JPS5817812Y2 - Work machine balance device for construction machinery - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は掘削及び積込みを行う作業機を具えた建設機
械において、上記作業機を浮き状態に保持するバランス
シリンダを設けた作業機バランス装置に関する。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a work machine balance device for a construction machine equipped with a work machine for excavating and loading, which is provided with a balance cylinder for holding the work machine in a floating state.

一般にパケットを具えた建設機械の作業機は、土砂など
の積込み時、同時に作業機の自重をも必要高さにまで持
ぢ上げなければならないことがら、積込み能力以上に大
型の作業機シリンダを必要とし、作業機の自重を所定の
高さにまで持上げるための仕事量は無駄に消費されてい
る。In general, construction equipment equipped with a packet requires a cylinder that is larger than the loading capacity because when loading earth and sand, the weight of the work equipment must be lifted to the required height at the same time. Therefore, the amount of work required to lift the weight of the work equipment to a predetermined height is wasted.

この考案はかかる不具合を改善Ｐる目的でなさたもので
、作業機の自重を支えるバランスシリンダを設けて作業
機を常に浮き状態に保持するようにした建設機械の作業
機バランス装置を提供することにより、より少ない仕事
量で作業機による土砂などの積込みを可能としたもので
ある。This invention was made for the purpose of improving this problem, and provides a work machine balance device for construction machinery that is equipped with a balance cylinder that supports the weight of the work machine to keep the work machine in a floating state at all times. This makes it possible to load earth and sand using a working machine with less work.

以下この考案を図示の一実施例について詳述する。This invention will be described in detail below with reference to an illustrated embodiment.

図において１は例えば旋回掘削機のような建設機械で、
足よりり２上に旋回自在に旋回車体３が設けられており
、この旋回車体３の前部に作業機４が装着されている。In the figure, 1 is a construction machine such as a swing excavator,
A swinging vehicle body 3 is provided above the footrest 2 so as to be freely swingable, and a working machine 4 is mounted on the front part of the swinging vehicle body 3.

作業機４は例えばブームシリンダなどの作業機シリンダ
５により起伏自在なブーム６を具えており、ブーム６の
先端部にはアームシリンダ７により先端側が前後自在な
アーム８が、そしてアーム８の先端にはパケットシリン
ダ９により回動自在なパケット１０が夫々取付けられて
いる。The work equipment 4 is equipped with a boom 6 that can be raised and lowered freely by a work equipment cylinder 5 such as a boom cylinder, and at the tip of the boom 6 is an arm 8 whose end can be freely moved back and forth by an arm cylinder 7. A rotatable packet 10 is attached to each of the packet cylinders 9 by a packet cylinder 9.

一方上記作業機シリンダ５には図示しないエンジンによ
り駆動される作業機ポンプ１１より圧送された油圧が操
作弁１２を介して供給されていると共に、旋回車体３と
ブーム６の間には作業機シリンダ５に隣接してバランス
シリンダ１３が平行に設けられている。On the other hand, hydraulic pressure is supplied to the work machine cylinder 5 via a control valve 12 from a work machine pump 11 driven by an engine (not shown), and the work machine cylinder 5 is connected between the swing vehicle body 3 and the boom 6. A balance cylinder 13 is provided adjacent to and in parallel with 5.

すなわち、ブームシリンダ５は左右一対５Ｌ、５Ｒ備え
、それぞれピン１４．１５及びピン１６．１７により旋
回車体３とブーム６とに枢着され、バランスシリンダ１
３は前記ピン１４とピン１６とによって一対のブームシ
リンダ５の間に平行となるように旋回車体３とブーム６
とに枢着連結しである。That is, the boom cylinder 5 has a pair of left and right 5L and 5R, which are pivotally connected to the swing vehicle body 3 and the boom 6 by pins 14.15 and 16.17, respectively, and the balance cylinder 1
3, the swinging vehicle body 3 and the boom 6 are arranged parallel to each other between the pair of boom cylinders 5 by the pins 14 and 16.
It is pivotally connected to the.

