JP2002227233A - 作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 - Google Patents

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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブームシリンダに対する圧油供給排出制御を
行うにあたり、低燃費化、複合操作時における作業効率
の向上、瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業等のブーム操
作の難しい作業の作業性、操作性の向上を計る。 【解決手段】 ブームシリンダ８の油圧制御回路に、第
一ブーム用制御バルブ１４を中立位置Ｎに保持するため
の切換弁２２と、ヘッド側油室８ａとロッド側油室８ｂ
を連通する連通油路Ｅと、該連通油路を開閉する開閉バ
ルブ２１と、ヘッド側油室からロッド側油室への油の流
れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態、両
方向の流れを許容する両方向状態に切換自在なパイロッ
ト操作逆止弁２３とを設け、さらに第二ブーム用制御バ
ルブ１５に、ヘッド側油室８ａからの排出油を油タンク
１３に流すための排出手段を設けた。

Description

【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アー
ム、該アームの先端部に取付けられるバケット等の作業
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、第二圧油供給源、１３は油タ
ンク、１４は第一圧油供給源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は第二圧油供給源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、１６〜１８は油圧ショベルに設けら
れるアームシリンダ、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、１９はブーム用操作レバ
ー２０の操作に基づいて上昇側、下降側のパイロットラ
インＣ、Ｄ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Ｇ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Ｇには、チェック弁３
０ａを備えた再生用バルブ３０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２０を上昇側に操作
すると、パイロットバルブ１９から上昇側パイロットラ
インＣに出力されるパイロット圧により、第一および第
二ブーム用制御バルブ１４、１５が上昇側位置Ｘに切換
わる。これにより、第一および第二の両方の圧油供給源
１１、１２からの圧油がブームシリンダ８のヘッド側油
室８ａに供給されて、フロントアタッチメントの重量に
抗するブーム５の上昇作動を、効率よく行うことができ
る。一方、ブーム用操作レバー２０を下降側に操作する
と、パイロットバルブ１９から下降側パイロットライン
Ｄ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が下降側位置Ｙに切換わると共に、再生用バ
ルブ３０が再生用ラインＧを開く第二位置Ｙに切換わ
る。これにより、第一圧油供給源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３０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圧油供給源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。またブームシリンダ８と圧油供給
源を共有する他の油圧アクチュエータ（例えばアームシ
リンダやバケットシリンダ）とブーム下降との複合動作
時に、再生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、前記ブーム
を、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を
行うべく下降させる場合には、ブームの下降に抗する力
が作用するため、ロッド側油室に高圧の油を供給する必
要がある。これに対し、ブームを空中で下降させる場合
（フロントアタッチメントが接地していない状態でブー
ムを下降させる場合）には、ブームにかかっている重さ
（フロントアタッチメントの総重量）がブームシリンダ
を縮小させる力として作用するため、ロッド側油室に供
給される圧油は低圧のもので良く、しかもブームシリン
ダのピストンのヘッド側面積はロッド側面積に比して大
きいから、前述したヘッド側油室からの再生油だけで充
分なことになる。しかるに、前記従来の油圧回路では、
ブームを下降させる場合には、空中で下降させる場合で
あっても、再生油だけでなく、第一圧油供給源からの圧
油が第一ブーム用制御バルブを経由して供給される。こ
のため、ブームを空中で下降させながらアームやバケッ
トを操作するような場合、第一圧油供給源からの圧油を
ブームシリンダとアームシリンダやバケットシリンダと
で取り合うことになって、単独操作時に比べてアームや
バケットの動きが遅く、作業効率が低下するという問題
がある。さらに、ブームを単独で空中下降させる場合に
