JP2002519597A - 移動型作業機 - Google Patents

移動型作業機

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ブラーン，ラーズ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、流体回路の備わった移動型処理装置に関するものであり、その流体回路が、可変荷重を処理するのに適した吊り上げ装置（１００）の中に配置された吊り上げ用シリンダー（１）と、吊り下げエネルギーを回復させ、あるいは再生利用するためのアキュムレーター（６）とを備えてなり、その流体回路が、２つの開口部（１０，１１）を有する可変油圧機（３）をも備え、その油圧機が、全システム圧力を前記開口部への２つの流れ方向へ放出する駆動ユニット（Ｄ）を介することができ、一方の開口部（１１）が前記アキュムレーター（６）に接続され、かつ、他方の開口部が前記吊り上げ用シリンダーに接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 流体回路を有し、その流体回路が、可変荷重を処理するように意図されている
吊り上げ装置の中に配された吊り上げ用シリンダーと、吊り下げエネルギーを回
復させあるいは再生利用するアキュムレーターとを備えてなる移動型処理装置。
【０００２】 （背景技術） 可変荷重を処理するように意図されている掘削機、トラック、コンテナー処理
機など、および他の多数の移動型処理機には、そのユニットの設計積載量を持ち
上げるための１以上の吊り上げ用シリンダーが備わっている。現在、使用されて
いる移動型処理装置のほとんどには、吊り下げのためのどのような設備も備わっ
ていないが、このことは、吊り下げエネルギーが、ほとんどの場合、その昇降動
作を決める制御バルブを通過するのに関連して、後に冷却しなければならない熱
に変換されることを意味している。作動油が好ましくない温度に加熱されること
は、機械製造業者や末端消費者にとっては長い間、なじみのある問題である。
【０００３】 この加熱上の問題点を排除するのと同様に、移動型処理装置を作動させるとき
のエネルギー要求量を最小限にすることのできる不変的な要求も当然、存在する
。移動型処理装置、たとえば掘削機にあっては、アームシステムおよびその設備
には実行される作業によって決まる死荷重がある、という事実は通常、常に変わ
らない。吊り下げエネルギーはしたがって、条件が異なると、かなり変化する。
たとえば、掘削のためだけに用意された機械のツール重量と、関連作業を行うた
めのロータ傾斜ツールアタッチメントが備わった別の機械のツール重量とは、か
なり異なっている。同様な多くの例がこの分野の専門家に広く知られているが、
要するに、アームシステムの死荷重は最大吊り上げ力のおよそ３０％〜８０％変
わると言われている。これに加えて、機械が行う作業の種類、たとえばレベリン
グあるいは積込みがあるかどうかなどにおいてもまた、掘削機は、いくつかの切
換えで、相異なる５つまでの作業を完全に遂行することができる。昇降の動きに
関して回復力の備わった流体回路や、そのアームシステムの位置エネルギーと降
りている荷重とを利用するように設けられているアキュムレーター回路を設ける
ことは、たとえば特許協力条約出願公開第９３１１３６３号およびドイツ特許出
願第４４３８８９９号にあるような移動型処理機に関して、以前から知られてい
る。これらの公知のシステムは、互いに接続された少なくとも２つの吊り上げ用
シリンダーを使用することに基礎をおいている。このことは、好ましくない制限
であることは明らかである。なぜなら、多くの用途において、ただ１つの吊り上
げ用シリンダーを使用することが好ましいからである。前述した従来技術に係る
、ある公知の実施態様では、見やすさも損なわれていた。さらにまた、このよう
な公知の解決法には、いくつかの可動部分が含まれており、また、ある場合には
、一様でない荷重がかかるおそれがある。これらの公知のシステムにおける共通
の特徴は、供給されたエネルギーの大部分が実際のアームシステムを持ち上げる
のに使われ、積み荷がかなり変化する移動型処理機にあまり適合しないエネルギ
ー節約システムが吊り上げ作業に適しているということである。別の不利益は、
それがきわめて高い圧力、しばしば３５０バール（ｂａｒ）までの圧力で作動し
、その結果、大きさに対する小さい有効体積の価格がかなり増大することである
。加えて、公知のシステムによれば、解決することが困難な、ある制御問題が起
きる。したがって、これらの公知システムでは、最適な方法でその問題を解決す
ることができない。したがって、本発明に係る第１の目的は、その問題をいっそ
う最適な方法で解決することである。
【０００４】 本発明の分野に特有な問題は、ローラー通路と、かみ合った歯車によって回転
動作のための力を伝達する１以上の油圧モーターとが備わった掘削機型の吊り上
げ装置のための回転動作も備わった移動型処理機に関するものである。このよう
な機械には、大きい質量を示す積み荷に関する回転部分があり、これは、その回
転動作に速度が望まれるときには大きい要求が必要であり、また、これを始動す
るために使われるモーター力の４０％を超えるときには普通でない。加速相の間
においては、圧力は最大値まで上昇し、かつ、流れはその所望の回転速度に達す
るまで増大し、次いで、その圧力は積み荷なし損失を克服するために要求される
水準まで低下する。減速相の間においては、得られた運動エネルギーは次いで、
オーバーフローバルブを通る復帰流を絞ることによりこの種の機械の中で制動さ
れ、エネルギー損失に加えて、油圧媒体の些細ではない加熱が引き起こされる。
【０００５】 このような目的のための油圧システムではたいてい、「計量用に流れ込む」側
における逆圧を使った設定もされており、「計量後に出ていく」流れの前方を流
れる動きが防止され、すなわち、いわゆる油圧作用が避けられる。この設定は、
加速と減速とが同時に起きるという原理で作用するが、これは、エネルギーの観
