JPS63190903A - 油圧アクチユエ−タの自動速度制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、可変容量形ポンプの吐出圧油により作動す
る複数のアクチュエータのうち、１または複数の油圧ア
クチュエータを作動させる時のみ、その作業内容に適し
た速度に、自動的に吐出油量か変わる油圧回路に関する
。

従来の技術 可変容量形ポンプの吐出圧油を複数の油圧切換弁からな
る油圧切換弁群により切換え、各種作動用の油圧シリン
ダ、油圧モータなどの油圧アクチュエータに供給し、そ
の作動の組合わせによって目的の作業を行う建設機械、
作業用機械は、従来は、それぞれの作業内容に応じた作
業装置の速度か得られるように、油圧ポンプ、油圧アク
チュエータの容量および油圧回路を具えた専用機械が使
用されていたが、近年に至り、作業形態やニーズの変化
にともない、１台の機械を多目的に利用し、しかも専用
機械と同等の能力・性能を有する機械を導入することに
より、機械の稼動率を向上させ、経済性を計ろうとする
傾向が強くなりつつある。

例えば、油圧ショベルの本体をそのまま利用し、フロン
トアタッチメントを、交換することにより、本来、掘削
専用機械てあった油圧ショベルを、クレーン作業用に使
用したり、ウィンチ機能のあるアタッチメントを装着し
、油圧ショベル本体の圧油を使用して油圧ウィンチとし
て使用することがなされている。

このような場合、例えば、旋回速度について考察すると
、油圧ショベルにおける上部旋回体の旋回動作は、１回
の掘削・積込みに対して、少なくとも２回は旋回の起動
・停止は必要であり、しかも、短時間に作動を完了しな
ければ作業能率が上らないので、旋回用の油圧モータに
多量の圧油を供給して旋回速度を早くするような設計と
なっている。ところが、この油圧ショベルの本体にクレ
ーンアタッチメントを装着して、クレーン作業をすると
き、油圧ショベルのときと同様の旋回速度でクレーン作
業をしようとすると、つり上げたつり荷が、遠心力、旋
回惰力に影響されるので、所望の位置決めが非常に困難
であるばかりでなく、不慮の事故をも起こしかねない。

また、油圧ショベルのアーム先端に油圧ウィンチを装着
し、油圧ショベルのパケット作動用の圧油を利用してウ
ィンチを作動させる場合、本来の油圧ショベルのパケッ
ト作動用油圧シリンダへは、一般に、ブームやアーム作
動用の油圧シリンダに比し、少量の圧油しか供給されな
いので、ウィンチの速度を早くしたり１強力にしたりす
ることが困難であった。

このようなことに対応するため、前者の場合は特定の技
量を有する運転者が運転操作に従事したり、後者のとき
は、機械の使用を変更する改造をしたりする以外に、従
来技術では、運転者がその都度、操作装置を操作して、
可変容量ポンプの圧油吐出量を加減することにより油圧
アクチュエータの速度を減速したり、増速したりする方
法がとられていた。

この従来技術の一例を第６図の油圧系統図により説明す
る。この図は、基本的なりローラ式油圧ショベルの油圧
系統図であり、２個のメインポンプと２個の油圧切換弁
群とから構成されており、この油圧ショベルをクレーン
として使用する場合の例である。