は、ヘッド側油室からの再生油だけで充分であるにも拘
わらず、第一圧油供給源からの圧油がロッド側油室に供
給されるため、ヘッド側油室からの排出油のうち、かな
りの余剰油が第一ブーム用制御バルブを経由して油タン
クに排出されることになって、エネルギーロスを生じ、
低燃費化の妨げになるという問題があり、これらに本発
明が解決しようとする課題があった。さらに、前記ブー
ム、アーム、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
ケット底を接地させながら前後方向に移動させて瓦礫掻
き寄せ作業を行うような場合、バケット底が略水平の軌
跡を描くようブームとアームとバケットの三つの操作を
同時に行わなければならないが、この操作は微妙であっ
て、熟練した技量が要求される。また、ブーム下げ／上
げの連続反復操作によりバケット底で固めをする、所謂
土羽打ち作業を行うような場合、バケット底が接地した
瞬間にブーム上げ操作をタイミング良く行わないと、ブ
ーム下げ時の反力により土を強く打ちすぎたり、機体前
部が持ち上がってしまうため、土羽打ち作業を連続して
行うには、かなりの熟練した技量が要求される。そし
て、これらの熟練を要する作業は、初心者のオペレータ
には難しく、またベテランのオペレータであっても作業
に細心の注意を払わなければならず、操作性、作業性に
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、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、第一圧油供給源を圧油供給
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、第二圧油供給源を圧油供給源とし、
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
と、ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連
通する連通油路とを設け、さらに該連通油路に、連通油
路を開閉する開閉バルブ手段と、ブームシリンダの重量
保持側油室から他方の油室への油の流れは許容するが逆
方向の流れは阻止する一方向状態と、両方向の流れを許
容する両方向状態とに切換自在な方向バルブ手段とを設
ける一方、前記第二制御バルブに、中立保持手段による
第一制御バルブの中立位置保持時に、ブームシリンダの
重量保持側油室から排出されて他方の油室に供給された
油の余剰油を油タンクに流すための排出手段を設けたも
のである。そして、この様にすることにより、ブームの
行う作業内容に対応して、第一制御バルブを中立状態に
保持したり、連通油路を一方向状態や両方向状態で開閉
したりすることにより、低燃費化に寄与できると共に、
ブームシリンダと圧油供給源を共有する他の油圧アクチ
ュエータとの複合操作時における作業効率の向上、ある
いは瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業等のブーム操作の
難しい作業の作業性、操作性の向上を計ることができ
る。しかも、第一制御バルブの中立位置保持時における
重量保持側油室から油タンクへの油排出は、第二圧油供
給源の圧油を重量保持側油室に供給するための第二制御
バルブを利用してなされることになり、もって専用の排
出用バルブおよび排出用ラインを別途設ける必要がなく
なって、コストの抑制に寄与できる。このものにおい
て、他方の油室の圧力を検出する圧力検出手段を設け、
該圧力検出手段により検出される他方の油室の圧力が予
め設定される設定圧力以下の場合に、中立保持手段が第
一制御バルブを中立位置に保持するべく作動する構成に
したものにおいては、他方の油室の圧力により認識され
るブームの下動状態に応じて、例えばブームが空中で下
動している場合に、中立保持手段は第一制御バルブを中
立位置に保持するべく作動することになる。さらに、前
記中立保持手段は、例えば、操作具操作に基づいて第一
制御バルブを作動位置に切換えるべく出力されたパイロ
ット圧を断つことができるバルブ手段により構成するこ
とができる。また、前記中立保持手段を構成するバルブ
手段は、パイロット圧の第一制御バルブへの出力を断つ
一方、該パイロット圧を第二制御バルブに出力して、第
二制御バルブを排出手段作動状態に切換えることができ
るように構成したものでは、第一制御バルブを中立位置
に保持するためのバルブ手段を用いて、第二制御バルブ
を排出手段作動状態に切換えることができることになっ
て、部材の兼用化が計れ、コストの抑制に寄与できる。
さらにまた、他方の油室の圧力を検出する圧力検出手段
を設け、該圧力検出手段により検出される他方の油室の
圧力が予め設定される設定圧力を越える場合、方向バル
ブ手段は、一方向状態から両方向状態への切換えがなさ
れないように設定することにより、例えばブーム下げ力
で機体前部を持ち上げている場合に、連通油路が不用意
に両方向状態になってしまうような不具合を回避でき
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アーム６、該アーム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、
アーム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、アームシリンダ９、バケットシリンダ
１０等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は油圧
