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JP3846775B2 - 作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 - Google Patents

作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種建設作業、土木作業等に用いられる油圧ショベル等の作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の作業機械のなかには、機体本体に装着されるフロントアタッチメントを、基端部が機体本体に上下揺動自在に支持されるブーム、該ブームの先端部に前後揺動自在に支持されるアーム、該アームの先端部に取付けられるバケット等の作業用アタッチメントを用いて構成したものがある。このものにおいて、前記ブームは、ブームシリンダの伸縮作動により上下動することになるが、該ブームシリンダの油圧制御回路として、従来、図３に示すようなものが知られている。
つまり、前記図３において、８はブームシリンダ、９、１０は油圧ショベルに設けられるアームシリンダ、バケットシリンダ等の他の油圧アクチュエータ、１１はブームシリンダ８および他の油圧アクチュエータの圧油供給源、１２は油タンク、１３はブームシリンダ８に対する圧油供給排出制御を行うブーム用制御バルブ、１４、１５は他の油圧アクチュエータに対する圧油供給排出制御を行う他の油圧アクチュエータ用制御バルブ、１６はブーム用操作レバー１７の操作に基づいて上昇側、下降側のパイロットラインＣ、Ｄにパイロット圧を出力するパイロットバルブである。さらに、Ａはブーム用制御バルブ１３とブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを連結するヘッド側ライン、Ｂはブーム用制御バルブ１３とブームシリンダ８のロッド側油室８ｂとを連結するロッド側ライン、またＧは上記ヘッド側ラインＡとロッド側ラインＢとを連通する再生用ラインであって、該再生用ラインＧには、チェック弁２７ａを備えた再生用バルブ２７が設けられている。
このものにおいて、ブーム用操作レバー１７を下降側に操作すると、パイロットバルブ１６から下降側パイロットラインＤに出力されるパイロット圧により、ブーム用制御バルブ１３が下降側位置Ｙに切換わると共に、再生用バルブ２７が再生用ラインＧを開く第二位置Ｙに切換わる。これにより、圧油供給源１１からの圧油がブーム用制御バルブ１３を介してブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給される一方、ヘッド側油室８ａからの排出油は、ブーム用制御バルブ１３を介して油タンク１２に排出されると共に、再生用バルブ２７を介してロッド側油室８ｂに供給されるようになっている。つまり、ブームの下降時において、ヘッド側油室８ａの圧力がロッド側油室８ｂの圧力よりも高圧のあいだは、ヘッド側油室８ａからの排出油を再生油としてロッド側油室８ｂに供給できるようになっており、これによりロッド側油室８ｂには、前記ブーム用制御バルブ１３から供給される圧油供給源１１の圧油に加えて再生油が供給されることになって、ロッド側油室８ｂが減圧状態になることなく、ブームシリンダ８の作動速度を速くすることができる。またブームシリンダ８と圧油供給源を共有する他の油圧アクチュエータ（例えばアームシリンダやバケットシリンダ）とブーム下降との複合動作時に、再生によって得られた余剰のポンプ流量を他の油圧アクチュエータに供給できるから、複合動作時における他の油圧アクチュエータの作業速度の低下を抑えることができ、而して作業効率の向上に貢献できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記ブームを、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を行うべく下降させる場合には、ブームの下降に抗する力が作用するため、ロッド側油室に高圧の油を供給する必要がある。これに対し、ブームを空中で下降させる場合（フロントアタッチメントが接地していない状態でブームを下降させる場合）には、ブームにかかっている重さ（フロントアタッチメントの総重量）がブームシリンダを縮小させる力として作用するため、ロッド側油室に供給される圧油は低圧のもので良く、しかもブームシリンダのピストンのヘッド側面積はロッド側面積に比して大きいから、前述したヘッド側油室からの再生油だけで充分なことになる。
