JP3590197B2

JP3590197B2 - 油圧ショベル制御回路

Info

Publication number: JP3590197B2
Application number: JP15963396A
Authority: JP
Inventors: 浩之塚本
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2016-06-20
Also published as: JPH108504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、油圧ショベルの制御回路の技術分野に属する。さらに、詳細には油圧ショベルの水平引き等の操作における操作特性を改良した油圧回路の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、油圧ショベルで水平引き等の操作をする場合に、これらの操作をオペレータがスムースに行ない得るように油圧制御回路に工夫がなされていた。図２は従来の油圧制御回路のうち本発明に関連する要部を示した図である。図３は上記油圧制御回路を備えた油圧ショベルの１例を示した図である。図２において、第１油圧ポンプ１は、センタ油路２によりアームシリンダ用切換弁３の左側入力ポートに接続されており、左側出力ポートは絞り４及び油タンク５に順次接続されている。また、センタ油路２からの分岐路６により第１油圧ポンプ１はチェック弁７を介して切換弁３の中央入力ポートに接続されており、中央出力ポートはアームシリンダ８の伸長側ポート８ａに接続されている。アームシリンダ８の縮小側ポート８ｂは切換弁３の右側出力ポートに接続されており、右側入力ポートは油タンクに接続されている。
【０００３】
第２油圧ポンプ１１は、センタ油路１２によりブームシリンダ用切換弁１３の左側入力ポートに接続されており、左側出力ポートは合流用切換弁１４、絞り１５及び油タンク１６に順次接続されている。合流用切換弁１４の右側パイロットポートはアームパイロット圧で作動するように接続されており、アームパイロット圧が作用すると合流用切換弁１４の入出ポートの油路は遮断される。また、センタ油路１２からの分岐油路１７により第２油圧ポンプ１１はチェック弁１７を介して切換弁１３の中央入力ポートに接続されており、中央出力ポートはブ゛ームシリンダ１９の伸長側ポート１９ａに接続されている。ブームシリンダ１９の縮小側ポート１９ｂは切換弁１３の右側出力ポートに接続されており、右側入力ポートは油タンクに接続されている。
【０００４】
ブームシリンダ用切換弁１３の左側出力ポートの下流で合流油路２１がセンタ油路１２から分岐し、チェック弁２２を介して分岐油路６のチェック弁７の下流に合流している。さらに、第２油圧ポンプ１１の下流から制御油路２３が分岐し、チェック弁２４及び絞り２５を介して分岐油路６上のチェック弁７の下流に合流している。
【０００５】
この従来回路は上記構成により以下のように作用する。即ち、アームを単独で操作するときは、切換弁１３のセンタ油路１２（左側入出力ポート）が連通し、合流用切換弁１４の油路（入出力ポート）は遮断状態になる。従って、センタ油路１２の圧油は合流油路２１を経由して分岐油路６に合流し、アームシリンダの移動速度を速める。一方、制御油路２３からも第２油圧ポンプ１１の圧油は供給されるが絞り２５による抵抗のため合流油路からの圧油供給量に比べて小さい。
【０００６】
次に、ブームを単独で操作するときは、センタ油路１２は切換弁１３で遮断され（左側入出力ポートは遮断）、また制御油路２３も切換弁３により遮断される。従って、このときは、第２油圧ポンプ１１からの圧油は全てブームシリンダの操作に使用される。このため、ブームシリンダはより速い速度で移動可能となる。
【０００７】
また、アームとブームの双方が同時に操作されるときは、第２油圧ポンプ１１からの圧油は一部制御油路を経由して分岐油路６に合流し、アームシリンダの移動速度を速める。しかし、センタ油路１２は切換弁１３で遮断されているので合流油路２１を経由する増速は起こらない。また、ブームシリンダの移動速度は制御油路を流れる圧油の分だけ移動速度が遅くなる。
【０００８】
以下に、油圧ショベルで水平引きを行う場合の作業について図３を用いて説明する。図３は油圧ショベルの全体概略を示したものであり、図３において、走行車両４１上に上部施回体４２が設けられている。上部施回体４２の正面適宜の位置にブーム４３が回動自圧に設けられ、ブーム４３の先端部にアーム４４及び、バケット４５が順次回動自圧に連結されている。ブーム４３、アーム４４及び、バケット４５は各々ブーム用シリンダ１９、アーム用シリンダ８、バケット用シリンダによってその回動角及び速度が制御されている。
【０００９】
上記油圧ショベルで水平引き作業を行うにはブーム４３、アーム４４及びバケット４５を同時に操作しながら、バケット４５の先端を図の矢印方向に移動する必要がある。即ち、アーム閉じ操作、ブーム上げ操作を同時に行いながら、バケットの回動操作を行う。水平引作業の初期段階ではバケット４５は施回体４２から最も遠い位置にあり、ここから水平引き作業を行うにはアーム４４の閉じ操作（アームシリンダ４６の伸長操作）を行う。この場合バケット４５の下向き速度が大きい為、ブーム４３の上げ操作を高速度で行う必要がある。