ショベル１に搭載される第一、第二圧油供給源、１３は
油タンク、１４、１５は第一、第二ブーム用制御バル
ブ、１６、１７は第一、第二アーム用制御バルブ、１８
はバケット用制御バルブである。そして、第一アーム用
制御バルブ１６、バケット用制御バルブ１８、第一ブー
ム用制御バルブ１４は、第一圧油供給源１１を圧油供給
源として互いに並列状に接続されており、また第二アー
ム用制御バルブ１７、第二ブーム用制御バルブ１５は、
第二圧油供給源１２を圧油供給源として互いに並列状に
接続されている。尚、前記制御バルブ１４〜１８に対し
て並列状に接続される制御バルブは、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他にもあ
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である。
【０００７】前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８
ａ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
を備えたパイロット作動式の三位置切換弁であって、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、第一油圧供給源１１からの圧油
をセンタバイパス用弁路１４ｃを介して油タンク１３に
流す一方、ブームシリンダ８に対する圧油供給排出を行
わない中立位置Ｎに位置しているが、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、
第一油圧供給源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
一方、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に流す上昇側位置Ｘに切換
り、また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、第一油圧供給源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
給する一方、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１４ｄを介して油タンク１３に流す
下降側位置Ｙに切換るように構成されている。
【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
を備えたパイロット作動式の三位置切換弁であって、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、第二圧油供給源１２からの圧油
をセンタバイパス用弁路１５ｃを介して油タンク１３に
流す一方、ブームシリンダ８に対する圧油供給排出を行
わない中立位置Ｎに位置しているが、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、
第二圧油供給源１２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
上昇側位置Ｘに切換り、また下降側パイロットポート１
５ｂにパイロット圧が入力されることにより、第二圧油
供給源１２からの圧油をセンタバイパス用弁路１５ｃを
介して油タンク１３に流す一方、ヘッド側油室８ａから
の排出油をヘッド側ラインＡを経由して油タンク１３に
流す下降側位置Ｙに切換るように構成されている。尚、
第一、第二アーム用制御バルブ１６、１７およびバケッ
ト用制御バルブ１８についての説明は省略するが、アー
ムシリンダ９には、第一および第二アーム用制御バルブ
１６、１７を介して第一および第二圧油供給源１１、１
２の圧油が供給され、またバケットシリンダ１０には、
バケット用制御バルブ１８を介して第一圧油供給源１１
の圧油が供給されるようになっている。
【００１０】さらに、前記図２において、１９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１９Ａと下降側パイロットバルブ１９Ｂ
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１９Ａ、１９Ｂは、ブーム用操作レバー２
０を上昇側、下降側に操作することに基づいてそれぞれ
パイロット圧を出力する。そして、上昇側パイロットバ
ルブ１９Ａ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Ｃを経由して第一および第二ブーム用制御
バルブ１４、１５の上昇側パイロットポート１４ａ、１
５ａに入力される。また、下降側パイロットバルブ１９
Ｂ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Ｄを経由して後述する開閉バルブ２１のパイロット
ポート２１ａに入力されると共に、後述する切換弁２２
に供給される。
【００１１】一方、Ｅは前記ヘッド側ラインＡとロッド
側ラインＢとを連通する連通ラインであって、該連通ラ
インＥには、前記開閉バルブ２１および後述のパイロッ
ト操作逆止弁２３が配設されている。前記開閉バルブ２
１は、パイロットポート２１ａを備えた二位置切換弁で
あって、パイロットポート２１ａにパイロット圧が入力
されていない状態では、前記連通油路Ｅ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２１ａにパ
