段及び第２電気式操作手段を同時に操作し、第１アクチュエータと第２アクチュエータとの複合操作時は、第１制御弁の操作パイロット圧によって第２制御弁の操作パイロット回路中の切換弁を絞り側のａ位置に切換えるようにしてある。この第１制御弁の操作パイロット圧は、外部信号により作動する可変絞りの開度によって変化するようになっている。
また、第２アクチュエータの単独操作時は、第２制御弁の掘削側のパイロット圧が切換弁のｂ位置を通って第２制御弁を作動させるので、第２アクチュエータを所定の速度で作動することができる。
従って、第１アクチュエータと第２アクチュエータとの複合操作性が向上し、しかも第２アクチュエータの単独による駆動時は所定の速度で作動するので第２アクチュエータ単独での掘削も容易であり、油圧ショベルの作業性が向上する。また、第１電気式操作手段及び第２電気式操作手段を用いるようにしたので前記の第１の油圧パイロット操作回路に比して油圧パイロット弁を用いない点で簡素化できると共に、複数のアクチュエータの複合操作に関連して各種の自動制御に適用できる。
【００１０】
また、上記構成において、前記分岐パイロット管路１１ａ上に介在させた可変絞り２５ａは複数段の外部信号発生手段２６からの信号により開口量が調整される構成としたものである。
上記構成によれば、外部信号発生手段はＩ，II，III 段階の信号を発信して可変絞りの開度を複数段に変化させるようにしてあるので、切換弁の絞り側のａ位置に切換える速度を調整可能となっている。
従って、３段階の第１制御弁の操作パイロット圧によって、第２制御弁の掘削側のパイロット圧は切換弁の絞り側のａ位置を通ることになり、アームの制御弁スプールの掘削側の作動を遅らせて開口面積を徐々に大きして、それに伴ってアーム速度は徐々に早くなるように設定したので第１アクチュエータと第２アクチュエータとの複合操作性が向上する。
【００１１】
そして、上記構成において、一端は、前記第１制御弁２の一方の操作部２ａに供給する第１パイロット管路１１から分岐する分岐パイロット管路１１ａから外部信号により作動する可変絞り２５ａを介して接続し、他端は、前記第２制御弁５の一方の操作部５ｂに供給する第２パイロット管路１３から分岐する管路１３ａと接続すると共に、ばね２５ｂにより付勢され、かつ、第２パイロット管路１３に配設された切換弁２５を備えた構成としたものである。
上記構成によれば、切換弁の他端は、前記第２制御弁５の一方の操作部５ｂに供給するパイロット管路(13)から分岐する管路(13a) と接続し、かつ、ばね(25b) により付勢されているので、ブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作時は、最初はブーム上げ操作パイロット圧によって切換弁を絞り側のａ位置に切換えるが、アーム掘削操作のパイロット圧が絞りを介して徐々に立ち上がって、このアーム掘削操作のパイロット圧とばね力により切換弁を開位置ｂに切換わる。
この場合、前記可変絞りの径に対して、アーム掘削操作のパイロット管路の絞り径の方が小さく設定されている。
従って、ブーム上げ操作とアーム掘削操作を行う整地作業の開始時には、切換弁を絞り側のａ位置に切換えてブーム上げ速度に対してアーム掘削速度を遅くできるので、バケットが地面に食い込むような問題はなくなり、その後は切換弁を開位置ｂに切換わるので、アーム掘削速度を上げて作業時間の短縮することができる。油圧ショベルは整地作業の以外に掘削作業、ダンプトラックへの積込み作業、深掘り作業等があり、これらの作業によって３段階のブーム上げ操作パイロット圧を選択するようにすれば、アームの制御弁スプールの掘削側開口面積を早くあるいは徐々に大きくしたりすれば、アーム掘削速度を作業形態に応じて変更することができるので油圧ショベルの作業性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る第１及び第２の油圧パイロット操作回路の実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
先ず、本発明の第１実施例を図１により説明する。
図１は、本発明に係る油圧ショベルの作業機のアクチュエータを駆動するクローズドセンタ・ロードセンシングシステムにおける制御弁の油圧パイロット操作回路を示す。
