グラブバケットの油圧制御回路
【課題】 簡単な構造で作動油の発熱や昇温などを確実に抑制して連続作業を可能にするグラブバケットの油圧制御回路を提供する。
【解決手段】 バケット開閉用の油圧シリンダ１５を駆動する油圧ポンプ１９の吐出管５に連結され、圧油を油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａとロッド側室１５ｂに切換供給し、油圧ポンプ１９がデッドヘッド圧に達したときに、油圧ポンプ５の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ２０から出力された信号を受けて、第１の方向切換弁１１Ａとともに、自動的に中立状態に切り換わる第２の方向切換弁１１Ｃとを中立状態に切り換えることにより、油圧ポンプ１９の吐出油を最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させる。
【解決手段】 バケット開閉用の油圧シリンダ１５を駆動する油圧ポンプ１９の吐出管５に連結され、圧油を油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａとロッド側室１５ｂに切換供給し、油圧ポンプ１９がデッドヘッド圧に達したときに、油圧ポンプ５の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ２０から出力された信号を受けて、第１の方向切換弁１１Ａとともに、自動的に中立状態に切り換わる第２の方向切換弁１１Ｃとを中立状態に切り換えることにより、油圧ポンプ１９の吐出油を最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラブバケットの油圧制御回路に関し、特に、作動油の発熱や昇温などを確実に抑制するグラブバケットの油圧制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
このグラブバケットは、油圧力でバケットを開閉し、索式バケットに比べて軽量で、あらゆるバラ物を確実に、しかも、大量に掴むことができるため、多くの清掃工場や、都市ゴミ焼却用の天井クレーンなどの型式に使用されている。
図６は、従来例に係るグラブバケットの油圧制御回路である。図６に示すように、可変容量型ピストンポンプ（油圧ポンプ）２３０は内部に組み込まれた斜板の角度により容量が可変される。この油圧ポンプ２３０は、電動機２３２により一定回転で駆動されて、圧油をチェックバルブ２３４および方向切換弁２３６を介してグラブバケット駆動用油圧シリンダ２２２,２２４に供給する。方向切換弁２３６のソレノイドＳｏｌ.ａが励磁されて、位置２３６ａに切り換わると、シリンダ２２２,２２４は伸張して、グラブバケット２１０は閉じられる。また、ソレノイドＳｏｌ.ｂが励磁されて、位置２３６ｂに切り換わると、シリンダ２２２,２２４は短縮して、グラブバケット２１０は開かれる。なお、図６に示すグラブバケット２１０は、シリンダ２２２,２２４が短縮して、グラブバケット２１０が開かれている状態にある。
また、方向切換弁２３６が中立位置２３６ｃに接続されると、シリンダ２２２,２２４への圧油の供給は停止され、シリンダ２２２,２２４の動作は停止される。ここでは、方向切換弁２３６にセンターバイパス形を用いているので、中立位置２３６ｃでは、圧油は流路２３７を通って油タンク２３９へ戻される。
【０００３】
可変容量型ピストンポンプ２３０の吐出圧Ｐとそのときの吐出量Ｑについて説明する。Ｐ１圧力設定器２３８は、吐出圧Ｐ１を設定するもので、可変容量型ピストンポンプ２３０内に組み込まれたものである。Ｐ２圧力設定器（外部コンペンセータ）２４０は、吐出圧Ｐ２を設定するものである。シリンダ２４２は、可変容量型ピストンポンプ２３０内の容量可変用斜板の角度を可変制御するものである。シリンダ２４４は、Ｐ１圧力設定器２３８により制御されて、伸張したときロッド２４３を介してシリンダ２４２を作動させ、短縮したときロッド２４３を介してシリンダ２４２から圧油を抜き取ってシリンダ２４２を制御し、可変容量型ピストンポンプ２３０内の容量可変用斜板の角度を可変制御するものである。
例えば、吐出圧ＰをＰ１＝１４.０ＭＰａ、Ｐ２＝１７.５ＭＰａ、吐出量ＱをＱ１＝１１６Ｌ／ｍｉｎ（全吐出量）、Ｑ２＝４０Ｌ／ｍｉｎ、Ｑ３＝４Ｌ／ｍｉｎとした場合、可変容量ポンプ２３０の吐出圧Ｐが、０＜Ｐ＜Ｐ１の小さな値のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ１（全吐出量）とし、吐出圧ＰがＰ１＜Ｐ＜Ｐ２のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ２とし、吐出圧ＰがＰ２のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ３として、吐出圧Ｐが大きくなるにしたがって吐出量Ｑを減少させるようにしている。このように、Ｐ１圧力設定器２３８とＰ２圧力設定器（外部コンペンセータ）２４０によって、容量可変用斜板の角度が可変制御され、吐出量Ｑは２圧力２流量で制御される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−５５０９０号公報（第２〜第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、清掃工場のゴミを投入・攪拌する際に使用されるグラブバケット２１０は、２４時間３６５日を稼働するうえ、掴みの過程で２〜３回の掴み直し（追い掴み）を自動的に行なっており、油圧回路における作動油の発熱や昇温という問題があった。
また、作動油が発熱・昇温した場合に、アラームの鳴動や作動を停止する機能が組み込まれており、外気温が高い場合など作動油が昇温して作動が停止され、連続作業ができずに油温が下がるまで運転を待機したり、別な装置と入れ替えたりするなど、大変な作業を要していた。そのため、対策が望まれていた。
また、油圧回路は、２圧力２流量で制御されているため構造が複雑であり、簡単な構成の油圧制御回路が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために創案したものであり、簡単な構造で作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にするグラブバケットの油圧制御回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、バケット開閉用の油圧シリンダと、この油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出管に連結され、圧油を前記油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室に切換供給し、前記油圧シリンダの作動方向を切り換える第1の方向切換弁とを有し、前記油圧ポンプの吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプの吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路であって、前記第１の方向切換弁と前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチと、前記圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマと、前記タイマの設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁と、前記圧力スイッチと前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記タイマの設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁とを備え、前記第１の方向切換弁および前記第２の方向切換弁を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を油タンクとの間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記タイマの設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記第２の方向切換弁が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記第２の方向切換弁が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする。
なお、中立状態とは、必ずしも方向切換弁の中立位置とは限らず、吐出油が抵抗無く（抵抗の低い状態で）循環すれば、他の切り換え位置を用いて切り換えるようにしても構わない。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明は特許請求の範囲に記載したような構成にしたので次のような優れた効果が奏される。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマによって設定された時間に、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。これにより、バケットが追い掴み運転を多用するような場合であっても、油圧制御回路の連続運転が可能となり、気温が上昇する夏場でも、若しくは、高い気温の雰囲気中においても、油圧式のグラブバケットの連続運転が確実にできる。
