(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ（３）の吐出路（４１）に圧力補償付優先弁（１）の入口ポート（１ａ）を接続し、この圧力補償付優先弁（１）の優先ポート（１ｂ）に発電機駆動用油圧モータ（５）を接続すると共に、この優先ポート（１ｂ）と上記油圧モータ（５）とを接続する油圧通路（４３）に絞り開度を切り換え可能な切換弁（７）を設け、上記圧力補償付優先弁（１）のパイロット室（２０ａ）には上記絞り（３４）前位の圧力を、またそのバネ室（２０ｂ）には絞り（３４）後位の圧力をそれぞれ作用させ、これにより絞り（３４）前後の圧力差の補償を行うように構成した発電機駆動用油圧モータの油圧回路であって、負荷がリフティングマグネット（１４）であり、発電機（６）からリフティングマグネット（１４）への通電が開始されてから所定時間にわたり、切換弁（７）により絞り開度を大きい側に切り換えるように構成したことを特徴とする発電機駆動用油圧モータの油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は発電機駆動用油圧モータの油圧回路に関し、特に建設機械の発電機駆動用油圧モータへ供給する作動油の流量を急増させたときに、安定した流量を得て発電電圧の変動を抑えるようにした油圧回路に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、油圧ショベルのアームの先端にリフティングマグネットを取り付け、台車に搭載した油圧ポンプから供給する作動油により発電機駆動用油圧モータを駆動し、この発電機で発生した電力をリフティングマグネットに供給して電磁力を発生させ、この電磁力によりリフティングマグネットにワークを吸着するようにしたものが知られている。その場合の油圧回路としては、図４に示すように、公知の圧力補償付優先弁５１を備え、その入口ポート５１ａに油圧ポンプ５２の吐出路を接続すると共に、優先ポート５１ｂを発電機駆動用油圧モータ５３に接続し、またバイパスポート５１ｃをメインバルブ５４に接続してメインバルブ５４の制御により作業用、走行用等に用いる他のアクチュエータへ作動油を供給するように構成し、リフティングマグネットの作動時には入口ポート５１ａに供給される作動油を優先ポート５１ｂに優先的に供給すると共に、これを圧力補償して油圧モータ５３に供給する作動油の流量を一定に保つ一方、余剰の作動油をバイパスポート５１ｃに供給することが行われる（例えば実開平３−９７４７４号公報を参照）。
【０００３】
ところで上記リフティングマグネットの起動時には、例えば定格電圧の１．３〜１．４倍の電圧を数秒間印加するという作動、すなわちいわゆるオーバエキサイト作動を実行させることにより、電流の立ち上がりを早めると共に、過励磁によりリフティングマグネットの能力を向上させることが行われる。そのための油圧回路として従来は、圧力補償付優先弁５１をバイパスするように油圧通路５５を設け、この油圧通路５５に開閉の２位置を切り換える２ポートのソレノイド式切換弁５６を設け、通常は閉位置にある切換弁５６をオーバエキサイト作動時には開位置に切り換え、油圧モータ５３へ供給する作動油の流量を急増させるようにした構成が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような技術によれば、電気的な制御によりオーバエキサイト作動を行わせる技術に比して電気制御系を簡単にできるものの、オーバエキサイト作動時、ソレノイド式切換弁５６を流れる作動油は圧力補償されないので、流量が油圧ポンプ５２の吐出圧によってばらつくことになる。しかも、他のアクチュエータの作動状況に応じてメインバルブ５４側の圧力が変動するので、このことによってもソレノイド式切換弁５６を流れる作動油の流量が不安定になる。そのため、オーバエキサイト作動時に油圧モータ５３の回転数が不安定になり、発電電圧が変動してリフティングマグネットの性能が不安定になるという不具合が起きる。
