JP3849970B2 - 作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 - Google Patents
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Description
【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におけるブームシリンダ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、油圧ショベル等の作業機械のなかには、機体本体に装着されるフロントアタッチメントを、基端部が機体本体に上下揺動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるスティック、該スティックの先端部に取付けられるバケットやブレーカ、クラムシェル等の作業用アタッチメントを用いて構成したものがある。このものにおいて、前記ブームは、ブームシリンダの伸縮作動により上下動することになるが、該ブームシリンダの油圧制御回路として、従来、図３に示すようなものが知られている。
つまり、前記図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、ヘッド側油室８ａの圧力がロッド側油室８ｂ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、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに、前記ブーム、スティック、作業用アタッチメント等からなるフロントアタッチメントを備えた作業機械において、例えば、バケットを地面に沿って前後方向に移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行うような場合には、バケットの先端で略水平の軌跡を描く必要があるので、スティックの操作の他にブームの操作を余儀なくされる。また、ブレーカを用いて砕石作業を行う場合には、ブームを下降側に操作してブレーカを岩に押し付け、常にブレーカに適切な推力がかかるようにして作業する必要がある。さらにまた、クラムシェルを用いて物をすくい上げる作業を行う場合には、クラムシェルが物に接触したことを認識してブーム下降の操作を停止する必要があるが、これらバケット、ブレーカ、クラムシェルによる作業は、ブーム操作に常に細心の注意を払わなければならず、操作が煩雑であってオペレータの疲労度が増加するという問題がある。さらに、ブーム操作に伴いブームシリンダに圧油が供給されるため、燃料消費量が多くなって燃費性に劣るという解決すべき課題もあった。
【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、ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源とし、操作具操作に基づいてブームシリンダのヘッド側ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う作動位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在な第一制御バルブと、第二の油圧ポンプを圧油供給源とし、ブームシリンダの各油室のうちブームの重量を保持する重量保持側の油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブと、重量保持側の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生用回路とを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、操作具操作に拘わらず第一制御バルブを中立位置に保持することができる中立保持手段を設け、さらに前記第二制御バルブに、重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すための排出制御手段を設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、第二制御バルブを利用して、作業内容やオペレータの技量等に対応させて、ブームを自重降下させたり、ブーム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、中立保持手段は、モード選択スイッチによって切換えられるモード切換用バルブであり、該モード切換用バルブは、ブーム下降速度ＬＯＷモードが選択されたときには第一制御バルブのみを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流し、ブーム下降速度ＨＩＧＨモードが選択されたときには第一および第二制御バルブを経由して前記排出油を油タンクに流し、そしてブーム自重降下モードが選択されたときには第一制御バルブを中立位置に保持すると共に、第二制御バルブを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すように弁切換えがなされるものであることを特徴とする請求項１記載の作業機械におけるブームシリンダ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。
尚、スティック６の先端部には、油圧ショベル１の行う作業内容に応じて、前記バケット７に替えてブレーカ、クラムシェル（何れも図示せず）等の種々の作業用アタッチメントが取付けられる。
【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を上昇せしめ、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を下降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、モード切換用バルブ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、前記モード切換用バルブ２０は、第一、第二ソレノイド２０ａ、２０ｂを備えた電磁式の三位置切換弁であって、両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されていない状態では、下降側パイロットラインＦの圧力を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に入力し、かつ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に導通させる中立位置Ｎに位置しているが、第一ソレノイド２０ａに通電されると、下降側パイロットラインＦの圧力を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に入力する第一位置Ｘに切換る。また、第二ソレノイド２０ｂに通電されると、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、かつ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を油タンク１３に導通させる第二位置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モード選択スイッチであって、該モード選択スイッチ２２は、前記モード切換用バルブ２０の第一、第二ソレノイド２０ａ、２０ｂに電気的に接続されている。そして、このモード選択スイッチ２２は、「ブーム下降速度ＬＯＷ」と「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」と「ブーム自重降下」とを任意に選択できるようになっているが、該モード選択スイッチ２２が「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットされている場合には、前記モード切換用バルブ２０の両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されず、また「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」にセットされている場合には第一ソレノイド２０ａに通電され、さらに「ブーム自重降下」にセットされている場合には第二ソレノイド２０ｂに通電されるように設定されている。