また、１圧力１流量制御の油圧制御回路としたことにより、構造が簡単で、小さなグラブバケットにも取り付けることができ、しかも、発熱を考慮してオイルタンクおよび形状寸法を大きくする必要がなくコンパクトにできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、タイマの設定時間を、１秒〜８秒に設定したことにより、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
すなわち、ポンプの吐出圧力が圧力スイッチの設定圧に達したら所定時間経過後に電磁式の方向切換弁が中立状態に切り換えられ、ポンプ吐出油は油タンクとの間で１．５ＭＰａ程度の最小吐出圧かつ最少吐出量で循環されるので、ポンプ吐出口から方向切換弁に至る管路には最小吐出圧が作用する。このため、例えば、ポンプからのリークや、方向切換弁のスプールなどからのリークを少なくすることができ、このリークに伴う発熱を防止することができ、より一層の作動油の発熱低減を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第２の方向切換弁を、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁としたことにより、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、第２の方向切換弁を、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁としたことにより、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１の実施形態]
本発明の第１の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るグラブバケットの正面図、図２は、このグラブバケットの右側面図、図３は、本実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図、図４は、図３の油圧制御回路に適用される可変吐出量（可変容量）型の油圧ポンプの作動原理を示す油圧回路図である。
なお、ここで言う方向切換弁１１Ａ、方向切換弁１１Ｃは、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１の方向切換弁、第２の方向切換弁に相当する。
【００１６】
本発明に適用されるグラブバケットの全体構造について図１、図２を参照して説明する。
グラブバケット３０は、図２に示すように、ガーダ３１の下部に支持固定された軸３１ａに、上部を回動自在に枢支されて取り付けられた左右一対のバケット３２,３２（図１参照）と、このバケット３２の軸３１ａよりも上方で、バケット３２の上端部において左右のバケット３２,３２（図１参照）の間に両端をピンにより回動自在に枢支されて掛け渡たされたバケット開閉用の油圧シリンダ１５,１５と、ガーダ３１の上部に設置された油圧ポンプユニット３から主要部が構成されている。
【００１７】
油タンク１は、油圧ポンプ１９の下方に設けられている。連結リンク３３は、左右のバケット３２,３２（図１参照）の間にあって、連結リンク３３の両端がピンで回動自在に枢支されて取り付けられ、一対のバケット３２,３２を縦中心線に対して対称に開閉させる。爪３２ａ,３２ａは、バケット３２の底部に設けられており、バケット３２が閉じたときに、爪３２ａ,３２ａが互いに噛み合わされている。
バッファ３４は、バケット３２の両側面に取り付けられたタイヤなどの弾性体で構成され、グラブバケット３０が壁などに衝突したときでも衝撃を吸収可能に設けられている。
【００１８】
吊下材３５は、ガーダ３１に固着されて設けられている。この吊下材３５に取り付けられた図示しない吊下金具を介してワイヤロープがクレーンに連結されている。これによって、グラブバケット３０は、吊り上げられ、または、吊り下げられる。
キャブタイヤケーブル３７は、可変容量（可変吐出量）型の油圧ポンプ１９を駆動する電動機４、油圧ポンプユニット３に内蔵されている方向切換弁へ電気を供給するためのものである。
油圧ポンプユニット３は、外部から掴み物としてのごみなどが侵入しないように周囲をパネル６で囲まれている。プロテクター（カバー）３６は、油圧ポンプユニット３などを周囲から保護する。
【００１９】
このような構成により、図１に示すように、バケット３２,３２の開口は、方向切換弁が切り換わると、油圧シリンダ１５のシリンダロッドが収縮し、左のバケット３２に設けられた油圧シリンダ１５の左端部のピンＰ１は軸３１ａを中心に円弧を描きながらピンＰ２に移動する。また、同様に右のバケット３２に設けられた油圧シリンダ１５の右端部のピンＰ３は、軸３１ａを中心に円弧を描きながらピン４に移動する。そして、左右一対のバケット３２,３２が、軸３１ａ,３１ａを回動中心として縦中心線に対して対称に回動されて開閉される。
グラブバケット３０では、バケット３２,３２が全閉状態を実線で示し、全開状態を２点鎖線で示している。そして、バケット３２,３２が完全に閉じられた状態では、左右のバケットの先端に設けられている爪３２ａ,３２ａが噛み合わされている。
【００２０】
次に、グラブバケット３０に適用されるバケット３２を開閉制御する油圧制御回路１００の構成を図３に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態の油圧制御回路１００において、油圧ポンプ１９として可変吐出量型（容量可変型）の油圧ポンプが適用されている。以下、可変吐出量型の油圧ポンプを、油圧ポンプと称す。
方向切換弁１１として、方向切換弁（第1の方向切換弁）１１Ａと、方向切換弁１１Ａのパイロット切換弁（方向切換弁）１１Ｂとからなる電磁切換弁を適用している。
また、油圧制御回路１００には、バケット開閉用の油圧シリンダ１５が接続され、この油圧シリンダ１５は、油圧ポンプ１９の吐出管５に連結されている。この吐出管５には、方向切換弁１１が設けられており、この方向切換弁１１は、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａとロッド側室１５ｂに切換供給するように構成されている。
また、本実施形態では、メインの方向切換弁１１ＡのＰポートから油圧ポンプ１９の吐出管５に通じるＰポートラインには、逆止弁（チェック弁）１８が介装されており、圧油の逆流を防止している。
【００２１】
方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａと油圧ポンプ１９との間の吐出管５には、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６と、この圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ２０とが設けられている。
また、圧力スイッチ１６と油圧ポンプ１９との間の吐出管５には、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａとともに、タイマ２０の設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁１１Ｃとが設けられている。他に、油圧ポンプ１９のドレン管１７、タンクライン１０に介装されたリターンフィルタ２１が設けられ、吐出圧力油は、油タンク１へ循環する。
【００２２】
油圧ポンプ１９の吐出管５からは管路７が分岐され、管路７は末端をパイロット切換弁１１ＢのＰポートに接続されている。また、逆止弁１８と方向切換弁１１との間の吐出管５には、管路７の分岐点より上流位置において、圧力スイッチ１６が設けられている。
この圧力スイッチ１６は、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力（１８ＭＰａ）まで昇圧したことを検出するためのものである。この圧力スイッチ１６には、圧力スイッチ１６が１８ＭＰａを検出したときに出力する信号を受けて計時を開始するタイマ２０が接続されている。このタイマ２０は、計時を開始して２秒後（１〜８秒に設定可能）に信号を出力するように設定されている。
【００２３】
次に、油圧制御回路１００の動作を図３に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達したときに、油圧ポンプ５の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力された信号を受けて、方向切換弁１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換わる。方向切換弁１１ＢのＰポートがブロックされ、ＡポートおよびＢポートはＴポートに接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。方向切換弁１１Ａが中立状態に切り換わることによって、方向切換弁１１ＡのＰＴポートがブロックされる。方向切換弁１１Ｃは、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の状態に切り換えられる。また、方向切換弁１１Ｃにタンデムセンタ方式の方向切換弁を用いた場合には、中立状態では圧油はＰＴポート間でリターンする。