図において１０１はメインポンプで、その吐出圧油は油
圧切換弁群Ａに流入し、ブーム第１連用油圧切換弁５．
アーム第２速用油圧切換弁６．パケット用油圧切換弁７
．左走行用油圧切換弁８の何れかが、パイロット弁１０
Ｂの操作レバを操作することにより切換えられると、そ
の油圧切換弁と管路により接続された油圧アクチュエー
タ（図示せず）は作動する。また、１０２は他のメイン
ポンプで、上記と同様、その吐出圧油は油圧切換弁群Ｂ
に流入し、ブーム第２速用油圧切換弁９゜アーム第１速
用油圧切換弁１０．旋回用油圧切換弁ｌｌ、右走行用油
圧切換弁１２により、それぞれの油圧アクチュエータを
作動させるようになっている。３はパイロットポンプで
、その吐出圧油はリリーフ弁１４の作用により規定の圧
力に保持され、管路ｉｌｌを通り、複数のパイロ・ント
弁１０８の油圧源となり、このパイロット弁１０８の何
れかの操作レバを操作することにより、パイロット圧が
パイロット管路（図示なし）を通って各油圧切換弁５．
６．フ、８，９，１０，１１．１２のパイロット油室に
、それぞれ流出入して該当油圧切換弁を切換える。

さらに、管路１１１から分岐した管路１１２は、電磁切
換弁１０フに通じている。この電磁切換弁１０７は、常
時はばねの付勢力によりイ位置にあり、管路１１３に通
じる内部油路は閉路されているが、スイッチ１０９を閉
じ、電源１１０により励磁されると、イ位置から口位置
に切換ねって、内部油路は開路し、その出口ポートは、
イ位置ではタンク４０に通じていた管路１１３によりメ
インポンプ１０１，１０２の流量調節弁σ、Ｄ′のパイ
ロット油室１０４，１０６に通じる。

以上の構成の油圧回路を有する油圧ショベルを、本来の
ショベルアタッチメント付で使用するときは、スイッチ
１０９を開路したまま、パイロット弁１０８の任意の操
作レバを操作して掘削作業を行うのであるか、この状態
の油圧回路のまま、フロントアタッチメントとしてクレ
ーンアタッチメントを装着して、例えば、旋回用油圧切
換弁１１を操作すると、この機械の上部旋回体は、油圧
ショベルの場合と同様に、強力で、す早い旋回がなされ
、クレーン作業には不向きであるばかりではなく、危険
である。

そこで、クレーンアタッチメント装着時には、予め、ス
イッチ１０９を閉路しておいてから操作を開始する。す
参なわち、スイッチ１０９を閉路し、電源１１０か電磁
切換弁１０７を励磁すると、該電磁切換弁はイ位置から
口位置に切換わり、管路１１２，１１３は連通して、パ
イロットポンプ３の吐出圧油は、管路Ｉｌｌ、１１２．
電磁切換弁１０７の口位置油路、管路１１３を通って、
流量調整弁σ、Ｄ′のパイロット油室１０４゜１０６に
導かれ、メインポンプ１０１，１０２の吐出油量を低減
させる。従って、油圧切換弁群Ｂに流入するメインポン
プ１０２からの流入油量は少なく、旋回用油圧切換弁１
１を操作したとき、旋回用油圧アクチュエータに供給さ
れる油量は、油圧ショベル使用時におけるそれよりも少
量で、旋回速度も制限されるので、安全なりレーン作業
ができる。

なお、流量調整弁σ、ｒｆにおけるパイロット油室１０
３，１０５は動力補償用のパイロット油室であり、それ
ぞれのアクチュエータに加わる負荷の大小により変化す
るメインポンプ１０１，１０２の吐出圧力を管路３８，
３９で導き、吐出圧力か増大したとき、ポンプ駆動用の
原動機（図示なし）が過負荷とならないように、吐出油
量の制限を自動的に行うものであるが、前記のパイロッ
ト油室１０４，１０６に信号圧力が加わったときは、メ
インポンプ１．２の吐出圧力には関係なく、その吐出油
量はこの信号圧力に従い増減する。

第７図は、流量調整弁σ、Ｄ″によって制御されるメイ
ンポンプ１０１，１０２の吐出油量、吐出圧力の関係を
線図により示しており、吐出圧力がＰ、以下のときは最
大の吐出油量Ｑ１を保持するが。

