(57)【要約】【課題】パイロット管路に混入したエアを迅速かつ確実に除去することができるホールディングバルブと、それを装着した建設機械の提供。【解決手段】アームシリンダ９のロッド室側給排ポートの圧油をパイロット圧油として開閉制御する主弁１０２と、この主弁１０２のパイロット室１０２ｂへのパイロット圧油の供給、遮断を行う制御弁１０５と、この制御弁１０５のパイロット室１０５ｂに操作弁２０６の操作用パイロット圧油を供給するパイロット管路２１０と、パイロット管路２１０のパイロット圧油をドレン管路２１１に接続する位置と、遮断する位置とを有する開閉弁１０７を設ける。エア抜きを行う場合は、開閉弁１０７を開き、パイロット管路２１０内のエアをドレン管路２１１に排出させ、エア抜き終了後に、この開閉弁１０７を閉じる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧シリンダの給排ポートに接続され、制御用油圧パイロット信号により前記油圧シリンダからの圧油の排出を許容および禁止制御する主弁と、
前記油圧シリンダの駆動を指令する操作用油圧パイロット信号により前記制御用油圧パイロット信号を制御する制御弁と、
前記制御弁に供給される操作用油圧パイロット信号をドレン回路へ接続する接続装置とを備えたことを特徴とするホールディングバルブ。
【請求項２】
請求項１に記載のホールディングバルブにおいて、
前記主弁は、前記油圧シリンダの排出側の圧油を制御用油圧パイロット信号として導くパイロット室と、このパイロット室に導かれた制御用油圧パイロット信号により前記油圧シリンダからの圧油の排出を遮断する弁体からなり、
前記制御弁は、前記油圧シリンダから出力される前記制御用油圧パイロット信号を前記主弁のパイロット室に導く流路に設けられ、前記制御用油圧パイロット信号を前記主弁のパイロット室へ導く位置と、前記制御用油圧パイロット信号の前記パイロット室への供給を遮断し、前記パイロット室をドレン回路に接続する位置とを有することを特徴とするホールディングバルブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のホールディングバルブにおいて、
前記接続装置は、前記制御弁に供給される前記操作用パイロット信号をドレン回路に接続および遮断する開閉弁であることを特徴とするホールディングバルブ。
【請求項４】
請求項３に記載のホールディングバルブにおいて、
前記開閉弁は、手動操作により開閉状態が切り換えられる手動式開閉弁であることを特徴とするホールディングバルブ。
【請求項５】
作業用フロント装置を駆動する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの伸縮駆動を制御するコントロールバルブと、
前記コントロールバルブを操作する操作用油圧パイロット信号を出力する油圧パイロット式の操作弁と、
前記油圧シリンダの給排ポートのうち、前記作業用フロント装置の落下動作に伴って前記油圧シリンダから圧油が排出される側の給排ポート（以下排出ポート）と前記コントロールバルブとを接続する流路に設けられ、前記排出ポートの圧油を制御用油圧パイロット信号としてこれによって前記油圧シリンダからの圧油の排出を許容および禁止する主弁と、
前記操作弁から出力された操作用油圧パイロット信号により、前記制御用油圧パイロット信号の前記主弁への供給および遮断を制御する制御弁と、
前記制御弁に伝達される操作用油圧パイロット信号をドレン回路に導く開閉弁とを有することを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に使用される油圧シリンダのホールディングバルブと、それを装着した建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械、例えば油圧ショベルは、近年、掘削作業の他に、安全装置を装着してクレーン作業に用いられる。このクレーン作業は、油圧ショベルのブーム、アーム、バケットよりなるフロント装置にフックを装着し、このフックに吊荷を吊下してブームおよびアームを駆動して行われる。
【０００３】
ブームおよびアームは、油圧シリンダにより駆動および保持されるものであるため、クレーン作業中に万一、それら油圧シリンダに圧油を供給する配管類が損傷、破断した場合には、油圧シリンダがそれらを保持できず落下する。このため、クレーン作業を行う油圧ショベルに用いられる油圧シリンダには、配管破断時の油圧シリンダの逸走によるブーム、アームの落下を防止するため、ホールディングバルブ（落下防止弁、ホースラプチャバルブとも呼ばれる。）が装着されている。（特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９４００４号公報
