JP3095240B2 - 油圧作業回路 - Google Patents
油圧作業回路Info
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Description
のような回路における複合操作性の向上に関する。
ム、アーム等の操作用或いは走行用等の各種アクチュエ
ータを備え、そしてこれらのアクチュエータは、それぞ
れ方向切換弁を介して供給される油圧ポンプ(好ましく
は可変容量ポンプ)からの圧油によって駆動されるよう
に構成されている。ところで、このような油圧作業回路
において、個々のアクチュエータの必要圧油量の合計が
油圧ポンプの吐出容量を超過すると、各アクチュエータ
への油量の分配が良好に行われず、いわゆるアクチュエ
ータの複合操作性を低下させる。このため、このような
問題点を解決するものとして、例えば特開昭60−11706
号に開示されるような技術が知られており、また、本出
願人は先に新規な技術を開発して特許出願を行った(特
願平2−89134号)。
と、可変容量ポンプ100から2つのアクチュエータ102,1
04への圧油の供給はそれぞれの方向切換弁106,108を介
して行われるが、ここでポンプ100と各方向切換弁106,1
08との間にはそれぞれ補助弁110,112が設けられ、そし
てこれら補助弁110,112に対して、その一方の端部110a,
112aにはそれぞれの方向切換弁のアクチュエータ供給油
路内の圧力が補助弁開方向に印加され、また他方の端部
110b,112bには前記各アクチュエータ供給油路内の圧力
の中の最高圧力が補助弁閉方向に印加されるように構成
されている。したがって、このような回路によれば、ア
クチュエータ102,104の同時操作時には、低負荷側のア
クチュエータに対する補助弁の開度が制限されるので、
アクチュエータの複合操作性が向上する。
と、可変容量ポンプ10から3つのアクチュエータ12,14,
16への圧油の供給はそれぞれ方向切換弁18,20,22を介し
て行われるが、ここで、各方向切換弁18,20,22とタンク
24との間にはそれぞれ補助弁26,28,30が設けられ、そし
てこれら補助弁26,28,30に対して、その一方の端部26a,
28a,30aには各アクチュエータ供給油路内の圧力の中の
最高圧力が補助弁閉方向へ印加され、また他方の端部26
b,28b,30bにはそれぞれの方向切換弁のアクチュエータ
供給油路内の圧力が、ばね26c,28c,30cの付勢力と共
に、補助弁開方向に印加されるよう構成されている。し
たがってこのような回路においても、前述の回路とほぼ
同様な効果が達成される。
は、補助弁が切換弁とポンプとの間に配置されているこ
とから、アクチュエータの複合操作時にキャビテーショ
ンが発生される恐れがあり、一方、キャビテーションを
防止するようにすると単独操作時におけるアクチュエー
タ速度の低下が免れない等の難点が発生する。これに対
して後者の技術は、補助弁を切換弁とタンクとの間に配
置することにより、前述の難点を総て克服したものであ
る。
補助弁の作動に関して以下述べるような難点を有してい
た。次に、このような難点を具体的なケースについて説
明するが、ここでこれらの難点は、基本的には前述の両
者の場合に同一に発生されるので、以下後者(第6図)
の場合につき詳細に説明する。
されるように慣性負荷が大きい旋回用の油圧モータアク
チュエータであり、アクチュエータ14が慣性負荷が小さ
いブーム用のシリンダアクチュエータである場合に、ア
クチュエータ12を旋回起動すると同時にブームアクチュ
エータ14を上げ操作すべくそれぞれの方向切換弁18,20
をそれぞれ中立位置から位置(イ)に操作すると、ポン
プ10からの吐出油はポンプライン32からそれぞれの単位
ポンプライン34,36、チェック弁40,42、方向切換弁18,2
0、アクチュエータライン46,48、アクチュエータ12,1
4、アクチュエータライン46,48、方向切換弁18,20、補
助弁26,28、単位タンクライン52,54を経てタンクライン
58からタンク24へ連通する。そして、この連通により発
生するアクチュエータライン46,48内の単位信号圧力P1,