吐出圧力かＰ。を越え、規定の最大圧力Ｐ１に近づくに
従い、吐出油量はＱ、からＱ。へと減少していく。

また、スイッチ１０９を閉路すると、吐出圧力Ｐか低い
ときでも最大吐出油量はｑｌよりも減量されたＱ２とな
り、前述の旋回速度も遅くなる。

発明が解決しようとする問題点 油圧アクチュエータの速度を、本来の性能以外の速度に
制御するために、前述のような従来技術によるメインポ
ンプの吐出油量の増減操作を、運転者からの操作信号に
より行う方法にすると、メインポンプの吐出油量は速度
制御をしようとする油圧アクチュエータに必要な油量に
設定してしまうので、その油圧アクチュエータを使用し
ないときにおいても、上記メインポンプ系列の油圧切換
弁群に属する油圧切換弁で作動する他の油圧アクチュエ
ータの速度も制御され、作業能率が低下したり、危険を
ともなう結果となる。また、所定の油圧アクチュエータ
を作動させる毎に、メインポンプの吐出量を増減させる
操作を、その都度、行うことは運転操作か煩雑となり、
誤操作の原因ともなる。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するため、この発明は次のような構
成としている。すなわち、 イ、メインポンプに、動力補償用以外に、その吐出油量
を、外部からの信号圧力により増減させるパイロット油
室を有する流量調整弁を設け、口、上記、メインポンプ
の吐出圧油か流入する油圧切換弁群に属し、速度の制御
をしようとする油圧アクチュエータ用の油圧切換弁の２
つの操作用パイロット油室に通しる管路のうち、何れか
高圧側のパイロット圧を選択して取出すシャトル弁を設
け、 ハ、上記シャトル弁と流量調整弁のパイロット油室とを
連通ずる管路の途中に、常時は、内蔵したばねの付勢力
により、前記シャトル弁からの管路を閉路し、流量調整
弁のパイロット油室からの管路をタンクに連通させ、外
部からの電気信号によりシャトル弁と流量調整弁のパイ
ロット油室に通じる管路な連通させる機能をもった電磁
切換弁を設け、 二１Ｍ転席近くに、上記電磁切換弁を容易に切換えるこ
とのできるスイ・ンチを設ける。

作　　　用 油圧アクチュエータの速度を本来の性能よりも増減して
作動させようとするとき、例えば、フロントアタッチメ
ントをショベルアタッチメントから、クレーンアタッチ
メントに変更し、旋回速度のみ低減させて使用したいと
きは、運転席付近のスイッチを閉路し電磁切換弁に電気
信号を供給しておいて旋回操作を開始すると、旋回用油
圧切換弁の２つの操作用パイロット油室の何れかにパイ
ロット圧か発生するので、そのパイロット圧はシャトル
弁を経て電磁切換弁の切換通路を通り、メインポンプの
流量調整弁のパイロット油室に信号圧力として達する。

その結果、旋回操作をしているときだけ、自動的に、メ
インポンプの吐出°油量は減少し、旋回用油圧切換弁が
属する油圧切換弁群に流入する油量は減じ、従って、旋
回用油圧アクチュエータに流入する油量は少量となり、
旋回速度は低減する。

次いで、旋回操作を中止すると、流量調整弁のパイロッ
ト油室は、電磁切換弁の切換通路、シャトル弁、旋回操
作用のパイロット弁を介してタンクに連通し、圧力信号
は消滅するので、メインポンプの吐出油量は、自動的に
、本来の油量に復帰する。このとき、旋回操作以外の操
作、例えば、ブーム作動操作をすると、前記流量調整弁
のパイロット油室はタンクに連通したままの状態を保持
しているので、メインポンプの吐出油量は本来の性能の
ままで、ブーム用油圧アクチュエータの作動速度は変ら
ない。

