JP4855905B2 - 油圧回路 - Google Patents

Description

本発明は、複数の油圧シリンダを使用して作業を行なう作業機械用アタッチメントの油圧回路に関する。

従来、油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータに圧油を送り込む作業機械の中に、複数のアクチュエータに圧油を送り込む油圧回路を、直列回路から並列回路に、若しくは並列回路から直列回路に、作業途中で変更している作業機械がある。そして、その１つに、ボルトを締結するための複数の油圧モータに油圧ポンプから圧油を送り込み、複数個のボルトを締結するボルト締結装置（特許文献１）がある。

このボルト締結装置は、最初は油圧回路を直列回路にして複数の油圧モータに圧油を送り込みボルトを締結する。そして、ボルトの締結が１箇所完了した時点で、その油圧モータの負荷の上昇を検出して油圧回路を並列回路に変更し、ボルトの締結を完了させるものである。これにより、このボルト締結装置では、最初は直列回路によって複数個のボルトを締結する油圧モータを同期運転させ、ボルトの締結が１箇所完了した時点で、並列回路に変更して油圧モータを個別運転させることにより、先に締結されたボルトが他のボルトの締結の負荷にならないようにしており、全てのボルトの締結を完了させることが可能となっている。

特開平０６−７９５５３号公報

上述したような作業機械では、複数のアクチュエータに圧油を送り込む油圧回路を、作業中に直列回路の形態と並列回路の形態とで変更しており、このように油圧回路の形態を変更することによって、作業機械が行なう作業にとって最も好適な圧油の流れを提供している。そして、作業効率や作業精度を向上させることが可能となっている。

しかしながら、上述したような作業機械の油圧回路は、その作業工程の中で自動的に直列回路から並列回路へ、若しくは並列回路から直列回路へとその形態を変更するものである。つまり、この油圧回路では、並列回路、若しくは直列回路どちらかの形態に固定して、その形態のみで使用を続けることは困難であった。

これに対し、圧油を送り込む油圧ポンプの性能が向上してきた昨今、１つの油圧回路で、直列回路と並列回路が途中で自動的に変更するのではなく、油圧ポンプの性能に応じて、直列回路の形態か並列回路の形態、どちらかに油圧回路の形態を固定して使用したいとの要望が高まってきている。

特に、搭載される油圧ポンプの性能向上が著しい建設用作業機械に取り付けられる作業機械用アタッチメントの油圧回路では、建設用作業機械の性能に合わせて油圧回路の形態を変更し、作業機械用アタッチメントを汎用化したいとの要望が強くなされている。

本発明は、上記のような種々の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、単一の油圧回路で、その形態を直列回路、若しくは並列回路に変更し、その状態を固定したまま使用可能な油圧回路を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の油圧回路では、第１、及び第２の油圧シリンダと、前記第１、及び第２の油圧シリンダと油圧ポンプを接続する回路配管とを備え、油圧ポンプによって前記油圧シリンダに圧油を送り込まれる油圧回路であって、前記回路配管は、前記第１、及び第２の油圧シリンダ双方の、ピストンのヘッド側とロッド側とにそれぞれ接続され、当該回路配管の圧油の流路を切り替える流路切り替え弁と、当該流路切り替え弁の切り替え動作を変更する回路切り替え弁とを有し、前記第１、及び第２の油圧シリンダの前記ロッド側に前記油圧ポンプから圧油を送り込む形態として、前記第１、及び第２の油圧シリンダ双方の前記ロッド側に同時に圧油を送り込む並列形態と、前記第１の油圧シリンダには、前記油圧ポンプから圧油を送り込み、前記第２の油圧シリンダには前記第１の油圧シリンダの前記ヘッド側から圧油が送り込まれる直列形態との２つの形態を有しており、前記回路切り替え弁によって、前記形態を、前記並列形態、若しくは前記直列形態のどちらかに固定できることを特徴としている。

これにより、本発明の油圧回路では、第１、及び第２の油圧シリンダのロッド側に油圧ポンプから圧油を送り込む形態を、直列形態と並列形態とで変更することが可能となり、さらに、この形態を固定することが可能となる。

また、本発明の油圧回路では、前記流路切り替え弁には、前記直列形態時に使用する分流弁が配設されていることを特徴としている。また、本発明の油圧回路では、前記分流弁は、前記第２の油圧シリンダに必要な量の圧油を流入させ、不必要な圧油は、油槽へと流出させるように、当該分流弁の分流比によって流入する圧油を分流することを特徴としている。

これにより、本発明の油圧回路では、直列態様で圧油を送り込む際に、第１の油圧シリンダから第２の油圧シリンダへと送り込まれる圧油を必要量だけ送り込むことが可能となるので、第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダの移動を同期させることが可能となる。