【０００５】
例えばアームの落下は、アーム用油圧シリンダ伸長方向移動を伴うため、ホールディングバルブは、アーム用油圧シリンダのロッド側の給排ポートに直接装着され、シリンダ操作用の操作弁がシリンダを伸長させる方向へ操作されたときには、そのパイロット圧油によりアーム用油圧シリンダから排出される圧油を許容し、パイロット圧油が供給されないときには、アーム用油圧シリンダからの圧油の排出を阻止する動作をするように構成されている。このホールディングバルブは、直接シリンダの給排ポートに取り付けられ、また、操作弁からのパイロット圧油により油圧シリンダからの圧油の排出を許容、阻止動作をするものであるため、運転室に設けられる操作弁からアーム等のシリンダまでホース等によりパイロット圧油を供給する必要がある。そのため、機械の組立時および保守点検時に作動油の交換を行ったり、油圧パイロット圧油供給用のホースを着脱した際には、このパイロットラインにエアが混入する。このエアの混入は、操作弁の操作に対してホールディングバルブの動作を遅らせるため、油圧シリンダの応答遅れを生じさせ、操作性を悪くする。このため、混入したエアを抜く必要があり、従来は、ホールディングバルブとパイロット圧油供給用のホースとの接続金具を緩めて外部（大気）にエアを排出するか、特許文献１に記載のようにパイロットラインを絞りを介して作動油タンクに通ずるドレンラインに連通して、パイロットライン中のエアを油圧シリンダの動作中に自然にドレンラインに抜けるようにすることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ホールディングバルブとパイロット圧油供給用のホースとの接続金具を緩める方法では、接続金具を緩めた際に、エアとともに作動油も外部に漏れだす怖れがあり、対環境性が良くない。また、特許文献１に記載の方法では、油圧ショベルを休車した際に、ドレンラインからエアが逆流して再混入する可能性がある。また、油圧ショベルのフロント装置上に設けられるホールディングバルブと運転室内の操作弁および本体上のタンクとを接続するパイロット回路用管路、ドレン回路用の管路は長いものとなるためエアの排出に時間がかかり、さらにエアの排出作業が油圧シリンダの動作に依存されるために、掘削作業に比べてブーム、アームの動作が少ないクレーン作業ではエアの排出に、より時間の掛かるものとなる。
【０００７】
本発明は、環境に配慮し、かつ迅速かつ確実にエアを排出することができるホールディングバルブと、それを装着した建設機械を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のホールディングバルブは、請求項１に記載の発明では、油圧シリンダの給排ポートに接続され、制御用油圧パイロット信号により前記油圧シリンダからの圧油の排出を許容および禁止制御する主弁と、前記油圧シリンダの駆動を指令する操作用油圧パイロット信号により前記制御用油圧パイロット信号を制御する制御弁と、前記制御弁に供給される操作用油圧パイロット信号をドレン回路へ接続する接続装置とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明では、前記主弁は、前記油圧シリンダの排出側の圧油を制御用油圧パイロット信号として導くパイロット室と、このパイロット室に導かれた制御用油圧パイロット信号により前記油圧シリンダからの圧油の排出を遮断する弁体からなり、前記制御弁は、前記油圧シリンダから出力される前記制御用油圧パイロット信号を前記主弁のパイロット室に導く流路に設けられ、前記制御用油圧パイロット信号を前記主弁のパイロット室へ導く位置と、前記制御用油圧パイロット信号の前記パイロット室への供給を遮断し、前記パイロット室をドレン回路に接続する位置とを有することを特徴とする。
請求項３の発明では、前記接続装置は、前記制御弁に供給される前記操作用パイロット信号をドレン回路に接続および遮断する開閉弁であることを特徴とする。
請求項４の発明では、前記開閉弁は、手動操作により開閉状態が切り換えられる手動式開閉弁であることを特徴とするホールディングバルブ。