すなわち、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって、圧力スイッチ１６が作動し、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａが中立状態となりＰ,Ｔポートがブロックされ、同時に、タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第２の方向切換弁）１１Ｃも中立状態となる。
このように、油圧制御回路１００において、第１の方向切換弁１１Ａおよび第２の方向切換弁１１Ｃを中立状態に切り換えることにより、第２の方向切換弁１１ＣがＰＴポート間のみ連通する無負荷回路を構成して、吐出圧は自動的に低くなる。すなわち、配管抵抗分だけの、ほぼ無負荷回路が構成され、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油タンク１との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させる。
【００２４】
図４は、図３に記載の油圧ポンプを示す拡大油圧回路図である。
ここで、図４に基づいて本発明の油圧制御回路に適用される可変吐出量型の油圧ポンプ１９について説明する。
油圧ポンプ１９は、プランジャポンプである油圧ポンプ本体１９ａと、可変吐出量を可能にするための制御ピストン２５、吐出圧を制御するリリーフバルブ２６、方向切換弁２７などによる吐出量制御機構１９ｂとから構成されている。
可変吐出量型の油圧ポンプ本体１９ａは、アキシャル型固定斜板式のピストンポンプ（プランジャポンプ）を用いた。油圧ポンプ本体１９ａは、良く知られた油圧ポンプ本体であり、その構造図示は省略する。このプランジャポンプ（ピストンポンプ）は、駆動軸の回転でシリンダブロックが回転し、斜板の角度に応じてシリンダ内のプランジャ（ピストン）を往復運動させ、油の吸い込みと吐き出しを行なう構造で、シリンダブロックが軸とともに回転する。プランジャがシリンダブロックの中心線と平行に往復運動する形式のポンプで、斜板はカムの働きをする。プランジャと斜板（カムプレート）とが、ある角度を形成していて、駆動軸と一体となったシリンダブロックが回転運動すると、プランジャが斜板に沿って往復運動をして、ポンプとして作用する。この斜板の角度を調節することで、吐出量が可変される。そして、駆動軸を電動機により回転駆動すると、各々のピストンがシリンダブロックのシリンダ内で摺動して往復動し、油の吸い込み、吐き出しを行なう。このとき、斜板の傾斜角を変えることにより、ピストンの移動距離（ストローク）が変わり吐出量を増減することができる。すなわち、斜板の傾斜角を大きくするとピストンのストロークが大きくなり吐出量を大きくすることができ、逆に斜板の傾斜角を小さくすれば吐出量を小さくすることができる。斜板の傾斜角と駆動軸の軸線とを直交させれば、吐出量はほぼゼロとすることができる。
【００２５】
また、アキシャル形斜軸式（コネクチングロッド式）のピストンポンプ（プランジャポンプ）を用いても良い。この斜軸式は、駆動軸に対して傾斜したシリンダブロックが駆動軸とともに回転することによってピストンがシリンダ穴に対して往復運動し、ポンプ作用が行なわれる。
【００２６】
図４に示すように、吐出量制御機構１９ｂは、制御ピストン２５を備えており、この制御ピストン２５は、油圧ポンプ１９内部に摺動自在に設けられ、油圧ポンプ１９の吐出量を制御する斜板（図略）の傾斜角を変え得るように構成されている。
【００２７】
例えば、バケット３２（図１、図２参照）が閉じる途中や開く途中など、ポンプ吐出圧が所定の設定圧力以下の場合は、ポンプ吐出側の圧油は管路２２を通って制御ピストン２５の小径側２５ｂにのみ作用し、油圧ポンプ１９は、シリンダブロックが最大傾斜角位置に保持され、最大吐出量に保たれる。
一方、バケット３２が閉じ切ったときや開き切ったときなど、ポンプ吐出圧が設定圧力以上になると、制御ピストン２５の大径側２５ａにも管路２２を通してパイロット圧が作用し、斜板の傾斜角が減少し、吐出量が減少させられる。ここで設定圧力とは、制御ピストン２５に備えられたスプリングによって決まるもので、適宜、調節可能である。
【００２８】
このように、油圧ポンプ本体１９ａと吐出量制御機構１９ｂとで構成された可変容量型の油圧ポンプ１９は、一定圧力保持制御特性を有しており、可変容量型の油圧ポンプ１９は、斜板の最大傾斜角度に応じた最大油量を油圧回路に送り込む。
次に、ポンプ吐出圧、すなわち、バケット開閉用の油圧シリンダ１５（図１参照）の作動圧力が、圧力スイッチ１６の設定圧力ＰＳ（ここでは、１８ＭＰａに設定している）を越えると、この圧力スイッチ１６から信号が出力され、タイマ２０は、計時を開始し、計時を開始して２秒後（１〜８秒に設定可能）に信号を出力する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換えられる。
【００２９】
本実施形態では圧力スイッチ１６が１８ＭＰａの設定圧力に達した２秒後に方向切換弁１１ＣのＰ−Ｔポートを通して無負荷回路が形成されるため、ポンプ吐出口から方向切換弁１１Ｃに至る管路には最小吐出圧が作用する。このため、例えば、油圧ポンプ１９の内部リーク（漏れ）や方向切換弁１１Ａのスプールなどからのリークが少なくなり、このリークに伴う発熱が防止され、より一層の作動油の発熱低減効果を得ることができる。さらに、圧力および流量が1段階の１圧力１流量の油圧制御回路であるため、シンプルな構成にできる。
また、方向切換弁１１Ｃは、中立状態ではＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であり（中立状態では常にＰＴポート間でリターンする構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であっても良い）、圧油との摩擦による損失がない無負荷回路が構成され、熱エネルギーに変換されることもない。これにより、油圧ポンプ１９から吐出された吐出圧力油は、油タンク１へ最小吐出圧（約１.５ＭＰａ）かつ最少吐出量で循環する。
【００３０】
このように、例えば、グラブバケットが荷を掴んで閉じ切ったときや、荷を放つときのグラブバケットが開き切ったときなど、グラブバケットに負荷が増大する。このとき、ポンプ吐出圧が圧力スイッチの設定圧力を越えると、タイマが作動した時点で油圧ポンプは、無負荷回路によって最小吐出圧かつ最少吐出量となるため、ポンプの所要動力を節約して最小とすることができる。このため、リリーフ弁などの圧力制御弁を備えた回路のように圧油をリリーフ作動させるようなことはなく、油温の上昇を大きく削減させることができる。その結果、ポンプ駆動用の原動機が電動機である場合には、発熱・昇温や消費電力を大きく抑制することができ、原動機がディーゼルエンジンなどのエンジンである場合には燃料消費量を抑制することができる。
従って、たとえ油圧ポンプユニット、すなわち、油圧制御回路が密閉構造とされているような場合であっても、あるいは、油圧式グラブバケットが追い掴み運転を多用するような場合であっても、油圧制御回路の連続運転が可能となり、気温が上昇する夏場でも、若しくは、高い気温の雰囲気中においても、油圧式のグラブバケットの連続運転が確実にできる。
【００３１】
このように、本実施形態の油圧制御回路１００は、圧力スイッチ１６で吐出圧を制御する可変容量型の油圧ポンプ１９を採用し、バケット３２の開閉動作において、無負荷回路を構成させることにより、従来の固定（定吐出容量）ポンプと圧力制御弁としてのリリーフ弁を採用した油圧回路に比べて、および、可変吐出量型のポンプをデッドヘッドさせただけの油圧回路に比べて、確実に温度上昇を抑制することができる。このため、閉じ切り時や開き切り時の作動油の発生熱量を大幅に削減させることができる。その結果、油温を１０℃下げることができた。このような油圧制御回路を用いたグラブバケットを適用する分野では、連続運転中の油温を１０℃低くすることは、大変なことであり、極めて大きな効果を得ることができた。
【００３２】
[第２の実施形態]
本発明の第２の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、第２実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧回路図である。
なお、第２の実施形態に係るグラブバケットが、第１の実施形態に係るグラブバケットの構成と同一な箇所は、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように、方向切換弁１１ＡのＰポートは圧力スイッチ１６の下流側で吐出管５に接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。Ａポートは、油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａに接続され、Ｂポートは、カウンタバランス弁２４を介して油圧シリンダ１５のロッド側室１５ｂに接続されている。