図１に示す可変容量型油圧ポンプ１（以下、油圧ポンプ１と言う。）は、第１制御弁２及び第２制御弁５と接続している。
この第１制御弁２は下流側管路４Ａ，４Ｂを介して第１アクチュエータ３と接続している。第２制御弁５は下流側管路７Ａ，７Ｂを介して第２アクチュエータ６と接続している。
ブーム操縦レバー８はパイロット弁１９ａと連結している。このパイロット弁１９ａは減圧部２０ａ，２０ｂを備えている。この減圧部２０ａ，２０ｂは管路１８を介してパイロットポンプ１０と接続している。減圧部２０ａは第１パイロット管路１１を介して第１制御弁２の操作部２ａと接続し、減圧部２０ｂはパイロット管路１２を介して第１制御弁２の操作部２ｂと接続している。管路２３はドレーン管路である。
【００１３】
アーム操縦レバー９はパイロット弁１９ｂと連結している。このパイロット弁１９ｂは減圧部２０ｃ，２０ｄを備えている。この減圧部２０ｃ，２０ｄは前記管路１８を介してパイロットポンプ１０と接続している。減圧部２０ｃはパイロット管路１４を介して第２制御弁５の操作部５ａと接続し、減圧部２０ｄは第２パイロット管路１３と接続している。この第２パイロット管路１３上に切換弁２５を介在させている。第２パイロット管路１３は切換弁２５を介して第２制御弁５の操作部５ｂと接続している。
前記切換弁２５の一端側は、前記第１パイロット管路１１の分岐する第１パイロット管路１１ａから可変絞り２５ａを介して接続し、他端側は、ばね２５ｂで付勢されている。
この可変絞り２５ａは、絞りの開度を調整する外部信号発生手段２６（以下、切換スイッチ２６と言う。）と接続している。この切換スイッチ２６は、例えば３段階の絞りの開度を調整する信号を発信するようになっている。
【００１４】
前記油圧ポンプ１は斜板角を制御するレギュレータ２２を備えている。このレギュレータ２２はサーボピストン、サーボ弁等からなっている。このレギュレータ２２の一端は油圧ポンプ１の吐出圧導管１ａ，１ｂと接続し、他端は第１及び第２制御弁２，５と第１及び第２アクチュエータ３，６との間の管路４Ａ，４Ｂ，７Ａ，７Ｂに発生する負荷圧を導く導管１ｃ，１ｄと接続している。
この導管１ａ，１ｂから導かれる油圧ポンプ１の吐出圧Ｐ1 と負荷圧導管１ｃ，１ｄから導かれる負荷圧ＬＰ1 との差圧によってレギュレータ２ａが油圧ポンプ１の斜板角を制御する。
このＰ1 ＞ＬＰ1 のときは油圧ポンプ１の斜板角を減少し、Ｐ1 ＜ＬＰ1 のときは油圧ポンプ１の斜板角を増加するように制御している。
【００１５】
次に、図１の油圧回路の作動について説明する。
先ず、第１アクチュエータ３を伸長側に駆動するときは、ブーム操縦レバー８を上げ位置に操作するとパイロットポンプ１０からのパイロット圧は管路１８を介して第１パイロット弁１９ａの減圧部２０ａに導かれ、この減圧部２０ａの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ａの入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記パイロット圧はこの減圧部２０ａの第１パイロット管路１１を介して前記第１制御弁２の上げ側の操作部２ａに作用し、制御弁２は中立位置ｎからａ位置に切換わる。
これにより、油圧ポンプ１から吐出する圧油は管路４Ａを介して第１アクチュエータ３のボトム室に流入する。このため、第１アクチュエータ３のヘッド室からの戻り油はタンクへドレーンし、第１アクチュエータ３は伸長駆動する。
【００１６】
第１アクチュエータ３を短縮側に駆動するときは、ブーム操縦レバー８を下げ位置に操作するとパイロットポンプ１０からのパイロット圧は管路１８を介して第１パイロット弁１９ａの減圧部２０ｂに導かれ、この減圧部２０ｂの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ｂの入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記パイロット圧をこの減圧部２０ｂのパイロット管路１２を介して前記第１制御弁２の下げ側の操作部２ｂに作用し、制御弁２は中立位置ｎからｂ位置に切換わる。
これにより、油圧ポンプ１から吐出する圧油は管路４Ｂを介して第１アクチュエータ３のボトム室に流入する。このため、第１アクチュエータ３のヘッド室からの戻り油はタンクへドレーンし、第１アクチュエータ３は伸長駆動する。
