(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームを伸縮させる油圧シリンダと、
前記油圧シリンダのロッド室と前記油圧ポンプとを連通するロッド側管路に設けられ、前記油圧ポンプから吐出される圧油が前記ロッド室へ流入することを許容し、前記ロッド室からの圧油が前記油圧ポンプ側に流出することを禁止する第１のチェック弁と、
前記油圧シリンダの前記ロッド室とボトム室とをカウンタバランス弁を介して連通する短絡回路とを備え、
前記短絡回路の前記ロッド室側の入口が、前記ロッド室と前記第１のチェック弁との間の前記ロッド側管路に設けられるとともに、前記カウンタバランス弁は、少なくとも前記ロッド室側からのパイロット圧力に応じて開弁し、
前記ボトム室から前記ロッド室への圧油の流れを許容し、前記ロッド室から前記ボトム室への圧油の流れを禁止する第２のチェック弁をさらに備え、
前記第２のチェック弁の出口側ポートは、前記ロッド側ポートと前記第１のチェック弁との間の前記ロッド側管路に接続されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項２】
請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記カウンタバランス弁は、前記ロッド室側および前記ボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項３】
請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記油圧シリンダの収縮時に前記カウンタバランス弁を閉じる方向に作用するパイロット圧油を前記カウンタバランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、
前記パイロット管路の入口を、前記第１のチェック弁よりも前記油圧ポンプ側の前記ロッド側管路に設けたことを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記第２のチェック弁は、前記カウンタバランス弁に内蔵されることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記油圧シリンダの前記ロッド室とタンクとを連通するために前記ロッド側管路から延設されたロッド側分岐管路と、
前記油圧シリンダの前記ボトム室を前記タンクと連通するためのボトム側追加管路と、
前記ロッド側分岐管路と前記ボトム側追加管路のうちいずれかを前記タンクと連通するよう切り換える方向切換弁とをさらに備え、
前記方向切換弁は、前記油圧シリンダの伸長時および停止時には前記ロッド側分岐管路を前記タンクと連通し、前記ボトム側追加管路を前記タンクから遮断し、前記油圧シリンダの収縮時には前記ボトム側追加管路を前記タンクと連通し、前記ロッド側分岐管路を前記タンクから遮断することを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項６】
請求項１に記載の多段伸縮アームの油圧回路において、
前記カウンタバランス弁の出口側の前記短絡回路に、シーケンス弁を設けることを特徴とする多段伸縮アームの油圧回路。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路を搭載したテレスコピック式クラムシェル作業機本体に設けられたブームに、前記多段伸縮アームを取り付け、その多段伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを取り付けたことを特徴とするテレスコピック式クラムシェル作業機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラムシェルバケットを備えたテレスコピックアームを駆動する多段伸縮アームの油圧回路およびテレスコピック式クラムシェル作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉄塔の基礎工事や上下水道・ガス・電話などのインフラ工事のための深堀用掘削機としてテレスコピック式クラムシェルが知られている。テレスコピック式クラムシェルは、油圧ショベルのブームに伸縮可能なテレスコピックアームを備え、さらにその先端に開閉可能なクラムシェルバケットを備えている。テレスコピックアームを伸長してクラムシェルバケットを開き、地面に押しつけて食い込ませることにより、土砂をすくい取り掘削を行う。