また、本発明の油圧回路では、前記流路切り替え弁は、前記回路配管の油圧を検知して切り替わることを特徴としている。これにより、本発明の油圧回路では、油圧ポンプから圧油を送り込むだけで自動的に流路が切り替わるので、油圧回路内の圧油の流れに応じて最も好適な形態を提供することが可能となる。

また、本発明の油圧回路では、前記回路切り替え弁は、可変絞り弁であることが好適である。若しくは、本発明の油圧回路では、前記可変絞り弁は、ストップバルブであることが好適である。そして、本発明の油圧回路では、前記流路切り替え弁は、前記回路切り替え弁を開くことによって、並列流路、中立流路の２つの流路に切り替わる態様となり、前記回路切り替え弁を閉じることによって、前記並列流路、前記中立流路、直列流路の３つの流路に切り替わる態様となることを特徴としている。

これにより、本発明の油圧回路では、可変絞り弁を開閉するだけで直列形態と並列形態とを変更することが可能となるので、形態を変更することが容易となり、流路の切り替えのタイミングを調整することも可能となる。

また、本発明の油圧回路では、前記可変絞り弁は、リリーフバルブであっても良い。これにより、本発明の油圧回路では、直列形態と並列形態とを油圧によって自動的に変更することが可能となる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。すなわち、本発明によれば、回路切り替え弁の開閉を切り替えるだけで、油圧回路の第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダに圧油を送り込む態様を、並列態様と直列態様とに変更することが可能となる。そして、この回路切り替え弁の開閉が切り替わらない限り、第１の油圧シリンダ、第２の油圧シリンダに圧油を送り込む態様を固定しておくことができる。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態の一つである油圧回路を備えた作業機械用アタッチメントの一つである破砕機１を、油圧ショベルカー（作業機械）２０に取り付けた状態を示す図である。図１に示すように、破砕機１は、油圧ショベルカー２０に取り付けられて構造物４０を破砕するための建設用作業機械であり、一対のアーム２と、それぞれのアーム２に対応する２つの油圧シリンダ３と、一対のアーム２と２つの油圧シリンダ３を支持するフレーム４と、このフレーム４を回動可能に支持するブラケット５とを備えている。

そして、破砕機１は、油圧ショベルカー２０の作業アーム３０の先端部にブラケット５を介して取り付けられ、油圧ショベルカー２０の油圧シリンダ側配管４１ａ、４１ｂが、ブラケット５に設けられたシリンダ用圧油供給口５２に接続される。次に破砕機１の構成について、図２を用いて説明する。

図２は、破砕機１の詳細を示す図である。先に述べたように、破砕機１は、一対のアーム２と、それぞれのアーム２に対応する２つの油圧シリンダ３と、一対のアーム２と２つの油圧シリンダ３を支持するフレーム４と、このフレーム４を回動可能に支持するブラケット５とを備えている。また、一対のアーム２は、線対称に配置されており、それぞれに対応する２つのフレーム取付ピン７によって、フレーム４に回動可能に支持され、油圧シリンダ接続ピン８によってそれぞれ対になる油圧シリンダ３に回動可能に接続されている。

アーム２は、略三角形状の部材であり、先端部にコンクリートを破砕するための先端破砕爪２ａが設けられている。そして、フレーム取付ピン７によって回動可能に支持されている付近に、剪断刃２ｂがボルト等によって取り付けられ、先端破砕爪２ａと剪断刃２ｂとの中間部に、中間破砕爪２ｃが設けられている。

油圧シリンダ３は、略円筒形状のピストンロッド３ａと略円筒形状のシリンダ外筒３ｂとを備えている。ピストンロッド３ａは、フレーム４のブラケット５側に回動可能に支持されている。そして、シリンダ外筒３ｂのピストンロッド３ａが挿入されている反対側は、油圧シリンダ接続ピン８によってアーム２に接続されている。尚、油圧シリンダ接続ピン８は、アーム２のフレーム取付ピン７が取り付けられている場所より外側に取り付けられている。

フレーム４は、平面が略矩形状の支持部４ａと、ブラケット５に回動可能に装着される環状フランジ４ｂとを備えている。この支持部４ａは、一対のアーム２をそれぞれのアーム２に対応するフレーム取付ピン７によって回動可能に支持し、２つの油圧シリンダ３のそれぞれのピストンロッド３ａを回動可能に支持している。そして、支持部４ａは、環状フランジ４ｂの回動に合わせて、一緒に回動する態様となっている。

ブラケット５は、破砕機１を固定する本体部５ａと、フレーム４と接続する環状フランジ５ｂとを備えており、本体部５ａには、回動ピン３４等を取り付けるための取付孔５ｃが設けられている。さらに、本体部５ａには、シリンダ用圧油供給口５２が設けられている。