しかるに、前記従来の油圧回路では、ブームを下降させる場合には、空中で下降させる場合であっても、再生油だけでなく、圧油供給源からの圧油がブーム用制御バルブを経由して供給される。このため、ブームを空中で下降させながらアームやバケットを操作するような場合、圧油供給源からの圧油をブームシリンダとアームシリンダやバケットシリンダとで取り合うことになって、単独操作時に比べてアームやバケットの動きが遅く、作業効率が低下するという問題がある。さらに、ブームを単独で空中下降させる場合には、ヘッド側油室からの再生油だけで充分であるにも拘わらず、圧油供給源からの圧油がロッド側油室に供給されるため、ヘッド側油室からの排出油のうち、かなりの余剰油がブーム用制御バルブを経由して油タンクに排出されることになって、エネルギーロスを生じ、低燃費化の妨げになるという問題があり、これらに本発明が解決しようとする課題があった。
さらに、前記ブーム、アーム、作業用アタッチメント等からなるフロントアタッチメントを備えた作業機械において、例えば、バケット底を接地させながら前後方向に移動させて瓦礫掻き寄せ作業を行うような場合、バケット底が略水平の軌跡を描くようブームとアームとバケットの三つの操作を同時に行わなければならないが、この操作は微妙であって、熟練した技量が要求される。また、ブーム下げ／上げの連続反復操作によりバケット底で固めをする、所謂土羽打ち作業を行うような場合、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、ブーム下げ時の反力により土を強く打ちすぎたり、機体前部が持ち上がってしまうため、土羽打ち作業を連続して行うには、かなりの熟練した技量が要求される。そして、これらの熟練を要する作業は、初心者のオペレータには難しく、またベテランのオペレータであっても作業に細心の注意を払わなければならず、操作性、作業性に劣るという解決すべき課題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、ブーム用操作レバーの操作に基づきブームシリンダのヘッド側、ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う上昇側、下降側位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在なブーム用制御バルブとを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、ブーム用操作レバーの操作に基づいて出力されたパイロット圧をブーム用制御バルブに供給しないよう切換わることでブーム用操作レバーの操作にかかわらずブーム用制御バルブを中立位置に保持することができる第一切換弁と、ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連通する連通ラインとを設け、さらに該連通ラインに、連通ラインを開閉する開閉バルブと、ブームシリンダのヘッド側油室からロッド側油室への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態と、両方向の流れを許容する両方向状態とに切換自在なパイロット操作逆止弁とを設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。
そして、この様にすることにより、ブームの行う作業内容に対応して、ブーム用制御バルブを中立状態に保持したり、連通ラインを一方向状態や両方向状態で開閉したりすることにより、低燃費化に寄与できると共に、ブームシリンダと圧油供給源を共有する他の油圧アクチュエータとの複合操作時における作業効率の向上、あるいは瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業等のブーム操作の難しい作業の作業性、操作性の向上を計ることができる。
請求項２の発明は、請求項１において、さらに油圧制御回路に、第一切換弁によるブーム用制御バルブの中立位置保持時に、ブームシリンダのヘッド側油室から排出されてロッド側油室に供給された油の余剰油を油タンクに流すための第二切換弁を設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。このようにすることにより、ブーム用制御バルブが中立位置に保持されていても、ヘッド側油室からの排出油の余剰油は油タンクに流れることになって、ヘッド側油室からの油の排出が妨げられてブームの下動速度が遅くなってしまうような不具合を回避できる。
