(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する圧油供給排出制御を行う第一制御バルブと、重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給するための再生用回路を開閉する再生用バルブとを備え、昇降用操作レバーの下降側操作で前記第一制御バルブを重量保持室側油室から油排出がなされるべく開放し、再生用バルブを再生用回路が開放するように切換える構成にしてなる作業機械の油圧制御回路において、前記第一制御バルブは、遅い下動速度が得られるよう重量保持室側油室からの油排出流量が設定されていると共に、前記第二の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブを設け、該第二制御バルブに、重量保持側油室からの排出油を油タンクに流す排出用弁路を開閉自在に設けると共に、前記第二制御バルブの排出用弁路を開閉して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減して下降速度の高低速の選択切換えをするための下降速度選択スイッチを設けたことを特徴とする作業機械の油圧制御回路。
【請求項２】
請求項１において、昇降用操作レバーを下降側に操作したことでパイロット圧油を供給する下降側パイロットバルブから第二制御バルブの下降側パイロットポートに至る下降側パイロットラインには、該下降側パイロットラインを開閉するための速度切換用バルブを設け、該速度切換用バルブを、下降速度選択スイッチを高速側にセットした状態では油路開放をし、低速側にセットした状態では油路閉鎖をするように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種建設作業、土木作業等に用いられる油圧ショベル等の作業機械の油圧制御回路の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種作業機械のなかには、例えば油圧ショベルに装着されるブームを上下動せしめるためのブームシリンダのように、重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダを備えたものがある。
この様な油圧シリンダの油圧制御回路の一例として、油圧ショベルに設けられるブームシリンダの油圧制御回路を図３に示すが、該図３において、８はブームシリンダ、１１、１２は第一、第二油圧ポンプ、１３は油タンク、１４は第一油圧ポンプ１１を圧油供給源としてブームシリンダ８への圧油供給排出制御を行う第一ブーム用制御バルブ、１５は第二油圧ポンプ１２を圧油供給源としてブームシリンダ８への圧油供給制御を行う第二ブーム用制御バルブ、１６は油圧ショベルに設けられるバケットシリンダ等の他の油圧アクチュエータ用の制御バルブ、１７はブーム用操作レバー１８の操作に基づいて上昇側、下降側のパイロットラインＥ、Ｆにパイロット圧を出力するパイロットバルブである。さらに、Ａは第一ブーム用制御バルブ１４および第二ブーム用制御バルブ１５とブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを連結するヘッド側ライン、Ｂは第一ブーム用制御バルブ１４とブームシリンダ８のロッド側油室８ｂとを連結するロッド側ライン、またＤは上記ヘッド側ラインＡとロッド側ラインＢとを連通する再生用ラインであって、該再生用ラインＤには、再生用バルブ１９およびチェック弁２１が設けられている。
このものにおいて、ブーム用操作レバー１８を下降側に操作すると、パイロットバルブ１７から下降側パイロットラインＦに出力されるパイロット圧により第一ブーム用制御バルブ１４および再生用バルブ１９が切換る。これにより、第一油圧ポンプ１１からの圧油が第一ブーム用制御バルブ１４を介してブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給される一方、ヘッド側油室８ａからの排出油は、第一ブーム用制御バルブ１４を介して油タンク１３に排出されると共に、再生用バルブ１９、チェック弁２１を介してロッド側油室８ｂに供給されるようになっている。つまり、ブームの下降時において、ヘッド側ラインＡの圧力がロッド側ラインＢの圧力よりも高圧のあいだは、ヘッド側油室８ａからの排出油を再生油としてロッド側油室８ｂに供給できるようになっており、これによりロッド側油室８ｂには、前記第一ブーム用制御バルブ１４から供給される第一油圧ポンプ１１の圧油に加えて再生油が供給されることになって、ロッド側油室８ｂが減圧状態になることなくブームシリンダ８の作動速度を速くすることができる。また、第一油圧ポンプ１１を圧油供給源とする他の油圧アクチュエータ（例えばバケットシリンダ）とブーム下降との複合動作時に、再生油によって得られた余剰のポンプ流量を他の油圧アクチュエータに供給できるから、複合動作時における他の油圧アクチュエータの作業速度の低下を抑えることができ、而して作業効率の向上に貢献できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来のものにおいて、作業効率をできるだけ向上させるため、シリンダヘッド側油室からロッド側油室への再生油量を多くして、シリンダ速度が速くなるように設定しているが、このように設定すると、微操作を必要とする作業を行う場合やオペレータが初心者である場合、速度が速すぎて操作し難いという問題がある。