P2(アクチュエータ12,14への供給圧力、すなわちこの
場合方向切換弁18,20のシリンダポート18a,20aの圧力)
がそれぞれ単位信号圧力ライン60,62を介してそれぞれ
の補助弁26,28の一端部(右側油室)26b,28bに印加さ
れ、一方他端部(左側油室)26a,28aには、前記単位信
号圧力P1,P2の中から最高圧力選択手段68を介して選択
された最高信号圧力P1が信号ライン70を介して印加され
る。このため、低負荷側のアクチュエータ14の補助弁28
は、その右側油室28bの圧力P1が左側油室28aの圧力P2と
ほぼ等しい圧力になるまで(右側油室28bにはばね28cの
付勢力が印加されているがこの付勢力は通常極めて小さ
く設定されているので)、すなわちシリンダポート20a
の圧力がほぼ圧力P2に等しくなるまで、図において右行
する。したがって、前述したように、補助弁28の開度が
制限され、これにより吐出流量制御手段72に最高信号圧
力P1を信号ライン70を介して印加されているポンプ10の
吐出圧力が上昇し、結果的に両アクチュエータ12,14が
共に駆動されるに至る。
は、それぞれ単位ポンプライン34,36を介して同一圧力
のポンプ10吐出油が供給されると同時にそのそれぞれの
シリンダポート18a,20aの圧力もほぼ同一圧力P2に保持
されているので、両方向切換弁18,20を連通する油量は
それぞれの弁体内のオリフィス18c,20cの開口面積(弁
開度)に比例した流量配分に設定されることとなる。し
かしながら、この流量配分は、アクチュエータ12の旋回
起動に対しては大き過ぎ、またアクチュエータ14の上げ
操作に対しては小さ過ぎるので、アクチュエータ12にお
いては多量の余剰圧油がリリーフ弁12aを介して仕事す
ることなくバイパスされ、一方アクチュエータ14におい
てはブームの上昇速度が不当に低下する結果となる。す
なわち、省エネ性が低下すると共に作業性が悪化するこ
ととなる。
したが、これからも分かるように、前述の従来技術にお
いては、アクチュエータの複合操作自体は達成される
が、省エネ性が劣ると共に作業性が悪化する難点を有し
ていた。なお、前記以外の具体的な作業条件に係る難点
については、説明の便宜上実施例の項において説明す
る。
の油圧作業回路において、負荷の異なる複数のアクチュ
エータを確実に同時操作できると共に、さらに作業現場
の様々の作業モードに対して効率良く対応することがで
きる油圧作業回路を提供することにある。
を有する可変容量ポンプと、このポンプの圧油によって
駆動される複数のアクチュエータと、タンクと、前記ポ
ンプのポンプラインならびに前記複数のアクチュエータ
のそれぞれのアクチュエータラインの間に設けられポン
プの圧油をそれぞれのアクチュエータへ供給すると共に
このアクチュエータからの戻り油を前記タンクのタンク
ラインへ排出する複数の方向切換弁とからなる油圧作業
回路において、前記各方向切換弁のタンクラインの開度
を調整する複数の補助弁と、前記各方向切換弁から各ア
クチュエータに供給される圧力を各方向切換弁と対応す
る補助弁に該補助弁を開方向に操作するパイロット圧と
して印加する単位信号圧力ラインと、前記各方向切換弁
から各アクチュエータに供給される圧力の中で最高圧力
を前記流量制御手段に印加すると共に前記補助弁に該補
助弁を閉方向に操作するパイロット圧として印加する最
高信号圧力ラインと、前記最高信号圧力ラインから特定
の補助弁に印加されるパイロット圧を調整する調整手段
とを設けたことを特徴とする。
に設けたオリフィスと圧力調整手段もしくは流量調整手
段とから構成することができ、また、圧力調整手段は減
圧弁またはリリーフ弁から構成し、さらに圧力調整手段
もしくは流量調整手段は、電気的信号により制御するよ
う構成すると好適である。
ンクラインの開度を調整する複数の補助弁を設けたこと
により、アクチュエータの同時操作時にキャビテーショ
ンの発生を防止でき、これにより負荷の異なる複数のア
クチュエータを確実に同時操作することができ、また最
高信号圧力ラインから特定の補助弁に印加されるパイロ
ット圧を調整する調整手段を設けたことにより、作業現
場の様々の作業モードに対して効率良く対応することが
