JP4213473B2 - 流体圧回路 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生弁を有する流体圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、油圧ショベルのブーム下げ回路に代表される、ブーム再生回路を含む油圧回路の一例を示す。
【０００３】
この図５において、ブーム下げ用電気ジョイスティック１のレバーを操作すると、３位置６ポート型電磁作動式のブーム用第１切換弁２のソレノイド2aに電気ジョイスティック１からの信号がコントローラ３を介して入力され、このブーム用第１切換弁２は、上方に切り換わり、油圧源４より供給された作動油がライン５を通ってブームシリンダ６のロッド側７に流入し、ヘッド側８内の作動油がライン９，10を通ってタンクライン11へ流れ、ロッド12が縮み方向へ動く。
【０００４】
この時、同時に、電気ジョイスティック１からの信号がコントローラ３を介して電磁作動式のブーム再生弁13のソレノイド14に入力されると、このブーム再生弁13が上方に切り換わるので、ロッド側７内の圧力がヘッド側８内の圧力より低い間は、ヘッド側８からの戻り油の一部が通路15およびブーム再生弁13内の逆止弁16を通り、油圧源４からの供給油と合流してライン５を通ってロッド側７に流入するので、本再生回路のない場合に比べ、ロッド側７への供給油量が多くなるため、ブーム下げ速度が速くなる。
【０００５】
この際、片ロッド型のブームシリンダ６のヘッド側８の断面積は、ロッド側７の断面積に比べ、ロッド12の断面積だけ大きいため、ロッド側７への必要な再生油以外のかなりの余剰油が、ブーム用第１切換弁２の戻り油制御開口部17を介してタンクライン11ヘ戻されている。
【０００６】
同様に、ブーム上げ用電気ジョイスティック18を操作すると、ブーム用第１切換弁２のソレノイド2bに下げ操作と同様、コントローラ３を介して、信号が入力され、ブーム用第１切換弁２が下方に切り換わることにより、油圧源４より供給された作動油がライン９を通ってヘッド側８に流入し、ロッド側７内の作動油がライン５およびライン10を通ってタンクライン11ヘ流れ、ロッド12が伸び方向へ動く。
【０００７】
また、同時に、同様にして電気ジョイスティック18からの信号が、２位置４ポート型電磁作動式のブーム用第２切換弁19のソレノイド19aに入力されて下方に切り換わり、油圧源20より供給された作動油がライン21およびライン22を通ってライン９に合流してヘッド側８に流入する。
【０００８】
23は、ブーム用第２切換弁19と直列または並列に接続された他の流体圧アクチュエータ用切換弁、例えば３位置６ポート型電磁作動式のアーム用第１切換弁であり、このアーム用第１切換弁23は、ブーム上げとの連動操作時に油圧源20からの供給油を取り合う。
【０００９】
また、24および25は、ブーム用第１切換弁２と並列（直列の場合もある）に接続された他の流体圧アクチュエータ用切換弁、例えば３位置６ポート型電磁作動式のアーム用第２切換弁およびバケット用切換弁であり、これらのアーム用第２切換弁24およびバケット用切換弁25は、ブーム上げまたは下げとの連動操作時に油圧源４からの供給油を取り合う。
【００１０】
アーム用第１切換弁23およびアーム用第２切換弁24はアーム用電気ジョイスティック(図示せず)を操作することにより切り換わり、ブーム上げ同様、各切換弁23，24からの供給油が合流してアームシリンダ26に供給され、同時に戻り油がタンクに流れて、ロッドが伸縮する。
【００１１】
バケット用切換弁25もバケット用電気ジョイスティック(省略)を操作することにより同様に作動し、バケットシリンダ27が伸縮する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような油圧回路には、次に示すような問題がある。
【００１３】
(１)ブームシリンダ６によるブーム下げと、ブームシリンダ以外の他の流体圧アクチュエータ、例えばバケットとの空中連動操作時、油圧源４からの供給油が、ブームシリンダ６とバケットシリンダ27とに分割されるため、バケット単独操作時に比べ、バケットの動きが遅くなり、作業効率が悪いという間題があった。
【００１４】
(２)ブーム下げ空中単独操作時、ヘッド側８からの再生油でも十分に必要な油をロッド側７へ供給することが可能であるにも拘らず、油圧源４からの油も供給しているため、かなりの余剰油をタンク11ヘ戻しており、油圧源４のポンプから不必要な油を供給することによる無駄なエネルギロスを発生させている。
【００１５】
(３)砕石現場での瓦礫すき取り作業に代表されるような、ブーム上げと、アーム引きと、バケット開きの３連動操作を行う場合、かなり熟練した技量が要求されている。
【００１６】
