JP3681833B2 - 掘削旋回作業機の油圧回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、掘削旋回作業機の作業腕であるブーム、アーム、及びバケット駆動用の各油圧アクチュエーターと、本体部旋回用の油圧アクチュエーターとを駆動するための、3つの油圧ポンプにて圧油供給する油圧回路構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、掘削旋回作業機の作業腕の各部であるブーム、アーム、及びバケットの駆動用と、本体部旋回用の各油圧アクチュエーターを駆動すべく、3つの油圧ポンプを有する油圧回路を設け、各油圧アクチュエーターの単独駆動時においても、また、複数の油圧アクチュエーターを同時に駆動する時においても、一つの油圧アクチュエーターに対しては1つの油圧ポンプより圧油供給される構造としたものは公知となっている。
【0003】
また、作業腕におけるブーム等の各部の増速のため、それを駆動する油圧アクチュエーターの増速専用の油圧ポンプを有する油圧回路を設け、該油圧回路より任意に、ブームシリンダー等の油圧アクチュエーター駆動用の油圧回路に圧油を合流させるようにする構造が、特開平8−134960号公報にて開示されている。
また、ブーム駆動と本体部旋回とを同時に駆動する場合において、ブームの起立駆動を本体部旋回に比して迅速にすべく、本体部旋回用の油圧回路よりブーム駆動用の油圧回路に合流回路を設け、この合流回路に逆止弁を介設した構造が、特開平8−113961号公報にて開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
掘削作業腕のブーム、アーム、及びバケットの各部の中で、ブームの引き起こし、及びアームの引き戻しの作動は、できるだけ迅速にしたいが、従来のように各油圧アクチュエーターについて一つの油圧ポンプより圧油供給される構造においては、圧油量が不足して、思うような作動速度が得られない。
【0005】
また、特開平8−134960号公報の構造では、増速専用に油圧回路を設けるため、構造が複雑化し、高コストとなる。更には、合流回路に逆止弁を設けているものの、増速量を抑えたい場合に、合流圧油量を制限する構造とはなっていない。従って、任意に増速量を調節することができなかった。
【0006】
また、様々な作業状況によって、作業腕の各部や、本体部旋回を同時に作動させる場合がある。
例えば、バケットを水平移動させて掘削作業を行う時等には、ブームの引き起こし駆動と、アームの引き戻し駆動とを同時に行う必要がある。
【0007】
この場合には、アームの引き戻し速度をブームの引き起こし速度よりも早くする方が効率がよい。しかし、従来は、このようなことを想定して、アームとブームとの同時駆動時にアームの作動をブームの作動に優先させるような構造とした油圧回路は存在しない。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決すべく、次のような手段を採用するものである。
第一ポンプP1、第二ポンプP2、及び第三ポンプP3にて、ブーム1のブームシリンダーCY1、アーム2のアームシリンダーCY2、及びバケット3のバケットシリンダーCY3、及び本体部旋回用の旋回モーターMの各油圧アクチュエーターに圧油供給する掘削旋回作業機の油圧回路において、各油圧アクチュエーターを単独に駆動する場合に、ブーム1の駆動時は第一ポンプP1及び第三ポンプP3の圧油にて、アーム2の駆動時は第二ポンプP2及び第三ポンプP3にて、バケット3の駆動時は第一ポンプP1にて、本体部旋回時には第三ポンプP3にて、各油圧アクチュエーターに圧油供給する構成とし、ブーム1の駆動とアーム2の駆動を同時に行う時には、アーム2のアームシリンダーCY2に優先的に供給すべく増速用油圧バルブVを介装し、該増速用油圧バルブVは、ブーム1の駆動操作のパイロット圧Paと、アーム2の駆動操作のパイロット圧Pbをかけて切換操作すべく構成し、通常はパイロット圧Pbをかけた方向に付勢して、アーム2のアームシリンダーCY2に優先的に供給すべく構成したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について、添付の図面に従って説明する。
