JPH07116731B2 - 油圧式建設・作業用機械の油圧回路 - Google Patents

油圧式建設・作業用機械の油圧回路

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JPH07116731B2
JPH07116731B2 JP1044839A JP4483989A JPH07116731B2 JP H07116731 B2 JPH07116731 B2 JP H07116731B2 JP 1044839 A JP1044839 A JP 1044839A JP 4483989 A JP4483989 A JP 4483989A JP H07116731 B2 JPH07116731 B2 JP H07116731B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は油圧式建設・作業用機械の油圧回路に関する
ものである。
従来の技術 従来から、建設・作業用機械は、その機動性，機体の安
定性の良好なことから、本来の作業のみならず、多目的
に利用されることが多い。
特に、油圧式土工機械で、車体からオーバハングして作
業装置を有するものでは、その用途が一層広くなる傾向
にある。その１例としての第６図に示す油圧ショベルに
ついて述べると、本来は主として地面より低い位置の土
砂の掘削に使用されることが主体であって、作業対象物
は硬軟岩，土砂などが入り混り、その比重もまちまち
で、これに対応しなければならないので、その掘削抵抗
は大小に変動し、また、衝撃負荷も多い。従って、これ
らの変動負荷から機械本体は勿論のこと、ブーム38,ア
ーム39,バケット40および関連の部材などに強度上の悪
影響が及ばないよう、また、作業中の機体の安定度にも
十分な余裕を与える目的で、油圧シリンダ14,15,16など
の出力および保持力が所定の値を越えないような制御装
置を設けている。
一方、上記のような油圧ショベルの作業装置を利用し
て、変動負荷、衝撃負荷が加わらないような作業、例え
ば、ブーム38,アーム39などをそれぞれの油圧シリンダ1
4,16で回動させ、地上の重量物を持上げたり、土中に埋
った杭などを引抜く作業においては、油圧シリンダ14,1
6の作用力は、本来の土工作業時よりも大出力であって
も、機体の安定性、ブーム38,アーム39などの強度上の
問題は全くなく、むしろ、持上力，引抜力を大きくする
ことが可能となり、その機械のこの種作業に対する能力
向上につながる。
第３図は前述の如き、建設・作業用機械のうち、最も汎
用的な油圧ショベルの要部油圧系統図を示すものであ
り、第６図におけるブーム38用の油圧シリンダ14の作動
を説明する。第３図において、メインポンプ３の吐出圧
油は油圧切換弁群Ａに流入するのであるが、油圧回路中
の機器の保護と、各種アクチュエータからの過大出力を
防止するため、吐出圧油が規定の圧力を越えないよう、
メインリリーフ弁23が設けてある。そして、油圧切換弁
群Ａに流入した圧油は、ブーム38用の油圧切換弁８が操
作されると、油圧シリンダ14を伸縮させ、その伸縮力は
メインリリーフ弁23の設定圧力に対応して、一定値を越
えないよう規制されているが、ブーム38に何らかの原因
で、上記一定値以上の外力が作用したとき、ブーム38に
異常な応力が発生して破損、変形などのないよう油圧シ
リンダ14のヘッド側およびロッド側油室に通じる管路か
ら分岐して、それぞれ、ポートリリーフ弁17,18を設け
てある。このポートリリーフ弁17,18の設定圧力は、一
般的には、メインリリーフ弁23のそれよりも僅かに高圧
で設定してあり、通常のブーム38による掘削作業時には
何ら支障はなく、異常な外力が作用したときにのみ、油
圧シリンダ14が自由に伸縮するようになっている。
第３図では油圧シリンダ14についてのみ記述したが、そ
の他の油圧シリンダ15,16についても同様の配慮をする
ことも可能である。
この様に、掘削作業に適した各リリーフ弁の圧力設定を
