JP2004036742A

JP2004036742A - 建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路

Info

Publication number: JP2004036742A
Application number: JP2002194201A
Authority: JP
Inventors: Keiji Okamoto; 岡本　圭司; Satoru Nishimura; 西村　悟; Shigenori Matsushita; 松下　重則
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05
Also published as: KR20040004047A

Abstract

【課題】作業機の複数のアクチュエータを同調駆動させたり、作業目的に合わせて特定のアクチュエータのみを作動させたりすることができる構成とされた建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路を提供する。
【解決手段】複数のアクチュエータ（ウインチ）に圧油が供給される駆動油圧回路における各メイン切換弁６ａ，６ｂのパイロット回路２０において、操作レバー２１，２２により操作される少なくとも二系統の比例制御弁２３ａ〜２３ｄとメイン切換弁６ａ，６ｂとの間に連通弁２４，２５を備える連通路３５，３６が設けられ、特定の操作時以外は二系統のメイン切換弁６ａ，６ｂへの流路を接続して、複数のアクチュエータが同調して作動されるように構成されている
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械における複数のアクチュエータを駆動するに際して、特定の条件を選択して駆動させることができる建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばロープ吊下げ式のクラムシェルバケットを使用して掘削作業を行う建設機械においては、そのクラムシェルバケット（以下、単にバケットという）を操作するために、通常バケットの開閉用と昇降用の二台のウインチを運転操作して作業を行うようにされている。
【０００３】
この二台のウインチによってバケットを操作するには、一般的にオペレータがそれぞれのウインチに対応する操作レバーを、巻上げロープと開閉ロープとを同時に繰出し・巻き取るように操作しており、バケットを開閉する場合のみ開閉用のウインチを単独で動かすように操作している。また、バケットによって土砂を運び上げるときには、途中でバケットが開かないように開閉用のウインチの作動を加減して、巻上げ時にその開閉用のウインチがごく僅かに昇降用のウインチによる巻取り速度に勝るように調節しながら同調させるように運転を行っている。この操作は、もっぱらオペレータの経験に基づく技量によって行われており、そのために、この種の作業にあたってはオペレータに熟練度が要求される。
【０００４】
一方、クローラクレーンのような建設機械においては、バケットによる掘削作業を行う場合の主巻きウインチと補巻きウインチとによるバケットの昇降を、それらウインチを駆動する油圧モータの作動を同調させる技術について、特開昭６０−５２４９６号公報によって知られている。この公報の記載によれば、主巻き用油圧モータと補巻き用油圧モータとに、それぞれ個々に圧油を供給するとともに負荷圧に応じて吐出流量を制御するレギュレータを有する可変容量形油圧ポンプを備え、それらの各レギュレータの制御室間でプレッシャバルブを介して接続するとともに、主巻き用操作レバーと補巻き用操作レバーとを連動可能に連結して、その操作レバーの操作信号によってプレッシャバルブを作動させて両油圧ポンプの吐出流量が負荷圧に関係なく同一になるようにされている。
【０００５】
また、実公昭６４−１３４５号公報には、複数の油圧アクチュエータの駆動回路を互いに並列に接続するとともに、カウンタバランス弁より上流側の負荷保持回路同士を同調回路で互いに連通させ、その負荷保持回路と同調回路との接続部に緊急遮断弁を設けた油圧回路において、それぞれの緊急遮断弁が左右のカウンタバランス弁の作動特性による誤差で作動しないように、パイロット圧を導入して通常時における緊急遮断弁の作動を防止する構成が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、複数のウインチ（アクチュエータ）の作動を同調させる技術に関する先行技術にあって、特開昭６０−５２４９６号公報に記載のものでは、主巻き用および補巻き用の両ウインチの駆動を常時同調させることを目的としており、そのために、個々に操作される操作レバーを連結して一体的に作動するようにされ、その操作レバーの操作信号によってプレッシャバルブを作動させて両油圧ポンプの吐出流量が負荷圧に関係なく同一になるようにされている。