点からはもちろん、きわめて不利益である。回転運動自体の間にこの方法で供給
された動力の３０％が制動されるというのは普通ではない。
【０００６】 油の寿命については逆効果である油の温度増加に関してすでに考察した問題の
背景がまったくなく、回転運動からの運動エネルギーが回復するのであれば、有
利であることがわかる。さらにまた、従来のアキュムレーター閉回路システムに
おける作動油を備えた必須の充填を保証するために特別な補助システムを設けな
ければならないことは、不利益であることがわかる。
【０００７】 （発明の開示） 本発明の目的は、前述の問題を排除するか少なくとも減らすことであるが、こ
れは、流体回路が２つの部分を有する可変油圧機を備えており、その油圧機が前
記２つの部分への２つの流れ方向に全システム圧を与える駆動ユニットを介して
可能なものであり、前記２つの部分のうちの一方部分がアキュムレーターに接続
されかつ他方部分が吊り上げ用シリンダーに接続されている、という事実によっ
て達成される。
【０００８】 この種の油圧機を流体回路で使用するおかげで、その油は前記アキュムレータ
ーと前記吊り上げ用シリンダーとの間に直接、汲み上げることができるが、この
ことは、かなりの簡略化を意味するとともに、制御損失が事実上排除されること
を意味する。したがって、本発明は、前記加熱問題を解決するだけでなく、驚く
べきことにおよそ３０％の程度まで示された実質的なエネルギー節約も意味して
いる。
【０００９】 流体回路が、相互に作用しアキュムレーターのある可変往復ポンプを備えた米
国特許第４６４６５１８号で先に知られている、ということは事実である。しか
しながら、この公知のシステムは、とりわけまったく異なる装置、すなわち未精
製油のための供給ポンプに関するものであり、これはかなりの寸法の静的組み込
みである。このため、移動型装置、あるいは可変荷重のある吊り上げ装置からの
吊り下げエネルギーの回復に関するものではなく、油ポンプ自体がもたらす一定
荷重の連続的回復だけに関するものである。したがって、この公知のシステムは
、本発明とはまったく異なる分野に関するものであり、それ自体における可変荷
重がエネルギー回復のための最も重要な源を示しかつそれ自体における可変荷重
が従来技術に係る作動媒体の過熱問題の原因である移動型装置に関するものであ
る。
【００１０】 本発明に係る別の態様によれば、前記流体回路と制御バルブとが通じており、
前記可変往復ポンプが前記アキュムレーターおよび前記吊り上げ用シリンダーの
うちの少なくとも一方に接続されており、好ましくは前記アキュムレーターおよ
び前記吊り上げ用シリンダーの両方がそのような方法でその往復ポンプに接続さ
れている、ということは常に変わらない。この種のシステムは、制御期間におい
てはまったくないが、かなりの簡略化を意味し、また、制御損失が事実上、排除
されるということを意味する。加えて、現時点で存在する制御バルブが、消費者
ユニットからモーター部分への流れを制御するために普通は作られているのでは
なく、そのモーター部分からその消費者ユニットへの流れを制御するように設計
されている、ということは事実である。このことは、圧力補償が行われることが
まったくなく、吊り上げ速度が積み荷によって影響されるということを意味する
ので、操作者の観点からは短所である。本発明に係るシステムによれば、これら
の短所を排除することができるとともに、いっそう効率のよいものである。
【００１１】 本発明の別の態様によれば、流体回路は、油圧機の一部分と吊り上げ用シリン
ダーとの間におけるラインに配置された第１止めバルブと、その油圧機の第２部
分とアキュムレーターとの間におけるラインに配置された第２止めバルブとを備
えている。このことは、さもなければその油圧機の中で起きるであろう漏洩損失
を、その油圧機が中立位置にあるとき、すなわちその吊り上げ装置が垂直方向に
おける作業を行うようには意図されていないときの期間において排除することが
できる、ということを意味している。
【００１２】 本発明の別の態様によれば、制御信号により切換バルブが作動して、そのアキ
ュムレーターとその吊り上げ用シリンダーとの間の接続がその油圧機を介して開
かれると、これらの止めバルブが開放位置へ駆動されることで、前記の第１およ
び第２止めバルブが、サーボポンプおよびバルブユニットを備えてなるサーボ回
路によって制御される、ということは事実である。その利点はここで得られるが
、それは、これらの止めバルブが、エネルギー効率のよい方法で制御されて、操
作者あるいは自動監視システムからの制御信号によって、そのシステムに最適な
方法で開かれあるいは閉じられるということである。
【００１３】 本発明の別の態様によれば、前記シリンダーは、ロッド側部とシリンダー側部
とを備えてなる複動式のものであり、その側部は、制御調整器を介して油圧ポン
プから油を受けることができるようにされた油圧機に直接接続されていない。そ
の利点はここに得られるが、それは、この吊り上げシステムの吊り下げ動作の調
整を補助するために、とりわけ、その吊り上げ回路に積極的な貢献をもたらすこ
とができるためには、可変吊り下げ荷重があまりにも低すぎるときにこのシリン
ダー装置の伝統的な油圧システムを使うことができる、ということである。
【００１４】 本発明の別の態様によれば、この流体回路は第２アキュムレーターを備えてお
り、この第２アキュムレーターは、そのアキュムレーターと油圧機との間におけ
るラインに、あるいはこの油圧機と吊り上げ用シリンダーとの間におけるライン
の少なくとも一方に、少なくとも１つの逆止めバルブを介して接続されている、
ということは事実である。この油圧機が「乾いて作動する」、すなわち作動油の
供給なしで操作されるおそれは、ここで排除される。このことはすなわち、本発
明に係るシステムにおける明らかな危険分子である。なぜなら、主アキュムレー
ターの中にある油は量が制限されており、また、そのアキュムレーターから出る
流れは、このアキュムレーターが空になるとすぐに終わりになるからである。こ