した油圧ショベルで、前述した持上げ、引抜き作業をし
ようとすると、作業能率が上がらない。この難点を克服
する目的のため、従来技術では、次のような対策を講じ
ることがしばしばある。すなわち、第４図の如く、メイ
ンリリーフ弁23には、パイロット圧により設定圧力を昇
圧させる昇圧用パイロット油室27を設け、さらに、油圧
シリンダ14の負荷側油室に通じるポートリリーフ弁17a
の設定圧力を、その設定圧力のもとで発生する機械各部
の静的負荷応力が許容される範囲で、通常の掘削作業で
の設定圧力よりも高くしておく。そうして、重量物の持
上げ、杭の引抜きなど、衝撃荷重のかからない作業にお
いては、必要に応じ、運転席近くの開閉器30を操作し、
油圧信号発生手段31を作動させることにより、上記昇圧
用パイロット油室27に、パイロットポンプ４の吐出圧油
を、信号として作用させるようにしてある。
第４図においては、ブーム用の油圧シリンダ14について
のみ記述したが、他の、アーム39用、バケット40用の油
圧シリンダ16,15についても同様の方法を採用すること
も可能である。このようにすることにより、衝撃的な負
荷のかからない持上げ、引抜きなどの作業では、メイン
リリーフ弁23が昇圧しただけ油圧シリンダの作動力は増
大し、外力に対する抵抗力も、ポートリリーフ弁17aの
設定圧力を高くしただけ大きくなることは勿論である。
第５図は、第４図の従来技術を改良した要部の油圧系統
図であり、油圧シリンダ14の負荷側油室に通じるポート
リリーフ弁17に、メインリリーフ弁23に設け昇圧用パイ
ロット油室27と同様の昇圧用パイロット油室25を設け、
該昇圧用パイロット油室25,27へは、油圧信号発生手段3
1からパイロット管路が導いてある。
このように改良した油圧系統にすることにより、開閉器
30を操作しないときは、メインリリーフ弁23、ポートリ
リーフ弁17ともに、通常のリリーフ設定圧力、すなわ
ち、油圧ショベルを掘削作業に使用するに適した圧力値
となるので、外力による過負荷も回避することができ
る。勿論、上述の第４図で説明した衝撃的な負荷のかか
らない持上げ、引抜き作業時には、開閉器30を閉路する
と、メインリリーフ弁23、ポートリリーフ弁17は、とも
に、その設定圧力が昇圧して、油圧シリンダ14の作動
力，ポートリリーフ弁17に通じる油圧シリンダ14の油室
での保持力も増大する。
なお、このような油圧回路を採用した機械では、持上
げ、引抜きなどの作業の他に、掘削作業中の瞬間的な掘
削力増大を目的として、押ボタンスイッチなど、自動復
帰式開閉器で油圧信号発生手段31を作動させるようにす
ることもあるが、その時の作業では絶対に衝撃荷重が加
わらないことを運転者が見極めて操作するか、さもなく
ば、増大した掘削力に耐えられるだけのブーム38,アー
ム39,バケット40など強化したもの、さらには、強化し
た作業装置の重力に対応できる機体でなけらばならな
い。
発明が解決しようとする課題 前述のようにメインリリーフ弁，ポートリリーフ弁の設
定圧力を昇圧させる必要のあるとき、すなわち、重量物
の持上げ、引抜き作業時に、あるいは特定の掘削作業時
の、ある瞬間のみ強力な作動力を必要とするときは、予
め運転席付近の開閉器または押ボタンスイッチを操作し
て当該目的の作業終了後はこれを復帰させればよいので
あるが、上記メインリリーフ弁，ポートリリーフ弁の設
定圧を上昇させたまま本来の掘削作業に従事することも
可能となるため、常時または頻繁にアタッチメントに過
大な作動力を作用させたり、また、ポートリリーフ弁を
昇圧設定しておく方法を採用しているときに何等かの外
力がアタッチメントに作用するようなことがあると、ブ
ーム，アーム，バケットなどのアタッチメント、さらに
は機体にも悪影響が生じる。これを回避する目的で、上
記昇圧操作をしているときにはアタッチメントに衝撃的
な負荷が加わる作業、例えば重掘削作業が想定される油
圧ショベルとしての作業に従事できないようにする対策