【００１７】
次に、第２アクチュエータ６を伸長側に駆動するときは、アーム操縦レバー９を掘削位置に操作するとパイロットポンプ１０からのパイロット圧は管路１８を介して第２パイロット弁１９ｂの減圧部２０ｄに導かれ、この減圧部２０ｄの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ｄの入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記パイロット圧は減圧部２０ｄの第２パイロット管路１３から切換弁２５の開位置ｂを介して前記第２制御弁５の操作部５ｂに作用し、制御弁５は中立位置ｎからｂ位置に切換わる。  これにより、油圧ポンプ１から吐出する圧油は管路７Ａを介して第２アクチュエータ６のボトム室に流入する。このため、第２アクチュエータ６のヘッド室からの戻り油はタンクへドレーンし、第２アクチュエータ６は伸長駆動する。
【００１８】
第２アクチュエータ６を短縮側に駆動するときは、アーム操縦レバー９をダンプ位置に操作するとパイロットポンプ１０からのパイロット圧は管路１８を介して第２パイロット弁１９ｂの減圧部２０ｃに導かれ、この減圧部２０ｃの入力ポートと出力ポート間を常時遮断状態に付勢するばね力に抗して、前記減圧部２０ｃの入力ポートと出力ポートとが連通することにより、前記パイロット圧をこの減圧部２０ｃのパイロット管路１４を介して前記第２制御弁５の操作部５ａに作用し、制御弁５は中立位置ｎからａ位置に切換わる。
これにより、油圧ポンプ１から吐出する圧油は管路７Ｂを介して第２アクチュエータ６のヘッド室に流入する。このため、第２アクチュエータ６のボトム室からの戻り油はタンクへドレーンし、第２アクチュエータ６は短縮駆動する。
【００１９】
このように、第２制御弁５はｂ位置に切換わると油圧ポンプ１の圧油は管路７Ａを通って第２アクチュエータ６のボトム室に流入するので、第２アクチュエータ６は伸長して、図５に示すようにアーム３８は掘削動作となる。
第２制御弁５はａ位置に切換わると油圧ポンプ１の圧油は管路７Ｂを通って第２アクチュエータ６のヘッド室に流入するので、第２アクチュエータ６は短縮してアームダンプ動作となる。
【００２０】
次に、油圧ショベルの整地作業における複合操作について説明する。
整地作業（ブームを上げ側に操作し、アームを掘削側に操作してバケットを地面に食い込ませず地面を均す作業を言う）の場合の複合操作時、アームは自重により地面に食い込み易くなるが、本発明では操縦レバー８のブーム上げ操作により第１制御弁２はａ位置に切換え、第１アクチュエータ３は伸長してブーム３６を上げ方向に作動する。この操縦レバー８のブーム上げ操作によるパイロット圧は、第１パイロット管路１１から分岐した管路１１ａを介して切換弁２５に作用し、この切換弁２５は図示のように絞りａ位置となる。
これにより、操縦レバー９のアーム掘削操作によるパイロット圧は、第２パイロット管路１３から切換弁２５の絞りａ位置を通って第２制御弁５の操作部５ｂに作用して、同弁５のスプールは中立位置ｎからｂ位置までの全ストロークを徐々に動作してスプールの開口面積が徐々に大きくなる。
【００２１】
この場合、ブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作時、ブーム上げ操作パイロット圧によってアーム掘削パイロット回路中の切換弁を絞り側のａ位置に切換わるようにしてあるが、このブーム上げ操作パイロット圧は、外部信号により作動する可変絞りの開度によって変化するようになっている。
例えば、外部信号をＩ，II，III 段階の信号を発信する切換スイッチの選択された信号により可変絞りの開度を複数段に変化させるようにしてあるので、切換弁の絞り側のａ位置に切換える速度を調整可能となっている。
このように、３段階のブーム上げ操作パイロット圧によって、アーム用制御弁の掘削側のパイロット圧は切換弁の絞り側のａ位置を通ることになり、アームの制御弁スプールの掘削側の作動を遅らせて開口面積を徐々に大きして、それに伴ってアーム速度は徐々に早くなるように設定したのでブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作性が向上する。