この態様で、破砕機１は、作業アーム３０のバケットシリンダ３０ａが伸縮することによって、回動ピン３４を回動中心として図１に示すＸ１、Ｙ１方向へと回動し、油圧ショベルカー２０より油圧シリンダ側配管４１ａ、４１ｂを介して油圧シリンダ３へと圧油が送り込まれることによって、油圧シリンダ３を伸縮させてアーム２を開閉させる。そして、アーム２を構造物４０の端部から挟み込ませ、アーム２を閉じて当接位置に集中して荷重をかけることにより、構造物４０の一部を破砕する。次に、本実施形態の特徴的な油圧回路について図３を用いて説明する。

図３は、破砕機１と油圧ショベルカー２０とで構成されている、本実施形態の油圧回路６０の概要図である。図３に示すように、油圧回路６０の油圧ショベルカー２０側には、油を蓄えて置くための油槽２１と、油圧ポンプ２２と、方向切り替え弁２４と、リリーフ弁２６とを備えている。また、油圧回路６０の破砕機１側には、アーム２の閉じ動作を増速させるための増速回路１１と、油圧回路６０の油圧ポンプ２２から油圧シリンダ３までの圧油の流れを切り替える本実施形態の特徴的な部分である回路切り替え機構１２と、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２の２本の油圧シリンダ３とを備えている。

油圧ポンプ２２は、油槽２１に蓄えられた油を第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２に送り込む油圧ポンプである。この油圧ポンプ２２には、リリーフ弁２６が設けられており、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２の回路配管等にかかる圧力が設定値を超えないように保護している。

方向切り替え弁２４は、油圧ポンプ２２から第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２への圧油の送り込みを切り替える為の弁である。この方向切り替え弁２４は、平行流路２４ａ、中立流路２４ｂ、交差流路２４ｃ、との３つの流路を備えており、この流路を切り替えることによって、油圧シリンダ側配管４１ａ、４１ｂの内、どちらの配管から圧油を送り込むかを選ぶ態様となっている。

増速回路１１は、増速油路切り替え弁１１０と、逆止弁付きリリーフ弁１１１と、増速用戻り油路１３１とを備えており、増速油路切り替え弁１１０側と逆止弁付きリリーフ弁１１１とは、切り替え用パイロット管１１２によって接続されている。そして、増速用戻り油路１３１には、油圧シリンダ側配管４１ｂ側から圧油が流入しないように逆止弁１１３が配設され、切り替え用パイロット管１１２にはシャトル弁１１４が配設されている。

この、増速切り替え弁１１０は、増速油路１１０ａと通常油路１１０ｂとの２つの油路を備えており、パイロット圧が作用していない初期状態では増速油路１１０ａが、油圧シリンダ側配管４１ａに接続されている。そして、切り替え用パイロット管１１２のパイロット圧によって、通常油路１１０ｂへと切り替えられる。

回路切り替え機構１２は、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２への圧油の油路を切り替える油路切り替え弁（流路切り替え弁）１２１を備えており、この油路切り替え弁１２１は、直列油路（直列流路）１２１ａ、中立油路（中立流路）１２１ｂ、及び並列油路（並列流路）１２１ｃの３つの油路を備えている。そして、この油路切り替え弁１２１の直列油路１２１ａ、中立油路１２１ｂ、及び並列油路１２１ｃにはそれぞれ分流弁１７０が配設されており、この油路切り替え弁１２１によって、油圧シリンダ側配管４１ａ、４１ｂを介して送り込まれる圧油は、ロッド側配管（回路配管）４１ａ１、４１ａ２、ヘッド側配管（回路配管）４１ｂ１、４１ｂ２を介して、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２へと振り分けられる。

また、油路切り替え弁１２１には、左右に付勢用バネ１２２が配設されており、直列油路１２１ａ側には、ヘッド側配管４１ｂ１側のパイロット圧を入力するための第１切り替え用パイロット管１２３ａが接続され、並列油路１２１ｃ側には、ヘッド側配管４１ｂ２側のパイロット圧を入力するための第２切り替え用パイロット管１２３ｂと、油圧シリンダ側配管４１ａ側のパイロット圧を入力するための第３切り替え用パイロット管１２３ｃが接続されている。

そして、第１切り替え用パイロット管１２３ａと第２切り替え用パイロット配管１２３ｂには、ヘッド側配管４１ｂ１、４１ｂ２から急激に流入する、高いパイロット圧から油路切り替え弁１２１を保護するために、ダンパ１２４が配設されており、第３パイロット管１２３ｃには、ヘッド側配管４１ｂ２から油圧シリンダ側配管４１ａ側に圧油が流入しないように逆止弁１２５が配設され、さらに可変絞り弁（回路切り替え弁）１２６が配設されている。