イロット圧が入力されることにより、連通ラインＥを開
く開放位置Ｙに切換るように構成されている。
【００１２】また、パイロット操作逆止弁２３は、前記
開閉バルブ２１からロッド側ラインＢに至るまでの連通
ラインＥに配されている。そしてこのパイロット操作逆
止弁２３は、外部信号が入力されていないときには、ヘ
ッド側ラインＡからロッド側ラインＢへの油の流れは許
容するが、逆方向、つまりロッド側ラインＢからヘッド
側ラインＡへの油の流れは阻止する一方向状態となって
いるが、外部信号が入力されることにより、両方向の流
れを許容する両方向状態となるように構成されている。
ここで、本実施の形態では、前記パイロット操作逆止弁
２３に入力される外部信号として油圧信号が採用されて
おり、そして該油圧信号は、後述するようにコントロー
ラ２４からの指令に基づき外部信号出力手段２５を介し
てパイロット操作逆止弁２３に出力されるようになって
いるが、外部信号として電気信号を用いることも、勿論
できる。
【００１３】さらに、Ｆは前記開閉バルブ２１からロッ
ド側ラインＢに至るまでの連通ラインＥから分岐して油
タンク１３に至るタンクラインであって、該タンクライ
ンＦには、油タンク１３から連通ラインＥへの油の流れ
は許容するが、逆方向の流れは阻止するメイクアップチ
ェック弁２６が配設されている。
【００１４】一方、前記切換弁２２は、ソレノイド２２
ａを備えた電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド
２２ａの非励磁状態では、下降側パイロットラインＤ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１
５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に位置しているが、ソレノイド２２
ａが励磁することにより、下降側パイロットラインＤ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１
４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。そ
して、この切換弁２２は、コントローラ２４からの指令
に基づいてソレノイド２２ａが励磁する構成になってい
る。
【００１５】前記コントローラ２４は、マイクロコンピ
ュータ等を用いて構成されるものであって、このもの
は、オペレータの操作によりＯＮ／ＯＦＦの切換えがな
される操作スイッチ（常時ＯＦＦでオペレータが押し操
作している時のみＯＮとなる押釦スイッチでも良い）２
７、ロッド側ラインＢの圧力を検出する第一圧力センサ
２８、下降側パイロットラインＤの圧力を検出する第二
圧力センサ２９からの信号を入力し、これら入力信号に
基づいて前記切換弁２２および外部信号出力手段２５に
指令を出力する。
【００１６】つまり、コントローラ２４は、第一圧力セ
ンサ２８により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが
予め設定される設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）で、且つ
下降側パイロットバルブ１９Ｂからのパイロット圧の出
力が第二圧力センサ２９により検出された場合に、切換
弁２２に対してソレノイド２２ａ励磁の指令を出力す
る。一方、ロッド側ラインＢの圧力Ｐが上記設定圧力Ｐ
ｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合、あるいは下降側パイ
ロットバルブ１９Ｂからのパイロット圧の出力が検出さ
れない場合には、切換弁２２にソレノイド２２ａ励磁の
指令は出力されない。ここで、前記設定圧力Ｐｄは、ブ
ーム５が空中で自重降下するときのロッド側ラインＢの
最大圧力として設定されるものであって、ブーム５が空
中で自重降下する場合には、ロッド側ラインＢの圧力Ｐ
は設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）であるが、空中での自
重降下以外のブーム５の下降、つまり、ブーム下げによ
る転圧作業や斜面のかき下げ作業中におけるブーム５の
下降等、ブーム５の下降に抗する力が働いている状態で
のブーム５の下降時には、ロッド側ラインＢの圧力Ｐは
設定圧力Ｐｄよりも大きく（Ｐ＞Ｐｄ）なる。
【００１７】また、コントローラ２４は、操作スイッチ
２７がＯＮ操作された場合に、外部信号出力手段２５に
対して外部信号出力の指令を出力する。一方、操作スイ
ッチ２７がＯＦＦの場合には、外部信号出力の指令は出
力されない。尚、第一圧力センサ２８により検出される
ロッド側ラインＢの圧力Ｐが前記設定圧力Ｐｄよりも大
きい（Ｐ＞Ｐｄ）状態で、操作スイッチ２７をＯＦＦか
らＯＮに切換えた場合には、コントローラ２４は、操作
スイッチ２７からのＯＮ信号に拘わらず、外部信号出力
の指令は出力しないように設定されている。
【００１８】叙述の如く構成されたものにおいて、ブー
ム用操作レバー２０が操作されていない状態、つまりパ
イロットバルブ１９からパイロット圧が出力されていな
い状態では、第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５
および開閉バルブ２１へのパイロット圧の供給はなく、
第一、第二ブーム用制御バルブ１４、１５は共にブーム
シリンダ８への圧油供給排出を行わない中立位置Ｎに位
置しており、また開閉バルブ２１は連通ラインＥを閉鎖