また、アーム掘削時の単独操作時は、アーム用制御弁の掘削側のパイロット圧が切換弁のｂ位置を通ってアームの制御弁を作動させるので、アームを所定の速度で作動することができる。
【００２２】
このため第２アクチュエータ６の掘削速度は始めは遅いが徐々に早くなるようになっている。
従って、バケットが地面への食い込みが抑えられ整地作業がし易くなり、また、アーム掘削の単独操作時は切換弁２５は開位置ｂにあるからアーム３８速度は従来と変わらないようになっている。
従って、ブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作性が向上し、しかもアームの単独による掘削時は所定の速度で作動するのでアーム単独での掘削も容易であり、油圧ショベルの作業性が向上する。
【００２３】
次に、本発明の第２実施例について図２により説明する。
尚、図１の第１実施例と同一符号を付したものは同一であり、構成及び作動説明は省略する。
図２に示すアーム操縦レバー９はパイロット弁１９ｂと連結している。このパイロット弁１９ｂは減圧部２０ｃ，２０ｄを備えている。この減圧部２０ｃ，２０ｄは前記管路１８を介してパイロットポンプ１０と接続している。減圧部２０ｃはパイロット管路１４を介して第２制御弁５の操作部５ａと接続し、減圧部２０ｄは第２パイロット管路１３と接続している。この第２パイロット管路１３上に切換弁２５を介在させている。第２パイロット管路１３は切換弁２５を介して第２制御弁５の操作部５ｂと接続している。
前記切換弁２５の一端側は、前記第１パイロット管路１１の分岐するパイロット管路１１ａから可変絞り２５ａを介して接続し、他端側は、前記第２パイロット管路１３と接続し、かつ、ばね２５ｂで付勢されている。
この可変絞り２５ａは、絞りの開度を調整する外部信号発生手段２６（以下、切換スイッチ２６と言う。）と接続している。この切換スイッチ２６は、例えば３段階の絞りの開度を調整する信号を発信するようになっている。
【００２４】
次に、図２の油圧回路の作動について説明する。
尚、図１と同一符号を付したものは同一作動をするので、省略する。
上記のパイロット操作回路での油圧ショベルの整地作業における複合操作について説明する。
整地作業（ブームを上げ側に操作し、アームを掘削側に操作してバケットを地面に食い込ませず地面を均す作業を言う）の場合の複合操作時、アームは自重により地面に食い込み易くなるが、本発明では操縦レバー８のブーム上げ操作により第１制御弁２はａ位置に切換え、第１アクチュエータ３は伸長してブーム３６を上げ方向に作動する。この操縦レバー８のブーム上げ操作によるパイロット圧は、第１パイロット管路１１から分岐した管路１１ａを介して切換弁２５に作用し、この切換弁２５は図示のように絞りａ位置となる。
これにより、操縦レバー９のアーム掘削操作によるパイロット圧は、第２パイロット管路１３から切換弁２５の絞りａ位置を通って第２制御弁５の操作部５ｂに作用して、制御弁５のスプール開口面積が調整される。
【００２５】
このブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作時は、ブーム上げ操作パイロット圧によってアーム掘削パイロット回路中の切換弁を絞り側のａ位置に切換えるようにしてある。このブーム上げ操作パイロット圧は、外部信号により作動する可変絞りの開度によって変化するようになっている。
例えば、外部信号をＩ，II，III 段階の信号を発信する切換スイッチ２６の選択された信号により可変絞りの開度を複数段に変化させるようにしてあるので、切換弁の絞り側のａ位置に切換える速度を調整可能となっている。
また、前記切換弁の他端は、前記第２制御弁５の一方の操作部５ｂに供給する第２パイロット管路１３から分岐する管路１３ａと接続し、かつ、ばね２５ｂにより付勢されているので、ブーム上げ操作とアーム掘削操作の複合操作時は、最初はブーム上げ操作パイロット圧によって切換弁を絞り側のａ位置に切換わるが、アーム掘削操作のパイロット圧が絞り１３ｂを介して徐々に立ち上がって、このアーム掘削操作のパイロット圧とばね力により切換弁を開位置ｂに切換わる。
この場合、前記可変絞りの径に対して、アーム掘削操作のパイロット管路の絞り径の方が小さく設定されている。