【０００３】
テレスコピックアームは、アウタアーム、インナアーム等の複数段のアームを有しており、アウタアームはブームに揺動可能に取り付けられ、インナアームは、アウタアーム内に出没可能に収容されて複数段の多段伸縮アームを構成している。そして、アウタアームからインナアームを繰り出すことによってテレスコピックアームを伸長させ、クラムシェルバケットを縦穴内に挿入し、縦穴内を掘削した後、インナアームをアウタアーム内に収容してテレスコピックアームを収縮させて、土砂を積んだクラムシェルバケットを地上に引き上げる。
【０００４】
テレスコピック式クラムシェルは、テレスコピックアームを地面に対して垂直に伸縮させることができるため、構造物間などの狭地での作業が可能である。また、その作業能率の良さから、都市部での構造物の基礎工事や地下鉄工事などに用いられる機会が多い。しかし、特に都市部で作業を行う場合には短期間で工事を行うことが重要であり、作業量の向上が求められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、テレスコピック式クラムシェルの作業量を向上させるために掘削深さの大きいテレスコピックアームや容量の大きいバケットを採用すると、重量が増大して建設機械本体の安定性が低下し、さらにテレスコピックアームを伸縮させるために油圧シリンダとともに用いられるワイヤロープの寿命の低下を招くという問題がある。また、大型のバケットを使用することによるシリンダ保持圧の増加からポンプ流量が低下し、十分なアームの伸縮スピードが得られない。
【０００６】
本発明は、アームの伸縮スピード等を増加させて作業量を向上することのできるテレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームの油圧回路およびテレスコピック式クラムシェル作業機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、テレスコピック式クラムシェルの多段伸縮アームを伸縮させる油圧シリンダと、油圧シリンダのロッド室と油圧ポンプとを連通するロッド側管路に設けられ、油圧ポンプから吐出される圧油がロッド室へ流入することを許容し、ロッド室からの圧油が油圧ポンプ側に流出することを禁止する第１のチェック弁と、油圧シリンダのロッド室とボトム室とをカウンタバランス弁を介して連通する短絡回路とを備え、短絡回路のロッド室側の入口が、ロッド室と第１のチェック弁との間のロッド側管路に設けられるとともに、カウンタバランス弁は、少なくともロッド室側からのパイロット圧力に応じて開弁する。そして、ボトム室からロッド室への圧油の流れを許容し、ロッド室からボトム室への圧油の流れを禁止する第２のチェック弁をさらに備え、第２のチェック弁の出口側ポートが、ロッド側ポートと第１のチェック弁との間のロッド側管路に接続されるようにすることにより、上記目的を達成する。
【０００８】
カウンタバランス弁は、ロッド室側およびボトム室側からのパイロット圧力に応じて開弁することが望ましい。油圧シリンダの収縮時にカウンタバランス弁を閉じる方向に作用するパイロット圧油をカウンタバランス弁に供給するパイロット管路をさらに備え、パイロット管路の入口を、第１のチェック弁よりも油圧ポンプ側のロッド側管路に設けてもよい。
【０００９】
第２のチェック弁は、カウンタバランス弁に内蔵されるようにしてもよい。
【００１０】
油圧シリンダのロッド室とタンクとを連通するためにロッド側管路から延設されたロッド側分岐管路と、油圧シリンダのボトム室をタンクと連通するためのボトム側追加管路と、ロッド側分岐管路とボトム側追加管路のうちいずれかをタンクと連通するよう切り換える方向切換弁とをさらに備えてもよい。そして、方向切換弁は、油圧シリンダの伸長時および停止時にはロッド側分岐管路をタンクと連通し、ボトム側追加管路をタンクから遮断し、油圧シリンダの収縮時にはボトム側追加管路をタンクと連通し、ロッド側分岐管路をタンクから遮断することが望ましい。
【００１１】
さらに、カウンタバランス弁の出口側の短絡回路に、シーケンス弁を設けてもよい。
【００１２】