する閉鎖位置Ｘに位置している。この状態では、ブーム
シリンダ８のヘッド側油室８ａおよびロッド側油室８ｂ
の圧油供給排出はなく、ブーム５は停止している。
【００１９】一方、ブーム５を上昇させる場合には、ブ
ーム用操作レバー２０を上昇側に操作すると、上昇側パ
イロットバルブ１９Ａ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に供給されて、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、第二油圧供給源１１、１２から
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
れる一方、ロッド側油室８ｂからの排出油は、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、而してブームシリンダ８が伸長してブーム５は上昇
する。つまり、ブーム５の上昇時には、第一、第二の両
方の圧油供給源１１、１２からの圧油がブームシリンダ
８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、効率よく行う
ことができる。
【００２０】また、ブーム５を下降させる場合には、空
中で下降させる（フロントアタッチメント４が接地して
いない状態で下降させる）場合や、ブーム下げによる転
圧作業や斜面のかき下げ作業等のブーム下降に抗する力
が作用している状態でブーム５を下降させる場合、バケ
ット７の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽
打ち作業を行う場合等、いろいろな場合があるが、前記
操作スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ切換えや、ロッド側ラ
インＢの圧力検出等に基づき、各作業に適したブーム５
の下降作動を行うことができる。
【００２１】つまり、ブーム５を空中で下降させる場合
や、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等
のブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム５
を下降させる場合には、操作スイッチ２７をＯＦＦにす
る。該操作スイッチ２７がＯＦＦの状態では、コントロ
ーラ２４は外部信号出力手段２５に対して外部信号出力
の指令を出力せず、これによりパイロット操作逆止弁２
３は、ヘッド側ラインＡからロッド側ラインＢへの油の
流れは許容するが、逆方向、つまりロッド側ラインＢか
らヘッド側ラインＡへの油の流れは阻止する一方向状態
となっている。この状態で、ブーム５を空中で下降させ
るべくブーム用操作レバー２０を下降側に操作すると、
第二圧力センサ２９により下降側パイロットバルブ１９
Ｂからのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一
圧力センサ２８により検出されるロッド側ラインＢの圧
力Ｐは設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）となるから、コン
トローラ２４からソレノイド２２ａ励磁の指令が出力さ
れて、切換弁２２は第二位置Ｙに切換わる。そして、前
記切換弁２２が第二位置Ｙに位置している状態では、ブ
ーム用操作レバー２０の操作に基づいて下降側パイロッ
トバルブ１９Ｂから出力されたパイロット圧は、上記第
二位置Ｙの切換弁２２を経由して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に供給される一
方、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には供給されない。これにより、第一ブーム
用制御バルブ１４は中立位置Ｎに保持されて、ブームシ
リンダ８に対する圧油供給排出を行わない。一方、第二
ブーム用制御バルブ１５は下降側位置Ｙに切換わって、
第二圧油供給源１２からの圧油をセンタバイパス用弁路
１５ｃを介して油タンク１３に流す一方、ヘッド側油室
８ａからの排出油をヘッド側ラインＡを経由して油タン
ク１３に流すことになる。さらに、前記ブーム用操作レ
バー２０の操作に基づいて下降側パイロットバルブ１９
Ｂから出力されたパイロット圧は、開閉バルブ２１のパ
イロットポート２１ａにも供給されて、該開閉バルブ２
１を、連通ラインＥを開く第二位置Ｙに切換える。ま
た、前述したようにコントローラ２４からの指令によ
り、パイロット操作逆止弁２３は一方向状態になってい
る。これにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａ
からの排出油が、ヘッド側ラインＡ、連通ラインＥ、ロ
ッド側ラインＢを経由してロッド側油室８ｂに再生油と
して供給されると共に、下降側位置Ｙの第二ブーム用制
御バルブ１５を経由して油タンク１３に排出され、而し
てブームシリンダ８が縮小してブーム５は下降する。こ
の場合、ブーム５はフロントアタッチメント４の重量で
自重降下するため、ロッド側油室８ｂにはバキューム状
態にならない程度の圧油が供給されればよく、ヘッド側
油室８ａからの再生油だけで充分に足りる。そして、ヘ
ッド側油室８ａからの排出油のうち、ロッド側油室８ｂ
に供給される分を除いた余剰油が、第二ブーム用制御バ
ルブ１５を経由して油タンク１３に排出されることにな
る。尚、メイクアップチェック弁２６により、上記再生
油の一部がタンクラインＦを経由して油タンク１３に流