該バランスシリンダ１３はピストン１８を備えたピスト
ンロッド１９とフリーピストン２０とをシリンダチュー
ブ２１内に嵌挿して第１・第２・第３室１３□、１３２
，１３３を構成すると共に、第１室１３□はＮ２ガス２
６を封入した蓄圧器２７に管路２８を経て接続され、第
２室１３□はピストンロッド１９とピストン１８とに貫
通した孔２２を経て管路２３に接続されていると共に、
第３室１３３は大気に開口している。The balance cylinder 13 has a piston rod 19 equipped with a piston 18 and a free piston 20 inserted into a cylinder tube 21 to form first, second and third chambers 13□, 132.
, 133, and the first chamber 13□ is filled with N2 gas 2
The second chamber 13□ is connected to a conduit 23 through a hole 22 penetrating the piston rod 19 and the piston 18, and
The third chamber 133 is open to the atmosphere.

前記操作弁１２は作業機ポンプ１１の吐出圧油をブーム
シリンダ５の上げ側室５ａに接続した第１管路２４に供
給しかつ下げ側室５ｂに接続した第２管路２５をドレー
ンに接続する上げ位置Ｕと、前記吐出圧油を第２管路２
５に接続しかつ第１管路２４をドレーンに接続する下げ
位置りと、第１・第２管路２４．２５を遮断する中立位
置Ｎとを備えている。The operation valve 12 supplies the discharge pressure oil of the work equipment pump 11 to a first pipe line 24 connected to the raising side chamber 5a of the boom cylinder 5, and connects a second pipe line 25 connected to the lowering side chamber 5b to a drain. position U, and the discharge pressure oil is transferred to the second pipe line 2.
5 and connects the first conduit 24 to the drain, and a neutral position N that blocks the first and second conduits 24, 25.

そして、前記管路２３は第１管路２４に接続しである。The pipe line 23 is connected to a first pipe line 24.

次に作動を説明する。Next, the operation will be explained.

バランスシリンダ１３の第１室１３、内の油圧は蓄圧器
２７のＮ２ガスによって予圧力Ｐ、ｋｇ／ｃｒｎ２で予
圧されているので、バランスシリンダ１３は常時伸長維
持されて作業機４は常時上方に押し上げられ、結局作業
機の重量は軽くなったと同じ効果を与えている。Since the hydraulic pressure in the first chamber 13 of the balance cylinder 13 is pre-pressurized by the N2 gas in the pressure accumulator 27 with a pre-pressure force P, kg/crn2, the balance cylinder 13 is always kept extended and the work implement 4 is always moved upward. This has the same effect as if the weight of the work equipment was reduced by being pushed up.

今、作業機４が上に上げられ、パケット空荷状態から操
作弁１２を下げ位置りとすると、作業機４は下げられバ
ランスシリンダ１３は縮少される。Now, when the working machine 4 is raised and the operating valve 12 is moved to the lower position from the packet-empty state, the working machine 4 is lowered and the balance cylinder 13 is retracted.

この時、バランスシリンダ１３の第２室１３□は第１管
路２４を経てタンクにドレーンされているから、第２室
１３□内の油はタンクに流出しフリーピストン２０とピ
ストン１８とが接触する。At this time, the second chamber 13□ of the balance cylinder 13 is drained to the tank via the first pipe line 24, so the oil in the second chamber 13□ flows out to the tank and the free piston 20 and piston 18 come into contact. do.

この状態から更に作業機４が下げられるとバランスシリ
ンダ１３は更に終少し第１室１３□の油は管路２８を通
って蓄圧器２７内に流しＮ２ガス２６を圧縮する。When the work implement 4 is further lowered from this state, the balance cylinder 13 is further closed and the oil in the first chamber 13□ flows through the pipe 28 into the pressure accumulator 27 and compresses the N2 gas 26.

これによって、蓄圧器２７の圧力Ｐ１は上昇し作業機４
を押し上げる力となって働く。As a result, the pressure P1 in the pressure accumulator 27 increases and the work equipment 4
It acts as a force that pushes up.

すなわち、作業機４を下げる時作業機４の位置エネルギ
は蓄圧器２７に圧力となって蓄圧回収され、次の作業機
４の上げの時に利用される。That is, when lowering the working implement 4, the potential energy of the working implement 4 becomes pressure in the pressure accumulator 27, is stored and recovered, and is used when the working implement 4 is raised next time.