尚、図２中、２３はロッド側ラインＢから油タンク１３に至るリリーフ油路に設けられるラインリリーフ弁である。
【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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットする。該モード選択スイッチ２２が「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットされている状態では、前述したようにモード切換用バルブ２０の両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されないため、モード切換用バルブ２０は中立位置Ｎに位置していて、下降側パイロットラインＦの圧力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に入力されると共に、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は油タンク１３に導通している。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、「ブーム下降速度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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」にセットする。これにより、モード切換用バルブ２０の第一ソレノイド２０ａに通電されて、モード切換用バルブ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に入力する第一位置Ｘに切換る。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、「ブーム下降速度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】
さらに、バケット７を地面に沿って前後移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行う場合や、ブレーカによる砕石作業を行う場合、あるいはクラムシェルで物をすくい上げる作業を行うような場合には、モード選択スイッチ２２を「ブーム自重降下」にセットする。これにより、モード切換用バルブ２０の第二ソレノイド２０ｂに通電されて、モード切換用バルブ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、かつ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を油タンク１３に導通させる第二位置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、第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート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、第二ブーム用制御バルブ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。一方、第一ブーム用制御バルブ１４は中立位置Ｎに保持される。この状態では、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８のロッド側油室８ｂへの圧油供給はないが、該ロッド側油室８ｂには、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、第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１３に流れる。
つまり、「ブーム自重降下」にセットされている状態でブーム下降側に操作すると、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８への圧油供給はないが、ロッド側油室８ｂには、ヘッド側油室８ａからの排出油が再生油として供給されると共に、ヘッド側油室８ａからの排出油の残りは、第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１３に流れることになる。そしてこの状態では、ブーム５は、バケット５やブレーカ２３、クラムシェル等の作業用アタッチメントが地面や岩等に接当して下降規制されるまで、フロントアタッチメント４の重量により自重降下することになる。而してバケット７を地面に沿って前後移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行う場合に、ブーム操作に細心の注意を払わなくても、ブーム５が自重降下することでバケット７を接地状態に保持できる。またブレーカ作業を行う場合に、ブレーカは、フロントアタッチメント４の自重で下方に押し付けられることになって、砕石作業に必要に推力を得ることができる。さらにまたクラムシェルで物をすくい上げる作業を行う場合には、ブーム５は、クラムシェルが物に当接するまで自重降下し、当接すると自動的に停止することになる。
【００１８】
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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度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、またモード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度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。さらに、モード選択スイッチ２２を「ブーム自重降下」にセットした状態でブーム下降側に操作すれば、ブーム５は、フロントアタッチメント４の重量により自重降下することになる。
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、また、バケット７による平坦地の岩の除去作業や、ブレーカ２３による砕石作業、あるいはクラムシェルによるすくい上げ作業を行うような場合には、ブーム５を自重降下させることができることになって、操作性、作業性が向上する。さらに、ブーム５を自重降下させる場合には、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８への圧油供給はないので、消費燃料の軽減に寄与できると共に、ブーム下降と他の油圧アクチュエータとの複合操作時には、ポンプ流量がブームシリンダ８にとられてしまうことがないため、複合作動時における他の油圧アクチュエータの作動速度の低下を回避できる。
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加、およびブーム自重降下時におけるヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出は、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、一つのバルブで複数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。
【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 モード切換用バルブ
２２ モード選択スイッチ
Ｄ 再生用ライン
【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におけるブームシリンダ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、油圧ショベル等の作業機械のなかには、機体本体に装着されるフロントアタッチメントを、基端部が機体本体に上下揺動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるスティック、該スティックの先端部に取付けられるバケットやブレーカ、クラムシェル等の作業用アタッチメントを用いて構成したものがある。このものにおいて、前記ブームは、ブームシリンダの伸縮作動により上下動することになるが、該ブームシリンダの油圧制御回路として、従来、図３に示すようなものが知られている。