れてしまうことは阻止されている。
【００２２】これに対し、ブーム下げによる転圧作業や
斜面のかき下げ作業等を行うべくブーム下降に抗する力
が作用している状態でブーム５を下降させると、ロッド
側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄより大きく（Ｐ＞Ｐ
ｄ）なるため、コントローラ２４からソレノイド２２ａ
励磁の指令が出力されず、切換弁２２は第一位置Ｘに位
置している。そして、前記切換弁２２が第一位置Ｘに位
置している状態では、ブーム用操作レバー２０の操作に
基づいて下降側パイロットバルブ１９Ｂから出力された
パイロット圧は、上記第一位置Ｘの切換弁２２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に供給されて、該第一ブーム用制御バルブ１４
を下降側位置Ｙに切換える一方、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にパイロット圧
は供給されず、第二ブーム用制御バルブ１５は中立位置
Ｎに保持される。さらに、ブーム用操作レバー２０の操
作に基づいて下降側パイロットバルブ１９Ｂから出力さ
れたパイロット圧は、開閉バルブ２１のパイロットポー
ト２１ａにも供給されて、該開閉バルブ２１を、連通ラ
インＥを開く第二位置Ｙに切換える。また、前述したよ
うにコントローラ２４からの指令により、パイロット操
作逆止弁２３は一方向状態になっている。これにより、
第一油圧供給源１１からの圧油が前記下降側位置Ｙの第
一ブーム用制御バルブ１４、ロッド側ラインＢを経由し
てブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給される一
方、ヘッド側油室８ａからの排出油は、ヘッド側ライン
Ａ、連通ラインＥ、ロッド側ラインＢを経由して再生油
としてロッド側油室８ｂに供給されると共に、該ロッド
側油室８ｂに供給される分を除いた余剰油は、前記下降
側位置Ｙの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、而してブームシリンダ８が縮小し
てブーム５は下降する。
【００２３】一方、バケット７の底を接地させながらの
瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合には、操作
スイッチ２７をＯＮにする。該操作スイッチ２７がＯＮ
の状態では、コントローラ２４から外部信号出力手段２
５に対して外部信号出力の指令が出力され、これにより
パイロット操作逆止弁２３は、ヘッド側ラインＡからロ
ッド側ラインＢ、およびロッド側ラインＢからヘッド側
ラインＡへの両方向の油の流れを許容する両方向状態に
なる。ここで、前述したように、第一圧力センサ２８に
より検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐ
ｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合には、操作スイッチ２
７をＯＮにしても、外部信号出力の指令は出力されない
ように設定されている。つまり、パイロット操作逆止弁
２３は、ロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄ以下
（Ｐ≦Ｐｄ）のときにのみ両方向状態になる。この状態
で、ブーム用操作レバー２０を下降側に操作すると、第
二圧力センサ２９により下降側パイロットバルブ１９Ｂ
からのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一圧
力センサ２８により検出されるロッド側ラインＢの圧力
Ｐは設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）であるから、コント
ローラ２４からソレノイド２２ａ励磁の指令が出力され
て、切換弁２２は第二位置Ｙに切換わる。そして、前記
切換弁２２が第二位置Ｙに位置している状態では、ブー
ム用操作レバー２０の操作に基づいて下降側パイロット
バルブ１９Ｂから出力されたパイロット圧は、上記第二
位置Ｙの切換弁２２を経由して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に供給されて、該
第二ブーム用制御バルブ１５を下降側位置Ｙに切換える
一方、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にパイロット圧油は供給されず、第一ブー
ム用制御バルブ１４は中立位置Ｎに保持されて、ブーム
シリンダ８に対する圧油供給排出を行わない。さらに、
開閉バルブ２１は、下降側パイロットバルブ１９Ｂから
出力されたパイロット圧がパイロットポート２１ａに供
給されることにより、連通ラインＥを開く第二位置Ｙに
切換わる。また、前述したようにコントローラ２４から
の指令により、パイロット操作逆止弁２３は両方向状態
になっている。これにより、ブームシリンダ８のヘッド
側油室８ａとロッド側油室８ｂとが連通ラインＥを介し
て連通状態になって、両油室８ａ、８ｂ間を油が自由に
行き来できると共に、両油室８ａ、８ｂからの排出油の
一部は、前記下降側位置Ｙの第二ブーム用制御バルブ１
５を経由して油タンク１３に流れるようになっている。
そしてこの状態では、ブームシリンダ８は、伸縮方向の
外力に応じて自動的に伸縮することになり、而してブー
ム５は、バケット７が接地する等して下降規制されるま