のような油圧機は「乾いて作動する」とすぐに、焼け付くおそれがある。これは
ほんの一瞬の過程で起きる。したがって、油をシステムの別の部分から直接供給
することができることは重要である。処理装置の普通の油圧ポンプは、それが適
切な油流れを供給することのできる短い始動時間が普通必要であるため、ここで
は通常、充分でない。したがって、本発明に係るあるシステムでは、損傷のおそ
れを排除する目的を持って油を即座に供給することができるように、逆止めバル
ブを介して、油圧機の備わったその回路に直接、通じている第２アキュムレータ
ーを設けることが必要である。
【００１５】 最後に名付けられた型に係る流体回路に関する別の態様によれば、第２アキュ
ムレーターを備え、 − 前記第２アキュムレーターが、少なくとも１つの、そして好ましくは２つの
逆止めバルブを介して、そのアキュムレーターとそのモーターとの間におけるラ
イン、およびそのモーターとその吊り上げ用シリンダーとの間におけるラインの
両方に接続されていることと、 − 前記第２アキュムレーターにおけるシステム圧力が、前記第１アキュムレー
ターのそれよりもかなり低いことと は常に変わらない。
【００１６】 本発明に係る特有の態様によれば、吊り上げ用シリンダーとアキュムレーター
とを有する流体回路が、回転装置を回転させるための第２流体回路に通じており
、この第２回路が、前記回転部分の減速に関連して流体流れを供給するバルブ要
素を備えており、その結果、これは、満たされかつ同時にその回転部分で減速力
により作用する。このような解決法のおかげで、回転運動からの減速エネルギー
の大部分は、システムの中でこのように回復することができる。加えて、付加的
エネルギーは適正段階で、すなわちそのアキュムレーターが空になる時点で現れ
ることが多く、回転動作は吊り上げ動作が終わる前に終わることが多いので、回
転動作は吊り上げと同時に作用されることが多い。したがって、この付加的エネ
ルギーは正確に正しいモーメントでそのアキュムレーターに至ることが多い。す
なわち、そのアキュムレーターがほとんど空になると、その吊り上げ動作がその
アキュムレーターを介して供給された油によって行われるように、新しくされた
アキュムレーター力がもたらされる。
【００１７】 本発明に係る別の態様および利点は、いっそう詳しい以下の説明から明らかに
なる。
【００１８】 本発明は、添付された図面とともに、以下できわめて詳しく説明される。
【００１９】 （詳細な説明） 図１には、本発明に係る流体回路における吊り上げ用シリンダーについての油
圧体系が示されている。複動式油圧シリンダー１、可変往復ポンプ３（以下、油
圧機と称する）およびアキュムレーター６が示されている。この流体回路は、た
とえばトラックあるいは掘削機のような移動型処理装置の中に配されており、し
たがって、吊り上げ用シリンダー１は、このシリンダー装置の吊り上げ装置、た
とえば掘削機におけるバケットを担持するアームにおいて、垂直な作業を遂行す
るように設けられている。吊り上げ用シリンダー１と油圧機３との間には、止め
バルブの形態で論理要素２が配置されており、これは、ばねで留められていると
ともに、影響を受けない状態において、油圧機３と吊り上げ用シリンダー１との
間の接続が解かれているその作動位置では、バルブ装置２によって、油圧機３と
吊り上げ用シリンダー１との間に開放連通がもたらされる。この論理要素２はま
た、管開放用要素として機能するのが好ましい。アキュムレーター６と油圧モー
ター３との間には、第１に名付けられた論理要素２と同様な機能を有する同様な
論理要素５が配置されている。これは留めバルブ２の形態にある。これらのバル
ブ装置２，５は両方とも、サーボポンプ４とバルブ９とから構成されているサー
ボシステム４，９によって制御される。サーボポンプ４は独立した駆動源によっ
て作動するが、この駆動源は普通、可変往復ポンプ３の駆動をも適切に行う処理
装置の燃料基モーターＤである。作動は適切な伝動装置を介して公知の方法で行
われる。サーボポンプ４からの流体の流れは、論理要素２，５におけるバルブ９
を介して作用し、それぞれのライン３−１，３−６における接続が開放される。
自動監視システムによって、吊り上げ用シリンダー１で作業を実行するのが望ま
しいときにそのような方法で適用することができる場合には、サーボバルブ９は
操作者によって正常に制御され、サーボバルブ９が作動して、サーボポンプ４の
圧力側とライン９−２，９−５との間の接続が開かれて、論理要素２，５へ導か
れ、その結果、油圧はこれらが開かれたときに供給される。サーボバルブ９の作
動が終わる（これにより、たとえばばね力によって非作動位置が占められる）と
すぐに、どのような信号も論理要素２，５へ出されないので、サーボポンプ４の
圧力側はライン９−２，９−５への接続が切られ、代わりにライン９−２，９−
５は圧力の加わっていないタンク９０に通じる復帰ライン９−９０に接続される
。このサーボ回路４，９によって、吊り上げあるいは吊り下げの動作のための必
要性があるときには、開放接続が常に存在し、同時に、油圧モーター３を通る無
用な漏洩がバルブによって排除される、ということが保証される。もちろん、可
変油圧機（時には油圧モーターとも称される）には、常にある程度の漏洩がある
。したがって、システムが無用な漏洩を排除するために中立位置にあるときに、
加圧された部分への接続を断つことが望ましい。
【００２０】 油圧機３は、開口部１０，１１で油を収容しかつ放出することの両方を行うこ
とのできる可変往復ポンプである。このポンプは、両方の出口部で全システム圧
力を許容し、かつ、その流れを可変設定によって０から最大値まで調整すること
ができ、通常はいわゆる揺動板によって達成される、公知の種類のポンプである
。この種のポンプを用いて、制御バルブを介してその回路を調整し、それによっ
て、かなりの簡略化を達成することができ、同時に制御損失が実際に排除される
。
【００２１】 さらにまた、この流体回路にはシーケンシャルバルブ７が含まれている。この