でき、各方向切換弁から各アクチュエータに供給される
圧油の流量配分を現場の様々な作業モードに応じて最適
に設定することができる。
を参照しながら以下詳細に説明する。なお、説明の便宜
上、第6図および第7図に示す従来例と同一の構成部分
には同一参照符号を付し詳細な説明は省略する。
に示す従来技術に適用したものであり、すなわちその補
助弁28に調整手段74を設けたものである。そして、この
調整手段74は、先に説明した、両アクチュエータ12,14
の複合操作時における難点を克服することを意図するも
のである。したがって、以下の説明においては、全体的
構成は同一であるので簡単に説明し、その中の調整手段
74についてのみ詳細に記述する。
容量ポンプ10と、アクチュエータ12,14,16と、タンク24
と、方向切換弁18,20,22とからなる油圧作業回路におい
て、各方向切換弁18,20,22のタンクライン52,54,56の開
度を調整する複数の補助弁26,28,30と、各方向切換弁1
8,20,22から各アクチュエータ12,14,16に供給される圧
力を各方向切換弁18,20,22と対応する補助弁26,28,30に
該補助弁を開方向に操作するパイロット圧として印加す
る単位信号圧力ライン60,62,64と、各方向切換弁18,20,
22から各アクチュエータ12,14,16に供給される圧力の中
で最高圧力をポンプ10の流量制御弁72に印加すると共に
各補助弁26,28,30に該補助弁を閉方向に操作するパイロ
ット圧として印加する最高信号圧力ライン70とを設ける
とともに、最高信号圧力ライン70から特定の補助弁(例
えば補助弁28)に印加されるパイロット圧を調整する調
整手段74を設けた構成である。
に最高信号圧力を印加する信号ライン70上に設けられる
が、その構成は、信号ライン70の分岐パイロットライン
76上に設けられるオリフィス78と減圧弁80とからなり、
電気的信号制御手段82を介して、油室28a内の圧力を最
高信号圧力P1より適宜に減圧するよう構成される。な
お、制御手段82は、減圧弁80の減圧量を調整する調圧ば
ね82aと、この調圧ばね82aの力を調整するシリンダ82b
と、このシリンダ82bに対するパイロット圧を出力する
電磁比例制御弁82cと、およびパイロットポンプ82dとか
らなり、電気信号ライン82eから適宜の大きさの電気信
号を印加することにより減圧弁80の減圧量を適宜に調整
できるように構成されている。なお、参照符号82fはパ
イロットポンプ82dの吐出圧力を一定に保持するリリー
フ弁である。
例は先に述べたように両アクチュエータ12,14の複合操
作時等における難点を克服するものであるので、まず前
記難点を再び簡単に説明する。第6図に示す技術におい
て、前記複合操作時には、両左側油室26a,28aに同一の
最高信号圧力P2が印加される結果、両シリンダポート18
a,20aの圧力が共にほぼ同一圧力P2となり、両アクチュ
エータ12,14に対する流量が両オリフィス18c,20cの開口
面積(弁開度)に比例した流量配分となり、したがって
この場合、アクチュエータ12においては多量の余剰油が
仕事することなくバイパスされ、一方アクチュエータ14
においてはブームの上昇速度が不当に低下されることと
なるものである、しかるに本発明においては、前記複合
操作時に、調整手段74に対して作業モードに適合した適
宜の電気信号を電気信号ライン82eを介して印加する
と、左側油室28aに印加される最高信号圧力P2がオリフ
ィス78ならびに減圧弁80を介して適宜に減圧された圧力
P2′に低下する。すると、補助弁28は前記技術(第6
図)の場合よりは図において左側の位置で、すなわちよ
り開方向の位置で平衡し、シリンダポート20bと単位タ
ンクライン54の間の開口面積が増大し、シリンダポート
20b,20aならびに単位信号ライン62の圧力が低下し、右
側油室28bの圧力が左側油室28aの圧力P2′とほぼ等しく
なる。この結果、オリフィス18cの差圧よりオリフィス2
0cの差圧が大きくなり、前記技術の場合より、シリンダ
ポート20aからアクチュエータ14へ供給される流量が大
きくなり、一方シリンダポート18aからアクチュエータ1