でフロントアタッチメント４の自重により下降する一
方、地面からの反力等の上昇側の外力が働くと上昇する
ようになっている。尚、ブームシリンダ８が伸長する際
に、ヘッド側ラインＡから連通ラインＥを介してロッド
側ラインＢに供給される油が一時的に不足して、ロッド
側がバキューム状態になるような場合には、油タンク１
３の油がメイクアップチェック弁２６を経由してタンク
ラインＦから供給されることにより、前記バキューム状
態になってしまうことを回避できるようになっている。
【００２４】この様に、本実施の形態にあっては、ブー
ム５を空中で下降させる場合には、第一ブーム用制御バ
ルブ１４は中立位置Ｎに保持され、また第二ブーム用制
御バルブ１５は下降側位置Ｙに位置していて、第一、第
二油圧供給源１１、１２からの圧油がブームシリンダ８
に供給されることはなく、ブームシリンダ８のロッド側
油室８ｂには専らヘッド側油室８ａからの再生油が供給
される一方、ヘッド側油室８ａからの排出油の余剰分
は、第二ブーム用制御バルブ１５を経由して油タンク１
３に排出されることになる。この結果、ブーム５を空中
で下降させながらアーム６やバケット７を操作するよう
な場合、第一、第二油圧供給源１１、１２の全油量がア
ームシリンダ９やバケットシリンダ１０に供給されるこ
とになって、アーム６やバケット７の動きが速くなり、
作業効率が向上する。また、ブーム５を単独で空中下降
させる場合にも、第一、第二油圧供給源１１、１２から
の不必要な圧油がブームシリンダ８に供給されるエネル
ギーロスを無くすことができ、低燃費化に寄与できる。
この場合、前記中立位置Ｎの第一ブーム用制御バルブ１
４および下降側位置Ｙの第二ブーム用制御バルブ１５は
センタバイパス用弁路１４ｃ、１５ｃを開いているか
ら、第一、第二圧油供給源１１、１２として、センタバ
イパス油路の油量が多い場合にポンプ流量が少なくなる
よう制御される可変式制御ポンプを採用することによ
り、更なる低燃費化を達成できる。これに対し、ブーム
下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を行うべくブ
ーム５を下降させる場合は、第一ブーム用制御バルブ１
４は下降側位置Ｙに切換り、また第二ブーム用制御バル
ブ１５は中立位置に保持される。これにより、ブームシ
リンダ８のロッド側油室８ｂには、該ロッド側油室８ｂ
の圧力がヘッド側油室８ａの圧力よりも低圧のあいだ
は、ヘッド側油室８ａからの再生油と第一油圧供給源１
１からの圧油とが供給され、またロッド側油室８ｂの圧
力がヘッド側油室８ａの圧力よりも高圧になった以降
は、再生油の供給はパイロット操作逆止弁２３によりブ
ロックされるが第一油圧供給源１１からの圧油が供給さ
れることになって、下降に抗する力が作用している状態
でのブーム５の下降作業を行うことができる。さらに、
バケット７の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や
土羽打ち作業を行う場合には、操作スイッチ２７をＯＮ
にしてブーム下降側に操作すると、第一ブーム用制御バ
ルブ１４が中立位置Ｎに保持され、第二ブーム用制御バ
ルブ１５が下降側位置Ｙに切換ると共に、ブームシリン
ダ８のヘッド側油室８ａとロッド側油室８ｂとは連通ラ
インＥを介して連通状態になる。そして、例えば瓦礫掻
き寄せ作業を行う場合には、ブーム用操作レバー２０を
下降側にした状態（操作量は適当でよい）で、アーム引
き（アームシリンダ９を伸長させる）操作とバケット開
き（バケットシリンダ１０を縮小させる）操作をすれ
ば、ブーム５はフロントアタッチメント４の自重により
自動的に下降する一方、地面からの反力により自動的に
上昇することになって、ブーム５の微妙な操作を行わな
くてもバケット７を地面に沿うよう移動させることがで
き、作業性、操作性が向上する。また、土羽打ち作業を
行う場合には、ブーム用操作レバー２０を下降側に操作
すれば、ブーム５は、バケット７が接地するまでフロン
トアタッチメント４の自重により下降し、接地して下降
規制されると停止することになって、ブーム上げのタイ
ミングがずれてもブーム下げ時の反力で機体が持ち上が
ってしまうような不具合をなくすことができ、作業性、
操作性が向上する。ここで、前述したように、第一圧力
センサ２８により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐ
が設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合には、操
作スイッチ２７をＯＮにしても、パイロット操作逆止弁
２３は両方向状態にならないように設定されている。こ
れにより、例えばブーム下げにてバケット７を接地させ
て機体前部を浮かせた状態（この状態では、ロッド側ラ
インＢの圧力は設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐ
ｄ））で、オペレータが誤って操作スイッチ２７をＯＮ
にしてから、機体を更に持ち上げようとしてブーム下げ
操作をしたときに、両方向状態のパイロット操作逆止弁
２３を経由してロッド側ラインＢの油がヘッド側ライン
Ａに流れることでブームシリンダ８が伸長して機体前部
が落下してしまうような不具合が発生する惧れを、回避
することができる。
【００２５】而して、操作スイッチ２７のＯＮ／ＯＦＦ
切換えや、ロッド側ラインＢの圧力検出等に基づいて、
各作業に適したブーム５の下降作動を行うことができる
ことになるが、さらにこのものにおいて、第一ブーム用