フロントアタッチメントとして、ショベルアタッチメン
トを装着して掘削作業などに従事するときは、運転席付
近のスイッチを開路しておくと、流量調整弁のパイロウ
ド油室は、常に、電磁切換弁を介してタンクに連通し、
圧力信号は発生しないので、メインポンプの吐出油量は
本来の性能油量のままである。

実　　　施　　　例 この発明の実施例を１図によって詳述する。第１図は、
クローラ式油圧ショベルの油圧回路に。

この発明の自動速度制御回路を設けた電気・油圧回路図
であり、−例として、油圧切換弁群Ａにウィンチ（図示
せず）用油圧切換弁１３を付加し。

油圧切換弁群Ｂの旋回用油圧切換弁１１とともに、これ
ら２つの油圧切換弁を作動させたときのみ、それぞれの
属する油圧切換弁群に流入するメインポンプ１．２の吐
出油量を増量または減量させるようにしたものである。

図において、３は、パイロット弁１５．１６を含む各操
作系の油圧源となるパイロットポンプであり、その吐出
圧油はリリーフ弁１４の作用により定圧を保持し、管路
２６、さらに分岐して管路２７．２８．２９などに圧油
を供給する。油圧切換弁群Ａはブーム第１連用油圧切換
弁５．アーム第２速用油圧切換弁６．パケット用油圧切
換弁７、左走行用油圧切換弁８．ウィンチ用油圧切換弁
１３から構成され、油圧切換弁群Ｂはブーム第２速用油
圧切換弁９．アーム第１速用油圧切換弁１０、旋回用油
圧切換弁１１．右走行用油圧切換弁１２から構成され、
それぞれの油圧切換弁は専用のパイロット弁（ウィンチ
用パイロット弁１５、旋回用パイロット弁１６以外は図
示省略）からのパイロット圧により、正・逆に切換えら
れる。

メインポンプ１，２は可変容量ポンプであり、既知の流
量調整弁Ｃ，Ｄを有しており、流量調整弁Ｃには信号圧
力を受けてメインポンプｌの吐出油量を増減させるパイ
ロット油室１Ｂ、１９、流量調整弁りには信号圧力を受
けてメインポンプ２の吐出油量を増減させるパイロット
油室２０，２１があり、上記パイロット油室１Ｂ、２０
は動力補償用のパイロット油室であってメインポンプ１
．２の吐出圧油を管路３８，３９で導き、作動させるア
クチュエータの負荷に応じ、その圧力か増大したとき、
メインポンプ１．２の吸収馬力が限度を越えないよう、
いわゆる等馬力運転を可能にしている。また、パイロッ
ト油室１９，２１は、メインポンプ１，２の吐出圧力に
は関係なく、パイロット管路３６．３７に通し、それら
からの圧力信号か加えられるとメインポンプ１，２の吐
出油量を増減させる機能をもっており、第１図の例にお
いては、パイロット油室１９に圧力信号か加わるとメイ
ンポンプ１の吐出油量、すなわち、油圧切換弁群Ａに流
入する油量が増大し、パイロット油室２１に圧力信号が
加わるとメインポンプ２の吐出油量、すなわち、油圧切
換弁群Ｂに流入する油量か減少するようにしである。

２２．２３はシャトル弁で、それぞれウィンチ用油圧切
換弁１３を切換えるパイロット弁１５からのパイロット
管路３０．３１および旋回用油圧切換弁１１を切換える
パイロット弁１６からのパイロット管路３２．３３とに
おいて、高圧側のパイロット圧を選択的に取出し、それ
ぞれ、パイロット管路３４および３５に取出し、電磁切
換弁１７の入口ポートに導いである。

そうして、この電磁切換弁１７は、その受信部に電気信
号を受けないときは、ばねの付勢力により、イ位置を保
持しており、このときは流量調整弁Ｃ，Ｄのパイロット
油室１９，２１に通しるパイロット管路３６．３７を共
にタンク４０と連通させ、受信部に電気信号が加えられ
ると口位置に切換わり、パイロット管路３４と３６を、
また、パイロット管路３５と３７とを連通させる機能を
有している。