本発明によるテレスコピック式クラムシェル作業機は、テレスコピック式クラムシェル作業機本体に設けられたブームに前記多段伸縮アームを取り付け、その多段伸縮アームの先端にクラムシェルバケットを取り付けてなり、多段伸縮アームを請求項１から請求項６のいずれかに記載の多段伸縮アームの油圧回路で制御することにより、上記目的を達成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本発明による多段伸縮アームの油圧回路を搭載した油圧ショベルの全体図である。図２は、本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの側面図である。
【００１４】
図１，図２に示すように、この油圧ショベルは、下部走行体１０１と、下部走行体１０１の上部に旋回可能に連結された上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２にブームシリンダ１１０Ｃによって起伏動可能に取り付けられたブーム１１０と、ブーム１１０の先端にアームシリンダ１２０Ｃによって揺動可能に取り付けられ、さらに後述する油圧シリンダおよびワイヤロープによって伸縮駆動される多段伸縮アーム１２０と、多段伸縮アーム１２０の先端に取り付けられ、油圧装置１４１によって開閉駆動され、掘削作業を行うクラムシェルバケット１４０とから構成される。上部旋回体１０２には、運転室１０３と、不図示のエンジン、油圧源等を収納した機械室１０４と、カウンタウエイト１０５等が設けられている。
【００１５】
多段伸縮アーム１２０は、アウタアーム１２０ｏと、セカンドアーム１２０ｓと、インナアーム１２０ｉとからなる３段構成のテレスコピックアームである。インナアーム１２０ｉはセカンドアーム１２０ｓの内側に、セカンドアーム１２０ｓはアウタアーム１２０ｏの内側にそれぞれ伸縮可能に挿入されている。インナアーム１２０ｉの先端に取り付けられた一対のブラケット１３０には、ピン１３１を介して開閉可能なクラムシェルバケット１４０が取り付けられる。アウタアーム１２０ｏはブーム１１０に対面する側に一対のブラケット１３２を備えている。このブラケット１３２にピン１３３を挿入することにより、テレスコピックアーム１２０はブーム１１０に揺動可能に取り付けられている。
【００１６】
インナアーム１２０ｉの内部に備えられたアーム伸縮用の油圧シリンダ４０は、シリンダチューブがインナアーム１２０ｉに支持され、シリンダロッドの先端部分がセカンドアーム１２０ｓに支持されている。テレスコピックアーム１２０は、支持ロープ１２１、押し込みロープ１２３をそれぞれ２本ずつ有している。
【００１７】
支持ロープ１２１は、イコライザ装置１２５を介してアウタアーム１２０ｏの一端に接続され、セカンドアーム１２０ｓの下端部に取り付けられた引き上げシーブ１２２を介して、インナアーム１２０ｉの上端に接続される。支持ロープ１２１は、アーム伸縮シリンダ４０の伸縮動作に応じてセカンドアーム１２０ｓの送り出し・引き上げを行う。押し込みロープ１２３は、アウタアーム１２０ｏの一端に接続され、セカンドアーム１２０ｓの上端部に取り付けられた押し込みシーブ１２４を介してインナアーム１２０ｉの上端に接続される。アーム伸縮用の油圧シリンダ４０の伸長時には、インナアーム１２０ｉの動作に伴って押し込みロープ１２３が引っ張られるため、押し込みシーブ１２４を介してセカンドアーム１２０ｓが押しつけられる。これにより、クラムシェルバケット１４０を地面に押しつけるときのテレスコピックアーム１２０の押し込み力を得ることができる。
【００１８】
上述したように、本実施の形態によるテレスコピックアーム１２０にクラムシェルバケット１４０を取り付けたテレスコピック式クラムシェル作業機は、アーム伸縮用の油圧シリンダ４０と、ワイヤロープ１２１，１２３とを併用してテレスコピックアーム１２０を伸縮させる。
【００１９】
テレスコピック式クラムシェルには、主に以下にあげる４つの作業形態がある。
（１）負荷保持：アーム位置合わせや微調整などのときに、アームを任意の位置で止めてバケット位置を固定し負荷（伸縮シリンダ４０、セカンドアーム１２０ｓ、インナアーム１２０ｉ、およびクラムシェルバケット１４０の自重）を保持する。
（２）通常伸縮：クラムシェルバケットが空の状態で、アームを縦穴に投入して伸長する。クラムシェルバケットに土砂をすくい取った後、アームを収縮してバケットを引き上げる。