【００２６】
従って、ブーム上げ操作とアーム掘削操作を行う整地作業の開始時には、切換弁を絞り側のａ位置に切換えてブーム上げ速度に対してアーム掘削速度を遅くできるので、バケットが地面に食い込むような問題はなくなり、その後は切換弁を開位置ｂに切換わるので、アーム掘削速度を上げて作業時間の短縮することができる。油圧ショベルは整地作業の以外に掘削作業、ダンプトラックへの積込み作業、深掘り作業等があり、これらの作業によって３段階のブーム上げ操作パイロット圧を選択するようにして、アームの制御弁スプールの掘削側開口面積を早くあるいは徐々に大きくしたりすれば、アーム掘削速度を作業形態に応じて変更することができるので油圧ショベルの作業性が向上する。
【００２７】
次に、ブームとアームの複合操作時のアーム用パイロット圧とアーム用制御弁スプールストロークとの関係及びアーム用パイロット圧と時間との関係について図５により説明する。
先ず、アーム用パイロット圧とアーム用制御弁スプールストロークとの関係を示すグラフは、アーム単独操作時のＡ１線図はパイロット圧に応じて全ストローク（Ｓ１）作動させる。ブームとアームの複合操作時のＢ１線図はアーム用パイロット圧は始めは絞られて徐々にパイロット圧を所定の圧力（Ｐ１）まで昇圧させるのでアーム用制御弁スプールはそのパイロット圧に応じて全ストローク（Ｓ１）作動させるようになっている。更に、アーム用パイロット圧と時間との関係を示すグラフで説明すると、アーム単独操作時のＡ１線図はｔ１時間でパイロット圧を所定の圧力（Ｐ１）まで昇圧させる。ブームとアームの複合操作時のＢ１線図はアーム用パイロット圧をｔ２時間でパイロット圧を所定の圧力（Ｐ１）まで昇圧させるようになっている。
即ち、ブームとアームの複合操作時は第２制御弁（アーム用）のスプール開口面積を始めは小さくして徐々に大きくさせるようにスプール制御を行うようにしたので、ブームとアームの複合操作時の速度調整が可能となっている。
尚、本発明に係る油圧ショベルの作業機のアクチュエータを駆動するクローズドセンタ・ロードセンシングシステムにおける油圧回路によれば、可変容量油圧ポンプの吐出流量は、制御弁スプールのストロークに応じて一次直線的に作業機のアクチュエータへ供給されるようになっている。
【００２８】
次に、本発明の第３実施例を図３により、第４実施例を図４により説明する。尚、第３実施例は前記第１実施例を電気式操作手段に置き換えたものであり、第４実施例は第２実施例を電気式操作手段に置き換えたものである。第３実施例と第４実施例の発明の要部であるパイロット圧の切換弁２５，可変絞り２５ａ及び外部信号発生手段２６は同一である。尚、図１，図２と同一符号を付したものは同一であり、構成及び作動説明は省略する。
図３，図４に示す、ポテンショメータ２７ａは第１電気式操作手段８Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７ａから入力される信号Ｖ1 に基づき第１制御弁２を作動させるための指令信号Ｖ01, Ｖ02を演算する。この第１電気式操作手段８Ａを上げ側に操作すると制御装置３０から指令信号Ｖ01は増幅器２９ａによって増幅された後、電磁式制御弁２８ａに入力する。
また、第１電気式操作手段８Ａを下げ側に操作すると制御装置３０から指令信号Ｖ02は増幅器２９ｂによって増幅された後、電磁式制御弁２８ｂに入力する。
次に、ポテンショメータ２７ｂは第２電気式操作手段９Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ2 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７ｂから入力される信号Ｖ2 に基づき第２制御弁５を作動させるための指令信号Ｖ03, Ｖ04を演算する。この第２電気式操作手段９Ａをダンプ側に操作すると制御装置３０から指令信号Ｖ03は増幅器２９ｃによって増幅された後、電磁式制御弁２８ｃに入力する。
また、第２電気式操作手段９Ａを掘削側に操作すると制御装置３０から指令信号Ｖ04は増幅器２９ｄによって増幅された後、電磁式制御弁２８ｄに入力する。
【００２９】
前記電磁式制御弁２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄはパイロット管路１８を介してパイロットポンプ１０と接続している。電磁式制御弁２８ａはパイロット管路１２を介して第１制御弁２の操作部２ｂと接続している。