なお、図における４、４はリリーフ弁、４０はタンク、
２４は電磁切換弁１７の受信部と電源２５との間の回路
を断、切するスイッチである。

以上のことからなるこの発明の実施例図により、その作
動を説明する。

先ず、この電気・油圧回路を有する機械に油圧ショベル
アタッチメントを装備したときは、スイッチ２４を開路
したまま使用する。このときは、電磁切換弁１７はイ位
置を保持しており、パイロット油室１９，２１はパイロ
・ント管路３６．３７により、タンク４０に連通してい
るので、メインポンプ１，２は本来の性能の吐出油量、
すなわち、メインポンプｌは、第２図における吐出油量
ＱかＱ＋＋メインポンプ２は第３図における吐出油量Ｑ
か同じ＜Ｑ、の状態で運転され、それぞれ、油圧切換弁
群Ａ、Ｂに流入し、各種の油圧切換弁５．６，７，８，
９，１０，１１．１２の何れを操作しても油圧ショベル
の各油圧アクチュエータを作動させるに適した作動速度
で掘削などの作業かできる。

次に、クレーンアタウチメントを装備して、ウィンチ作
動時に高速運転かでき、旋回作動時には、旋回速度を遅
くして作業能率の向上と操作性改善を目的とするような
場合、スイッチ２４を閉路した状態て運転を開始する。

そうすると、電磁切換弁１７はイ位置から口位置に切換
わり、パイロット管路３４と３６および３５と３７は連
通ずる。このとき、パイロット弁１５を操作し、パイロ
ット管路３０または３１にパイロット圧か発生すると、
ウィンチ用油圧切換弁１３は正または逆の位置に切換わ
ると共に、その何れかのパイロット圧は、シャトル弁２
２．パイロット管路３４゜電磁切換弁１７の口位置油路
、パイロット管路３６を通って流量調整弁Ｃのパイロッ
ト油室１９に流入し、メインポンプ１の吐出油量を第２
図のＱｌからＱ４に増量させ、その結果、ウィンチ用油
圧切換弁１３に接続されたウィンチ用油圧アクチュエー
タの作動は早くなる。

また、パイロット弁１６を操作し、パイロット管路３２
または３３にパイロット圧か発生すると、旋回用油圧切
換弁１１は正または逆の位置に切換わると共に、その何
れかのパイロット圧は、シャトル弁２３．パイロット管
路３５．電磁切換弁１７の口位置油路、パイロット管路
３７を通って流量調整弁りのパイロット油室２１に流入
し、メインポンプ２の吐出油量を第３図のＱｌからｑ３
に減量させ、その結果、旋回用油圧切換弁１１に接続さ
れた旋回用の油圧アクチュエータの作動は遅く、旋回速
度も遅くなる。

上記実施例において、ウィンチ用油圧アクチュエータへ
の供給油量を標準油量よりも増量して作業速度を早め、
旋回用油圧アクチュエータには減量して安全な作業を確
実にすることを示したが、このほかに、例えば、平地走
行時に、左右の走行用油圧切換弁８，１２を切換えたと
きのみ走行用の油圧アクチュエータに供給する油量を増
量して、走行速度を早めたり、油圧駆動式の特定作業用
工具、例えば油圧ハンマ、振動杭打機などの作業能率向
上、その他のニーズに応じて前述のシャトル弁の配置、
数量を組合わせ、広範囲に応用できる。

第４図は、この発明における第２実施例図であり、電磁
切換弁１７の代りに汎用的な電磁切換弁４１．４１をパ
イロット管路３４と３６およびパイロット管路３５と３
７との間に、それぞれ専用に設けたものであり、操作１
作動ともに第１実施例と同様である。また、第５図は電
磁切換弁を使用しない場合の第３実施例図で、４２はパ
イロット圧式の切換弁、４３は運転席付近に設けた手動
式２位置のセレクタ弁、４４はパイロット管路３４また
は３５の何れか高い側のパイロット圧を選択して取出す
シャトル弁で、その出口ポートは切換弁４２のパイロッ
ト油室に接続しである。