（３）掘削：アーム伸長後、クラムシェルバケットを開いてアーム伸縮シリンダ力によりクラムシェルバケットを地面に押しつけ、バケットに十分な量の土砂をすくい取る。アーム伸縮シリンダ力による押付けの他、ブームシリンダ力によるジャッキアップでの押付けを行うこともできる。
（４）引抜き：掘削後、クラムシェルバケットが地面に吸着することがある。この場合、アーム伸縮シリンダ力、またはブームシリンダ力によってクラムシェルバケットを地面から引き離してから引き上げる。
【００２０】
図３に、本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路を示す。図３に示すように、本発明によるテレスコピックアームの油圧回路は、不図示のエンジンによって駆動される可変容量形のメインポンプ１０と、メインポンプ１０から吐出される圧油の流れを制御するコントロールバルブ２０と、コントロールバルブ２０により制御された圧油により駆動されるテレスコピックアーム伸縮用シリンダ４０と、テレスコピックアームの伸縮スピードを増幅させるための再生弁ユニット３０とを備えている。また、オペレータによる操作ペダル２１の操作により切り換わり、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａあるいはボトム室４０ｂをタンク２２と連通させる方向切換弁１４を備えている。また、伸縮シリンダ４０の過負荷状態を防止するため、コントロールバルブ２０と伸縮シリンダ４０との間には、それぞれボトム側管路１５およびロッド側管路１６からの分岐管路にオーバーロードリリーフ弁２３ａ、２３ｂを備えている。
【００２１】
アーム伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂのポートＰ２、Ｐ３には、本体側のコントロールバルブ２０と連通する伸長用のボトム側管路１５、方向切換弁１４を介してボトム室４０ｂとタンク２２とを連通する管路１３がそれぞれ接続されている。つまり、伸縮シリンダ４０の収縮時にボトム室からの戻り圧油がタンク２２へ流出するための戻り回路が２系統設けられている。また、ロッド室４０ａのポートＰ１には、本体側のコントロールバルブ２０と連通する収縮用のロッド側管路１６が接続されている。ロッド側管路１６には、伸縮シリンダ４０の伸長時または停止時にロッド側管路１６（後述するチェック弁８とコントロールバルブ２０との間）内の圧油をコントロールバルブ２０を経ずにタンク２２に導くための管路１２が設けられている。これらの管路１２，１３は方向切換弁１４に接続され、操作ペダル２１の操作によって方向切換弁１４の位置が切り換わることにより、いずれかがタンク２２と連通される。
【００２２】
再生弁ユニット３０は、伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂとロッド室４０ａを連通させる短絡回路３１と、この短絡回路３１に直列に設けられ、所定のパイロット圧力により開弁してロッド室４０ａ側の圧油をボトム室４０ｂ側へ流すカウンタバランス弁３、シーケンス弁５と、短絡回路３１の入口３３よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６に設けられ、コントロールバルブ２０から伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａへの圧油の流入を許容し、その逆を阻止するチェック弁８と、チェック弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６とボトム側管路１５とを連通する管路３２と、管路３２に設けられるオーバーロードリリーフ弁９とを備える。
【００２３】
カウンタバランス弁３およびシーケンス弁５は、ボトム室４０ｂ側からロッド室４０ａ側への圧油の流入を許容し、ロッド室４０ａ側からボトム室４０ｂ側への圧油の流れを阻止するチェック弁３ｂ、５ｂをそれぞれ内蔵している。
【００２４】
チェック弁８は、コントロールバルブ２０から伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａへの圧油の流入を許容し、ロッド室４０ａからコントロールバルブ２０への圧油の流入を阻止するもので、短絡回路３１の入口３３よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６に設けられるから、ロッド室４０ａから排出される圧油を短絡回路３１に確実に流入させることができる。