請求項３の発明は、請求項１または２において、ブーム用制御バルブとブームシリンダのロッド側油室とを連結するロッド側ラインの圧力を検出するロッド側圧力センサを設け、該ロッド側圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力以下の場合に、第一切換弁がブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく切換わる構成であることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。このようにすることにより、ロッド側油室の圧力により認識されるブームの下動状態に応じて、例えばブームが空中で下動している場合に、第一切換弁はブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく作動することになる。
請求項４の発明は、請求項３において、パイロット操作逆止弁は、ロッド側圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力を越える場合、一方向状態から両方向状態への切換えがなされないように構成されていることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路である。このようにすることにより、例えばブーム下げ力で機体前部を持ち上げている場合に、連通ラインが不用意に両方向状態になってしまうような不具合を回避できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は油圧ショベルであって、該油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２、該下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、該上部旋回体３の前部に装着されるフロントアタッチメント４等の各部から構成されており、さらに該フロントアタッチメント４は、上部旋回体３に上下揺動自在に支持されるブーム５、該ブーム５の先端部に前後揺動自在に支持されるアーム６、該アーム６の先端部に前後揺動自在に支持されるバケット７、これらブーム５、アーム６、バケット７をそれぞれ揺動せしめるためのブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０等から構成されている等の基本的構成は、従来通りである。
【０００６】
扨、図２に、前記ブームシリンダ８の油圧制御回路を示すが、該図２において、１１はブームシリンダ８の圧油供給源、１２は油タンク、１３はブームシリンダ８に対する圧油供給排出制御を行うブーム用制御バルブである。また、１４、１５はブームシリンダ８と圧油供給源１１を共有するアームシリンダ９、バケットシリンダ１０に対する圧油供給排出制御をそれぞれ行うアーム用制御バルブ、バケット用制御バルブであって、これらの制御バルブ１４、１５は、前記ブーム用制御バルブ１３に対して並列状に設けられている。さらに、図２において、Ａはブーム用制御バルブ１３とブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとを連結するヘッド側ライン、Ｂはブーム用制御バルブ１３とブームシリンダ８のロッド側油室８ｂとを連結するロッド側ラインである。
【０００７】
前記ブームシリンダ８は、ヘッド側油室８ａへの圧油供給およびロッド側油室８ｂからの油排出で伸長してブーム５を上昇せしめ、またロッド側油室８ｂへの圧油供給およびヘッド側油室８ａからの油排出で縮小してブーム５を下動せしめるように構成されているが、この場合、ヘッド側油室８ａはフロントアタッチメント４の重量を保持することになって、本発明の重量保持側油室に相当する。
【０００８】
また、前記ブーム用制御バルブ１３は、上昇側、下降側のパイロットポート１３ａ、１３ｂを備えたパイロット作動式の三位置切換弁であって、両パイロットポート１３ａ、１３ｂにパイロット圧が入力されていない状態では、油圧供給源１１からの圧油を油タンク１２に流して、ブームシリンダ８に対する圧油供給排出を行わない中立位置Ｎに位置しているが、上昇側パイロットポート１３ａにパイロット圧が入力されることにより、油圧供給源１１からの圧油をヘッド側ラインＡを経由してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給する一方、ロッド側油室８ｂからの排出油をロッド側ラインＢを経由して油タンク１２に流す上昇側位置Ｘに切換り、また下降側パイロットポート１３ｂにパイロット圧が入力されることにより、油圧供給源１１からの圧油をロッド側ラインＢを経由してロッド側油室８ｂに供給する一方、ヘッド側油室８ａからヘッド側ラインＡに排出された油を絞り１３ｃを介して油タンク１２に流す下降側位置Ｙに切換るように構成されている。
尚、アーム用制御バルブ１４、バケット用制御バルブ１５は、前述したブーム用制御バルブ１３と同様の構造のものであるため、説明を省略する。
【０００９】