これに対し、微操作や初心者が操作し易いように再生油量を少なくする設定にすると、再生用回路を設けた効果が薄くなって、作業効率が低下してしまうという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、上下動自在な重量物を、重量保持側油室への油供給および重量非保持側油室からの油排出で上動させ、重量非保持側油室への油供給および重量保持側油室からの油排出で下動させるよう伸縮作動する油圧シリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室、重量非保持側油室に対する圧油供給排出制御を行う第一制御バルブと、重量保持側油室からの排出油を重量非保持側油室に供給するための再生用回路を開閉する再生用バルブとを備え、昇降用操作レバーの下降側操作で前記第一制御バルブを重量保持室側油室から油排出がなされるべく開放し、再生用バルブを再生用回路が開放するように切換える構成にしてなる作業機械の油圧制御回路において、前記第一制御バルブは、遅い下動速度が得られるよう重量保持室側油室からの油排出流量が設定されていると共に、前記第二の油圧ポンプを圧油供給源として油圧シリンダの重量保持側油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブを設け、該第二制御バルブに、重量保持側油室からの排出油を油タンクに流す排出用弁路を開閉自在に設けると共に、前記第二制御バルブの排出用弁路を開閉して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減して下降速度の高低速の選択切換えをするための下降速度選択スイッチを設けたことを特徴とする作業機械の油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減することで、作業内容、オペレータの技量等に対応させて重量物の下降速度を変化させることができることになって、作業性、操作性が向上する。さらに第二制御バルブを利用して重量保持側油室から油タンクへの油排出流量を増減させることで、作業内容、オペレータの技量等に対応させて重量物の下降速度を変化させることができることになって、作業性、操作性が向上すると共に、部材の兼用化が計れる。
請求項２の発明は、請求項１において、昇降用操作レバーを下降側に操作したことでパイロット圧油を供給する下降側パイロットバルブから第二制御バルブの下降側パイロットポートに至る下降側パイロットラインには、該下降側パイロットラインを開閉するための速度切換用バルブを設け、該速度切換用バルブを、下降速度選択スイッチを高速側にセットした状態では油路開放をし、低速側にセットした状態では油路閉鎖をするように構成したことを特徴とする作業機械の油圧制御回路である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３の前部に装着されるフロントアタッチメント４等の各部から構成されており、さらに該フロントアタッチメント４は、上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるスティック６、該スティック６の先端部に前後揺動自在に支持されるバケット７、これらブーム５、スティック６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるためのブームシリンダ８、スティックシリンダ９、バケットシリンダ１０等の部材装置から構成されている等の基本的構成は、従来通りである。
【０００６】
扨、図２に、前記ブームシリンダ８の油圧制御回路を示すが、該図２において、１１、１２は第一、第二油圧ポンプ、１３は油タンク、１４、１５は後述する第一、第二ブーム用制御バルブである。また、１６はバケット用制御バルブであって、該バケット用制御バルブ１６は前記第一ブーム用制御バルブ１４に対して並列状に設けられている。尚、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５に対して並列状に設けられる制御バルブは、上記バケット用制御バルブ１６の他に、油圧ショベル１に設けられる各種油圧アクチュエータに対応して多数あるが、図２では省略してある。さらに、図２において、Ａは第一ブーム用制御バルブ１４および第二ブーム用制御バルブ１５とブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを連結するヘッド側ライン、Ｂは第一ブーム用制御バルブ１４とブームシリンダ８のロッド側油室８ｂとを連結するロッド側ライン、Ｄはヘッド側ラインＡとロッド側ラインＢとを連通する再生用ラインである。
【０００７】