は、特開昭63−138026号公報にて開示され、前記各リリ
ーフ弁の設定圧力昇圧指令時には、油圧ショベルの作業
機能として必要な、例えば、バケット作動油圧シリンダ
用の油圧切換弁を、その操作の如何にかかわらず無効と
する手段を講じた技術が開示されている。
しかしながら、上述のメインリリーフ弁、ポートリリー
フ弁の設定圧力を、開閉器または押ボタンスイッチによ
り昇圧させ、前記作業中の負荷状態においてエンジンが
停止したり、誤って開閉器を開路したり押ボタンスイッ
チからも手を離したりするような誤操作、アクシデント
があると、持上げた重量物の負荷圧力は、各リリーフ弁
の昇圧前の圧力を超え落下することとなるので、このよ
うな不工合を生ずることのない、安全，確実な油圧回路
を提供しようとするものである。
課題を解決するための手段 この発明は上記課題を解決するため次のような手段を講
じた。すなわち、 イ）作業装置支持用のアクチュエータの負荷側油室に通
じる油路からの分岐油路の圧油を油圧源とし、受信部に
外部からの信号が作用すると油圧信号を発する油圧信号
発生手段と、 ロ）該油圧信号発生手段からの信号が作用すると、通常
の設定圧力よりも高い圧力に設定変更をする昇圧受信手
段を、それぞれ有するメインリリーフ弁およびポートリ
リーフ弁と、 ハ）外部からの信号が受信部に作用すると、特定のアク
チュエータ作動用の油圧切換弁を、その操作指令の如何
にかかわらず、中立位置を保持させる機能の無作動手段
と、 ニ）運転者の意志により、任意に信号を発信停止するこ
とのできる信号発信手段と、を設け、 ホ）該信号発生手段からの信号を前記作業装置支持用の
アクチュエータの負荷側油室の圧力を検出し、その圧力
が所定値以上のとき作動する圧力スイッチ、メイク接点
などから構成され、上記信号が一度入力されると、圧力
スイッチが作動中である限り、その信号の出力を続ける
保持機能を有するリレー回路を介して、油圧信号発生手
段および無作動手段の受信部に接続する。
作用 通常の作業、例えば、掘削作業をするときは、信号発信
手段からの信号は停止状態としておいて作業を開始す
る。そうすることにより、メインリリーフ弁およびポー
トリリーフ弁の設定圧力は通常の、掘削作業に適した値
となっているので、作業中アタッチメントに衝撃荷重、
過大負荷が作用して破損するようなことはない。
重量物の持上げ、杭抜き作業など、最大限の能力を発揮
させようとするときは、信号発生手段を操作して、リレ
ー回路を介して油圧信号発生手段および無作動手段の受
信部へ信号を作用させると、該油圧信号発生手段からの
信号は、メインリリーフ弁およびポートリリーフ弁の昇
圧受信手段に作用して、それぞれのリリーフ設定圧力を
前記通常の値よりも昇圧させる。従って、アタッチメン
ト各部の作動力、保持力は増大する。これと同時に、掘
削作業などの作業には必要であるが、持上げ、引抜き作
業などには不必要な特定のアクチュエータ、例えば、油
圧バックホウにおけるバケット作動用の油圧切換弁を、
その操作行為の有無にかかわらず中立位置に保持する無
作動手段の受信部にも信号が作用するので、特定のアク
チュエータ、すなわち、上記引用例のときのバケット
は、一切作動しないので、メインリリーフ弁およびポー
トリリーフ弁のリリーフ弁が昇圧したまま、掘削作業を
することは、必然的にできなくなって、アタッチメント
等は保護されるほか、上述のような作業中、作業装置を
支持し、その負荷が加わるアクチュエータ、例えば、油
圧バックホウにおけるブーム用油圧シリンダの負荷側油
室の圧油を油圧源として油圧信号発生手段に供給し、リ
レー回路を介して信号を無作動手段の切換弁および油圧
信号発生手段の受信部へと接続しているので、たとえ、
作業中にエンジンが不意に停止したり、誤って信号発生
手段の信号を停止させても、ブーム用油圧シリンダの負
荷側油室の圧油が、リレー回路の圧力スイッチを作動さ
せている限り、該リレー回路から出力する信号は出力を
継続して、メインリリーフ弁、ポートリリーフ弁は昇圧