したがって、バケットによる掘削作業に際して、バケットを昇降させるのに、特に掘削された土砂を搬出するときバケットが確実に閉じた状態で上昇させるには、この公報に示されるように、バケット開閉を油圧シリンダで行わせるタイプのものにおいてのみ有効であって、例えば高揚程（大深度）でのバケット掘削作業に用いられるロープ式のバケットを作動させるには不適当である。また、仮に補巻き用ロープをバケットの開閉用に適用させるとしても、その開閉用ロープの操作が画一的で手動操作によるような昇降用ロープと開閉用ロープとの役割を分担させることができないという問題点がある。
【０００７】
また、実公昭６４−１３４５号公報によって知られる複数のアクチュエータの同調回路に関する技術では、同調を維持すると同時に緊急時における安全装置としての緊急遮断弁の作動を通常時に誤動作しないようにするもので、この技術のみでは前述のようなバケットによる掘削操作を効果的に行わせる作業に適用することについて未だ解決すべき問題点を有している。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、一つの作業機の複数のアクチュエータを同調駆動させたり、作業目的に合わせて特定のアクチュエータのみを作動させたりすることができる構成とされた建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路は、
複数のアクチュエータに圧油が供給される駆動油圧回路における各メイン切換弁の油圧パイロット回路において、操作レバーにより操作される少なくとも二系統の比例制御弁とメイン切換弁との間に連通弁を備える連通路が設けられ、特定の操作時以外は二系統のメイン切換弁への流路を接続して、前記操作レバーにより複数のアクチュエータが関連して作動されるように構成されていることを特徴とするものである（第１発明）。
【００１０】
本発明によれば、複数のアクチュエータの駆動油圧回路におけるメイン切換弁のパイロット回路で、操作レバーによって操作される少なくとも二系統のパイロット回路を、操作レバーによる特定の操作時以外では連通路で接続することにより、各アクチュエータの作動を予め設定されている優先順位で関連させて、もしくは同調させて作動させることができる。したがって、例えば通常時には各メイン切換弁を切換操作するパイロット回路における連通路中の連通弁が開いているようにしておけば、各アクチュエータを設定された条件で作動させることができる。そして、特定の操作時には、連通路における連通弁を閉じることにより、選択的にアクチュエータを作動させることができる。このような構成によれば、これを例えばロープ式のバケットによる掘削・揚土作業に採用する場合、バケット昇降操作レバーの操作のみでバケット昇降用ウインチと開閉用ウインチを同時作動させることができる。また、バケット開閉操作レバーを操作すると、バケットの開閉用ウインチのみ作動させるというように選択的なウインチの操作ができるという利点がある。
【００１１】
前記発明において、二系統のメイン切換弁の両パイロット回路のいずれか一方と他方とを連通路で接続され、その連通路に連通弁とシャトル弁が設けられ、前記シャトル弁を介して一方の系統から他方の系統のパイロット回路に連通する構成とされているのがよい（第２発明）。こうすると、操作レバーによる操作で所要のアクチュエータを確実に動作させるようにメイン切換弁を切換えることができる。また、前記メイン切換弁のパイロット回路を操作する操作レバーは、一本の操作レバーであるのがよい（第３発明）。こうすることにより、少なくとも二系統のパイロット回路を一本のレバーで操作できるので、オペレータの操作性が向上し、レバーの変位方向によって特定のアクチュエータの作動を容易に選択することができる。
【００１２】
前記発明において、前記比例制御弁から連通路のシャトル弁までの油路に圧力スイッチが設けられ、その圧力スイッチの設定圧を超えると連通弁切換制御手段を介して当該連通路の連通弁が閉じるようにされるのがよい（第４発明）。こうすると、シャトル弁側（連通路の下流側）に繋がる比例制御弁を作動させる操作を行なうことにより、その比例制御弁の出力圧が圧力スイッチにより検知されて発する信号によって、連通弁切換制御手段から連通弁を閉じる信号が与えられて連通路を閉じ、操作された側のメイン切換弁のみが作動して制御されるアクチュエータのみが作動される。要するに、レバー操作による選択で特定のアクチュエータのみが作動するようにできる。
【００１３】