【０００５】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、上述したように油圧モータへ供給する作動油の流量を一時的に急増させるようにした油圧回路において、流量急増時に油圧モータの回転を安定化し、発電電圧の変動を抑えることが可能な発電機駆動用油圧モータの油圧回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１の発電機駆動用油圧モータの油圧回路は、油圧ポンプ３の吐出路４１に圧力補償付優先弁１の入口ポート１ａを接続し、この圧力補償付優先弁１の優先ポート１ｂに発電機駆動用油圧モータ５を接続すると共に、この優先ポート１ｂと上記油圧モータ５とを接続する油圧通路４３に、絞り開度を切り換え可能な切換弁７を設け、上記圧力補償付優先弁１のパイロット室２０ａには上記絞り３４前位の圧力を、またそのバネ室２０ｂには絞り３４後位の圧力をそれぞれ作用させ、これにより絞り３４前後の圧力差の補償を行うように構成したことを特徴としている。しかも、この発電機駆動用油圧モータの油圧回路は、負荷がリフティングマグネット１４であり、発電機６からリフティングマグネット１４への通電が開始されてから所定時間にわたり、切換弁７により絞り開度を大きい側に切り換えるように構成したことを特徴としている。
【０００７】
この油圧回路では、油圧ポンプ３の吐出路から圧力補償付優先弁１の入口ポート１ａに供給される作動油は、優先ポート１ｂへ優先的に供給されると共に、切換弁７の前後の圧力補償により油圧モータ５に供給される作動油の流量が一定になる。一方、余剰の作動油はバイパスポート１ｃに供給される。そして、切換弁７における絞り開度が切り換わった場合でも、圧力補償付優先弁１により、絞り開度の切り換わった切換弁７の圧力補償がなされて流量が一定になる。このため、油圧モータ５の回転数は安定し、発電電圧の変動は抑えられる。しかも、圧力補償付優先弁１を用いるから、バイパスポート側の圧力変動に影響されることがない。
【０００９】
この油圧回路では、オーバエキサイト作動する期間に相当する上記所定時間では、切換弁７により油圧通路の絞り開度が大きい側に切り換わり、油圧モータ５に供給される作動油の流量が増すと共に、圧力補償付優先弁１により圧力補償がなされて流量が一定になるから、油圧モータ５の回転数が安定し、発電電圧の変動が抑えられ、リフティングマグネット１４の性能が安定的に得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の発電機駆動用油圧モータの油圧回路の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこの発明の一実施形態であって、リフティングマグネットを装備した油圧ショベルの油圧回路を示した図である。
【００１１】
図１において、１は圧力補償付優先弁であって、スプールの位置に応じて入口ポート１ａを優先ポート１ｂに連通し且つバイパスポート１ｃを閉じる優先位置（図のｃ位置）と、入口ポート１ａを優先ポート１ｂ及びバイパスポート１ｃに連通する両立位置（図のｂ位置）と、入口ポート１ａをバイパスポート１ｃに連通し且つ優先ポート１ｂを閉じるバイパス位置（図のａ位置）とを取るものであり、基本的には入口ポート１ａに供給される作動油を優先ポート１ｂに優先的に且つ圧力補償して供給し、作動油の流量を一定に保つ一方、余剰の作動油をバイパスポート１ｃに供給するようにしている。
【００１２】