可変絞り弁１２６は、第３切り替え用パイロット管１２３ｃに油圧シリンダ側配管４１ａ側のパイロット圧の入力することを遮断するための弁である。この可変絞り弁１２６を絞ると第３切り替え用パイロット管１２３ｃが閉じられ、第３切り替え用パイロット管１２３ｃへの油圧シリンダ側配管４１ａ側からのパイロット圧の入力が遮断される。逆に可変絞り弁１２６を緩めると第３切り替え用パイロット管１２３ｃが開かれ、第３切り替え用パイロット管１２３ｃに油圧シリンダ側配管４１ａ側のパイロット圧の入力が許可される。そして、この可変絞り弁１２６は、一定量緩めると、この可変絞り弁１２６を流れる単位時間当たりの圧油の流量が、ダンパ１２４を流れる単位時間当たりの圧油の流量よりも多くなるように設定されている。

分流弁１７０は、流入する圧油を分流比で分流し、２方向に流出する弁である。本実施形態の分流弁１７０は、２枚の薄刃オリフィスを使用しており、分流弁１７０の分流比は、薄刃オリフィスに設けられた孔径によって決められる。そして、分流比を変更する場合には、孔径の異なる薄刃オリフィスに交換する。なお、本実施形態の回路切り替え機構１２では、この分流弁１７０は、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に直列態様で圧油を送り込む際にのみ圧油を分流し、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２に並列態様で圧油を送り込む場合には、一方にのみ圧油を流し、他方へは圧油を流さないように制御される。

この薄刃オリフィスは、粘度抵抗等によって円周に圧油の温度や圧力等の抵抗を受けるが、耐熱性があり、孔の長さが短いため影響を受ける場所が短くなるので、圧油の温度や圧力等の抵抗による影響を受け難くなっている。その為、温度等の影響によって孔径のサイズが変更し難い。従って、本実施形態の分流弁１７０は、上記の薄刃オリフィスを使用していることから、高温、高圧の圧油が流入するような場合であっても、高精度に分流比を維持することが可能となっている。

尚、本実施形態では、ダンパ１２４も上述した薄刃オリフィスを使用しており、高温、高圧の圧油が流入するような場合であっても、確実に油路切り替え弁１２１を保護することが可能となっている。また、油路切り替え弁１２１は、パイロット圧が入力されていない場合、付勢バネ１２２によって常に中立油路１２１ｂに維持される態様となっている。次に、本実施形態の油圧回路６０の動作について、図３〜６を用いて説明する。

図４は、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際の油圧回路６０の図、図５は、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を並列形態で送り込む際の油圧回路６０の図、図６は、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を直列形態で送り込む際の油圧回路６０の図である。

まず、図３、図４を用いて、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際の油圧回路６０について説明する。第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む場合、まず、方向切り替え弁２４を平行流路２４ａに切り替える。これにより、油圧ポンプ２２から送り出される圧油は、油圧シリンダ側配管４１ｂへと送り込まれ、油路切り替え弁１２１へと到達する。

油路切り替え弁１２１は、最初は中立油路１２１ｂに維持されているので、油圧シリンダ側配管４１ｂから送り込まれた圧油は、ヘッド側配管４１ｂ２へと送られ、ヘッド側室３２ｂ２へと送り込まれる。この時、ヘッド側配管４１ｂ２のパイロット圧が第２切り替え用パイロット管１２３ｂを介して油路切り替え弁１２１の並列油路１２１ｃ側に入力されるので、油路切り替え弁１２１は、このパイロット圧によって、中立油路１２１ｂから並列油路１２１ｃへと切り替わる。これにより、油圧シリンダ側配管４１ｂから送り込まれた圧油は、ヘッド側配管４１ｂ１、４１ｂ２へと送られ、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２へと同時に送り込まれる。

また、油路切り替え弁１２１が、並列油路１２１ｃへと切り替わるとヘッド側配管４１ｂ１のパイロット圧が、第１切り替え用パイロット管１２３ａに入力され、油圧シリンダ側配管４１ａのパイロット圧が、可変絞り弁１２６が開いている場合のみ第３切り替え用パイロット管１２３ｃに入力される。

しかしながら、ヘッド側配管４１ｂ１に送り込まれる圧油は、油圧シリンダ側配管４１ｂから並列油路１２１ｃの分岐流路１２１ｃ１を介して送り込まれているため、この分岐流路１２１ｃ１を通過する際の圧力損失によって圧力が失われている。そのため、ヘッド側配管４１ｂ１のパイロット圧は、分岐流路１２１ｃ１を通過する際に失われる圧力の分だけヘッド側配管４１ｂ２のパイロット圧より低くなる。また、油圧シリンダ側配管４１ａには、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１から排出された圧油が流入しているのみであるので、油圧シリンダ側配管４１ａのパイロット圧はヘッド側配管４１ｂ２のパイロット圧より低くなる。

従って、本実施形態では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む場合、油路切り替え弁１２１を並列油路１２１ｃに維持できる。尚、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む場合には、油圧回路６０は、可変絞り弁１２６を開いていても、閉じていても、どちらの場合でも同じ動作となる。

また、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際には、図３に示す増速回路１１によって、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のピストンロッド３１ａ、３２ａの移動を増速することが可能となっており、これによって破砕機１では、アーム２の閉じ動作を増速させることが可能となっている。以下、この油圧回路６０の増速回路１１の動作について説明する。