方向切換弁１１ＣのＰポートは圧力スイッチ１６の上流側で吐出管５に接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。Ａポート、Ｂポートは、方向切換弁１１Ａのパイロット圧を制御するように各々電磁弁側に接続されている。
【００３４】
次に、油圧制御回路２００の動作を図５に基づいて詳細に説明する。
図５に示すように、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達したときに、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力された信号を受けて、方向切換弁１１Ａ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換わる。方向切換弁１１Ａが中立状態に切り換わることによって、方向切換弁１１ＡのＰＴポートがブロックされる。方向切換弁１１Ｃは、中立状態でオープンセンタ方式に切り換えられ、吐出管５から方向切換弁１１ＣのＰポートへ流入した圧油は、Ｔポートを経由して油タンク１へ循環する。すなわち、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって、圧力スイッチ１６が作動し、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａが中立状態となりＰ,Ｔポートがブロックされ、同時に、タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第２の方向切換弁）１１Ｃも中立状態となる。
このように、油圧制御回路２００において、第１の方向切換弁１１Ａおよび第２の方向切換弁１１Ｃを中立状態に切り換えることにより、第２の方向切換弁１１ＣがＰＴポート間のみ連通するほぼ無負荷回路を構成して、吐出圧は自動的に低くなる。すなわち、配管抵抗分だけの、ほぼ無負荷回路が構成され、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油タンク１との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させる。
【００３５】
また、以上の実施形態では、バケット形式は図１、２に示されるものについて説明したが、本発明はこれに限らずあらゆる形式のバケットを備えた油圧式グラブバケットに適用することができる。
【００３６】
また、以上の実施形態では、荷（掴み物）としては都市ごみなどのごみについて説明したが、これに限られるものでなく、燃焼灰、ヘドロなど、その他種々の掴み物に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るグラブバケットの正面図である。
【図２】本実施形態に係るグラブバケットの右側面図である。
【図３】第１の実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図である。
【図４】図３の油圧制御回路に適用される可変吐出量（可変容量）型の油圧ポンプの作動原理を示す油圧回路図である。
【図５】第２の実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図である。
【図６】従来例に係るグラブバケットに適用される油圧回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 油タンク
２ 吸油管
３ 油圧ポンプユニット
４ 電動機
５ 吐出管
６ パネル
７,１２,２２ 管路
１０ タンクライン
１１,２７ 方向切換弁
１１Ａ 方向切換弁（第１の方向切換弁）
１１Ｂ 方向切換弁（パイロット切換弁）
１１Ｃ 方向切換弁（第２の方向切換弁）
１５ 油圧シリンダ
１６ 圧力スイッチ
１７ ドレン管
１８ チェック弁
１９ 油圧ポンプ
１９ａ 油圧ポンプ本体
１９ｂ 吐出量制御機構
２０ タイマ
２１ リターンフィルタ
２４ カウンタバランス弁
２５ 制御ピストン
２５ａ 大径側
２５ｂ 小径側
２６ リリーフバルブ
２８ 注油口付エアブリーザ
３０ グラブバケット
３１ ガーダ
３１ａ 軸
３２ バケット
３２ａ 爪
３３ 連結リンク
３４ バッファ
３５ 吊下材
３６ プロテクトカバー
３７ キャブタイヤケーブル
３８ サイド軸受
１００,２００ 油圧制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラブバケットの油圧制御回路に関し、特に、作動油の発熱や昇温などを確実に抑制するグラブバケットの油圧制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
このグラブバケットは、油圧力でバケットを開閉し、索式バケットに比べて軽量で、あらゆるバラ物を確実に、しかも、大量に掴むことができるため、多くの清掃工場や、都市ゴミ焼却用の天井クレーンなどの型式に使用されている。
図６は、従来例に係るグラブバケットの油圧制御回路である。図６に示すように、可変容量型ピストンポンプ（油圧ポンプ）２３０は内部に組み込まれた斜板の角度により容量が可変される。この油圧ポンプ２３０は、電動機２３２により一定回転で駆動されて、圧油をチェックバルブ２３４および方向切換弁２３６を介してグラブバケット駆動用油圧シリンダ２２２,２２４に供給する。方向切換弁２３６のソレノイドＳｏｌ.ａが励磁されて、位置２３６ａに切り換わると、シリンダ２２２,２２４は伸張して、グラブバケット２１０は閉じられる。また、ソレノイドＳｏｌ.ｂが励磁されて、位置２３６ｂに切り換わると、シリンダ２２２,２２４は短縮して、グラブバケット２１０は開かれる。なお、図６に示すグラブバケット２１０は、シリンダ２２２,２２４が短縮して、グラブバケット２１０が開かれている状態にある。
また、方向切換弁２３６が中立位置２３６ｃに接続されると、シリンダ２２２,２２４への圧油の供給は停止され、シリンダ２２２,２２４の動作は停止される。ここでは、方向切換弁２３６にセンターバイパス形を用いているので、中立位置２３６ｃでは、圧油は流路２３７を通って油タンク２３９へ戻される。
【０００３】
可変容量型ピストンポンプ２３０の吐出圧Ｐとそのときの吐出量Ｑについて説明する。Ｐ１圧力設定器２３８は、吐出圧Ｐ１を設定するもので、可変容量型ピストンポンプ２３０内に組み込まれたものである。Ｐ２圧力設定器（外部コンペンセータ）２４０は、吐出圧Ｐ２を設定するものである。シリンダ２４２は、可変容量型ピストンポンプ２３０内の容量可変用斜板の角度を可変制御するものである。シリンダ２４４は、Ｐ１圧力設定器２３８により制御されて、伸張したときロッド２４３を介してシリンダ２４２を作動させ、短縮したときロッド２４３を介してシリンダ２４２から圧油を抜き取ってシリンダ２４２を制御し、可変容量型ピストンポンプ２３０内の容量可変用斜板の角度を可変制御するものである。
例えば、吐出圧ＰをＰ１＝１４.０ＭＰａ、Ｐ２＝１７.５ＭＰａ、吐出量ＱをＱ１＝１１６Ｌ／ｍｉｎ（全吐出量）、Ｑ２＝４０Ｌ／ｍｉｎ、Ｑ３＝４Ｌ／ｍｉｎとした場合、可変容量ポンプ２３０の吐出圧Ｐが、０＜Ｐ＜Ｐ１の小さな値のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ１（全吐出量）とし、吐出圧ＰがＰ１＜Ｐ＜Ｐ２のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ２とし、吐出圧ＰがＰ２のときは、吐出量ＱをＱ＝Ｑ３として、吐出圧Ｐが大きくなるにしたがって吐出量Ｑを減少させるようにしている。このように、Ｐ１圧力設定器２３８とＰ２圧力設定器（外部コンペンセータ）２４０によって、容量可変用斜板の角度が可変制御され、吐出量Ｑは２圧力２流量で制御される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−５５０９０号公報（第２〜第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、清掃工場のゴミを投入・攪拌する際に使用されるグラブバケット２１０は、２４時間３６５日を稼働するうえ、掴みの過程で２〜３回の掴み直し（追い掴み）を自動的に行なっており、油圧回路における作動油の発熱や昇温という問題があった。
また、作動油が発熱・昇温した場合に、アラームの鳴動や作動を停止する機能が組み込まれており、外気温が高い場合など作動油が昇温して作動が停止され、連続作業ができずに油温が下がるまで運転を待機したり、別な装置と入れ替えたりするなど、大変な作業を要していた。そのため、対策が望まれていた。
また、油圧回路は、２圧力２流量で制御されているため構造が複雑であり、簡単な構成の油圧制御回路が望まれていた。
【０００５】