シーケンシャルバルブ７は、吊り上げ用シリンダー１をアキュムレーター６に接
続するライン１−６に配置されており、これによって、吊り上げ用シリンダーと
論理要素２との間のライン１−２におけるどのような過剰圧力も、シーケンシャ
ルバルブ７を介してアキュムレーター６へ除去することができ、その結果、その
エネルギーはこのシステムの中に維持される。
【００２２】 このシステムの中には、アキュムレーター６とタンク４２との間に安全バルブ
８が設けられており、これによって、その回路のためのある最大圧力が過剰でな
いことが保証される。アキュムレーター６と論理要素５との間には圧力緩和バル
ブ２３が配置されている。この圧力緩和バルブによって、アキュムレーターの圧
力がアキュムレーター型のものに許容された最大値を超えない、ということが保
証されるが、このことは、アキュムレーターがシステムの残りと同じ圧力級の圧
力を必要としないことを意味している。
【００２３】 さらにまた、その流体回路がこのシリンダー装置の従来の油圧ポンプ１２に接
続されていることが示されており、その流れは制御バルブ１３を介して従来の方
法で調整される。これにより、油は、制御バルブ１３における１つの開口部１４
を介して、複動式シリンダー１の反対側部１Ａへ送ることができる。さらにまた
、油は、制御バルブ１３を介して、第２の開口部１５を介して、吊り上げ用シリ
ンダー１のピストン側部１Ｂへ供給することができる。ライン１５−１には、制
御バルブ１３と吊り上げ用シリンダー１のピストン側部１Ｂとの間に、逆止めバ
ルブ１６が配置されており、油がその吊り上げ用シリンダー１のピストン側部１
Ｂから制御バルブ１３へ送られるのが防止されている。油圧ポンプ１２によって
、その油が、通常の方法でタンク４２から溜められる。制御バルブ１３は普通、
一方端部１３−４２でタンク４２に接続され、その他方端部は油圧ポンプ１２に
接続されている。さらにまた、このシステムにはシーケンシャルバルブ１９が備
わっており、吊り上げ用回路１，３，６から制御バルブ１３へ余分の油を戻すこ
とができる。これは、たとえば掘削機におけるスティックをあやつるために用い
ることができる。最後に、このシステムに別のアキュムレーター２１が含まれて
いてもよいことが示されており、それは、バルブ２２を介してその回路に接続さ
れて配置されていてもよく、接続されることなく配置されていてもよい。この余
分のアキュムレーター２１は、ある作業用操作に関連して充分な作動油が認めら
れることを確かめるために、かつ／または、ある作業用操作に関連して異なった
圧力水準の備わった回路をもたらすために、用いることができる。
【００２４】 吊り上げ用シリンダー１と論理要素２との間のラインにおける圧力を調整する
ことができるように、圧力感知用要素１７が設けられている。動力が必要な吊り
下げ動作の場合には、圧力感知用要素１７によって、その圧力がその機能のため
に要求されるものよりも低いということが調整され、また、制御バルブ１３によ
り、開口部１４を介してその吊り上げ用シリンダーのロッド側部へ油が送り出さ
れるであろう。
【００２５】 このシステムは吊り上げ運動の場合などに機能するが、操作者が制御信号を制
御サーボ（図示略）へ送ると、バルブ９が駆動して、バルブ２および５が順番に
確実に開かれる。したがって、アキュムレーター６、油圧機３および吊り上げ用
シリンダー１の間の接続は、完全に開かれる。すると、アキュムレーター６の中
の加圧された油は可変油圧機３へ流れ、それによって油は吊り上げ用シリンダー
１の前方へ運ばれる。この場合、アキュムレーターの中の圧力が吊り上げ用シリ
ンダー１を用いる作業を行うのに必要な圧力よりも高いと、余分のエネルギーは
、油圧機３によってその駆動システムへ供給され、伝動装置Ｔを介してもっとも
よく達成されるであろう。アキュムレーターの圧力がそれほど充分でないときに
は、可変油圧機３によって、不可欠な圧力水準に到達するために圧力増加がもた
らされるが、これはこの処理機のモーターＤによって供給される動力で達成され
る。したがって、このような状況では、アキュムレーターと吊り上げ用シリンダ
ーとの間に要求される圧力差を克服するために必要な大きさと同じ大きさのエネ
ルギーだけが供給される。吊り下げ運動の場合には、ポンプの中での流れの方向
が変わり、油は、開口部１０で供給され、開口部１１で放出されてアキュムレー
ター６へ供給される。このとき、アキュムレーター６の中の圧力が吊り上げ用シ
リンダー１における圧力よりも低い場合には、可変油圧機３によって、エネルギ
ーを伝動装置Ｔへ供給することができるであろう。これに反して、そのアキュム
レーターの中の圧力がその吊り上げ用シリンダーの中の圧力よりも高い場合には
、吊り下げ運動を得るために、モーターＤから余分のエネルギーを可変油圧機３
へ供給する必要があるであろう。しかしながら、供給されたこのエネルギーは、
アキュムレーター６の中に蓄えられるので、次の吊り上げ運動に関連して利用す
ることができる。上記のことから、このシステムがエネルギー節約のできるもの
であり、吊り下げ用エネルギーが従来のシステムで処理されるときに通常起きる
油流れの熱発生用絞り操作が排除されることは明らかである。
【００２６】 圧力監視用要素１７の仕事は、油圧シリンダーにもはやどのような圧力もない
とき、たとえばバケットが地上高さに到達したときに、油圧機３が流れを調節し
て確実にゼロにすることである。
【００２７】 すばやく実行されるのが望ましい吊り上げ動作の場合には、たとえば深い切断
掘削における正常な要求、すなわち、可変油圧機３と油圧ポンプ１２との両方を
駆動することができ、その場合、アキュムレーターから得られた油は吊り上げ用
シリンダーの油の量に充分に対応していない。吊り下げ運動の間、逆止めバルブ
１６によって、油が開口部１５へ流れるのが防止される。それゆえ、次の吊り下
げ運動の間、ポンプ１２から得られた量に相当する量が、安全バルブ８を通って
その回路から排気される。代わりに、掘削機における回転運動のために用いられ