電磁式制御弁２８ｂは第１パイロット管路１１を介して第１制御弁２の操作部２ａと接続している。電磁式制御弁２８ｃはパイロット管路１４を介して第２制御弁５の操作部５ａと接続している。電磁式制御弁２８ｄは第２パイロット管路１３を介して第２制御弁５の操作部５ｂと接続している。この第２パイロット管路１３上に切換弁２５を介在させている。
前記切換弁２５開位置ｂと閉位置ａを有している。同弁２５の一端側は、前記第１パイロット管路１１の分岐するパイロット管路１１ａから可変絞り２５ａを介して接続し、他端側は、ばね２５ｂで付勢されている。
この可変絞り２５ａは、絞りの開度を調整する外部信号発生手段２６（以下、切換スイッチ２６と言う。）と接続している。この切換スイッチ２６は、例えば３段階の絞りの開度を調整する信号を発信するようになっている。
【００３０】
次に、図３，図４の油圧回路の作動について説明する。
尚、図１，図２と同一符号を付したものは同一作動をするので、説明は省略する。
先ず、第１アクチュエータ３を伸長側（上げ操作）に駆動するときは、第１電気式操作手段８Ａを上げ位置に操作し、ポテンショメータ２７ａは第１電気式操作手段８Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を発生する。この電圧信号Ｖ1 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７ａから入力される信号Ｖ1 に基づき電磁式制御弁２８ｂを作動するための指令信号Ｖ02を演算し、この指令信号Ｖ02は増幅器２９ｂから電磁式制御弁２８ｂに入力し、同弁２８ｂはａ位置に切換わる。これにより、パイロットポンプ１０から吐出されるパイロット圧は管路１８から電磁式制御弁２８ｂを通って管路１１から第１制御弁２の操作部２ａに加わる。このため、第１制御弁２はａ位置に切換わって油圧ポンプ１から吐出される圧油は管路４Ａから第１アクチュエータ３のボトム室に流入し、ヘッド室からの戻り油は管路４Ｂから第１制御弁２を通ってタンクへドレーンするので第１アクチュエータ３は伸長駆動する。
【００３１】
前記第１アクチュエータ３を短縮側（下げ操作）に駆動するときは、第１電気式操作手段８Ａを下げ位置に操作し、ポテンショメータ２７ａは第１電気式操作手段８Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を発生する。この電圧信号Ｖ1 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７ａから入力される信号Ｖ1 に基づき電磁式制御弁２８ａを作動するための指令信号Ｖ01を演算し、この指令信号Ｖ01は増幅器２９ａから電磁式制御弁２８ａに入力し、同弁２８ａはａ位置に切換わる。これにより、パイロットポンプ１０から吐出されるパイロット圧は管路１８から電磁式制御弁２８ａを通って管路１２から第１制御弁２の操作部２ｂに加わる。このため、第１制御弁２はｂ位置に切換わって油圧ポンプ１から吐出される圧油は管路４Ｂから第１アクチュエータ３のヘッド室に流入し、ヘッド室からの戻り油は管路４Ａから第１制御弁２を通ってタンクへドレーンするので第１アクチュエータ３は短縮駆動する。
【００３２】
次に、第２アクチュエータ６を伸長側（掘削操作）に駆動するときは、第２電気式操作手段９Ａを掘削位置に操作し、ポテンショメータ２７ｂは第２電気式操作手段９Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ2 を発生する。この電圧信号Ｖ2 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７b から入力される信号Ｖ2 に基づき電磁式制御弁２８ｄを作動するための指令信号Ｖ04を演算し、この指令信号Ｖ04は増幅器２９ｄから電磁式制御弁２８ｄに入力し、同弁２８ｄはａ位置に切換わる。これにより、パイロットポンプ１０から吐出されるパイロット圧は管路１８から電磁式制御弁２８ｄを通って管路１３から切換弁２５のｂ位置を通って第２制御弁５の操作部５ｂに加わる。このため、第２制御弁５はｂ位置に切換わって油圧ポンプ１から吐出される圧油は管路７Ａから第２アクチュエータ６のボトム室に流入し、ヘッド室からの戻り油は管路７Ｂから第２制御弁５を通ってタンクへドレーンするので第２アクチュエータ６は伸長駆動する。