前記発明において、操作により前記連通弁を強制的に閉じる連通弁切換手段を有することが望ましい（第５発明）。このようにすることにより、定常作業時に要求されるアクチュエータ駆動の関連付けが全く不必要で、アクチュエータを個々に駆動させたいときに、個々のアクチュエータを全く独立して作動させることができる。
【００１４】
また、前記二系統のメイン切換弁のパイロット弁への上流側に、両パイロット回路の連通路を設けて、その連通路にシャトル弁を介在させて、そのシャトル弁からの分岐油路をアクチュエータにおけるブレーキ弁の作動に関連させるようにするのがよい（第６発明）。こうすると、アクチュエータが回転機の場合、その起動・停止に関連してブレーキの作動・解除を同時に行わせることができ、複雑な操作機構を簡素にすることができるという効果が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１には本実施形態のアクチュエータ駆動油圧回路の概要図が示されている。図２には本発明にかかる建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路の一実施形態を表わす図が示されている。
【００１７】
本実施形態は、作業機としてロープ式の掘削バケットを備えた油圧ショベルについて説明する。図示省略する油圧ショベルの作業機アーム先端に、先端シーブを介して吊下げられるロープ式バケット４０を上部旋回体上に搭載される二台のウインチ２，３（本発明のアクチュエータに対応）により巻上げ（降下）・開閉操作されるものにおけるウインチの駆動用油圧回路１に係るものである。
【００１８】
前記バケット４０を操作する二台のウインチ２，３の駆動用油圧回路１は、１台の油圧ポンプ４から供給される圧油を分岐して、昇降用ウインチ２の油圧モータ２ａと、バケット開閉用ウインチ３の油圧モータ３ａにそれぞれ供給するように構成されている。それら油圧モータ２ａ，３ａへの圧油供給回路８中にはメイン切換弁６ａ，６ｂがそれぞれ配置され、正転・逆転の切換が行なわれる。これらのメイン切換弁６ａ，６ｂは、オペレータの操作レバー２１，２２による操作で、パイロット回路２０の作動により切換えられるようになっている。
【００１９】
前記メイン切換弁６ａ，６ｂを切換操作するパイロット回路２０は、昇降用操作レバー２１とバケット開閉用操作レバー２２とによって、それぞれ上げ側と下げ側のパイロット操作弁（本発明の比例制御弁に対応、以下同じ）（図２ではＰｒｅｓｓｕｒｅ　Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ弁、略してＰＰＣ弁が記載）２３ａ，２３ｂと、閉じ側と開き側のＰＰＣ弁２３ｃ，２３ｄとを操作することにより、パイロット油圧ポンプ３０からのパイロット圧油を昇降用メイン切換弁６ａのパイロット操作部６ａ’，６ａ”と、バケット開閉用メイン切換弁６ｂのパイロット操作部６ｂ’，６ｂ”とに、選択してパイロット圧を付加するようにされている。
【００２０】
また、前記昇降用ウインチ２の油圧モータ２ａおよび開閉用ウインチ３の油圧モータ３ａには、いずれも関連させてクラッチとブレーキが付設されている。なお、それらクラッチとブレーキについては、説明の便宜上ブレーキとして表示し、それぞれを操作する弁をブレーキ弁２ｂ，３ｂとして説明する。
【００２１】
前記パイロット回路２０におけるＰＰＣ弁２３ａからメイン切換弁６ａのパイロット操作部６ａ’への操作回路３１と、ＰＰＣ弁２３ｄからメイン切換弁６ｂのパイロット操作部６ｂ”への操作回路３４とは、連通路３５にて接続され、また、前記ＰＰＣ弁２３ｂからメイン切換弁６ａのパイロット操作部６ａ”への操作回路３２と、ＰＰＣ弁２３ｃからメイン切換弁６ｂのパイロット操作部６ｂ’への操作回路３３とが連通路３６にて接続されている。それら各連通路３５，３６には、いずれも連通弁２４とシャトル弁２６、連通弁２５とシャトル弁２７が一組ずつ設けられている。なお、バケット開閉用操作レバー２２とによって操作される操作回路３３，３４は、いずれもシャトル弁２６，２７を介してメイン切換弁６ｂのパイロット操作部６ｂ’，６ｂ”に接続される。また、各シャトル弁２６，２７はいずれも連通弁の下流側に配されている。
【００２２】
また、連通弁２４，２５にはコントローラ３９を介して連通弁切換手段である連通弁切換スイッチ３９ａが設けられている。このスイッチを操作すると、操作レバー（２１，２２）の操作に関わりなく、常に連通弁２４，２５は閉じた状態となり、バケット開閉用ウインチ３と昇降用ウインチ２を容易に独立して操作することができる。さらに、前記操作回路３３にはシャトル弁２６の手前位置で圧力スイッチＰｃが、操作回路３４にも同様にして圧力スイッチＰｄが、それぞれ設けられ、ＰＰＣ弁２３ｃ，２３ｄの出力圧を検知して連通弁切換制御手段（コントローラあるいはリレー回路）に検知信号を入力されるようになされている。なお、前記連通弁２４，２５は、いずれも作業機械の起動時操作部のソレノイドが励磁して、弁が開くように関係付けられている。また、この連通弁２４，２５は操作部が消磁されるとスプリング圧で閉弁する。