(４)ブーム下げ操作により、バケット底で土固めをする、所謂、土羽打ち作業において、ブーム下げ動作とブーム上げ動作の繰り返しによる連続操作で土羽打ちを行う際、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、下げ時の反力により、土を強く打ち過ぎたり、機体が持ち上がってしまうため、うまく連続して土羽打ちを行うにはかなりの熟練した技量が要求されている。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、作業機械の作業効率の低下を防止し、無駄なエネルギロスの発生を防止し、熟練した技量を要する作業を容易にできるようにすることを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧回路は、流体圧源から作動流体の供給を受け変位により作動流体を方向制御する一方の切換弁と、一方の切換弁により方向制御された作動流体により作動するとともに外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータと、外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータの作動流体戻し側と作動流体供給側との間の通路を開閉する再生弁と、一方の流体圧アクチュエータの負荷圧力を検出する圧力検出器と、流体圧源から作動流体の供給を受け変位により作動流体を方向制御する他方の切換弁と、他方の切換弁により方向制御された作動流体により作動する他方の流体圧アクチュエータと、一方の流体圧アクチュエータにより上下動するものの自重が外部荷重として一方の流体圧アクチュエータを作動させる状態を含む一方の流体圧アクチュエータの低負荷圧力状態を圧力検出器により検出して一方の切換弁をそのアクチュエータ側作動流体を遮断する中立位置に制御するとともに再生弁を開通状態に制御するコントローラと、外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータから排出された作動流体が再生弁を経て一方の流体圧アクチュエータに再生される流れ方向を順方向とするとともに外部信号により逆方向流れも可能とする逆止弁と、逆止弁に外部信号を送信するスイッチとを具備したものである。そして、一方および他方の流体圧アクチュエータを連動操作する際、一方の流体圧アクチュエータが外部荷重により作動されるときは、一方の切換弁を中立位置に制御するとともに再生弁を開通位置に制御することで、流体圧アクチュエータの作動流体戻し側から再生弁を経て作動流体供給側に作動流体が再生されるから、流体圧源からの作動流体を一方の流体圧アクチュエータに供給する必要がない分、流体圧源から他方の切換弁を経て他方の流体圧アクチュエータへより多量の作動流体を供給でき、従来回路より他方の流体圧アクチュエータの動きを高速化でき、連動操作時の作業効率を向上できる。さらに、通常は、逆止弁により、外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータから排出された作動流体の再生流れのみを確保して逆方向流れを防止し、また、スイッチから外部信号を逆止弁に送信したときは、逆止弁の逆止作用を解除するので、スイッチ操作により一方の流体圧アクチュエータを外力で動かすことができる自在性を得られる。
【００１９】
前記一方の切換弁は、中立位置で流体圧源から供給された作動流体をタンクに排出する機能を有するものであり、そして、一方の切換弁が中立位置にあっても再生弁を開くことで一方の流体圧アクチュエータを作動できる場合は、流体圧源から一方の切換弁に供給された作動流体を、中立位置の一方の切換弁を経てタンクに排出するので、流体圧源から不必要な作動流体を一方の流体圧アクチュエータに供給することによるエネルギロスを防止できる。
【００２０】
前記流体圧回路は、前記流体圧源とは別の流体圧源から作動流体の供給を受け一方への変位により別の流体圧源からの作動流体および一方の流体圧アクチュエータから戻された作動流体をそれぞれタンクに排出するとともに他方への変位により別の流体圧源からの作動流体を一方の流体圧アクチュエータに供給する別の切換弁を具備したものである。そして、別の切換弁は、一方への変位によっても別の流体圧源からの作動流体をタンクに排出するので、また、この一方への変位により一方の流体圧アクチュエータからの余剰作動流体をタンクに排出するので、エネルギロスを少なくできる。さらに、この別の切換弁は、他方への変位により別の流体圧源から供給された作動流体を、一方の切換弁から一方の流体圧アクチュエータに供給される作動流体に合流させて、一方の流体圧アクチュエータの作動速度を速めることができる。
【００２１】
前記流体圧回路は、再生弁より再生流れの下流側に対しタンクより作動流体を補充可能のメイクアップチェック弁を具備したものであり、そして、再生流量が不足した場合は、その不足分の作動流体をタンクよりメイクアップチェック弁を経て吸込んで、一方の流体圧アクチュエータに補充できる。
【００２２】
前記一方の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのフロント作業機のブームを上下動するブームシリンダであり、他方の流体圧アクチュエータが、油圧ショベルのブームシリンダ以外の他の油圧アクチュエータであるとしたものであり、そして、ブームシリンダによるブーム下げと、ブームシリンダ以外の他の油圧アクチュエータとの空中連動操作時、油圧源から供給される作動油をブームシリンダへ供給する必要がなく、他の油圧アクチュエータへ全油量を供給できるため、従来回路に比べ他の油圧アクチュエータの作動速度を高速化でき、油圧ショベルの連動操作時の作業効率を向上できる。
【００２３】