制御バルブ１４が中立位置Ｎに位置している状態でのブ
ーム５の下降時には、ヘッド側油室８ａから油タンク１
３への油排出は、第二ブーム用制御バルブ１５を用いて
行われるが、該第二ブーム用制御バルブ１５は、ブーム
５の上昇時に第二油圧供給源１２の圧油をブームシリン
ダヘッド側油室８ａに供給するために一般的な回路にお
いても必要なものであり、そしてこの第二ブーム用制御
バルブ１５を利用して油排出を行う構成になっているか
ら、専用の排出用バルブおよび排出用ラインを別途設け
る必要がなく、コストの抑制に寄与できる。
【００２６】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、ブームシリンダと油圧供給源を
共有する油圧アクチュエータとしては、アームシリンダ
やバケットシリンダだけでなく、走行用モータ、旋回用
モータ等の油圧アクチュエータであっても良く、この様
な油圧アクチュエータの場合にも、ブームの空中下降と
連動操作するときの作動速度を速くすることができる。
また、これら油圧アクチュエータ用の制御バルブとブー
ム用制御バルブとの接続は、並列接続であっても直列接
続であっても、同様の効果を奏する。
【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回路図である。
【図３】従来例を示す油圧回路図である。
【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 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 パイロットバルブ ２０ ブーム用操作レバー ２１ 開閉バルブ ２２ 切換弁 ２３ パイロット操作逆止弁 ２４ コントローラ ２８ 第一圧力センサ Ａ ヘッド側ライン Ｂ ロッド側ライン Ｄ 下降側パイロットライン Ｅ 連通ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D003 AA01 AB03 AC02 BA01 BA02 BA05 CA04 DA03 DA04 DB02 FA02 3H089 AA16 AA60 AA71 BB01 BB15 BB19 CC01 CC12 DA02 DB43 DB55 DB63 EE36 FF07 FF09 GG02 JJ02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、 第一圧油供給源を圧油供給源とし、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、 第二圧油供給源を圧油供給源とし、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と、 ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連通す
    る連通油路とを設け、 さらに該連通油路に、 連通油路を開閉する開閉バルブ手段と、 ブームシリンダの重量保持側油室から他方の油室への油
    の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態
    と、両方向の流れを許容する両方向状態とに切換自在な
    方向バルブ手段とを設ける一方、 前記第二制御バルブに、中立保持手段による第一制御バ
    ルブの中立位置保持時に、ブームシリンダの重量保持側
    油室から排出されて他方の油室に供給された油の余剰油
    を油タンクに流すための排出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。
  2. 【請求項２】 請求項１において、他方の油室の圧力を
    検出する圧力検出手段を設け、該圧力検出手段により検
    出される他方の油室の圧力が予め設定される設定圧力以
    下の場合に、中立保持手段が第一制御バルブを中立位置
    に保持するべく作動する構成である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。
  3. 【請求項３】 請求項１または２において、中立保持手
    段は、操作具操作に基づいて第一制御バルブを作動位置
    に切換えるべく出力されたパイロット圧を断つことがで
    きるバルブ手段により構成される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。
  4. 【請求項４】 請求項３において、中立保持手段を構成
    するバルブ手段は、パイロット圧の第一制御バルブへの
    出力を断つ一方、該パイロット圧を第二制御バルブに出
    力して、第二制御バルブを排出手段作動状態に切換える
    ことができるように構成されている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。
  5. 【請求項５】 請求項１、２、３または４において、他
    方の油室の圧力を検出する圧力検出手段を設け、該圧力
    検出手段により検出される他方の油室の圧力が予め設定
    される設定圧力を越える場合、方向バルブ手段は、一方
    向状態から両方向状態への切換えがなされないように設
    定されている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。
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