【００２３】
また、前記メイン切換弁６ａ，６ｂへの操作回路３１と３２および３３と３４の各下流には連通路３７，３８が設けられて、それら連通路３７にはシャトル弁２８が、連通路３８にはシャトル弁２９がそれぞれ配されており、そのシャトル弁２８から分岐された回路３７’を前記昇降用ウインチ２のブレーキ弁２ｂに接続され、シャトル弁２９から分岐された回路３８’をバケット開閉用ウインチ３のブレーキ弁３ｂに接続されている。
【００２４】
このように構成される本実施の形態では、二台のウインチ２，３を駆動してバケット操作で掘削作業を行う場合、次のように操作される。
【００２５】
（バケットの降下操作時）
オペレータが図示されない運転室で操作レバー２１を下げ方向に操作すると、ＰＰＣ弁２３ａが作動されて、その出力圧がバケット下げ側操作回路３１を通じて昇降用メイン切換弁６ａの下降側パイロット操作部６ａ’に与えられる。このとき、起動時に開弁している連通弁２５を通じて連通路３５からシャトル弁２７を介して、同時に開閉用メイン切換弁６ｂの開き側パイロット操作部６ｂ”に前記出力圧が付与され、そのメイン切換弁６ｂを開き側に操作する。かくして、昇降用ウインチ２とバケット開閉用ウインチ３との各油圧ポンプ２ａ，３ａ逆転側に、そしてブレーキ弁２ｂ，３ｂが同時に作動して自動ブレーキが解除され、ウインチ２，３のドラムが逆転駆動され、ロープが繰出されてバケット４０を降下させる。要するに、バケット下げの単独操作によって、バケット４０の”下げ”と”開き”の作動が同時に行なわれる。
【００２６】
（バケットの上げ操作時）
操作レバー２１を上げ方向に操作すると、ＰＰＣ弁２３ｂが作動されて、その出力圧がバケット上げ側操作回路３２を通じて昇降用メイン切換弁６ａの上昇側パイロット操作部６ａ”に与えられる。このとき、起動時に開弁している連通弁２４を通じて連通路３６からシャトル弁２６を介して、同時に開閉用メイン切換弁６ｂの閉じ側パイロット操作部６ｂ’に前記出力圧が付与され、そのメイン切換弁６ｂを閉じ側に操作する。かくして、昇降用ウインチ２とバケット開閉用ウインチ３との各油圧ポンプ２ａ，３ａ正転側に、そしてブレーキ弁２ｂ，３ｂが同時に作動して自動ブレーキが解除されて、ウインチ２，３のドラムが正転駆動され、ロープが巻き取られてバケット４０が閉じた状態で上昇される。要するに、バケット上げの単独操作によって、バケット４０の”上げ”と”閉じ”の作動が同時に行なわれる。したがって、バケット４０に掬い込まれている土砂が零れることなく搬出されるのである。
【００２７】
（バケット開閉の単独操作）
１）バケットの開き操作
操作レバー２２を開き方向に操作すると、ＰＰＣ弁２３ｄが作動されて、その出力圧を圧力スイッチＰｄが検知して、その検知信号がコントローラ３９に入力され（電気回路省略）、次いでコントローラ３９から連通弁２５の電磁操作への電気回路（図示せず）を遮断する信号が出力される。この結果、連通弁２５はバネ力で閉じ、昇降用メイン切換弁６ａの上昇側パイロット操作部６ａ’への操作回路３１が遮断される。したがって、シャトル弁２７を介してバケット開き側操作回路３４を通じて開閉用メイン切換弁６ｂの開き側パイロット操作部６ｂ”に前記出力圧が付与され、そのメイン切換弁６ｂを開き側に切換えると同時に、シャトル弁２９を介してブレーキ弁３ｂに出力圧が与えられて自動ブレーキが解除され、バケット開閉用ウインチ３を逆転させてバケット４０を開く。すなわち、バケット開きの単独作動が行える。
【００２８】
２）バケットの閉じ操作
操作レバー２２を閉じ方向に操作すると、ＰＰＣ弁２３ｃが作動されて、その出力圧を圧力スイッチＰｃが検知して、その検知信号がコントローラ３９に入力され（電気回路省略）、次いでコントローラ３９から連通弁２４の電磁操作への電気回路（図示せず）を遮断する信号が出力される。この結果、連通弁２４はバネ力で閉じ、昇降用メイン切換弁６ａの下げ側パイロット操作部６ａ”への操作回路３２が遮断される。したがって、シャトル弁２６を介してバケット閉じ側操作回路３３を通じて開閉用メイン切換弁６ｂの閉じ側パイロット操作部６ｂ’に前記出力圧が付与され、そのメイン切換弁６ｂを閉じ側に切換えると同時に、シャトル弁２９を介してブレーキ弁３ｂに出力圧が与えられて自動ブレーキが解除され、バケット開閉用ウインチ３を正転させてバケット４０を閉じる。すなわち、バケット閉じの単独作動が行える。