また、本発明の建設機械は、請求項５に記載の発明では、作業用フロント装置を駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの伸縮駆動を制御するコントロールバルブと、前記コントロールバルブを操作する操作用油圧パイロット信号を出力する油圧パイロット式の操作弁と、前記油圧シリンダの給排ポートのうち、前記作業用フロント装置の落下動作に伴って前記油圧シリンダから圧油が排出される側の給排ポート（以下排出ポート）と前記コントロールバルブとを接続する流路に設けられ、前記排出ポートの圧油を制御用油圧パイロット信号としてこれによって前記油圧シリンダからの圧油の排出を許容および禁止する主弁と、前記操作弁から出力された操作用油圧パイロット信号により、前記制御用油圧パイロット信号の前記主弁への供給、遮断を制御する制御弁と、前記制御弁に伝達される操作用油圧パイロット信号をドレン回路に導く開閉弁とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のホールディングバルブと建設機械の実施の形態を図１ないし図３により説明する。図１は、本発明のホールディングバルブが装着された建設機械の全体図、図２は、ホールディングバルブの構成を示す要部回路図、図３は、ホールディングバルブを装着した建設機械の油圧回路図である。
【００１０】
図１により、本発明のホールディングバルブが装着される建設機械の一例である油圧ショベルの構成を説明する。図で、１は履帯式の走行体、２は走行体１上に旋回装置３を介して旋回動作可能に設けられた旋回体、４は、旋回体２に設けられた運転室、５は、旋回体２に設けられた作業装置としてのフロントで、このフロント５は、旋回体２に回動可能に設けられたブーム６、ブーム６の先端に回動可能に設けられたアーム７、アーム７の先端に回動可能に設けられたバケット８とから構成され、ブーム６は、不図示のブームシリンダで、アーム７は、アームシリンダ９で、バケット８は、バケットシリンダ１０でそれぞれ回動動作する。なお、ブームシリンダ、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０はそれぞれ、油圧シリンダであり、ブーム６は、第１ブーム６ａ、第２ブーム６ｂ、第３ブーム６ｃからなる３分割構造を有する構造をなしている。また、アーム７先端のバケット８との連結部には、クレーン作業を行うための不図示のフック装置が装着される。
【００１１】
アームシリンダ９は、ボトム側がブーム６（第３ブーム６ｃ）に取付けられ、ロッド側がアーム７に連結され、アームシリンダ９へ駆動圧油を供給るための配管又はホース等が破損したときには、アームシリンダ９は、作用する荷重を保持できずにアーム７、バケット８、フック装置などの重量によって伸長し、アーム７は図中下方へ回動する。（この現象を以下、落下と呼ぶ。）そして、このアームの落下を防止するために、本実施の形態では、アームシリンダ９のロッド室の圧油の給排ポートにホールディングバルブ１００を直接装着する。
【００１２】
次に図２により本発明のホールディングバルブ１００の構成を説明する。
図で、１０１は、ホールディングバルブ１００の主要構造物となるバルブブロック、１０２は、一方を旋回体２に設けられる後述のコントロールバルブ２０５側に、他方を流路１０３を介してアームシリンダ９のロッド室の給排ポート側に接続する主弁で、この主弁１０２は、弁体１０２ａと、この弁体１０２ａの動作を制御するパイロット圧油（制御用パイロット信号）を導くパイロット室１０２ｂと、パイロット室１０２ｂ内に設けられるばね１０２ｃからなり、パイロット室１０２ｂは、流路１０４により、流路１０３と接続される。これにより、主弁１０２は、アームシリンダ９のロッド室の圧力に基づいて、アームシリンダ９のロッド室からの圧油の排出を許容もしくは阻止する。１０５は、流路１０４に設けられ、アームシリンダ９のロッド室の圧油を主弁１０２のパイロット室１０２ｂに導く切換位置（イ）と、アームシリンダ９のロッド室からの圧油を遮断し、主弁１０２のパイロット室１０２ｂを後述する旋回体２のタンク２０２への戻り回路（ドレン回路）へ接続する切換位置（ロ）を有する制御弁で、この制御弁１０５は、パイロット操作式の切換弁であり、パイロット室１０５ａを有し、図１に示す運転室４内に装備される後述のアーム操作用操作弁２０６から出力されるパイロット圧油によって切り換えられる。１０６は、制御弁１０５のパイロット室１０５ａに供給されるパイロット圧油をドレン回路へ導くための流路である。１０７は、流路１０６に設けられる手動式開閉弁で、開閉弁１０７は、バルブブロック１０１へのねじ込みにより流路１０６を連通又は遮断するように構成され、この開閉弁１０７を一方向へ回転させて流路１０６を連通し、アーム操作用操作弁２０６から制御弁１０５のパイロット室１０５ａに導かれるパイロット圧油をドレン回路に接続し、他方へ回転させることで流路１０６を遮断し、アーム操作用操作弁２０６から制御弁１０５のパイロット室１０５ａに導かれるパイロット圧油のドレン回路への接続を遮断する。
【００１３】
なお、１０８、１０９、１１０、１１１は、バルブブロック１０１に設けられるバルブポートで、１０８は、コントロールバルブ２０５とを主弁１０２との接続に、１０９は、アームシリンダ９のロッド室側給排ポートと主弁１０２との接続に、１１０は、操作用操作弁２０６と制御弁１０５のパイロット室１０５ａの接続に、１１１は、ドレン回路と制御弁１０５との接続に用いられる。