2へ供給される流量が小さくなる。すなわち両アクチュ
エータ12,14への流量配分が変更される。したがって、
旋回起動(アクチュエータ12)はゆっくり滑らかに行わ
れかつバイパス油量が減少し、一方ブーム(アクチュエ
ータ14)は上げ速度が増大する。すなわち、省エネ性が
向上すると同時に作業性が向上する。
の作業モードに対して最適に制御されるものである。す
なわち、例えば走行用アクチュエータ16を駆動しながら
ブームアクチュエータ14を下げ操作するために方向切換
弁20を位置(ロ)に切換えたような場合に、仮に調整手
段74を作動させると、方向切換弁20のオリフィス20dの
差圧が方向切換弁22のオリフィス22cの差圧より大きく
なり、したがってアクチュエータ14に流れる流量が多く
なり過ぎてアクチュエータ16に流れる流量が少なくな
り、走行速度が不当に低下される場合が発生し得る。し
かし、このような場合には勿論、調整手段74はその電気
信号を制御して、最終的には調圧ばね82aの付勢力を零
に設定し、その作動を停止させる。この場合には、説明
を要しないが、左側油室28aには最高圧力信号ライン70
の圧力が直接印加される補助弁28がさらに閉方向へ移動
し、シリンダポート20a,20bの圧力が上昇してオリフィ
ス20dとオリフィス22cの差圧が等しくなり、圧油流量は
両オリフィス20d,22cの開口面積に比例して配分され、
したがってアクチュエータ16の速度を増大させる。この
ように本発明によれば、ポンプ吐出油の流量配分が、様
々の作業モードに対応して最適に設定されるので、作業
効率ならびに省エネ性を大幅に向上させる。
て、その調整手段74とは別の形式の調整手段84を、補助
弁26の左側油室26aに接続される最高信号圧力ライン70
上に設けたものである。なお、調整手段84において、前
述の調整手段74と同一構成部分には同一参照符号が付与
されている。この調整手段84は、信号ライン70と単位ポ
ンプライン34との間にまたがるパイロットライン76上に
設けられるオリフィス78と別種の減圧弁86とおよびチェ
ック弁88とからなり、同種の電気的信号制御手段82を介
して制御されて油室26a内の圧力を、最高信号圧力より
適宜に減圧するかあるいは単位ポンプライン34の圧力よ
り適宜に減圧するよう構成されている。
力より減圧することにより、アクチュエータ12の速度を
従来の技術(第6図)より増大させることができること
は明らかであるが、さらに、従来の技術において発生さ
れていた次のような難点を克服することができる。すな
わち、従来の技術において、旋回用アクチュエータ12を
定常速度で駆動しながらブーム用アクチュエータ14を上
昇させている時のように、アクチュエータ12の負荷圧力
が低くアクチュエータ14の負荷圧力が高い場合に、方向
切換弁20を急に中立に戻してアクチュエータ14を急停止
させると、油量はアクチュエータ12の駆動油量のみに限
定されるので、ポンプ10の吐出流量は制御手段72を介し
て減少し、そして、この時殊にポンプ10が斜板式ピスト
ンポンプで構成されているような場合には、ポンプ吐出
流量を制御する斜板角度の応答時間が方向切換弁18の応
答時間に比較してかなり大きい時間を要するために、従
来の技術においては、ポンプ吐出流量が所定の目標値に
減少するまでの間ポンプ吐出圧力が上昇し、余分な流量
が旋回用アクチュエータ12に供給され、この結果、アク
チュエータ12が急加速され、旋回系統に不快なショック
が発生していた。しかるに、本発明によれば、前述のよ
うなケースには、ポンプ10の吐出圧力が上昇して単位ポ
ンプライン34とパイロットライン76との間の差圧が調圧
ばね82aで調整される値より大きくなると、減圧弁86が
自動的に位置(A)に切換り、油室26aの圧力が上昇し
て補助弁26をさらに閉方向へ移動させる。したがって、
方向切換弁18のシリンダポート18aあるいは18bが絞られ
て流量が減少し、旋回アクチュエータ12の急加速が緩和
され、前述の不快なショックが解消される。
を、さらに別の形式の調整手段90に構成したものであ
る。すなわち、調整手段90は、最高信号圧力ライン70の
分岐パイロットライン76上に設けられるオリフィス78と