そこで、本発明は、前記課題を解決するために創案したものであり、簡単な構造で作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にするグラブバケットの油圧制御回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明のうち請求項１に記載の発明は、バケット開閉用の油圧シリンダと、この油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと、この油圧ポンプの吐出管に連結され、圧油を前記油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室に切換供給し、前記油圧シリンダの作動方向を切り換える第1の方向切換弁とを有し、前記油圧ポンプの吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプの吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路であって、前記第１の方向切換弁と前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチと、前記圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマと、前記タイマの設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁と、前記圧力スイッチと前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記タイマの設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁とを備え、前記第１の方向切換弁および前記第２の方向切換弁を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を油タンクとの間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記タイマの設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記第２の方向切換弁が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路であって、前記第２の方向切換弁が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする。
なお、中立状態とは、必ずしも方向切換弁の中立位置とは限らず、吐出油が抵抗無く（抵抗の低い状態で）循環すれば、他の切り換え位置を用いて切り換えるようにしても構わない。
【発明の効果】
【００１０】
以上の説明から明らかなように、本発明は特許請求の範囲に記載したような構成にしたので次のような優れた効果が奏される。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマによって設定された時間に、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。これにより、バケットが追い掴み運転を多用するような場合であっても、油圧制御回路の連続運転が可能となり、気温が上昇する夏場でも、若しくは、高い気温の雰囲気中においても、油圧式のグラブバケットの連続運転が確実にできる。
また、１圧力１流量制御の油圧制御回路としたことにより、構造が簡単で、小さなグラブバケットにも取り付けることができ、しかも、発熱を考慮してオイルタンクおよび形状寸法を大きくする必要がなくコンパクトにできる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、タイマの設定時間を、１秒〜８秒に設定したことにより、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
すなわち、ポンプの吐出圧力が圧力スイッチの設定圧に達したら所定時間経過後に電磁式の方向切換弁が中立状態に切り換えられ、ポンプ吐出油は油タンクとの間で１．５ＭＰａ程度の最小吐出圧かつ最少吐出量で循環されるので、ポンプ吐出口から方向切換弁に至る管路には最小吐出圧が作用する。このため、例えば、ポンプからのリークや、方向切換弁のスプールなどからのリークを少なくすることができ、このリークに伴う発熱を防止することができ、より一層の作動油の発熱低減を図ることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、第２の方向切換弁を、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁としたことにより、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、第２の方向切換弁を、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁としたことにより、第1、第２の方向切換弁が同時に中立状態に切り換わることによって無負荷回路を構成して、油圧ポンプの吐出油を油タンクとの間で最小吐出圧かつ最少吐出量で循環させ、作動油の発熱や昇温を確実に抑制して連続作業を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
[第１の実施形態]
本発明の第１の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るグラブバケットの正面図、図２は、このグラブバケットの右側面図、図３は、本実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図、図４は、図３の油圧制御回路に適用される可変吐出量（可変容量）型の油圧ポンプの作動原理を示す油圧回路図である。
なお、ここで言う方向切換弁１１Ａ、方向切換弁１１Ｃは、それぞれ特許請求の範囲に記載の第１の方向切換弁、第２の方向切換弁に相当する。
【００１６】
本発明に適用されるグラブバケットの全体構造について図１、図２を参照して説明する。
グラブバケット３０は、図２に示すように、ガーダ３１の下部に支持固定された軸３１ａに、上部を回動自在に枢支されて取り付けられた左右一対のバケット３２,３２（図１参照）と、このバケット３２の軸３１ａよりも上方で、バケット３２の上端部において左右のバケット３２,３２（図１参照）の間に両端をピンにより回動自在に枢支されて掛け渡たされたバケット開閉用の油圧シリンダ１５,１５と、ガーダ３１の上部に設置された油圧ポンプユニット３から主要部が構成されている。
【００１７】
油タンク１は、油圧ポンプ１９の下方に設けられている。連結リンク３３は、左右のバケット３２,３２（図１参照）の間にあって、連結リンク３３の両端がピンで回動自在に枢支されて取り付けられ、一対のバケット３２,３２を縦中心線に対して対称に開閉させる。爪３２ａ,３２ａは、バケット３２の底部に設けられており、バケット３２が閉じたときに、爪３２ａ,３２ａが互いに噛み合わされている。
バッファ３４は、バケット３２の両側面に取り付けられたタイヤなどの弾性体で構成され、グラブバケット３０が壁などに衝突したときでも衝撃を吸収可能に設けられている。
【００１８】
吊下材３５は、ガーダ３１に固着されて設けられている。この吊下材３５に取り付けられた図示しない吊下金具を介してワイヤロープがクレーンに連結されている。これによって、グラブバケット３０は、吊り上げられ、または、吊り下げられる。
キャブタイヤケーブル３７は、可変容量（可変吐出量）型の油圧ポンプ１９を駆動する電動機４、油圧ポンプユニット３に内蔵されている方向切換弁へ電気を供給するためのものである。
油圧ポンプユニット３は、外部から掴み物としてのごみなどが侵入しないように周囲をパネル６で囲まれている。プロテクター（カバー）３６は、油圧ポンプユニット３などを周囲から保護する。
【００１９】
このような構成により、図１に示すように、バケット３２,３２の開口は、方向切換弁が切り換わると、油圧シリンダ１５のシリンダロッドが収縮し、左のバケット３２に設けられた油圧シリンダ１５の左端部のピンＰ１は軸３１ａを中心に円弧を描きながらピンＰ２に移動する。また、同様に右のバケット３２に設けられた油圧シリンダ１５の右端部のピンＰ３は、軸３１ａを中心に円弧を描きながらピン４に移動する。そして、左右一対のバケット３２,３２が、軸３１ａ,３１ａを回動中心として縦中心線に対して対称に回動されて開閉される。
グラブバケット３０では、バケット３２,３２が全閉状態を実線で示し、全開状態を２点鎖線で示している。そして、バケット３２,３２が完全に閉じられた状態では、左右のバケットの先端に設けられている爪３２ａ,３２ａが噛み合わされている。
【００２０】
次に、グラブバケット３０に適用されるバケット３２を開閉制御する油圧制御回路１００の構成を図３に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態の油圧制御回路１００において、油圧ポンプ１９として可変吐出量型（容量可変型）の油圧ポンプが適用されている。以下、可変吐出量型の油圧ポンプを、油圧ポンプと称す。
方向切換弁１１として、方向切換弁（第1の方向切換弁）１１Ａと、方向切換弁１１Ａのパイロット切換弁（方向切換弁）１１Ｂとからなる電磁切換弁を適用している。