【００１４】
次に図３を用いてホールディングバルブ１００を油圧ショベルに装着したときの油圧回路の構成を説明する。図で、２００、２０１は、油圧ショベルの旋回体２に設けられる油圧源、２０２は、作動油タンク、２０３、２０４は、油圧源２００および作動油タンク２０２とアームシリンダ９とを接続する管路で、管路２０３は、アームシリンダ９のボトム室側給排ポートに接続され、管路２０４は、ホールディングバルブ１００のバルブポート１０８に接続される。２０５は、油圧源２００からアームシリンダ９へ供給される圧油の方向、流量を制御して、アームシリンダ９の伸長、収縮および伸縮速度を制御するコントロールバルブで、アームシリンダ９を停止状態で保持する中立位置Ａ、伸長動作させる切換位置Ｂ、縮小動作させる切換位置Ｃを有する。２０６は、運転室４に設けられ、コントロールバルブ２０５を操作するアーム操作用操作弁で、付設される操作レバー２０７によって操作され、油圧源２０１から吐出される圧油を操作量に応じて所定の圧力に減圧し、パイロット圧油（操作用パイロット信号）としてパイロット管路２０８、２０９からコントロールバルブ２０５に供給し、操作量に応じてコントロールバルブ２０５を切換位置Ｂ、Ｃに切換操作する。なお、パイロット管路２０８は、コントロールバルブ２０５を切換位置Ｂに切り換えるパイロット圧油を供給し、２０９は、切換位置Ｃに切り換えるパイロット圧油を供給するものである。２１０は、パイロット管路２０８とホールディングバルブ１００のバルブポート１１０を接続する管路であり、アーム操作用操作弁２０６から出力されるパイロット圧油を制御弁１０５のパイロット室１０５ａに供給するものである。２１１は、ホールディングバルブ１００のバルブポート１１１と作動油タンク２０２とを接続するドレン管路で、制御弁１０５のパイロット室１０５ａ内の圧油を作動油タンク２０２に戻す、前述の戻り回路（ドレン回路）を構成する。
【００１５】
次に上述した構成によるホールディングバルブ１００の動作を説明する。まず、アーム７を操作せず、図１にあるような姿勢で保持する場合は、運転室４内のアーム操作用操作弁２０６は操作されないため、コントロールバルブ２０５は中立位置Ａを保持し、アームシリンダ９のロッド室、ボトム室は、油圧源２００およびタンク２０２と遮断された状態となる。パイロット管路２１０にパイロット圧油が供給されないため、ホールディングバルブ１００の制御弁１０５は切換位置（イ）の状態となる。そのため、アームシリンダ９のロッド室の圧力は、流路１０４を経て主弁１０２のパイロット室１０２ｂに伝達される。このロッド室圧力とばね１０２ｃの合力により弁体１０２ａは、管路２０４とアームシリンダ９のロッド室側給排ポートとを遮断し、ロッド室から圧油が排出されることを防止する。ホールディングバルブ１００は、アームシリンダ９のロッド室側給排ポートに直接取り付けられているから管路２０４が損傷してもロッド室からの圧油の排出が阻止され、アーム７が落下することがない。
【００１６】
アーム７を下方へ動作させる場合（アームシリンダ９の伸長）は、運転室４内のアーム操作用操作弁２０６を操作し、パイロット管路２０８にパイロット圧油を供給してコントロールバルブ２０５を切換位置Ｂに切り換える。すると油圧源２００から吐出された圧油は、コントロールバルブ２０５で流量調整され、管路２０３を経てアームシリンダ９のボトム室側給排ポートに供給される。一方、パイロット管路２０８に供給されたパイロット圧油は、管路２１０を経てホールディングバルブ１００のバルブポート１１０から制御弁１０５のパイロット室１０５ａに供給されて、制御弁１０５を切換位置（ロ）に切り換え、主弁１０２のパイロット室１０２ｂをドレン管路２１１に連通する。主弁１０２のばね１０２ｃのばね力は、比較的弱く設定されているから、アームシリンダ９のボトム室への圧油の供給に伴って排出されるロッド室の圧油は、ばね１０２ｃに抗して主弁１０２の弁体１０２ａを押し開いて管路２０４からコントロールバルブ２０５を経て作動油タンク２０２に戻る。これによりアームシリンダ９の圧油の給排が行われてアームシリンダ９が伸長動作する。
【００１７】