【００２９】
以上の説明においては、作業車両が運転起動時に、前記パイロット回路２０における連通弁２４，２５の開弁操作の励磁部に信号が与えられて、自動的に開弁され、連通路３５，３６を開くようにされたものについて記載しているが、必要に応じて別途スイッチを設けて、オペレータが任意に自動・手動の選択を行えるようにすることもできる。また、上記説明において、操作レバーは二本別個のものとして記載されているが、これを１本にしてＸ−Ｙの方向に操作することで前記操作を行わせることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、掘削用バケットの操作について記載したが、このほかに掘削機におけるバケットとアームの駆動に際しても、その各操作を前記要領で連動させたり、あるいはそのいずれかの動作を単独に行わせたりするのに、適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態のアクチュエータ駆動油圧回路の概要図である。
【図２】図２は、本発明にかかる建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路の一実施形態を表わす図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　駆動用油圧回路
２　　　　　　　　　　昇降用ウインチ
３　　　　　　　　　　バケット開閉用ウインチ
２ａ，３ａ　　　　　　油圧モータ
２ｂ，３ｂ　　　　　　ブレーキ弁
６ａ，６ｂ　　　　　　メイン切換弁
６ａ’，６ａ”　　　　　昇降用メイン切換弁のパイロット操作部
６ｂ’，６ｂ”　　　　　バケット開閉用メイン切換弁のパイロット操作部
２０　　　　　　　　　パイロット回路
２１　　　　　　　　　昇降用操作レバー
２２　　　　　　　　　バケット開閉用操作レバー
２３ａ　　　　　　　　上げ側のパイロット操作弁（ＰＰＣ弁）
２３ｂ　　　　　　　　下げ側のパイロット操作弁（ＰＰＣ弁）
２３ｃ　　　　　　　　閉じ側のパイロット操作弁（ＰＰＣ弁）
２３ｄ　　　　　　　　開き側のパイロット操作弁（ＰＰＣ弁）
２４，２５　　　　　　連通弁
２６，２７，２８，２９　　シャトル弁
３０　　　　　　　　　パイロット油圧ポンプ
３１，３２，３３，３４　　操作回路
３５，３６　　　　　　連通路
３９ａ　　　　　　　　　連通弁切換スイッチ
４０　　　　　　　　　バケット
Ｐｃ，Ｐｄ　　　　　　圧力スイッチ

Claims

複数のアクチュエータに圧油が供給される駆動油圧回路における各メイン切換弁の油圧パイロット回路において、操作レバーにより操作される少なくとも二系統の比例制御弁とメイン切換弁との間に連通弁を備える連通路が設けられ、特定の操作時以外は二系統のメイン切換弁への流路を接続して、前記操作レバーにより複数のアクチュエータが関連して作動されるように構成されていることを特徴とする建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。
前記二系統のメイン切換弁の両パイロット回路は、そのいずれか一方と他方とを連通路で接続され、その連通路に連通弁とシャトル弁が設けられ、前記シャトル弁を介して一方の系統から他方の系統のパイロット回路に連通する構成とされている請求項１に記載の建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。
前記メイン切換弁のパイロット回路を操作する操作レバーは、一本の操作レバーである請求項１に記載の建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。
前記比例制御弁から連通路のシャトル弁までの油路に圧力スイッチが設けられ、その圧力スイッチの設定圧を超えると連通弁切換制御手段を介して当該連通路の連通弁が閉じるようにされる請求項１または２に記載の建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。
操作により前記連通弁を強制的に閉じる連通弁切換手段を有する請求項１または２に記載のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。
前記二系統のメイン切換弁のパイロット弁への上流側に、両パイロット回路の連通路を設けて、その連通路にシャトル弁を介在させて、そのシャトル弁からの分岐油路をアクチュエータにおけるブレーキ弁の作動に関連させるようにする請求項１または２に記載の建設機械のアクチュエータ駆動用油圧パイロット回路。