したがって作業機４が無負荷状態、すなわちパケット１
０に土砂などを収容してない状態では、蓄圧器２７より
バランスシリンダ１３内に導入された油圧Ｐ１（蓄圧圧
力Ｐ１）により作業機４の自重が支えられる。Therefore, the work machine 4 is in an unloaded state, that is, the packet 1
When no earth and sand is contained in the balance cylinder 13, the weight of the working machine 4 is supported by the hydraulic pressure P1 (accumulated pressure P1) introduced into the balance cylinder 13 from the pressure accumulator 27.

従ってこの油圧Ｐ１を作業機４の自重Ｗ２と釣合う値に
しておれば作業機４は浮き状態に保持される。Therefore, if this oil pressure P1 is set to a value that balances the dead weight W2 of the working machine 4, the working machine 4 can be maintained in a floating state.

次にバケツ） １０内に土砂などの負荷Ｗ１を収容して
これをｈｌまでの高さに持ち上げる場合、ブームシリン
ダ５の上げ側室５ａに油圧を供給して作業機４全体を上
昇させるが、作業機４はバランスシリンダ１３により支
えられているからこのときの仕事量はＷ１×ｈ１となり
、従来の作業機４の自重をもブームシリンダ５により持
ち上げていたときに比べ仕事量が少なくてすみ、またブ
ームシリンダ５も小型のものでよい。Next, when a load W1 such as earth and sand is stored in the bucket 10 and lifted to a height of hl, hydraulic pressure is supplied to the lifting side chamber 5a of the boom cylinder 5 to raise the entire work implement 4, but the work Since the machine 4 is supported by the balance cylinder 13, the amount of work at this time is W1 x h1, and the amount of work is less than in the conventional case where the weight of the work machine 4 was lifted by the boom cylinder 5. The boom cylinder 5 may also be small.

また、通常の掘削作業においては作業機４の上げ量は上
げ可能範囲（有効ストローク）の約手分位しか使用しな
いので、本考案ではこの使用頻度の多い範囲で蓄圧器２
７を有効に使うべく容量を小さく設定できる。In addition, in normal excavation work, the lifting amount of the work equipment 4 is only about one hand of the possible lifting range (effective stroke), so in this invention, the pressure accumulator 2 is used within this frequently used range.
7 can be set to a smaller capacity to make effective use of it.

つまり、作業機上げて蓄圧器２７に蓄圧された油圧は第
１室１３□に流入し作業機４を押し上げているが、その
油圧が全て第１室１３．に流入した後（有効ストローク
だけ作業機４を上げた後）には作業機ポンプ１１の吐出
圧油が第２室１３２に供給されているのでこの吐出圧油
によってバランスシリンダ１３が伸長して作業機４を押
し上げる。In other words, the hydraulic pressure accumulated in the pressure accumulator 27 when the working machine is raised flows into the first chamber 13□ and pushes up the working machine 4, but all of that hydraulic pressure is in the first chamber 13. After the work equipment 4 has been raised by the effective stroke, the discharge pressure oil of the work equipment pump 11 is supplied to the second chamber 132, so the balance cylinder 13 is expanded by this discharge pressure oil and the work equipment is Push up machine 4.

また、バランスシリンダ１３の第１室１３、と蓄圧器２
７との油圧系内の油は他の油圧系と独立しているので、
蓄圧器２７内に封入されたＮ２ガス２６は前記油圧系の
油の中に最初は浸透するが一定量浸透するとその後は浸
透せず蓄圧器２７内のＮ２ガス圧力は使用中に低下する
ことがないから蓄圧器の耐久性が向上する。In addition, the first chamber 13 of the balance cylinder 13 and the pressure accumulator 2
Since the oil in the hydraulic system with 7 is independent from other hydraulic systems,
The N2 gas 26 sealed in the pressure accumulator 27 initially penetrates into the oil of the hydraulic system, but once it penetrates a certain amount, it does not penetrate after that, and the N2 gas pressure in the pressure accumulator 27 may decrease during use. This improves the durability of the pressure accumulator.