前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａへの圧油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出で伸長してブーム５を上動せしめ、またロッド側油室８ｂへの圧油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出で縮小してブーム５を下動せしめるように構成されているが、この場合、ヘッド側油室８ａはフロントアタッチメント４の重量を保持することになって本発明の重量保持側油室に相当し、またロッド側油室８ｂは本発明の重量非保持側油室に相当する。
【０００８】
また、前記第一ブーム用制御バルブ１４は、上昇側、下降側のパイロットポート１４ａ、１４ｂを備え、これらパイロットポート１４ａ、１４ｂに入力されるパイロット圧により後述の供給用、排出用弁路１４ｃ〜１４ｆの開度量が調節されるスプール弁で構成されている。つまり第一ブーム用制御バルブ１４は、両パイロットポート１４ａ、１４ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Ｎに位置していてブームシリンダ８に対する圧油供給排出を行わないが、上昇側パイロットポート１４ａにパイロット圧が入力されることにより上昇側位置Ｘに変位して、第一油圧ポンプ１１からの圧油をヘッド側ラインＡを経由してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給するための供給用弁路１４ｃを開き、かつロッド側油室８ｂからの排出油をロッド側ラインＢを経由して油タンク１３に流すための排出用弁路１４ｄを開くようになっている。また第一ブーム用制御バルブ１４は、下降側パイロットポート１４ｂにパイロット圧が入力されることにより下降側位置Ｙに変位して、第一油圧ポンプ１１からの圧油をロッド側ラインＢを経由してロッド側油室８ｂに供給するための供給用弁路１４ｅを開き、かつヘッド側油室８ａからヘッド側ラインＡに排出された油を絞り１４ｇを介して油タンク１３に流すための排出用弁路１４ｆを開くように構成されている。
ここで、前記下降側位置Ｙにおける第一ブーム用制御バルブ１４のヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出は、排出用弁路１４ｆに設けられた絞り１４ｇにより流量調節された状態でなされるが、該排出用弁路１４ｆの油排出流量は、微操作を行うのに適する遅いブーム下降速度を得るために必要な流量に設定されている。
【０００９】
一方、前記第二ブーム用制御バルブ１５は、上昇側、下降側のパイロットポート１５ａ、１５ｂを備え、これらパイロットポート１５ａ、１５ｂに入力されるパイロット圧により後述の供給用、排出用弁路１５ｃ、１５ｄの開度量が調節されるスプール弁で構成されている。つまり第二ブーム用制御バルブ１５は、両パイロットポート１５ａ、１５ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、中立位置Ｎに位置していてブームシリンダ８に対する圧油供給排出を行わないが、上昇側パイロットポート１５ａにパイロット圧が入力されることにより上昇側位置Ｘに変位して供給用弁路１５ｃを開くようになっており、これにより第二油圧ポンプ１２からの圧油がヘッド側ラインＡを経由してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給されるようになっている。また第二ブーム用制御バルブ１５は、下降側パイロットポート１５ｂにパイロット圧が入力されることにより下降側位置Ｙに変位して排出用弁路１５ｄを開くようになっており、これによりヘッド側油室８ａからの排出油がヘッド側ラインＡを経由して、排出用弁路１５ｄに設けられた絞り１５ｅを介して油タンク１３に流れるように構成されている。
【００１０】
さらに、前記図２において、１７はブーム用のパイロットバルブであって、このものは、上昇側パイロットバルブ１７Ａと下降側パイロットバルブ１７Ｂとから構成されているが、これら上昇側、下降側のパイロットバルブ１７Ａ、１７Ｂは、ブーム用操作レバー１８をブーム上昇側、下降側に操作することに基づき、該操作量に対応するパイロット圧をそれぞれ出力する。そして、上昇側パイロットバルブ１７Ａから出力されたパイロット圧は、上昇側パイロットラインＥを経由して第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５の上昇側パイロットポート１４ａ、１５ａに入力される。また、下降側パイロットバルブ１７Ｂから出力されたパイロット圧は、下降側パイロットラインＦを経由して第一ブーム用制御バルブ１４の下降側パイロットポート１４ｂおよび後述する再生用バルブ１９のパイロットポート１９ａに入力されると共に、後述する速度切換用バルブ２０に供給される。
【００１１】