前記一方の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのフロント作業機のブームを上下動するブームシリンダであり、他方の流体圧アクチュエータは、少なくともブーム先端に軸支されたアームを回動するアームシリンダと、アーム先端に軸支されたバケットを回動するバケットシリンダとを含み、少なくとも一方の切換弁は、ブーム下げ位置でブームシリンダのヘッド側からタンクに排出される作動油を絞る戻り油制御開口部を有するものである。そして、油圧ショベルのバケット底を接地させながら作業する瓦礫すき取り作業にて、油圧ショベルのオペレータは、従来はブーム上げとアーム引きとバケット開きの３連動操作を行う必要があったが、開通状態の再生弁およびスイッチがオン状態での逆止弁により、ブームシリンダが外力で軸方向に自由に伸び縮みすることから、一方の切換弁をブーム下げ状態に制御してフロント作業機を下方へ付勢しながら、アーム引き操作とバケット開き操作をするだけで容易に瓦礫すき取り作業を行うことができ、また、ブーム下げ操作によりバケット底で土固めをする土羽打ち作業をするときは、バケットが接地してブームシリンダのロッド側の作動油が圧力上昇しようとすると、その圧力は、スイッチがオン状態での逆止弁、開通状態の再生弁および一方の切換弁の戻り油制御開口部を経てタンクへ逃げるので、バケットを接地させても機体が持ち上がるほどのブーム下げ力は発生せず、容易に連続して土羽打ちできる。
【００２４】
前記コントローラは、ブームシリンダのロッド側に、設定された基準圧力値より大きな圧力が立っている場合は、スイッチをオフ状態からオン状態にしても、スイッチから逆止弁に外部信号が入力されないように制御する機能を有するものである。そして、万一、このコントローラ機能がないと、ブームシリンダによるブーム下げ動作によりバケットを接地させて機体を浮かせたロッド側高圧状態で、スイッチをオフ状態からオン状態にしてスイッチから逆止弁に外部信号が入ると、逆止弁の逆止作用が解除されてしまうので、オペレータが間違えて機体をさらに持ち上げようとしてブーム下げ操作をした瞬間に、再生弁が開通状態に切換わって、ブームシリンダのロッド側の作動油が逆止弁および再生弁を経てヘッド側に流込むことによりブームシリンダが伸びてブームが上昇する誤動作が生じ、相対的に機体が地面に落下する現象が発生するが、このような機体落下現象を上記逆止弁に対するコントローラ機能により防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図３に示された一実施の形態、図４に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。なお、図５に示された従来例と同様の部分には、同一符号を付する。
【００２６】
図１は、ブーム下げ再生回路を含む流体圧回路としての油圧回路の一例を示し、流体圧源としての油圧源４に、作動流体としての作動油（または単に「油」という）を供給するライン31およびセンタバイパスライン32を介して、一方の切換弁としてのブーム用第１切換弁２が接続されている。
【００２７】
このブーム用第１切換弁２は、油圧源４から作動油の供給を受け、ソレノイド2a，2bに供給される電気信号に応じたスプール変位により作動油を方向制御するコントロール弁であり、このブーム用第１切換弁２により方向制御された作動油により一方の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ６を伸縮作動する。
【００２８】
このブーム用第１切換弁２は、ブーム下げ位置でブームシリンダ６のヘッド側８からタンクライン11を経てタンク11aに排出される戻り油を絞る戻り油制御開口部17を内部に有する。
【００２９】
ブーム用油圧シリンダ６は、油圧ショベルの下部走行体に対し旋回自在に設けられた上部旋回体に搭載されたフロント作業機のブームを上下動する油圧アクチュエータである。
【００３０】
同様に、油圧源４には、この油圧源４から作動油の供給を受け変位により作動油を方向制御する他方の切換弁としてのアーム用第２切換弁24およびバケット用切換弁25が接続され、さらに、これらのアーム用第２切換弁24およびバケット用切換弁25に、これらの切換弁24，25により方向制御された作動油により作動する他方の流体圧アクチュエータとしてのアームシリンダ26およびバケットシリンダ27が接続されている。これらのアームシリンダ26およびバケットシリンダ27が、油圧ショベルのブームシリンダ６以外の他の油圧アクチュエータである。
【００３１】
アームシリンダ26は、油圧ショベルのブーム先端に軸支されたアームを回動する油圧アクチュエータであり、バケットシリンダ27は、アーム先端に軸支されたバケットを回動する油圧アクチュエータである。
【００３２】
ブームシリンダ６には、油圧ショベルのフロント作業機の自重が外部荷重Ｗとして作動することもある。この外部荷重Ｗにより収縮作動されるブームシリンダ６の作動油戻し側のライン９と作動油供給側のライン５との間の通路15中に、この通路15を開閉する再生弁としてのブーム再生弁13が設けられている。
【００３３】
作動油供給側のライン５には、ブームシリンダ６のロッド側７の負荷圧力を検出する圧力検出器33が設けられ、この圧力検出器33はコントローラ３の入力部に接続されている。
【００３４】
このコントローラ３の入力部には、この圧力検出器33とともに、ブーム操作用の電気ジョイスティック１，18およびブーム以外の他の操作用の電気ジョイスティック（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００３５】
コントローラ３の出力部には、ブーム再生弁13のソレノイド14とともに、ブーム用第１切換弁２のソレノイド2a，2bおよびブーム用第１切換弁２以外の他の切換弁19，23，24，25のソレノイドがそれぞれ接続されている。
【００３６】
このコントローラ３は、電気ジョイスティック１からブーム下げ信号が入力されたときに、圧力検出器33がブームシリンダ６のロッド側７の低負荷圧力状態を検出したとき、ブーム用第１切換弁２をそのアクチュエータ側作動油を遮断する中立位置に制御するとともに、ブーム再生弁13を開通状態に制御する機能を有する。
【００３７】