第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１から排出された圧油は、油圧シリンダ側配管４１ａに流入し、増速回路１１へと流入する。増速回路１１では、油圧シリンダ側配管４１ａの圧油の流れを増速油路切り替え弁１１０によって切り替えており、初期状態は、増速油路１１０ａに接続されているため、油圧シリンダ側配管４１ａに流入した圧油は、増速油路１１０ａを介して増速用戻り油路１３１へと流入し、油圧シリンダ側配管４１ｂへと流入する。

これにより、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２には、油圧ポンプ２２が送り込まれた圧油と、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１から排出された圧油とが送り込まれることになる。そのため、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に送り込まれる単位時間当たりの圧油の量は、本来であれば油圧ポンプ２２から送り出される量だけになるが、増速回路１１によってロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１から排出された圧油の分だけ増加するため、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動を増速することができる。

しかし、増速回路１１によって、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動を増速している間、ピストンロッド３１ａ、３２ａは、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２の断面積が、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１よりピストンロッド３１ａ、３２ａのロッド部の分だけ大きくなるため、このロッド部の断面積の分だけ力が作用してロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１方向に移動する。そのため、ピストンロッド３１ａ、３２ａに作用する力は、ロッド部の断面積分しかなく力が小さい。

そこで、アーム２が構造物４０に当接した場合には、増速回路１１は、増速を解除するようになっている。アーム２が構造物４０に当接した場合、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動で負荷が発生する。そのため、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に送り込まれていた圧油にも負荷が発生し、油圧シリンダ側配管４１ｂの圧力が高くなる。すると油圧シリンダ側配管４１ｂのパイロット圧が増速回路１１の逆止弁付きリリーフ弁１１１に入力され、この逆止弁付きリリーフ弁１１１から切り替え用パイロット管１１２とシャトル弁１１４とを介して増速油路切り替え弁１１０へとパイロット圧が入力される。

これにより、増速油路切り替え弁１１０は、増速油路１１０ａから通常油路１１０ｂへと切り替わり、油圧シリンダ側配管４１ａに流入していた圧油は、油槽２１へと流入することになる。したがって、ピストンロッド３１ａ、３２ａは、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２の全断面積分の力が作用して、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１方向に移動することになるので、ピストンロッド３１ａ、３２ａを介してアーム２に大きな力を伝達することが可能となる。

つまり、増速回路１１は、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動に力が必要な場合には、増速を解除して、ピストンロッド３１ａ、３２ａの奏する力を大きくし、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動に力が不必要な場合には、送り込む圧油の量を増加させて、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度を増速することが可能である。

尚、この増速回路１１は、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際にのみ使用可能であり、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む際には使用不可能である。ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際、圧油を送り込むヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２の断面積が、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１よりピストンロッド３１ａ、３２ａのロッド部の分だけ大きくなるため、このロッド部の分だけ力が作用して、ピストンロット３１ａ、３１ｂをロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１方向に押していく。そのため、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１内の圧油が押し出されて、油圧シリンダ側配管４１ａへと流出するので、これを増速回路１１により油圧シリンダ側配管４１ｂへと流入させることが可能となる。

これに対し、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む際には、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１の断面積が、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２の断面積よりロッド部の分だけ小さくなるので、ヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２の油を押し出すことができない。そのため、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む際には、増速回路１１では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のピストンロッド３１ａ、３２ａの移動を増速することは不可能である。

本実施形態の油圧回路６０では、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む際にも、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度を増速することが可能となっている。この点については、後に図６を用いて詳細に説明する。

次に、図３、図５を用いて、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、並列形態で送り込む際の油圧回路６０について説明する。

第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を並列形態で送り込む場合、回路切り替え機構１２の可変絞り弁１２６を、この可変絞り弁１２６を流れる圧油の単位時間当たりの流量が、ダンパ１２４における単位時間当たりの圧油の流量よりも多くなるように開いておく。そして、方向切り替え弁２４を交差流路２４ｃに切り替える。これにより、油圧ポンプ２２から送り出される圧油は、油圧シリンダ側配管４１ａへと送り込まれ、増速回路１１へと到達する。

次に、増速回路１１では、油圧シリンダ側配管４１ａのパイロット圧が、切り替え用パイロット管１１２によってシャトル弁１１４へと入力されると、そのパイロット圧が増速油路切り替え弁１１０へと入力される。そして、このパイロット圧により、増速油路切り替え弁１１０は、増速油路１１０ａから通常油路１１０ｂへと切り替えられる。これにより、油圧シリンダ側配管４１ａへと送り込まれた圧油は、油路切り替え弁１２１へと到達する。