さらに、前記図２において、１６はブーム用のパイロットバルブであって、このものは、上昇側パイロットバルブ１６Ａと下降側パイロットバルブ１６Ｂとから構成されているが、これら上昇側、下降側のパイロットバルブ１６Ａ、１６Ｂは、ブーム用操作レバー１７を上昇側、下降側に操作することに基づいてそれぞれパイロット圧を出力する。そして、上昇側パイロットバルブ１６Ａから出力されたパイロット圧は、上昇側パイロットラインＣを経由してブーム用制御バルブ１３の上昇側パイロットポート１３ａに入力される。また、下降側パイロットバルブ１６Ｂから出力されたパイロット圧は、下降側パイロットラインＤを経由して後述する開閉バルブ１８のパイロットポート１８ａに入力されると共に、後述する第一切換弁１９に供給される。
【００１０】
一方、Ｅは前記ヘッド側ラインＡとロッド側ラインＢとを連通する連通ラインであって、該連通ラインＥには、前記開閉バルブ１８および後述のパイロット操作逆止弁２０が配設されている。
前記開閉バルブ１８は、パイロットポート１８ａを備えた二位置三ポート型切換弁であって、パイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されていない状態では第一位置Ｘに位置しており、パイロットポート１８ａにパイロット圧が入力されることで第二位置Ｙに切換わる。そして、第一位置Ｘの開閉バルブ１８は、前記連通ラインＥを閉鎖すると共に、ヘッド側ラインＡの油を後述の排出油路Ｆに流す弁路を閉じているが、第二位置Ｙの開閉バルブ１８は、連通ラインＥを開くと共に、ヘッド側ラインＡの油を絞り１８ｂを介して排出油路Ｆに流すように構成されている。
【００１１】
また、パイロット操作逆止弁２０は、前記開閉バルブ１８からロッド側ラインＢに至るまでの連通ラインＥに配されている。そしてこのパイロット操作逆止弁２０は、外部信号が入力されていないときには、ヘッド側ラインＡからロッド側ラインＢへの油の流れは許容するが、逆方向、つまりロッド側ラインＢからヘッド側ラインＡへの油の流れは阻止する一方向状態となっているが、外部信号が入力されることにより、両方向の流れを許容する両方向状態となるように構成されている。
ここで、本実施の形態では、前記パイロット操作逆止弁２０に入力される外部信号として油圧信号が採用されており、そして該油圧信号は、後述するようにコントローラ２１からの指令に基づき外部信号出力手段２２を介してパイロット操作逆止弁２０に出力されるようになっているが、外部信号として電気信号を用いることも、勿論できる。
【００１２】
一方、前記第一切換弁１９は、ソレノイド１９ａを備えた電磁式の二位置三ポート型切換弁であって、ソレノイド１９ａの非励磁状態では、下降側パイロットラインＤの圧力をブーム用制御バルブ１３の下降側パイロットポート１３ｂに供給する第一位置Ｘに位置しているが、ソレノイド１９ａが励磁することにより、下降側パイロットポート１３ｂを油タンク１２に導通させる第二位置Ｙに切換るように構成されている。
【００１３】
さらに、２３は第二切換弁であって、このものは、ソレノイド２３ａを備えた電磁式の二位置二ポート型切換弁であり、ソレノイド２３ａの非励磁状態では、前記第二位置Ｙの開閉バルブ１８から流出されるヘッド側ラインＡの油を油タンク１２に流すための排出油路Ｆを閉鎖する第一位置Ｘに位置しているが、ソレノイド２３ａが励磁することにより、上記排出油路Ｆを開放する第二位置Ｙに切換るように構成されている。
そして、これら第一、第二切換弁１９、２３は、コントローラ２１からの指令に基づいてソレノイド１９ａ、２３ａが励磁する構成になっている。
【００１４】
前記コントローラ２１は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであって、このものは、オペレータの操作によりＯＮ／ＯＦＦの切換えがなされる操作スイッチ（常時ＯＦＦでオペレータが押し操作している時のみＯＮとなる押釦スイッチでも良い）２４、ロッド側ラインＢの圧力を検出する第一圧力センサ２５、下降側パイロットラインＤの圧力を検出する第二圧力センサ２６からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて前記第一、第二切換弁１９、２３および外部信号出力手段２２に指令を出力する。
【００１５】
つまり、コントローラ２１は、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが予め設定される設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）で、且つ下降側パイロットバルブ１６Ｂからのパイロット圧の出力が第二圧力センサ２６により検出された場合に、第一、第二切換弁１９、２３に対しソレノイド１９ａ、２３ａ励磁の指令を出力する。一方、ロッド側ラインＢの圧力Ｐが上記設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合、あるいは下降側パイロットバルブ１６Ｂからのパイロット圧の出力が検出されない場合には、第一、第二切換弁１９、２３にソレノイド１９ａ、２３ａ励磁の指令は出力されない。