【００２５】
オーバーロードリリーフ弁９は、ボトム側管路１５内の圧油の圧力が設定圧力に達すると、その圧油をロッド側管路１６へ流出させるものである。
【００２６】
ここで、再生弁ユニット３０を構成するカウンタバランス弁３について説明する。カウンタバランス弁３は、アーム保持時（停止時）には、負荷の落下（テレスコピックアーム１２０の伸長）を防止するため、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａに所定の背圧を保持し、アーム伸長時には、ロッド室４０ａから排出される圧油をボトム室４０ｂに送ることにより、アームの伸長スピードを増加させるものである。
【００２７】
このカウンタバランス弁３は、一次側圧力だけでなく二次側圧力も用いて開弁を行う内部・外部パイロット複合型カウンタバランス弁である。このカウンタバランス弁３を、説明のためにシーケンス弁５を省略した図４により説明すると、カウンタバランス弁３は、一次側、つまりロッド側管路１６の圧油を、開弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路１と、二次側、つまりボトム側管路１５の圧油を、開弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路２と、チェック弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６の圧油を、閉弁に作用するパイロット圧として導くパイロット管路６とにより、パイロット圧油が供給される。パイロット管路１，２からパイロット圧油が供給されるカウンタバランス弁３の受圧部分（パイロット管路１により供給される側をロッド側、パイロット管路２により供給される側をボトム側とする）の面積は、ロッド側よりボトム側の方が大きくなっており、ロッド側管路１６が昇圧した場合に、ボトム側管路１５の圧力に比べ、小さな圧力で開弁を行うことができる。なお、閉弁に作用する力として上述のパイロット圧の他に、内蔵されるバネによるバネ力が作用する。
【００２８】
ここで、例えばカウンタバランス弁３のロッド側とボトム側の受圧面積比を１：２とすると、パイロット管路１により供給されるロッド側の圧力Ａ１と、パイロット管路２により供給されるボトム側の圧力Ａ２、とカウンタバランス弁３のクラッキング圧Ａ３との関係は、以下の（式１）、（式２）で表すように設定される。なお、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとボトム室４０ｂの受圧面積比を、例えば１：１．９８とし、負荷保持圧をＢする。
【数１】
Ａ１＋（２×Ａ２）＝Ａ３                      （式１）
【数２】
（１．９８×Ａ１）＋Ｂ＝Ａ２                    （式２）
（式１）と（式２）より、
【数３】
Ａ２＝（Ａ３−Ｂ）／３．９８                    （式３）
【００２９】
ボトム室４０ｂ側に（式３）を満たすような圧力Ａ２が立つと、カウンタバランス弁３が開弁する。なお、カウンタバランス弁３のクラッキング圧は、安全のためシリンダ最大負荷保持圧以上、さらに、以下の理由によりオーバーロードリリーフ弁２３ａ、２３ｂの設定圧より大きく設定される。
【００３０】
例えば、伸縮シリンダ４０を最縮長状態まで縮めて、さらにロッド側管路１６に圧力を立て続けるとロッド室４０ａはオーバーロードリリーフ弁２３ｂの設定圧まで上昇する。操作ペダル２１を縮み側へ操作し続けている間は、パイロット管路６にもオーバーロードリリーフ弁２３ｂの設定圧が作用するためカウンタバランス弁３は開弁しない。しかし、この状態から操作ペダル２１を中立状態に戻すと、チェック弁８の作用により伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとチェック弁８との間にオーバーロードリリーフ弁２３ｂの設定圧が残圧として残り、一方で、チェック弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６は方向切換弁１４によりタンク２２と連通して大気圧状態となり、パイロット管路６も大気圧状態となる。そのためカウンタバランス弁３は、バネ力のみで伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａの残圧に抗し、閉弁状態を保持しなければならない。そして万一、ロッド室４０ａの残圧がバネ力よりも高ければカウンタバランス弁３が開弁してしまい、操作ペダル２１の操作に拘わらず伸縮シリンダ４０が伸長してしまうためである。