また、アーム７を上方へ動作させる場合（アームシリンダ９を縮小）は、運転室４内のアーム操作用操作弁２０６を操作し、パイロット管路２０９にパイロット圧油を供給してコントロールバルブ２０５を切換位置Ｃに切り換える。すると油圧源２００から吐出された圧油は、コントロールバルブ２０５で流量調整され、管路２０４を経てホールディングバルブ１００のバルブポート１０８から主弁１０２に供給され、弁体１０２ａを押し開き、アームシリンダ９のロッド室側給排ポートに供給される。一方、この供給に伴ってボトム室から排出される圧油は、管路２０３からコントロールバルブ２０５を経て作動油タンク２０２に戻る。これによりアームシリンダ９の圧油の給排が行われてアームシリンダ９が縮小動作する。なお、アームシリンダ９の縮小動作では、アーム操作用操作弁２０６のパイロット圧油は、制御弁１０５のパイロット室１０５ａには供給されないため、制御弁１０５は切換位置（イ）を保持するが、油圧源２００から供給される圧油の圧力が大きいため、主弁１０２の弁体１０２ａは、ばね１０２ｃおよびパイロット室１０２ｂ内の圧力に抗して押し開かれる。
【００１８】
油圧ショベルの組立時や保守整備作業時において、取り外されたパイロット管路２１０をホールディングバルブ１００のバルブポート１１０への取り付ける際に、このパイロット管路２１０内にエアが混入する。このエアを除去するには、パイロット管路２１０をバルブポート１１０に接続した状態で、フロント装置５を駆動し、アームシリンダ９が最伸長状態で、バケット８が地面に接地した姿勢する。そして開閉弁１０７を開く。この姿勢では、ホールディングバルブ１００は、地上からアクセスしやすい高さ位置となるため、開閉弁１０７の開閉は容易に行うことができる。この状態でアームシリンダ９を伸長方向へ操作し、パイロット管路２１０に圧油を供給する。これによりパイロット管路２１０内に混入したエアが流路１０６を経てドレン回路２１１に排出される。そして排出された後、開閉弁１０７を閉じる。これより、ドレン管路２１１に排出されたエアがパイロット管路２１０に逆流することがなくなり、確実にエアを除去できる。また、エアを除去する作業においては、パイロット管路２１０はホールディングバルブ１００のバルブポート１１０に接続されているため、圧油が外部へ飛散することがない。また、ホールディングバルブ１００のバルブブロック１０１内に開閉弁１０７を設けているため、エアが少なくとも開閉弁１０７よりもドレン管路２１１側に移動（排出）されれば、エアが除去でき、パイロット管路２１０やドレン管路２１１の長さの影響を受けることなく、迅速にエアが除去できる。
【００１９】
なお、エアがパイロット管路２１０から除去されたか否かの確認は、フロント装置５を作業姿勢にしてアームシリンダ９を伸長動作させ、操作弁２０６の操作に対する応答遅れを確認することで行うことができるが、通常は、開閉弁１０７を開状態にし、経験等により設定される所定時間操作弁２０６を操作状態にしておくことで行うことができる。
【００２０】
上述した実施の形態では、アームシリンダ９のロッド側給排ポートにホールディングバルブを装着したものについて説明したが、例えば、アームシリンダ９のボトム側が、アーム７に装着され、シリンダロッドに対してチューブ（ボトム側）が伸長するような構成の場合は、ボトム側給排ポートに装着することもできる。
【００２１】
また、アームシリンダ９にホールディングバルブ１００を装着した例について説明したが、ブームシリンダやバケットシリンダ１０に適用することも可能である。その場合、ブーム６または、バケット８の落下を防止する観点から、ロッド側をブーム６に、ボトム側を旋回体２に装着したブームシリンダの場合では、ボトム室側給排ポートに装着することでブームの落下を防止でき、ブームまたはバケットの落下により圧油を排出する側のシリンダの給排ポートに装着すれば良い。
【００２２】
また、開閉弁１０７は手動式の開閉弁としたが、電磁開閉弁としても良い。その場合，運転室４内に操作スイッチを設けることで運転室４内からの操作が可能になる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のホールディングバルブによれば、組立時や保守整備作業時に制御弁のパイロット信号にエアが混入しても、迅速かつ確実に除去でき、しかも圧油が外部へ漏れ出すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホールディングバルブが適用される建設機械としての油圧ショベルの全体図である。
【図２】本発明のホールディングバルブの構成を示す構成回路図である。
【図３】本発明のホールディングバルブを油圧ショベルに装着した状態の油圧回路図である。
【符号の説明】
２；旋回体、４；運転室、５；フロント装置、７；アーム、９；アームシリンダ、１００；ホールディングバルブ、１０２；主弁、１０５；制御弁、１０７；開閉弁、２０５；コントロールバルブ、２０６；操作用操作弁、２１０；パイロット管路、２１１；ドレン管路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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