ここで、前記設定圧力Ｐｄは、ブーム５が空中で自重降下するときのロッド側ラインＢの最大圧力として設定されるものであって、ブーム５が空中で自重降下する場合には、ロッド側ラインＢの圧力Ｐは設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）であるが、空中での自重降下以外のブーム５の下降、つまり、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業中におけるブーム５の下降等、ブーム５の下降に抗する力が働いている状態でのブーム５の下降時には、ロッド側ラインＢの圧力Ｐは設定圧力Ｐｄよりも大きく（Ｐ＞Ｐｄ）なる。
【００１６】
また、コントローラ２１は、操作スイッチ２４がＯＮ操作された場合に、外部信号出力手段２２に対して外部信号出力の指令を出力する。一方、操作スイッチ２４がＯＦＦの場合には、外部信号出力の指令は出力されない。尚、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが前記設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）状態で、操作スイッチ２４をＯＦＦからＯＮに切換えた場合には、コントローラ２１は、操作スイッチ２４からのＯＮ信号に拘わらず、外部信号出力の指令は出力しないように設定されている。
【００１７】
叙述の如く構成されたものにおいて、ブーム用操作レバー１７が操作されていない状態、つまりパイロットバルブ１６からパイロット圧が出力されていない状態では、ブーム用制御バルブ１３および開閉バルブ１８へのパイロット圧の供給はなく、ブーム用制御バルブ１３はブームシリンダ８への圧油供給排出を行わない中立位置Ｎに位置しており、また開閉バルブ１８は連通ラインＥを閉鎖すると共に、ヘッド側ラインＡから排出油路Ｆに通じる弁路を閉じる第一位置Ｘに位置している。この状態では、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａおよびロッド側油室８ｂの圧油供給排出はなく、ブーム５は停止している。
【００１８】
一方、ブーム５を上昇させる場合には、ブーム用操作レバー１７を上昇側に操作すると、上昇側パイロットバルブ１６Ａから出力されたパイロット圧がブーム用制御バルブ１３の上昇側パイロットポート１３ａに供給されて、ブーム用制御バルブ１３を上昇側位置Ｘに切換える。これにより、油圧供給源１１からの圧油がブーム用制御バルブ１３、ヘッド側ラインＡを経由してブームシリンダ８のヘッド側油室８ａに供給される一方、ロッド側油室８ｂからの排出油は、ロッド側ラインＢ、ブーム用制御バルブ１３を経由して油タンク１２に排出され、而してブームシリンダ８が伸長してブーム５は上昇する。
【００１９】
また、ブーム５を下降させる場合には、空中で下降させる（フロントアタッチメント４が接地していない状態で下降させる）場合や、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等のブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム５を下降させる場合、バケット７の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合等、いろいろな場合があるが、前記操作スイッチ２４のＯＮ／ＯＦＦ切換えや、ロッド側ラインＢの圧力検出等に基づき、各作業に適したブーム５の下降作動を行うことができる。
【００２０】
つまり、ブーム５を空中で下降させる場合や、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等のブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム５を下降させる場合には、操作スイッチ２４をＯＦＦにする。該操作スイッチ２４がＯＦＦの状態では、コントローラ２１は外部信号出力手段２２に対して外部信号出力の指令を出力せず、これによりパイロット操作逆止弁２０は、ヘッド側ラインＡからロッド側ラインＢへの油の流れは許容するが、逆方向、つまりロッド側ラインＢからヘッド側ラインＡへの油の流れは阻止する一方向状態となっている。この状態で、ブーム５を空中で下降させるべくブーム用操作レバー１７を下降側に操作すると、第二圧力センサ２６により下降側パイロットバルブ１６Ｂからのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐは設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）となるから、コントローラ２１からソレノイド１９ａ、２３ａ励磁の指令が出力されて、第一、第二切換弁１９、２３は共に第二位置Ｙに切換わる。
