ブームシリンダ昇降用油圧回路
【課題】建設機械のブームシリンダ昇降をダイレクトに駆動するため、バルブ損失や回路構成の大型化なくシリンダ負荷反転時の制動性が従来より改善された油圧回路の提供。
【解決手段】双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口と各シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、リリーフ弁からなる安全弁とを備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、ボトム側シリンダ室からの油圧による変位でポンプの第２吐出口とロッド側シリンダ室間の流路からの第２分岐路とタンクとを接続する第１位置と、ロッド側シリンダ室からの油圧による変位でポンプの第１吐出口とボトム側シリンダ室間の流路からの第１分岐路とタンクとを接続する第２位置と、両分岐路とタンクとの接続を絶つ中央の第３位置とを有するスプリングセンタリング形油圧パイロット３位置切換弁を備えた。
【解決手段】双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口と各シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、リリーフ弁からなる安全弁とを備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、ボトム側シリンダ室からの油圧による変位でポンプの第２吐出口とロッド側シリンダ室間の流路からの第２分岐路とタンクとを接続する第１位置と、ロッド側シリンダ室からの油圧による変位でポンプの第１吐出口とボトム側シリンダ室間の流路からの第１分岐路とタンクとを接続する第２位置と、両分岐路とタンクとの接続を絶つ中央の第３位置とを有するスプリングセンタリング形油圧パイロット３位置切換弁を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばショベルと呼ばれる重機等の建設機械のブームシリンダの昇降を制御する油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械として一般的なショベル等の重機は、自走車両上に、そのエンジンから得た動力が油圧発生装置で変換された油圧力の一部により旋回する旋回ステージが搭載され、この旋回ステージに、運転キャビンと、油圧発生装置からの油圧で起伏可能に枢支された油圧作動ブームとが設置されている。この油圧作動ブームの先端には、堀削用のバケットがブームに対して曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームを介して取り付けられており、運転キャビン内の制御部からこれらブームおよびアーム、バケットが駆動制御されることにより地面の掘削作業が行われる。
【０００３】
油圧発生装置では、エンジンにより油圧ポンプが回転駆動され、発生する流体動力を各部の油圧シリンダに送ることで大出力の作業が可能となる。このような油圧駆動による建設機械では、他の機械と異なり駆動動力が大きいため、省エネルギー化には困難な課題が多くある。メーカーにおいては、まず電動化が考えられるが、油圧システムは油圧ポンプを経て制御弁により作業シリンダを操作する回路構成は従来のままで、油圧ポンプの駆動をバッテリから供給する方式としたものが多い。
【０００４】
油圧アクチュエータの油圧回路においては、最も応答性、制御性に優れている油圧サーボ弁による方向制御によってシリンダの駆動制御が行われていた。しかし、油圧サーボ弁は応答性は良いものの消費電力が大きいという問題があった。特に、上記のような建設機械においてアーム及びバケットの負荷を持つブームの駆動には大きな動力が必要である。そこで、このブームを起伏させるためのブームシリンダの昇降用には、近年開発されてきた高速応答するＡＣサーボモータをピストンポンプと組み合わせることによって、油圧サーボ弁を用いることなくダイレクトに油圧アクチュエータを制御できる油圧回路が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００５】
例えば、図４に示すような、ＡＣサーボモータ８により駆動され、正逆双方向に油圧を供給できる双方向回転ポンプ９の両出口ポートに負荷シリンダ３を接続するだけのシンプルな油圧回路が挙げられる。即ち、この油圧制御システムでは、ポンプ吐出ラインとシリンダとの間の直列ライン上に制御弁がなく、ほぼ安全弁１３と自吸弁２０で構成されるものである（特許文献３参照。）。
【０００６】
通常、安全弁１３は、負荷シリンダ３のボトム側シリンダ室６及びロッド側シリンダ室７の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなるものであり、自吸弁２０はロッド側及びボトム側の互いの供給作動油からのパイロット圧により開く２つのオペレートチェック弁から構成され、ポンプ９の油吸込みはシリンダ動作の戻りラインからの供給により行われ、ロッド側とボトム側とのシリンダ断面積差分に基づく油量の過不足分がこの自吸弁２０により補償される。これら安全弁１３や自吸弁２０も余分な電力や回路構成の大型化の必要がなく、油圧アクチュエータのダイレクト駆動による省エネ効果に影響しないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６４７３１９号公報
【特許文献２】特許第３８７７９０１号公報
【特許文献３】特開２００６−３２９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のような油圧回路にて建設機械のブームシリンダの昇降作動を行う場合、ブームシリンダの移動中にシリンダ負荷が反転すると、オペレートチェック弁の開閉も逆になり、回路中の圧力を急激に低下させてしまったり、また、ブームバケットの負荷状況によってはシリンダ圧が中間的圧力となって双方のオペレートチェック弁が同時に開いてしまうなど、作動油流量の過不足分を良好に補償することができなくなり、ブームシリンダの昇降制御が困難になる。またこのような負荷の反転が動的に振動を起こす場合には、制動対策に限界があった。
【０００９】