流量調整弁92と別種の電気的信号制御手段94とから構成
されている。そして制御手段94は、流量調整弁92にパイ
ロットライン94aを介して接続される電磁比例制御弁94b
と、これに電気信号ライン94cを介して接続される演算
装置94bと、これに電気信号ライン94cを介して接続され
る圧力トランスジューサ94fとを備える。そして、前記
圧力トランスジューサ94fはパイロットライン76と最高
信号圧力ライン70との間の圧力差に比例した電気信号を
出力し、演算装置94dは電気信号ライン94eの値が予め設
定された目標値より大きくなると電気信号ライン94cの
出力電気信号を小さくし、反対に目標値より小さくなる
と出力電気信号を大きくするように構成されている。な
お、参照符号94gならびに94hはそれぞれパイロットポン
プならびにリリーフ弁を示す。したがって、このような
構成において、演算装置94dに与える目標値を適宜制御
すると、電磁比例制御弁94bから出力される制御パイロ
ット圧力によって流量調整弁92の開口面積が制御され、
方向切換弁28の油室28aの圧力が最高信号圧力ライン70
の圧力より適宜低い値に調整される。すなわち、このよ
うな構成においても、第1図の実施例と同様な作用、効
果が達成されることが理解されるであろう。
はさらに別の形式の調整手段96を示す。本実施例の調整
手段96は、最高信号ライン70の分岐パイロットライン76
上に設けられるオリフィス78とリリーフ弁97と別種の電
気的信号制御手段98とから構成される。そして制御手段
98は、リリーフ弁97に調圧ばね98a、シリンダ98b、パイ
ロットライン98cを介して接続される電磁比例制御弁98d
と、これに電気信号ライン98eを介して接続される演算
装置98fと、これに電気信号ライン98gを介して接続され
る圧力トランスジューサ98hとを備える。そして、前記
圧力トランスジューサ98hならびに演算装置98fは共に第
3図に示す圧力トランスジューサ94fならびに演算装置9
4dと同様に構成されている。すなわち、圧力トランスジ
ューサ98hはパイロットライン76と最高信号圧力ライン7
0との間の圧力差に比例した電気信号を出力し、演算装
置98hは電気信号ライン98gの値が予め設定された目標値
より大きくなると電気信号ライン98eの出力電気信号を
小さくし、反対に目標値より小さくなると出力電気信号
を大きくするよう設定されている。なお、参照符号98i,
98jはそれぞれパイロットポンプならびにリリーフ弁を
示す。したがって、本実施例においても第3図の実施例
の場合と同様に、演算装置98gに与える目標値を適宜制
御すると、電磁比例制御弁98dから出力される制御パイ
ロット圧によってリリーフ弁97の開口面積が制御され、
方向切換弁28の油室28aの圧力が最高信号圧力ライン70
の圧力より適宜低い値に調整される。すなわち、このよ
うな構成においても、第1図あるいは第3図の実施例の
場合と同様な作用、効果が達成されることが理解される
であろう。
した実施例を示す。すなわち、第5図において、補助弁
112の一端部油室112に作用しこの補助弁112を閉方向に
作動する最高信号圧力ライン120の分岐パイロットライ
ン122上に、本発明に係る調整手段124が設けられてい
る。そして、この調整手段124は、パイロットライン122
上に設けられるオリフィス126と減圧弁128とおよび電気
的信号制御手段130とからなり、そして制御手段130は、
前記減圧弁128に調圧ばね130a、シリンダ130b、パイロ
ットライン130cを介して接続される電磁比例減圧弁130d
から構成されている。したがって、電気信号ライン130e
から適宜の大きさの電気信号を印加すると、減圧弁128
の減圧度が調整され、最高信号圧力ライン120の圧力よ
り適宜に減圧、制御された圧力が油室112bに印加され、
この結果補助弁112が、従来技術の場合よりも開方向へ
移動する。したがって、アクチュエータ104に供給され
る流量が増加しアクチュエータ102に供給される液量が
減少し、第6図に示す従来技術に適用した場合と同様な
作用、効果が達成される。なお、第5図において、参照
符号130fおよび130gはそれぞれパイロットポンプならび