そして、前記第一切換弁１９が第二位置Ｙに位置している状態では、ブーム用操作レバー１７の操作に基づいて下降側パイロットバルブ１６Ｂからパイロット圧が出力されても、該パイロット圧はブーム用制御バルブ１３の下降側パイロットポート１３ｂに供給されず、ブーム用制御バルブ１３は中立位置Ｎに保持される。これにより、ブーム用制御バルブ１３のブームシリンダ８に対する圧油供給排出は行われない。
一方、ブーム用操作レバー１７の操作に基づいて下降側パイロットバルブ１６Ｂから出力されたパイロット圧は、開閉バルブ１８のパイロットポート１８ａに供給されて、該開閉バルブ１８を、連通ラインＥを開く第二位置Ｙに切換える。さらに、前述したようにコントローラ２１からの指令により第二切換弁２３は、排出油路Ｆを開く第二位置Ｙに位置しており、またパイロット操作逆止弁２０は一方向状態になっている。
これにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａからの排出油が、ヘッド側ラインＡ、連通ラインＥ、ロッド側ラインＢを経由してロッド側油室８ｂに再生油として供給されると共に、排出油路Ｆを経由して油タンク１２に排出され、而してブームシリンダ８が縮小してブーム５は下降する。この場合、ブーム５はフロントアタッチメント４の重量で自重降下するため、ロッド側油室８ｂにはバキューム状態にならない程度の圧油が供給されればよく、ヘッド側油室８ａからの再生油だけで充分に足りる。そして、ヘッド側油室８ａからの排出油のうち、ロッド側油室８ｂに供給される分を除いた余剰油が、排出油路Ｆを経由して油タンク１２に排出されることになる。
【００２１】
これに対し、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業等を行うべくブーム下降に抗する力が作用している状態でブーム５を下降させると、ロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄより大きく（Ｐ＞Ｐｄ）なるため、コントローラ２１からソレノイド１９ａ、２３ａ励磁の指令が出力されず、第一、第二切換弁１９、２３は共に第一位置Ｘに位置している。
そして、前記第一切換弁１９が第一位置Ｘに位置している状態では、ブーム用操作レバー１７の操作に基づいて下降側パイロットバルブ１６Ｂから出力されたパイロット圧は、上記第一位置Ｘの第一切換弁１９を経由してブーム用制御バルブ１３の下降側パイロットポート１３ｂに供給されて、ブーム用制御バルブ１３を下降側位置Ｙに切換える。
さらに、ブーム用操作レバー１７の操作に基づいて下降側パイロットバルブ１６Ｂから出力されたパイロット圧は、開閉バルブ１８のパイロットポート１８ａにも供給されて、該開閉バルブ１８を、連通ラインＥを開く第二位置Ｙに切換える。また、前述したようにコントローラ２１からの指令により第二切換弁２３は、排出油路Ｆを閉じる第一位置Ｘに位置しており、またパイロット操作逆止弁２０は一方向状態になっている。
これにより、油圧供給源１１からの圧油が前記下降側位置Ｙのブーム用制御バルブ１３、ロッド側ラインＢを経由してブームシリンダ８のロッド側油室８ｂに供給される一方、ヘッド側油室８ａからの排出油は、ヘッド側ラインＡ、連通ラインＥ、ロッド側ラインＢを経由して再生油としてロッド側油室８ｂに供給されると共に、該ロッド側油室８ｂに供給される分を除いた余剰油は、前記下降側位置Ｙのブーム用制御バルブ１３を経由して油タンク１２に排出され、而してブームシリンダ８が縮小してブーム５は下降する。
【００２２】
一方、バケット７の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合には、操作スイッチ２４をＯＮにする。該操作スイッチ２４がＯＮの状態では、コントローラ２１から外部信号出力手段２２に対して外部信号出力の指令が出力され、これによりパイロット操作逆止弁２０は、ヘッド側ラインＡからロッド側ラインＢ、およびロッド側ラインＢからヘッド側ラインＡへの両方向の油の流れを許容する両方向状態になる。
ここで、前述したように、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合には、操作スイッチ２４をＯＮにしても、外部信号出力の指令は出力されないように設定されている。つまり、パイロット操作逆止弁２０は、ロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）のときにのみ両方向状態になる。