ブーム用第１切換弁２は、中立位置で油圧源４からセンタバイパスライン32を経て供給された作動油をタンクライン11に排出する回路構成を有する。
【００３８】
また、油圧源４とは別の流体圧源としての油圧源20に、別の切換弁としてのブーム用第２切換弁19が、作動油を供給するライン21およびセンタバイパスライン34を介して接続されている。
【００３９】
このブーム用第２切換弁19は、中立位置によりセンタバイパスライン34をライン35を経てタンクライン11に連通し、また、一方への変位としてのブーム下げ位置により、油圧源20からセンタバイパスライン34を経た作動油をライン35を経てタンクライン11に排出するとともに、ブームシリンダ６のヘッド側８からライン22を経て戻された作動油をライン36およびライン35を経てタンクライン11に排出し、さらに、他方への変位としてのブーム上げ位置により、油圧源20からライン21を経て供給された作動油をライン22を経てブームシリンダ６のヘッド側８に供給することでブームシリンダ６の伸長動作速度を増速する３位置５ポート型切換弁の回路構造を有する。
【００４０】
このような流体圧回路において、外部荷重Ｗにより下降作動されるブームシリンダ６のヘッド側８からライン９に排出された作動油がブーム再生弁13を経てこのブーム再生弁13から流出する側に、外部信号操作型の逆止弁37が接続され、この逆止弁37に逆止作用を解除するための外部信号を送信するスイッチ38が接続されている。
【００４１】
外部信号操作型の逆止弁37は、外部荷重Ｗにより下降作動されるブームシリンダ６のヘッド側８から排出された作動油がブーム再生弁13を経てブームシリンダ６のロッド側７に再生される流れ方向を順方向とするとともに、スイッチ38からの外部信号により逆方向流れも可能とするものである。
【００４２】
ブーム再生弁13からロッド側ライン５への再生油導通ライン40、特にブーム再生弁13と逆止弁37との間の通路からライン41が分岐され、このライン41中には、タンクライン11より再生油導通ライン40へ作動油を補充供給可能のメイクアップチェック弁42が設けられている。
【００４３】
コントローラ３は、ブームシリンダ６のロッド側７に、設定された基準圧力値Ｐdより大きな圧力が立っている場合は、スイッチ38をオフ状態からオン状態に操作しても、スイッチ38から逆止弁37に逆止解除用の外部信号が入力されないようにスイッチ信号制御部43を遮断制御するスイッチ信号遮断機能を有する。
【００４４】
このように、図１に示された実施の形態が図５に示された従来技術と異なる点は、ブーム用第２切換弁19を３位置５ポート型切換弁とした点と、従来のブーム再生弁13に内蔵していた逆止弁16を双方向通路16aに変更するとともに、ブーム再生弁13より下流側に、外部信号により逆流可能、即ちロッド側７からヘッド側８へも流れることが可能となる外部信号作動式の逆止弁37を接続し、スイッチ38をオンにすると、逆止弁37に外部信号が入力され、ロッド側７からヘッド側８へも作動油が流れるようにした点である。
【００４５】
また、ライン５上に圧力検出器33を取り付け、ブームシリンダ６のロッド側７の圧力を検出して、その圧力検出信号をコントローラ３へ送るようになっている。
【００４６】
さらに、ブーム用第２切換弁19は、コントローラ３から電気信号が入力されると、上方に切り換わり、ブームシリンダ６のヘッド側８からの戻り油の一部がライン22を通り、ブーム用第２切換弁19、ライン36を経てタンクライン11に流れるとともに、油圧源20からセンタバイパスライン34を通って供給される油が遮断されることなく、これもタンクライン11へ流れるようになっている。
【００４７】
加えて、ブーム再生弁13からロッド側ライン５への再生油導通ライン40から一部のライン41が分岐し、このライン41がメイクアップチェック弁42を介してタンクライン11につながっている。そして、ブーム再生弁13より再生流れの下流側に大気より低圧の部分が発生すると、その部分に対しタンクライン11よりメイクアップチェック弁42を経て作動油を補充可能となっている。
【００４８】
次に、図１に示された実施の形態の作用を、図２および図３に示されたフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャートにおける丸数字は、ステップ番号を示す。
【００４９】
先ず、スイッチ38がオフ、つまり、逆止弁37に外部信号が入力されていない場合について述べる。
【００５０】
通常、空中でのブーム下げ操作では、ブームは自重落下するので、ロッド側７への供給油が不足してバキュームにならない程度の必要最小の油が供給されれば十分で、ヘッド側８から再生される再生油だけでも十分であり、油圧源４からブーム用第１切換弁２を介してブームシリンダ６に供給される油がなくても問題ない点に注目し、空中でのブーム下げ操作時にはブーム用第１切換弁２が中立位置に戻り、油圧源４からの供給油をカットする。
【００５１】
すなわち、電気ジョイスティック１からコントローラ３にブーム下げ信号が入力されたときに（ステップ１）、ブームが自重落下する空中でのブーム下げ操作時は、ブームシリンダ６のロッド側ライン５には殆ど圧力が立たないことから、判断基準となる基準圧力値をＰdとすると、ロッド側圧力Ｐは、Ｐ≦Ｐd となるが（ステップ２でYES）、このときは、圧力検出器33からの信号を受け、電気ジョイスティック１からのブーム下げ信号がコントローラ３に入力されても、コントローラ３は、ブーム用第１切換弁２に下げ用電気信号を出力せず（ステップ３）、ブーム用第１切換弁２が中立位置から切り換わらないようになっている。