【００３３】
前記第２アクチュエータ３を短縮側（ダンプ操作）に駆動するときは、第２電気式操作手段９Ａをダンプ位置に操作し、ポテンショメータ２７ｂは第２電気式操作手段９Ａの操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を発生する。この電圧信号Ｖ1 を制御装置３０に出力する。この制御装置３０はポテンショメータ２７ｂから入力される信号Ｖ1 に基づき電磁式制御弁２８ｃを作動するための指令信号Ｖ03を演算し、この指令信号Ｖ03は増幅器２９ｃから電磁式制御弁２８ｃに入力し、同弁２８ｃはａ位置に切換わる。これにより、パイロットポンプ１０から吐出されるパイロット圧は管路１８から電磁式制御弁２８ｃを通って管路１４から第２制御弁５の操作部５ａに加わる。このため、第２制御弁５はａ位置に切換わって油圧ポンプ１から吐出される圧油は管路７Ｂから第２アクチュエータ６のヘッド室に流入し、ボトム室からの戻り油は管路７Ａから第２制御弁５を通ってタンクへドレーンするので第２アクチュエータ６は短縮駆動する。
【００３４】
図３，図４に示す第１アクチュエータ３と第２アクチュエータ６との複合操作時の切換弁２５の作動については図１，図２と同一であり、ここでは説明を省略する。
このような第１電気式操作手段及び第２電気式操作手段を用いるようにしたので前記の第１の油圧パイロット操作回路に比してパイロット弁を用いない点で簡素化できると共に、複数のアクチュエータの複合操作に関連して各種の自動制御に適用できる。
【００３５】
本発明の第１アクチュエータをブーム用アクチュエータで説明したが、これを走行用または旋回用アクチュエータに置き換えることは可能であり、ブームとアームの複合操作、走行とアームの複合操作、旋回とアームの複合操作に適したアーム速度に制御することが可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の油圧パイロット操作回路図である。
【図２】本発明に係る第２実施例の油圧パイロット操作回路図である。
【図３】本発明に係る第３実施例の油圧パイロット操作回路図である。
【図４】本発明に係る第４実施例の油圧パイロット操作回路図である。
【図５】本発明のアーム用パイロット圧とアーム用制御弁スプールストロークの関係を示すグラフ及びアーム用パイロット圧と時間の関係を示すグラフである。
【図６】従来のアーム用パイロット圧とアーム用制御弁スプールストロークの関係を示すグラフである。
【図７】油圧ショベルの側面図である。
【図８】油圧ショベルの整地作業時の不具合説明図である。
【図９】従来技術の油圧パイロット操作回路図である。
【符号の説明】
１…油圧ポンプ、２…第１制御弁、２ａ，２ｂ，５ａ，５ｂ…操作部、３…第１アクチュエータ、４Ａ，４Ｂ…ブーム用管路、５…第２制御弁、６…第２アクチュエータ、７Ａ，７Ｂ…アーム用管路、８，９…操縦レバー、８Ａ，９Ａ…電気式操作手段、１０…パイロットポンプ、１１，１２，１３，１４…パイロット管路、１１ａ、１３ａ…パイロット分岐管路、１３ｂ…絞り、２５…切換弁、２５ａ…可変絞り、２５ｂ…ばね、２６…外部信号発生手段（切換スイッチ）、２７ａ，２７ｂ…ポテンショメータ、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…電磁式制御弁、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…増幅器、３０…制御装置。
【図１】
0003656776.tif 000002
【図２】
0003656776.tif 000003
【図３】
0003656776.tif 000004
【図４】
0003656776.tif 000005
【図５】
0003656776.tif 000006
【図６】
0003656776.tif 000007
【図７】
0003656776.tif 000008
【図８】
0003656776.tif 000009
【図９】
0003656776.tif 000010