つまり、前記図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、ヘッド側油室８ａの圧力がロッド側油室８ｂ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、ここに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに、前記ブーム、スティック、作業用アタッチメント等からなるフロントアタッチメントを備えた作業機械において、例えば、バケットを地面に沿って前後方向に移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行うような場合には、バケットの先端で略水平の軌跡を描く必要があるので、スティックの操作の他にブームの操作を余儀なくされる。また、ブレーカを用いて砕石作業を行う場合には、ブームを下降側に操作してブレーカを岩に押し付け、常にブレーカに適切な推力がかかるようにして作業する必要がある。さらにまた、クラムシェルを用いて物をすくい上げる作業を行う場合には、クラムシェルが物に接触したことを認識してブーム下降の操作を停止する必要があるが、これらバケット、ブレーカ、クラムシェルによる作業は、ブーム操作に常に細心の注意を払わなければならず、操作が煩雑であってオペレータの疲労度が増加するという問題がある。さらに、ブーム操作に伴いブームシリンダに圧油が供給されるため、燃料消費量が多くなって燃費性に劣るという解決すべき課題もあった。
【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、ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、第一の油圧ポンプを圧油供給源とし、操作具操作に基づいてブームシリンダのヘッド側ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う作動位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在な第一制御バルブと、第二の油圧ポンプを圧油供給源とし、ブームシリンダの各油室のうちブームの重量を保持する重量保持側の油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブと、重量保持側の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生用回路とを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、操作具操作に拘わらず第一制御バルブを中立位置に保持することができる中立保持手段を設け、さらに前記第二制御バルブに、重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すための排出制御手段を設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、第二制御バルブを利用して、作業内容やオペレータの技量等に対応させて、ブームを自重降下させたり、ブーム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、中立保持手段は、モード選択スイッチによって切換えられるモード切換用バルブであり、該モード切換用バルブは、ブーム下降速度ＬＯＷモードが選択されたときには第一制御バルブのみを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流し、ブーム下降速度ＨＩＧＨモードが選択されたときには第一および第二制御バルブを経由して前記排出油を油タンクに流し、そしてブーム自重降下モードが選択されたときには第一制御バルブを中立位置に保持すると共に、第二制御バルブを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すように弁切換えがなされるものであることを特徴とする請求項１記載の作業機械におけるブームシリンダ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。
尚、スティック６の先端部には、油圧ショベル１の行う作業内容に応じて、前記バケット７に替えてブレーカ、クラムシェル（何れも図示せず）等の種々の作業用アタッチメントが取付けられる。
【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を上昇せしめ、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を下降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、モード切換用バルブ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、前記モード切換用バルブ２０は、第一、第二ソレノイド２０ａ、２０ｂを備えた電磁式の三位置切換弁であって、両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されていない状態では、下降側パイロットラインＦの圧力を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に入力し、かつ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に導通させる中立位置Ｎに位置しているが、第一ソレノイド２０ａに通電されると、下降側パイロットラインＦの圧力を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に入力する第一位置Ｘに切換る。また、第二ソレノイド２０ｂに通電されると、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、かつ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を油タンク１３に導通させる第二位置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モード選択スイッチであって、該モード選択スイッチ２２は、前記モード切換用バルブ２０の第一、第二ソレノイド２０ａ、２０ｂに電気的に接続されている。そして、このモード選択スイッチ２２は、「ブーム下降速度ＬＯＷ」と「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」と「ブーム自重降下」とを任意に選択できるようになっているが、該モード選択スイッチ２２が「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットされている場合には、前記モード切換用バルブ２０の両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されず、また「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」にセットされている場合には第一ソレノイド２０ａに通電され、さらに「ブーム自重降下」にセットされている場合には第二ソレノイド２０ｂに通電されるように設定されている。
尚、図２中、２３はロッド側ラインＢから油タンク１３に至るリリーフ油路に設けられるラインリリーフ弁である。