状態を保持するので、作業装置や重量物が落下する危険
はなく、同時に、無作動用の切換弁へもリレー回路から
の信号は引続いて供給される。
実施例 この発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。
第１図は先に引用した従来技術にかかる油圧回路を、油
圧ショベルに応用したときの要部電気・油圧系統の１実
施例を示す図である。
図において、１はメインポンプ2,3、パイロットポンプ
４を駆動するエンジンで、メインポンプ２の吐出圧油
は、油圧切換弁6,7,8,9などからなる油圧切換弁群Ａへ
流入し、メインポンプ３の吐出圧油は油圧切換弁10,11,
12,13などからなる油圧切換弁群Ｂへ流入し、パイロッ
トポンプ４の吐出圧油は、主として、操作系の油圧源と
なるもので管路42に通じる。
14は油圧切換弁8,12の切換えにより作動するブーム用の
油圧シリンダ、15は油圧切換弁７の切換により作動する
バケット用の油圧シリンダ、16は油圧切換弁13,9の切換
により作動するアーム用の油圧シリンダである。17,18,
19,20,21,22は上記各油圧シリンダのヘッド側およびロ
ッド側の油室14a,14b,15a,15b,16a,16bに通じる管路か
らの分岐管路14c,14d,15c,15d,16c,16dに、それぞれ設
けたポートリリーフ弁、23,24はメインポンプ2,3の吐出
圧油が所定の設定圧力以上にならないようにするメイン
リリーフ弁であり、通常、上記ポートリリーフ弁のリリ
ーフ設定圧力は、メインリリーフ弁のそれよりも僅かに
高い値となっている。25,26,27,28は、それぞれ、ポー
トリリーフ弁17,22およびメインリリーフ弁23,24のリリ
ーフ圧設定装置部分に設けた昇圧用パイロット油室から
なり、この油室に信号圧力が作用すると、それぞれのリ
リーフ設定圧力を所定の値まで昇圧させる機能の昇圧受
信手段である。29は通常の状態ではリモートコントロー
ル弁41からの操作信号であるパイロット弁が、パイロッ
ト管路43,43aまたは44,44aを通り油圧切換弁７を作動さ
せるべく、上記管路を開路しているが、受信部に信号が
作用すると切換わり、リモートコントロール弁41からの
パイロット管路43,44を閉路し、油圧切換弁７に通じる
パイロット管路43a,44aを連通させる働きをするもの
で、この切換弁29に信号が作用するとリモートコントロ
ール弁41を操作してパイロット管路43,44にパイロット
圧が発生しても油圧切換弁７は自動的に中立位置を保持
する無作動手段を形成する。
31は管路42からの圧油を油圧源とし、受信部に信号が作
用すると上記圧油をパイロット圧としてパイロット管路
45を経由して昇圧用パイロット油室25,26,27,28に作用
して、各リリーフ弁のリリーフ設定圧を昇圧させるため
の油圧信号発生手段であり、30は運転席近くに配置さ
れ、運転者の意志により、任意に操作できる開閉器で、
無作動手段用の切換弁29,油圧信号発生手段31の受信部
への信号の断接をなす。この開閉器30は、押ボタンスイ
ッチの如く、操作したときのみ作動状態となる形式のも
のを使用することもあり得る。
以上の構成からなるこの油圧・電気系統を備えた回路の
作動について説明する。
本来の土工機械として油圧ショベルを使用するときは、
開閉器30を開路状態にしておく。そうすると、切換弁2
9,油圧信号発生手段31は、どちらも作動せず、リモート
コントロール弁41からのパイロット管路43,44は、切換
弁29を介してパイロット管路43,44aに、それぞれ連通
し、油圧切換弁７を作動可能状態にする。また、パイロ
ット管路45は、油圧信号発生手段31を介してタンク５に
通じているので、昇圧用パイロット油室25,26,27,28に
は油圧信号は作用せず、ポートリリーフ弁17,22、メイ
ンリリーフ弁23,24は、掘削作業に適した、通常の設定
値を保持するので、ブーム38、アーム39、バケット40な
どからなる作業装置、機体に過大な力が加わることはな