るシーケンシャルバルブ１９を用いて、余分な油を制御バルブ１３の入口側部へ
戻すことができる。複動式吊り上げ用シリンダー１におけるロッド側部のための
油は、制御バルブの出口側部と、吊り上げ用シリンダー１のロッド側へ導かれる
ライン１４−１との間に使うことができる。
【００２８】 図２には、本発明に係る流体回路のための好ましい油圧体系が示されている。
これには、図１に説明されたのと同じ副構成部分から基本的に全体構成される流
体回路が示されている。それゆえ、本質的な相違点だけが以下に説明される。別
のアキュムレーター２０がこの回路に接続されて設けられていることが示されて
いる。この別のアキュムレーター２０には、主アキュムレーター６よりも低いシ
ステム圧力が備わっている。この第２アキュムレーター２０は、逆止めバルブ３
０，３１，３２を介して、主システム６，３，１に接続されている。第１ライン
２−２０が、論理要素２と油圧機３の上方開口部１０との間のラインに、第１逆
止めバルブ３０を介して接続されている。第２ライン５−２０が、アキュムレー
ター６と論理要素５との間のラインに、第２逆止めバルブ３２を介して接続され
ている。これら２つのラインは、閉鎖側部を介してアキュムレーター２０に接続
されている共通の逆止めバルブ３１の開放側部へともに導かれている。この付加
的なアキュムレーター２０の仕事は、急に必要となったときに油を可変往復ポン
プ３へ即座に供給することができることである。この種の急な必要性は、主アキ
ュムレーター６が空になったときに起きる。主アキュムレーター６が空になるの
は、油の量がほとんどなくなっているというどのような実際の進んだ警告もなく
、きわめて短時間の過程で即座に起きる。この場合、従来の油圧ポンプ１２では
、利用可能な短時間のうちに油の送給を管理することができないが、これは、可
変往復ポンプが全体として破壊するおそれが存在することを意味している。した
がって、このような破壊のおそれは、そのシステム圧力が急速に降下したときに
逆止めバルブを介して油を回路６，３，１へ直接供給することのできる余分のア
キュムレーター２０によって、排除することができる。さらにまた、圧力監視用
要素１７が、図１に係るのと同じ機能の備わった吊り上げ用シリンダーに接続さ
れて配置されている、ことが示されている。安全バルブ８によって、アキュムレ
ーター６のための許容されたシステム圧力が一定値を超えない、ということが保
証される。さもなければ、このシステムは、図１に関連して説明されたように機
能する。
【００２９】 図３には、回転クレーンなど（図示略）の備わっている処理用機械（図示略）
のための流体回路が線図状形態で示されており、その機械の回転運動は、油圧回
転用モーター３５によって駆動される。また、アームの回転を駆動するために、
この流体回路に連通状に、吊り上げ用回路Ｌが接続されている。この吊り上げ用
回路のためにアキュムレーター６が公知の方法で設けられているが、このアキュ
ムレーターは、したがって、このアームシステムの位置エネルギーと吊り下げ時
の荷重とを利用するように意図されている。ポンプ１２、制御調整器１３，回転
用モーター３５からなる回転用回路では、減速の起きたときに、吊り上げ用回路
Ｌに配置されたアキュムレーター６へ、２つのシーケンシャルバルブ３６，３７
により、逆止めバルブ３８を介して、余分の油が送給される。
【００３０】 シーケンシャルバルブ３６，３７は、ばね４６，４７によって設定されている
。これは、油がアキュムレータータンク６へ流れるためには、駆動されるバルブ
３６，３７へ向かうラインに一定の最小圧力が存在する必要がある、ことを意味
する。加えて、それぞれのシーケンシャルバルブ３６，３７は、ライン４３，４
８を介して、制御調整器１３におけるそれぞれのサーボカバー４４，４５に接続
されているが、これは、サーボカバー４４，４５に存在する圧力が、シーケンシ
ャルバルブ３６，３７でのばね圧力に重なっていることを意味する。制御調整器
１３には、公知の方法で圧力減少用バルブ／オーバーフローバルブ（図示略）が
配置されているが、このバルブは、完全に開放した状態から完全に閉鎖した状態
まで調節することができる。ポンプ１２により、油は制御調整器１３の一方の側
部Ｐへ送給される。制御調整器の反対側の側部Ｔには、加圧されておらずかつタ
ンク４２へ導かれる復帰ライン４３がある。図３に示された制御調整器の場合に
は、他の３つの機能が設けられている。これらの機能のそれぞれはスライドバル
ブによって公知の方法で制御される。図には、このスライドバルブに接続され、
回転用モーター３５を駆動する回路だけが示されている。このように、一方方向
における回転をもたらす上方開口部、いわゆるＡ開口部と、別の方向における回
転をもたらす下方開口部、いわゆるＢ開口部とが示されている。
【００３１】 回転運動では、制御バルブはサーボ（図示略）によって駆動され、油が、ポン
プ１２から制御調整器１３を介して回転用モーター３５へ送られる。Ａ開口部が
開くように制御バルブが駆動されると、その場合には、ポンプ１２からの油圧は
、Ａ側部における一方で回転用モーター３５へ供給され、かつ、サーボカバーを
介してライン４３へ送られ、シーケンシャルバルブ３６のための駆動用圧力がも
たらされる。したがって、すべての油が供給されて油圧モーター３５を通って流
れるため、シーケンシャルバルブ３６は、それによって、加速相の間、閉じられ
た状態が維持される。制御調整器におけるＢ開口部に配置された圧力減少用バル
ブが同時に充分開かれるという事実によって、復帰油は、逆圧なしに、Ｂ開口部
を通過し、かつ制御調整器１３を通り抜けて、復帰ライン４３に至り、その後、
タンクに達する。したがって、加速相の間、復帰回路４５はタンク４２へ向かっ
て充分に開く。所望の回転速度が得られると、モーター３５の送給ラインにおけ
る圧力は平衡状態が生じるまで下がり、また、損失を克服するために必要な圧力
だけが発生する。
【００３２】 従来技術に係る減速運動では、送給側部、すなわちＡ開口部は閉じられ、また
、出口側部、すなわちＢ開口部は絞られるであろう。すると、減速作業の大部分