図1は本発明に係る三ポンプ式油圧回路を有する掘削旋回作業機の圧油供給パターンを示す図であって、ブーム単独駆動時の図、図2は同じくアーム単独駆動時の図、図3は同じくバケット単独駆動時の図である。
【0010】
図4は同じく本体部旋回単独駆動時の図、図5は同じくブーム、アーム同時駆動時の図、図6は同じくアーム・バケット同時駆動時の図、図7は同じくブーム、アーム、及び本体部旋回同時駆動時の図である。
【0011】
図8は同じくブーム及び本体部旋回同時駆動時の図、図9は図1乃至図8の圧油供給パターンを現出する掘削旋回作業機の油圧回路図、図10は図9中のブーム増速用回路をブリードオフ可能とし、アーム増速用回路の流動圧油の一部をブリードオフする構成とした油圧回路図である。
【0012】
まず、本発明に係る掘削旋回作業機の概略構成は、図1乃至図8の如くである。
クローラ式走行装置5に本体部4が回動可能に搭載されており、該本体部4の前端に、ブーム1基端が枢支され、該ブーム1先端にアーム2基端が枢支され、該アーム2先端にバケット3基端が枢支されて作業腕を形成している。
作業腕を形成するブーム1、アーム2、及びバケット3の各部は、それぞれブームシリンダーCY1、アームシリンダーCY2、及びバケットシリンダーCY3の各油圧アクチュエーターにて駆動される。また、本体部4は、クローラ式走行装置5に対して、油圧アクチュエーターである旋回モーターMの駆動にて旋回駆動する。
【0013】
なお、以上の油圧駆動装置以外に、まず、クローラ式走行装置5には左右の走行用油圧モーターML・MRが具備されていて、左右独立して走行駆動されるようになっており、また、図4等のように、該クローラ式走行装置5にブレード6が具備されていて、この昇降駆動を油圧シリンダーCY4にて行うようにしている。
更に、本体部4前端には、ブーム1基端を枢支するブームブラケット4aが配設されていて、これは、本体部4底部より連結されるスイング用油圧シリンダーCY5にて左右回動するようになっている。
また、ブーム1或いはアーム2には、PTO油圧取出部が配設されていて、他の油圧駆動装置を取り付けられるようになっている。なお、走行用油圧モーターML・MR、油圧シリンダーCY4・CY5については、図10に図示されている。
【0014】
このような本発明に係る油圧駆動装置構成の掘削旋回作業機において、図1乃至図8より、三ポンプ的油圧回路による一通りの圧油供給パターンを説明する。
まず、本油圧回路の基本構造であるが、エンジンEにて駆動される第一ポンプP1、第二ポンプP2、第三ポンプP3の三油圧ポンプがあり、基本的には、第一ポンプP1からは、ブームシリンダーCY1及びバケットシリンダーCY3に対して、第二ポンプP2からは、アームシリンダーCY2に対して、そして、第三ポンプP3からは、旋回モーターMに対して、それぞれ圧油供給用回路を連結している。
バケット3の単独作動時や本体部4の単独旋回時には、図3及び図4の如く、それぞれ、第一ポンプP1、第三ポンプP3より、単独に圧油が供給される。
【0015】
更に、第三ポンプP3は、ブームシリンダーCY1及びアームシリンダーCY2に対して合流用油圧回路を設けており、該ブームシリンダーCY1単独駆動時には、図1の如く、第一ポンプP1からの圧油と、第三ポンプからの圧油とを合流させて、ブームシリンダーCY1に合流圧油を供給し、圧油量を多くして、ブーム1の引き起こし作動を増速できるようにしている。
また、アームシリンダーCY2単独駆動時には、図2の如く、第二ポンプP2からの圧油と、第三ポンプからの圧油とを合流させて、アームシリンダーCY2に合流圧油を供給し、アーム2の作動を迅速にしている。