例えば、上記の対策として、スプリングで設定圧に抑えられたスプールを備えたチェック弁を内蔵しているカウンタバランス弁を配置することが考えられるが、この場合、バルブ損失が発生してしまい、省エネルギーとならず、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに油圧アクチュエータを制御する利点が損なわれる。また、バルブ搭載による回路構成の大型化、コスト高の要因にもなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、建設機械用ブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路にて、バルブ損失や回路構成の大型化を招くことなくシリンダ負荷反転時の制動性が従来より改善された油圧回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、２つの吐出口を有し、サーボモータによる回転駆動でその回転方向によって選択的に特定される前記２つの吐出口のうちのいずれか一方の吐出口からタンク内の作動油を逆止弁を介して吸引すると共に他方の吐出口から吐出する双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口とボトム側シリンダ室およびロッド側シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、この負荷シリンダのロッド側及びボトム側からの油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁と、を備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第１分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第２分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備えたものであり、該切換弁を、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第１分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第２分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第１接続回路を形成する第１位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第２分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第１分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第２接続回路を形成する第２位置と、第１位置と第２位置との間の中央位置でタンクと前記第１分岐路及び第２分岐路の双方との接続を絶つ第３位置と、を有するスプリングセンタリング形の３位置切換弁としたものである。
【００１２】
即ち、本発明は、建設機械のブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路において、従来の自吸弁を構成していたオペレートチェック弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁を備えたものである。従って、ボトム側シリンダ室にはブーム先端のバケットに負荷が無くても常時自重による荷重がかかる状態であることから、ボトム側シリンダ室からの油圧により前記３位置切換弁は第１位置にあって第１接続回路を形成しており、この状態にてブームシリンダを上昇させる際には、ポンプからの吐出作動油がタンクへの戻りなくそのままボトム側シリンダ室へ供給される一方でロッド側シリンダ室からの戻り作動油がポンプへ環流し、ボトム側とロッド側とのシリンダ面積差による不足分流量がタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれて補足される。
【００１３】
ここでブームシリンダを下降に切り換えても、上昇時と同様に前記自重分の荷重による油圧で３位置切換弁は変わらず第１位置による第１接続回路の状態であり、ボトム側シリンダ室から排出されてポンプに環流され、ロッド側シリンダ室へ供給されるポンプからの吐出作動油は、全流量は必要なく、その過剰分は前記３位置切換弁の第１位置で形成されていた第２分岐路とタンクとを連通する第１接続回路を介してタンクへ戻される。
【００１４】
このように、本発明の油圧回路においては、シリンダ負荷を反転しても従来のオペレートチェック弁のように動的振動を生じるような回路中の圧力の急激な低下が生じることなく安定に維持され、優れた制動性を示すものである。しかも、このような制動性の改善を、オペレートチェック弁をスプリングセンタリング形の油圧パイロット切換弁に置き換えることで実現しており、余分な電力やバルブ損失の発生もなく、また回路構成の大型化も抑えられてダイレクト駆動用油圧回路の省エネのメリットが損なわれることがない。
【００１５】
さらに、本発明の油圧回路では、ブームシリンダの下降後の堀削工程への移行の際のブーム接地状態にて、ロッド側シリンダ室の圧力上昇が生じても、その一部油圧により前記３位置切換弁が第２位置に変位して第１分岐路とタンクとを連通する第２接続回路が形成されるため、ボトム側シリンダ室からの戻り作動油はポンプに環流しつつ余剰分流量がタンクへ戻る。従って、従来のオペレートチェック弁においてロッド側シリンダ室の圧力上昇とこれに伴うボトム側シリンダ室の圧力低下にその開閉が対応できずに余剰流量の戻しが良好にできずシリンダが停止してしまうような問題は回避される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるブームシリンダ昇降用油圧回路においては、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに負荷シリンダを駆動させる省エネ回路において、従来のオペレートチェック弁からなる自吸弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁を配置することによって、省エネ効果を損なうことなくシリンダ負荷が反転しても該切換弁は第１位置のままで同じ第１接続回路状態を維持できるという優れた制動性を示しながら、ブームシリンダ上昇時のロッド側シリンダ室への作動油供給流量の不足分をタンクから吸い込んで補足でき、さらにブームシリンダ下降後の堀削移行の際のロッド側シリンダ室の圧力上昇時には第２位置への変移で第２接続回路状態を形成してボトム側シリンダ室からの戻り作動油の余剰分流量をタンクに戻すことができ、常に良好に作動油流量の過不足を補償してブームシリンダの良好な昇降作動を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態によるブームシリンダ昇降用油圧回路の概略構成図である。
【図２】図１の油圧回路にてブームシリンダの昇降動作時の各要素に関する経時的変移を示す線図であり、それぞれ（ａ）はピストン位置ｙ（横軸：時間ｓ，縦軸：高さｍ）、（ｂ）はボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（横軸：時間ｓ，縦軸：圧力bar ）、（ｃ）はボトム側シリンダ室への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室への供給流量ｑ２（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｄ）は下降時にロッド側シリンダ室へポンプから吐出供給される流量のうち３位置切換弁を介してタンクと連通した第２分岐路から戻る過剰分流量ｑ3a（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｅ）はブームシリンダ上昇時にタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｆ）はポンプからの吐出流量ｑ（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）である。