前記再生用バルブ１９は、再生用ラインＤに配されているが、このものはパイロットポート１９ａを備えたスプール弁で構成されている。そして該再生用バルブ１９は、パイロットポート１９ａにパイロット圧が入力されていない状態では、再生用ラインＤを閉鎖する閉鎖位置Ｘに位置しているが、パイロットポート１９ａにパイロット圧が入力されることにより、再生用ラインＤを絞り１９ｂを介して開く開放位置Ｙに切換るように構成されている。さらに、２１は再生用ラインＤに配設されるチェック弁であって、該チェック弁２１は、ヘッド側ラインＡの圧力がロッド側ラインＢよりも高圧のあいだはヘッド側ラインＡからロッド側ラインＢへの油の流れを許容するが、逆方向の流れは阻止するようになっている。而して、前記再生用バルブ１９が開放位置Ｙに位置し、かつヘッド側ラインＡの圧力がロッド側ラインＢよりも高圧のあいだは、ヘッド側ラインＡの油が再生用ラインＤを経由してロット側ラインＢに流れるようになっている。
【００１２】
また、前記速度切換用バルブ２０は、ソレノイド２０ａを備えた電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド２０ａに通電されていない状態では、第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート１５ｂを油タンク１３に導通させる第一位置Ｘに位置して、下降側パイロットラインＦの圧力を第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート１５ｂに入力しないが、ソレノイド２０ａに通電されることにより、下降側パイロットラインＦの圧力を第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート１５ｂに入力する第二位置Ｙに切換るように構成されている。
【００１３】
一方、２２は運転席部に設けられるブーム下降速度選択スイッチであって、該ブーム下降速度選択スイッチ２２は、前記速度切換用バルブ２０のソレノイド２０ａに電気的に接続されている。そして、このブーム下降速度選択スイッチ２２は「ＬＯＷ」と「ＨＩＧＨ」とを任意に選択できるようになっているが、前記速度切換用バルブ２０のソレノイド２０ａは、ブーム下降速度選択スイッチ２２が「ＬＯＷ」にセットされている場合には通電されず、「ＨＩＧＨ」にセットされている場合に通電されるように設定されている。
【００１４】
叙述の如く構成されたものにおいて、ブーム５を上昇させる場合、ブーム用操作レバー１８を上昇側に操作すると、上昇側パイロットバルブ１７Ａから出力されたパイロット圧が、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５の上昇側パイロットポート１４ａ、１５ａに入力されて、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５を上昇側位置Ｘに切換える。これにより、第一、第二の両方の油圧ポンプ１１、１２の圧油が、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５を経由してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給されることになって、フロントアタッチメント４の重量に抗するブーム５の上昇作動を、力強く行うことができる。
【００１５】
一方、ブーム５を下降させるにあたり、微操作を行う場合やオペレータが初心者の場合には、ブーム下降速度選択スイッチ２２を「ＬＯＷ」にセットする。該ブーム下降速度選択スイッチ２２が「ＬＯＷ」にセットされている状態では、前述したように速度切換用バルブ２０のソレノイド２０ａに通電されないため、速度切換用バルブ２０は、下降側パイロットラインＦの圧力を第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート１５ｂに入力しない第一位置Ｘに位置している。この状態でブーム用操作レバー１８を下降側に操作すると、下降側パイロットバルブ１７Ｂから出力されたパイロット圧が、第一ブーム用制御バルブ１４の下降側パイロットポート１４ｂおよび再生用バルブ１９のパイロットポート１９ａに入力されて、第一ブーム用制御バルブ１４を下降側位置Ｙに切換えると共に、再生用バルブ１９を開放位置Ｙに切換える。一方、第二ブーム用制御バルブ１５は中立位置Ｎに保持される。これにより、第一油圧ポンプ１１からの圧油が、第一ブーム用制御バルブ１４を経由してブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給されると共に、ヘッド側ラインＡの圧力がロッド側ラインＢよりも高圧のあいだは、ヘッド側油室８ａからの排出油の一部が、再生用バルブ１９、チェック弁２１を介してロッド側油室８ｂに再生油として供給される。また、ヘッド側油室８ａからの排出油の残りは、第一ブーム用制御バルブ１４を経由して油タンク１３に排出される。
つまり、「ＬＯＷ」にセットされている状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出は、第一ブーム用制御バルブ１４の排出用弁路１４ｆを経由してのみ行われることになるが、該排出用弁路１４ｆの油排出流量は、遅いブーム下降速度が得られる流量に設定されており、而してブーム５はゆっくりと下降することになって、微操作を行う場合やオペレータが初心者の場合の操作性が向上する。