く、安定した安全な作業が可能である。
一方、油圧ショベルは、所定の条件を満たす特定工種に
おいては、クレーンと同様に、機材などの重量物をつり
上げたり、つり込んだり、移動をさせたりすることがで
きるが、このようなときは掘削作業と異なり、作業速度
は遅く、認知重量を取扱うこととなるほか、衝撃荷重も
発生しないので、第６図を例にとると、ブーム38,アー
ム39によるつり上げ能力を増大しても、なお、強度、安
定上からも安全で、しかも能率が向上する。しかしなが
ら、上記の如く、つり上げ能力を増大したまま、掘削作
業をする可能性もあり、機械損傷の原因となる。
そこで、第１図の電気・油圧系統図においては、開閉器
30を閉路すると、油圧信号発生手段31に信号が作用し、
管路42の圧油は、該油圧信号発生手段31を経てパイロッ
ト管路45に通じ、昇圧用パイロット油室25,26,27,28に
作用するので、ポートリリーフ弁17,22、メインリリー
フ弁23,24、それぞれのリリーフ設定圧力は、何れも、
通常の掘削作業時の値よりも高く設定される。従って、
ブーム用の油圧シリンダ14のヘッド側油室14a、アーム
用の油圧シリンダ16のロッド側油室16bに作用するメイ
ンポンプ2,3の吐出圧力並びに上記各油室の保持圧力が
昇圧可能となりアーム39の先端部におけるつり上げ能
力、重量物の保持能力が増大して、能率は向上する。一
方、開閉器30からの信号は同時に無作動手段用の切換弁
29にも作用して、油圧切換弁７の無作動手段が働くこと
となる。すなわち、リモートコントロール弁41を操作し
て、パイロット管路43または44にパイロット圧が発生し
ても、パイロット管路43a,44aは、切換わった切換弁29
の内部油路で連通し、油圧切換弁７は中立位置を維持す
るのでバケット用の油圧シリンダ15は、リモートコント
ロール弁41の操作にもかかわらず作動しない。従って、
各リリーフ弁17,22,23,24のリリーフ設定圧が昇圧中に
は、衝撃負荷の発生する掘削作業は、おのずと出来なく
なる。
第２図は、この発明にかかる油圧回路を油圧ショベルに
応用した要部電気・油圧系統の実施例を示し、従来技術
を示す電気・油圧系統図である第１図と同一構成部品は
同一符号を用いて示すが、第２図が第１図と異なる点
は、第１図の油圧信号発生手段31の油圧源は、パイロッ
トポンプ４の吐出圧油であったのに対し、第２図では、
減圧弁36、切換弁37からなる油圧信号発生手段35の油圧
源として、作業装置の自重、つり上げ対象物の重量など
の負荷圧力が発生する油圧シリンダ14のヘッド側油室14
aの圧油を分岐管路14cで導いてあることと、無作動手段
用の切換弁29および上記油圧信号発生手段35の受信部へ
は、リレー回路32を介して開閉弁30により信号を断接す
るようにしてあることであり、上記リレー回路32は、分
岐管路14cの圧力が、ポートリリーフ弁17の通常リリー
フ設定圧力近くまで上昇すると内部電気通路を閉路する
圧力スイッチ33と、開閉器30により信号が供給されると
閉路するメーク接点34とからなり、該メイク接点がいっ
たん閉路すると、上記圧力スイッチ33が閉路している限
り、開閉器30の開路，閉路に関係なく、メイク接点34は
閉路状態を続け、かつ、外部へ信号を出力し続ける保持
能力を有する回路を形成する手段となっている。
従って、この発明にかかる電気・油圧系統を備えた油圧
ショベルで、つり上げ作業などをしている途中で、エン
ジン１が何らかの原因で停止し、パイロットポンプ４の
圧油吐出がなくなったり、運転中、誤って開閉器30を開
路したり、あるいは、この開閉器30にかえて押ボタンス
イッチを設けたものにあっては、不用意に押ボタンスイ
ッチから手を離したりして、各リリーフ弁の昇圧作用が
消滅し、つり上げ中の物体が落下するなどの可能性は皆
無となる。
上記の実施例においては、使用する機器の関係上、信号
媒体として電気・油圧を組合わせ使用したが、この他に
空圧，機械リンク・ケーブル及びそれらの単独または併