【図３】図１の油圧回路にてブームシリンダの下降から堀削に移行する際の各要素に関する経時的変移を示す線図であり、それぞれ（ａ）はピストン位置ｙ（横軸：時間ｓ，縦軸：高さｍ）、（ｂ）はボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（横軸：時間ｓ，縦軸：圧力bar ）、（ｃ）はボトム側シリンダ室への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室への供給流量ｑ２（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｄ）は３位置切換弁を介してタンクと連通した第２分岐路から戻る余剰流量ｑ3a （横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｅ）は堀削状態にて３位置切換弁を介してタンクと連通した第１分岐路によりボトム側シリンダ室から戻る作動油の余剰分流量ｑ4a（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｆ）はブームシリンダ上昇時にタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｇ）はポンプからの吐出流量ｑ（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）である。
【図４】従来のブームシリンダ昇降用油圧回路の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施の形態として、図１に建設機械のブームシリンダ昇降用油圧回路を示す。本油圧回路におけるブームシリンダ１の実質的な昇降作動は、ブーム２を支持する負荷シリンダ３のピストン５・ロッド４の昇降に伴ってなされるものである。即ち、建設機械本体側に搭載されたエンジンからの動力で駆動されるＡＣサーボモータ８と、該サーボモータ８によって駆動される２つの吐出口を有する双方向回転ポンプ９とを備え、負荷シリンダ３は、ピストン５によってボトム側シリンダ室６とロッド側シリンダ室７とに仕切られ、該ポンプ９の２つの吐出口のうちの一方の第１出口９ａが第１の油路１１によってボトム側シリンダ室６にダイレクトに接続され、他方の第２出口９ｂが第２の油路１２によってロッド側シリンダ室７にダイレクトに接続されている。
【００１９】
第１の油路１１と第２の油路１２の間には、従来と同様にロッド側シリンダ室７及びボトム側シリンダ室６の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁１３を配置している。
【００２０】
以上の基本構成においては、ブームシリンダ１の上昇作動の際は、ＡＣサーボモータ８の回転を正方向で駆動させることによりポンプ９の第１出口９ａから作動油を吐出させ、第１の油路１１からボトム側シリンダ室６内へ供給し、ピストン５・ロッド４を上昇させる。これに伴いロッド側シリンダ室７内から排出された戻り作動油は、第２の油路１２を経てポンプ９の第２出口９ｂから吸い込まれて環流する。
【００２１】
ブームシリンダ１の下降作動の際は、ＡＣサーボモータ８の回転を逆方向で駆動させることによってポンプ９の第２出口９ｂから作動油を吐出させ、第２の油路１２からロッド側シリンダ室７内へ供給し、ピストン５・ロッド４を下降させる。これに伴いボトム側シリンダ室６内から排出された戻り作動油は、第１の油路１１を経てポンプ９の第１出口９ａから吸い込まれて環流する。なお、ポンプ９の第１出口９ａはチェック弁CK１を介してタンク１０から作動油を吸い込むことができ、第２出口９ｂはチェック弁CK２を介してタンク１０から作動油を吸い込むことができる。
【００２２】
本油圧回路においてもボトム側のシリンダ断面積Ａｈとロッド側のシリンダ断面積Ａｒとの間の差分に基づいて作動油流量の過不足が生じるが、これを補償するための自吸弁として従来はオペレートチェック弁が配置されていたのに換えて、本油圧回路では、第１の油路１１と第２の油路１２との間にスプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁１６を配置した。
【００２３】
この切換弁１６は、第１の油路１１からの第１分岐路１４のポートＡと、第２の油路１２からの第２分岐路１５のポートＢと、タンク１０のポートＴとの間の接続状態を切り換えるものである。具体的には、第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとの接続を絶つと共に第２分岐路１５のポートＢとタンクポートＴとを接続する第１接続回路を形成する第１位置１７と、第２分岐路１５のポートＢとタンクポートＴとの接続を絶つと共に第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとを接続する第２接続回路を形成する第２位置１８と、これら第１位値１７と第２位置１８との間の中央位置で全てのポートを閉じてタンクポートＴと第１分岐路１４のポートＡおよび第２分岐路１５のポートＢ双方との接続を絶つ第３位置１９との３位置を有するものである。
【００２４】
切換弁１６は両端にスプリングが配置されており、両スプリングによる中立状態では第３位置１９によるポートＡ，ＢとタンクポートＴとの接続が絶たれた回路状態が維持される。また、第１の油路１１からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁１６が変位すると第１位置１７による第１接続回路が形成され、第２の油路１２からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁１６が変位すると第２位置１８による第２接続回路が形成される。なお、これら第１および第２の油路から切換弁１６に至るパイロット圧は、それぞれ絞りを介して圧力・流量が制御されている。
【００２５】
以上の構成を備えた本油圧回路において、ブームシリンダ１の昇降作動を行った場合の切換弁１６の動作を以下に示す。図２には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ（ａ）〜（ｆ）の線図として示す。（ａ）にはピストン位置ｙ（ｍ）、（ｂ）にはボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（bar ）、（ｃ）にはボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室７への供給流量ｑ２（Ｌ/min）、（ｄ）には下降時にロッド側シリンダ室７への供給流量のうち、３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第２分岐路１５から戻る過剰分流量ｑ3a（Ｌ/min）、（ｅ）にはブームシリンダ上昇時にタンク１０からチェック弁CK２を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（Ｌ/min）、（ｆ）はポンプからの吐出流量ｑ（Ｌ/min）を示す。