２は作動油を蓄えるタンクであって、この作動油タンク２からの油圧通路４１が上記圧力補償付優先弁１の入口ポート１ａに接続され、この油圧通路４１に油圧ポンプ３が設けられている。従って、油圧ポンプ３から入口ポート１ａまでの油圧通路４１は油圧ポンプ３の吐出路に該当している。また、圧力補償付優先弁１のバイパスポート１ｃは油圧通路４２を介してメインバルブ４に接続されており、このメインバルブ４の制御により作業用、走行用等に用いる他のアクチュエータ（図示省略）へ作動油を供給するようにしている。５は発電機駆動用油圧モータであって、軸直結した発電機６を駆動するようにしている。上記圧力補償付優先弁１の優先ポート１ｂは油圧通路４３を介してこの油圧モータ５に接続されている。そして、上記油圧通路４３には、発電機６の油圧モータ５に供給する圧油流量を切り換えるため絞り開度を大小に切り換え可能な切換弁７が設けられている。この切換弁７は、定格運転に応じた絞り開度を有する定格位置（図のａ位置）と、オーバエキサイト作動に応じて上記定格運転用の絞り開度よりも大きな絞り開度を有するオーバエキサイト位置（図のｂ位置）とに切り換わる。そして上記切換弁７の前位の圧力がパイロット通路２５を介して圧力補償付優先弁１のパイロット室２０ａに、また切換弁７の後位の圧力がパイロット通路４６を介して圧力補償付優先弁１のバネ室２０ｂに導かれている。
【００１３】
８は２ポートの起動用ソレノイド式切換弁であって、この切換弁８は、リフティングマグネット起動スイッチ９が開いている（ＯＦＦ）ときは、圧力補償付優先弁１に内蔵されるリリーフ弁の弁室、つまり圧力補償付優先弁１のバネ室２０ｂを油圧通路４４及びドレン通路４７を介して作動油タンク２に開放するリリーフ解除位置（図のＯＦＦ位置）になり、起動スイッチ９が閉じている（ＯＮ）ときには、上記バネ室２０ｂを閉じるリリーフ稼働位置（図のＯＮ位置）になる。１０は２ポートのオーバエキサイト用ソレノイド式切換弁であって、この切換弁１０は、リフティングマグネットスイッチ１１が開いている（ＯＦＦ）ときは閉位置（図のＯＦＦ位置）になり、上記切換弁７のパイロット室４０ａをドレン通路４７を介してタンク開放して切換弁７を絞り３４の開度の小さい定格位置（ａの位置）に位置づけ、スイッチ１１が閉じている（ＯＮ）ときには開位置（図のＯＮ位置）になり、上記油圧通路４１から分岐した油圧通路４５をパイロット室４０ａへと連通して切換弁７を絞り３４の開度の大きいオーバエキサイト位置（ｂの位置）に位置づける。このリフティングマグネットスイッチ１１の電気回路にはタイマー１２が設けられていて、リフティングマグネットスイッチ１１が閉じて発電機６からリフティングマグネット１４への通電が開始されたときから所定時間にわたり、切換弁７をオーバエキサイト位置に保持するようにしている。
【００１４】
１３は上記発電機６の出力を制御する制御盤、１４は制御盤に接続されたリフティングマグネットであって、このリフティングマグネット１４は、制御盤１４の制御により、発電機６で発生した電力を受けて電磁力を発生し、この電磁力によりワークを吸着するようにしている。
【００１５】
上記圧力補償付優先弁１及び切換弁７の内部構造を、図２により説明する。図において、２１は圧力補償付優先弁１の内部に上記各ポート１ａ〜１ｃに連通するように形成された弁室、２２は弁室２１に収納されたスプールであって、このスプール２２の軸方向への移動により、入口ポート１ａから優先ポート１ｂに至る通路に形成される絞り２４の開度と、入口ポート１ａからバイパスポート１ｃに至る通路に形成される絞り２３の開度とを変えて、上記優先位置、両立位置又はバイパス位置を取るようになっている。上記スプール２２には絞り２４の後位の弁室２１ａの油圧、つまり上記切換弁７の絞り３４の前位の油圧を、パイロット室２０ａに導くパイロット通路２５が形成されている。また、そのバネ室２０ｂにはバネ２６が装着され、このバネ室２０ｂにパイロット通路４６を介して切換弁７の絞り３４の後位の油圧が導入されている。この構成により、スプール２２は、パイロット室２０ａの圧力とバネ室２０ｂに作用する圧力及びバネ２６の付勢力との差圧に応動し、これにより絞り２３及び２４の開度を調整する。つまりスプール２２は、切換弁７の絞り３４前後の差圧がバネ力相当圧力になるように応動し、入口ポート１ａの作動油を優先ポート１ｂに優先的に且つ圧力補償して供給し、作動油の流量を一定に保つ一方、余剰の作動油をバイパスポート１ｃに供給するようにしている。