【００５２】
したがって、空中でのブーム下げ操作時、ロッド側圧力Ｐが、Ｐ≦Ｐdのときは、ブーム用第１切換弁２が中立状態となるので、油圧源４からブームシリンダ６への供給油がカットされる。
【００５３】
また、このとき同時に、コントローラ３よりブーム用第２切換弁19に下げ用電気信号が出力され（ステップ４）、ブーム用第２切換弁19が上方へ切り換わると、ブームシリンダ６のヘッド側８からの戻り油のうち、逆止弁37を介してロッド側７へ再生される作動油を除く余剰油が、ライン22、ブーム用第２切換弁19の内部通路、ライン36、ライン35を通ってタンクライン11に排出される。
【００５４】
なお、この時、センタバイパスライン34はカットされず、ライン35を経てタンクライン11へ油が流れるが、ライン21からの油はカットされている。
【００５５】
一方、ロッド側圧力Ｐが、Ｐ＞Ｐdのときは（ステップ２でNO）、例えば、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業のように、油圧源４からブームシリンダ６のロッド側７に圧油の供給が必要な場合は、コントローラ３よりブーム用第１切換弁２のソレノイド2aに下げ信号が出力されて切り換わり（ステップ５）、油圧源４からライン31を経て供給された圧油が、ライン５を経てブームシリンダ６のロッド側７へ供給され、このとき、ブーム用第２切換弁19は、逆に切り換わらず閉じており（ステップ６）、ブームシリンダ６のヘッド側８からの余剰油は、従来技術と同様にブーム用第１切換弁２の戻り油制御開口部17を通ってタンクライン11ヘ排出される。
【００５６】
また、メイクアップチェック弁42があるため、再生油の一部がライン41を通ってタンクライン11に流れてしまうということはない。一方、ブームシリンダ６のロッド12が縮む際、万一、ヘッド側８からブーム再生弁13を介してロッド側７に供給される油が一時的に不足し、ロッド側７がバキュームしそうになると、メイクアップチェック弁42が作動してタンクライン11より不足分の油が補充されるようになっている。
【００５７】
次に、スイッチ38がオン、つまり逆止弁37に外部信号が入力されている場合または入力される場合について説明する。
【００５８】
このスイッチ38をオンにした状態では（ステップ７）、コントローラ３は、ブームシリンダ６のロッド側７に、Ｐ＞Ｐdの圧力Ｐが立っているか否かを判断して（ステップ８）、ブームシリンダ６のロッド側圧力ＰがＰ≦Ｐd の場合は（ステップ８でNO）、スイッチ38からの外部信号により逆止弁37の逆止作用を解除するから（ステップ９）、ブーム下げ操作によりブーム再生弁13が閉止状態から開通状態に切換わると、ブームシリンダ６のヘッド側８とロッド側７との間で油が自由に行き来することができるため、ブームシリンダ６のロッド12は、軸方向への外力に応じて伸びたり、縮んだりできる。
【００５９】
これにより、ブーム下げレバーを適当に入れた状態で、アーム引きとバケット開き操作をするだけで容易に瓦礫のすき取り作業を行うことができる。また、この状態で土羽打ち作業を行うと、バケットを接地させても機体が持ち上がらないため、容易に連続して土羽打ち作業をできる。
【００６０】
また、コントローラ３は、ブームシリンダ６のロッド側７に、Ｐ＞Ｐdの圧力Ｐが立っている場合は（ステップ８でYES）、スイッチ38をオフ状態からオン状態に操作しても、そのスイッチ38から逆止弁37への外部信号を遮断して、逆止弁37の逆止作用を解除しないように制御する（ステップ10）。
【００６１】
これは、万一、ブームシリンダ６によるブーム下げ動作によりバケットを接地させて機体を浮かせた状態（Ｐ＞Ｐd）で、スイッチ38をオンにして、オペレータが間違えて機体を更に持ち上げようとしてブーム下げ操作をした瞬間、ブーム再生弁13が開通状態に切換わって、ロッド側７の油が逆止弁37およびブーム再生弁13を経てヘッド側８に流れることにより、ブームシリンダ６のロッド12が瞬時に伸びてブームが上がることで、浮いた状態にある機体が相対的に地面に落下するおそれがあるので、そのようなおそれを防止するためである。
【００６２】
次に、図１に示された実施の形態の効果を説明する。
【００６３】
以下の(１)および(２)は、スイッチ38のオン、オフに関係なく得られる効果であり、(３)および(４)はスイッチ38のオン時のみ得られる効果である。
【００６４】
（１）ブームシリンダ６によるブーム下げと、ブームシリンダ６以外の他の流体圧アクチュエータ、例えばアームシリンダ26やバケットシリンダ27との空中連動操作時は、油圧源４からの供給油がブームシリンダ６へは供給されず、アームシリンダ26やバケットシリンダ27へ全油量が供給されるため、従来回路に比べ遥かにアームやバケットの動きが速くなるので、連動操作時の作業効率が向上する。
【００６５】
なお、上記説明では、他の流体圧アクチュエータとしてアームシリンダ26やバケットシリンダ27の場合を例に説明したが、油圧ショベルの下部走行体の走行モータや、下部走行体に対し上部旋回体を旋回する旋回モータなども、他の流体圧アクチュエータとしてブーム用第１切換弁２と直列または並列に接続することにより、ブーム下げとの空中連動時に各々の動きが速くなるので、作業効率の向上を図れる。
【００６６】
（２）ブーム下げ単独操作においても、空中操作時、ブーム用第１切換弁２が切り換わらず中立位置に保たれるので、油圧源４から供給されたポンプ流量はセンタバイパスライン32を経てタンクライン11ヘ直接流れることから、エネルギロスが小さく、また、油圧源４で可変容量型ポンプが用いられる場合は、通常、切換弁が中立位置にある時は、ネガティブコントロール機構が働いてポンプ吐出流量が最小となるため、さらにエネルギロスが小さくなる。