は、Ｂ開口部の圧力減少用バルブを通って消えるであろう。
【００３３】 本発明に係る回路では、制動エネルギーがアキュムレータータンク６へ供給さ
れるという事実によって、減速作業は、その代わりに利用される。このことは、
加圧された作動油がシーケンシャルバルブ３７あるいは３６を通ってアキュムレ
ーター６へ供給されることで達成される。減速運動の間にサーボライン４８にお
ける圧力が減るという事実によって、オーバーフローバルブが開く前に、アキュ
ムレーター６への接続がシーケンシャルバルブ３７によって開かれる。アキュム
レーター６の圧力が回転用モーター３５の減速圧力よりもわずかに低いという事
実によって、減速エネルギーは、実際には元のまま、アキュムレーター６へ供給
される。このエネルギー損失は、２つの連通水準の間における圧力差によって求
められる。一方の水準が大気圧であり、また、たとえば回転用回路の圧力減少器
での圧力水準が２１０バール（ｂａｒ）に設定された従来のシステムが使われる
と、その流れに２１０を掛けたものがエネルギー損失である。本発明に係る用途
では、その唯一の損失は、アキュムレーターの圧力とシーケンシャルバルブの圧
力水準との間における差である。アキュムレーターの中の圧力がたとえば１６０
バールであり、シーケンシャルバルブの中の最低圧力が１８０バールであれば、
そのエネルギー損失は、流れを２０倍したもの、すなわち、従来の構成に比べて
ほぼ１０％である。減速の間にアキュムレーターの圧力が２１０まで上昇すると
、その損失はゼロに近い。本発明の好ましい実施態様によれば、シーケンシャル
バルブ３６，３７は、サーボカバーがシーケンシャルバルブの基礎的設定値をほ
ぼ４０バール超える必要のある圧力水準の中で比例状に制御される。このことは
、制御レバーが開放されるときに、その圧力を減速相に関連してシーケンシャル
バルブの圧力まで減らすことによって達成される。逆止めバルブ３８の機能は、
案内制御されたバルブの中に常に存在する些細でない漏洩によってアキュムレー
ターが空になるのを防止することである。サーボカバー４３，４４の内部の圧力
が所望の回転速度に比例しているという事実によって、復帰効果もまた、操作の
モードに左右され、かつ、それによって、所望の復帰は、操作者の操作モードに
より影響を受ける。
【００３４】 制御調整器１３の中に補充用回路（図示略）が設けられているが、その目的は
、油圧ガタの発生を排除することである。
【００３５】 図３に係るシステムによれば、エネルギー節約に加えて、いくつかの重要な利
点がもたらされるが、そのもっとも重要なものは、熱発生がぐっと減ることであ
る。公知のすべてのバルブは、作動媒体の圧力が絞りによって減り、この場合に
生じるエネルギー損失が熱に変わる、という事実に基づいている。新しく開発さ
れたシステムでは、圧力降下は、アキュムレーターの圧力と回転用回路の最大圧
力とが無視できる程度に異なっているときに、原則として事実上、排除されるが
、このことは、熱増大が原則として排除されるということを意味している。圧力
減少用ノズルの出口における温度が圧力差に直接左右されることは、より早い時
期から知られている。従来から存在する、２〜３００バールの大きい圧力降下で
は、外側温度は数百度であり、これはその作動媒体の寿命に思わしくない影響を
及ぼす。実際には、それは、油の寿命に悪影響を及ぼすほとんど高い温度だけで
ある。いつも増大している雰囲気の油に対する要求では、それは高温に対する感
度であるが、このシステムの利点は些細なものではないことがわかる。このシス
テムは、吊り上げ用回路以外の回路、たとえば油圧推進回路のような流体回路と
組み合わせるという利点を用いることができる。
【００３６】 図４には、回転用回路５〔ｓｉｃ〕と、たとえば掘削機の吊り上げ用回路Ｌを
形成するための部分との好ましい組み合わせの油圧体系が示されている。この場
合、吊り上げ用シリンダー１は掘削機のバケットアーム（図示略）に接続され、
また、回転用モーター３５は掘削機のバケット回転用回路（図示略）に接続され
ている。明らかなように、図２に示された好ましい実施態様は、主アキュムレー
ター６が空になったときでも必要な油の流れを可変油圧機３に確実に流すための
余分なアキュムレーター２０の備わった吊り上げ用回路Ｌの中に用いられている
。このシステムは図２と図３との組み合わせであることもまた、明らかである。
したがって、ラインはここでは、逆止めバルブ３８に直接続く回転用システムＳ
から導かれて、主アキュムレーター６の中へ至る。回転用モーター３５と吊り上
げ用シリンダー１へ供給される必要のあるどのような付加的エネルギーとの両方
の機能を制御するために、１つの、そして同じ制御調整器１３が用いられている
、ことも示されている。このシステムは、図２および図３に関して組み合わされ
た本文に説明されたものに関し、原則として、全体的に機能する。この解決法の
おかげで、回転用運動からの制動エネルギーの大部分は、したがってこのシステ
ムの内部で復帰することができる。さらにまた、付加的なエネルギーが回転用回
路から発生することが多い、という利点がもたらされる。すなわち、アキュムレ
ーターがほぼ空になると、回転用運動が吊り上げと同時に作用されることが多い
ので、少なくとも掘削機のバケットに関連して、またこの場合、回転用運動は吊
り上げ用運動が実行される前に減速されることが多い。したがって、このような
付加的エネルギーが正しい時間で正確にアキュムレーターへ至ると、すなわちア
キュムレーターがほとんど空になると、吊り上げ用運動がアキュムレーター６を
介してあるいはそれに関連して実行されるように、新しくされたアキュムレータ
ー動力がもたらされる。
【００３７】 図５には、本発明に係る（すなわち、図１あるいは図２に係る）吊り上げ用回
路を用いるときに達成することのできるエネルギー節約を例示する線図が概略的
形態で示されている。この線図には、瞬間的な動力節約がｙ軸で、また、時間軸
がｘ軸で示されている。掘削機で実行される１つの、そして同様な仕事が、曲線