【００３１】
カウンタバランス弁３にはボトム側からロッド側への圧油の流れを許容するチェック弁３ｂが組み込まれている。押込み作業時には伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂに高圧が発生し、座屈安全率が低下するおそれがある。そこで、チェック弁３ｂによってボトム室４０ｂ側の圧油をロッド室４０ａ側へ流出させ、ボトム室４０ｂとロッド室４０ａの同圧化を図ることにより、座屈安全率の低下を防止する。ボトム室４０ｂとロッド室４０ａの同圧化により、それぞれの推力は相殺され、伸長側オーバーロードリリーフ弁９の設定圧よりも低い圧力が発生した場合のシリンダ推力に抑えることができる。
【００３２】
つぎに、本発明の実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路の動作について、作業形態に応じて説明する。
（１）アーム保持時
オペレータによる操作ペダル２１の操作がないので、コントロールバルブ２０は中立位置のままであり、コントロールバルブ２０側から伸縮シリンダ側への圧油の流入は阻止される。
伸縮シリンダ４０、セカンドアーム１２０ｓ、インナアーム１２０ｉ、およびクラムシェルバケット１４０の自重により、伸縮シリンダ４０にはシリンダを伸長する方向への力が働く。しかし、カウンタバランス弁３のクラッキング圧Ａ３はシリンダ最大負荷保持圧以上に設定されて開弁せず、ロッド室４０ａからボトム室４０ｂへの圧油の流出はない。さらにはチェック弁８により、ロッド室４０ａからコントロールバルブ２０側への圧油の流出は阻止される。そのため、テレスコピックアーム１２０およびクラムシェルバケット１４０を任意の位置で確実に保持できる。
【００３３】
（２）アーム伸長時
オペレータにより操作ペダル２１がアーム伸長側に操作されると、コントロールバルブ２０は位置（ａ）に切り換えられ、メインポンプ１０の圧油が伸長用のボトム側管路１５を通って伸縮シリンダ４０のボトム室４０ｂに供給される。
メインポンプ１０からの圧油は、ボトム側管路１５を通ってパイロット管路２にも導かれる。また、ボトム室４０ｂの昇圧により、ロッド室４０ａ側の圧力も上昇し、短絡管路３１およびパイロット管路１に圧油が導かれる。上述した（式３）の関係が満たされると、カウンタバランス弁３が開弁する。そして、カウンタバランス弁３の設定圧よりも低く設定されたシーケンス弁５が開弁する。これにより、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａから排出された圧油は短絡管路３１を通ってボトム室４０ｂに流入し、シリンダ伸長スピードを増加させる。
【００３４】
ここで、操作ペダル２１は伸長側に操作されているため、方向切換弁１４はバネ力により位置（ａ）の状態にある。管路１２はタンク２２に連通してチェック弁８よりもコントロールバルブ２０側のロッド側管路１６の圧油をタンク２２に流出させる。そのため、パイロット管路６に導かれるパイロット圧油の圧力が低くなり、バネ力のみがカウンタバランス弁３を閉じる方向に作用する。その結果、カウンタバランス弁３が開きやすくなる。
【００３５】
カウンタバランス弁３の感度が良すぎると、ほんのわずかな圧力変動でも開閉しハンチングを引き起こすことがある。そこで、シーケンス弁５を取り付けることにより、シーケンス弁５が絞りとして働き、ハンチングを防止する。また、シリンダ伸長初期時に発生するハンチングを、パイロット管路２に絞り４を設けてパイロット圧の立ち上がり速度を緩やかにし、これによってカウンタバランス弁３の開口速度を緩やかにすることによって低減している。
【００３６】
（３）アーム押込み時
テレスコピックアーム１２０を伸長させていくと、クラムシェルバケット１４０の先端は地面に接する。バケット１４０を地面に押し込むためにオペレータが操作ペダル２１を伸長側に操作し続けたり、ブーム１１０の下げ操作を行うと、ボトム室４０ｂの圧力がさらに上昇してシリンダの座屈を引き起こすおそれがある。
【００３７】