【００６７】
また、ブーム用第２切換弁19は、下げ操作により上方に切り換わってもセンタバイパスライン34をカットしないので、また、この上方への変位によりブームシリンダ６のヘッド側８からライン22に流出した余剰作動油をライン36に導き、タンクライン11に排出するので、エネルギロスは最小になっている。
【００６８】
（３）ブーム下げ操作による転圧作業やかき下げ作業のように、油圧源４からの圧油の供給が必要な場合は従来回路と同様の操作が可能である。
【００６９】
（４）バケット底を接地させながらの瓦礫すき取り作業などでは、従来はブーム上げとアーム引きとバケット開きの３連動操作を行う必要があったが、スイッチ38のオン状態にて、スイッチ38から発信された外部信号により逆止弁37の逆止作用が解除されるので、ブームシリンダ６が外力で軸方向に自由に伸び縮みすることから、ブーム下げレバーを適当に入れた状態で、アーム引きとバケット開き操作をするだけで容易に瓦礫のすき取り作業を行うことができる。
【００７０】
（５）スイッチ38がオン状態にて、土羽打ち作業を行うと、バケットを接地させても機体が持ち上がらないため、容易に連続して土羽打ち作業をできる。
【００７１】
次に、図４は、他の実施の形態を示し、図１に示された実施の形態では切換弁２，19，23，24，25および再生弁13が、ソレノイド2a，2bなどを有する電磁弁である場合を例示したが、これに対して、図４に示される実施の形態は、切換弁２，19，23，24，25および再生弁13に対応する複数の電磁比例弁45を用いて、パイロット油圧源46から供給されたパイロット元圧を、コントローラ３から出力された電気信号に比例した外部パイロット圧に変換し、この外部パイロット圧にてパイロット圧作動式の切換弁２，19，23，24，25および再生弁13をパイロット操作するようにしたものである。2A，2Bは、ブーム用第１切換弁２のスプールに対向するパイロット圧作用部である。
【００７２】
このように、相違点は、図１に示された実施の形態では各切換弁２，19，23，24，25および再生弁13を直接ソレノイドで切り換えるのに対して、図４に示された実施の形態では電磁比例弁45からの外部パイロット圧で切換弁２，19，23，24，25および再生弁13を切り換えるだけの差であるから、回路の詳細説明は省略する。
【００７３】
なお、スイッチ38から外部信号作動式の逆止弁37に送られる外部信号を油圧信号とすることも可能である。
【００７４】
以上のように、一方の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ６が外部荷重Ｗにより作動されるブーム下げと、ブームシリンダ６以外の他方の流体圧アクチュエータとしてのアームシリンダ26またはバケットシリンダ27とを空中連動操作する際、一方の切換弁としてのブーム用第１切換弁２を中立位置に制御するとともにブーム再生弁13を開通位置に制御することで、ブームシリンダ６の作動油戻し側のライン９からブーム再生弁13を経て作動油供給側のライン５に作動油が再生されるから、油圧源４からの作動油をブームシリンダ６に供給する必要がない分、油圧源４から他方の切換弁としてのアーム用第２切換弁24またはバケット用切換弁25を経てアームシリンダ26またはバケットシリンダ27へより多量の作動油を供給でき、従来回路よりアームシリンダ26またはバケットシリンダ27の作動速度を高速化でき、油圧ショベルの連動操作時の作業効率を向上できる。
【００７５】
ブーム用第１切換弁２が中立位置にあってもブーム再生弁13を開くことでブームシリンダ６を作動できる場合は、油圧源４からブーム用第１切換弁２に供給された作動油を、中立位置のブーム用第１切換弁２を経てタンクライン11に排出するので、油圧源４から不必要な作動油をブームシリンダ６に供給することによるエネルギロスを防止できる。
【００７６】
別の切換弁としてのブーム用第２切換弁19は、ブーム下げ位置への変位によりセンタバイパスライン34を遮断することなく作動油をタンクライン11に排出するので、また、このブーム下げ位置への変位によりブームシリンダ６からの余剰作動油をタンクライン11に排出するので、エネルギロスを少なくできる。
【００７７】
さらに、このブーム用第２切換弁19は、ブーム上げ位置への変位により油圧源20から供給された作動油を、ブーム用第１切換弁２からブームシリンダ６に供給される作動油に合流させて、ブームシリンダ６の作動速度を速めることができる。
【００７８】
また、再生流量が不足した場合は、その不足分の作動油をタンクライン11よりメイクアップチェック弁42を経て吸込んで、ブームシリンダ６に補充できる。
【００７９】
さらに、通常は、逆止弁37により、外部荷重Ｗにより作動されるブームシリンダ６から排出された作動油の再生流れのみを確保して逆方向流れを防止し、また、スイッチ38から外部信号を逆止弁37に送信したときは、逆止弁37の逆止作用を解除するので、スイッチ38の操作によりブームシリンダ６を外力で動かすことができる自在性を得られる。
【００８０】
これにより、油圧ショベルのバケット底を接地させながら作業する瓦礫すき取り作業にて、油圧ショベルのオペレータは、従来はブーム上げとアーム引きとバケット開きの３連動操作を行う必要があったが、開通状態のブーム再生弁13およびスイッチ38がオン状態での逆止弁37により、ブームシリンダ６が外力で軸方向に自由に伸び縮みすることから、ブーム用第１切換弁２をブーム下げ状態に制御してフロント作業機を下方へ付勢しながら、アーム引き操作とバケット開き操作をするだけで容易に瓦礫すき取り作業を行うことができる。