この状態で、ブーム用操作レバー１７を下降側に操作すると、第二圧力センサ２６により下降側パイロットバルブ１６Ｂからのパイロット圧の出力が検出されると共に、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐは設定圧力Ｐｄ以下（Ｐ≦Ｐｄ）であるから、コントローラ２１からソレノイド１９ａ、２３ａ励磁の指令が出力されて、第一、第二切換弁１９、２３は共に第二位置Ｙに切換わる。そして、該第一切換弁１９が第二位置Ｙに位置している状態では、下降側パイロットポート１３ｂへのパイロット圧の供給が断たれて、ブーム用制御バルブ１３は中立位置Ｎに保持され、これにより、ブーム用制御バルブ１３のブームシリンダ８に対する圧油供給排出は行われない。
一方、開閉バルブ１８は、下降側パイロットバルブ１６Ｂから出力されたパイロット圧がパイロットポート１８ａに供給されることにより、連通ラインＥを開く第二位置Ｙに切換わる。さらに、前述したようにコントローラ２１からの指令により、第二切換弁２３は排出油路Ｆを開く第二位置Ｙに位置しており、またパイロット操作逆止弁２０は両方向状態になっている。
これにより、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとロッド側油室８ｂとが連通ラインＥを介して連通状態になって、両油室８ａ、８ｂ間を油が自由に行き来できると共に、両油室８ａ、８ｂからの排出油の一部は、排出油路Ｆを経由して油タンク１２に流れるようになっている。そしてこの状態では、ブームシリンダ８は、伸縮方向の外力に応じて自動的に伸縮することになり、而してブーム５は、バケット７が接地する等して下降規制されるまでフロントアタッチメント４の自重により下降する一方、地面からの反力等の上昇側の外力が働くと上昇するようになっている。
【００２３】
この様に、本実施の形態にあっては、ブーム５を空中で下降させる場合には、ブーム用制御バルブ１３は中立位置Ｎに保持されていて、油圧供給源１１からの圧油がブームシリンダ８に供給されることはなく、ブームシリンダ８のロッド側油室８ｂには専らヘッド側油室８ａからの再生油が供給されることになる。この結果、ブーム５を空中で下降させながらアーム６やバケット７を操作するような場合、油圧供給源１１の全油量がアームシリンダ９やバケットシリンダ１０に供給されることになって、アーム６やバケット７の動きが速くなり、作業効率が向上する。また、ブーム５を単独で空中下降させる場合にも、油圧供給源１１からの不必要な圧油がブームシリンダ８に供給されるエネルギーロスを無くすことができ、低燃費化に寄与できる。この場合、油圧供給源１１として、制御バルブが中立位置にあるときにポンプ流量が最小となるよう制御される可変式制御ポンプが採用されているものにおいては、更なる低燃費化を達成できる。
これに対し、ブーム下げによる転圧作業や斜面のかき下げ作業を行うべくブーム５を下降させる場合は、ブーム用制御バルブ１３は下降側位置Ｙに切換り、これによりブームシリンダ８のロッド側油室８ｂには、該ロッド側油室８ｂの圧力がヘッド側油室８ａの圧力よりも低圧のあいだは、ヘッド側油室８ａからの再生油と油圧供給源１１からの圧油とが供給され、またロッド側油室８ｂの圧力がヘッド側油室８ａの圧力よりも高圧になった以降は、再生油の供給はパイロット操作逆止弁２０によりブロックされるが油圧供給源１１からの圧油が供給されることになって、下降に抗する力が作用している状態でのブーム５の下降作業を行うことができる。
さらに、バケット７の底を接地させながらの瓦礫掻き寄せ作業や土羽打ち作業を行う場合には、操作スイッチ２４をＯＮにしてブーム下降側に操作すると、ブーム用制御バルブ１３が中立位置Ｎに保持されると共に、ブームシリンダ８のヘッド側油室８ａとロッド側油室８ｂとは連通ラインＥを介して連通状態になる。そして、例えば瓦礫掻き寄せ作業を行う場合には、ブーム用操作レバー１７を下降側にした状態（操作量は適当でよい）で、アーム引き（アームシリンダ９を伸長させる）操作とバケット開き（バケットシリンダ１０を縮小させる）操作をすれば、ブーム５はフロントアタッチメント４の自重により自動的に下降する一方、地面からの反力により自動的に上昇することになって、ブーム５の微妙な操作を行わなくてもバケット７を地面に沿うよう移動させることができ、作業性、操作性が向上する。また、土羽打ち作業を行う場合には、ブーム用操作レバー１７を下降側に操作すれば、ブーム５は、バケット７が接地するまでフロントアタッチメント４の自重により下降し、接地して下降規制されると停止することになって、ブーム上げのタイミングがずれてもブーム下げ時の反力で機体が持ち上がってしまうような不具合をなくすことができ、作業性、操作性が向上する。