本考案は前述のように構成したので、バランスシリンダ
１３により作業機４を常に浮き状態に保持でき、作業機
シリンダ５は作業機に加わる負荷のみを持ち上げられる
能力のものでよく、作業機シリンダ５をより小型なもの
にできると共に、作業機シリンダ５で消費されるエネル
ギも少なくなることから経済的でもある。Since the present invention is constructed as described above, the work machine 4 can be maintained in a floating state at all times by the balance cylinder 13, and the work machine cylinder 5 only needs to be capable of lifting the load applied to the work machine. It is also economical because it can be made smaller and the energy consumed by the working machine cylinder 5 is also reduced.

また作業機４の上昇速度を増すことができることから、
積込み作業におけるタイムサイクルが短くでき、これに
よって作業能率の向上も図れるようになる。In addition, since the lifting speed of the work equipment 4 can be increased,
The time cycle for loading work can be shortened, thereby improving work efficiency.

また、バランスシリンダ１３の蓄圧器２７に接続した上
げ側室１３□と他の油圧系とを独立したから、蓄圧器２
７内に封入したＮ２ガス等が他の油圧系に流出すること
がなく蓄圧器２７の耐久性を向上できる。In addition, since the raising side chamber 13□ connected to the pressure accumulator 27 of the balance cylinder 13 and other hydraulic systems are made independent, the pressure accumulator 27
The durability of the pressure accumulator 27 can be improved since the N2 gas etc. sealed in the pressure accumulator 7 will not leak out to other hydraulic systems.

また、バランスシリンダ１３は作業機シリンダ５の上げ
側室５ａに供給される圧油で伸長できるから、蓄圧器２
７の容量を作業機４を通常に使用する高さ範囲において
作用する程度に小さくできる。In addition, since the balance cylinder 13 can be expanded by the pressure oil supplied to the lifting side chamber 5a of the working machine cylinder 5, the pressure accumulator 2
7 can be made small enough to function in the height range where the working machine 4 is normally used.

なお上記実施例では旋回掘削機の場合について説明した
が、勿論性の建設機械、例えばドーザショベルやホイー
ルローダなどにも適用できるものである。In the above embodiment, the case of a rotating excavator has been described, but it is of course applicable to other construction machines such as a dozer shovel and a wheel loader.

【図面の簡単な説明】 図面はこの考案の一実施例を示すもので、第１図は全体
図、第２図は回路図である。 ４は作業機、５は作業機シリンダ、１３はバランスシリ
ンダ、１８はピストン、１９はピストンロッド、２０は
フリーピストン、２７は蓄圧器、２８は管路、１３１は
上げ側室、１３□は下げ側室、１３３は空気室、５ａは
上げ側室。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings show one embodiment of this invention, with FIG. 1 being an overall view and FIG. 2 being a circuit diagram. 4 is a working machine, 5 is a working machine cylinder, 13 is a balance cylinder, 18 is a piston, 19 is a piston rod, 20 is a free piston, 27 is a pressure accumulator, 28 is a pipe, 131 is a raising side chamber, 13□ is a lowering side chamber , 133 is an air chamber, and 5a is a raised side chamber.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 作業機シリンダ５により上下動される作業機４を有する
建設機械１において、上記作業機シリンダ５と並列にバ
ランスシリンダ１３を設け、該バランスシリンダ１３を
フリーピストン２０、ピストンロッド１９を備えたピス
トン１８とにより上げ側室１３１、下げ側室１３２、空
気室１３３に区分構成し、このバランスシリンダ１３の
上げ側室１３、に、上記作業機４の重量とバランスする
圧力に調圧された蓄圧器２７を管路２８で接続すると共
に、作業機シリンダ５の上げ側室５ａと前記下げ側室１
３゜とを接続したことを特徴とする建設機械の作業機バ
ランス装置。In a construction machine 1 having a work machine 4 that is moved up and down by a work machine cylinder 5, a balance cylinder 13 is provided in parallel with the work machine cylinder 5, and the balance cylinder 13 is connected to a free piston 20 and a piston 18 having a piston rod 19. The balance cylinder 13 is divided into a raising side chamber 131, a lowering side chamber 132, and an air chamber 133, and a pressure accumulator 27 whose pressure is regulated to balance the weight of the work equipment 4 is connected to the raising side chamber 13 of the balance cylinder 13 through a conduit. 28, and also connects the raising side chamber 5a of the working machine cylinder 5 and the lowering side chamber 1.
A work machine balance device for construction machinery, characterized in that it is connected to 3°.