にリリーフ弁を示す。
発明は、前記実施例に限定されることなく、例えば4つ
以上のアクチュエータ(方向切換弁)に対してそのそれ
ぞれの作業条件に対応して適宜に、適用構成され得るも
のであり、さらに本発明の精神を逸脱しない範囲内にお
いて多くの設計変更が可能であることも勿論である。
複数のアクチュエータを確実に同時操作できるととも
に、作業現場の様々の作業モードに対して効率良く対応
することができる。したがって、省エネ性が改善される
と同時に作業性、作業効率を大幅に向上することができ
る。
の油圧作業回路に適用した一実施例を示す油圧回路図、
第2図乃至第4図は第1図に示す本発明の油圧作業回路
における調整手段のそれぞれ別の実施例を示す油圧およ
び電気回路図、第5図は本発明に係る油圧作業回路を第
7図に示す従来の油圧作業回路に適用した一実施例を示
す油圧回路図、第6図および第7図は何れも従来の油圧
作業回路を示す油圧回路図である。 10……可変容量ポンプ 12,14,16……アクチュエータ 12a……リリーフ弁 18,20,22……方向切換弁 18a,20a,22a……シリンダポート 18b,20b,22b……シリンダポート 18c,20c,22c……オリフィス 18d,20d,22d……オリフィス 24……タンク 26,28,30……補助弁 26a,28a,30a……端部油室 26b,28b,30b……端部油室 26c,28c,30c……ばね 32……ポンプライン 34,36,38……単位ポンプライン 40,42,44……チェック弁 46,48,50……アクチュエータライン 52,54,56……単位タンクライン 58……タンクライン 60,62,64……単位信号圧力ライン 68……最高圧力選択手段 70……最高信号圧力ライン 72……吐出流量制御手段 74……調整手段 76……パイロットライン 78……オリフィス 80……減圧弁 82……電気的信号制御手段 84……調整手段 86……減圧弁 88……チェック弁 90……調整手段 92……流量調整弁 94……電気的信号制御手段 96……調整手段 97……リリーフ弁 98……電気的信号制御手段 100……ポンプ 102,104……アクチュエータ 106,108……方向切換弁 110,112……補助弁 110a,112a……端部油室 110b,112b……端部油室 120……最高信号圧力ライン 122……パイロットライン 124……調整手段 126……オリフィス 128……減圧弁 130……電気的信号制御手段
Claims (5)
- 【請求項1】流量制御手段を有する可変容量ポンプと、
このポンプの圧油によって駆動される複数のアクチュエ
ータと、タンクと、前記ポンプのポンプラインならびに
前記複数のアクチュエータのそれぞれのアクチュエータ
ラインの間に設けられポンプの圧油をそれぞれのアクチ
ュエータへ供給すると共にこのアクチュエータからの戻
り油を前記タンクのタンクラインへ排出する複数の方向
切換弁とからなる油圧作業回路において、 前記各方向切換弁のタンクラインの開度を調整する複数
の補助弁と、前記各方向切換弁から各アクチュエータに
供給される圧力を各方向切換弁と対応する補助弁に該補
助弁を開方向に操作するパイロット圧として印加する単
位信号圧力ラインと、前記各方向切換弁から各アクチュ
エータに供給される圧力の中で最高圧力を前記流量制御
手段に印加すると共に前記補助弁に該補助弁を閉方向に
操作するパイロット圧として印加する最高信号圧力ライ
ンと、前記最高信号圧力ラインから特定の補助弁に印加
されるパイロット圧を調整する調整手段とを設けたこと
を特徴とする油圧作業回路。 - 【請求項2】調整手段は、最高信号圧力の信号ライン上
に設けたオリフィスと圧力調整手段もしくは流量調整手
段とから構成する請求項1記載の油圧作業回路。 - 【請求項3】圧力調整手段は減圧弁から構成する請求項
2記載の油圧作業回路。 - 【請求項4】圧力調整手段はリリーフ弁から構成する請
求項2記載の油圧作業回路。 - 【請求項5】圧力調整手段もしくは流量調整手段は、電
気的信号により制御する請求項2記載の油圧作業回路。
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