【００２６】
まず、線図（ｂ）からわかるように、一連の昇降作動工程に亘って、ボトム側シリンダ室６の圧力Ｐｈは常時４０bar を維持し、ロッド側シリンダ室７の圧力Ｐｒは上がらない。また、ボトム側シリンダ室６には、バケットに負荷が無くても常時ブームバケットの自重による荷重があるため、第１の油路１１からのパイロット圧で切換弁１６は第１位置１７による第１接続回路が形成されている。
【００２７】
この状態でブームシリンダ１の上昇を行えば、ポンプ９の第１出口９ａから吐出される作動油流量ｑがそのままボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１となり、ロッド側シリンダ室７から排出される作動油の流量ｑ２はシリンダ断面積差分に相当する流量でポンプ９の第２出口９ｂから吸い込まれて環流する。この環流だけの吸込流量ではボトム側シリンダ室６への供給流量が不足するが、ポンプ９はタンク１０からチェック弁CK２を介して不足分流量ｑ3bを吸い込むことができ、不足分を補足できる。
【００２８】
ブームシリンダ１の上昇後、下降に転じても、切換弁１６は、同じ自重荷重による第１位置１７による第１接続回路状態のままで、上昇時と変わらない。この下降工程では、ポンプ９の回転方向が上昇時と逆転し、第２出口９ｂから吐出された作動油流量ｑ２がロッド側シリンダ室７へ供給されると同時にボトム側シリンダ室６から排出される作動油ｑ１は第１出口９ａから吸い込まれてポンプ９に環流される。しかしブームシリンダ１の下降にはこの環流全量は不要であるため、過剰分流量ｑ3aが切換弁１６の第１位置１７の第１接続回路においてタンクポートＴに連通された第２分岐路１５のポートＢからタンクへ戻される。
【００２９】
以上のように、自吸弁として油圧パイロット３位置切換弁１６を備えた本ブームシリンダ昇降用油圧回路においては、シリンダ３における負荷の反転が移動中に起こっても、切換弁１６の変位は生じることなく、油量過不足分の補償を良好に行える状態が維持され、優れた制動性が実現する。
【００３０】
次に、本油圧回路において、ブームシリンダ１の下降から堀削へ移行した場合の切換弁１６の動作を以下に示す。図３には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ（ａ）〜（ｇ）の線図として示す。（ａ）にはピストン位置ｙ（ｍ）、（ｂ）にはボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（bar ）、（ｃ）にはボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室７への供給流量ｑ２（Ｌ/min）、（ｄ）には下降時にロッド側シリンダ室７への供給流量のうち、３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第２分岐路１５からタンク１０へ戻る過剰分流量ｑ3a（Ｌ/min）、（ｅ）には堀削状態にてボトム側シリンダ室６からタンク１０へ戻る作動油流量のうち、の３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第１分岐路１４からタンクへ戻る余剰分流量ｑ4a 、（ｆ）にはブームシリンダ上昇時にタンク１０からチェック弁CK２を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（Ｌ/min）、（ｇ）はポンプからの吐出流量ｑ（Ｌ/min）を示す。
【００３１】
本油圧回路における切換弁１６は、通常の昇降工程の間は図２に示した状態と同様の動作を行うが、ブームシリンダ１のさらなる下降から堀削状態への移行、即ち線図（ａ）におけるピストン高さｙが０．２ｍよりさらに下降していくと、ロッド側シリンダ室７の圧力Ｐｒは急激に上昇する。この圧力上昇に伴って第２の油路１２からのパイロット圧を受けた切換弁１６は、スプリングに抗して変位し、第２位置１８による第２接続経路を形成し、第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとを接続する。
【００３２】
従って、ボトム側シリンダ室６から排出される作動油流量ｑ１は、全流量がそのままポンプ９へ環流せずに、余剰分流量ｑ4aが切換弁１６を介して第１分岐路１４からタンク１０へ戻る。
【００３３】
なお、このときのブームシリンダ１の下降速度は、シリンダ断面積比（Ａｒ／Ａｈ）の逆数分だけ増加する。これは、堀削状態のときの第２接続回路が、ポンプ９からの吐出流量ｑが全量ロッド側シリンダ室７へ供給される状態であるためである。しかし、建設機械による実際の堀削状態では、相対的に低速での作業となるため特に問題はない。
【符号の説明】
【００３４】
１：ブームシリンダ
２：ブーム
３：負荷シリンダ
４：ロッド
５：ピストン
６：ボトム側シリンダ室
７：ロッド側シリンダ室
８：ＡＣサーボモータ
９：双方向回転ポンプ
９ａ：第１出口
９ｂ：第２出口
ＣＫ１，ＣＫ２：チェック弁
１０：タンク
１１：第１の油路
１２：第２の油路
１３：安全弁（リリーフ弁）
１４：第１分岐路
１５：第２分岐路
１６：油圧パイロット３位置切換弁
１７：第１位置
１８：第２位置
１９：第３位置
２０：自吸弁（オペレートチェック弁）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばショベルと呼ばれる重機等の建設機械のブームシリンダの昇降を制御する油圧回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械として一般的なショベル等の重機は、自走車両上に、そのエンジンから得た動力が油圧発生装置で変換された油圧力の一部により旋回する旋回ステージが搭載され、この旋回ステージに、運転キャビンと、油圧発生装置からの油圧で起伏可能に枢支された油圧作動ブームとが設置されている。この油圧作動ブームの先端には、堀削用のバケットがブームに対して曲げ伸ばし可能に連結された油圧作動アームを介して取り付けられており、運転キャビン内の制御部からこれらブームおよびアーム、バケットが駆動制御されることにより地面の掘削作業が行われる。
【０００３】
油圧発生装置では、エンジンにより油圧ポンプが回転駆動され、発生する流体動力を各部の油圧シリンダに送ることで大出力の作業が可能となる。このような油圧駆動による建設機械では、他の機械と異なり駆動動力が大きいため、省エネルギー化には困難な課題が多くある。メーカーにおいては、まず電動化が考えられるが、油圧システムは油圧ポンプを経て制御弁により作業シリンダを操作する回路構成は従来のままで、油圧ポンプの駆動をバッテリから供給する方式としたものが多い。