また、油圧制御回路１００には、バケット開閉用の油圧シリンダ１５が接続され、この油圧シリンダ１５は、油圧ポンプ１９の吐出管５に連結されている。この吐出管５には、方向切換弁１１が設けられており、この方向切換弁１１は、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａとロッド側室１５ｂに切換供給するように構成されている。
また、本実施形態では、メインの方向切換弁１１ＡのＰポートから油圧ポンプ１９の吐出管５に通じるＰポートラインには、逆止弁（チェック弁）１８が介装されており、圧油の逆流を防止している。
【００２１】
方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａと油圧ポンプ１９との間の吐出管５には、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６と、この圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ２０とが設けられている。
また、圧力スイッチ１６と油圧ポンプ１９との間の吐出管５には、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａとともに、タイマ２０の設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁１１Ｃとが設けられている。他に、油圧ポンプ１９のドレン管１７、タンクライン１０に介装されたリターンフィルタ２１が設けられ、吐出圧力油は、油タンク１へ循環する。
【００２２】
油圧ポンプ１９の吐出管５からは管路７が分岐され、管路７は末端をパイロット切換弁１１ＢのＰポートに接続されている。また、逆止弁１８と方向切換弁１１との間の吐出管５には、管路７の分岐点より上流位置において、圧力スイッチ１６が設けられている。
この圧力スイッチ１６は、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力（１８ＭＰａ）まで昇圧したことを検出するためのものである。この圧力スイッチ１６には、圧力スイッチ１６が１８ＭＰａを検出したときに出力する信号を受けて計時を開始するタイマ２０が接続されている。このタイマ２０は、計時を開始して２秒後（１〜８秒に設定可能）に信号を出力するように設定されている。
【００２３】
次に、油圧制御回路１００の動作を図３に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達したときに、油圧ポンプ５の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力された信号を受けて、方向切換弁１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換わる。方向切換弁１１ＢのＰポートがブロックされ、ＡポートおよびＢポートはＴポートに接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。方向切換弁１１Ａが中立状態に切り換わることによって、方向切換弁１１ＡのＰＴポートがブロックされる。方向切換弁１１Ｃは、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の状態に切り換えられる。また、方向切換弁１１Ｃにタンデムセンタ方式の方向切換弁を用いた場合には、中立状態では圧油はＰＴポート間でリターンする。
すなわち、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって、圧力スイッチ１６が作動し、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａが中立状態となりＰ,Ｔポートがブロックされ、同時に、タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第２の方向切換弁）１１Ｃも中立状態となる。
このように、油圧制御回路１００において、第１の方向切換弁１１Ａおよび第２の方向切換弁１１Ｃを中立状態に切り換えることにより、第２の方向切換弁１１ＣがＰＴポート間のみ連通する無負荷回路を構成して、吐出圧は自動的に低くなる。すなわち、配管抵抗分だけの、ほぼ無負荷回路が構成され、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油タンク１との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させる。
【００２４】
図４は、図３に記載の油圧ポンプを示す拡大油圧回路図である。
ここで、図４に基づいて本発明の油圧制御回路に適用される可変吐出量型の油圧ポンプ１９について説明する。
油圧ポンプ１９は、プランジャポンプである油圧ポンプ本体１９ａと、可変吐出量を可能にするための制御ピストン２５、吐出圧を制御するリリーフバルブ２６、方向切換弁２７などによる吐出量制御機構１９ｂとから構成されている。
可変吐出量型の油圧ポンプ本体１９ａは、アキシャル型固定斜板式のピストンポンプ（プランジャポンプ）を用いた。油圧ポンプ本体１９ａは、良く知られた油圧ポンプ本体であり、その構造図示は省略する。このプランジャポンプ（ピストンポンプ）は、駆動軸の回転でシリンダブロックが回転し、斜板の角度に応じてシリンダ内のプランジャ（ピストン）を往復運動させ、油の吸い込みと吐き出しを行なう構造で、シリンダブロックが軸とともに回転する。プランジャがシリンダブロックの中心線と平行に往復運動する形式のポンプで、斜板はカムの働きをする。プランジャと斜板（カムプレート）とが、ある角度を形成していて、駆動軸と一体となったシリンダブロックが回転運動すると、プランジャが斜板に沿って往復運動をして、ポンプとして作用する。この斜板の角度を調節することで、吐出量が可変される。そして、駆動軸を電動機により回転駆動すると、各々のピストンがシリンダブロックのシリンダ内で摺動して往復動し、油の吸い込み、吐き出しを行なう。このとき、斜板の傾斜角を変えることにより、ピストンの移動距離（ストローク）が変わり吐出量を増減することができる。すなわち、斜板の傾斜角を大きくするとピストンのストロークが大きくなり吐出量を大きくすることができ、逆に斜板の傾斜角を小さくすれば吐出量を小さくすることができる。斜板の傾斜角と駆動軸の軸線とを直交させれば、吐出量はほぼゼロとすることができる。
【００２５】
また、アキシャル形斜軸式（コネクチングロッド式）のピストンポンプ（プランジャポンプ）を用いても良い。この斜軸式は、駆動軸に対して傾斜したシリンダブロックが駆動軸とともに回転することによってピストンがシリンダ穴に対して往復運動し、ポンプ作用が行なわれる。
【００２６】
図４に示すように、吐出量制御機構１９ｂは、制御ピストン２５を備えており、この制御ピストン２５は、油圧ポンプ１９内部に摺動自在に設けられ、油圧ポンプ１９の吐出量を制御する斜板（図略）の傾斜角を変え得るように構成されている。
【００２７】
例えば、バケット３２（図１、図２参照）が閉じる途中や開く途中など、ポンプ吐出圧が所定の設定圧力以下の場合は、ポンプ吐出側の圧油は管路２２を通って制御ピストン２５の小径側２５ｂにのみ作用し、油圧ポンプ１９は、シリンダブロックが最大傾斜角位置に保持され、最大吐出量に保たれる。
一方、バケット３２が閉じ切ったときや開き切ったときなど、ポンプ吐出圧が設定圧力以上になると、制御ピストン２５の大径側２５ａにも管路２２を通してパイロット圧が作用し、斜板の傾斜角が減少し、吐出量が減少させられる。ここで設定圧力とは、制御ピストン２５に備えられたスプリングによって決まるもので、適宜、調節可能である。
【００２８】
このように、油圧ポンプ本体１９ａと吐出量制御機構１９ｂとで構成された可変容量型の油圧ポンプ１９は、一定圧力保持制御特性を有しており、可変容量型の油圧ポンプ１９は、斜板の最大傾斜角度に応じた最大油量を油圧回路に送り込む。
次に、ポンプ吐出圧、すなわち、バケット開閉用の油圧シリンダ１５（図１参照）の作動圧力が、圧力スイッチ１６の設定圧力ＰＳ（ここでは、１８ＭＰａに設定している）を越えると、この圧力スイッチ１６から信号が出力され、タイマ２０は、計時を開始し、計時を開始して２秒後（１〜８秒に設定可能）に信号を出力する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換えられる。
【００２９】
本実施形態では圧力スイッチ１６が１８ＭＰａの設定圧力に達した２秒後に方向切換弁１１ＣのＰ−Ｔポートを通して無負荷回路が形成されるため、ポンプ吐出口から方向切換弁１１Ｃに至る管路には最小吐出圧が作用する。このため、例えば、油圧ポンプ１９の内部リーク（漏れ）や方向切換弁１１Ａのスプールなどからのリークが少なくなり、このリークに伴う発熱が防止され、より一層の作動油の発熱低減効果を得ることができる。さらに、圧力および流量が1段階の１圧力１流量の油圧制御回路であるため、シンプルな構成にできる。