このように、第三ポンプP3は、本体部4の旋回に使用しない場合には、ブーム1及びアーム2の増速用の圧油を供給するものであり、使用しない油圧ポンプP3を増速用圧油供給源とすることで、他に増速用の油圧ポンプ及び油圧回路を設ける必要がなく、構造が簡素で低コストに抑えながらブーム1及びアーム2の増速を図ることができる。
【0016】
各油圧アクチュエーターを単独作動させる場合には、このように圧油供給する構造において、複数の油圧アクチュエーターを同時に作動させる場合を、図5乃至図8より説明する。
まず、図5の如く、ブーム1とアーム2とを同時に作動させる場合であるが、この場合、ブームシリンダーCY1には第一ポンプP1より、アームシリンダーCY2には第二ポンプP2より圧油供給されるものの、未使用の第三ポンプP3からの圧油をいずれに合流させるかが問題である。
この場合、ブーム1とアーム2とを同時に作動させるのは、作業腕を折り畳んで収納させる場合であって、まずは本体部4から離れた位置のアーム2を迅速に折り畳んで、安全域に収納させることが望まれるので、アーム2の作動を優先する。
従って、図5の如く、第三ポンプP3からの圧油は、第二ポンプP2よりアームシリンダーCY2への油圧回路に合流させて、アームシリンダーCY2に合流圧油を供給し、アーム2を増速するのである。
【0017】
図6の如く、アーム2とバケット3とを同時に駆動する作動させる場合には、バケットシリンダーCY3には第一ポンプP1より圧油供給し、アームシリンダーCY2に対しては、第二ポンプP2及び第三ポンプP3より合流圧油を供給して、バケット3よりも作動域の広いアーム2を増速できるようにしている。
【0018】
また、ブーム1及びアーム2を同時に作動させる場合であっても、本体部4を旋回させる場合には、第三ポンプP3は、本来の圧油供給先である旋回モーターMに圧油を供給する。即ち、第一ポンプP1よりブームシリンダーCY1に、第二ポンプP2よりアームシリンダーCY2に、第三ポンプP3より旋回モーターMに対して、それぞれ圧油が供給される。
【0019】
次に、ブーム1の駆動と本体部4の旋回とを同時に行う場合について、図8より説明する。
これを同時に行う場合、本体部4の旋回速度は遅くてもよい(むしろ、その方がよい場合もある。)が、ブーム1に関しては、できるだけ早く引き起こし状態に収納したい。そこで、ブーム1に対して、本来の第一ポンプP1からの圧油に加え、第三ポンプP3より旋回モーターMに対しての圧油回路を絞りながら、ブーム1へと油圧回路を分岐させ、この分岐圧油を合流させて供給する構造としている。
ブーム1については、ブームシリンダーCY1に対して第三ポンプP3からの若干の圧油付加があり、増速され、一方、本体部4の旋回は、旋回モーターMへの圧油供給量が絞られるため、ゆっくりになる。
【0020】
さて、以上のような作業腕(ブーム1、アーム2、及びバケット3)駆動用と本体部4旋回用の油圧アクチュエーター(各油圧シリンダーCY1〜CY3及び旋回モーターM)への圧油供給パターンを現出すべく、油圧回路を構成しなければならない。
図9にて油圧回路構造を説明する。なお、V1〜V8の各油圧バルブは中立状態であり、後記増速用油圧バルブVは、ブーム1増速駆動時にかけるパイロット圧Paのかからない状態(パイロット圧Pbをかけた状態)としている。
【0021】
まず、第一ポンプP1及び第二ポンプP2の各吐出圧油は、クローラ式走行装置5における左右の走行用油圧モーターを駆動すべく、それぞれ、左走行用油圧バルブV5L、右走行用油圧バルブV5Rに供給される。
第一ポンプP1からの圧油は、左走行用油圧バルブV5L、ブームシリンダーCY1制御用のブーム用油圧バルブV1を経て、バケットシリンダーCY3制御用のバケット用油圧バルブV3に供給される。
一方、第二ポンプP2による吐出圧油は、右走行用油圧バルブV5R、スイング(ブーム1基端を支持するブームブラケットの左右回動)用油圧バルブV7、PTO用油圧バルブV8を経て、アームシリンダーCY2制御用のアーム用油圧バルブV2に供給される。
更に、第三ポンプP3からは、クローラ式走行装置5に具備されるブレード6昇降用の油圧シリンダーを制御するブレード用油圧バルブV6、増速用油圧バルブVを経て、旋回用油圧バルブV4に供給される。