【０００４】
油圧アクチュエータの油圧回路においては、最も応答性、制御性に優れている油圧サーボ弁による方向制御によってシリンダの駆動制御が行われていた。しかし、油圧サーボ弁は応答性は良いものの消費電力が大きいという問題があった。特に、上記のような建設機械においてアーム及びバケットの負荷を持つブームの駆動には大きな動力が必要である。そこで、このブームを起伏させるためのブームシリンダの昇降用には、近年開発されてきた高速応答するＡＣサーボモータをピストンポンプと組み合わせることによって、油圧サーボ弁を用いることなくダイレクトに油圧アクチュエータを制御できる油圧回路が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００５】
例えば、図４に示すような、ＡＣサーボモータ８により駆動され、正逆双方向に油圧を供給できる双方向回転ポンプ９の両出口ポートに負荷シリンダ３を接続するだけのシンプルな油圧回路が挙げられる。即ち、この油圧制御システムでは、ポンプ吐出ラインとシリンダとの間の直列ライン上に制御弁がなく、ほぼ安全弁１３と自吸弁２０で構成されるものである（特許文献３参照。）。
【０００６】
通常、安全弁１３は、負荷シリンダ３のボトム側シリンダ室６及びロッド側シリンダ室７の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなるものであり、自吸弁２０はロッド側及びボトム側の互いの供給作動油からのパイロット圧により開く２つのオペレートチェック弁から構成され、ポンプ９の油吸込みはシリンダ動作の戻りラインからの供給により行われ、ロッド側とボトム側とのシリンダ断面積差分に基づく油量の過不足分がこの自吸弁２０により補償される。これら安全弁１３や自吸弁２０も余分な電力や回路構成の大型化の必要がなく、油圧アクチュエータのダイレクト駆動による省エネ効果に影響しないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３６４７３１９号公報
【特許文献２】特許第３８７７９０１号公報
【特許文献３】特開２００６−３２９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のような油圧回路にて建設機械のブームシリンダの昇降作動を行う場合、ブームシリンダの移動中にシリンダ負荷が反転すると、オペレートチェック弁の開閉も逆になり、回路中の圧力を急激に低下させてしまったり、また、ブームバケットの負荷状況によってはシリンダ圧が中間的圧力となって双方のオペレートチェック弁が同時に開いてしまうなど、作動油流量の過不足分を良好に補償することができなくなり、ブームシリンダの昇降制御が困難になる。またこのような負荷の反転が動的に振動を起こす場合には、制動対策に限界があった。
【０００９】
例えば、上記の対策として、スプリングで設定圧に抑えられたスプールを備えたチェック弁を内蔵しているカウンタバランス弁を配置することが考えられるが、この場合、バルブ損失が発生してしまい、省エネルギーとならず、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに油圧アクチュエータを制御する利点が損なわれる。また、バルブ搭載による回路構成の大型化、コスト高の要因にもなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、建設機械用ブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路にて、バルブ損失や回路構成の大型化を招くことなくシリンダ負荷反転時の制動性が従来より改善された油圧回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、２つの吐出口を有し、サーボモータによる回転駆動でその回転方向によって選択的に特定される前記２つの吐出口のうちのいずれか一方の吐出口からタンク内の作動油を逆止弁を介して吸引すると共に他方の吐出口から吐出する双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口とボトム側シリンダ室およびロッド側シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、この負荷シリンダのロッド側及びボトム側からの油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁と、を備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第１分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第２分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備えたものであり、該切換弁を、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第１分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第２分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第１接続回路を形成する第１位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第２分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第１分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第２接続回路を形成する第２位置と、第１位置と第２位置との間の中央位置でタンクと前記第１分岐路及び第２分岐路の双方との接続を絶つ第３位置と、を有するスプリングセンタリング形の３位置切換弁としたものである。
【００１２】
即ち、本発明は、建設機械のブームシリンダの昇降をダイレクトに駆動制御する油圧回路において、従来の自吸弁を構成していたオペレートチェック弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁を備えたものである。従って、ボトム側シリンダ室にはブーム先端のバケットに負荷が無くても常時自重による荷重がかかる状態であることから、ボトム側シリンダ室からの油圧により前記３位置切換弁は第１位置にあって第１接続回路を形成しており、この状態にてブームシリンダを上昇させる際には、ポンプからの吐出作動油がタンクへの戻りなくそのままボトム側シリンダ室へ供給される一方でロッド側シリンダ室からの戻り作動油がポンプへ環流し、ボトム側とロッド側とのシリンダ面積差による不足分流量がタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれて補足される。