ここで、前述したように、第一圧力センサ２５により検出されるロッド側ラインＢの圧力Ｐが設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ）場合には、操作スイッチ２４をＯＮにしても、パイロット操作逆止弁２０は両方向状態にならないように設定されている。これにより、例えばブーム下げにてバケット７を接地させて機体前部を浮かせた状態（この状態では、ロッド側ラインＢの圧力は設定圧力Ｐｄよりも大きい（Ｐ＞Ｐｄ））で、オペレータが誤って操作スイッチ２４をＯＮにしてから、機体を更に持ち上げようとしてブーム下げ操作をしたときに、両方向状態のパイロット操作逆止弁２０を経由してロッド側ラインＢの油がヘッド側ラインＡに流れることでブームシリンダ８が伸長して機体前部が落下してしまうような不具合が発生する惧れを、回避することができる。
【００２４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、ブームシリンダと油圧供給源を共有する油圧アクチュエータとしては、アームシリンダやバケットシリンダだけでなく、走行用モータ、旋回用モータ等の油圧アクチュエータであっても良く、この様な油圧アクチュエータの場合にも、ブームの空中下降と連動操作するときの作動速度を速くすることができる。また、これら油圧アクチュエータ用の制御バルブとブーム用制御バルブとの接続は、並列接続であっても直列接続であっても、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧ショベルの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す油圧回路図である。
【図３】従来例を示す油圧回路図である。
【符号の説明】
５ ブーム
８ ブームシリンダ
８ａ ヘッド側油室
８ｂ ロッド側油室
１２ 油タンク
１３ ブーム用制御バルブ
１６ パイロットバルブ
１７ ブーム用操作レバー
１８ 開閉バルブ
１９ 第一切換弁
２０ パイロット操作逆止弁
２１ コントローラ
２３ 第二切換弁
２５ 第一圧力センサ
Ａ ヘッド側ライン
Ｂ ロッド側ライン
Ｄ 下降側パイロットライン
Ｅ 連通ライン
Ｆ 排出油路

Claims (4)

  1. ブームを上下動させるべく伸縮作動するブームシリンダと、ブーム用操作レバーの操作に基づきブームシリンダのヘッド側、ロッド側の各油室に対する圧油供給排出制御を行う上昇側、下降側位置、圧油供給排出を行わない中立位置に切換自在なブーム用制御バルブとを備えたブームシリンダの油圧制御回路において、該油圧制御回路に、ブーム用操作レバーの操作に基づいて出力されたパイロット圧をブーム用制御バルブに供給しないよう切換わることでブーム用操作レバーの操作にかかわらずブーム用制御バルブを中立位置に保持することができる第一切換弁と、ブームシリンダのヘッド側油室とロッド側油室を連通する連通ラインとを設け、さらに該連通ラインに、連通ラインを開閉する開閉バルブと、ブームシリンダのヘッド側油室からロッド側油室への油の流れは許容するが逆方向の流れは阻止する一方向状態と、両方向の流れを許容する両方向状態とに切換自在なパイロット操作逆止弁とを設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
  2. 請求項１において、さらに油圧制御回路に、第一切換弁によるブーム用制御バルブの中立位置保持時に、ブームシリンダのヘッド側油室から排出されてロッド側油室に供給された油の余剰油を油タンクに流すための第二切換弁を設けたことを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
  3. 請求項１または２において、ブーム用制御バルブとブームシリンダのロッド側油室とを連結するロッド側ラインの圧力を検出するロッド側圧力センサを設け、該ロッド側圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力以下の場合に、第一切換弁がブーム用制御バルブを中立位置に保持するべく切換わる構成であることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
  4. 請求項３において、パイロット操作逆止弁は、ロッド側圧力センサにより検出されるロッド側ラインの圧力が予め設定される設定圧力を越える場合、一方向状態から両方向状態への切換えがなされないように構成されていることを特徴とする作業機械におけるブームシリンダの油圧制御回路。
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