【００８１】
さらに、ブーム下げ操作によりバケット底で土固めをする土羽打ち作業をするときは、バケットが接地してブームシリンダ６のロッド側７の作動油が圧力上昇しようとすると、その圧力は、スイッチ38がオン状態での逆止弁37、開通状態のブーム再生弁13およびブーム用第１切換弁２の戻り油制御開口部17を経てタンクライン11へ逃げるので、バケットを接地させても機体が持ち上がるほどのブーム下げ力は発生せず、容易に連続して土羽打ちできる。
【００８２】
加えて、ブームシリンダ６によるブーム下げ動作によりバケットを接地させて機体を浮かせたロッド側７の高圧状態で、スイッチ38をオフ状態からオン状態にしてスイッチ38から逆止弁37に外部信号が入ると、逆止弁37の逆止作用が解除されるので、オペレータが間違えて機体をさらに持ち上げようとしてブーム下げ操作をした瞬間に、ブーム再生弁13が開通状態に切換わって、ブームシリンダ６のロッド側７の作動油が逆止弁37およびブーム再生弁13を経てヘッド側８に流込むことによりブームシリンダ６のロッド12が伸びてブームが上昇する誤動作が生じ、相対的に機体が地面に落下する現象が発生するが、このような機体落下現象を、コントローラ３がＰ＞Ｐd においてスイッチ信号制御部43を遮断制御するスイッチ信号遮断機能により防止できる。
【００８３】
本流体圧回路は、油圧ショベル以外の、複数の流体圧アクチュエータを連通させる他の作業機械にも適用できる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、一方および他方の流体圧アクチュエータを連動操作する際、一方の流体圧アクチュエータが外部荷重により作動されるときは、一方の切換弁を中立位置に制御するとともに再生弁を開通位置に制御することで、流体圧アクチュエータの作動流体戻し側から再生弁を経て作動流体供給側に作動流体が再生されるから、流体圧源からの作動流体を一方の流体圧アクチュエータに供給する必要がない分、流体圧源から他方の切換弁を経て他方の流体圧アクチュエータへより多量の作動流体を供給でき、従来回路より他方の流体圧アクチュエータの動きを高速化でき、連動操作時の作業効率を向上できる。さらに、通常は、逆止弁により、外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータから排出された作動流体の再生流れのみを確保して逆方向流れを防止し、また、スイッチから外部信号を逆止弁に送信したときは、逆止弁の逆止作用を解除するので、スイッチ操作により一方の流体圧アクチュエータを外力で動かすことができる自在性を得られる。
【００８５】
一方の切換弁が中立位置にあっても再生弁を開くことで一方の流体圧アクチュエータを作動できる場合は、流体圧源から一方の切換弁に供給された作動流体を、中立位置の一方の切換弁を経てタンクに排出するので、流体圧源から不必要な作動流体を一方の流体圧ア クチュエータに供給することによるエネルギロスを防止できる。
【００８６】
別の切換弁は、一方への変位によっても別の流体圧源からの作動流体をタンクに排出するので、また、この一方への変位により一方の流体圧アクチュエータからの余剰作動流体をタンクに排出するので、エネルギロスを少なくできる。さらに、この別の切換弁は、他方への変位により別の流体圧源から供給された作動流体を、一方の切換弁から一方の流体圧アクチュエータに供給される作動流体に合流させて、一方の流体圧アクチュエータの作動速度を速めることができる。
【００８７】
再生流量が不足した場合は、その不足分の作動流体をタンクよりメイクアップチェック弁を経て吸込んで、一方の流体圧アクチュエータに補充できる。
【００８８】
ブームシリンダによるブーム下げと、ブームシリンダ以外の他の油圧アクチュエータとの空中連動操作時、油圧源から供給される作動油をブームシリンダへ供給する必要がなく、他の油圧アクチュエータへ全油量を供給できるため、従来回路に比べ他の油圧アクチュエータの作動速度を高速化でき、油圧ショベルの連動操作時の作業効率を向上できる。
【００８９】
油圧ショベルのバケット底を接地させながら作業する瓦礫すき取り作業にて、油圧ショベルのオペレータは、従来はブーム上げとアーム引きとバケット開きの３連動操作を行う必要があったが、開通状態の再生弁およびスイッチがオン状態での逆止弁により、ブームシリンダが外力で軸方向に自由に伸び縮みすることから、一方の切換弁をブーム下げ状態に制御してフロント作業機を下方へ付勢しながら、アーム引き操作とバケット開き操作をするだけで容易に瓦礫すき取り作業を行うことができ、また、ブーム下げ操作によりバケット底で土固めをする土羽打ち作業をするときは、バケットが接地してブームシリンダのロッド側の作動油が圧力上昇しようとすると、その圧力は、スイッチがオン状態での逆止弁、開通状態の再生弁および一方の切換弁の戻り油制御開口部を経てタンクへ逃げるので、バケットを接地させても機体が持ち上がるほどのブーム下げ力は発生せず、容易に連続して土羽打ちできる。
【００９０】
万一、このコントローラ機能がないと、ブームシリンダによるブーム下げ動作によりバケットを接地させて機体を浮かせたロッド側高圧状態で、スイッチをオフ状態からオン状態にしてスイッチから逆止弁に外部信号が入ると、逆止弁の逆止作用が解除されてしまうので、オペレータが間違えて機体をさらに持ち上げようとしてブーム下げ操作をした瞬間に、再生弁が開通状態に切換わって、ブームシリンダのロッド側の作動油が逆止弁および再生弁を経てヘッド側に流込むことによりブームシリンダが伸びてブームが上昇する誤動作が生じ、相対的に機体が地面に落下する現象が発生するが、このような機体落下現象を上記逆止弁に対するコントローラ機能により防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る流体圧回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】 同上流体圧回路のコントローラにより切換弁を制御する手順を示すフローチャートである。