【００１３】
ここでブームシリンダを下降に切り換えても、上昇時と同様に前記自重分の荷重による油圧で３位置切換弁は変わらず第１位置による第１接続回路の状態であり、ボトム側シリンダ室から排出されてポンプに環流され、ロッド側シリンダ室へ供給されるポンプからの吐出作動油は、全流量は必要なく、その過剰分は前記３位置切換弁の第１位置で形成されていた第２分岐路とタンクとを連通する第１接続回路を介してタンクへ戻される。
【００１４】
このように、本発明の油圧回路においては、シリンダ負荷を反転しても従来のオペレートチェック弁のように動的振動を生じるような回路中の圧力の急激な低下が生じることなく安定に維持され、優れた制動性を示すものである。しかも、このような制動性の改善を、オペレートチェック弁をスプリングセンタリング形の油圧パイロット切換弁に置き換えることで実現しており、余分な電力やバルブ損失の発生もなく、また回路構成の大型化も抑えられてダイレクト駆動用油圧回路の省エネのメリットが損なわれることがない。
【００１５】
さらに、本発明の油圧回路では、ブームシリンダの下降後の堀削工程への移行の際のブーム接地状態にて、ロッド側シリンダ室の圧力上昇が生じても、その一部油圧により前記３位置切換弁が第２位置に変位して第１分岐路とタンクとを連通する第２接続回路が形成されるため、ボトム側シリンダ室からの戻り作動油はポンプに環流しつつ余剰分流量がタンクへ戻る。従って、従来のオペレートチェック弁においてロッド側シリンダ室の圧力上昇とこれに伴うボトム側シリンダ室の圧力低下にその開閉が対応できずに余剰流量の戻しが良好にできずシリンダが停止してしまうような問題は回避される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるブームシリンダ昇降用油圧回路においては、油圧サーボ弁を省いてダイレクトに負荷シリンダを駆動させる省エネ回路において、従来のオペレートチェック弁からなる自吸弁に変わって、スプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁を配置することによって、省エネ効果を損なうことなくシリンダ負荷が反転しても該切換弁は第１位置のままで同じ第１接続回路状態を維持できるという優れた制動性を示しながら、ブームシリンダ上昇時のロッド側シリンダ室への作動油供給流量の不足分をタンクから吸い込んで補足でき、さらにブームシリンダ下降後の堀削移行の際のロッド側シリンダ室の圧力上昇時には第２位置への変移で第２接続回路状態を形成してボトム側シリンダ室からの戻り作動油の余剰分流量をタンクに戻すことができ、常に良好に作動油流量の過不足を補償してブームシリンダの良好な昇降作動を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態によるブームシリンダ昇降用油圧回路の概略構成図である。
【図２】図１の油圧回路にてブームシリンダの昇降動作時の各要素に関する経時的変移を示す線図であり、それぞれ（ａ）はピストン位置ｙ（横軸：時間ｓ，縦軸：高さｍ）、（ｂ）はボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（横軸：時間ｓ，縦軸：圧力bar ）、（ｃ）はボトム側シリンダ室への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室への供給流量ｑ２（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｄ）は下降時にロッド側シリンダ室へポンプから吐出供給される流量のうち３位置切換弁を介してタンクと連通した第２分岐路から戻る過剰分流量ｑ3a（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｅ）はブームシリンダ上昇時にタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｆ）はポンプからの吐出流量ｑ（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）である。
【図３】図１の油圧回路にてブームシリンダの下降から堀削に移行する際の各要素に関する経時的変移を示す線図であり、それぞれ（ａ）はピストン位置ｙ（横軸：時間ｓ，縦軸：高さｍ）、（ｂ）はボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（横軸：時間ｓ，縦軸：圧力bar ）、（ｃ）はボトム側シリンダ室への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室への供給流量ｑ２（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｄ）は３位置切換弁を介してタンクと連通した第２分岐路から戻る余剰流量ｑ3a （横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｅ）は堀削状態にて３位置切換弁を介してタンクと連通した第１分岐路によりボトム側シリンダ室から戻る作動油の余剰分流量ｑ4a（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｆ）はブームシリンダ上昇時にタンクからチェック弁を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）、（ｇ）はポンプからの吐出流量ｑ（横軸：時間ｓ，縦軸：流量Ｌ/min）である。
【図４】従来のブームシリンダ昇降用油圧回路の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施の形態として、図１に建設機械のブームシリンダ昇降用油圧回路を示す。本油圧回路におけるブームシリンダ１の実質的な昇降作動は、ブーム２を支持する負荷シリンダ３のピストン５・ロッド４の昇降に伴ってなされるものである。即ち、建設機械本体側に搭載されたエンジンからの動力で駆動されるＡＣサーボモータ８と、該サーボモータ８によって駆動される２つの吐出口を有する双方向回転ポンプ９とを備え、負荷シリンダ３は、ピストン５によってボトム側シリンダ室６とロッド側シリンダ室７とに仕切られ、該ポンプ９の２つの吐出口のうちの一方の第１出口９ａが第１の油路１１によってボトム側シリンダ室６にダイレクトに接続され、他方の第２出口９ｂが第２の油路１２によってロッド側シリンダ室７にダイレクトに接続されている。
【００１９】
第１の油路１１と第２の油路１２の間には、従来と同様にロッド側シリンダ室７及びボトム側シリンダ室６の油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁１３を配置している。
【００２０】