この実施例においては、メインポンプ１または２の吐出
油量を、成る作動用の油圧アクチュエータのみの作動時
に、増減させようとするときには、切換弁４３を二位置
に、本来の標準吐出油量で使用するときはハ位置に設定
しておくことにより第１実施例と同様の効果を得ること
ができる。

発明の効果 この発明にかかる電気・油圧回路を油圧アクチュエータ
の作動、制御回路に組込んだ建設機械を使用すると、メ
インポンプの吐出圧油により駆動される油圧アクチュエ
ータのうち、ある油圧アクチュエータを作動させたとき
のみ、自動的に、その油圧アクチュエータに要求される
速度に見合う油量になるようにメインポンプの吐出油量
を、本来の標準油量よりも増減できるので、その都度、
特別の操作や、あるいは特別の技量をも要することなく
、その油圧アクチュエータに最もふされしい速度で、容
易に作動させることができるので。

作業能率を向上させたり、安全で、しかも、確実な作業
か可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はクローラ式油圧ショベルの油圧回路に、この発
明にかかるアクチュエータの自動速度制御回路を付加し
たときの電気・油圧回路図、第２図は第１図におけるメ
インポンプ１の、第３図は第１図におけるメインポンプ
２の吐出圧力Ｐと吐出油量Ｑとの関係を示す線図、第４
図は、この発明の第２実施例を、第５図は第３実施例を
示す要部油圧回路図、第６図は従来技術を示す電気・油
圧回路図、第７図は第６図におけるメインポンプｌｏｔ
、１０２の特性を示す線図である。 １５．１６　　・・・・・・・・　パイロット弁１７　
・・・・・・・・・・・・・・　電磁切換弁２２．２３
　　・・・・・・・・　シャトル弁２４　・・・・・・
・・・・・・・・　スイッチＡ、Ｂ　　・・・・・・・
・・・・・　油圧切換弁群Ｃ１σ、Ｄ、Ｄ′　　・・・
・　流量調整弁４１　・・・・・・・・・・・・・・　
電磁切換弁４２　・・・・・・・・・・・・・・　切換
弁４３　・・・・・・・・・・・・・・　セレクタ弁４
４　・・・・・・・・・・・・・・　シャトル弁以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １または複数の可変容量形のメインポンプの吐出圧油を
   パイロット圧操作式の油圧切換弁で切換えて供給した圧
   油により複数の油圧アクチュエータを作動せしめて、建
   設機械の各種作業を行う油圧作動および操作回路におい
   て、メインポンプには、外部からの信号圧力により、吐
   出油量を増減させる機能を備えたパイロット油室を有す
   る流量調整弁と、上記メインポンプの吐出圧油が流入す
   る油圧切換弁群に属し、速度制御をしようとする油圧ア
   クチュエータ用の油圧切換弁操作用の２つのパイロット
   油室に通じる管路のうち、何れか高い側のパイロット圧
   を選択して取出すシャトル弁と、該シャトル弁の出口ポ
   ートと前記流量調整弁のパイロット油室とを連通する管
   路の途中に、常時は、内蔵したばねの付勢力により上記
   シャトル弁からの管路を閉路し、流量調整弁のパイロッ
   ト油室からの管路をタンクに連通させ、受信部に外部か
   ら指令信号が加えられると、シャトル弁の出口ポートと
   流量調整弁のパイロット油室に通じる管路を連通させる
   機能を有する切換弁とを設け、運転席付近には、上記切
   換弁の受信部へ指令信号を入力するスイッチを備えたこ
   とを特徴とする建設機械の油圧アクチュエータの自動速
   度制御回路。