【0022】
この中で、増速用油圧バルブVよりブーム用油圧バルブV1に対して、ブーム増速用回路R1を介設しており、また、旋回用油圧バルブV4に対して、油圧流量の絞られる絞り回路R2を介設している。
パイロット圧Paが増速用油圧バルブVにかかると、第三ポンプP3からの吐出圧油は、(ブレード用油圧バルブV6を経て、)増速用油圧バルブVよりブーム増速用回路R1と絞り回路R2とに分流し、一方は、該ブーム増速用回路R1を介して、ブームシリンダーCY1への油圧回路に合流し、他方は、絞り回路V4を介して、旋回モーターMへの油圧回路に合流する。
もしも本体部4の旋回を行わなければ、旋回用油圧バルブV4が中立なので、絞り回路R2から旋回用油圧バルブV4に圧油が流れず、第三ポンプP3から正規吐出流量の圧油がブーム増速用回路R1を介してブームシリンダーCY1への油圧回路に流れ、ブーム1の増速がなされる。即ち、図1図示の状態である。
【0023】
そして、ブーム1の駆動と同時に、本体部4の旋回を行う場合には、絞り回路R2より、絞りにて流量が絞られた状態で、旋回用油圧バルブV4に圧油が供給され、旋回モーターMがゆっくりと旋回駆動する。
また、ブーム増速用回路R1にも、その残りの第三ポンプP3吐出圧油が流れ、ブーム1を増速する。即ち、図8図示の状態となる。
【0024】
パイロット圧Paをかけるのは、ブーム1の単独駆動、または、ブーム1と本体部4旋回との同時駆動の場合で、ブーム1を増速させる場合のみであり、それ以外は、パイロット圧Paがかからず、ブーム増速用回路R1と絞り回路R2とには、第三ポンプP3の吐出圧油は流れず、仮に図5または図7のように他の油圧駆動装置とともにブームシリンダーCY1を駆動する場合には、ブームシリンダーCY1には、第一ポンプP1からの吐出圧油のみ供給される。
【0025】
増速用油圧バルブVにパイロット圧Paがかけられていない(または、パイロット圧Pbがかけられている)状態において、図5図示の如きブーム1とアーム2との同時駆動時には、パイロット圧Paとパイロット圧Pbの圧力が相殺し、バネSの付勢力により、パイロット圧Pbの側の押し勝つこととなり、アーム2の増速がブーム1の増速に優先されるものであり、増速用油圧バルブVを通過する第三ポンプP3の吐出圧油は、中立状態の旋回用油圧バルブV4を通過し、アーム増速用回路R3を介して、第二ポンプP2からアーム用油圧バルブV2への油圧回路に合流し、アーム用油圧シリンダーCY2に合流圧油を供給して、アーム2を増速駆動するものである。
なお、アーム増速用回路R3よりPTO用油圧バルブV8に対して、PTO増速用回路R4も延設されており、アーム2の非駆動時(アーム用油圧バルブV2が中立状態)の時には、アーム増速用回路R3の流動圧油をPTO増速用回路R4に採り入れ、PTO駆動装置を増速できるようにしている。
【0026】
なお、図7図示のように、ブーム1、アーム2と同時に、本体部4旋回の駆動も行うこととすると、旋回用油圧バルブV4は駆動位置になって、アーム増速用回路R3には圧油は流れなくなる。従って、アームシリンダーCY2には、第二ポンプP2からの圧油のみ供給され、アーム2は非増速状態で駆動される。
【0027】
以上のように構成した図9図示の油圧回路によって、図1乃至図8図示の各油圧駆動パターンを現出できる。
しかし、小型機に採用する場合等、時によって、増速を不要とする場合や、或いは、増速量を低減したい場合がある。これに対応する油圧回路を、図10にて図示している。
まず、増速用油圧バルブVより延設するブーム増速用回路R1は、この場合、第一ポンプP1からブーム用油圧バルブV1への油圧回路に合流させずに、ブリードオフ回路R1’とすることができる。この場合は、ブーム1の増速はされず、ブーム1の引き起こし速度が早すぎることにより生じる弊害を解消する。
【0028】
また、図10の油圧回路では、アーム2の増速量を制限するようにしている。即ち、第三ポンプP3からの吐出圧油が流動するアーム増速用回路R3より、アーム用油圧バルブV2からのブリードオフ回路R5に対して、絞り弁を具備するカットオフ回路R3aを分岐させている。