【図３】 同上流体圧回路のコントローラにより逆止弁を制御する手順を示すフローチャートである。
【図４】 本発明に係る流体圧回路の他の実施の形態を示す回路図である。
【図５】 従来の油圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
２ 一方の切換弁としてのブーム用第１切換弁
３ コントローラ
４ 流体圧源としての油圧源
６ 一方の流体圧アクチュエータとしてのブームシリンダ
７ ロッド側
８ ヘッド側
11a タンク
13 再生弁としてのブーム再生弁
15 通路
17 戻り油制御開口部
19 別の切換弁としてのブーム用第２切換弁
20 別の流体圧源としての油圧源
24 ， 25 他方の切換弁としてのアーム用第２切換弁およびバケット用切換弁
26 ， 27 他方の流体圧アクチュエータとしての他の油圧アクチュエータであるアームシリンダおよびバケットシリンダ
33 圧力検出器
37 逆止弁
38 スイッチ
42 メイクアップチェック弁

Claims (7)

  1. 流体圧源から作動流体の供給を受け変位により作動流体を方向制御する一方の切換弁と、
    一方の切換弁により方向制御された作動流体により作動するとともに外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータと、
    外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータの作動流体戻し側と作動流体供給側との間の通路を開閉する再生弁と、
    一方の流体圧アクチュエータの負荷圧力を検出する圧力検出器と、
    流体圧源から作動流体の供給を受け変位により作動流体を方向制御する他方の切換弁と、
    他方の切換弁により方向制御された作動流体により作動する他方の流体圧アクチュエータと、
    一方の流体圧アクチュエータにより上下動するものの自重が外部荷重として一方の流体圧アクチュエータを作動させる状態を含む一方の流体圧アクチュエータの低負荷圧力状態を圧力検出器により検出して一方の切換弁をそのアクチュエータ側作動流体を遮断する中立位置に制御するとともに再生弁を開通状態に制御するコントローラと、
    外部荷重により作動される一方の流体圧アクチュエータから排出された作動流体が再生弁を経て一方の流体圧アクチュエータに再生される流れ方向を順方向とするとともに外部信号により逆方向流れも可能とする逆止弁と、
    逆止弁に外部信号を送信するスイッチと
    を具備したことを特徴とする流体圧回路。
  2. 一方の切換弁は、
    中立位置で流体圧源から供給された作動流体をタンクに排出する機能を有する
    ことを特徴とする請求項１記載の流体圧回路。
  3. 請求項１記載の流体圧源とは別の流体圧源から作動流体の供給を受け一方への変位により別の流体圧源からの作動流体および一方の流体圧アクチュエータから戻された作動流体をそれぞれタンクに排出するとともに他方への変位により別の流体圧源からの作動流体を一方の流体圧アクチュエータに供給する別の切換弁
    を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の流体圧回路。
  4. 再生弁より再生流れの下流側に対しタンクより作動流体を補充可能のメイクアップチェック弁
    を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の流体圧回路。
  5. 一方の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのフロント作業機のブームを上下動するブームシリンダであり、
    他方の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのブームシリンダ以外の他の油圧アクチュエータである
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の流体圧回路。
  6. 一方の流体圧アクチュエータは、油圧ショベルのフロント作業機のブームを上下動するブームシリンダであり、
    他方の流体圧アクチュエータは、少なくともブーム先端に軸支されたアームを回動するアームシリンダと、アーム先端に軸支されたバケットを回動するバケットシリンダとを含み、
    少なくとも一方の切換弁は、ブーム下げ位置でブームシリンダのヘッド側からタンクに排出される作動油を絞る戻り油制御開口部を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の流体圧回路。
  7. コントローラは、
    ブームシリンダのロッド側に、設定された基準圧力値より大きな圧力が立っている場合は、請求項１記載のスイッチをオフ状態からオン状態にしても、このスイッチから逆止弁に外部信号が入力されないように制御する機能を有する
    ことを特徴とする請求項６記載の流体圧回路。
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