また、方向切換弁１１Ｃは、中立状態ではＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であり（中立状態では常にＰＴポート間でリターンする構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であっても良い）、圧油との摩擦による損失がない無負荷回路が構成され、熱エネルギーに変換されることもない。これにより、油圧ポンプ１９から吐出された吐出圧力油は、油タンク１へ最小吐出圧（約１.５ＭＰａ）かつ最少吐出量で循環する。
【００３０】
このように、例えば、グラブバケットが荷を掴んで閉じ切ったときや、荷を放つときのグラブバケットが開き切ったときなど、グラブバケットに負荷が増大する。このとき、ポンプ吐出圧が圧力スイッチの設定圧力を越えると、タイマが作動した時点で油圧ポンプは、無負荷回路によって最小吐出圧かつ最少吐出量となるため、ポンプの所要動力を節約して最小とすることができる。このため、リリーフ弁などの圧力制御弁を備えた回路のように圧油をリリーフ作動させるようなことはなく、油温の上昇を大きく削減させることができる。その結果、ポンプ駆動用の原動機が電動機である場合には、発熱・昇温や消費電力を大きく抑制することができ、原動機がディーゼルエンジンなどのエンジンである場合には燃料消費量を抑制することができる。
従って、たとえ油圧ポンプユニット、すなわち、油圧制御回路が密閉構造とされているような場合であっても、あるいは、油圧式グラブバケットが追い掴み運転を多用するような場合であっても、油圧制御回路の連続運転が可能となり、気温が上昇する夏場でも、若しくは、高い気温の雰囲気中においても、油圧式のグラブバケットの連続運転が確実にできる。
【００３１】
このように、本実施形態の油圧制御回路１００は、圧力スイッチ１６で吐出圧を制御する可変容量型の油圧ポンプ１９を採用し、バケット３２の開閉動作において、無負荷回路を構成させることにより、従来の固定（定吐出容量）ポンプと圧力制御弁としてのリリーフ弁を採用した油圧回路に比べて、および、可変吐出量型のポンプをデッドヘッドさせただけの油圧回路に比べて、確実に温度上昇を抑制することができる。このため、閉じ切り時や開き切り時の作動油の発生熱量を大幅に削減させることができる。その結果、油温を１０℃下げることができた。このような油圧制御回路を用いたグラブバケットを適用する分野では、連続運転中の油温を１０℃低くすることは、大変なことであり、極めて大きな効果を得ることができた。
【００３２】
[第２の実施形態]
本発明の第２の実施の形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、第２実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧回路図である。
なお、第２の実施形態に係るグラブバケットが、第１の実施形態に係るグラブバケットの構成と同一な箇所は、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように、方向切換弁１１ＡのＰポートは圧力スイッチ１６の下流側で吐出管５に接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。Ａポートは、油圧シリンダ１５のヘッド側室１５ａに接続され、Ｂポートは、カウンタバランス弁２４を介して油圧シリンダ１５のロッド側室１５ｂに接続されている。
方向切換弁１１ＣのＰポートは圧力スイッチ１６の上流側で吐出管５に接続され、Ｔポートは油タンク１に接続されている。Ａポート、Ｂポートは、方向切換弁１１Ａのパイロット圧を制御するように各々電磁弁側に接続されている。
【００３４】
次に、油圧制御回路２００の動作を図５に基づいて詳細に説明する。
図５に示すように、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達したときに、油圧ポンプ１９の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ１６から出力された信号を受けて、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力された信号を受けて、方向切換弁１１Ａ,１１Ｃは同時に中立状態に切り換わる。方向切換弁１１Ａが中立状態に切り換わることによって、方向切換弁１１ＡのＰＴポートがブロックされる。方向切換弁１１Ｃは、中立状態でオープンセンタ方式に切り換えられ、吐出管５から方向切換弁１１ＣのＰポートへ流入した圧油は、Ｔポートを経由して油タンク１へ循環する。すなわち、油圧ポンプ１９の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって、圧力スイッチ１６が作動し、タイマ２０が計時を開始する。タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第１の方向切換弁）１１Ａが中立状態となりＰ,Ｔポートがブロックされ、同時に、タイマ２０から出力される信号によって、方向切換弁（第２の方向切換弁）１１Ｃも中立状態となる。
このように、油圧制御回路２００において、第１の方向切換弁１１Ａおよび第２の方向切換弁１１Ｃを中立状態に切り換えることにより、第２の方向切換弁１１ＣがＰＴポート間のみ連通するほぼ無負荷回路を構成して、吐出圧は自動的に低くなる。すなわち、配管抵抗分だけの、ほぼ無負荷回路が構成され、油圧ポンプ１９から吐出された圧油を油タンク１との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させる。
【００３５】
また、以上の実施形態では、バケット形式は図１、２に示されるものについて説明したが、本発明はこれに限らずあらゆる形式のバケットを備えた油圧式グラブバケットに適用することができる。
【００３６】
また、以上の実施形態では、荷（掴み物）としては都市ごみなどのごみについて説明したが、これに限られるものでなく、燃焼灰、ヘドロなど、その他種々の掴み物に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係るグラブバケットの正面図である。
【図２】本実施形態に係るグラブバケットの右側面図である。
【図３】第１の実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図である。
【図４】図３の油圧制御回路に適用される可変吐出量（可変容量）型の油圧ポンプの作動原理を示す油圧回路図である。
【図５】第２の実施形態に係るグラブバケットに適用される油圧制御を示す油圧制御回路図である。
【図６】従来例に係るグラブバケットに適用される油圧回路図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 油タンク
２ 吸油管
３ 油圧ポンプユニット
４ 電動機
５ 吐出管
６ パネル
７,１２,２２ 管路
１０ タンクライン
１１,２７ 方向切換弁
１１Ａ 方向切換弁（第１の方向切換弁）
１１Ｂ 方向切換弁（パイロット切換弁）
１１Ｃ 方向切換弁（第２の方向切換弁）
１５ 油圧シリンダ
１６ 圧力スイッチ
１７ ドレン管
１８ チェック弁
１９ 油圧ポンプ
１９ａ 油圧ポンプ本体
１９ｂ 吐出量制御機構
２０ タイマ
２１ リターンフィルタ
２４ カウンタバランス弁
２５ 制御ピストン
２５ａ 大径側
２５ｂ 小径側
２６ リリーフバルブ
２８ 注油口付エアブリーザ
３０ グラブバケット
３１ ガーダ
３１ａ 軸
３２ バケット
３２ａ 爪
３３ 連結リンク
３４ バッファ
３５ 吊下材
３６ プロテクトカバー
３７ キャブタイヤケーブル
３８ サイド軸受
１００,２００ 油圧制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット開閉用の油圧シリンダと、
この油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと、
この油圧ポンプの吐出管に連結され、圧油を前記油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室に切換供給し、前記油圧シリンダの作動方向を切り換える第1の方向切換弁と
を有し、前記油圧ポンプの吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプの吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路であって、
前記第１の方向切換弁と前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチと、
前記圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマと、
前記タイマの設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁と、
前記圧力スイッチと前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記タイマの設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁と
を備え、