によってシミュレートされており、一方の曲線Ａによって、標準的システムにお
ける動力消費が説明され、他方の曲線によって、本発明に係るシステムについて
の動力消費が説明されている。このシミョレーションは、バケットに延びている
第１アームを含み、そのバケットを地面の中へ駆動し、次いでそのアームを収縮
させ、その上にバケットが満たされ、次いでバケットが吊り上げられかつ回転用
運動が始まる（古いシステムに係る動力ピーク）、しばしば起きる操作に基礎を
置いている。これに続いて、回転用運動が減速され、バケットから品物が落下し
、その後、バケットが最終的に吊り下げられる。エネルギー消費は、標準的なシ
ステムにあっては、もっとも作業集約的な相（２〜１６秒）の間、ほぼ４０％よ
りもかなり大きい、ということが明らかである。したがって、充填用圧力におい
てアキュムレーターから再利用することのできる油という事実のおかげで、顕著
なエネルギー節約を行うことができる。加えて、図４に係る組み合わせが用いら
れると、この節約はいっそう大きいものである。
【００３８】 本発明は、上で例示されたものに限定されるものではなく、特許請求の範囲の
範囲内で変化することのできるものである。たとえば、サーボ圧力は、ポンプ４
以外のシステムにおける動力源、たとえばアキュムレーター２０から得ることが
できる、ということがわかる。本発明は、どのような方法でも、ただ１つの吊り
上げ用シリンダーを用いるものに限定されることはなく、本発明に係る回路に２
以上の吊り上げ用シリンダーを用いることができる、ということもまたわかる。
同様なことが、アキュムレーターの数についてもまた当然、真実であり、その数
は、所望によりあるいは必要に応じて変えることができる。いくつかの変形例を
、本発明の原理に影響を与えることなく、バルブの構成に関して作ることができ
る、ということもまたわかる。さらにまた、実際の回転用回路の中に、油圧モー
ター５の代わりに、他の多くの種類の回転装置を用いて、回し継手状に構成され
た部分を、たとえば、回転用部分におけるスプールリングに相互作用するラック
あるいは油圧シリンダーによって、回転させることができる、ということもわか
る。さらにまた、多数の構成要素、たとえば、複数の吊り上げ用シリンダーおよ
び／または複数の油圧モーター5などを用いることができる、ことがわかる。
【００３９】 さらにまた、本発明は、先に名付けられた処理装置以外の類似した処理装置、
たとえば、いわゆる刈り込み機などの森林用機械にもまた、用いることができる
。
【００４０】 本発明はまた、作動油がアキュムレーターあるいは吊り上げ用シリンダーへ送
られかつこれらから送られる制御バルブの使用に関連して利用することもできる
。ここで、吊り上げ用ピストンの中にある位置エネルギーは、吊り下げ用運動の
場合に、可変往復ポンプにも接続されたアキュムレーターへ制御バルブを介して
復帰するであろう、ということが言える。しかしながら、必須条件は、アキュム
レーターの圧力がシリンダーの圧力よりも下にあることであり、かつ、平衡状態
が生じる前にタンクへの別の復帰ラインが開かれることである。吊り上げ用運動
では、所望の作業を実行するための要求に必要な、アキュムレーターの中で加圧
された油による圧力増加あるいは圧力降下がもたらされる。たとえば、吊り上げ
用作業に２００バールが必要であり、かつ、アキュムレーターの圧力が１００バ
ールであると、蓄えられたエネルギーによって、吊り上げ用作業の半分が行われ
る。制御バルブが、普通のポンプ入口を介して吊り上げ用ピストンからの作動媒
体で満たされ、かつ、その制御バルブに、バルブの駆動の際に圧力補償されたモ
ーター開口部への流れが送り出される場合が好ましい。
【００４１】 本発明を作業の形態で特徴付けられたフォークリフトトラック用に変更するた
めに、先の技術を用いて吊り下げ用積み荷エネルギーを復帰させることはできな
かった。フォークリフトトラックのための正常なサイクルは、積み荷を吊り上げ
あるいは吊り下げることであり、これらの操作のためのシーケンスを求めること
はできないが、その仕事はどちらかというと出来事の過程を制御するものである
。吊り上げ用シリンダーの設計によって、フォークを吊り上げて空にするか全荷
重で吊り上げるために、多くの油が圧力を変えるためだけに用いられる。エネル
ギー復帰の備わったフォークリフトトラックのための油圧システムは、したがっ
て、低い吊り下げ用積み荷によって、シリンダーの圧力とアキュムレーターの圧
力との間のΔｐが所定値よりも低くなるときに、タンクに接続されたバルブが自
動的に開く。これを考慮すると、操作者によって駆動されたバルブは、当然考え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係る流体回路における吊り上げ用シリンダーのための油圧体
系を示している。
【図２】 図２は、本発明に係る閉鎖系における吊り上げ用シリンダーのための好ましい
油圧体系を示している。
【図３】 図３は、本発明に係る回転用回路のための油圧体系を示している。
【図４】 図４は、本発明に係る吊り上げ用シリンダーおよび回転用回路のための油圧体
系を示している。
【図５】 図５は、本発明に係る処理装置と従来技術に係る処理装置とについての動力消
費を比較する線図を示している。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月１２日（２０００．７．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９９０１１７６−９ (32)優先日 平成11年３月31日(1999．3．31) (33)優先権主張国 スウェーデン（ＳＥ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体回路を有し、この流体回路（Ｌ）が、可変荷重を処理す
    るのに適した吊り上げ装置（１００）の中に配置された吊り上げ用シリンダー（
    １）と、吊り下げエネルギーを回復させあるいは再生利用するアキュムレーター