従って、第三ポンプP3の吐出圧油の一部はカットオフ回路R3aに流動してブリードオフ回路R5に合流し、ブリードオフされ、残りの吐出圧油がアーム増速用回路R3に導入されるので、アームシリンダーCY2への供給圧油が、図9の場合よりも少なくなり、アーム2の増速量が抑えられ、アーム2の作動速度が早すぎることによる弊害を解消するのである。
なお、図10には図示されていないが、図9のようにPTO用油圧回路を設ける場合には、アーム増速用回路R3に流動される圧油がそのままPTO増速用回路R4へと流動することとなるから、このようにカットオフ回路R3aを設けた場合には、PTOの増速量も制限されることとなる。
【0029】
また、掘り上げた土砂を運搬車に移す場合等には、ブームの引き起こしと本体部の旋回とを同時に行うが、この場合には、ブームの引き起こしを迅速にし、本体部の旋回より先行させなければならない。
そのため、従来、前記のように特開平8−113961号公報の如き油圧回路が公知となっているが、これは、3つの油圧ポンプが設けられているものの、一つはパイロット用油圧ポンプであって各油圧アクチュエーターに対しては、実質的に2つの油圧ポンプからの圧油供給となっている。
【0030】
また、これを小型機に採用する場合等には、本体部旋回用の油圧は低く抑えられるが、ブーム駆動用の油圧回路に本体部旋回用の圧油が合流すると、作動速度が早すぎてしまう場合がある。この公知技術では、ブームの作動速度を抑えようとしても、合流回路からブーム用油圧アクチュエーターへの油圧回路への圧油供給を断つことができない。
【0031】
また、ブームと本体部旋回との同時駆動時において、第三油圧ポンプから本体部旋回用油圧アクチュエーターへの供給圧油の一部を、ブーム用油圧アクチュエーターに供給できるようにすることで、ブームの作動速度が増速される一方で、本体部旋回速度が抑えられ、掘り揚げた土砂を運搬車に移し替える作業が、本体部の旋回時にブームの立ち上がり速度の方が相対的に増速されるので、円滑かつ迅速にできる。
【0032】
また、小型機等、ブームの増速を必要としない場合には、ブーム用油圧アクチュエーターへの分流回路をブリードオフ回路とすることで、ブーム用油圧アクチュエーターに対して、第三油圧ポンプからの吐出圧油が供給されず、ブーム用油圧アクチュエーターは常に第一油圧ポンプのみにて圧油供給されることとなり、ブームの作動速度が早すぎて操作に支障を来すという事態を解消する。また、小型機にも大型機にも適用できる油圧回路を提供できることとなり、低コスト化に貢献する。
【0033】
更に、小型機等、あまりアームの増速を必要としない場合には、第三油圧ポンプからアーム用油圧アクチュエーターへの供給圧油の一部をブリードオフすることで、アーム用油圧アクチュエーターに対しての第三油圧ポンプからの吐出圧油量が制限され、アームの増速量が抑えられて、アームの作動速度が早すぎて操作に支障を来すという事態を解消する。また、小型機にも大型機にも適用できる油圧回路を提供できることとなり、低コスト化に貢献する。
【0034】
【発明の効果】
本発明は、掘削旋回作業機の油圧回路を以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
第一ポンプP1、第二ポンプP2、及び第三ポンプP3にて、ブーム1のブームシリンダーCY1、アーム2のアームシリンダーCY2、及びバケット3のバケットシリンダーCY3、及び本体部旋回用の旋回モーターMの各油圧アクチュエーターに圧油供給する掘削旋回作業機の油圧回路において、各油圧アクチュエーターを単独に駆動する場合に、ブーム1の駆動時は第一ポンプP1及び第三ポンプP3の圧油にて、アーム2の駆動時は第二ポンプP2及び第三ポンプP3にて、バケット3の駆動時は第一ポンプP1にて、本体部旋回時には第三ポンプP3にて、各油圧アクチュエーターに圧油供給する構成とし、ブーム1の駆動とアーム2の駆動を同時に行う時には、アーム2のアームシリンダーCY2 