【００１６】
さらに、２７は圧力補償付優先弁１に付設されたリリーフ弁である。このリリーフ弁２７の一次側（弁室）２７ａは上記圧力補償付優先弁１のバネ室２０ｂに連通する一方、その２次側はドレンポート２７ｃを経由してタンク２へと連通している。なおリリーフ弁２７の一次側２７ａは、ドレンポート２７ｂを介して起動用切換弁８に連通しているが、これは起動用切換弁８がＯＦＦ位置ではタンク２へと連通する一方、ＯＮ位置では閉鎖される。２８はスプール２２の軸方向位置を調整するための調整ネジであり、このネジ２８を操作することによってスプール２２の図において最左動位置、つまり図１のｃ位置における絞り２３相当部分のオーバーラップ量を調整するようにしてある。
【００１７】
また図２において、３１は切換弁７の内部に形成された弁室、３２は弁室３１において軸方向に移動可能に収納されたスプールである。この弁室３１には上記油圧通路４３の上位側及び下位側にそれぞれ接続された入口ポート７ａ及び出口ポート７ｂが形成され、この入口ポート７ａ及び出口ポート７ｂはスプール３２の内部に形成された導圧通路３３を介して連通しており、スプール３２の軸方向への移動により、上記導圧通路３３から出口ポート７ｂに至る通路に形成される絞り３４の開度を変えて、上記定格位置とオーバエキサイト位置とに切り換わる。上記切換弁７のパイロット室４０ａは、オーバエキサイト用切換弁１０に接続される一方、そのバネ室４０ｂはタンク２へと開放されている。つまり切換弁７のパイロット室４０ａは、オーバエキサイト用切換弁１０がＯＦＦ位置に存するときはタンク２へと開放され、またオーバエキサイト用切換弁１０がＯＮ位置に存するときには油圧通路４５を介して油圧通路（吐出路）４１へと連通するようなっている。従ってパイロット室４０ａ内に圧油が作用すると、切換弁７のスプール３２が図において右側へと移動し、絞り３４の開度が大きくなるようなされているのである。この構成により、発電機６からリフティングマグネット１４への通電が開始されてから所定時間にわたり、切換弁７を定格位置からオーバエキサイト位置に切り換えるようにしている。３６はスプール３２の軸方向位置を調整するための調整ネジであり、このネジ３６を操作することによって定格位置における絞り３４の開度を設定するようにしている。なお３７はバネ３５のバネ力を調整するための調整ネジである。
【００１８】
上記構成の発電機駆動用油圧モータの油圧回路の作動を説明すると、リフティングマグネット起動スイッチ９が開いているときは切換弁８がリリーフ解除位置にあるので、圧力補償付優先弁１ではバネ室２０ｂがタンク２へと開放され、スプール２２はバネ３５のバネ力に抗してバイパス位置（図１のａ位置）をとり、入口ポート１ａの作動油は全量がバイパスポート１ｂからメインバルブ４に流れる。この状態では、発電機６の油圧モータ５は、油圧の供給がなされないので停止している。
【００１９】
次いで、リフティングマグネット起動スイッチ９を閉じると切換弁８がリリーフ稼働位置になるので、圧力補償付優先弁１ではバネ室２０ｂに切換弁７の出口ポート７ｂの圧力が作用し、スプール２２は図において左へと移動し、バネ２６の力と油圧差とによって両立位置ないし優先位置（図１のｂ位置〜ｃ位置）をとり、入口ポート１ａの作動油を優先ポート１ｂに優先的に供給する。このとき圧力補償付優先弁１は、定格位置にある切換弁７の絞り３４の前後の差圧が、上記バネ力相当圧力になるようにスプール２２を応動させる。つまり切換弁７の絞り３４の圧力補償がなされ、作動油の流量を一定に保つ一方、余剰の作動油をバイパスポート１ｃに供給する。この状態では、油圧モータ５は回転しているものの、リフティングマグネット１４への電力供給はなされてはいない。
【００２０】