【００１０】
次に中間段階、即ちバケットがある程度引き寄せられた状態では、バケットの下向き速度は小さくなる。従って、ブームの上げ操作量も小さくなり、ブームの上げ操作は微妙な操作が必要となる。即ちブーム用方向切換弁１３の上げ操作と遮断操作の切換を頻繁に行う必要がある。これにより、ブームシリンダ１９の上げ側入口ポート１９ａへの供給油量の流入／遮断の変化が頻繁に行われる。また方向切換弁１３の右側中間入出力ポートの開口面積は中央左側入出力ポートの開口面積に比べて大きい為、供給油の油圧が振動的になる。このためブームが振動的になり、これが操作者に「ふわふわ感」を与える。
【００１１】
このふわふわ感を防止するためには油圧ポンプ１１からの圧油供給量を一部アーム側へ直接逃がしてブームシリンダの上げ側ポートへの供給油量の変化を少なくすれば良い。このために従来、回路では絞り２５を介して油圧ポンプからの圧油の一部をアーム側へ供給する油路が設けられている。
【００１２】
以上の説明から分かるように、この従来回路では、絞り２５の作用により、ブームシリンダの移動速度を抑え、油圧ショベルで水平引き動作を行うときに起こるブームの「ふわふわ感」を防止すると同時にアームの移動速度の上昇を図っていた。しかし、絞り２５は固定絞りであり、かつアームとブームを同時に操作した場合は第２油圧ポンプ１１からの圧油がこの絞り２５を介してアームシリンダ８に流れる。
【００１３】
従って、絞り２５の抵抗が小さい場合は、水平引き等のフル操作時には第２ポンプ１１からの圧油が低圧のアームシリンダ側に流れ込んでしまい、ブームが上がらず、アームのみが高速で移動する結果、バケットが地面に食い込んでしまうという不都合が発生した。これを防止するために、アームシリンダ用切換弁３の開度を絞り込む操作をするとアームの移動速度が落ちて作業能率の向上が図れないという不都合がある。また、絞り２５の抵抗を大きくするとブームの移動速度は上昇するが、ゲインが大きいため、ブーム操作に「ふわふわ感」が生じたり、アームシリンダへの圧油供給量不足によるアームの瞬間的停止又は減速するいわゆる「息継ぎ」という現象が起こり操作性が悪くなるという不都合が再発する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来回路では絞り２５が固定絞りであったため、水平引き作業等における作業能率の向上と「ふわふわ感」等の防止を同時に解決することができなかった。本発明は上記課題を解決し、操作性の優れた油圧ショベルの制御回路を提供することを目的とし、このため、可変絞り弁または切換絞り弁を採用した。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の制御回路は、ブーム用駆動油路とアーム用駆動油路とを連通させ、該連通油路上に可変絞り弁または切換絞り弁を設け、前記絞り弁の閉側パイロットポートにブーム上向側パイロット圧が作用するように配管接続し、かつ該絞り弁の開側パイロットポートにアームパイロット圧が作用するように配管接続し、前記絞り弁にアームパイロット圧とブーム上向き側パイロット圧を夫々作用させた場合において、アーム閉じ操作とブーム上げ操作が行われているときは該絞り弁が閉状態になるように構成し、ブームの上げ速度を小さくするためにブーム上げ操作を戻し始めてパイロット油圧が下がったときに該絞り弁が開状態に切換るように構成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項１による制御回路では、例えば床掘作業の初期操作段階のようにアーム閉じ操作とブームの上げ操作の操作量がほぼ同じかまたはそれ以上の場合は該絞り弁を閉状態にし、作業の途中又は最終段階のようにブームの上げ速度が低速でよく、アームの移動速度を速くしたい場合は該絞り弁を開状態に移し、ブーム側の圧油供給量の一部をアーム側に流入させ、ブームのゲインを下げる。これにより、初期段階ではブームはよく上がり、バケットの食い込みは防止できる。また、後半の段階では、アームの速度上昇が図られ、作業能率が向上すると共に、ブームのゲインが小さくなるため「ふわふわ感」が生じず、操作性が良くなる。
【００１７】
また、請求項２の制御回路は、請求項１の制御回路で該絞り弁の閉状態から開状態への切換えは、アームパイロット圧がブーム上向き側パイロット圧に比較して所定圧以上に上昇したときに連通状態になるようにしたことを特徴としている。即ち、請求項２の制御回路では、アームパイロット圧がブーム上向側パイロット圧より所定圧だけ上昇したときに初めて絞り弁が閉状態から開状態に移行する。従って、所定圧を大きくとるとブームの上げ速度を操作の途中まで高速に維持することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態の概略構成を示す図である。図１において、従来回路（図２参照）で説明したと同じ構成要素については同じ参照番号を付して詳細な説明は省略する。