前記第１の方向切換弁および前記第２の方向切換弁を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を油タンクとの間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とするグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項２】
前記タイマの設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項３】
前記第２の方向切換弁が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項４】
前記第２の方向切換弁が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット開閉用の油圧シリンダ（１５）と、
この油圧シリンダ（１５）を駆動する油圧ポンプ（１９）と、
この油圧ポンプ（１９）の吐出管（５）に連結され、圧油を前記油圧シリンダ（１５）のヘッド側室（１５ａ）とロッド側室（１５ｂ）に切換供給し、前記油圧シリンダ（１５）の作動方向を切り換える第1の方向切換弁（１１Ａ）と、
前記第１の方向切換弁（１１Ａ）と前記油圧ポンプ（１９）との間の前記吐出管（５）に設けられ、前記油圧ポンプ（１９）の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ（１６）と、
前記圧力スイッチ（１６）から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ（２０）と、
前記タイマ（２０）の設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁（１１Ａ）と、
を有し、前記油圧ポンプ（１９）の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプ（１９）の吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路（１００）において、
前記圧力スイッチ（１６）と前記油圧ポンプ（１９）との間の前記吐出管（５）に設けられ、前記タイマ（２０）の設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁（１１Ｃ）とを備え、
前記第１の方向切換弁（１１Ａ）および前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプ（１９）から吐出された圧油を油タンク（１）との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とするグラブバケットの油圧制御回路（１００）。
【請求項２】
前記タイマ（２０）の設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【請求項３】
前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【請求項４】
前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【請求項１】
バケット開閉用の油圧シリンダと、
この油圧シリンダを駆動する油圧ポンプと、
この油圧ポンプの吐出管に連結され、圧油を前記油圧シリンダのヘッド側室とロッド側室に切換供給し、前記油圧シリンダの作動方向を切り換える第1の方向切換弁と
を有し、前記油圧ポンプの吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプの吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路であって、
前記第１の方向切換弁と前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記油圧ポンプの吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチと、
前記圧力スイッチから出力された信号を受けて計時を開始するタイマと、
前記タイマの設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁と、
前記圧力スイッチと前記油圧ポンプとの間の前記吐出管に設けられ、前記タイマの設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁と
を備え、
前記第１の方向切換弁および前記第２の方向切換弁を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプから吐出された圧油を油タンクとの間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とするグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項２】
前記タイマの設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項３】
前記第２の方向切換弁が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【請求項４】
前記第２の方向切換弁が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケットの油圧制御回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット開閉用の油圧シリンダ（１５）と、
この油圧シリンダ（１５）を駆動する油圧ポンプ（１９）と、
この油圧ポンプ（１９）の吐出管（５）に連結され、圧油を前記油圧シリンダ（１５）のヘッド側室（１５ａ）とロッド側室（１５ｂ）に切換供給し、前記油圧シリンダ（１５）の作動方向を切り換える第1の方向切換弁（１１Ａ）と、
前記第１の方向切換弁（１１Ａ）と前記油圧ポンプ（１９）との間の前記吐出管（５）に設けられ、前記油圧ポンプ（１９）の吐出圧力が設定圧力まで昇圧したことを検出する圧力スイッチ（１６）と、
前記圧力スイッチ（１６）から出力された信号を受けて計時を開始するタイマ（２０）と、
前記タイマ（２０）の設定時間に出力される信号によって中立状態に切り換わってＰＴポートがブロックされる前記第１の方向切換弁（１１Ａ）と、
を有し、前記油圧ポンプ（１９）の吐出圧力がデッドヘッド圧力に達することによって前記油圧ポンプ（１９）の吐出量が最少吐出量となる油圧制御回路（１００）において、
前記圧力スイッチ（１６）と前記油圧ポンプ（１９）との間の前記吐出管（５）に設けられ、前記タイマ（２０）の設定時間に出力された信号を受けて中立状態に切り換わる第２の方向切換弁（１１Ｃ）とを備え、
前記第１の方向切換弁（１１Ａ）および前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）を中立状態に切り換えることにより、前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）がＰＴポート間を連通して、前記油圧ポンプ（１９）から吐出された圧油を油タンク（１）との間で最少吐出量かつ最小吐出圧で循環させることを特徴とするグラブバケットの油圧制御回路（１００）。
【請求項２】
前記タイマ（２０）の設定時間が、１秒〜８秒であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【請求項３】
前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）が、中立状態ではＰＴポート間のみ連通する構造のタンデムセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【請求項４】
前記第２の方向切換弁（１１Ｃ）が、ＡポートおよびＢポートを閉じたオープンセンタ方式の方向切換弁であることを特徴とする請求項１に記載のグラブバケット（３０）の油圧制御回路（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２４０８１６（Ｐ２００６−２４０８１６Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５８３２８（Ｐ２００５−５８３２８）
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【特許番号】特許第３７９２７０９号（Ｐ３７９２７０９）
【特許公報発行日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００１５４５９８）株式会社福島製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【特許番号】特許第３７９２７０９号（Ｐ３７９２７０９）
【特許公報発行日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００１５４５９８）株式会社福島製作所 (3)
【Ｆターム（参考）】
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