【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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットする。該モード選択スイッチ２２が「ブーム下降速度ＬＯＷ」にセットされている状態では、前述したようにモード切換用バルブ２０の両ソレノイド２０ａ、２０ｂに通電されないため、モード切換用バルブ２０は中立位置Ｎに位置していて、下降側パイロットラインＦの圧力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に入力されると共に、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は油タンク１３に導通している。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、「ブーム下降速度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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度ＨＩＧＨ」にセットする。これにより、モード切換用バルブ２０の第一ソレノイド２０ａに通電されて、モード切換用バルブ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に入力する第一位置Ｘに切換る。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、「ブーム下降速度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】
さらに、バケット７を地面に沿って前後移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行う場合や、ブレーカによる砕石作業を行う場合、あるいはクラムシェルで物をすくい上げる作業を行うような場合には、モード選択スイッチ２２を「ブーム自重降下」にセットする。これにより、モード切換用バルブ２０の第二ソレノイド２０ｂに通電されて、モード切換用バルブ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、かつ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を油タンク１３に導通させる第二位置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、第二ブーム用制御バルブ１５の下降側パイロットポート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、第二ブーム用制御バルブ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。一方、第一ブーム用制御バルブ１４は中立位置Ｎに保持される。この状態では、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８のロッド側油室８ｂへの圧油供給はないが、該ロッド側油室８ｂには、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、第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１３に流れる。
つまり、「ブーム自重降下」にセットされている状態でブーム下降側に操作すると、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８への圧油供給はないが、ロッド側油室８ｂには、ヘッド側油室８ａからの排出油が再生油として供給されると共に、ヘッド側油室８ａからの排出油の残りは、第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１３に流れることになる。そしてこの状態では、ブーム５は、バケット５やブレーカ２３、クラムシェル等の作業用アタッチメントが地面や岩等に接当して下降規制されるまで、フロントアタッチメント４の重量により自重降下することになる。而してバケット７を地面に沿って前後移動させて平坦地に転がる岩の除去作業を行う場合に、ブーム操作に細心の注意を払わなくても、ブーム５が自重降下することでバケット７を接地状態に保持できる。またブレーカ作業を行う場合に、ブレーカは、フロントアタッチメント４の自重で下方に押し付けられることになって、砕石作業に必要に推力を得ることができる。さらにまたクラムシェルで物をすくい上げる作業を行う場合には、ブーム５は、クラムシェルが物に当接するまで自重降下し、当接すると自動的に停止することになる。
【００１８】
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、モード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度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、またモード選択スイッチ２２を「ブーム下降速度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。さらに、モード選択スイッチ２２を「ブーム自重降下」にセットした状態でブーム下降側に操作すれば、ブーム５は、フロントアタッチメント４の重量により自重降下することになる。
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、また、バケット７による平坦地の岩の除去作業や、ブレーカ２３による砕石作業、あるいはクラムシェルによるすくい上げ作業を行うような場合には、ブーム５を自重降下させることができることになって、操作性、作業性が向上する。さらに、ブーム５を自重降下させる場合には、油圧ポンプ１１、１２からブームシリンダ８への圧油供給はないので、消費燃料の軽減に寄与できると共に、ブーム下降と他の油圧アクチュエータとの複合操作時には、ポンプ流量がブームシリンダ８にとられてしまうことがないため、複合作動時における他の油圧アクチュエータの作動速度の低下を回避できる。
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加、およびブーム自重降下時におけるヘッド側油室８ａから油タンク１３への油排出は、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、一つのバルブで複数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。
【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 モード切換用バルブ
２２ モード選択スイッチ
Ｄ 再生用ライン
Claims (2)
- ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、
第一の油圧ポンプを圧油供給源とし、操作具操作に基づいてブームシリンダのヘッド側ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う作動位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在な第一制御バルブと、
第二の油圧ポンプを圧油供給源とし、ブームシリンダの各油室のうちブームの重量を保持する重量保持側の油室に対する圧油供給制御を行う第二制御バルブと、
重量保持側の油室からの排出油を他方の油室に供給する再生用回路とを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、
該油圧制御回路に、操作具操作に拘わらず第一制御バルブを中立位置に保持することができる中立保持手段を設け、
さらに前記第二制御バルブに、重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すための排出制御手段を設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。 - 中立保持手段は、モード選択スイッチ２２によって切換えられるモード切換用バルブ２０であり、該モード切換用バルブ２０は、ブーム下降速度ＬＯＷモードが選択されたときには第一制御バルブのみを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流し、ブーム下降速度ＨＩＧＨモードが選択されたときには第一および第二制御バルブを経由して前記排出油を油タンクに流し、そしてブーム自重降下モードが選択されたときには第一制御バルブを中立位置に保持すると共に、第二制御バルブを経由して重量保持側の油室からの排出油を油タンクに流すように弁切換えがなされるものであることを特徴とする請求項１記載の作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
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