用であっても何等さしつかえのないことは云うまでもな
く、また、実施例のアクチュエータとして、油圧ショベ
ルのブーム用，アーム用，バケット用の各シリンダを対
象に論じてあるが、この発明は、これ以外の油圧ショベ
ル類似の、例えば、トラクタショベルなど、その作業装
置を取り替えて複数の用途に利用される油圧式建設・作
業機械においても、従事する異なる作業毎に、各作業装
置に要求される出力に差異のあるときにも、同様の目的
を果たすことが可能である。
発明の効果 油圧ショベルのように、作業内容によっては大巾に負荷
状態の異なる多くの工種に従事する建設・作業機械に、
この発明にかかる油圧回路を設けておくと、作業内容に
応じて、主として従事する通常の衝撃荷重が加わる作業
時におけるメインリリーフ弁、ポートリリーフ弁の設定
圧力を、他の衝撃荷重が生じない作業に従事する時は、
アタッチメントや機体に悪影響を及ぼさない範囲で昇圧
して使用できるので、同一機械で、広範囲な工種を能率
よく処置でき、しかも、リリーフ設定圧力を昇圧させる
操作をすると、自動的に、衝撃荷重が加わる作業への使
用に制限を与えるので、機械を損傷させることがないの
は勿論であるが、リリーフ設定圧力を昇圧して、つり上
げ作業などをしているとき、エンジンが停止したり、昇
圧操作のための開閉器を誤って開路しても、つり上げ作
業時の負荷圧力で各リリーフ弁の設定圧力を昇圧させる
方式としており、かつ、リレー回路からの信号は、いっ
たん発言を始めると、負荷圧力が減少しない限り、開閉
器の操作如何にかかわらず、出力を続けるので、つり上
げた重量物が、作業装置とともに落下するという不工合
は生じない。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術の１実施例を示す要部の電気・油圧系
統図、第２図はこの発明の実施例を示す要部の電気・油
圧系統図、第３図は一般的な油圧ショベルにおける要部
油圧系統図、第４図は基本的な従来技術の昇圧装置を設
けた油圧ショベルの油圧系統図、第５図は第４図を更に
改良した従来技術の要部油圧系統図、第６図は油圧ショ
ベルの側面図である。 17,18,19,20,21,22……ポートリリーフ弁 23,.24……メインリリーフ弁 25,26,27,28……昇圧用パイロット油室 29,37……切換弁 30……開閉器 31,35……油圧信号発生手段 32……リレー回路 33……圧力スイッチ 34……メイク接点 36……減圧弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンによって駆動されるメインポンプ
    の吐出圧油を、複数の油圧切換弁を切換えて作業装置用
    のアクチュエータへ供給して作動させ、各種作業をする
    機械において、メインポンプの吐出圧力が所定の圧力を
    越えるとリリーフするメインリリーフ弁と、作業装置用
    のアクチュエータに接続する管路の圧力が所定の圧力以
    上になることを防止するポートリリーフ弁と、上記メイ
    ンリリーフ弁および、一部または全部のポートリリーフ
    弁に設けられ、外部からの油圧信号により当該リリーフ
    弁の設定圧力を昇圧させる昇圧受信手段と、受信部に信
    号が作用すると、昇圧受信手段を有するポートリリーフ
    弁に通じる管路の圧油を油圧源とし、上記昇圧受信手段
    を油圧信号で作動させる油圧信号発生手段と、運転者の
    意志により、任意に開閉可能の開閉器と、該開閉器を介
    して、上記油圧信号発生手段の受信部への信号を出力
    し、該信号出力開始後は、上記開閉器の開路・閉路に関
    係なく、上記油圧信号発生手段への油圧源の圧力が、所
    定の圧力以上である限り、該信号の出力を保持するリレ
    ー回路とを具備することを特徴とする油圧式建設・作業
    用機械の油圧回路。
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