そこで、シリンダ伸長時やブーム下げ操作時にクラムシェルバケット１４０が地面などの障害物に当たった場合には、シリンダの座屈防止のためにボトム室４０ｂ側の圧油をロッド室４０ａ側に流出させる。ボトム室４０ｂ側の圧油は、シーケンス弁５に内蔵されたチェック弁５ｂおよびカウンタバランス弁３に内蔵されたチェック弁３ｂを介してシリンダロッド室４０ａに流入する。その結果、ロッド室４０ａとボトム室４０ｂは同圧となり、それぞれの推力が相殺される。つまり、ロッド室４０ａとボトム室４０ｂの受圧面積比を例えば１：１．９８とすると、シリンダ推力をボトム室４０ｂ側の圧力による全推力の約１／２の推力に抑えられ、シリンダの座屈を防止することができる。
【００３８】
ボトム室４０ｂの圧力がさらに上昇し、オーバーロードリリーフ弁９の設定圧力に達すると、オーバーロードリリーフ弁９が開弁して圧油はコントロールバルブ２０側へ流出し、ロッド側管路１６、コントロールバルブ２０を経てタンクへ導かれる。このとき、操作ペダル２１は伸長側に操作されているため（あるいは無操作状態）、方向切換弁１４は位置（ａ）の状態にある。そのため、管路１２はタンク２２に連通しており、オーバーロードリリーフ弁９を通ってコントロールバルブ２０側に流出した圧油は、管路１２および方向切換弁１４によってもタンク２２に導かれる。
【００３９】
（４）アーム引抜き時
吸着したクラムシェルバケット１４０を引き抜くには、テレスコピックアーム１２０またはブーム１１０を用いる。ここでは、テレスコピックアーム１２０を用いてクラムシェルバケット１４０を引き抜く場合について説明する。
【００４０】
クラムシェルバケット１４０を地面に押しつけて土砂をすくった後、オペレータは操作ペダル２１を収縮側に操作する。これにより、コントロールバルブ２０は位置（ｂ）に切り換わり、ポンプ１０から吐出された圧油が収縮用のロッド側管路１６を通って伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａに流入する。クラムシェルバケット１４０が地面に吸着している間は、伸縮シリンダ４０の伸縮動作は行われないため、ロッド室４０ａ、カウンタバランス弁３およびチェック弁８によって囲まれた領域は昇圧し続ける。
【００４１】
しかし、パイロット管路１，２のパイロット圧油の圧力がカウンタバランス弁３の設定圧Ａ３に達すると、カウンタバランス弁３が開弁する。これに伴って、カウンタバランス弁３よりも低い設定圧に設定されたシーケンス弁５も開弁するので、ロッド室４０ａ側の圧油は短絡回路３１を通ってボトム室４０ｂ側に流出し、油圧回路を保護することができる。
【００４２】
（５）アーム収縮時
アーム引抜き時と同様に、クラムシェルバケット１４０を引き上げるために操作ペダル２１が収縮側に操作されると、コントロールバルブ２０は位置（ｂ）に切り換わり、メインポンプ１０から吐出された圧油は収縮用のロッド側管路１６を通って伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａ側に流入する。ポンプ１０からの圧油は、チェック弁８よりもコントロールバルブ２０側に設けられたパイロットラインポート３４からパイロット管路６，７にも導かれ、それぞれバネ力とともにカウンタバランス弁３およびシーケンス弁５を開弁させないように作用する。そのため、ロッド側管路１６に設けられたチェック弁８を通過した圧油は確実にロッド室４０ａに供給され、伸縮シリンダ４０を収縮させる。
【００４３】
このとき、操作ペダル２１は収縮側に操作されているため、パイロット圧油が管路１１を通って方向切換弁１４にも供給される。このパイロット圧油により、方向切換弁１４はバネ力に抗して位置（ｂ）に切り換えられる。ロッド側管路１６とタンク２２とを連通する管路１２はブロックされ、管路１３がタンク２２と連通する。そのため、伸縮シリンダ４０が収縮することによりボトム室４０ｂから排出された圧油は、管路１３および方向切換弁１４を通ってタンクに戻る。さらに、ボトム室４０ｂから排出された圧油は、ボトム側管路１５およびコントロールバルブ２０を経てタンク２２に戻る。このように、ボトム室４０ｂ側に管路１３と管路１５とを設けて２系統化することにより、伸縮シリンダ４０収縮時にボトム室４０ｂからタンク２２に流出する戻り圧油の流量を増加させ、背圧を低下させることができる。その結果、伸縮シリンダ４０の収縮するスピードが増加する。
【００４４】