油路切り替え弁１２１は、最初は中立油路１２１ｂに維持されているので、油圧シリンダ側配管４１ａから送り込まれた圧油は、ロッド側配管４１ａ１へと送られ、ロッド側室３１ｂ１へと送り込まれる。この時、油圧シリンダ側配管４１ａのパイロット圧が第３切り替え用パイロット管１２３ｃを介して可変絞り弁１２６に入力され、可変絞り弁１２６に入力されたパイロット圧は、そのままダンパ１２４へと到達する。

このとき、可変絞り弁１２６は、この可変絞り弁１２６を流れる圧油の単位時間当たりの流量が、ダンパ１２４における単位時間当たりの圧油の流量よりも多くなるように開かれているため、可変絞り弁１２６とダンパ１２４との間では、ダンパ１２４が抵抗となり圧力が発生することになる。そして、この圧力が、油路切り替え弁１２１の並列油路１２１ｃ側に入力されるので、油路切り替え弁１２１は、この圧力によって、中立油路１２１ｂから並列油路１２１ｃへと切り替わる。これにより、油圧シリンダ側配管４１ａから送り込まれた圧油は、ロッド側配管４１ａ１、４１ａ２へと送られ、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１へと同時に送り込まれる。

また、油路切り替え弁１２１が、並列油路１２１ｃへと切り替わるとヘッド側配管４１ｂ１のパイロット圧が、第１切り替え用パイロット管１２３ａに入力可能な態様となり、ヘッド側配管４１ｂ２のパイロット圧が、第２切り替え用パイロット管１２３ｂに入力可能な態様となる。

しかしながら、ヘッド側配管４１ｂ１には、第１油圧シリンダ３１のヘッド側室３１ｂ２から排出された圧油が、ヘッド側配管４１ｂ２には、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３２ｂ２から排出された圧油が流入しているのみであり、これらの圧油は、ヘッド側配管４１ｂ１、４１ｂ２から、油圧シリンダ側配管４１ｂを介して油槽２１へと送り込まれているだけなので、パイロット圧が発生しない。

従って、本実施形態では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、並列形態で送り込む場合、油路切り替え弁１２１を並列油路１２１ｃに維持できる。ただし、並列形態では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２には、油圧ポンプ２２から送り込まれる圧油のみが均等に送り込まれるため、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度は、油圧ポンプ２２の能力によって決定される。そのため、並列態様では、油圧ポンプ２２の能力向上以外の要素でピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度を増速することは困難である。

そこで、本実施形態の油圧回路６０では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２に圧油を、直列形態で送り込むことによって、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度を増速することが可能となっているので、以下、図３、図６を用いて、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、直列形態で送り込む際の油圧回路６０について説明する。

第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を直列形態で送り込む場合、回路切り替え機構１２の可変絞り弁１２６を閉じておく。そして、方向切り替え弁２４を交差流路２４ｃに切り替える。これにより、油圧ポンプ２２から送り出される圧油は、油圧シリンダ側配管４１ａへと送り込まれ、増速回路１１へと到達する。この後の増速回路１１の動作は並列態様の場合と同じである。そして、油圧シリンダ側配管４１ａへと送り込まれた圧油は、油路切り替え弁１２１へと到達する。

油路切り替え弁１２１は、最初は中立油路１２１ｂに維持されているので、油圧シリンダ側配管４１ａから送り込まれた圧油は、ロッド側配管４１ａ１へと送られ、ロッド側室３１ｂ１へと送り込まれる。この時、可変絞り弁１２６が閉じているため、油圧シリンダ側配管４１ａのパイロット圧は、第３切り替え用パイロット管１２３ｃには入力されない。

そして、ロッド側室３１ｂ１へと圧油が送り込まれるので、ピストンロッド３１ａが、ヘッド側室３１ｂ２方向に移動し、ピストンロッド３１ａに押されてヘッド側室３１ｂ２の圧油が、ヘッド側配管４１ｂ１へと流出する。これにより、ヘッド側配管４１ｂ１に圧油が送り込まれるので、このヘッド側配管４１ｂ１のパイロット圧が、第１切り替え用パイロット管１２３ａに入力され、油路切り替え弁１２１の直列油路１２１ａ側に入力される。

従って、油路切り替え弁１２１は、中立油路１２１ｂから直列油路１２１ａへと切り替わるので、油圧シリンダ側配管４１ａから送り込まれた圧油は、ロッド側配管４１ａ１を介してロッド側室３１ｂ１へと送り込まれ、ヘッド側室３１ｂ２からヘッド側配管４１ｂ１へと流出した圧油は、直列油路１２１ａの分流弁１７０によって分流される。そして、分流された圧油の一方はロッド側配管４１ａ２へと送り込まれ、分流された圧油のもう一方は油圧シリンダ側配管４１ｂへと流出する態様となっている。