図１と図２を比較すれば分かるように、この実施形態では、絞り２５（図２参照）の代わりに切換弁３１を利用している。この切換弁３１は遮断状態と絞り付きの開状態との切換が可能な弁で絞りの抵抗は適切なものが選択される。また、この切換弁のスプールの閉側はスプリング３１ｃにより加圧されている。切換弁３１の閉側パイロットポート３１ａにはブーム用リモコン弁３２のブーム上げ操作側のパイロット油圧を作用させ、開側パイロットポート３１ｂにはアーム操作用リモコン弁パイロット油圧をシャトル弁３４を介して作用させている。
【００１９】
本実施形態は上記の構成により以下のように機能する。即ち、床掘開始時等の操作では、アーム閉じ操作（アーム引き操作）とブーム上げ操作を同時に行うが、両操作量は略同じである。即ち、アームリモコン３３のパイロット油圧とブームリモコン３２のパイロット油圧は略同程度である。従って、切換弁３１は、ばね３１Ｃの力が作用しているため、遮断状態にある。この状態では第２油圧ポンプ１１からの圧油は切換弁１３を介して全てブーム用シリンダ１９に供給されるため、ブームはよく上がる。
【００２０】
しかし、該操作の中間段階ではブームの上げ速度を小さくするため、ブーム上げ操作を戻し始める。これにより、ブーム用リモコン３２のパイロット油圧が下がり、切換弁３１は閉状態から開状態に移動し始める。これにより、油圧ポンプ１１の圧油が一部アーム用切換弁３に流れ始め、アームの速度が増加し、作業能率が向上すると共に、ブームのゲインが下がる（ブーム切換弁１３に流れる圧油の割合が減少する。）ため、ブームの「ふわふわ感」がなくなり、更に、アームシリンダへの圧油供給量は増加するため息継ぎのような現象は発生せず、操作性が良くなる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、床堀等の初期操作の段階ではブームはスムースに上がるため、バケットが地面等に食い込むことはない。また、中間段階ではアームの移動速度が増加するため作業能率も向上し、かつブームのゲインが下がるため、ふわふわ感等がなく、操作性が良くなるという効果がある。
【００２２】
尚、上記実施形態では、切換弁３１の移動開始時期をばね３１Ｃにより調整しているが、本発明はこれに限るものではなく、ばね３１Ｃの代わりにアームリモコン３３とパイロットポート３１ｂの油路上に減圧弁を介在させても良いし、また、パイロットポート３１ｂの油圧の作用する面積をパイロットポート３１ａの面積よりも小さくしてもよい。切換弁３１の閉側から開側への移動開始時期、即ち、ばね３１ｃの押圧力等は操作性を考慮して適切に定める。または、調整可能にする手段を設けて調整しながら定めてもよい。
【００２３】
以上、この発明の実施形態および実施例を図面により詳細に説明してきたが、具体的な構成は以上の説明又は例示されたものに限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、
切換絞り弁３１の代わりに可変絞り弁を用いてもよいし、電磁比例弁等を用いて同様な機能を行わせてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アームの速度増大による作業能率の向上が図られ、ブーム操作にふわふわ感やアームの息継ぎ現象がなくなり操作性が良くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の制御回路を示す図である。
【図２】従来の制御回路を示す図である。
【図３】従来利御回路を実施した油圧ショベルの１例を示す図である。
【符号の説明】
２センタ油路（アーム駆動油路）
３アームシリンダ用切換弁
８アームシリンダ
１２センタ油路（ブーム駆動油路）
１３ブームシリンダ用切換弁
１９ブームシリンダ
２３制御油路（連通油路）
３１切換弁（切換絞り弁）
３２ブーム用リモコン
３３アーム用リモコン

Claims

ブーム用駆動油路とアーム用駆動油路とを連通させ、該連通油路上に可変絞り弁または切換絞り弁を設け、前記絞り弁の閉側パイロットポートにブーム上向側パイロット圧が作用するように配管接続し、かつ該絞り弁の開側パイロットポートにアームパイロット圧が作用するように配管接続し、前記絞り弁にアームパイロット圧とブーム上向き側パイロット圧を夫々作用させた場合において、アーム閉じ操作とブーム上げ操作が行われているときは該絞り弁が閉状態になるように構成し、ブームの上げ速度を小さくするためにブーム上げ操作を戻し始めてパイロット油圧が下がったときに該絞り弁が開状態に切換るように構成したことを特徴とする油圧ショベル制御回路。
前記絞り弁の閉状態から開状態への切換えは、アームパイロット圧がブーム上向き側パイロット圧に比較して所定圧以上に上昇したときに連通状態になるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の油圧ショベル制御回路。