に優先的に供給すべく増速用油圧バルブVを介装し、該増速用油圧バルブVは、ブーム1の駆動操作のパイロット圧Paと、アーム2の駆動操作のパイロット圧Pbをかけて切換操作すべく構成し、通常はパイロット圧Pbをかけた方向に付勢して、アーム2のアームシリンダーCY2に優先的に供給すべく構成したので、第一、第二、及び第三油圧ポンプによる圧油供給パターンとすることで、特に、ブーム及びアームの各単独駆動時において、別個に増速用の油圧ポンプを設けることなく、本体部の旋回に使用しない状態の第三油圧ポンプをそのまま用いて、増速用の圧油を、ブームまたはアーム用油圧アクチュエーターに供給できるので、低コストで簡素な構造にて、ブーム及びアームの増速が可能となり、作業効率の向上を図ることができる。
【0035】
また、ブームとアームとの同時駆動時において、第三油圧ポンプの吐出圧油をアーム用油圧アクチュエーターに優先供給する構造とすることで、アームの作動速度がブームの作動速度に勝り、例えばバケットの水平移動による掘削作業が迅速かつ円滑になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る三ポンプ式油圧回路を有する掘削旋回作業機の圧油供給パターンを示す図であって、ブーム単独駆動時の図である。
【図2】 同じくアーム単独駆動時の図である。
【図3】 同じくバケット単独駆動時の図である。
【図4】 同じく本体部旋回単独駆動時の図である。
【図5】 同じくブーム、アーム同時駆動時の図である。
【図6】 同じくアーム・バケット同時駆動時の図である。
【図7】 同じくブーム、アーム、及び本体部旋回同時駆動時の図である。
【図8】 同じくブーム及び本体部旋回同時駆動時の図である。
【図9】 図1乃至図8の圧油供給パターンを現出する掘削旋回作業機の油圧回路図である。
【図10】 図9中のブーム増速用回路をブリードオフ可能とし、アーム増速用回路の流動圧油の一部をブリードオフする構成とした油圧回路図である。
【符号の説明】
P1 第一ポンプ
P2 第二ポンプ
P3 第三ポンプ
CY1 ブームシリンダー
CY2 アームシリンダー
CY3 バケットシリンダー
M 旋回モーター
1 ブーム
2 アーム
3 バケット
4 本体部
4a ブームブラケット
5 クローラ式走行装置
R1 ブーム増速用回路
R2 絞り回路
R3 アーム増速用回路
R3a カットオフ回路
R4 PTO増速用回路
R5 ブリードオフ回路
Claims (1)
- 第一ポンプP1、第二ポンプP2、及び第三ポンプP3にて、ブーム1のブームシリンダーCY1、アーム2のアームシリンダーCY2、及びバケット3のバケットシリンダーCY3、及び本体部旋回用の旋回モーターMの各油圧アクチュエーターに圧油供給する掘削旋回作業機の油圧回路において、
各油圧アクチュエーターを単独に駆動する場合に、ブーム1の駆動時は第一ポンプP1及び第三ポンプP3の圧油にて、アーム2の駆動時は第二ポンプP2及び第三ポンプP3にて、バケット3の駆動時は第一ポンプP1にて、本体部旋回時には第三ポンプP3にて、各油圧アクチュエーターに圧油供給する構成とし、
ブーム1の駆動とアーム2の駆動を同時に行う時には、アーム2のアームシリンダーCY2に優先的に供給すべく増速用油圧バルブVを介装し、
該増速用油圧バルブVは、ブーム1の駆動操作のパイロット圧Paと、アーム2の駆動操作のパイロット圧Pbをかけて切換操作すべく構成し、通常はパイロット圧Pbをかけた方向に付勢して、アーム2のアームシリンダーCY2に優先的に供給すべく構成したことを特徴とする掘削旋回作業機の油圧回路。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24788396A JP3681833B2 (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 掘削旋回作業機の油圧回路 |
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