以上の基本構成においては、ブームシリンダ１の上昇作動の際は、ＡＣサーボモータ８の回転を正方向で駆動させることによりポンプ９の第１出口９ａから作動油を吐出させ、第１の油路１１からボトム側シリンダ室６内へ供給し、ピストン５・ロッド４を上昇させる。これに伴いロッド側シリンダ室７内から排出された戻り作動油は、第２の油路１２を経てポンプ９の第２出口９ｂから吸い込まれて環流する。
【００２１】
ブームシリンダ１の下降作動の際は、ＡＣサーボモータ８の回転を逆方向で駆動させることによってポンプ９の第２出口９ｂから作動油を吐出させ、第２の油路１２からロッド側シリンダ室７内へ供給し、ピストン５・ロッド４を下降させる。これに伴いボトム側シリンダ室６内から排出された戻り作動油は、第１の油路１１を経てポンプ９の第１出口９ａから吸い込まれて環流する。なお、ポンプ９の第１出口９ａはチェック弁CK１を介してタンク１０から作動油を吸い込むことができ、第２出口９ｂはチェック弁CK２を介してタンク１０から作動油を吸い込むことができる。
【００２２】
本油圧回路においてもボトム側のシリンダ断面積Ａｈとロッド側のシリンダ断面積Ａｒとの間の差分に基づいて作動油流量の過不足が生じるが、これを補償するための自吸弁として従来はオペレートチェック弁が配置されていたのに換えて、本油圧回路では、第１の油路１１と第２の油路１２との間にスプリングセンタリング形の油圧パイロット３位置切換弁１６を配置した。
【００２３】
この切換弁１６は、第１の油路１１からの第１分岐路１４のポートＡと、第２の油路１２からの第２分岐路１５のポートＢと、タンク１０のポートＴとの間の接続状態を切り換えるものである。具体的には、第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとの接続を絶つと共に第２分岐路１５のポートＢとタンクポートＴとを接続する第１接続回路を形成する第１位置１７と、第２分岐路１５のポートＢとタンクポートＴとの接続を絶つと共に第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとを接続する第２接続回路を形成する第２位置１８と、これら第１位値１７と第２位置１８との間の中央位置で全てのポートを閉じてタンクポートＴと第１分岐路１４のポートＡおよび第２分岐路１５のポートＢ双方との接続を絶つ第３位置１９との３位置を有するものである。
【００２４】
切換弁１６は両端にスプリングが配置されており、両スプリングによる中立状態では第３位置１９によるポートＡ，ＢとタンクポートＴとの接続が絶たれた回路状態が維持される。また、第１の油路１１からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁１６が変位すると第１位置１７による第１接続回路が形成され、第２の油路１２からのパイロット圧によりスプリングに抗して切換弁１６が変位すると第２位置１８による第２接続回路が形成される。なお、これら第１および第２の油路から切換弁１６に至るパイロット圧は、それぞれ絞りを介して圧力・流量が制御されている。
【００２５】
以上の構成を備えた本油圧回路において、ブームシリンダ１の昇降作動を行った場合の切換弁１６の動作を以下に示す。図２には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ（ａ）〜（ｆ）の線図として示す。（ａ）にはピストン位置ｙ（ｍ）、（ｂ）にはボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（bar ）、（ｃ）にはボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室７への供給流量ｑ２（Ｌ/min）、（ｄ）には下降時にロッド側シリンダ室７への供給流量のうち、３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第２分岐路１５から戻る過剰分流量ｑ3a（Ｌ/min）、（ｅ）にはブームシリンダ上昇時にタンク１０からチェック弁CK２を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（Ｌ/min）、（ｆ）はポンプからの吐出流量ｑ（Ｌ/min）を示す。
【００２６】
まず、線図（ｂ）からわかるように、一連の昇降作動工程に亘って、ボトム側シリンダ室６の圧力Ｐｈは常時４０bar を維持し、ロッド側シリンダ室７の圧力Ｐｒは上がらない。また、ボトム側シリンダ室６には、バケットに負荷が無くても常時ブームバケットの自重による荷重があるため、第１の油路１１からのパイロット圧で切換弁１６は第１位置１７による第１接続回路が形成されている。
【００２７】
この状態でブームシリンダ１の上昇を行えば、ポンプ９の第１出口９ａから吐出される作動油流量ｑがそのままボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１となり、ロッド側シリンダ室７から排出される作動油の流量ｑ２はシリンダ断面積差分に相当する流量でポンプ９の第２出口９ｂから吸い込まれて環流する。この環流だけの吸込流量ではボトム側シリンダ室６への供給流量が不足するが、ポンプ９はタンク１０からチェック弁CK２を介して不足分流量ｑ3bを吸い込むことができ、不足分を補足できる。
【００２８】
ブームシリンダ１の上昇後、下降に転じても、切換弁１６は、同じ自重荷重による第１位置１７による第１接続回路状態のままで、上昇時と変わらない。この下降工程では、ポンプ９の回転方向が上昇時と逆転し、第２出口９ｂから吐出された作動油流量ｑ２がロッド側シリンダ室７へ供給されると同時にボトム側シリンダ室６から排出される作動油ｑ１は第１出口９ａから吸い込まれてポンプ９に環流される。しかしブームシリンダ１の下降にはこの環流全量は不要であるため、過剰分流量ｑ3aが切換弁１６の第１位置１７の第１接続回路においてタンクポートＴに連通された第２分岐路１５のポートＢからタンクへ戻される。
【００２９】
以上のように、自吸弁として油圧パイロット３位置切換弁１６を備えた本ブームシリンダ昇降用油圧回路においては、シリンダ３における負荷の反転が移動中に起こっても、切換弁１６の変位は生じることなく、油量過不足分の補償を良好に行える状態が維持され、優れた制動性が実現する。
【００３０】
次に、本油圧回路において、ブームシリンダ１の下降から堀削へ移行した場合の切換弁１６の動作を以下に示す。図３には、この昇降作動における各要素の経時的変移をそれぞれ（ａ）〜（ｇ）の線図として示す。（ａ）にはピストン位置ｙ（ｍ）、（ｂ）にはボトム側シリンダ室圧力Ｐｈとロッド側シリンダ室圧力Ｐｒ（bar ）、（ｃ）にはボトム側シリンダ室６への供給流量ｑ１とロッド側シリンダ室７への供給流量ｑ２（Ｌ/min）、（ｄ）には下降時にロッド側シリンダ室７への供給流量のうち、３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第２分岐路１５からタンク１０へ戻る過剰分流量ｑ3a（Ｌ/min）、（ｅ）には堀削状態にてボトム側シリンダ室６からタンク１０へ戻る作動油流量のうち、の３位置切換弁１６を介してタンクポートＴと連通した第１分岐路１４からタンクへ戻る余剰分流量ｑ4a 、（ｆ）にはブームシリンダ上昇時にタンク１０からチェック弁CK２を介してポンプに吸い込まれる不足分流量ｑ3b（Ｌ/min）、（ｇ）はポンプからの吐出流量ｑ（Ｌ/min）を示す。