そして吸着動作を行うべく、リフティングマグネットスイッチ１１を閉じると、リフティングマグネット１４に通電されると共に、所定時間にわたり切換弁７が定格位置から絞り開度の大きいオーバエキサイト位置に切り換わる。このため、油圧モータ５に供給される作動油の流量が増して油圧モータ５の回転数が上がり、発電機６の発電電圧が高くなって図３に示すように励磁電流が増し、オーバエキサイト作動が行われ、励磁電流の立ち上がりが早められると共に、過励磁によりリフティングマグネットの能力が向上する。この場合にも上記と同様に圧力補償付優先弁１は、オーバエキサイト位置にある切換弁７の絞り３４の前後の差圧が、バネ力相当圧力になるようスプール２２を応動させる。つまり切換弁７の絞り３４の圧力補償がなされ、流量が一定になるから油圧モータ５の回転数が安定し、発電電圧の変動が抑えられ、リフティングマグネット１４の性能が安定的に得られる。
【００２１】
さらに、所定時間が経過すると、タイマー１２の作動により切換弁７がオーバエキサイト位置から定格位置に切り換わり、図３に示すように励磁電流が定格に戻る。その場合においても圧力補償付優先弁１により圧力補償がなされ、作動油の流量が一定に保たれるから、油圧モータ５の回転数が安定し、発電電圧の変動が抑えられ、リフティングマグネット１４の性能が安定的に得られる。そして所定の作業が終了すると、制御盤１３により、リフティングマグネット１４への電力の供給が停止され、上記油圧モータ５の空転待機状態に切換わる。
【００２２】
上記実施形態によれば、切換弁７で油圧通路４３の絞り３４の開度を切り換えることにより、発電機６の回転制御でもってオーバエキサイト作動を行え、電気的制御により発電電圧を高める技術に比して電気制御系を簡単にできると共に、絞り開度を切り換えても引き続き絞り３４の圧力補償がなされるから、油圧モータ５の回転数を安定に維持し、発電電圧の変動を抑えて、リフティングマグネット１４の性能を安定して得ることができる。また、圧力補償付優先弁１を用いるから、他のアクチュエータの作動によるメインバルブ側の圧力変動に影響されることがない。
【００２３】
上記実施形態では本発明を、リフティングマグネットを装備した油圧ショベルの油圧回路に用いた場合を説明したが、これに限定されるものではなく、上述したように油圧モータへ供給する作動油の流量を一時的に急増させるようにした油圧回路であれば広く適用できるものであり、そうすれば、圧力補償付優先弁に定流量供給機能をもたせることにより、流量急増時に油圧モータの回転を安定化し、発電電圧の変動を抑えることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発電機駆動用油圧モータの油圧回路によれば、圧力補償付優先弁により絞り開度の切換わった切換弁の圧力補償が行われるから、油圧モータへ供給する作動油の流量を一定にして油圧モータの回転を安定に維持し、発電電圧の変動を抑えることができる。しかも、圧力補償付優先弁を用いるから、バイパスポート側の圧力変動に影響されることがない。
【００２５】
また、オーバエキサイト作動時でも油圧モータの回転数を安定に維持し、発電電圧の変動を抑えて、リフティングマグネットの性能を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態である油圧回路を示す図である。
【図２】上記実施形態の圧力補償付優先弁及び切換弁の拡大断面図である。
【図３】オーバエキサイト作動を示す説明図である。
【図４】従来例を説明する油圧回路である。
【符号の説明】
１  圧力補償付優先弁
１ａ  入口ポート
１ｂ  優先ポート
１ｃ  バイパスポート
３  油圧ポンプ
５  油圧モータ
６  発電機
７  切換弁
１４  リフティングマグネット
２０ａ  パイロット室
２０ｂ  バネ室
３４  絞り
４１  吐出路
４３  油圧通路
【図１】
0003792342.tif 000002
【図２】
0003792342.tif 000003
【図３】
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【図４】
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