この分流弁１７０は、分流比が、〔ロッド側室３２ｂ１の必要油量：ヘッド側室３１ｂ２の収容油量−ロッド側室３２ｂ１の必要油量〕となっているため、分流されてロッド側配管４１ａ２へと送り込まれる圧油は、ロッド側室３２ｂ１を満たす為に必要な量となっており、油圧シリンダ側配管４１ｂには不必要な残りの圧油が流出することになる。

そして、ロッド側配管４１ａ２を介してロッド側室３２ｂ１へと圧油が送り込まれるので、ピストンロッド３２ａが、ヘッド側室３２ｂ２方向に移動し、ピストンロッド３２ａに押されてヘッド側室３２ｂ２の圧油が、ヘッド側配管４１ｂ２へと流出する。このようにして、ロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１にはそれぞれ圧油が送り込まれる。

また、油路切り替え弁１２１が、直列油路１２１ａへと切り替わるとヘッド側配管４１ｂ２のパイロット圧が、第２切り替え用パイロット管１２３ｂに入力可能な態様となる。

しかしながら、ヘッド側配管４１ｂ２には、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３２ｂ２から排出された圧油が流入しているのみであり、これらの圧油は、ヘッド側配管４１ｂ２から、油圧シリンダ側配管４１ｂを介して油槽２１へと送り込まれているだけなので、パイロット圧が発生しない。

従って、本実施形態では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、直列形態で送り込む場合、油路切り替え弁１２１を直列油路１２１ａに維持できる。そして、直列形態では、油圧ポンプ２２から送り込まれる圧油は第１油圧シリンダ３１にのみ送り込まれるので、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、並列形態で送り込む場合に比べて、第１油圧シリンダ３１のロッド側室３１ｂ１に送り込まれる圧油の量が増加する。これにより、第１油圧シリンダ３１のピストンロッド３１ａの移動速度を増速することが可能となる。

さらに、この第１油圧シリンダ３１からピストンロッド３１ａによって押し出された圧油が、第２油圧シリンダ３２に送り込まれ、この圧油によって第２油圧シリンダ３２のピストンロッド３２ａは移動する。そのため、第２油圧シリンダ３２のピストンロッド３２ａの移動速度は、第１油圧シリンダ３１のピストンロッド３１ａの移動速度によって決定されることとなる。従って、ピストンロッド３１ａの移動が増速されることによってピストンロッド３２ａの移動も増速されることになる。これにより、本実施形態の油圧回路６０では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を、送り込む際に、ピストンロッド３１ａ、３２ａの移動速度を増速することが可能となる。

上述した各理由により、本実施形態の油圧回路６０では、可変絞り弁１２６の開閉を切り替えるだけで、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む態様を、並列態様と直列態様とに変更することが可能となる。そして、この可変絞り弁１２６の開閉を切り替えない限り、本実施形態の油圧回路６０では、第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む態様を固定しておくことができる。

従って、本実施形態の油圧回路６０では、油圧ショベルカー２０の油圧ポンプ２２等の性能や使用する環境に応じて、使用者が、直列態様で使用するか、並列態様で使用するか選択することが可能となる。

また、本実施形態の油圧回路６０では、並列態様と直列態様との変更を可変絞り弁１２６によって行っている。そして、並列態様で第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を送り込む際に、中立油路１２１ｂから並列油路１２１ｃへの切り替えは、可変絞り弁１２６とダンパ１２４との孔径の差によって生じる差圧を利用して切り替えている。そのため、可変絞り弁１２６の絞りを調整して、可変絞り弁１２６の孔径を調整することによって、中立油路１２１ｂから並列油路１２１ｃへと切り替わるタイミングを調整することも可能となる。

尚、本実施形態では、第３切り替え用パイロット管１２３ｃのパイロット圧の入力を遮断は、可変絞り弁１２６によって行なっているが、本発明の回路切り替え弁は、これに限定されるものではない。例えば、ストップバルブでもよい。

また、この可変絞り弁１２６は、開閉の切り替えを破砕機１の外側から行えるようにして置くことが好適である。これにより、本実施形態では、破砕機１を油圧ショベルカー２０に取り付けた状態で、可変絞り弁１２６の開閉を切り替えることが可能となるので、作業中に直列態様から並列態様に変更することが可能となる。

また、本実施形態の油圧回路６０では、可変絞り弁をリリーフ弁に変更することにより、直列形態と並列形態とを自動的に変更することも可能となる。

油圧シリンダが複数配設された油圧回路を備えた作業機械用アタッチメントであれば、破砕機に限らず、各種のアタッチメント、例えば、グラップル、鉄骨カッター、木材カッターであっても適用可能である。

本実施形態の油圧回路を備えた破砕機１を油圧ショベルカー２０に取り付けた状態を示す図である。 図１の破砕機１の詳細を示す図である。 図１の破砕機１と油圧ショベルカー２０とで構成される油圧回路６０の概要図である。 図３の油圧回路６０の第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のヘッド側室３１ｂ２、３２ｂ２に圧油を送り込む際の図である。 図３の油圧回路６０の第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を並列形態で送り込む際の図である。 図３の油圧回路６０の第１油圧シリンダ３１、第２油圧シリンダ３２のロッド側室３１ｂ１、３２ｂ１に圧油を直列形態で送り込む際の図である。