【００３１】
本油圧回路における切換弁１６は、通常の昇降工程の間は図２に示した状態と同様の動作を行うが、ブームシリンダ１のさらなる下降から堀削状態への移行、即ち線図（ａ）におけるピストン高さｙが０．２ｍよりさらに下降していくと、ロッド側シリンダ室７の圧力Ｐｒは急激に上昇する。この圧力上昇に伴って第２の油路１２からのパイロット圧を受けた切換弁１６は、スプリングに抗して変位し、第２位置１８による第２接続経路を形成し、第１分岐路１４のポートＡとタンクポートＴとを接続する。
【００３２】
従って、ボトム側シリンダ室６から排出される作動油流量ｑ１は、全流量がそのままポンプ９へ環流せずに、余剰分流量ｑ4aが切換弁１６を介して第１分岐路１４からタンク１０へ戻る。
【００３３】
なお、このときのブームシリンダ１の下降速度は、シリンダ断面積比（Ａｒ／Ａｈ）の逆数分だけ増加する。これは、堀削状態のときの第２接続回路が、ポンプ９からの吐出流量ｑが全量ロッド側シリンダ室７へ供給される状態であるためである。しかし、建設機械による実際の堀削状態では、相対的に低速での作業となるため特に問題はない。
【符号の説明】
【００３４】
１：ブームシリンダ
２：ブーム
３：負荷シリンダ
４：ロッド
５：ピストン
６：ボトム側シリンダ室
７：ロッド側シリンダ室
８：ＡＣサーボモータ
９：双方向回転ポンプ
９ａ：第１出口
９ｂ：第２出口
ＣＫ１，ＣＫ２：チェック弁
１０：タンク
１１：第１の油路
１２：第２の油路
１３：安全弁（リリーフ弁）
１４：第１分岐路
１５：第２分岐路
１６：油圧パイロット３位置切換弁
１７：第１位置
１８：第２位置
１９：第３位置
２０：自吸弁（オペレートチェック弁）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの吐出口を有し、サーボモータによる回転駆動でその回転方向によって選択的に特定される前記２つの吐出口のうちのいずれか一方の吐出口からタンク内の作動油を逆止弁を介して吸引すると共に他方の吐出口から吐出する双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口とボトム側シリンダ室およびロッド側シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、この負荷シリンダのロッド側及びボトム側からの油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁と、を備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、
前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第１分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第２分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備え、
該切換弁は、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第１分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第２分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第１接続回路を形成する第１位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第２分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第１分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第２接続回路を形成する第２位置と、第１位置と第２位置との間の中央位置でタンクと前記第１分岐路及び第２分岐路の双方との接続を絶つ第３位置と、を有するスプリングセンタリング形の３位置切換弁であることを特徴とするブームシリンダ昇降用油圧回路。
【請求項１】
２つの吐出口を有し、サーボモータによる回転駆動でその回転方向によって選択的に特定される前記２つの吐出口のうちのいずれか一方の吐出口からタンク内の作動油を逆止弁を介して吸引すると共に他方の吐出口から吐出する双方向回転ポンプと、該ポンプの２つの吐出口とボトム側シリンダ室およびロッド側シリンダ室とがそれぞれ接続された負荷シリンダと、この負荷シリンダのロッド側及びボトム側からの油圧をそれぞれ予め定められた設定圧を越えた際に逃がす２つのリリーフ弁からなる安全弁と、を備えたブームシリンダ昇降用油圧回路において、
前記ポンプの一方の吐出口と前記ボトム側シリンダ室とを接続する流路からの第１分岐路及び前記ポンプの他方の吐出口と前記ロッド側シリンダ室とを接続する流路からの第２分岐路と、前記タンクとの接続状態を油圧による位置変位で切り換える油圧パイロット切換弁を備え、
該切換弁は、ブームシリンダ下降時にボトム側シリンダ室からの油圧の一部により変位して前記第１分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第２分岐路とタンクとを接続して前記ポンプからロッド側シリンダ室へ供給される流量のうちの必要流量に対する過剰分をタンクへ導く第１接続回路を形成する第１位置と、ブームシリンダ下降後のブーム接地状態にてロッド側シリンダ室の圧力上昇の際にその一部圧力により変位して前記第２分岐路とタンクとの接続を絶つと共に前記第１分岐路とタンクとを接続して前記ボトム側シリンダ室からの戻り作動油のうちの余剰流量をタンクへ導く第２接続回路を形成する第２位置と、第１位置と第２位置との間の中央位置でタンクと前記第１分岐路及び第２分岐路の双方との接続を絶つ第３位置と、を有するスプリングセンタリング形の３位置切換弁であることを特徴とするブームシリンダ昇降用油圧回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２９７７６（Ｐ２０１２−２２９７７６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９９６４７（Ｐ２０１１−９９６４７）
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００２４６２５１）油研工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２７日（２０１１．４．２７）
【出願人】（０００２４６２５１）油研工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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