【００１６】
これに対し、ブーム５を下降させるにあたり、作業能率を向上させたい場合や、掘削積込み作業のように速いブーム下降が要求される作業を行うような場合には、ブーム下降速度選択スイッチ２２を「ＨＩＧＨ」にセットする。これにより、速度切換用バルブ２０のソレノイド２０ａが通電状態になって、速度切換用バルブ２０は、下降側パイロットラインＦの圧力を第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート１５ｂに入力する第二位置Ｙに切換わる。この状態で、ブーム用操作レバー１８を下降側に操作すると、下降側パイロットバルブ１７Ｂから出力されたパイロット圧が、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５の下降側パイロットポート１４ｂ、１５ｂおよび再生用バルブ１９のパイロットポート１９ａに入力されて、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５を下降側位置Ｙに切換えると共に、再生用バルブ１９を開放位置Ｙに切換える。これにより、第一油圧ポンプ１１からの圧油が、第一ブーム用制御バルブ１４を経由してブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給されると共に、ヘッド側ラインＡの圧力がロッド側ラインＢよりも高圧のあいだは、ヘッド側油室８ａからの排出油の一部が、再生用バルブ１９、チェック弁２１を介してロッド側油室８ｂに再生油として供給される。また、ヘッド側油室８ａからの排出油の残りは、第一ブーム用制御バルブ１４および第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１３に排出される。
つまり、「ＨＩＧＨ」にセットされている状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出が、第一、第二の両方のブーム用制御バルブ１４、１５の排出用弁路１４ｆ、１５ｄを経由してなされることになって、前述した第一ブーム用制御バルブ１４のみの場合と比べて第二ブーム用制御バルブ１５の分だけ油排出量が増加し、而してヘッド側油室８ａからの油排出が速やかになされることになって、ブーム５の下降作動をハイスピードで行うことができる。
【００１７】
この様に、本実施の形態にあっては、ブーム５を下降させる場合、ブーム下降速度選択スイッチ２２を「ＨＩＧＨ」にセットすれば、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出流量が増加してブーム５の下降速度が速くなり、またブーム下降速度選択スイッチ２２を「ＬＯＷ」にセットすれば、ヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出流量が減少してブーム５の下降速度が遅くなる。この結果、ブーム５の下降速度を、作業内容やオペレータの技量に対応して任意に選択できることになって、操作性、作業性が向上する。
しかもこのものにおいて、前記ヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出流量の増減は第二ブーム用制御バルブ１５を用いて行われることになるが、該第二ブーム用制御バルブ１５は、ブーム５の上昇時には第二油圧ポンプ１２の圧油をブームシリンダヘッド側油室８ａに供給するべく作動するものであるから、一つのバルブで二つの機能を有することになって、部材の兼用化が計れ、コストの抑制に寄与できる。さらに、この第二ブーム用制御バルブ１５は、入力されるパイロット圧により開度量調節されるスプール弁であるから、ブーム用操作レバー１８の操作量に対応した良好な操作性を得ることができる。
【００１８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、重量物を上下動せしめる油圧シリンダとしては、油圧ショベルに設けられるブームシリンダに限定されることなく、各種作業機械に設けられる油圧シリンダに対し必要において適宜本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す油圧制御回路図である。
【図３】従来例を示す油圧制御回路図である。
【符号の説明】
５    ブーム
８    ブームシリンダ
８ａ  ヘッド側油室
８ｂ  ロッド側油室
１１    第一油圧ポンプ
１２    第二油圧ポンプ
１３    油タンク
１４    第一ブーム用制御バルブ
１５    第二ブーム用制御バルブ
１９    再生用バルブ
２０    速度切換用バルブ
２２    ブーム下降速度選択スイッチ
Ｄ    再生用ライン
【図１】
0003794927.tif 000002
【図２】
0003794927.tif 000003
【図３】
0003794927.tif 000004