    （６）とを備えてなる移動型処理装置であって、この流体回路が、２つの開口部
    （１０，１１）を有する可変油圧機（３）をも備え、この油圧機が、全システム
    圧力を前記開口部への２つの流れ方向へ放出する駆動ユニット（Ｄ）を介するこ
    とができ、一方の開口部（１１）が前記アキュムレーター（６）に接続され、か
    つ、他方の開口部が前記吊り上げ用シリンダー（１）に接続されていることを特
    徴とする、流体回路を有する移動型処理装置。
  2. 【請求項２】 前記流体回路との連通が、制御バルブ（１３）であり、前記
    可変油圧機（３）が、制御バルブ（１３）を介した接続状況なしに前記アキュム
    レーター（６）および前記吊り上げ用シリンダー（１）のうちの少なくとも一方
    に接続され、好ましくは前記アキュムレーターおよび前記吊り上げ用シリンダー
    （１）の両方が、往復ポンプ（３）へのそのような接続を有している請求項１に
    記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  3. 【請求項３】 流体回路（Ｌ）が、油圧モーターの一方の開口部（１０）と
    吊り上げ用シリンダー（１）との間のラインに配置された第１止めバルブ（２）
    、および油圧モーターの第２の開口部（１１）とアキュムレーター（６）との間
    のラインに配置された第２止めバルブ（５）を備えていることを特徴とする請求
    項２に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  4. 【請求項４】 制御信号が切換バルブ（９）を駆動して油圧機（３）を介し
    てアキュムレーター（６）と吊り上げ用シリンダーとの間の接続を開くように、
    止めバルブ（２，５）が駆動されることで、第１（２）および第２（５）止めバ
    ルブが、サーボポンプ（４）およびバルブユニット（９）を備えてなるサーボ回
    路（４，９）で制御されることを特徴とする請求項３に記載の、流体回路を有す
    る移動型処理装置。
  5. 【請求項５】 前記吊り上げ用シリンダー（１）が、複動型のものであって
    、ロッド側部（１Ａ）とシリンダー側部（１Ｂ）とを備えており、油圧モーター
    （３）に直接接続されていない側部（１Ａ）が、制御調整器（１３）を介して油
    圧ポンプ（１２）から油を得ることができることを特徴とする請求項２に記載の
    、流体回路を有する移動型処理装置。
  6. 【請求項６】 流体回路（Ｌ）が、第２アキュムレーター（２０）を備え、
    これが、アキュムレーター（６）と油圧機（３）との間のライン、あるいは油圧
    機（３）と吊り上げ用シリンダー（１）との間のラインのうち少なくとも一方に
    、少なくとも１つの逆止めバルブ（３１）を介して接続されていることを特徴と
    する請求項２に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  7. 【請求項７】 前記第２アキュムレーター（２０）が、アキュムレーター（
    ６）とモーター（３）との間のライン、およびモーター（３）と吊り上げ用シリ
    ンダー（１）との間のラインの両方に、少なくとも１つ、好ましくは２つの逆止
    めバルブ（３１−３２，３１−３０）を介して接続されていることを特徴とする
    請求項６に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  8. 【請求項８】 吊り上げ用シリンダー（１）に直接接続に配置されているの
    は、圧力調速機（１７）であることを特徴とする先行請求項のいずれかに記載の
    、流体回路を有する移動型処理装置。
  9. 【請求項９】 前記第２アキュムレーター（２０）におけるシステム圧力が
    、前記第１アキュムレーター（６）におけるそれよりもかなり低いことを特徴と
    する請求項６に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  10. 【請求項１０】 流体回路（Ｌ）が、回転装置（５）を回転させるための第
    ２流体回路（Ｓ）に連通しており、この第２回路（Ｓ）が、前記回転部の減速に
    関連して作動流体を前記アキュムレーター（６）へ供給するバルブ要素（３６，
    ３７）を備えており、これが、満たされかつ減速力でその回転部に同時に作用す
    ることを特徴とする請求項２に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記バルブ要素（３６，３７）が、シーケンシャルバルブ
    からなることを特徴とする請求項１０に記載の、流体回路を有する移動型処理装
    置。
  12. 【請求項１２】 逆止めバルブ（３８）が、前記バルブ要素（３６，３７）
    と前記アキュムレーター（６）との間のラインに配置されていることを特徴とす
    る請求項１０に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記のシーケンシャルバルブは、減速速度が、バルブの圧
    力レベルによって、流体回路を有する移動型処理装置に制御されることを特徴と
    する請求項１１に記載の、流体回路を有する移動型処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記バルブ要素の排水ライン（４３，４８）が、流体回路
    を有する制御バルブのサーボカバーに接続されていることによって、シーケンシ
    ャルバルブ（３６，３７）が回転用回路における圧力によって影響を受ける制御
    圧力を受け入れることを特徴とする請求項１０に記載の、流体回路を有する移動
    型処理装置。
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