なお、本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、上記実施の形態に限定されることなく種々の変更が可能である。上記実施の形態においては、カウンタバランス弁３およびシーケンス弁５は、それぞれチェック弁３ｂ、５ｂを内蔵したものを用いた。しかし、これらは内蔵されていなくてもよく、例えば短絡回路３１よりも伸縮シリンダ４０側に、ボトム室４０ｂ側からロッド室４０ａ側への圧油の流れを許容するチェック弁を設けてもよい。また、テレスコピックアーム１２０は、複数段であれば３段構成でなくてもよい。
【００４５】
カウンタバランス弁３がパイロット管路１，２からのパイロット圧油により精度よく開閉し、かつハンチング現象を引き起こさないものであれば、絞り４や、絞りの働きをするシーケンス弁５を設けなくてもよい。パイロット管路２に、パイロット管路６またはロッド側管路１６に連通するドレン回路を設けて、カウンタバランス弁３によるハンチングを低減させることもできる。
【００４６】
上述したように、本発明の実施の形態による多段伸縮アームの油圧回路は、伸縮シリンダ４０伸長時に、ロッド室４０ａからの戻り圧油が短絡管路３１に設けられたカウンタバランス弁３とシーケンス弁５を通過してボトム室４０ｂに流入するので、アーム１２０の伸長スピードを増加させることができる。また、カウンタバランス弁３を、パイロット管路１，２を用いた内部・外部パイロット複合型カウンタバランス弁としたことにより、比較的低い圧力でカウンタバランス弁３が開弁する。その結果、伸縮シリンダ４０伸長時の作動圧を低く抑えることができるので、２ポンプ合流により流量を増加し、さらに伸長スピードを上げることもできる。
【００４７】
アーム押込み時には、ボトム室４０ｂからの戻り油をチェック弁５ｂ、３ｂを通ってロッド室４０ａに流入させ、伸縮シリンダ４０のロッド室４０ａとボトム室４０ｂを同圧化させることにより、伸縮シリンダ４０の座屈を防止することができる。
【００４８】
さらに、ボトム室４０ｂ側の戻り回路が２系統化され、ボトム室４０ｂからの戻り油が２本の管路１３，１５を通ってタンク２２へ抜けるので、伸縮シリンダ４０収縮時の背圧の影響を低減することができ、アーム１２０の収縮スピードを増加させることができる。
【００４９】
なお、カウンタバランス弁３およびシーケンス弁５を取り替え可能なカートリッジ弁とすれば、再生弁ユニット３０のメンテナンス性を向上させることができる。
【００５０】
以上説明した実施の形態と請求項との対応において、管路１２がロッド側分岐管路に、管路１３がボトム側追加管路に、チェック弁８が第１のチェック弁に、チェック弁３ｂ，５ｂが第２のチェック弁にそれぞれ対応する。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による多段伸縮アームの油圧回路は、多段伸縮アーム伸縮用の油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと油圧シリンダのロッド室とを連通するロッド側管路に、油圧ポンプ側からロッド室側への圧油の流れを許容し、ロッド室側から油圧ポンプ側への圧油の流れを禁止する第１のチェック弁を設け、油圧シリンダのロッド室とボトム室とを、カウンタバランス弁を設けた短絡回路によって連通させた。これにより、油圧シリンダ伸長時にロッド室から排出された圧油はコントロールバルブ側に流出することなく確実にボトム室に流入し、油圧シリンダ伸長スピードを増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による多段伸縮アームの油圧回路を搭載した油圧ショベルの全体図
【図２】  本発明の一実施の形態による多段伸縮アームの側面図
【図３】  図２に示した多段伸縮アームの油圧回路図
【図４】  カウンタバランス弁３の概略図
【符号の説明】
１，２，６，７，１１：パイロット管路
３：カウンタバランス弁
５：シーケンス弁
８：チェック弁
９：オーバーロードリリーフ弁
１４：方向切換弁
２０：コントロールバルブ
３０：再生弁ユニット
４０：アーム伸縮シリンダ
４０ａ：ロッド室
４０ｂ：ボトム室
１０１：下部走行体
１０２：上部旋回体
１１０：ブーム
１２０：テレスコピックアーム
１４０：クラムシェルバケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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