符号の説明

１ 破砕機、
２ アーム、
２ａ 先端破砕爪、
２ｂ 剪断刃、
２ｃ 中間破砕爪、
３ 油圧シリンダ、
３ａ ピストンロッド、
３ｂ シリンダ外筒、
４ フレーム、
４ａ 支持部、
４ｂ 環状フランジ、
５ ブラケット、
５ａ 本体部、
５ｂ 環状フランジ、
５ｃ 取付孔、
７ フレーム取付ピン、
８ 油圧シリンダ接続ピン、
１１ 増速回路、
１２ 回路切り替え機構、
２０ 油圧ショベルカー（作業機械）、
２１ 油槽、
２２ 油圧ポンプ、
２４ 方向切り替え弁、
２４ａ 平行流路、
２４ｂ 中立流路、
２４ｃ 交差流路、
２６ リリーフ弁、
３０ 作業アーム、
３０ａ バケットシリンダ、
３１ 第１油圧シリンダ、
３１ａ ピストンロッド、
３１ｂ１ ロッド側室、
３１ｂ２ ヘッド側室
３２ 第２油圧シリンダ、
３２ａ ピストンロッド、
３２ｂ１ ロッド側室、
３２ｂ２ ヘッド側室
３４ 回動ピン、
４０ 構造物、
４１ａ、４１ｂ 油圧シリンダ側配管、
４１ａ１、４１ａ２ ロッド側配管（回路配管）、
４１ｂ１、４１ｂ２ ヘッド側配管（回路配管）、
５２ シリンダ用圧油供給口、
６０ 油圧回路、
１１０ 増速油路切り替え弁、
１１０ａ 増速油路、
１１０ｂ 通常油路、
１１１ 逆止弁付きリリーフ弁、
１１２ 切り替え用パイロット管、
１１３ 逆止弁、
１１４ シャトル弁、
１２１ 油路切り替え弁（流路切り替え弁）、
１２１ａ 直列油路（直列流路）、
１２１ｂ 中立油路（中立流路）、
１２１ｃ 並列油路（並列流路）、
１２１ｃ１ 分岐流路、
１２２ 付勢用バネ、
１２３ａ 第１切り替え用パイロット管、
１２３ｂ 第２切り替え用パイロット管、
１２３ｃ 第３切り替え用パイロット管、
１２４ ダンパ、
１２５ 逆止弁、
１２６ 可変絞り弁（回路切り替え弁）
１３１ 増速用戻り油路、
１７０ 分流弁、

Claims (6)

1. 第１、及び第２の油圧シリンダと、
   前記第１、及び第２の油圧シリンダと油圧ポンプを接続する回路配管とを備え、
   油圧ポンプによって前記油圧シリンダに圧油を送り込まれる油圧回路であって、
   前記回路配管は、
   前記第１、及び第２の油圧シリンダ双方の、ピストンのヘッド側とロッド側とにそれぞれ接続され、
   当該回路配管の圧油の流路を切り替える流路切り替え弁と、当該流路切り替え弁の切り替え動作を変更する回路切り替え弁とを有し、
   前記第１、及び第２の油圧シリンダの前記ロッド側に前記油圧ポンプから圧油を送り込む形態として、
   前記第１、及び第２の油圧シリンダ双方の前記ロッド側に同時に圧油を送り込む並列形態と、
   前記第１の油圧シリンダには、前記油圧ポンプから圧油を送り込み、前記第２の油圧シリンダには前記第１の油圧シリンダの前記ヘッド側から圧油が送り込まれる直列形態との２つの形態を有しており、
   前記回路切り替え弁によって、前記形態を、前記並列形態、若しくは前記直列形態のどちらかに固定できる油圧回路であって、
   前記流路切り替え弁には、前記直列形態時に使用する分流弁が配設され、
   前記分流弁は、前記第２の油圧シリンダに必要な量の圧油を流入させ、不必要な圧油は、油槽へと流出させるように、当該分流弁の分流比によって流入する圧油を分流することを特徴とする油圧回路。
2. 前記流路切り替え弁は、前記回路配管の油圧を検知して切り替わることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路。
3. 前記回路切り替え弁は、可変絞り弁であることを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の油圧回路。
4. 前記回路切り替え弁は、ストップバルブであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の油圧回路。
5. 前記流路切り替え弁は、前記回路切り替え弁を開くことによって、並列流路、中立流路の２つの流路に切り替わる態様となり、前記回路切り替え弁を閉じることによって、前記並列流路、前記中立流路、直列流路の３つの流路に切り替わる態様となることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の油圧回路。
6. 前記回路切り替え弁は、リリーフバルブであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の油圧回路。
   

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